平衡车受力感应机构论文和设计

全文摘要

本实用新型属于平衡车技术领域，涉及一种平衡车脚踏组件。它解决了现有技术中平衡车受力感应机构在平衡车运行过程中感应距离不恒定的技术问题。它包括设置在脚踏座上的浮动板，浮动板与脚踏座在竖直方向活动限位连接，浮动板与脚踏座之间设有使浮动板具有向上运动趋势的弹性结构，浮动板与脚踏座之间设有检测浮动板受外力时升降的受力感应结构。与现有的技术相比，本实用新型的优点在受力感应结构在浮动板受力时感应距离恒定，所产生的信号稳定。

主设计要求

1.一种平衡车受力感应机构，设置在脚踏座(1)上，其特征在于，包括设置在脚踏座(1)上的浮动板(2)，所述的浮动板(2)与脚踏座(1)在竖直方向活动限位连接，所述的浮动板(2)与脚踏座(1)之间设有使浮动板(2)具有向上运动趋势的弹性结构(3)，所述的浮动板(2)与脚踏座(1)之间设有检测浮动板(2)受外力时升降的受力感应结构。

设计方案

2.根据权利要求1所述的平衡车受力感应机构，其特征在于，所述的弹性结构(3)包括设置在浮动板(2)与脚踏座(1)之间的至少一个弹性体(4)，所述的弹性体(4)的一端作用在浮动板(2)上，另一端作用在脚踏座(1)上。

3.根据权利要求2所述的平衡车受力感应机构，其特征在于，所述的脚踏座(1)上设有至少一个沉孔(5)，所述的弹性体(4)的下端设置在沉孔(5)内，所述的弹性体(4)的上端伸出沉孔(5)。

4.根据权利要求3所述的平衡车受力感应机构，其特征在于，所述的沉孔(5)内设有竖直设置的导柱(6)，所述的弹性体(4)为弹簧，所述的弹簧套设在导柱(6)上，所述的浮动板(2)上设有与导柱(6)一一对应的导柱导孔(7)，所述的导柱导孔(7)位于导柱(6)的正上方且导柱导孔(7)的孔径大于导柱(6)外径。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的平衡车受力感应机构，其特征在于，所述的浮动板(2)上设有若干向下延伸的限位脚(8)，所述的脚踏座(1)上设有若干通孔(9)，所述的限位脚(8)与通孔(9)对应设置且限位脚(8)穿设于通孔(9)中，所述的限位脚(8)的长度大于通孔(9)的深度，且在限位脚(8)的下端设有能勾在通孔(9)下端外侧的勾体(10)。

6.根据权利要求5所述的平衡车受力感应机构，其特征在于，所述的限位脚(8)上端根部处分别设有设于浮动板(2)上的导向孔(11)，所述的脚踏座(1)上设有与导向孔(11)对应设置的导向凸体(12)，所述的导向凸体(12)位于导向孔(11)内。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的平衡车受力感应机构，其特征在于，所述的受力感应结构包括霍尔感应机构、光感应机构、微动开关感应机构、重力感应机构中的任意一种或多种的组合。

8.根据权利要求7所述的平衡车受力感应机构，其特征在于，所述的受力感应结构为霍尔感应机构，所述的受力感应结构包括设置在浮动板(2)上的至少一个第一感应件(13)和至少一个设置在脚踏座(1)上且位于第一感应件(13)下方的第二感应件(14)，所述的第二感应件(14)与信号处理电路相连，且当第一感应件(13)相对于第二感应件(14)距离改变时，所述的第二感应件(14)能产生距离感应信号。

9.根据权利要求8所述的平衡车受力感应机构，其特征在于，所述的第一感应件(13)为磁铁且固定在浮动板(2)上，所述的第二感应件(14)为霍尔传感器且固定在脚踏座(1)上；或者，所述的第一感应件(13)为挡光体且固定在浮动板(2)上，所述的第二感应件(14)为光对射器且固定在脚踏座(1)上；或者所述的第一感应件(13)为传动件且固定在浮动板(2)上，所述的第二感应件(14)为微动开关且固定在脚踏座(1)上；或者，所述的第一感应件(13)为重力传导件且固定在浮动板(2)上，所述的第二感应件(14)为压力传感器且固定在脚踏座(1)上。

10.根据权利要求9所述的平衡车受力感应机构，其特征在于，所述的磁铁固定在浮动板(2)的背面；所述的霍尔传感器固定在脚踏座(1)内且位于磁铁正下方。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于平衡车技术领域，尤其涉及一种平衡车受力感应机构。

背景技术

平衡车以“动态稳定”为基本原理上，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，使用者通过对脚踏板上的受力感应机构施加不同的大小或方向的力使控制系统得到不同的信号，并发出不同的信号以驱动平衡车轮不同的转动状态，实现前后左右的不同效果，其中平衡车踏板组件使人机交互信息传递的重要部件，例如中国专利文献公开了一种人机互动体感车[公开号CN108327835A]，用以感测脚踏装置相对所述支撑骨架的受力信息的第一位置传感器包括前后两个传感元件区域，所述前后两个传感元件区域之间设有用以与支撑骨架直接或间接抵持的中部受力部，所述两个传感元件区域的前后两侧设有用以与所述脚踏底板相抵持的外侧受力部。

在上述方案中，基本能实现在人体施加不同力时通过踏板产生不同的驱动信号以控制平衡车动作，但是当踏脚底板受外力挤压两个传感元件区域时，脚踏板发生形变且脚踏底板直接施力与两个传感元件区域，传感元件直接检测脚踏底板上的压力变化并转化为压力信号，而使用者站立位置不同时所导致脚踏板变形量不同，大大影响传感元件检测使用者施力变化，从而影响控制模块所产生控制信号的准确性。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种平衡车脚踏组件

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本平衡车受力感应机构，设置在脚踏座上，包括设置在脚踏座上的浮动板，所述的浮动板与脚踏座在竖直方向活动限位连接，所述的浮动板与脚踏座之间设有使浮动板具有向上运动趋势的弹性结构，所述的浮动板与脚踏座之间设有检测浮动板受外力时升降的受力感应结构。

在上述的平衡车受力感应机构中，弹性结构包括设置在浮动板与脚踏座之间的至少一个弹性体，所述的弹性体的一端作用在浮动板上，另一端作用在脚踏座上。

在上述的平衡车受力感应机构中，脚踏座上设有至少一个沉孔，所述的弹性体的下端设置在沉孔内，所述的弹性体的上端伸出沉孔。

在上述的平衡车受力感应机构中，沉孔内设有竖直设置的导柱，所述的弹性体为弹簧，所述的弹簧套设在导柱上，所述的浮动板上设有与导柱一一对应的导柱导孔，所述的导柱导孔位于导柱的正上方且导柱导孔的孔径大于导柱外径。

在上述的平衡车受力感应机构中，浮动板上设有若干向下延伸的限位脚，所述的脚踏座上设有若干通孔，所述的限位脚与通孔对应设置且限位脚穿设于通孔中，所述的限位脚的长度大于通孔的深度，且在限位脚的下端设有能勾在通孔下端外侧的勾体。

在上述的平衡车受力感应机构中，限位脚上端根部处分别设有设于浮动板上的导向孔，所述的脚踏座上设有与导向孔对应设置的导向凸体，所述的导向凸体位于导向孔内。

在上述的平衡车受力感应机构中，受力感应结构包括霍尔感应机构、光感应机构、微动开关感应机构、重力感应机构中的任意一种或多种的组合。

在上述的平衡车受力感应机构中，受力感应结构为霍尔感应机构，所述的受力感应结构包括设置在浮动板上的至少一个第一感应件和至少一个设置在脚踏座上且位于第一感应件下方的第二感应件，所述的第二感应件与信号处理电路相连，且当第一感应件相对于第二感应件距离改变时，所述的第二感应件能产生距离感应信号。

在上述的平衡车受力感应机构中，第一感应件为磁铁且固定在浮动板上，所述的第二感应件为霍尔传感器且固定在脚踏座上；或者，所述的第一感应件为挡光体且固定在浮动板上，所述的第二感应件为光对射器且固定在脚踏座上；或者所述的第一感应件为传动件且固定在浮动板上，所述的第二感应件为微动开关且固定在脚踏座上；或者，所述的第一感应件为重力传导件且固定在浮动板上，所述的第二感应件为压力传感器且固定在脚踏座上。

在上述的平衡车受力感应机构中，磁铁固定在浮动板的背面；所述的霍尔传感器固定在脚踏座内且位于磁铁正下方。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：

1.由于浮动板通过弹性结构浮动且限位连接在脚踏座上，在使用者控制平衡车运动身体状态发生改变时即使用者对浮动板施加的压力变化时，浮动板受使用者施加的压力始终大于弹性结构的反作用力，浮动板与脚踏座相对位置始终保持恒定处于浮动板靠近脚踏座的下限位置，使受力感应结构感应距离保持恒定以至于所产生的信号保持恒定，防止受力感应结构产生信号不稳定，避免在运行过程中平衡车失控的风险。

2.当作用在浮动板上的外力消失后，弹性结构释放弹性形变量，推动浮动板复位，增大浮动板与脚踏座之间的距离，使得受力感应结构所产生的信号减小或消失，控制平衡车作出相应动作，避免出现使用者下车后平衡车保持运动的状况。

3.通过沉孔和导柱限制弹性体压缩和复位时的位置状态，防止弹性体在被压缩或复位时发生扭动，使得浮动板在水平方向上出现位移，影响浮动板与脚踏座之间的距离，从而影响受力感应结构所产生的信号状态。

4.在浮动板下降时限位脚底部与脚踏座向抵靠限制浮动板向下运动距离，保持浮动板与脚踏座之间的距离恒定，同时防止浮动板上的第一感应件对第二感应件过大压力影响受力感应件实用寿命；在浮动板上升时勾体抵靠在通孔下沿，防止浮动板进一步上升，避免浮动板过于突出和浮动板再次受力下移时与脚踏座发生错位卡顿，影响启动信号产生。

附图说明

图1是本实用新型提供的结构示意图；

图2是本实用新型提供的爆炸图；

图3是本实用新型提供的图1中A-A沿线的局部剖视放大图；

图4是本实用新型提供的图2中B-B沿线的局部剖视放大图；

图5是本实用新型提供的浮动板结构示意图。

图中：脚踏座1、浮动板2、弹性结构3、弹性体4、沉孔5、导柱6、导柱导孔7、限位脚8、通孔9、勾体10、导向孔11、导向凸体12、第一感应件13、第二感应件14。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，本平衡车受力感应机构，设置在脚踏座1上，包括设置在脚踏座1上的浮动板2，所述的浮动板2与脚踏座1在竖直方向活动限位连接，所述的浮动板2与脚踏座1之间设有使浮动板2具有向上运动趋势的弹性结构3，所述的浮动板2与脚踏座1之间设有检测浮动板2受外力时升降的受力感应结构。在使用者控制平衡车运动且身体状态发生倾斜改变时，即使用者对浮动板2施加的压力发生变化，由于浮动板2通过弹性结构浮动且限位连接在脚踏座1上，浮动板2本身不发生形变，而浮动板2受使用者施加的压力始终大于弹性结构3的反作用力，浮动板2与脚踏座1相对位置始终保持恒定且浮动板2处于靠近脚踏座1的下限位置，使受力感应结构所产生的信号保持恒定，防止受力感应结构产生信号不稳定，避免在运行过程中平衡车骤停的风险。

进一步，弹性结构3包括设置在浮动板2与脚踏座1之间的至少一个弹性体4，所述的弹性体4的一端作用在浮动板2上，另一端作用在脚踏座1上。当脚踏座1受到使用者施加的外力时，弹性体4迅速受压形变，浮动板2在受压后立即靠近脚踏座1，浮动板2缩短与脚踏座1之间的距离，使受力感应结构产生感应信号，当使用者离开浮动板2，作用在浮动板2上的作用力消失，弹性体4存储的能力释放，推动浮动板2复位，浮动板2与脚踏座1之间的距离增大，受力感应结构不能继续产生感应，信号中段。通过弹性体4的弹性作用，在使用者站立在浮动板2上之前，浮动板2与脚踏座1之间存在距离，确保受力感应结构不产生信号，而在使用者站在浮动板2上之后，浮动板2与脚踏座1之间的距离瞬间减小，使受力感应结构立即产生感应信号，弹性体4增强了浮动板2的复位能力，使受力感应结构能及时的产生和中断信号，利于使用者控制，提高平衡车的使用安全性能。

更进一步，脚踏座1上设有至少一个沉孔5，所述的弹性体4的下端设置在沉孔5内，所述的弹性体4的上端伸出沉孔5。弹性体4通过沉孔5限制与脚踏座1的相对位置，在浮动板2受到压力挤压弹性体4时，沉孔5限制弹性体4的位置，防止弹性体4在受压变形时，出现水平方向移位，使得浮动板2带动受力感应结构移位，增大受力感应结构之间距离，导致受力感应结构所产生的信号不稳定。

更进一步，沉孔5内设有竖直设置的导柱6，所述的弹性体4为弹簧，所述的弹簧套设在导柱6上，通过沉孔5和导柱6限制弹簧压缩和复位时的位置状态，防止弹簧在被压缩或复位时发生扭动，使得浮动板2在水平方向上出现位移，影响浮动板2与脚踏座1之间的距离，从而影响受力感应结构所产生的信号状态。所述的浮动板2上设有与导柱6一一对应的导柱导孔7，所述的导柱导孔7位于导柱6的正上方且导柱导孔7的孔径大于导柱6外径。当浮动板2受力下降时，导柱6穿过导柱导孔7，避免浮动板2与导柱6之间产生干涉，同时放大了导柱6的设计空间，确保弹簧受压时只产生其轴向方向的压缩形变，避免浮动板2相对于脚踏座1发生水平方向位移，同时也防止浮动板2与脚踏座1发生摩擦和卡顿。优选地，在浮动板2处于上限位置时，导柱6的顶端与浮动板2的上表面平齐，确保弹簧始终处于被导柱6支撑的状态，防止弹簧扭动。

优选地，浮动板2上设有若干向下延伸的限位脚8，所述的脚踏座1上设有若干通孔9，所述的限位脚8与通孔9对应设置且限位脚8穿设于通孔9中，所述的限位脚8的长度大于通孔9的深度，且在限位脚8的下端设有能勾在通孔9下端外侧的勾体10。当使用者停止对浮动板2施加压力时，弹簧释放弹性力推动浮动板2向上移动，当浮动板2向上移动到上限位置时，勾体10抵靠在通孔9的下端，阻碍浮动板2进一步上移，防止浮动板2脱离脚踏座1。

优选地，限位脚8上端根部处分别设有设于浮动板2上的导向孔11，所述的脚踏座1上设有与导向孔11对应设置的导向凸体12，所述的导向凸体12位于导向孔11内。导向凸体12与导向孔11配合，使浮动板2在移动过程中始终保持与脚踏座1的水平相对位置不变，只在竖直方向上发生距离改变，确保受力感应结构中的第一感应体13与第二感应体14产生信号稳定，避免浮动板2与脚踏座1之间出现水平位移，影响受力感应结构中的第一感应体13与第二感应体14产生信号。

优选地，一个限位脚8与另一个对应的限位脚8对称分布设置，且导向凸体12对应设置在两个对称设置的限位脚8的外侧，在本实施例中，限位脚8为四个，两个一组对称分布设置，导向凸体12设置在限位脚8外侧并抵靠在限位脚8上，限制浮动板2位置。

在本实施例中，优选受力感应结构为霍尔感应机构，本领域技术人员应当可以得到技术启示，受力感应结构还可以是光感应机构、微动开关感应机构、重力感应机构中的任意一种或霍尔感应机构、光感应机构、微动开关感应机构、重力感应机构中多种的组合。

具体的，受力感应结构包括设置在浮动板2上的至少一个第一感应件13和至少一个设置在脚踏座1上且位于第一感应件13下方的第二感应件14，所述的第二感应件14与信号处理电路相连，且当第一感应件13相对于第二感应件14距离改变时，所述的第二感应件14能产生距离感应信号。当浮动板2处于下限极限位置时，第一感应体13与第二感应体14之间保持距离不变，确保受力感应结构所产生的距离感应信号稳定不变。

优选地，受力感应结构为霍尔感应机构，第一感应件13为磁铁且固定在浮动板2上，所述的第二感应件14为霍尔传感器且固定在脚踏座1上；本领域技术人员也可以通过其他受力感应结构代替霍尔感应机构，当受力感应结构为光感应机构，所述的第一感应件13为挡光体且固定在浮动板2上，所述的第二感应件14为光对射器且固定在脚踏座1上；当受力感应结构为微动开关感应机构，所述的第一感应件13为传动件且固定在浮动板2上，所述的第二感应件14为微动开关且固定在脚踏座1上；当受力感应结构为重力感应机构，所述的第一感应件13为重力传导件且固定在浮动板2上，所述的第二感应件14为压力传感器且固定在脚踏座1上。

优选地，磁铁固定在浮动板2的背面；所述的霍尔传感器固定在脚踏座1内且位于磁铁正下方。以浮动板2移动最小的距离，确保霍尔传感器能及时有效的感应到磁铁并产生信号，节省设计空间，提高信号感应灵敏度。另一方面，霍尔传感器连接有信号线，若将霍尔传感器安装在浮动板2上，信号线随浮动板2上下移动，影响使用寿命和信号稳定性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了脚踏座1、浮动板2弹性结构3弹性体4沉孔5导柱6导柱导孔7限位脚8通孔9勾体10导向孔11导向凸体12第一感应件13第二感应件14等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

设计图

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