一种平衡车的制作方法

1.本实用新型属于平衡车技术领域，尤其是涉及一种两轮驱动的平衡车。


背景技术：

2.两轮电动平衡车，又叫人机互动体感车、思维车，其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。
3.现有的人机互动体感车一般分为有操作杆和无操作杆这两类，其中带操作杆的人机互动体感车，其人机互动体感车的前进、后退及转向均由操作杆来进行具体操作控制。而不带操作杆的人机互动体感车为脚控平衡车，其前进、后退是由车体的整体倾斜来控制，现有脚控平衡车控制转弯的原理存在两种方式，一种是传统的扭扭车结构(公开号为cn104029769a等专利文献)，通过感测两个脚踏的转动角度的差别，控制轮毂电机的转速差实现控制车辆转弯，此种方式其车体结构必然包含复杂的转动机构、限制踏板组件转动角度的限位机构、两组感测角度的陀螺仪、加速度传感器等组件，骑乘者操控时通过以不同幅度扭动两侧踏板组件，进而实现转弯控制，结构相对复杂；另一种是支撑骨架为一整体结构，两侧脚踏组件无法相对转动，也称为体感车，通过应变片感测两个脚踏部位由脚步姿态产生的差别，控制轮毂电机的转速差实现控制车辆转弯，其中，由脚步姿态产生差别方式又包括以下几种：
4.1)如cn205396356u、cn110641594a、cn212354251u、cn110641593a、cn208393563u、us10843765b2等专利文献所公开的，骑乘者通过调整左右两只脚的重心，施加给两个踏板组件不同的重力/压力，通过检测踏板组件的重力/压力差，并由控制器控制轮毂电机驱动车辆转弯；需要剔除一部分骑行时的波动导致重力/压力变化的数据。
5.2)如cn208216900u、cn110758620a、cn111591382a等专利文献所公开的，通过感测骑乘者两只脚的前、后脚掌之间的重力/压力变化，判定骑乘者意图，并根据两脚之间的变化差，并由控制器控制轮毂电机驱动车辆转弯。
6.现有技术中，车体为一个整体结构的平衡车，一般将金属支撑骨架隐藏在平衡车壳体内部，占用车体内部空间较多，并且因为车体上壳用于保护及固定内部零件以及承载重量，所以车体上壳结构强度较高，厚度较大，对于整合左右脚踏区域于一体的车体上壳来说，脚踏区域材料柔韧性和弹性不够，而其他区域刚性强度不够，如采用两种材料共挤注塑或嵌件注塑，则制造难度大成本高。


技术实现要素：

7.为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种结构优化的平衡车，适用于整体结构的车体，提升车体整体结构强度和传感器检测灵敏度，降低制造成本。
8.为了达到上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
9.一种平衡车，包括一整体结构的车体以及安装在车体上的车轮，所述车体包括支
撑骨架、脚踏面板、传感器、控制器、电池和下壳体，车轮安装在支撑骨架的两侧，支撑骨架呈板状结构，支撑骨架上面设有用于供骑乘者双脚踩踏的两个脚踏区域，每个脚踏区域内设置有若干个用于感测承载压力的传感器，脚踏面板占据一部分脚踏区域并覆盖所述传感器，支撑骨架和下壳体上下盖合后形成一个车体内部的收纳腔，所述控制器和电池安装在该收纳腔内。
10.作为优选，每个脚踏区域内设置至少两个用于分别与骑乘者的前后脚掌相对应的传感器。
11.作为优选，所述脚踏面板固定安装在支撑骨架上。
12.作为优选，脚踏面板采用具有柔韧性或弹性的塑料和/或橡胶制成，支撑骨架采用硬质塑料制成。
13.作为优选，两个脚踏区域中的脚踏面板连为一体，一体成型制造的脚踏面板设置在支撑骨架的中间，并位于两个车轮轴线的上方。
14.作为优选，所述脚踏面板向外侧延伸形成遮盖一部分车轮的轮盖部，脚踏面板和两个轮盖部一体成型。
15.作为优选，所述脚踏面板呈薄板状。
16.作为优选，所述传感器为应变式传感器，包括应变片和弹性基座，应变片为电阻式应变片，应变片安装于弹性基座上；弹性基座包括固定部和活动部，固定部固定安装在支撑骨架上，活动部悬空设置从而可以上下活动，固定部和活动部之间通过连接部连为一体，应变片固定在连接部上用于检测连接部的变形程度。
17.作为优选，同一脚踏区域的多个传感器共用一个弹性基座。
18.作为优选，该支撑骨架的两端为车轮连接部，在两个车轮连接部之间设置有横跨两个板状支撑部的加强槽，加强槽内设置有加强件，加强件在车轮轴线上。
19.本实用新型由于采用了以上的技术方案，提升了车体整体结构强度和传感器检测灵敏度，降低了制造成本。脚踏面板可以采用具有柔韧性或弹性的塑料和/或橡胶制成，具有较好的变形能力和回复能力，仅通过脚踏面板的形变即可有效地向传感器传导压力，使得传感器能够更好的感测承载压力变化，而支撑骨架可以采用刚性强度更好的塑料或其他刚性材料制成，车体承载能力更强，车体更加牢固稳定，更好的保护车体内部零件；同时，脚踏面板和支撑骨架固定连接方式，也有助于两者之间的密封。
附图说明
20.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的限定。
21.图1为本实用新型实施例1的爆炸图；
22.图2为本实用新型实施例1的结构示意图(去除一体式脚踏面板)；
23.图3为本实用新型实施例2的结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例3的结构示意图。
25.其中，附图标记说明如下：
26.1、车轮；101、车轮轴固定板；102、车轮轴压板；103、紧固件；2、脚踏面板；3、加强件；4、传感器；5、控制器；6、电池；7、下壳体；8、支撑骨架；801、显示模块；802、加强槽；803、
防滑结构；804、传感器安装槽；805、固定板安装槽；806、筋槽结构；807、车轮侧挡部。
具体实施方式
27.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
28.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，除非上下文另有明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
33.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用以限定本实用新型。
36.本实用新型为了表述方便，以与人机互动体感车直行方向平行的水平方向为前后方向，以与人机互动体感车直行方向垂直的水平方向为左右方向，以与人机互动体感车直
行方向垂直的竖直方向为上下方向。
37.实施例1：
38.如图1所示的一种平衡车，包括车体以及安装在车体上的车轮1，所述车体包括支撑骨架8、脚踏面板2、传感器4、控制器5、电池6和下壳体7，车轮1安装在支撑骨架8的两侧，支撑骨架8上面设有用于供骑乘者双脚踩踏的两个脚踏区域，脚踏面板2覆盖两个脚踏区域的全部或者部分，脚踏面板2和支撑骨架8之间设有多个用于感测承载压力的传感器4，所述的多个传感器4分别与骑乘者的双脚脚掌的不同部位相对应；支撑骨架8和下壳体7上下盖合后形成一个车体内部的收纳腔，所述控制器5和电池6安装在该收纳腔内。
39.本实施例中，所述车体为一个整体结构，即，车体上虽然设有两个脚踏区域，但是两个脚踏区域设置在同一个车体平台上，不同于扭扭车设置有两个可以相对扭转的脚踏平台。
40.所述支撑骨架用于承重和安装车轮，主要包括用于与车轮连接的车轮连接部和用于供骑乘者踩踏承载的支撑部，车轮连接部和支撑部一体成型或者直接固定连接或者经由其他刚性部件间接固定连接，从而保证骑乘者的重量经由支撑骨架传递至车轮。
41.本实施例中，如图1和图2所示，支撑骨架8为一体成型的板状结构(相当于一个盖体，支撑骨架和下壳体固定连接形成车体外壳)，支撑骨架8的两端为车轮连接部，车轮连接部通过车轮轴固定板101和车轮轴压板102上下配合夹持固定车轮1的车轮轴，支撑骨架8具有用于分别形成两个脚踏区域的两个板状支撑部，板状支撑部供骑乘者踩踏用于承载重量，两个板状支撑部之间是用于连接两个板状支撑部的的中间连接部，中间连接部相对于板状支撑部有宽度收缩，支撑骨架8在靠近车轮1的前后两侧延伸形成有车轮侧挡部807，这样整个支撑骨架呈现类似x形的蝶翼造型。
42.本实施例中，所述支撑骨架8采用一体板状结构，板状结构面积大、强度高、厚度薄，便于零部件布置安装，尤其是电池安装方便，使得车辆的离地距离较大，通过性好。需要说明的是，这里的板状结构并不仅限于平板结构，也包括有弧度弯曲或者凹凸结构或者各方向有延伸部的各种近似板状的结构。
43.本实施例优选，支撑骨架8的车轮连接部和支撑部采用硬质塑料一体注塑成型的板状结构，硬质塑料为具有一定刚性能够承受所需重量的塑料材质：如pp、abs、pc、pvc等或由其中一种或多种复合而成的塑料。这样支撑骨架可暴露于车体外面，可由更多的外观造型，降低平衡车制造成本。
44.为了提高塑料支撑骨架的刚性强度，本实施例优选，靠近支撑骨架8两端的车轮连接部通过车轮轴固定板101和车轮轴压板102上下配合夹持固定车轮1的车轮轴，这样使得车轮轴压板102、车轮轴固定板101以及被它们上下夹持的车轮连接部和车轮轴牢固结合为一个整体，从而大大增加了车轮轴和车轮连接部的连接强度。这样，当骑乘者踩在平衡车上时，两个车轮通过连为一体的车轮连接部从两侧向内对支撑骨架施加挤压力，提高了支撑骨架的整体强度。
45.本实施例优选，支撑骨架8在两个车轮连接部之间设置有横跨两个支撑部的加强槽802，采用一定深度的若干个加强槽形成的横向支撑结构具有较强的适应性和横向挤拉承受能力，可以增加塑料支撑骨架的牢固程度。
46.为了进一步提升塑料支撑骨架的刚性强度和承载能力，本实施例优选，在加强槽
802内填充设置刚性的加强件3，加强件3可以是金属管件、金属杆件、木质杆件等。这样，支撑骨架的两个支撑部之间可以由加强件提供更高的承载能力，避免了加强槽跨度大影响承载能力的问题，将支撑骨架受到的挤压力传导至加强件端部和车轮连接部之间，挤压变形跨度更小，牢固程度更高，从而提升整车的承载能力。
47.本实施例优选，所述刚性加强件为金属方管。这样，结构简单，加工取材方便，制造成本低。
48.本实施例优选，加强槽802的开口朝上，这样在车辆运输和正常使用过程中均为朝上，因此安装方便，加强件不易掉出加强槽，使用时，骑乘者踩在上面，使得加强件与支撑骨架接触更紧密，不易松动。
49.本实施例优选，加强件及对应的加强槽具有一定深度(优选不少于3cm)，这样，当使用者踩在平衡车上时，其施加给加强件两端的较大的力量，通常为迫使加强件上下方向发生弯曲，通过加强件端部和加强槽深度的设计，使得支撑骨架加强槽端壁会产生阻碍加强件端部发生非竖直方向的形变，同时也能进一步增强加强件与加强槽的贴合紧密程度。
50.本实施例进一步优选，如图2所示，支撑骨架在车轮连接部和加强槽之间的部位设置有由多个加强筋和加强槽间隔分布形成的筋槽结构806，该筋槽结构806具有较强的适应性和横向挤拉承受能力，从而使得塑料支撑骨架的整体结构更加牢固，承载能力更强。
51.本实施例中的塑料支撑骨架采用一体板状结构，通过将用于与车轮连接的车轮连接部和用于供骑乘者踩踏承载的支撑部有机组合成一整体结构，充分利用两者的受力协同作用，采用塑料成型加强结构，不需要在刚性加强件和车轮轴之间设置更多的连接结构，在保证承重能力强的情况下，简化了支撑骨架连接结构，方便安装，实现了平衡车制造成本大幅度降低。
52.本实施例优选，如图1和图2所示，支撑骨架8上面设有用于嵌设车轮轴固定板101的固定板安装槽805、用于骑乘者踩踏防滑的防滑结构803和用于显示电量的显示模块801。下壳体7上设置有装饰灯模块701和尾灯模块702。
53.本实施例优选，支撑骨架作为车体上壳，大部分暴露于车体外部，支撑骨架的每个脚踏区域内设置有若干用于检测承重压力变化的传感器，控制器根据陀螺仪和多个传感器的检测信号控制平衡车前进、后退和转弯。支撑骨架8上安装有若干脚踏面板2，脚踏面板2遮盖所述传感器4。
54.本实施例优选，脚踏面板2固定安装在支撑骨架8上，这样，脚踏面板2可以采用具有柔韧性或弹性的塑料和/或橡胶制成，具有较好的变形能力和回复能力，仅通过脚踏面板的形变即可有效地向传感器传导压力，使得传感器能够更好的感测承载压力变化，而支撑骨架可以采用刚性强度更好的塑料或其他刚性材料制成，车体承载能力更强，车体更加牢固稳定，更好的保护车体内部零件；同时，脚踏面板2和支撑骨架8固定连接方式，也有助于两者之间的密封。
55.本实施例优选，如图1所示，两个脚踏区域中的脚踏面板2连为一体，并且，两个脚踏面板2向外侧延伸形成遮盖一部分车轮的轮盖部，两个脚踏面板和两个轮盖部一体成型。这样不仅外形美观，方便装配安装，而且也可以将支撑骨架8上的加强槽802和固定板安装槽805遮盖。
56.在其他实施方式中，脚踏面板2也可以分别独立安装在支撑骨架8上，脚踏面板2优
选仅覆盖脚踏区域的一部分，当骑乘者脚踩在车体的脚踏区域上时，脚能够直接接触支撑骨架从而将重量传递至支撑骨架，这样骑乘者的使用体验更好。
57.本实施例中，如图1所示，主要由支撑骨架8和下壳体7组成车体外壳，用于装饰和遮盖保护内部零部件。这样，车体结构更加简单，制造成本更低。
58.本实施例优选，所述传感器4为应变式传感器，包括应变片和弹性基座，应变片为电阻式应变片，应变片安装于弹性基座上。弹性基座包括固定部和活动部，固定部固定安装在支撑骨架上，活动部悬空设置从而可以上下活动，固定部和活动部之间通过连接部连为一体，应变片固定在连接部上用于检测连接部的变形程度。所述应变片为丝式电阻应变片或箔式电阻应变片。相应地，所述支撑骨架上面设有用于容纳所述传感器的传感器安装槽804。
59.本实施例优选，如图1和图2所示，支撑骨架8上的两个脚踏区域各设有两个用于检测承载受力的传感器4，共四个传感器4，这四个传感器4分别与骑乘者的左右脚的前后脚掌部位相对应设置。
60.为了提高传感器4的检测灵敏度，本实施例优选，如图2所示，将四个传感器4的活动部402分别倾斜朝外设置。
61.骑乘者站上平衡车，在人体重量的影响下，四个传感器的应变片会产生相同方向的向下变形，其变形程度与其承载受力相对应，应变片的阻值会发生相应的变化，根据两个脚踏区域的前后脚掌部位的受力不同，结合车体前后倾仰角度变化(借助陀螺仪等检测)，可以感测骑乘者的驾驶意图，相应的驱动平衡车前行、后退或者转弯。当然，通过四个传感器检测到的承载压力变化，还可以用于感应车体脚踏区域上是否有人站立。
62.实施例2：
63.与实施例1的不同仅在于：如图3所示，同一个脚踏区域的前后两个传感器4的弹性基座连为一体制造，形成“工”形，该弹性基座通过紧固件固定在支撑骨架8上的传感器安装槽804内。其他与实施例1相同。
64.实施例3：
65.与实施例1的不同仅在于：如图4所示，四个传感器4分别由各自独立的脚踏面板覆盖，该脚踏面板以能够上下活动或弹性形变的方式安装在支撑骨架8上。在支撑骨架8中间沿车轮轴线安装相应的装饰盖以遮盖支撑骨架8上的加强槽802和固定板安装槽805，以及形成遮盖一部分车轮的轮盖部。其他与实施例1相同。
66.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
67.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。