一种具有防倾倒辅助轮的自行车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及自行车技术领域，具体涉及一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车及其操作方法。其车架上设置有由电机驱动旋转、升降的平衡辅助平衡轮，平衡辅助平衡轮的呈横向设置，且在安全倾斜范围内辅助平衡轮的轮胎不触地，超过安全倾斜范围驱动电机使辅助平衡轮下降触地，且辅助平衡轮绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转，提供反向的扭力使车体快速恢复至倾斜的安全倾斜范围内，避免骑车者摔倒；由于在一段时间内辅助平衡轮不会自动升回原位，在车辆左右反复倾斜时，确保辅助平衡轮能调整自行车角度至安全倾斜范围后，辅助平衡轮重新升起至不触地状态，在确保自行车不倾倒的同时，避免下降的辅助平衡轮影响自行车体的正常运行。
【专利说明】
一种具有防倾倒辅助轮的自行车
技术领域
[0001 ]本发明涉及自行车技术领域，具体涉及一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车及其操作方法。
【背景技术】
[0002]对于小孩子来说，学骑自行车需要经历一个比较辛苦的过程，因为一开始学骑车的时候平衡感不好经常会摔倒，造成损伤;而对于老年人来说，因为车况复杂等原因，老年人反应不及而导致摔倒。
【发明内容】
[0003]为了使自行车的骑行更加平稳，本发明提供一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车及其操作方法，适用于平衡感较差的小孩子或者老年人的骑行。
[0004]为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案加以实施:
一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车，包括车架和纵向设置于车架后方的后轮，设置于可转向车头的前轮，以及驱动前轮和/或后轮绕轮轴旋转的动力机构，其特征在于，还具有至少一个电机，能源装置、陀螺仪传感器、电子控制装置，所述的电子控制装置分别监测陀螺仪传感器感应的自行车体倾斜角度讯号、控制电机的运行、能源装置的能源供应;所述的车架的中部设置有由电机驱动旋转、升降的辅助平衡轮，所述的辅助平衡轮轮轴的中心轴线和自行车前后方向平行，且在车体向左或向右倾斜的安全倾斜范围内，电子控制装置控制电机使辅助平衡轮的轮胎不触地；当车体向左或向右倾斜超过安全倾斜范围，电子控制装置控制电机使辅助平衡轮快速下降触地，且辅助轮绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转使自行车体回正。
[0005]所述的电机包括升降电机和旋转电机，升降电机驱动辅助平衡轮的升降；旋转电机驱动辅助平衡轮绕轮轴旋转。
[0006]所述的辅助平衡轮设置于升降杆的近地端，升降杆的另一端可伸缩地设置于车架上，所述的升降电机驱动升降杆升降。
[0007]所述的电机还包括作为动力机构的前电机和/或后电机，在电子控制装置的控制下，所述的能源装置驱动前电机和/或后电机对应驱动前轮和/或后轮绕轮轴旋转。
[0008]作为优选的安全设计方案，所述的安全倾斜范围为0.2°?15°。
[0009]作为另一种优选的安全设计方案，还具有与电子控制装置电连接的制动装置，制动状态下，电机停止运作。
[0010]为了保证动力的持续供应，所述的能源装置为蓄电池。
[0011]为了便于控制，本发明还具有与开关控制装置，所述的开关控制装置通过控制电子控制装置，从而控制能源装置、陀螺仪传感器、电机的运作/停止。
[0012]此外，本发明还提供了该具有防倾倒辅助平衡轮的自行车的操作方法，包括以下步骤: a.动力机构驱动前轮和/或后轮旋转并使自行车具有一定行驶速度，陀螺仪传感器感应车体的倾斜角度；
b.在满足步骤a的情况下，若自行车车体向左或向右倾斜安全倾斜范围内保持正常运作；
c.在满足步骤a的情况下，若自行车车体向左或向右倾斜超过安全倾斜范围，陀螺仪传感器传递讯号至电子控制装置，电子控制装置控制电机降下辅助平衡轮并使之触地，电机驱动辅助平衡轮绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转提供反向扭力；
d.在满足a和c的情况下，陀螺仪传感器感应车体倾斜角度变化，并在自行车体重新恢复至倾斜的安全倾斜范围并持续一段时间后，电机驱动辅助平衡轮停止旋转并重新上升至不触地的状态；
e.在满足a、b或c的情况下，启动制动装置使前轮和/或后轮停止绕轮轴旋转，并将讯号反馈至电机控制装置，使电机停止运行。
[0013]所述的安全倾斜范围为0.2°?15°。
[0014]为了使自行车体能自倾斜状态尽快恢复到安全倾斜范围内，自行车体倾斜超过安全倾斜范围越大，电机驱动辅助平衡轮同向旋转的转速更大，反向扭力更大。
[0015]本发明的有益之处在于，通过陀螺仪传感器感应自行车的倾斜角度，并设定的倾斜的安全倾斜范围，在自行车倾斜角度超过安全倾斜范围时，陀螺仪传感器将自行车倾斜角度的讯号反馈到电子控制装置并控制电机，使横向设置的辅助平衡轮，在自行车体倾斜状态下向倾斜侧同向旋转，提供反向的扭力使车体快速恢复至倾斜的安全倾斜范围，避免自行车体倾斜幅度过大，使骑车者摔倒；由于在一段时间内辅助平衡轮不会自动升回原位，在车辆左右反复倾斜时，确保辅助平衡轮能调整自行车角度至安全倾斜范围后，辅助平衡轮重新升起至不触地状态，在确保自行车不倾倒的同时，避免下降的辅助平衡轮影响自行车体的正常运行。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例1的示意图；
图2是本发明实施例1的侧视图；
图3是本发明倾斜角度在安全倾斜范围内的示意图；
图4是本发明倾斜角度超过安全倾斜范围的示意图；
图5是本发明实施例2的侧视图。
【具体实施方式】
[0017]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0018]实施例1
如图1-3，本发明的一种具有防倾倒辅助平衡轮51的自行车，包括车架I和纵向设置于车架I后方的后轮21，设置于可转向车头11的前轮22，电机、蓄电池3、陀螺仪传感器、电子控制装置、制动装置，驱动前轮22和/或后轮21绕轮轴旋转的动力机构，以及开关控制系统。
[0019]在本实施例中，采用具有踏板41的曲轴链轮42拉动链条43带动后轮21绕轮轴旋转的设计，作为本发明的动力机构;采用刹车手柄-刹车线-安装于前后轮21的刹车片作为本发明的制动装置；电子控制装置分别监测陀螺仪传感器感应的自行车体倾斜角度讯号、电机的运行、蓄电池3的能源供应、以及制动装置的制动开关状态;所述的车架I的中部还设置有由电机驱动旋转、升降的辅助平衡轮51;所述的辅助平衡轮51轮轴的中心轴线和自行车前后方向平行，并设置于升降杆53的近地端;升降杆53的另一端可伸缩地设置于车架I上。辅助平衡轮51分别由升降电机54驱动升降杆53升降，从而使辅助平衡轮51上下升降；旋转电机52驱动辅助平衡轮51绕轮轴旋转；
且在车体向左或向右倾斜的安全倾斜范围，如图3，X在向左或向右倾斜0.5°?10°的范围内，电子控制装置控制升降电机54驱动升降杆53上升，使辅助平衡轮51与地面具有一定距离Y，轮胎不触地;在车体向左或向右倾斜超过安全倾斜范围，如图4，X向左或向右倾斜超过0.5°?10°的范围，电子控制装置控制升降电机54驱动升降杆53下降，使辅助平衡轮51下降触地，且辅助平衡轮51绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转。
[0020]操作方法
步骤a:打开开关控制系统，启动电子控制装置，使蓄电池3、陀螺仪传感器、各电机处于运作状态;通过踩踏踏板41，链条43带动后轮21旋转并使自行车具有一定行驶速度，陀螺仪传感器感应车体的倾斜角度；
步骤b:在骑行过程当中，若自行车车体向左或向右倾斜0.5°?10°范围内，车体保持正常运作；
步骤c:当自行车继续行驶，且自行车车体向左或向右倾斜超过0.5°?10°的安全倾斜范围时，陀螺仪传感器传递讯号至电子控制装置，电子控制装置通过判断陀螺仪传感器传递的自行车体的角度偏移讯号，控制升降电机54使升降杆53降下辅助平衡轮51并使之触地，电机驱动辅助平衡轮51绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转，即如图4 α方向旋转，提供反向扭力，控制和修正平衡轮的旋转，从而使自行车体重新恢复至倾斜的安全倾斜范围，当然，使自行车体恢复并保持直立状态，更能确保骑车者的安全；
步骤d.在满足步骤a和步骤c的情况下，陀螺仪传感器感应车体倾斜角度变化，此时辅助平衡轮51进行正反方向往复旋转，以调节自行车体的倾斜角度，使自行车体重新恢复至倾斜的安全倾斜范围并持续一段时间，使骑车者达到平衡稳定的状态，旋转电机52驱动辅助平衡轮51停止旋转并提升升降杆53，使辅助平衡轮51重新上升至不触地的状态；
步骤e:在满足步骤a、步骤b或步骤c的情况下，启动制动装置使前轮22和后轮21停止绕轮轴旋转，并将讯号反馈至电机控制装置，使电机停止运行。
[0021]实施例2
如图5，本发明的一种具有防倾倒辅助平衡轮51的自行车，包括车架I和纵向设置于车架I后方的后轮21，设置于可转向车头11的前轮22，升降电机54、旋转电机52、作为能源装置的蓄电池3、陀螺仪传感器、电子控制装置、制动装置，驱动前轮22和后轮21绕轮轴旋转的动力机构。
[0022]在本实施例中，采用前电机221和后电机211作为本发明的动力机构，分别作为驱动前轮22和后轮21绕轮轴旋转，代替实施例1具有踏板41的曲轴链轮42拉动链条43带动后轮21绕轮轴旋转的设计;采用刹车手柄-刹车线-安装于前后轮21的刹车片作为本发明的制动装置；电子控制装置分别控制陀螺仪传感器的倾斜角度感应、电机的运行、蓄电池3的能源供应、以及制动装置的制动开关状态;所述的车架I的中部还设置有由电机驱动旋转、升降的辅助平衡轮51;所述的辅助平衡轮51轮轴的中心轴线和自行车前后方向平行，并设置于升降杆53的近地端;升降杆53的另一端可伸缩地设置于车架I上，所述的升降电机54驱动升降杆53升降；使用分别使用升降电机54驱动升降杆53升降，从而使辅助平衡轮51上下升降；旋转电机52驱动辅助平衡轮51绕轮轴旋转。且在车体向左或向右倾斜的安全倾斜范围内，如图3，X在向左或向右倾斜2°?8°的范围内，电子控制装置控制升降电机54驱动升降杆53上升，使辅助平衡轮51与地面具有一定距离Y，轮胎不触地;在车体向左或向右倾斜超过安全倾斜范围，如图4，X向左或向右倾斜超过2° -8°的范围，电子控制装置控制升降电机54驱动升降杆53下降，使辅助平衡轮51下降触地，且辅助平衡轮51绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转。电子控制装置控制升降电机54驱动升降杆53下降，使辅助平衡轮51下降触地，且辅助平衡轮51绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转。
[0023]操作方法
步骤a:打开开关控制系统，启动电子控制装置，使蓄电池3、陀螺仪传感器、各电机处于运作状态，在电子控制装置的控制下，能源装置提供动力使前电机221，后电机211分别驱动前轮22、后轮21旋转并使自行车具有一定行驶速度，陀螺仪传感器感应车体的倾斜角度；步骤b:在骑行过程当中，若自行车车体向左或向右倾斜2°?8°范围内，车体保持正常运作；
步骤c:当自行车继续行驶，且自行车车体向左或向右倾斜超过2°?8°的安全倾斜范围时，陀螺仪传感器传递讯号至电子控制装置，电子控制装置通过判断陀螺仪传感器传递的自行车体的角度偏移讯号，电子控制装置控制升降电机54使升降杆53降下辅助平衡轮51并使之触地，电机驱动辅助平衡轮51绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转提供反向扭力;控制和修正平衡轮的旋转，从而使自行车体重新恢复至安全倾斜范围，当然，使自行车体恢复并保持直立状态，更能确保骑车者的安全；
步骤d.在满足步骤a和步骤c的情况下，陀螺仪传感器感应车体倾斜角度变化，此时辅助平衡轮51进行正反方向往复旋转，以调节自行车体的倾斜角度，使自行车体重新恢复至倾斜的安全倾斜范围并持续一段时间后，使骑车者达到平衡稳定的状态，旋转电机52驱动辅助平衡轮51停止旋转并提升升降杆53，使辅助平衡轮51重新上升至不触地的状态；
步骤e:在满足步骤a、步骤b或步骤c的情况下，启动制动装置使前轮22和后轮21停止绕轮轴旋转，并将讯号反馈至电机控制装置，使电机停止运行。
[0024]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车，包括车架和纵向设置于车架后方的后轮，设置于可转向车头的前轮，以及驱动前轮和/或后轮绕轮轴旋转的动力机构，其特征在于，还具有至少一个电机，能源装置、陀螺仪传感器、电子控制装置，所述的电子控制装置分别监测陀螺仪传感器感应的自行车体倾斜角度讯号、控制电机的运行、能源装置的能源供应;所述的车架的中部设置有由电机驱动旋转、升降的辅助平衡轮，所述的辅助平衡轮轮轴的中心轴线和自行车前后方向平行，且在车体向左或向右倾斜的安全倾斜范围内，电子控制装置控制电机使辅助平衡轮的轮胎不触地；当车体向左或向右倾斜超过安全倾斜范围，电子控制装置控制电机使辅助平衡轮快速下降触地，且辅助轮绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转使自行车体回正。2.如权利要求1所述的一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车，其特征在于，所述的电机包括升降电机和旋转电机，升降电机驱动辅助平衡轮的升降；旋转电机驱动辅助平衡轮绕轮轴旋转。3.如权利要求2所述的一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车，其特征在于，所述的辅助平衡轮设置于升降杆的近地端，升降杆的另一端可伸缩地设置于车架上，所述的升降电机驱动升降杆升降。4.如权利要求1所述的一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车，其特征在于，所述的电机还包括作为动力机构的前电机和/或后电机，在电子控制装置的控制下，所述的能源装置驱动前电机和/或后电机对应驱动前轮和/或后轮绕轮轴旋转。5.如权利要求1-4任意一项中所述的一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车，其特征在于，所述的安全倾斜范围为0.2°?15°。6.如权利要求1-4任意一项中所述的一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车，其特征在于，还具有与电子控制装置电连接的制动装置，制动状态下，电机停止运作。7.如权利要求1-4任意一项中所述的一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车，其特征在于，还具有与开关控制装置，所述的开关控制装置通过控制电子控制装置，从而控制能源装置、陀螺仪传感器、电机的运作/停止。8.—种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车的操作方法，包括以下步骤: 动力机构驱动前轮和/或后轮旋转并使自行车具有一定行驶速度，陀螺仪传感器感应车体的倾斜角度； 在满足步骤a的情况下，若自行车车体向左或向右倾斜安全倾斜范围内保持正常运作； 在满足步骤a的情况下，若自行车车体向左或向右倾斜超过安全倾斜范围，陀螺仪传感器传递讯号至电子控制装置，电子控制装置控制电机降下辅助平衡轮并使之触地，电机驱动辅助平衡轮绕旋转轴向倾斜侧进行同向旋转提供反向扭力； 在满足a和c的情况下，陀螺仪传感器感应车体倾斜角度变化，并在自行车体重新恢复至倾斜的安全倾斜范围并持续一段时间后，电机驱动辅助平衡轮停止旋转并重新上升至不触地的状态； 在满足a、b、或c的情况下，启动制动装置使前轮和/或后轮停止绕轮轴旋转，并将讯号反馈至电机控制装置，使电机停止运行。9.如权利要求8所述的一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车的操作方法，其特征在于，所述的安全倾斜范围为0.2°?15°。10.如权利要求9所述的一种具有防倾倒辅助平衡轮的自行车的操作方法，其特征在于，自行车体倾斜超过安全倾斜范围越大，电机驱动辅助平衡轮同向旋转的转速更大，反向扭力更大。
【文档编号】B62H1/12GK106080852SQ201610501072
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】吴远东
【申请人】吴远东