[发明专利]两轮车中的陀螺仪稳定

说明书

优先权声明

本申请要求2012年2月27日递交的临时申请No.61/603,885和2012年2月27日递交的临时申请No.61/603,886的优先权。

技术领域

本发明的实施方式总体涉及交通车辆，特别是涉及车辆稳定系统。

背景技术

利用控制力矩陀螺仪(CMG)，通过交换角动量，转矩可在对象(例如，车体或结构)内生成且施加到该对象上。CMG可被定义为从在给定速度下旋转的惯性轮交换角动量的方法，通过关于垂直于旋转惯性轮的轴枢转或吊挂(gimballing)惯性轮，角动量被转换成转矩，然后通过将CMG系统刚性安装在感兴趣的对象的结构上，将角动量施加于感兴趣的对象。CMG的输出转矩典型地通过陀螺仪旋进而正交于惯性轮轴和万向架轴而定向，如果CMG的惯性轮是正交的，则不生成有效转矩。

在陀螺仪装置中，惯性轮通过驱动轴旋转，通过接合部，惯性轮连接至该驱动轴。陀螺仪转矩将倾向于使惯性轮关于中心位置以两个自由度振动，其中，惯性轮轴与驱动轴的轴对齐。在制造惯性轮期间，缺陷限制了所产生的转矩的精确性。在目前的解决方案中，为了使陀螺仪装置产生精确的转矩水平，惯性轮必须被加工成即使有任何缺陷的话，也有很少的缺陷，这显著地推进产生这样的惯性轮的劳动力和成本量。

附图说明

参照以下附图，对本发明的非限制性的且非穷尽的实施方式进行了描述，其中，在各视图中相似的附图标记指代相似的部件，除非另有说明。应当理解的是，以下附图可以不按比例绘制。

图1至图1B为根据本发明的实施方式的陀螺仪稳定单元的说明。

图2A和图2B为根据本发明的一实施方式的多轴旋转陀螺仪和外罩的说明。

图3为根据本发明的一实施方式的用于控制一个或多个多轴旋转陀螺仪的控制系统的说明。

图4为根据本发明的一实施方式的用来执行系统控制器的计算装置的说明。

图5示出包含本发明的一个或多个实施方式的直排两轮车。

图6A至图6E示出根据本发明的一实施方式的利用控制力矩陀螺仪单元的两轮车。

图7A至图7B示出根据本发明的一实施方式的用于陀螺仪稳定单元的惯性轮。

图8示出根据本发明的一实施方式的包括惯性轮的陀螺仪稳定单元。

接着是对某些细节和实施的描述，包括可以示出以下描述的一些或者全部实施方式的附图的说明，以及本文提出的创造性概念的其他可能的实施方式或实施的讨论。以下提供本发明实施方式的概述，随后参照附图，提供更详细的说明。

具体实施方式

本发明的实施方式描述了用于利用一个或多个多轴旋转陀螺仪(例如，控制力矩陀螺仪(CMG))的方法、装置和系统。增大用于所述一个或多个陀螺仪的惯性轮的旋进轴的数目，以便产生确定的控制力矩值。本发明的实施方式考虑对两轮车的姿态控制(即，pitch(俯仰)、roll(侧倾)和yaw(偏航))。

陀螺仪为用来以重型旋转质量存储能量的机械装置。当能量被提取作为特别用于控制目的的转矩时，该装置被称为CMG。在操作上，通过在一个轴上输入转矩，以在垂直轴上产生相应的转矩，将CMG用于姿态控制。本发明的实施方式能够利用一个或多个具有三个自由度(侧倾、俯仰和偏航)的陀螺仪—例如，用于两轮车或更多轮的车辆的姿态控制。

在下文的描述中，列举了许多具体细节以提供对实施方式透彻的理解。然而，相关领域的技术人员会意识到本文所述技术可以在没有所述具体细节中的一个或多个具体细节的情况下，或者利用其他方法、部件、材料等实施。在其他的实例中，公知的结构、材料或操作没有被示出或详细描述，以避免使得某些方面含糊不清。

图1A至图1B为根据本发明的实施方式的陀螺仪稳定单元的说明。本发明的实施方式中，车辆利用陀螺仪稳定单元来提高车辆在各种驾驶情况下(如静止，慢速，以及转弯期间)的稳定性。

图1A示出了陀螺仪组件100，包括惯性轮102、联接至惯性轮的惯性轮电动发电机104、联接至该电动发电机的万向架106、以及具有驱动部112(用于联接至万向架106)和框架部114(用于联接至包括陀螺仪组件的车辆)的旋进发动机110。在本实施方式中，旋进电动发电机框架部114通过固定安装在车架上的安装支架108与车辆联接。