专利名称：电动指南车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种方向指示机构，尤其是一种电动指南车。
背景技术：
指南车，又称司南车，是中国古代用来指示方向的一种机械装置。它与指南针利用地磁效应不同，它是利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人(即方向指示装置)指示方向。不论车子转向何方，木人(即方向指示装置)的手始终指向南方，“车虽回运而手常指南”。指南车除了是古代一种指示方向的车辆，也作为帝王的仪仗车辆。指南车起源很 早，历代曾几度重制，但均未留下资料。同时指南车可适用于旅游景点的游览车，但作为游览车纯粹的人力驱动受到很大的限制，驱动比较费力。另指南车也可作为一种教学工具或娱乐玩具、或工艺品，手动的教学示范性及娱乐性就大打折扣，使用受到很大的限制。
发明内容基于此，有必要提供一种能自动驱动并正确指示方向的电动指南车。一种电动指南车，包括车轮，与所述车轮连接并由所述车轮承载的车体、与所述车轮连接并驱动所述车轮的动力单元、与所述车轮连接形成联动的定向传动机构，设置在所 述定向传动机构上的方向指示装置，及与所述动力单元连接并控制所述动力单元动作的控制单兀；所述车轮包括相对设置的第一车轮、第二车轮，所述定向传动机构包括分别与第一、第二车轮联动的第一、第二传动轮系；所述第一传动轮系包括与第一车轮同轴设置的第一左锥齿轮、与第一左锥齿轮啮合的第二左锥齿轮、与所述第二左锥齿轮同轴设置的行星轮系、及与所述行星轮系同轴设置的齿轮组；所述第二传动轮系包括与第二车轮同轴设置的第一右锥齿轮、与第一右锥齿轮啮合的第二右锥齿轮、与所述第二右锥齿轮同轴设置的右齿轮；所述第二传动轮系还包括与所述右齿轮啮合的所述行星轮系，及与所述行星轮系同轴设置的所述齿轮组；所述方向指示装置设置在所述齿轮组上。在优选的实施方式中，所述动力单元包括与所述第一车轮轴连接并驱动该第一车轮的第一电机，与所述第二车轮轴连接并驱动该第二车轮的第二电机，及与第一电机、第二电机连接并供电给第一、第二电机的电源。在优选的实施方式中，所述控制单元设置在所述车体上并控制所述动力单元转动及速度的控制器、与所述控制器连接的感应器、及与所述感应器无线感应控制连接的遥控器。在优选的实施方式中，所述行星轮系包括与所述第二左锥齿轮同轴设置传输的第一锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的行星轮、与行星轮啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述齿轮组同轴设置传输；所述齿轮组包括输入轮、与所述输入轮啮合的第二齿轮、与所述第二齿轮同轴设置同向传输的第三齿轮、与所述第三齿轮啮合的第四齿轮；所述齿轮组的输入轮与所述第二锥齿轮与同一传输轴固定传输。在优选的实施方式中，所述右齿轮为圆柱齿轮，所述方向指示装置的转动轴与所述第四轮同轴设置，所述输入轮与第二齿轮、及第三齿轮与第四齿轮为两对圆柱齿轮。在优选的实施方式中，所述第一传动轮系中所述第一左锥齿轮与第二左锥齿轮 构成第一级传动，所述第一锥齿轮与行星轮形成第二级传动，所述行星轮与第二锥齿轮形成第三级传动，所述输入轮与第二齿轮形成第四级传动，所述第三齿轮与第四齿轮形成第五级传动。在优选的实施方式中，所述第一级传动的传动比为1:1，第二级传动的传动比为1:1，第三级传动的传动比为1:1，第四级传动的传动比为2:1，第五级传动的传动比为1:1。在优选的实施方式中，所述行星轮系还包括与所述行星轮连接的行星架、及设置在所述行星架上的行星架齿轮，所述行星架齿轮与所述右齿轮啮合；所述第二传动轮系中，所述第一右锥齿轮与第二右锥齿轮形成的第二传动轮系的第一级传动的的传动比为1:1，所述右齿轮与行星轮系的行星架形成的第二传动系第二级传动的传动比为2:1，所述行星轮系形成第二传动系第三级传动的传动比为1: 2，输入轮与第二齿轮形成第二传动系第四级传动的传动比为2:1，第三齿轮与第四齿轮形成第二传动系第五级传动的传动比为1:1。在优选的实施方式中，所述第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为2:1。在优选的实施方式中，所述第一车轮或第二车轮的轮径等于第一、二车轮之间的轮间距。在优选的实施方式中，所述第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为η: 1，则第一车轮或第二车轮的轮径与第一、二车轮之间的轮间距的关系为(2 31 L)/n=3T d ;其中d为第一车轮或第二车轮的轮径，L为第一、第二车轮之间的轮间距。上述的电动指南车,通过控制器控制单元控制动力单元动作,动力单元带动车轮转动，从而驱动定向传动机构带动方向指示装置动作指示方向。动力单元根据运动方向需要驱动不同的车轮转动。当需要控制电动指南车向右转动时，动力单元驱动第一车轮转动，带动与第一车轮同轴设置的第一左锥齿轮向前转动，与第一左锥齿轮啮合的第二左锥齿轮在与第一左锥齿轮的垂直方向上相对转动，并带动与第二左锥齿轮同轴设置的第一锥齿轮与第二左锥齿轮同向转动，与第一锥齿轮啮合的行星轮在与第一锥齿轮的垂直方向上反向转动，与行星轮啮合的第二锥齿轮在行星轮的垂直方向上(即与第一锥齿轮同轴平行的方向上)相对转动。与第二锥齿轮同轴设置的齿轮组的输入轮与第二锥齿轮平行同向传输。与输入轮啮合的第二齿轮反向传输。与第二齿轮同轴设置的第三齿轮与第二齿轮同向传输，与第三齿轮啮合的第四齿轮反向传输，从而带动与第四齿轮同轴设置的方向指示装置与第四齿轮同轴转动。即指南车向右转弯时，第一车轮带动第一传动轮系带动方向指示装置向左转动，恰好抵消指南车向右转弯的影响，方向指示装置仍指初始方向如南方。当需要控制电动指南车向右转动时，动力单元驱动第二车轮向前转动，第二车轮带动与第二车轮同轴设置的第一右锥齿轮向前转动，与第一右锥齿轮啮合的第二右锥齿轮在与第一右锥齿轮的垂直方向上相对转动，并带动与第二右锥齿轮同轴设置的右齿轮与第二右锥齿轮同向转动。右齿轮通过与其啮合传动的行星架齿轮带动行星架传动，行星架带动行星轮传动，从而带动与第二锥齿轮同轴设置的齿轮组的输入轮与第二锥齿轮平行同向传输。与输入轮啮合的第二齿轮反向传输。与第二齿轮同轴设置的第三齿轮与第二齿轮同向传输，与第三齿轮啮合的第四齿轮反向传输，从而带动与第四齿轮同轴设置的方向指示装置与第四齿轮同轴转动，当车子向左转弯时，第二车轮带动第二传动轮系带动方向指示装置向右转 动，以抵消车子左转的影响，方向指示装置仍指初始方向如南方。从而实现无论向左转动或向右转动，指南车的运动方向是东西南北，或不断变化，方向指示装置总是指向不变如初始调整的南方，起着指引方向的作用。且结构简单，实现方便简捷；且通过控制单元控制动力单元自动驱动不同的车轮带动定向传动机构的不同的传动系统传动，自动驱动指南车运动，并且正确指向。
图I为本实用新型一实施例的电动指南车的电气元器件之间的连接示意图；图2为本实用新型一实施例的电动指南车的传动示意图；图3为图2的电动指南车的第一车轮转动时的第一传动系的传动方向不意图；图4为图2的电动指南车的第二车轮转动时的第二传动系的传动方向示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实施例进行具体说明。如图I及图2所示，本实用新型一实施例的电动指南车100，包括车轮、与车轮连接并由车轮承载的车体50、与车轮连接并驱动所述车轮的动力单元52、与车轮连接形成联动的定向传动机构、设置在定向传动机构上的方向指示装置90、及与动力单元52连接并控制动力单元52动作的控制单元54。如图2所示，车轮包括相对设置的第一车轮20、第二车轮40。定向传动机构包括分别与第一、第二车轮20、40联动的第一、第二传动轮系60、80。如图I所示，动力单元52包括与第一车轮20轴连接并驱动该第一车轮20动作的第一电机520，与第二车轮40轴连接并驱动该第二车轮40动作的第二电机522，及与第一电机520、第二电机522连接并供电给第一、第二电机520、522的电源524。如图I所示,控制单元54设置在车体50上并控制动力单元52转动及速度的控制器540、与控制器540连接的感应器542、及与感应器542无线感应控制连接的遥控器544。感应器542、控制器540都设置在车体50上，可根据遥控器544的遥控指令对第一电机520、第二电机522进行遥控控制，控制第一电机520、或第二电机522的转动、转动速度、转动方式等。如图2所示，第一传动轮系60包括与第一车轮20同轴设置的第一左锥齿轮62、与第一左锥齿轮62啮合的第二左锥齿轮64、与第二左锥齿轮64同轴设置的行星轮系66、及与行星轮系66同轴设置的齿轮组68。[0036]第二传动轮系80包括与第二车轮40同轴设置的第一右锥齿轮82、与第一右锥齿轮82啮合的第二右锥齿轮84、与第二右锥齿轮84同轴设置的右齿轮86。第二传动轮系80还包括与右齿轮86啮合的行星轮系66、及与行星轮系66同轴设置的齿轮组68。行星轮系66包括与第二左锥齿轮64同轴设置传输的第一锥齿轮660、与第一锥齿轮660啮合的行星轮662、与行星轮662啮合的第二锥齿轮664。第二锥齿轮664与齿轮组68同轴设置传输。行星轮系66还包括与行星轮662连接的行星架668、及与行星架668连接的行星架齿轮669。行星架齿轮669与右齿轮86啮合。右齿轮86通过与其啮合的行星架齿轮669带动行星架668而带动行星轮662传动，从而带动齿轮组68传动。方向指示装置90设置在齿轮组68上。如图2至图3所示，在第一传动轮系60中第一左锥齿轮62与第二左锥齿轮64构成第一级传动；与第二左锥齿轮64同轴传输的第一锥齿轮660与行星轮662形成第二级传动；行星轮662与第二锥齿轮664形成第三级传动。齿轮组68包括输入轮680。输入轮680与第二锥齿轮664与同一传输轴固定、传输。进一步，齿轮组68为圆柱齿轮组。进一步，齿轮组68还包括与输入轮680啮合的第二齿轮682、与第二齿轮682同轴设置同向传输的第三齿轮684、与第三齿轮684卩齿合的第四齿轮686。输入轮680与第二齿轮682形成第四级传动。第三齿轮684与第四齿轮686形成第五级传动。优选的，第一传动轮系60中，总传动比为2:1。进一步，第一左锥齿轮62与第二左锥齿轮64形成的第一级传动的传动比为1:1。进一步，第一锥齿轮660与行星轮662形成的第二级传动的传动比为1:1。行星轮662与第二锥齿轮664形成第三级传动的传动比为1:1。输入轮680与第二齿轮682形成第四级传动的传动比为2:1。第三齿轮684与第四齿轮686形成第五级传动的传动比为1:1。如图2及图4所示，第二传动轮系80中，与第二车轮40同轴设置的第一右锥齿轮82与第二右锥齿轮84啮合形成第二传动轮系第一级传动。与第二右锥齿轮84同轴设置的右齿轮86通过与其啮合的行星架齿轮669带动行星轮系66的行星架668形成的第二传动系第二级传动。行星轮系66形成第二传动系第三级传动。齿轮组68的输入轮680与第二齿轮682形成第二传动系第四级传动。第三齿轮684与第四齿轮686形成第二传动系第五级传动。进一步，第二传动轮系80中，总传动比为2:1。进一步，第一右锥齿轮82与第二右锥齿轮84形成第二传动轮系第一级传动的传动比为I: I。右齿轮86通过与其啮合的行星架齿轮669带动行星轮系66的行星架668形成的第二传动系第二级传动的传动比为2: I。行星轮系66形成第二传动系第三级传动的传动比为1:2。齿轮组68的输入轮680与第二齿轮682形成第二传动系第四级传动的传动比为2:1。第三齿轮684与第四齿轮686形成第二传动系第五级传动的传动比为1:1。第一车轮20或第二车轮40的直径为d，第一车轮20与第二车轮40两轮之间的距离为L。当第一车轮20不动，第二车轮40转动，因为指南车的总传动比为2:1，要保证方向指示装置90的所指方向不变，则第二车轮40转动一圈正好车身转动半圈即转动180度。即(2L) /2= 31 d即L=d。如果传动比为其他值，同理可以推导出轮子直径和距离的关系。如当第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为η: 1，则第一车轮或第二车轮的轮径与第一、二车轮之间的轮间距的关系为(2 π L)/n=Ji d。如图3所示，当利用遥控器544的控制按钮或控制杆通过感应器542感应驱动控制器540控制本实施例的电动指南车100向右转弯时，即控制器540控制第一电机520驱动第一车轮20向前转动，第二车轮40停止，与第一车轮20同轴设置的第一左锥齿轮62向前转动，与第一左锥齿轮62啮合的第二左锥齿轮64在与第一左 锥齿轮62的垂直方向上相对转动，并带动与第二左锥齿轮64同轴设置的第一锥齿轮660与第二左锥齿轮64同向转动，与第一锥齿轮660啮合的行星轮662在与第一锥齿轮660的垂直方向上与第一锥齿轮660反向转动，与行星轮662卩齿合的第二锥齿轮664在行星轮662的垂直方向上(即与第一锥齿轮660同轴平行的方向上)相对转动。与第二锥齿轮664同轴设置的齿轮组68的输入轮680与第二锥齿轮664平行同向传输。与输入轮680哨合的第二齿轮682反向传输。与第二齿轮682同轴设置的第三齿轮684与第二齿轮682同向传输，与第三齿轮684啮合的第四齿轮686反向传输，从而带动与第四齿轮686同轴设置的方向指示装置90与第四齿轮686同轴转动，实现第一传动轮系60带动方向指示装置90向左转动，恰好抵消指南车100向右转弯的影响，方向指示装置90指向不变如指向初始调整的南方。同理，当第一车轮20向后转动，第二车轮40停止。与第一车轮20同轴设置的第一左锥齿轮62向后转动,第一传动轮系60的传动方向与上述的传动方向相反。如图4所示，当利用遥控器544的控制按钮或控制杆通过感应器542感应驱动控制器540控制本实施例的电动指南车100向左转弯时，控制器540控制第二电机522驱动第二车轮(或右车轮)40向前转动，第一车轮20停止。第二车轮40带动与第二车轮40同轴设置的第一右锥齿轮82向前转动，与第一右锥齿轮82啮合的第二右锥齿轮84在与第一右锥齿轮82的垂直方向上相对转动，并带动与第二右锥齿轮84同轴设置的右齿轮86与第二右锥齿轮84同向转动。右齿轮86通过与其啮合的齿轮669带动行星轮系66的行星架668传动，行星架668带动行星行星轮系66传动，从而带动与第二锥齿轮664同轴设置的齿轮组68的输入轮680与第二锥齿轮664平行同向传输。与输入轮680啮合的第二齿轮682反向传输。与第二齿轮682同轴设置的第三齿轮684与第二齿轮682同向传输,与第三齿轮684卩齿合的第四齿轮686反向传输,从而带动与第四齿轮686同轴设置的方向指不装置90与第四齿轮686同轴转动。实现第二传动轮系80带动方向指示装置90向右转动，恰好抵消指南车100向左转弯的影响，方向指示装置90指向不变如指向初始调整的南方。同理，当第二车轮(或右车轮)40向后转动，第一车轮20停止。第二车轮40带动与第二车轮40同轴设置的第一右锥齿轮82向后转动，从而带动整个第二传动轮系80的的传动方向与上述的传动方向相反。当利用遥控器544的控制按钮或控制杆通过感应器542感应驱动控制器540控制本实施例的电动指南车100向前直行时，控制器540控制第一电机520、第二电机522分别驱动第一车轮20、第二车轮40向前转动，第一车轮20、第二车轮40分别带动第一传动轮系60与第二传动轮系80的同时进行传动，两个传动轮系的传动运动合成，从而方向指示装置90不发生转动，指向初始状态如南方。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种电动指南车，其特征在于，包括车轮、与所述车轮连接并由所述车轮承载的车体、与所述车轮连接并驱动所述车轮的动力单元、与所述车轮连接形成联动的定向传动机构，设置在所述定向传动机构上的方向指示装置，及与所述动力单元连接并控制所述动力单元动作的控制单元； 所述车轮包括相对设置的第一车轮、第二车轮，所述定向传动机构包括分别与第一、第二车轮联动的第一、第二传动轮系； 所述第一传动轮系包括与第一车轮同轴设置的第一左锥齿轮、与第一左锥齿轮啮合的第二左锥齿轮、与所述第二左锥齿轮同轴设置的行星轮系、及与所述行星轮系同轴设置的齿轮组； 所述第二传动轮系包括与第二车轮同轴设置的第一右锥齿轮、与第一右锥齿轮啮合的第二右锥齿轮、与所述第二右锥齿轮同轴设置的右齿轮； 所述第二传动轮系还包括与所述右齿轮啮合的所述行星轮系，及与所述行星轮系同轴设置的所述齿轮组； 所述方向指示装置设置在所述齿轮组上。
2.根据权利要求I所述的电动指南车，其特征在于，所述动力单元包括与所述第一车轮轴连接并驱动该第一车轮动作的第一电机，与所述第二车轮轴连接并驱动该第二车轮的第二电机，及与第一电机、第二电机连接并供电给第一、第二电机的电源。
3.根据权利要求I所述的电动指南车，其特征在于，所述控制单元设置在所述车体上并控制所述动力单元转动及速度的控制器、与所述控制器连接的感应器、及与所述感应器无线感应控制连接的遥控器。
4.根据权利要求I所述的电动指南车，其特征在于，所述行星轮系包括与所述第二左锥齿轮同轴设置传输的第一锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的行星轮、与行星轮啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述齿轮组同轴设置传输； 所述齿轮组包括输入轮、与所述输入轮啮合的第二齿轮、与所述第二齿轮同轴设置同向传输的第三齿轮、与所述第三齿轮啮合的第四齿轮； 所述齿轮组的输入轮与所述第二锥齿轮与同一传输轴固定传输。
5.根据权利要求4所述的电动指南车，其特征在于，所述右齿轮为圆柱齿轮，所述方向指示装置的转动轴与所述第四轮同轴设置，所述输入轮与第二齿轮、及第三齿轮与第四齿轮为两对圆柱齿轮。
6.根据权利要求4或5所述的电动指南车，其特征在于，所述第一传动轮系中所述第一左锥齿轮与第二左锥齿轮构成第一级传动，所述第一锥齿轮与行星轮形成第二级传动，所述行星轮与第二锥齿轮形成第三级传动，所述输入轮与第二齿轮形成第四级传动，所述第三齿轮与第四齿轮形成第五级传动。
7.根据权利要求6所述的电动指南车，其特征在于，所述第一级传动的传动比为1:1，第二级传动的传动比为1:1，第三级传动的传动比为1:1，第四级传动的传动比为2:1，第五级传动的传动比为1:1。
8.根据权利要求4或5所述的电动指南车，其特征在于，所述行星轮系还包括与所述行星轮连接的行星架、及设置在所述行星架上的行星架齿轮，所述行星架齿轮与所述右齿轮啮合；所述第二传动轮系中，所述第一右锥齿轮与第二右锥齿轮形成的第二传动轮系的第一级传动的的传动比为1:1，所述右齿轮与行星架形成的第二传动系第二级传动的传动比为2:1，所述行星轮系形成第二传动系第三级传动的传动比为1:2，输入轮与第二齿轮形成第二传动系第四级传动的传动比为2:1，第三齿轮与第四齿轮形成第二传动系第五级传动的传动比为1:1。
9.根据权利要求I至5任意一项所述的电动指南车，其特征在于，所述第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为2:1，所述第一车轮或第二车轮的轮 径等于第一、二车轮之间的轮间距。
10.根据权利要求I至5任意一项所述的电动指南车，其特征在于，所述第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为η: 1，则第一车轮或第二车轮的轮径与第一、二车轮之间的轮间距的关系为(2 31 L) /n= 31 d ;其中d为第一车轮或第二车轮的轮径，L为第一、第二车轮之间的轮间距。
专利摘要一种电动指南车包括动力单元，控制单元，第一、第二车轮，第一、第二传动轮系，指向装置；第一传动轮系包括第一左锥齿轮、第二左锥齿轮、行星轮系、齿轮组；第二传动轮系包括第一右锥齿轮、第二右锥齿轮、右齿轮、行星轮系、齿轮组；方向指示装置设置在齿轮组上；上述电动指南车向右转弯时控制单元控制动力单元驱动第一车轮带动第一传动轮系带动指向装置向左转动，抵消车辆向右转弯的影响，指向装置仍指初始方向方；当车子向左转弯时，控制单元控制动力单元驱动第二车轮带动第二传动轮系带动指向装置向右转动，以抵消车子左转的影响，指向装置仍指初始方向，实现无论向左转动或向右转动，指向装置总是指向初始方向。
文档编号G01C17/00GK202533086SQ201220058359
公开日2012年11月14日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者童玉清, 韩建伟 申请人:深圳职业技术学院