电动单车的车架的制作方法

1.本公开涉及自动驾驶技术领域，具体地，涉及一种电动单车的车架。


背景技术：

2.随着物流行业的迅速发展，智能配送行业中的无人配送车逐渐成为技术热点。无人配送车可以节约人力资源，有效地提升处理量。目前两轮无人配送车(简称电动单车)中主要使用车架内部的陀螺仪来保持平衡车架的平衡，在自动行驶时，陀螺仪需要始终保持运转，这样会消耗较多的电量，从而使得两轮无人配送车的续航能力也远小于普通电单车。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种电动单车的车架，以部分地解决相关技术中存在的上述问题。
4.为了实现上述目的，本公开提供一种电动单车的车架，所述车架的一端设置有用于安装第一车轮的第一安装部，另一端设置有用于安装第二车轮的第二安装部，所述车架包括车架本体、辅助轮机构和管柱驱动机构，所述管柱驱动机构设置于所述车架本体，以用于驱动连接所述第一车轮的管柱相对于所述车架本体升降，所述辅助轮机构位于所述第一连接部和所述第二连接部之间，并且所述辅助轮机构包括沿所述车架本体左右方向间隔设置的至少两个辅助轮，所述至少两个辅助轮配置为能够在所述管柱驱动机构将所述管柱和所述第一车轮提升后与所述第二车轮共同支撑所述电动单车。
5.可选地，所述管柱驱动机构包括电机，所述电机固定于所述车架本体，用于驱动所述管柱升降并相对于所述车架本体锁止所述管柱。
6.可选地，所述管柱包括前管柱，所述车架本体的前侧设置有用于与所述前管柱配合的第一管柱安装孔，所述第一管柱安装孔内设置有用于与所述前管柱滑动配合的过渡件，所述电机与所述过渡件传动连接以使所述过渡件在所述第一管柱安装孔内上下移动，所述过渡件上具有用于与所述前管柱配合的限位结构，所述限位结构用于限制所述过渡件沿所述前管柱向上移动，以使所述过渡件在上升时能够带动所述前管柱上升。
7.可选地，所述过渡件为套筒，所述第一管柱穿设于所述套筒的中心圆孔，所述限位结构为凹槽，所述凹槽位于所述套筒的上端面上，并且围绕所述中心圆孔设置。
8.可选地，所述电机和所述过渡件之间设置有第一传动组件，所述第一传动组件包括相互啮合的第一齿轮和第一齿条，所述第一齿条沿所述前管柱的轴线方向设置在所述过渡件上，所述第一齿轮与所述电机的输出轴传动连接。
9.可选地，所述车架本体的后侧设置有与后管柱配合的第二管柱安装孔，并且所述电机的输出轴上传动连接有第二齿轮，所述第二齿轮用于与沿所述后管柱的轴线方向固定设置在所述后管柱上的第二齿条啮合。
10.可选地，所述车架本体包括第一连接部、第二连接部以及位于第一连接部和第二连接部之间的承载部，所述第一连接部、承载部和第二连接部在竖直面上呈u型布置，所述
第一连接部用于连接前管柱，所述第二连接部用于连接后管柱并且上端设置有座椅。
11.可选地，还包括脚撑，所述辅助轮和所述脚撑沿前后方向间隔设置在所述车架本体的下部。
12.可选地，所述辅助轮机构包括转向电机和同步转向机构，所述车架本体左右两侧的所述辅助轮通过所述同步转向机构与所述转向电机传动连接。
13.可选地，所述同步转向机构为平面连杆机构，所述平面连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和曲柄，所述转向电机与所述曲柄的中心传动连接，所述曲柄的第一端、所述第一连杆和所述第二连杆依次铰接，所述第二连杆绕垂直方向延伸的转轴可转动地设置于所述车架本体，并且所述第二连杆的远离所述第一连杆的一端与对应的辅助轮固定连接，并且，所述曲柄的第二端、所述第三连杆和所述第四连杆依次铰接，所述第四连杆绕垂直方向延伸的转轴可转动地设置于所述车架本体，并且所述第四连杆的远离所述第三连杆的一端与对应的辅助轮固定连接，并且所述第三连杆、第一连杆关于所述曲柄的中心180
°
对称设置。
14.通过上述技术方案，由于后轮或前轮和电动单车左右方向间隔设置的辅助轮共同形成对支撑电动单车的稳定的三角支撑结构，电动单车在处于自动行驶状态时不会出现倾倒，从而能够维持电动单车的平衡。因此，上述的方案能够在几乎不耗费能耗的情况下，维持自动行驶状态的电动单车的平衡，从而能够显著提高电动单车的续航里程。另外，本公开中的电动单车能够在常规骑行状态和自动行驶状态之间切换，既能够实现由使用者来控制平衡的常规骑行状态，也能够实现自动平衡的自动行驶状态，从而拓展了电动单车的使用场景，既能够应用于人们的常规骑行，也能够应用于无人配送等场景。
15.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
16.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
17.图1是一种示例性的处于常规骑行状态的电动单车的侧视示意图；
18.图2是一种示例性的处于驻车状态的电动单车的侧视示意图；
19.图3是一种示例性的处于自动行驶状态的电动单车的侧视示意图；
20.图4是一种示例性的电动单车的局部结构示意图；
21.图5是一种示例性的处于转向状态的电动单车的沿水平方向的剖视示意图；
22.图6是一种示例性的处于直行状态的电动单车的沿水平方向的剖视示意图。
23.附图标记说明
24.100
‑
电动单车；10
‑
前轮；20
‑
后轮；31
‑
车架本体；311
‑
第一管柱安装孔；3111
‑
第一孔段；3112
‑
第二孔段；312
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第二管柱安装孔；313
‑
第一连接部；314
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第二连接部；315
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承载部；32
‑
前管柱；33
‑
后管柱；34
‑
第一安装部；35
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第二安装部；40
‑
辅助轮机构；41
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第一连杆；42
‑
第二连杆；43
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第三连杆；44
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第四连杆；45
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曲柄；48
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辅助轮；49
‑
转向电机；50
‑
管柱驱动机构；60
‑
限位结构；70
‑
脚撑；81
‑
过渡件；82
‑
第一齿轮；83
‑
第一齿条。
具体实施方式
25.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
26.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、前、后”，指的是电动单车100处于水平面上的状态下定义的，与电动单车100正常行驶时的“上、下、左、右、前、后”的方向一致。“垂直方向”指的是沿电动单车100的上下方向。此外，本公开实施例中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。
27.为了保持电动单车100的平衡的同时，还不会额外过多地增加电动单车100的能耗，在本技术中提供了一种电动单车100的车架，车架的一端设置有用于安装第一车轮10的第一安装部34，另一端设置有用于安装第二车轮20的第二安装部35，该车架包括车架本体31、辅助轮机构40和管柱驱动机构50。管柱驱动机构50设置于车架本体31，以用于驱动连接车轮的管柱相对于车架本体31升降。辅助轮机构40位于第一连接部34和所述第二连接部35之间，并且辅助轮机构40包括沿车架本体31左右方向间隔设置的至少两个辅助轮48，该至少两个辅助轮48配置为能够在管柱驱动机构50将管柱和第一车轮提升后与第二车轮共同支撑电动单车100。车体左右方向的每一侧至少设置有一个辅助轮48，或者，该车体的同一侧设置有间隔设置的至少两个辅助轮48。
28.电动单车100一般包括前管柱32和后管柱33，前管柱32的底端连接有前轮10，后管柱33的底端连接有后轮20。在管柱驱动机构50的驱动下，前管柱32可将前轮10提升或下放，后管柱33可将后轮20提升或下放，从而使得电动单车100具有前轮10和后轮20共同着地的常规骑行状态以及前轮10和后轮20中的一者与辅助轮48共同着地的自动行驶状态。通过前管柱32和/或后管柱33的升降来切换常规骑行状态或自动行驶状态。
29.本公开中各种实施方式中的电动单车100可以为无人配送车、无人驾驶电动单车100，也可以为手动驾驶的电动单车100等两轮单车。
30.在常规骑行状态，如图1所示，在一种实施方式中，在常规骑行状态下，前轮10和后轮20共同着地，辅助轮48可悬空，通过驱动电机驱动前轮10和/或后轮20来驱动整个电动单车100行驶。在其他实施方式中，在常规骑行状态下，前轮10、后轮20和辅助轮48可共同着地。
31.在自动行驶状态，如图3所示，在一种实施方式中，当需要切换至自动行驶状态时，将前管柱32连同前轮10升起，使得前轮10悬空，后轮20和辅助轮48共同着地，以保持电动单车100的平衡。电动单车100受到间隔设置的辅助轮48的支撑不会出现倾倒，此时，电动单车100通过后轮20驱动，后轮20和辅助轮48共同支撑电动单车100行驶。在其他实施方式中，当需要切换至自动行驶状态时，同理，也可将后管柱33连同后轮20升起，使得后轮20悬空，前轮10和辅助轮48共同着地，此时，驱动电机用于驱动前轮10转动，进而驱动整个电动单车100行驶。
32.由于后轮20或前轮10和电动单车100左右方向间隔设置的辅助轮48共同形成对支撑电动单车100的稳定的三角支撑结构，电动单车100在处于自动行驶状态时不会出现倾倒，从而能够维持电动单车100的平衡。因此，上述的方案能够在几乎不耗费能耗的情况下，维持自动行驶状态的电动单车100的平衡，从而能够显著提高电动单车100的续航里程。另
外，本公开中的电动单车100能够在常规骑行状态和自动行驶状态之间切换，既能够实现由使用者来控制平衡的常规骑行状态，也能够实现自动平衡的自动行驶状态，从而拓展了电动单车100的使用场景，既能够应用于人们的常规骑行，也能够应用于无人配送等场景。
33.在本公开中对于如何在车架上设置锁止结构来锁止前后管柱33的位置不作限制，例如前后管柱33的升降通过锁止机构锁止，并且可通过手动解锁该锁止机构，然后手动提起或下降前管柱32或后管柱33至相应的位置，然后，手动通过锁止机构锁止前管柱32或后管柱33，从而完成常规骑行状态和自动行驶状态之间的切换。
34.在本公开的一种实施方式中，管柱驱动机构50包括电机，电机固定于车架本体31，用于驱动管柱升降并相对于车架本体31锁止管柱。可选地，管柱驱动机构50可包括第一电机和第第二电机，第一电机用于驱动前管柱32升降并相对于车架本体31锁止前管柱32，第二电机用于驱动后管柱33升降并相对于车架本体31锁止后管柱33。通过电机来驱动管柱升降并锁止，能够方便地实现常规骑行状态和自动行驶状态的切换。
35.由于设置有电机，在需要升起管柱时，启动电机，从而通过电机驱动管柱升起，然后，电机得电锁止，使得管柱不再上下滑动，进而将管柱锁止在该状态下。当需要切换至常规骑行状态时，断开对电机的供电，电机失电解除了对管柱的锁止，管柱在重力的作用下向下滑动。或者，电机反向驱动，使得管柱向下滑动。
36.在本公开中对于车架本体31如何可滑动地连接前管柱32不作限制，在一种实施方式中，上述管柱包括前管柱32，车架本体31的前侧设置有用于与前管柱32配合的第一管柱安装孔311，第一管柱安装孔311内设置有用于与前管柱32滑动配合的过渡件81，电机(具体为第一电机)与过渡件81传动连接以使过渡件81在第一管柱安装孔311内上下移动，过渡件81上具有用于与前管柱32配合的限位结构60，限位结构60构造为至少用于限制过渡件81沿前管柱32向上移动，以使过渡件81在上升时能够带动前管柱32上升。换言之，限位结构60使得前管柱32不能相对于过渡件81向下移动，从而使得过渡件81在上升能够带动前管柱32上升。可选地，前管柱32可绕自身轴线转动地连接于过渡件81。
37.将过渡件81设置在第一管柱安装孔311内，过渡件81与前管柱32滑动配合，第一电机驱动过渡件81向上移动，在限位结构60的限制下，过渡件81带动前管柱32向上移动。而前管柱32可在自身重力下连同过渡件81一起相对于第一安装孔向下滑动。由于限位结构60仅限制了前管柱32沿过渡件81向下移动，因此不会限制前管柱32绕自身轴线的转动，因此，过渡件81不会影响电动单车100通过前管柱32的旋转来完成转向。
38.当需要切换电动单车100的常规骑行状态和自动行驶状态时，启动第一电机，致动过渡件81上升，过渡件81带动前管柱32上升，使得前轮10悬空，通过后轮20和辅助轮48着地来支撑电动单车100。在一种实施方式中，当管柱驱动机构50解除对前管柱32的锁止后，在重力的作用下，前管柱32连同过渡件81下降至所需高度。在该实施方式中，第一电机仅需通过过渡件81致动前管柱32上升，而前管柱32可在重力的作用下降。在另一种实施方式中，限位结构60能够限制过渡件81相对于前管柱32沿轴向方向的上下移动。第一电机能够通过过滤件致动前管柱32向上移动和向下移动，换言之，前管柱32的向上移动和向下移动均是通过第一电机的驱动力实现的。
39.通过设置过渡件81和限位结构60，既不会妨碍前管柱32的自由转向，又能够通过第一电机和过渡件81致动前管柱32实现前管柱32的升降，从而实现电动单车100在常规骑
行状态和自动行驶状态之间切换，结构简单，成本低。
40.可选地，在本公开的一种实施方式中，如图4所示，第一管柱安装孔311包括沿轴线方向布置的第一孔段3111和第二孔段3112，位于上方的第一孔段3111的直径大于位于下方的第二孔段3112的直径，套筒与第一孔段3111配合。由于第一孔段3111的直径大于第二孔段3112的直径，使得套筒能够自由地在第一孔段3111中上下滑动，并且由于第二孔段3112对套筒的抵挡，使得套筒不会从下方的第二孔段3112中从第一管柱安装孔311内掉落。
41.在本公开中对过渡件81的结构和形状不作限制，在一种实施方式中，如图4所示，过渡件81为套筒，前管柱32可滑动地穿设于该套筒的中心圆孔，限位结构60为凹槽，凹槽位于套筒的上端面上，并且围绕中心圆孔设置。因此，能够通过套筒的中心圆孔对前管柱32的上下滑动进行导向，以便于前管柱32以中心圆孔的轴线为旋转中心转向。
42.可以理解的是，在其他实施方式中，过渡件81还可为半圆环结构，前管柱32滑动穿过半圆环的中心孔。
43.在本公开的一种实施方式中，如图4所示，限位结构60包括相配合的凸起和凹槽，前管柱32的外壁和套筒的内壁中的一者上设置有凸起，另一者上设置有与该凸起滑动配合的凹槽，凹槽构造成能够沿前管柱32和套筒的周向引导凸起滑动，从而能够允许前管柱32相对于套筒绕套筒的轴线转动。而且通过凸起和凹槽的配合，使得套筒至少在向上滑动时能够带动前管柱32升起。
44.可选地，凹槽位于套筒的上端面上，并且围绕中心孔设置，凸起为位于前管柱32的外壁的环形凸起，该环形凸起用于与凹槽的下表面和侧表面滑动配合，使得前管柱32能够在套筒的推动下，向上滑动。由于环形凸起的上表面未与套筒配合，套筒向下时，凸起可与凹槽分离，前管柱32可在重力的作用下向下滑动。
45.可以理解的是，在其他实施方式中，相互配合的凸起和凹槽可设置在套筒的中部，位于套筒的上下端面之间。由于凸起和凹槽的配合，使得管柱仅能够相对于套筒转动，不能够相对于套筒上下滑动，在第一电机的驱动下，套筒带动前管柱32上下移动。
46.在本公开的一种实施方式中，如图4所示，电机(具体为第一电机)和过渡件81之间设置有第一传动组件，第一传动组件包括相互啮合的第一齿轮82和第一齿条83，第一齿条83沿前管柱32的轴线方向设置在过渡件81上，第一齿轮82与第一电机的输出轴传动连接。
47.通过第一齿轮82和第一齿条83对第一电机的动力的传递，能够将转动运动转化为直线运动，从而将第一电机的输出的旋转运动转化为过渡件81的直线运动，进而带动前管柱32升降。另外，通过第一齿轮82和第一齿条83的配合，也能够起到减速增距的作用，减小对第一电机功率的要求。
48.在另一种实施方式中，第一电机可为直线驱动电机，不需要将旋转运动转化成直线运动，直接驱动过渡件81上下移动。
49.在本公开中对于车架本体31如何与后管柱33滑动连接不作限制，在一种实施方式中，如图1
‑
2所示，管柱包括后管柱33，车架本体31的后侧设置有与后管柱33配合的第二管柱安装孔312，并且电机(具体为第二电机)的输出轴上传动连接有第二齿轮，该第二齿轮用于与沿后管柱33轴线方向固定设置在后管柱33上的第二齿条啮合。
50.通过第二齿轮和第二齿条对第二电机的动力的传递，能够将转动运动转化为直线运动，从而将第二电机的输出的旋转运动转化为第二齿条连同后管柱33的直线运动，进而
带动后管柱33升降。另外，通过第二齿轮和第二齿条的配合，也能够起到减速增距的作用，减小对第二电机功率的要求。而且通过第一致动件驱动前管柱32升降，并且通过第二电机驱动后管柱33升降，前后管柱33均通过单独的致动件来驱动，能够实现前后管柱33独立的升降，两个管柱的升降之间没有关联，可根据电动单车100的状态来仅升降其中的一个管柱，或，同时使前后管柱33升降。
51.在本公开中对车架本体31的形状不作限制，在一种实施方式中，如图1所示，车架本体31包括第一连接部313、第二连接部314以及位于第一连接部313和第二连接部314之间的承载部315，第一连接部313、承载部315和第二连接部314在垂直面上呈u型布置，第一连接部313用于连接前管柱32，第二连接部314用于连接后管柱33并且上端设置有座椅。
52.呈u型布置的车架主体，既方便通过第一连接部313与前管柱32滑动连接，通过第二连接部314与后管柱33滑动连接，又方便在承载部315布置动力电池和/或在承载部315承载货物，使电动单车100整体的重心降低，增加电动单车100整体的平衡性能。
53.在本公开中的一种实施方式中，如图2所示，电动单车100的车架还包括脚撑70，辅助轮48和脚撑70沿前后方向间隔设置在车架本体31的下部。
54.当电动单车100处于行驶状态时，脚撑70悬空，当电动单车100需要驻车时，使前管柱32和后管柱33均升起悬空，通过车架本体31两侧的辅助轮48和脚撑70来支撑电动单车100。由于电动单车100处于驻车状态时，前轮10和后轮20悬空，电动单车100无法随便被移动，因此，能够起到防盗的作用。
55.例如，前管柱32和后管柱33分别通过管柱驱动机构50实现升降并锁止，该管柱驱动机构50启动可通过与其信号连接的遥控器实现，当需要驻车时，通过遥控器启动管柱驱动机构50控制前后管柱33升起悬空，与此同时也是相当于锁止了前后轮20，对电动单车100上了锁。当需要继续使用电动单车100时，只需通过遥控器控制管柱驱动机构50，使前和/或后轮20下降，使得电动单车100能够处于常规骑行状态或自动行驶状态。
56.为了能够实现自动行驶状态下的电动单车100的转向，在本公开中的一种实施方式中，如图5和图6所示，辅助轮机构40包括转向电机49和同步转向机构，车架本体31左右方向间隔设置的辅助轮48通过同步转向机构与转向电机49传动连接。
57.当电动单车100处于自动行驶状态时，辅助轮48和前轮10着地，或者，辅助轮48和后轮20着地，当需要转向时，启动转向电机49，转向电机49通过同步转向机构带动两侧的辅助轮48同步发生偏转，实现电动单车100的转向。
58.在本公开中对同步转向机构不作限制，例如可以是类似于汽车上的齿轮齿条转向器、蜗杆曲柄销式转向器、循环球式转向器等。其中，齿轮齿条转向器包括相互啮合的小齿轮和齿条，转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动。
59.在本公开的一种实施方式中，如图5和图6所示，同步转向机构为平面连杆机构，平面连杆机构包括第一连杆41、第二连杆42、第三连杆43、第四连杆44和曲柄45。转向电机49与曲柄45的中心传动连接。曲柄45的第一端、第一连杆41和第二连杆42依次铰接。第二连杆42绕垂直方向延伸的转轴可转动地设置于车架本体31，并且第二连杆42的远离第一连杆41的一端与对应的辅助轮48固定连接。并且，曲柄45的第二端、第三连杆43和第四连杆44依次铰接。第四连杆44绕垂直方向延伸的转轴可转动地设置于车架本体31，并且第四连杆44远离第三连杆43的一端与对应的辅助轮48固定连接。并且第三连杆43、第四连杆44关于曲柄
45的中心180
°
对称设置。
60.当电动单车100处于自动行驶状态时，辅助轮48和前轮10着地，或者，辅助轮48和后轮20着地，当需要转向时，启动转向电机49，转向电机49带动曲柄45向相应方向转动，曲柄45带动平面连杆机构中的连杆转动，进而带动两侧的辅助轮48同步发生偏转，实现电动单车100的转向。
61.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
62.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
63.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。