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Title:
STEERING DRIVING DEVICE FOR SELF-BALANCING TWO-WHEELED VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/032483
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a steering driving device (100) for a self-balancing two-wheeled vehicle (1), the device comprising a first driving mechanism (110) for providing a driving force for a steering system of the self-balancing two-wheeled vehicle by utilizing a first driving manner, a second driving mechanism (120) for providing a driving force for the steering system of the self-balancing two-wheeled vehicle (1) by utilizing a second driving manner, an actuating mechanism (130) fixedly connected to a steering shaft (20) of the steering system, and a conversion mechanism (140) for cancelling the coupling of the second driving mechanism (120) and the actuating mechanism (130) when the first driving mechanism (110) is coupled to the actuating mechanism (130). The steering driving device for the self-balancing two-wheeled vehicle is able to conveniently and reliably switch between the two driving manners, and at the same time, to ensure the small and compact volume of the two-wheeled vehicle, so that the entertainment of the self-balancing two-wheeled vehicle is enhanced, and an operator would have a good driving experience.

Inventors:
CHEN YANGBIN (CN)
SHEN LIN (CN)
FANG JIYONG (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/079400
Publication Date:
March 06, 2014
Filing Date:
July 15, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SHANGHAI NEW CENTURY ROBOT CO (CN)
International Classes:
B62K17/00; B62K21/00
Foreign References:
CN102795282A2012-11-28
JP2009120177A2009-06-04
CN102092438A2011-06-15
CN201597703U2010-10-06
CN102514663A2012-06-27
CN201610202U2010-10-20
JP2005094898A2005-04-07
Attorney, Agent or Firm:
KINGSOUND & PARTNERS (CN)
北京金信立方知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权 利 要 求

1、 一种自平衡两轮车转向驱动装置, 用于为自平衡两轮车的转向系统提 供驱动力, 该驱动力可施加于该转向系统的转向轴并驱使该转向轴旋转, 从 而使自平衡两轮车进行转向动作, 其特征在于, 该转向驱动装置包括: 第一驱动机构, 用于利用第一驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供 驱动力; 第二驱动机构, 用于利用第二驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供 驱动力; 执行机构, 该执行机构与该转向系统的转向轴固定连接, 当利用该第一 驱动方式时, 该第一驱动机构与该执行机构相联接, 并通过该执行机构对该 转向轴提供驱动力, 以及当利用该第二驱动方式时, 该第二驱动机构与该执 行机构相联接, 并通过该执行机构对该转向轴提供驱动力; 以及 转换机构, 用于当该第一驱动机构与该执行机构相联接时, 取消该第二 驱动机构与该执行机构的联接, 以及用于当该第一驱动机构与该执行机构失 去联接时, 恢复该第二驱动机构与该执行机构的联接。

2、 根据权利要求 1所述的自平衡两轮车转向驱动装置, 其特征在于, 所述第一驱动机构包括一个用于与该执行机构相联接的作用端; 所述第二驱动机构包括一个用于当与该执行机构相联接时, 和该执行机 构同轴旋转的驱动底座, 该第二驱动机构通过该驱动底座以及该执行机构对 所述转向轴提供驱动力; 所述执行机构包括一个容置槽和一个转换孔, 该容置槽设置有在周向上 与该第一驱动机构的作用端相作用的固定部件, 用于当该作用端插设入该容 置槽内时, 该第一驱动机构通过该固定部件的固定作用对该执行机构提供驱 动力; 所述转换机构包括一个转换销, 当该第一驱动机构的作用端未插设入该 执行机构的容置槽内时, 该转换销插设入该执行机构的转换孔内, 从而使该 第二驱动机构通过该驱动底座与该执行机构相联接, 当该第一驱动机构的作 用端插设入该执行机构的容置槽内时, 该作用端驱使该转换销从该转换孔内 脱离, 从而使该第二驱动机构与该执行机构失去联接。

3、 根据权利要求 2所述的自平衡两轮车转向驱动装置, 其特征在于, 所 述第一驱动机构的作用端上设置有多个键槽, 所述容置槽的固定部件为与该 多个键槽相配合的键齿, 并且, 所述作用端上进一步设置有用于驱使所述转 换销从所述转换孔内脱离的倒角。

4、 根据权利要求 3所述的自平衡两轮车转向驱动装置, 其特征在于, 该 作用端设置有用于与该容置槽相卡合的卡合组件, 该容置槽设置有与该卡合 组件相配合的卡合孔, 该卡合组件包括一个按钮、 一个扣仔、 以及扣仔弹性 部件, 该扣仔包括第一扣仔端和第二扣仔端, 该第一扣仔端与该按钮相接触, 该第二扣仔端与该扣仔弹性部件相连接接, 并设置有一个可在扣仔弹性部件 作用下卡合入该卡合孔的扣仔凸起。

5、 根据权利要求 2所述的自平衡两轮车转向驱动装置, 其特征在于, 所 述转换销设置有一个用于插设入所述转换孔的转换凸起。 6、 根据权利要求 5所述的自平衡两轮车转向驱动装置, 其特征在于, 所 述转换销还设置有一个限位凸起, 所述执行机构设置有用于容置该限位凸起 的限位旋转槽, 该限位旋转槽与该容置槽相连通。

7、 根据权利要求 6所述的自平衡两轮车转向驱动装置, 其特征在于, 所 述转换机构还设置有可被所述转换销触动的微动开关。

8、 根据权利要求 1 至 7中任一项所述的自平衡两轮车转向驱动装置, 其特征在于, 所述第一驱动机构为手控把手, 所述第一驱动方式为手控驱动 方式, 所述第二驱动机构为脚控把手, 所述第二驱动方式为腿部驱动方式。

Description:
自平衡两轮车转向驱动装置 技术领域 本发明涉及自平衡两轮车, 更具体地, 是一种用于为自平衡两轮车的转 向系统提供驱动力的自平衡两轮车转向驱动装 置。 背景技术 自平衡两轮车是一种左右各一个轮, 并独立驱动的新型车体。 它采用精 密陀螺仪和加速度传感器来自动感应人体微小 的重心变化, 来控制运动和平 衡, 达到原地回转及行进的目的。 作为一种新兴的轻便车辆, 自平衡两轮车 逐渐成为娱乐、 广场、 景区等场所使用的轻便载人工具。 通常, 自平衡两轮车的转向是借由操作者的双手操作 把手来对转向系统 施加驱动力而实现的。 授权公告号为 CN201597703U 的中国实用新型专利公开了一种用于自平 衡两轮车的转向机构, 包括一个固定在车体中部的底板以通过支撑架 和该底 板固定连接的水平转轴, 水平转轴的一端固定连接有操作杆, 水平转轴的另 一端设置有电位器, 在水平转轴上固定有沿轴线对称的、 与操作杆垂直的承 力支架、 在承力支架两侧下方或上方安装有弹性体。 在使用时, 操作者通过 利用双手左右摆动操作杆, 可以控制水平转轴沿轴线方向转动, 水平转轴转 动角度的大小, 可通过电位器变成指令, 从而控制电机的转向和速度输出, 达到控制两轮车转向的目的。 在授权公告号为 CN201610202U 的中国实用新型专利中公开了一种两轮 自平衡电动车, 其转向机构包括方向控制手柄和转向控制器, 转向控制器设 置于人体支撑件底部, 操作者通过方向控制手柄, 以转向控制器为转轴左右 摆动控制方向。 除了依靠操作者的双手对转向系统的转动轴施 加驱动力外, 为增加娱乐 性和驾驶者体验, 转向系统也可以通过脚控把手来对转动轴施加 驱动力, 驾 驶人员可利用腿部来左右触碰脚控把手来达到 施加驱动力的目的, 转动轴接 收到该驱动力后发生转动, 转动角度通过霍尔器件等角度传感器传输给转 向 控制系统, 进而实现自平衡两轮车的转向。 发明内容 本发明的目的, 在于提供一种自平衡两轮车转向驱动装置, 该转向驱动 装置可以实现在两种驱动方式之间进行切换, 以可选择地通过不同的驱动方 式来对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力。 本发明的自平衡两轮车转向驱动装置, 用于为自平衡两轮车的转向系统 提供驱动力, 该驱动力可施加于该转向系统的转向轴并驱使 该转向轴旋转, 从而使自平衡两轮车进行转向动作, 该转向驱动装置包括: 第一驱动机构, 用于利用第一驱动方式对自平衡两轮车的转向 系统提供 驱动力; 第二驱动机构, 用于利用第二驱动方式对自平衡两轮车的转向 系统提供 驱动力; 执行机构, 该执行机构与该转向系统的转向轴固定连接, 当利用该第一 驱动方式时, 该第一驱动机构与该执行机构相联接, 并通过该执行机构对该 转向轴提供驱动力, 以及当利用该第二驱动方式时, 该第二驱动机构与该执 行机构相联接, 并通过该执行机构对该转向轴提供驱动力; 以及 转换机构, 用于当该第一驱动机构与该执行机构相联接时 , 取消该第二 驱动机构与该执行机构的联接, 以及用于当该第一驱动机构与该执行机构失 去联接时, 恢复该第二驱动机构与该执行机构的联接。 优选地, 所述第一驱动机构包括一个用于与该执行机构 相联接的作用端; 所述第二驱动机构包括一个用于当与该执行机 构相联接时, 和该执行机 构同轴旋转的驱动底座, 该第二驱动机构通过该驱动底座以及该执行机 构对 所述转向轴提供驱动力; 所述执行机构包括一个容置槽和一个转换孔, 该容置槽设置有在周向上 与该第一驱动机构的作用端相作用的固定部件 , 用于当该作用端插设入该容 置槽内时, 该第一驱动机构通过该固定部件的固定作用对 该执行机构提供驱 动力; 所述转换机构包括一个转换销, 当该第一驱动机构的作用端未插设入该 执行机构的容置槽内时, 该转换销插设入该执行机构的转换孔内, 从而使该 第二驱动机构通过该驱动底座与该执行机构相 联接, 当该第一驱动机构的作 用端插设入该执行机构的容置槽内时, 该作用端驱使该转换销从该转换孔内 脱离, 从而使该第二驱动机构与该执行机构失去联接 。 优选地, 所述第一驱动机构的作用端上设置有多个键槽 , 所述容置槽的 固定部件为与该多个键槽相配合的键齿, 并且, 所述作用端上进一步设置有 用于驱使所述转换销从所述转换孔内脱离的倒 角。 优选地, 该作用端设置有用于与该容置槽相卡合的卡合 组件, 该容置槽 设置有与该卡合组件相配合的卡合孔, 该卡合组件包括一个按钮、 一个扣仔、 以及扣仔弹性部件, 该扣仔包括第一扣仔端和第二扣仔端, 该第一扣仔端与 该按钮相接触, 该第二扣仔端与该扣仔弹性部件相连接接, 并设置有一个可 在扣仔弹性部件作用下卡合入该卡合孔的扣仔 凸起。 优选地, 所述转换销设置有一个用于插设入所述转换孔 的转换凸起。 优选地, 所述转换销还设置有一个限位凸起, 所述执行机构设置有用于 容置该限位凸起的限位旋转槽, 该限位旋转槽与该容置槽相连通。 优选地, 所述转换机构还设置有可被所述转换销触动的 微动开关。 优选地, 其特征在于, 所述第一驱动机构为手控把手, 所述第一驱动方 式为手控驱动方式, 所述第二驱动机构为脚控把手, 所述第二驱动方式为腿 部驱动方式。 本发明的自平衡两轮车转向驱动装置, 通过第一驱动机构和第二驱动机 构, 可实现利用两种不同的驱动方式对自平衡两轮 车的转向系统提供驱动力, 并且利用转换机构和执行机构, 可方便、 可靠地在两种驱动方式之间实现切 换, 同时保证了自平衡两轮车在体积上的小巧紧凑 , 从而提升了自平衡两轮 车的娱乐性, 并对操作者带来了良好的驾驶体验。 附图说明 图 1为自平衡两轮车在一种转向驱动方式下的状 示意图; 图 2为自平衡两轮车在另一种转向驱动方式下的 态示意图; 图 3为第一驱动机构与自平衡两轮车的车体分离 态下的状态示意图; 图 4 为本发明的转向驱动装置的部分部件的立体图 , 其中第二驱动机构 的驱动底座和转向系统的转向轴被省去; 图 5 为插设入第一驱动机构时, 本发明的转向驱动装置的部分部件的立 体图; 图 6为本发明的转向驱动装置的部分部件在分离 态下的立体图; 图 7 为本发明的转向驱动装置的部分部件在分离状 态下的立体图, 其中 部分被打开; 图 8为本发明的转向驱动装置中执行机构和转换 构的剖视图; 图 9为显示出本发明转换机构细节的立体示意图 图 10为显示出本发明第二驱动机构细节的立体示 图。 具体实施方式 以下结合附图和具体实施方式, 对本发明的自平衡两轮车转向驱动装置 的结构和工作原理进行详细说明, 其中, 对于常规的部件或手段, 仅作简要 说明或者省略, 以更明了地突出本发明的实质性特点。 总体而言, 本发明的自平衡两轮车转向驱动装置, 用于为自平衡两轮车 的转向系统提供驱动力, 转向系统通常包括转向轴、 检测并传输该转向轴转 动角度的角度传感器以及接收转动角度信号并 根据该信号控制自平衡两轮车 转向的转向控制系统。 本发明的自平衡两轮车转向驱动装置, 可通过不同的 驱动手段, 对转向系统的转向轴施加驱动力, 以驱使转向轴旋转, 从而使自 平衡两轮车进行转向动作, 并且, 该转向驱动装置能够便捷、 可靠地实现不 同驱动手段之间的切换。 具体地, 结合图 1、 2、 3, 该转向驱动装置 100包括第一驱动机构 110, 第一驱动机构 110用于利用第一驱动方式对自平衡两轮车 1 的转向系统提供 驱动力。 如图所示, 在图示的实施方式中, 第一驱动机构 110 为一个可以与 自平衡两轮车的车体 10相分离的手控把手, 该手控把手 110包括用于供操作 者双手进行转向操作的手柄 111, 容易理解, 此时, 对应的第一驱动方式为手 控驱动方式, 即操作者通过双手旋动手柄 111, 为转向驱动提供驱动力。 继续结合图 1-3, 该转向驱动装置 100还包括第二驱动机构 120, 用于利 用第二驱动方式对自平衡两轮车 1 的转向系统提供驱动力。 在图示的实施方 式中, 该第二驱动机构 120 为一个可以在自平衡两轮车的车体上打开以及 收 起的可折叠的脚控把手。 第一驱动机构 110未插设入自平衡两轮车 1 的车体 10时, 打开脚控把手 120, 至如图 1所示的状态, 操作者可站立于脚控把手 120左右两侧的踏板上对脚控把手施加驱动力, 此时, 对应的第二驱动方式为 腿部驱动方式, 即操作者通过双腿左右触碰脚控把手 120来对转向系统的转 向轴施加驱动力。 当第二驱动机构起作用时, 脚控把手 120 从收纳位置打开 并固定后, 可通过驱动底座 121与转向轴 20同轴转动。 脚控把手相对于驱动 底座的折叠及固定操作, 可通过常规手段来实现, 在如图 1、 10所示的实施 方式中, 脚控把手 120的两个末端可枢轴连接到一个驱动底座 121, 该枢轴轴 线 OO'和转向轴轴线 PP'相垂直。并且驱动底座 121和脚控把手之间可设置有 用于定位的定位机构, 以对脚控把手的收纳以及工作位置进行固定, 由此, 通过相对于驱动底座的枢轴转动, 可实现脚控把手 120 的收纳以及打开, 而 通过操作者的腿部左右触碰脚控把手, 可对转向轴 20施加转向驱动力。 结合图 4, 并参照图 8, 该转向驱动装置 100还包括一个执行机构 130, 该执行机构 130与转向系统的转向轴 20 (如图 8所示) 固定连接, 当利用第 一驱动方式时, 第一驱动机构 110与该执行机构 130相联接, 并通过执行机 构 130对转向轴 20提供驱动力, 以及当利用第二驱动方式时, 第二驱动机构 120与执行机构 130相联接, 并通过执行机构 130对转向轴 20提供驱动力。 在该实施方式中, 执行机构 130 为一圆筒形结构, 结合图 3, 第一驱动装置 110可插设入执行机构 130中, 并在周向上与执行机构 130固定连接, 即当第 一驱动装置 110旋转时, 执行机构 130也同样随之旋转, 从而进一步驱动转 向轴 20旋转, 以下将更详细描述, 当第一驱动装置 110和执行机构 130相联 接时, 第二驱动机构 120不再与执行机构 130相联接, 即第二驱动机构 120 失去对执行机构 130的驱动作用。 另一方面, 结合图 1, 当第一驱动机构 110 未插设入车体 10时, 第二驱动机构 120与执行机构 130为联接关系, 即施加 给第二驱动机构 120 的驱动力 (在本实施方式中, 是利用双腿触碰脚控把手 产生的旋转扭力)可传递至执行机构 130, 并进一步施加至与执行机构 130相 连接的转向轴 20上。 结合图 1-5, 并参照图 8, 为实现上述利用第一驱动机构 110和利用第二 驱动机构 120对转向系统的转向轴 20施加驱动力的切换, 本发明的转向驱动 装置还包括一个转换机构 140,用于当第一驱动机构 110与执行机构 130相联 接时, 取消该第二驱动机构 120与执行机构 130的联接, 以及当第一驱动机 构 110与执行机构 130失去联接时, 恢复第二驱动机构 120与该执行机构的 联接。 更具体地, 参照图 3、 5、 6、 7, 第一驱动机构 110包括一个用于与该执 行机构 130相联接的作用端 112; 并且如上所述, 参照图 1、 图 8、 图 10, 第 二驱动机构 120包括一个用于当与该执行机构 130相联接时,和执行机构 130 同轴旋转的驱动底座 121,第二驱动机构 120通过驱动底座 121以及执行机构 130对转向轴 20提供驱动力。 执行机构 130包括一个容置槽 131和一个转换孔 132,该容置槽 131设置 有在周向上与第一驱动机构 110的作用端 112相作用的固定部件 133,用于当 第一驱动机构 110的作用端 112插设入容置槽 131 内时, 第一驱动机构 110 通过固定部件 133的固定作用对执行机构 130提供驱动力。 转换机构 140包括一个转换销 141, 当该第一驱动机构 110的作用端 112 未插设入执行机构 130的容置槽 131 内时, 转换销 141插设入执行机构 130 的转换孔 132内,从而使第二驱动机构 120通过驱动底座 121与执行机构 130 相联接, 而当第一驱动机构 1 10的作用端 112插设入执行机构 130的容置槽 131内时, 作用端 112驱使转换销 141从转换孔 132内脱离, 从而使第二驱动 机构 120与执行机构 130失去联接。 进一步地, 继续结合图 3-6, 在图示的实施方式中, 第一驱动机构 110的 作用端 112上设置有多个键槽 113,执行机构 130的容置槽 131的固定部件为 与该多个键槽 113相配合的键齿 114, 并且, 第一驱动机构 110的作用端 112 上进一步设置有用于驱使转换销 141从转换孔 132内脱离的倒角 117。容易理 解, 作用端 112在容置槽 131 内也可利用其它手段实现周向上的固定联接, 例如, 也可以在作用端上设置有多个键齿, 相对应地, 将容置槽内的固定部 件设置为与该键齿相配合的键槽。 结合图 7、 8, 为进一步实现第一驱动机构 1 10和执行机构 130在轴向方 向上的固定, 第一驱动机构 110 的作用端 112设置有用于与该执行机构 130 的容置槽 131相卡合的卡合组件, 对应地, 容置槽 131设置有与卡合组件相 配合的卡合孔 134, 卡合组件包括一个按钮 114、 一个扣仔 115、 以及扣仔弹 性部件 116, 扣仔 115包括第一扣仔端 1151和第二扣仔端 1152, 第一扣仔端 1151与按钮 114相接触, 第二扣仔端 1152与扣仔弹性部件 116相连接接, 并 设置有一个可在扣仔弹性部件 116作用下卡合入该容置槽 131 内卡合孔 134 的扣仔凸起 1153。 当准备将第一驱动机构 110插设入执行机构 130时, 按动按钮 114, 此时 第二扣仔端 1152的扣仔凸起 1153在按钮 114的作用下回收,此时可将第一驱 动机构 110的作用端 112插设入执行机构 130的凹槽内,作用端 112在插设过 程中通过倒角 117将转换销 141顶出, 使第二驱动机构 120与执行机构 130 脱离联接, 之后, 作用端 112继续向下, 直至最终置位, 松开按钮 114, 扣仔 凸起 1153在扣仔弹性部件 116的作用下进入卡合孔 134内, 从而实现第一驱 动机构 110和执行机构 130在轴向方向上的固定。 在图示的实施方式中, 扣 仔弹性部件 116由常规的弹簧构成。 参照图 4、 5、 7, 转换销 141设置有一个用于插设入转换孔 132的转换凸 起 1411。 当第一驱动机构 110未插设入执行机构 130时, 转换销 141通过该 转换凸起 1411卡合入执行机构 130的转换孔 132,从而实现第二驱动机构 120 和执行机构 130的相互联接, 即执行机构 130可随第二驱动机构 120的转动 而转动, 并对转向轴施加驱动力。 进一步地, 结合图 9, 为图 5所示的翻转状 态的体现出更多细节的立体图, 如图所示, 转换机构 140可设置有一个固定 于自平衡两轮车车体上的支架 143, 转换销 141 固定设置有一个滑柄 1414, 可在该支架 143的滑槽 1431 内滑动, 以实现转换销 141的转换作用。 容易理 解, 转换销 141 的末端还可设置有弹性部件 1413, 用于为转换销 141的滑动 动作提供弹性力。 另外, 参照图 7、 8, 转换销 141还设置有一个限位凸起 1412, 对应地, 参照图 4、 5、 6、 9 所示, 执行机构 130设置有用于容置该限位凸起 1412的 限位旋转槽 135, 该限位旋转槽 135与该容置槽 131相连通。 由于第二执行机 构 120 在进行旋转操作时, 是在一定范围内进行角度旋转的。 例如, 如图 1 所示, 第二执行机构 120 为一脚控把手, 当操作者用腿部左右触碰把手时, 把手旋转角度只需为左右 20°以内, 通过转向控制系统的常规设置, 即可实现 整个自平衡两轮车的所有转向要求。 因此, 限位凸起 1412和与其对应的限位 旋转槽 135 的设置, 可起到对第二执行机构 120旋转的限位作用。 另外, 当 打开第二执行机构 120并拎起整个车辆时, 限位凸起 1412在限位旋转槽 135 内还可起到承重作用。 如图 9所示,转换机构 140还设置有可被转换销 141触动的微动开关 142。 在如图所示的实施方式中, 当转换销 141进行转换动作时, 可通过滑柄 1414 来触动微动开关 142。微动开关 142与车辆的转向控制系统相连接, 用于向转 向控制系统发送转换模式切换信号。 在利用两种不同的驱动方式提供驱动力 时, 转向轴的角度变化所引起的车辆的转向角度变 化是不同的, 转向方向也 是相反的。 比如, 在利用第一驱动机构提供驱动力、 也就是利用本实施方式 中的手控把手提供驱动力时, 把手转动的角度 (也即转向轴转动角度) 和整 个车辆转向角度之间的比例, 通常要大于利用第二驱动机构 (即本实施方式 中提供的脚控把手) 提供驱动力时转向轴转动角度和车辆转向角度 的比例。 因此, 对于不同的驱动方式, 转向控制系统应设置不同的控制转换模式, 来 最终控制车体的转向灵敏度。 这两种模式的转换是通过接通与断开微动开关 142来完成的。接通与断开微动开关 142时, 微动开关会向转向控制系统发出 两个不同的电压变化信号, 当转向控制系统接收到该电压变化信号后, 切换 到与驱动方式向对应的控制模式, 以对车辆的转向进行准确控制。 综上所述, 本发明的自平衡两轮车转向驱动装置, 可利用两种不同的驱 动方式对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力 , 并且可方便、 可靠地在两种 驱动方式之间实现切换, 同时保证了自平衡两轮车在体积上的小巧紧凑 , 从 而提升了自平衡两轮车的娱乐性, 并对操作者带来了良好的驾驶体验。