一种步行提速器暴走轮靴

摘要

本发明公开了一种步行提速器暴走轮靴，它具有独立的自平衡功能，是穿戴在人的两脚外侧的两只动力轮，每只轮靴均由穿戴装置、减震装置、驱动装置、传动装置、电源装置及控制装置六部分组成。所述的穿戴装置由踏板、踏板固定架、小腿靠板及连接固定人体的磁块或扣带组成。减震装置由半圆减震弹簧座、减震弹簧及减震弹簧座盖组成。驱动装置由环状中空电磁电机或无铁芯环状中空电机以及大口径超薄轴承的内壁组成。传动装置由大口径超薄轴承的外壁、轮毂圈及橡胶轮胎组成。电源装置由额定式可分离模块化电池组成，含电池智能保护控制板和接口及连线。控制装置是一块集成了微处理器、角速度传感器、加速度传感器、压力传感器及相关电子元件的单板机。

权利要求

1.一种步行提速器暴走轮靴，它为左右对称的轮靴且穿戴在两只脚的外侧部位，它由穿戴装置(21)、减震装置(22)、驱动装置(23)、传动装置(24)、电源装置(25)、控制装置(26)组成，其特征在于：所述的穿戴装置(21)由踏板(3)、固定架(2)、上小腿靠板(1a)、下小腿靠板(1b)组成，踏板(3)安装在踏板固定架(2)上，踏板固定架(2)与减震弹簧座盖(9)固定连接，下小腿靠板(1b)和半圆减震弹簧座(11)的外侧连接，上小腿靠板(1a)和下小腿靠板(1b)以抽插或折叠方式连接；

所述的减震装置(22)与穿戴装置(21)相互连接，减震装置(22)由半圆减震弹簧座(11)、减震弹簧(10)、减震弹簧座盖(9)组成，所述的半圆减震弹簧座(11)上安装有减震弹簧(10)，减震弹簧(10)与弹簧座盖(9)通过螺栓连接；减震装置(22)的半圆减震弹簧座(11)与驱动装置(23)结合；其减震弹簧(10)具有2公分左右的弹力行程，以确保此轮子在复杂路面有较好的缓冲性；

所述的驱动装置(23)是一个环状中空电磁电机或环状中空无铁芯电机，它由U型端盖定子支架A(6a)、U型端盖定子支架B(6b)、超薄大口径轴承(13)、定子铁芯(12)、外转子磁钢(14)组成，所述超薄大口径轴承(13)内设置定子铁芯(12)，定子铁芯(12)外部是外转子磁钢(14)，U型端盖定子支架是驱动装置(23)外部可见部分，它里面与超薄大口径轴承(13)的内壁结合，通过外转子磁钢(14)，定子铁芯(12)及绕组的磁力切割产生的动力驱动；

所述的传动装置(24)由超薄大口径轴承(13)的外壁、轮毂圈(5)及轮胎(4)组成，它的作用是将驱动装置(23)传来的动力转变成在地面上滚动的能力；

所述的电源装置(25)是一个由额定式可分离模块化的可充电电池(8)及其接口组成，它为整个装置提供动力源；额定式是指以一定容量为一个独立的模块单位；可分离是指在重量限制时可与主机分离，靠连线或无线方式为主机供电，每个模块可通过隐藏式卡扣与多个模块快速组合，以提供续航能力；

所述的控制装置(26)是一块单板机控制板(7)，所述控制板(7)为设备控制中心，它除了平衡车控制板所具有的角速度传感器、加速度传感器的相关元件外，还增加用于控制轮子随人的双腿交叉离地时动力的输出和暂停的压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种步行提速器暴走轮靴，其特征在于：所述的减震装置(22)、驱动装置(23)、传动装置(24)、电源装置(25)、控制装置(26)共同组成了动力轮，它是采用两个且只能是两个单只重量为4公斤以下，相互独立的具自平衡功能的6-20英寸动力轮，以扣带或磁力方式固定在人的两腿外侧，以自然行走方式交叉前行。

3.根据权利要求1所述的一种步行提速器暴走轮靴，其特征在于：当电源关闭或电源用尽时，该暴走轮靴因其设计遵循人体自然生理功能，具备依靠人体自身行走方式进行无电续航的能力。

说明书

一种步行提速器暴走轮靴

技术领域

[0001] 本发明涉及助力行走可穿戴设备技术领域，具体为一种步行提速器暴走轮靴。

背景技术

[0002] 在现有的个人出行工具上，人力独轮车是靠人力驱动的一个轮子前进，自行车为两个纵向一体化的轮子靠人力驱动前进，电动独轮车是靠一个电力驱动的动力轮前行，电动双轮平衡车为两个横向一体化的动力轮，电动滑板车是由2至4个电力驱动的一体化轮滑。旱冰鞋等是以双脚驱动的无动力双轮或多轮，以及有动力多轮的交叉前行设备。还有一类是横向运动的滑板，是冲浪板在陆地上运动的演变。而采用两个独立的，具自平衡功能的动力轮交叉前行，其驱动结构由环状中空电磁电机或无铁芯环状中空电机构成，是本发明与其它同类产品的重大区别。

[0003] 目前的电动独轮车或双轮平衡车，采用的是传统的盘式电机结构。其电机部分重量都在3-5公斤，整个设备在10公斤上下至几十公斤。这些设备采用电池驱动却因自身重量太重而降低了续航能力。因此轻量化是个人出行设备一直追求的目标。

[0004] 本发明采用环状中空式电磁电机或无铁芯电机结构，最大限度地减少电机重量，提高电机效率，减少传动连接件，提高工效、降低故障、方便安装和维修。

[0005] 需要说明的是本发明人于2015年8月在中国国内申请了这一产品的齿轮传动结构专利产品，名称为“全地形暴走轮”。其功效与本例基本相同，因其结构采用的是轻质高转速航模电机加齿轮减速和传动结构，在实作中，起动平衡性较差，传动部件多而复杂，加工和维修麻烦。而本例在其结构上作了重大改进，摈弃了航模电机和齿轮传动结构，采用了环状中空电磁电机或环状中空无铁心电机驱动。这种方式为直驱方式，即减少了中间传动部件，提高了传动效率，使动力的输出更加平稳和有效。由于传动部件简化，使设备的加工、安装、维修都更加方便和快捷，并减少了多部件结构所带来的故障率。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种步行提速器暴走轮靴，采用两个独立的，具自平衡功能的动力轮，连接在人的两只脚外侧，按人体生理功能自然地交叉前行，获得双腿交叉前行和轮子滚动滑行的双倍功效，实现人们行走提速5-8倍的高速移动，让健步如飞成为可能。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种步行提速器暴走轮靴，它为左右对称的轮靴且穿戴在两只脚的外侧部位，它由穿戴装置、减震装置、驱动装置、传动装置、电源装置、控制装置组成，所述的穿戴装置由踏板、固定架、上小腿靠板、下小腿靠板组成，踏板安装在踏板固定架上，踏板固定架与减震弹簧座盖固定连接，下小腿靠板和半圆减震弹簧座的外侧连接，上小腿靠板和下小腿靠板以抽插或折叠方式连接。

[0008] 所述的减震装置与穿戴装置相互连接，减震装置由半圆减震弹簧座、减震弹簧、减震弹簧座盖组成，所述的半圆减震弹簧座上安装有减震弹簧，减震弹簧与减震弹簧座通过螺栓连接，减震装置的半圆减震弹簧座与驱动装置结合；其减震弹簧具有2公分左右的弹力行程，以确保此轮子在复杂路面有较好的缓冲性。

[0009] 所述的驱动装置是一个环状中空电磁电机或环状中空无铁芯电机，它由U型端盖定子支架A、U型端盖定子支架B、超薄大口径轴承、定子铁芯、外转子磁钢组成，所述超薄大口径轴承内设置定子铁芯，外部是外转子磁钢，U型端盖定子支架是驱动装置外部可见部分，它里面与超薄大口径轴承的内壁结合，通过外转子磁钢，定子铁芯及绕组的磁力切割产生的动力驱动。

[0010] 所述的传动装置由超薄大口径轴承的外壁、轮毂圈及轮胎组成，它的作用是将驱动装置传来的动力转变成在地面上滚动的能力。

[0011] 所述的电源装置是一个由额定式可分离模块化的可充电电池及其接口组成，它为整个装置提供动力源，额定式是指以一定容量为一个独立的模块单位；可分离是指在重量限制时可与主机分离，靠连线或无线方式为主机供电，每个模块可通过隐藏式卡扣与多个模块快速组合，以提供续航能力。

[0012] 所述的控制装置是一块单板机控制板，所述控制板为设备控制中心，它除了平衡车控制板所具有的角速度传感器、加速度传感器等相关元件外，还增加用于控制轮子随人的双腿交叉离地时动力的输出和暂停的压力传感器。

[0013] 其中，所述的减震装置、驱动装置、传动装置、电源装置、控制装置共同组成了动力轮，它是采用两个且只能是两个单只重量为4公斤以下，相互独立的具自平衡功能的6-20英寸动力轮，以扣带或磁力方式固定在人的两腿外侧，以自然行走方式交叉前行。

[0014] 其中，当电源关闭或电源用尽时，该暴走轮靴因其设计遵循人体自然生理功能，具备依靠人体自身行走方式进行无电续航的能力。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0016] (1)本暴走轮靴，轮毂圈的驱动装置是由环状中空电磁电机或环状中空无铁芯电机组成，最大限度地减少电机重量，提高电机效率，减少传动连接件，降低故障、方便安装和维修，每只暴走轮靴的重量在4公斤以下。

[0017] (2)传统电动独轮车电池均固定安放在设备中，要想续航能力强，电池就要得多，安放空间也需要更大，整机重量也更重，购买价格也更贵。其实除电池外，同一档次的设备其它部件性能都相同。在实际代步中，85％的出行都是在10公里范围内。若因那很少的15％的出行需求而购买大容量电池是很不经济的。一是初始购机价格高，二是大容量电池极大地增加了设备的重量，导致出行携带困难。本暴走轮靴采用了额定分离式模块化电池，一个模块单元容量为100WH-160WH，当整个动力轮重量在4公斤内时，此电池既可安置在设备内，也可安放在随机提供的可穿戴腰带电池中。当需要跑长途时，再以购买或租赁的方式获得可穿戴背包电池，用连线或者无线方式为暴走轮靴供电。腰带电池只含一个额定电池单位，背包电池含多个额定电池单位。这样做的好处是购机时不需考虑骑行里程长短。只需购一个标准额定电池就可。节约购机成本，又能在85％的出行中轻装上阵。

[0018] (3)传统电动独轮车没有减震装置，在颠簸路面骑行时，人的后脑勺震得生疼，也导致人的膝盖容易受伤。骑行舒适感大打折扣。本暴走轮靴采用了减震装置，减震弹簧为高弹性减震弹簧，具有2公分左右的弹力行程，以确保此轮子在复杂路面有较好的缓冲性和人体骑行舒适性。

[0019] (4)传统电动平衡车，包括电动独轮车和电动双轮平衡车，其工作时要求人的双腿并排直立地站在踏板上。当行驶超过十公里，双腿就会因长时间站立不动和路面颠簸的冲击造成肢体麻木。特别是冬天风大时，寒气会将髋关节以下部位严重侵蚀。对长期骑行者造成风湿类损伤。而本暴走轮靴采用两只脚自然行走方式，完全避免了上面的困扰。天冷骑行时，类似于跑步助人体发热，彻底杜绝寒风侵蚀，有助于骑行者身体健康。

[0020] (5)传统电动平衡车，包括电动独轮车和电动双轮平衡车，其动力来源全靠电池驱动。有电时人骑它，无电时它骑人。而本暴走轮靴因设计时遵循了人体自然生理功能。因此在无电时或者关闭电源状态下，仍能靠人的双脚交叉前行，具有无电续航功能。因此它是一款全天候可穿戴设备。

[0021] (6)传统电动平衡车，包括电动独轮车和电动双轮平衡车，采用了陀螺仪具有自平衡功能，载人前行时，人的双腿必须并排直立站在车上，靠身体前倾获得前进动力，要想跑得快，身体的前倾角度就必须大，而把人天生具有的校正平衡的功能完全交由机电设备来控制，当突发机电故障，骑行者的安全完全没有保障。而暴走轮靴则是完全遵循人的生理功能设计实施的，它采用两腿交叉前行方式，充分尊重和保留了人天生具有的自动平衡功能(人的前行运动每迈一步都是从“失衡”到“平衡”的周而复始运动过程)，因此暴走轮靴虽然有动力和自平衡功能，但它采用的双腿交叉前行方式，使人们前行的每一步都在人自身的平衡控制范围内，对于机电突发的故障，骑行者都能以自身的下意识或本能，从“失衡”到“平衡”进行应对和调整，将有效化解各种危机，确保人身安全。

附图说明

[0022] 图1为本发明的一对轮靴和单只轮靴的外观示意图；

[0023] 图2为本发明的环状中空电机外观示意图；

[0024] 图3为本发明的环状中空电机爆炸图；

[0025] 图4为本发明除去穿戴装置后一侧结构示意图；

[0026] 图5为本发明除去穿戴装置和减震弹簧盖板后另一侧结构示意图；

[0027] 图6为本发明电机部分定子铁芯结构示意图；

[0028] 图7为本发明电机部分外转子磁钢结构示意图；

[0029] 图8为本发明传动部分轮毂圈和超薄大口径轴承连接图；

[0030] 图9为本发明传动部分超薄大口径轴承结构示意图；

[0031] 图10为本发明的爆炸图；

[0032] 图11为本发明的六大装置示意图。

[0033] 图中：1a上小腿靠板；1b下小腿靠板；2踏板固定架；3踏板；4轮胎；5轮毂圈；6a U型端盖定子支架A；6b U型端盖定子支架B；7控制板；8电池；9减震弹簧座盖；10减震弹簧；11半圆减震弹簧座；12定子铁芯；13超薄大口径轴承；14外转子磁钢；穿戴装置21；减震装置22；驱动装置23；传动装置24；电源装置25；控制装置26。

具体实施方式

[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 本发明提供一种技术方案：一种暴走轮靴，使用时为两个，是具有两个相互独立的，有自动平衡功能的动力轮，通过踏板和小腿靠板两个部位，以磁力或扣带方式固定在人的两腿外侧，以自然行走方式前行。

[0036] 请参阅图1～11，此暴走轮靴包括穿戴装置21、减震装置22、驱动装置23、传动装置24、电源装置25及控制装置26六大部分。

[0037] 穿戴装置21由踏板3、踏板固定架2、上小腿靠板1a、下小腿靠板1b及连接固定人体的磁块或扣带组成。

[0038] 减震装置22由半圆减震弹簧座11、减震弹簧10及减震弹簧座盖9组成。

[0039] 驱动装置23由环状中空电磁电机或无铁芯环状中空电机以及大口径超薄轴承13的内壁组成。

[0040] 传动装置24由大口径超薄轴承13的外壁、轮毂圈5及橡胶轮胎4组成。

[0041] 电源装置25由额定式可分离模块化电池8组成、含电池智能保护控制板、接口及连线。

[0042] 控制装置26是一块集成了微处理器、角速度传感器、加速度传感器、压力传感器及相关电子元件的单板机控制板7。

[0043] 暴走轮靴与人体相连的部分为穿戴装置21。由踏板3、踏板固定架2、上小腿靠板1a、下小腿靠板1b及连接固定人体的磁块或扣带组成。两个小腿靠板分上下两段，可伸缩或折叠，通过磁力或扣带与人的小腿相连。踏板3安装在踏板固定架2上，踏板3同样通过磁力或扣带与人的足部相连。

[0044] 所述的穿戴装置21的踏板固定架2与减震装置22的减震弹簧座盖9固定连接，其下是减震弹簧10，由减震弹簧10支撑人体重量，减震弹簧10安放在半圆减震弹簧座11上，其弹力行程保持在2公分左右；所述电源装置25是由额定式可分离模块化电池及其接口组成，额定式是指以一定容量为一个独立的模块单位，可分离是指在重量限制时可与主机分离，靠连线或无线方式为主机供电。每个模块可通过隐藏式卡扣与多个模块快速组合，以提供续航能力。

[0045] 所述的减震装置22的上部是电源装置25。电源装置25由电池8和电源接口组成，电池8为分离式模块化电池，可随时拔插。当采用分离方式时，电池8置放于骑行者腰部，采用连线或者无线的方式为暴走轮靴供电。模块化是指以一定容量100WH-160WH为一个独立的模块单位，每个模块可通过隐藏式卡扣方式与多个模块快速组合，以形成大容量电池组，提高设备续航能力。

[0046] 所述的电源装置25的上部是控制装置26的控制板7，控制板7为单板机，其上布署有微处理器及相关电子元件，还有角速度传感器和加速度传感器以及用于控制轮子随人的双腿交叉离地时动力的输出和暂停的压力传感器。

[0047] 所述的减震装置22的下部即半圆减震弹簧座11与驱动装置23连接。驱动装置23由环状中空电磁电机或无铁芯环状中空电机以及大口径超薄轴承13的内壁组成。环状中空电磁电机或无铁芯环状中空电机由U型端盖定子支架包裹，U型端盖定子支架分为左右两侧部件：U型端盖定子支架A 6a和U型端盖定子支架B 6b,从两端契合便于安装和拆卸。U型端盖定子支架内部与超薄大口径轴承13的内径紧密结合，超薄大口径轴承13的外径与传动装置24轮毂圈5紧密结合。

[0048] 所述的驱动装置23的定子铁芯12的外部包有外转子磁钢14，外转子磁钢14分布在轮毂圈5的内壁上，轮毂圈5的外圈装有轮胎。

[0049] 驱动装置23采用环状中空电磁电机或环状中空无铁芯电机组成，最大限度地减少电机重量，提高电机效率，减少传动连接件，降低故障、方便安装和维修，每只暴走轮靴的重量控制在4公斤以下，便于骑行者轻松控制。

[0050] 尽管已经展示和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。