本发明属于机械技术领域，涉及一种滑板，具体来说是一种具有转向功能和可调姿态和高度的滑板。
背景技术：
滑板是时下流行的运动装备，也是一种较为常见的通勤工具。但现有的滑板结构过于简单，难以控制方向，需要娴熟的技巧才能操控。同时，现有的滑板采用简单的平板结构，只能依靠操作者自身调节重心来控制转向和平衡，在加速度较大的情况下容易发生危险。此外已有的滑板高度较低，遇到障碍和不平整路面可能会难以通过。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出一种具有转向功能、可调姿态和高度的滑板，有效减小操控难度，提升滑板的安全性，增强路面适应能力。
本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，一种具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，包括上层平板、中间平板、高度调节装置、转向装置、前轮与后轮。
其中，上层平板与中层平板间通过连接铰链相接，实现上层平板相对中层平板的左右摆动。中间平板前部与后部的左侧与右侧各安装有一套高度调节装置，由各高度调节模块实现所在位置上层平板的高度调节；同时中层平板前部安装有转向装置，用于实现转向功能。
所述连接铰链由上连接件、下连接件与铰接轴构成。其中，上连接件上固定安装有沿左右方向设置的铰接轴，通过该铰接轴与下连接件铰接。上连接件的连接面与上层平板间固定；下连接件的连接面与中间平板间固定铰接轴上套有扭簧，扭簧两端分别与上连接件和下连接件固定。
高度调节装置由直线运动单元、高度调节连杆、齿轮箱、滑块、安装头、铰接块与驱动电机组成。其中，直线运动单元为滚珠丝杠结构，具有筒状外壳、丝杠与丝杠套筒。外壳后端端部固定安装于齿轮箱前侧壁上，外壳内部通过轴承同轴安装有丝杠套筒，使丝杠套筒可转动。丝杠套筒后端穿过外壳后端面与齿轮箱前侧壁上开孔后位于齿轮箱内同时丝杠套筒后端固定套接有齿轮a。丝杠置于丝杠套筒内，与丝杠套筒间通过螺纹配合连接。同时丝杠前端与外壳前端面开孔间螺纹配合连接。驱动电机通过电机支架安装于齿轮箱前侧壁上，驱动电机的输出轴穿过齿轮箱上的开孔位于齿轮箱内部。驱动电机的输出轴上套有齿轮b，齿轮b与齿轮a啮合。
高度调节连杆包括两根长连杆与一根减震杆。两根长连接杆左右对称设置，前端分别与前述丝杠前端铰接块左右两侧铰接；减震杆为弹簧阻尼器，用来实现转动。减震杆前端固定于转轴上，转轴沿左右方向设置，两端分别与长连接杆的中间段转动连接。
转向装置包括上万向节、转向传动杆、下万向节与转向四连杆机构。其中，铰链连接杆上端通过万向节与位于前部的连接铰链的铰接轴相连；铰链连接杆下端通过万向节连接转向四连杆机构中位于后侧的连杆中部设计的支座上的旋转台相连。
上述位于后部的两套高度调节装置中，高度调节连杆后端固定于沿左右方向设置的后轮轴上，且位于后轮轴外侧一端各安装有一个后轮。同时位于前侧的两套高度调节装置中，高度调节连杆的两根长连杆前端固定套接于转向四连杆机构中后侧的中间连杆上。
由此，当滑板加速前进时，根据加速度传感器检测到的加速度的值，控制后部的两个高度调节装置上抬使滑板向前倾斜；当滑板减速前进时，加速度传感器检测到向后的加速度，控制前部的两个高度调节装置上抬使滑板向后倾斜；同理转弯时，通过控制左侧与右侧的高度调节装置上台滑板，使滑板向左向右倾斜。
本发明的优点在于：
1、本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，具有转向装置，前轮可以在人的作用下改变运动方向，实现滑板转向。
2、本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，上层平板可以随着前轮转向调节左右倾斜角度，为人体提供支撑力，作为转向时的向心力。
3、本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，前后轮的高度可以通过高度调节装置独立调节，可以适应不同的路面状况。
4、本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，通过独立调节四个轮子的高度调节整体的姿态，在加速或减速时起支撑作用，提供所需要的力。
附图说明
图1为本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板整体结构侧视示意图。
图2为本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板结构俯视示意图。
图3为本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板结构正视示意图。
图4为本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板结构爆炸示意图。
图5为本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板的高度调节装置结构示意图。
图6为本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板的高度调节装置内部结构简图。
图7为本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板的转向装置结构示意图。
图中：
1-上层平板2-中间平板3-高度调节装置
4-转向装置5-前轮6-后轮
7-前部连接铰链8-后部连接铰链301-直线运动单元
302-高度调节连杆303-齿轮箱304-滑块
305-安装头306-铰接块307-驱动电机
301a-外壳301b-丝杠301c-丝杠套筒
302a-长连杆302b-减震杆401-上万向节
402-转向传动杆403-下万向节404-转向四连杆机构
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，如图1～图4所示，包括上层平板1、中间平板2、高度调节装置3、转向装置4、前轮5与后轮6。
所述中间平板2位于上层平板1正下方，上层平板1与中间平板2的前端中部间，通过前部连接铰链7相连；上层平板1与中间平板2的后端中部间，通过后部连接铰链8相连。上层平板1与中间平板2间的初始状态为相互平行状态，通过连接铰链使上层平板1相对中间平板2可左右摆动。
上述前部连接铰链7与后部连接铰链8结构及安装方式相同，由上连接件、下连接件与铰接轴构成。其中，上连接件上固定安装有沿左右方向设置的铰接轴，通过该铰接轴与下连接件铰接；上连接件的连接面与上层平板间通过螺钉固定；下连接件的连接面与中间平板2间通过螺钉固定。铰接轴上套有扭簧，扭簧两端分别与上连接件和下连接件固定，实现上连接件与下连接件绕铰接轴转动后的复位，使得当上层平板1相对中间平板2发生摆动后，具有恢复初始状态的运动趋势。
所述高度调节装置3为四套，结构相同，均由直线运动单元301、高度调节连杆302、齿轮箱303、滑块304、安装头305、铰接块306与驱动电机307组成，如图5、图6所示。其中，直线运动单元301为滚珠丝杠结构，具有筒状外壳301a、丝杠301b与丝杠套筒301c。外壳301a后端端部固定安装于齿轮箱303前侧壁上，外壳301a内部通过轴承同轴安装有丝杠套筒301c，使丝杠套筒301c可转动。丝杠套筒301c后端穿过外壳301a后端面与齿轮箱303前侧壁上开孔后位于齿轮箱303内同时丝杠套筒301c后端固定套接有齿轮a。丝杠置于丝杠套筒内，与丝杠套筒间通过螺纹配合连接；同时丝杠301b前端可由外壳301a前端面开孔穿出，且外壳前端面端口处周向相对位置设计有凸起，分别与丝杠301b周向上沿丝杠301b轴向设计的滑槽配合滑动连接，限制了丝杠301b的轴向转动。间通过螺纹配合连接。驱动电机307通过电机支架安装于齿轮箱303前侧壁上，驱动电机307的输出轴穿过齿轮箱303上的开孔位于齿轮箱303内部；驱动电机306的输出轴上套有齿轮b，齿轮b与齿轮a啮合。由此通过驱动电机307输出动力，由齿轮a与齿轮b传动，驱动丝杠套筒301a转动，进而实现丝杠301b的伸缩运动。上述齿轮箱303后侧壁上设计安装头305，安装头305用来实现高度调节装置3与中间平板2间的铰接。丝杠301b前端固定安装有铰接块306，铰接块306上表面安装有滑块304，滑块304用于滑动连接中间平板2。
所述高度调节连杆302包括两根长连杆302a与一根减震杆302b。其中，两根长连杆302a具有前段、中间段与后段，前段与后段均向上倾斜，与中间段间形成120°夹角，由此在进行高度调节时，确保中间平板2不会与地面间距离过大，保证滑板的稳定性。两根长连接杆302a左右对称设置，前端分别与前述丝杠301b前端铰接块306左右两侧铰接。减震杆302b为弹簧阻尼器，用来实现转动；减震杆302b前端固定于转轴上，转轴沿左右方向设置，两端分别与长连接杆302的中间段转动连接。
上述结构的四套高度调节装置3分别固定安装于中间平板2下表面的左前方，右前方，左后方与右后方，安装方式相同，具体如下：
首先，在外壳301a侧壁上沿丝杠301b轴向设计滑槽，该滑槽用来与中间平板2下表面沿前后方向设计的滑道配合滑动连接；同时齿轮箱303后侧面上的安装头308固定于的中间平板2上设计的安装座根部；最终实现高度调节装置3与中间平板2间的固定；且外壳301a与中间平板2间采用滑动安装方式，便于两者间的安装。以上述方式安装完毕后的四套高度调节装置3中，位于左侧的两套高度调节装置3以及右侧的两套高度调节装置3中丝杠301b的输出端相对设置。同时上述位于后部的两套高度调节装置中，高度调节连杆后端固定于沿左右方向设置的后轮轴上，且位于后轮轴外侧一端各安装有一个后轮。
在滑板运动过程中，根据不同运动状态，由上述四套高度调节装置3独立调节上层平板1的姿态，为人体所需加速度提供相应支撑力。
所述转向调节装置4包括上万向节401、转向传动杆402、下万向节403与转向四连杆机构404，如图7所示。其中，转向传动杆402上端通过万向节与前部连接铰链7的铰接轴相连；转向传动杆402下端通过万向节连接转向四连杆机构404。
所述转向四连杆机构404由曲柄404a、中间连杆404b与支座404c构成。其中曲柄404a为两根，位于左右两侧；两根曲柄404a前侧与后侧端部分别与位于前部的中间连杆404b和位于后部的中间连杆404b两端铰接，构成一套平行四杆机构。
上述中位于后侧的中间连杆404b中部设计有支座404c，该支座404c顶部具有可旋转转台，该转台与前述下万向节403相连。同时使前述位于前侧的两套高度调节连杆302的两根长连杆302a前端固定套接于转向四连杆机构中后侧的中间连杆404b上。上述两根曲柄上安装有前轮5。由此，当上层平板1相对于中间平板2向左/右倾斜，前部连接铰链7发生转动，连接轴带动上万向节401转动，通过转向传动杆402把转动传递到下万向节403，支座404c顶部的转台随之转动，带动中间连杆404b平动，曲柄404a左右摆动，从而实现前轮的转向功能。
当滑板加速前进时，根据加速度传感器检测到的加速度的值，由驱动电机307带动丝杠301b，使得高度调节装置3作动，后部的两个直线运动单元301缩短，前部的两个直线运动单元301伸长，滑板向前倾斜，提供向前的支撑力以平衡人向后的惯性力；当滑板减速前进时，加速度传感器检测到向后的加速度(加速度为负值)，此时驱动电机307带动丝杠301b，高度调节装置3作动，后面的两个直线运动单元伸长，前面的两个直线运动单元缩短，滑板向后倾斜，提供向前的支撑力以平衡人向前的惯性力；同理，上层平板1向左/右倾斜时，使得转向机构4作动，前轮向左/右转动，滑板向左/右转弯，驱动电机307带动丝杠301b，使得高度调节装置3作动，左侧的两个直线运动单元301伸长/缩短，右侧的两个直线运动单元缩短/伸长，使得中间平板2向左/右倾斜对上层平板1的倾斜角度进行补偿，使得人受到的惯性离心力和重力对前部连接铰链7与后部连接铰链8的连线产生的力矩平衡。
1.一种具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，其特征在于：包括上层平板、中间平板、高度调节装置、转向装置、前轮与后轮；
其中，上层平板与中层平板间通过连接铰链相接，实现上层平板相对中层平板的左右摆动；中间平板前部与后部的左侧与右侧各安装有一套高度调节装置，由各高度调节模块实现所在位置上层平板的高度调节；同时中层平板前部安装有转向装置，用于实现转向功能。
2.如权利要求1所述一种具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，其特征在于：连接铰链由上连接件、下连接件与铰接轴构成；其中，上连接件上固定安装有沿左右方向设置的铰接轴，通过该铰接轴与下连接件铰接；上连接件的连接面与上层平板间固定；下连接件的连接面与中间平板间固定铰接轴上套有扭簧，扭簧两端分别与上连接件和下连接件固定；
高度调节装置由直线运动单元、高度调节连杆、齿轮箱、滑块、安装头、铰接块与驱动电机组成；其中，直线运动单元为滚珠丝杠结构，具有筒状外壳、丝杠与丝杠套筒；外壳后端端部固定安装于齿轮箱前侧壁上，外壳内部通过轴承同轴安装有丝杠套筒，使丝杠套筒可转动；丝杠套筒后端穿过外壳后端面与齿轮箱前侧壁上开孔后位于齿轮箱内同时丝杠套筒后端固定套接有齿轮a；丝杠置于丝杠套筒内，与丝杠套筒间通过螺纹配合连接；同时丝杠前端与外壳前端面开孔间螺纹配合连接；驱动电机通过电机支架安装于齿轮箱前侧壁上，驱动电机的输出轴穿过齿轮箱上的开孔位于齿轮箱内部；驱动电机的输出轴上套有齿轮b，齿轮b与齿轮a啮合；
高度调节连杆包括两根长连杆与一根减震杆；两根长连接杆左右对称设置，前端分别与前述丝杠前端铰接块左右两侧铰接；减震杆为弹簧阻尼器，用来实现转动；减震杆前端固定于转轴上，转轴沿左右方向设置，两端分别与长连接杆的中间段转动连接；
转向装置包括上万向节、转向传动杆、下万向节与转向四连杆机构；其中，铰链连接杆上端通过万向节与位于前部的连接铰链的铰接轴相连；铰链连接杆下端通过万向节连接转向四连杆机构中位于后侧的连杆中部设计的支座上的旋转台相连；
上述位于后部的两套高度调节装置中，高度调节连杆后端固定于沿左右方向设置的后轮轴上，且位于后轮轴外侧一端各安装有一个后轮；同时位于前侧的两套高度调节装置中，高度调节连杆的两根长连杆前端固定套接于转向四连杆机构中后侧的中间连杆上。
3.如权利要求2所述一种具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，其特征在于：齿轮箱后侧壁上设计安装头，安装头用来与中间平板上的安装座固定；丝杠前端固定安装有铰接块，铰接块上表面安装有滑块，滑块用于滑动连接中间平板。
4.如权利要求2所述一种具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，其特征在于：外壳侧壁上沿丝杠轴向设计滑槽，滑槽与中间平板下表面沿前后方向设计的滑道配合滑动连接。
5.如权利要求2所述一种具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，其特征在于：两根长连杆具有前段、中间段与后段，前段与后段均向上倾斜。
6.如权利要求2所述一种具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，其特征在于：高度调节装置安装完毕后中，位于左侧的两套高度调节装置以及右侧的两套高度调节装置中丝杠的输出端相对设置。
7.如权利要求1所述一种具有转向功能和可调姿态和高度的滑板，其特征在于：当滑板加速前进时，根据加速度传感器检测到的加速度的值，控制后部的两个高度调节装置上抬使滑板向前倾斜；当滑板减速前进时，加速度传感器检测到向后的加速度，控制前部的两个高度调节装置上抬使滑板向后倾斜；同理转弯时，通过控制左侧与右侧的高度调节装置上台滑板，使滑板向左向右倾斜。
技术总结