电动自行车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电动自行车，包括：支架、前轮、后轮、座椅和电机；前轮与支架的前端可枢转地连接；后轮与支架的后端可枢转地连接；座椅的一端与支架连接，另一端通过弹簧减振器与支架弹性连接；电机与前轮驱动连接；电动自行车还包括：电子陀螺仪，安装于支架上，用于检测电动自行车在行驶时的重心变化和/或支架的角度变化；自动平衡控制器，与电子陀螺仪电连接，用于根据电子陀螺仪检的检测结果控制电机的运转。本发明依赖电子陀螺仪和自动平衡控制器驱动前轮提供平衡力矩，保证足够的稳定性和安全裕度。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动车领域，特别是涉及一种电动自行车。 电动自行车
【背景技术】
[0002] 现有的自行车或电动自行车为了减小尺寸必须缩短轴距，但是轴距缩短后造成稳 性下降，使车辆难以操纵和掌握平衡。为了解决这一矛盾产生了各种折叠自行车的技术方 案，但是所有折叠自行车都难免使结构重量增加。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种轴距短、稳定性好、结构简单、成本低的电动自行车。
[0004] 为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种电动自行车，包括：支 架、前轮、后轮、座椅和电机；前轮与支架的前端可枢转地连接；后轮与支架的后端可枢转 地连接；座椅的一端与支架连接，另一端通过弹簧减振器与支架弹性连接；电机与前轮驱 动连接；电动自行车还包括：电子陀螺仪，安装于支架上，用于检测电动自行车在行驶时的 重心变化和/或支架的角度变化；自动平衡控制器，与电子陀螺仪电连接，用于根据电子陀 螺仪检的检测结果控制电机的运转。
[0005] 进一步地，电动自行车还包括扶手，扶手与支架连接。
[0006] 进一步地，支架与前轮刚性连接。
[0007] 进一步地，后轮为万向轮。
[0008] 进一步地，电动自行车还包括：两个踏板，两个踏板分别安装于前轮的轮轴的左右 两侧。
[0009] 进一步地，电机为安装于前轮内的轮毂电机。
[0010] 进一步地，后轮的个数为一个或两个。
[0011] 进一步地，前轮的个数为一个。
[0012] 进一步地，前轮与后轮的轴距小于或等于0. 5米。
[0013] 前后轮的轴距在平稳行驶时足以保持车身不会倾倒，但是在乘员主动变换重心位 置时或者遇到路面颠簸以及上下坡时，则不足以保证平稳。为此，本发明依赖电子陀螺仪和 自动平衡控制器驱动前轮提供平衡力矩，保证足够的稳定性和安全裕度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1示意性示出了本发明的示意图。
[0015] 图2示意性示出了本发明的力学原理图。
[0016] 图中附图标记：1、支架；2、如轮；3、后轮；4、座椅；5、弹黃减振器；6、扶手；7、踏 板。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。
[0018] 如图1所示，本发明中的电动自行车，包括：支架1、前轮2、后轮3、座椅4和电机； 前轮2与支架1的前端可枢转地连接；后轮3与支架1的后端可枢转地连接；座椅4的一 端与支架1连接，另一端通过弹簧减振器5与支架1弹性连接；电机与前轮2驱动连接。电 动自行车还包括：电子陀螺仪，安装于支架1上，用于检测电动自行车在行驶时的重心变化 和/或支架1的角度变化；自动平衡控制器，与电子陀螺仪电连接，用于根据电子陀螺仪检 的检测结果控制电机的运转。优选地，后轮3的个数为一个或两个。优选地，前轮2的个数 为一个。优选地，前轮2与后轮3的轴距小于或等于0.5米。优选地，后轮3为万向轮。优 选地，支架1与前轮2刚性连接。优选地，电机为安装于前轮2内的轮毂电机。
[0019] 前后轮的轴距在平稳行驶时足以保持车身不会倾倒，但是在乘员主动变换重心位 置时或者遇到路面颠簸以及上下坡时，则不足以保证平稳。为此，本发明依赖电子陀螺仪和 自动平衡控制器驱动前轮提供平衡力矩，保证足够的稳定性和安全裕度。
[0020] 本发明根据电子陀螺仪提供的空间角度信号，驱动前轮的电机主动产生稳定力 矩，来保证行驶稳定性，即用电控增稳的方法延长车辆物理轴距，从而使车辆机械轴距缩 短，结构尺寸减小，减轻了重量，能自动保持纵向平衡。乘用这种车辆时占用的空间不超过 人体自然站立所必需的空间，并且行驶中可以原地转弯，可以前后二个方向行驶，乘用它可 以直接进入电梯、房间，或乘坐公交车辆。
[0021] 优选地，电动自行车还包括扶手6,扶手6与支架1连接。
[0022] 优选地，电动自行车还包括：两个踏板7,两个踏板7分别安装于前轮2的轮轴的 左右两侧。
[0023] 使用时，乘员乘坐在座位上，双脚支撑地面或放在脚踏上，此时弹簧减振器5被压 缩，整车保持自然平衡。当身体重心稍向前倾，则支架在弹簧减振器5的作用下随之前倾， 此时电子陀螺仪检测到角度变化，通过自动平衡控制器驱动电机产生向前运转的动力，此 动力将抑制支架的倾斜使之维持平衡，一旦乘员双脚离开地面，电机的动力推动整车前进 同时继续保持平衡。当乘员身体重心后倾时，电子陀螺仪和自动平衡控制器驱动电机产生 向后的制动力，在制动的同时仍然维持平衡，同理，也可以向后加速运动。在前进过程中，乘 员身体向左倾斜，后轮万向轮会向左侧摆动，整车行驶方向自然向左偏转，此时的离心力会 抑制身体的进一步倾斜，因此速度越高则方向稳定性越强，原理与两轮自行车一样。由此， 乘员可以通过左右倾斜身体控制前进方向。
[0024] 请参考图2,在行驶中一旦遇到障碍物，整车重心C在惯性作用下向前和向上运 动，如果重心越过A点将引起倾覆。此时，电子陀螺仪检测到角度变化，通过自动平衡控制 器驱动电机加大向前运转的动力，而轮胎与地面的摩擦力将提供一个反作用力力矩抑制重 心向前的运动，使之维持在安全范围内。如果不考虑电控增稳效应，则前进中的安全裕量取 决于AC'与CC'的长度比。由于增稳力矩的存在，相当于将AC'长度延长到A'C'，保证其有 足够的安全裕量，等效于延长了前轮轴距。在向后运动时，原理同上，由于不要求高速向后 行驶，因此其后轮安全轴距BC'可以取得更小。另一方面，在行驶中如果发生电控系统失效 的情况，例如电池用尽或保险开路使电机失去动力，将失去增稳效果，则重心C在重力作用 下自然下降，但仍然处于平衡范围内，整车会保持自然滑行而不会立即倾覆，乘员依然可以 操纵转向靠边停车，保证了必要的系统安全性；
[0025] 由于采用了上述方案，本发明中的电动自行车体积小巧、重量轻，能自动保持平 衡，操纵简单，不需专门训练即可使用作为代步工具，乘用这种车辆时占用的空间不超过人 体自然站立所必需的空间，并且行驶中可以原地转向，可以前后二个方向行驶，乘用它可以 直接进入电梯、房间，或乘坐公交车。
[0026] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种电动自行车，其特征在于，包括：支架⑴、前轮⑵、后轮（3)、座椅⑷和电机； 所述前轮（2)与所述支架（1)的前端可枢转地连接；所述后轮（3)与所述支架（1)的 后端可枢转地连接； 所述座椅（4)的一端与所述支架（1)连接，另一端通过弹簧减振器（5)与所述支架（1) 弹性连接； 所述电机与所述前轮（2)驱动连接； 所述电动自行车还包括： 电子陀螺仪，安装于所述支架（1)上，用于检测所述电动自行车在行驶时的重心变化 和/或所述支架（1)的角度变化； 自动平衡控制器，与所述电子陀螺仪电连接，用于根据所述电子陀螺仪检的检测结果 控制所述电机的运转。
2. 根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述电动自行车还包括扶手（6)， 所述扶手（6)与所述支架（1)连接。
3. 根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述支架（1)与所述前轮（2)刚性 连接。
4. 根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述后轮（3)为万向轮。
5. 根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述电动自行车还包括：两个踏板 (7)，所述两个踏板（7)分别安装于所述前轮（2)的轮轴的左右两侧。
6. 根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述电机为安装于所述前轮（2)内 的轮毂电机。
7. 根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述后轮（3)的个数为一个或两 个。
8. 根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述前轮（2)的个数为一个。
9. 根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述前轮（2)与所述后轮（3)的轴 距小于或等于0.5米。
【文档编号】B62K3/00GK104118503SQ201310145480
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2013年4月23日
【发明者】文张斌, 邹帆 申请人:文张斌, 邹帆