CN110052039A - 一种童车上转向齿轮箱的助力方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种童车上转向齿轮箱的助力方法，使用转向齿轮箱助力机构对童车转向齿轮箱进行助力；转向齿轮箱助力机构中转向电机和旋转轴安装于齿轮箱外壳上，转向轮齿通过旋转轴安装于齿轮箱外壳上，转向齿轮连接转向铁架，转向铁架连接转向轮，转向铁架、齿轮箱外壳、转向轮安装于童车外壳上，磁铁安装于转向齿轮上，霍尔传感器安装于齿轮箱外壳上，可感应磁铁所产生的磁场，并在磁铁运动时产生感应电动势；霍尔传感器与磁铁相接触，并可相对移动。本发明所涉及的一种童车上转向齿轮箱的助力方法，通过所设置有的相对应的磁铁和霍尔感应电子，通过磁场控制驱动马达的工作方向和状态，作用童车的转向轴和转向支架，帮助其转向和自动复位。

Description

一种童车上转向齿轮箱的助力方法

技术领域

本发明涉及童车技术领域，尤其是一种童车上转向齿轮箱的助力方法。

背景技术

目前：市场上销售的儿童电动玩具车，为了实现遥控转向功能，都会在方向盘上连接一个驱动电机来驱动转向轴，向左向右转弯；但是人力驱动时要负载电机和齿轮方向的阻力，尤其是儿童驱动时，格外的费力。而且没有转向自动复位功能。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种童车上转向齿轮箱的助力方法，既在转向电机安装的转向齿轮箱中的的传动齿轮和外壳之间，分别安装相对应的磁铁和霍尔感应电子，通过磁场控制驱动马达的工作方向和状态，作用童车的转向轴和转向支架，帮助其转向和自动复位。

为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：

本发明所涉及的一种童车上转向齿轮箱的助力方法，使用转向齿轮箱助力机构对童车转向齿轮箱助力；所述的转向齿轮箱助力机构包括齿轮箱外壳、旋转轴、转向电机、转向齿轮、霍尔传感器和磁铁，所述的转向电机和旋转轴安装于齿轮箱外壳上，转向轮齿通过旋转轴安装于齿轮箱外壳上，转向齿轮连接转向铁架，转向铁架连接转向轮，转向铁架、齿轮箱外壳、转向轮安装于童车外壳上，所述的磁铁安装于转向齿轮上，霍尔传感器安装于齿轮箱外壳上，可感应磁铁所产生的磁场，并在磁铁运动时产生感应电动势；所述的霍尔传感器与磁铁相接触，并可相对移动；

在童车上方向盘与转向轴之间安装对应的磁铁和霍尔传感器，方向盘转动时，方向盘与转向轴之间产生感应电动势U1对应一转向角度，

齿轮箱外壳上的霍尔传感器在转向齿轮的磁场得到的电感势U2对应一转向角度，经过主控微处理器单元进行收集汇总对比得出U1与U2所对应的转向角度，驱动转向电机向相应的方向转动进行转向助力，当两个霍尔传感器得到的感应电动势所对应的转向角度相同时，主控微处理器单元对比后，控制驱动转向电机停止转动，转向助力结束。

优选的，所述的磁铁呈弧形，截面为矩形。

优选的，所述的霍尔传感器位于弧形的外侧，且在转向轮位于正前方时，霍尔传感器位于弧形磁铁的中心位置。

优选的，所述的霍尔传感器位于弧形的内侧，且在转向轮位于正前方时，霍尔传感器位于弧形磁铁的中心位置。

优选的，霍尔传感器为2个；且在转向轮位于正前方时，霍尔传感器位于磁铁的两端。

优选的，所述的霍尔传感器的数量为3个，位于弧形的外侧，且位于弧形五等分的位置；在转向轮位于正前方时，中间的霍尔传感器位于弧形中心位置。

优选的，所述的磁铁为两个，且磁铁中间位置具有间隙；在转向轮位于正前方时，霍尔传感器位于两磁铁的间隙位置。

优选的，所述的磁铁呈块状，且呈弧形排列，数量为3或5块；霍尔传感器位于磁铁的下方。

本发明的有益效果是：本发明所涉及的一种童车上转向齿轮箱的助力方法，通过所设置有的相对应的磁铁和霍尔感应电子，通过磁场控制驱动马达的工作方向和状态，作用童车的转向轴和转向支架，帮助其转向和自动复位，提供助力。

附图说明

图1是实施例一中转向齿轮箱助力机构的结构示意图；

图2是实施例二中转向齿轮箱助力机构的结构示意图；

图3是实施例三中转向齿轮箱助力机构的结构示意图；

图4是实施例四中转向齿轮箱助力机构的结构示意图；

图5是实施例五中转向齿轮箱助力机构的结构示意图；

图6是实施例六中转向齿轮箱助力机构的结构示意图；

图7是实施例七中转向齿轮箱助力机构的结构示意图；

图8是转向齿轮箱助力机构的控制电路图。

图中标记说明如下：1-齿轮箱外壳；2-转向电机；3-旋转轴；4-霍尔传感器；5- 转向齿轮；6-磁铁；7-转向铁架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一

结合图1和图8，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的一种童车上转向齿轮箱的助力方法，使用转向齿轮箱助力机构对童车转向齿轮箱助力；所述的转向齿轮箱助力机构包括齿轮箱外壳1、旋转轴3、转向电机2、转向齿轮5、霍尔传感器4和磁铁6。霍尔传感器4所感应的电动势随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电动势越高，磁场越弱，电动势越低。所使用的磁铁6为永磁铁。所使用的霍尔传感器4，具有三个连接柱，一根接电源正板，一根接地，另一根为信号输出端。

在童车上方向盘与车体的转向轴之间安装对应的磁铁和霍尔传感器，转向齿轮5和齿轮箱外壳1之间安装对应的磁铁6和霍尔传感器4，齿轮箱外壳1固定在车体上，转向齿轮5连接转向轴和转向轮。如：磁铁安装在方向盘和转向齿轮5上，车体的转向轴和齿轮箱外壳1分别安装两个霍尔传感器，与方向盘和转向齿轮5相对应；转动方向盘，方向盘上的磁场移动，对应的转向轴上的霍尔传感器得到的电感势U1。在方向盘的磁铁与转向轴上的霍尔传感器的位置固定时，可能通过感应电动势的大小来表示方向盘所转动的角度。齿轮箱外壳1 上的霍尔传感器在转向齿轮5的磁场得到的电应电动势U2，齿轮箱外壳1上的霍尔传感器在转向齿轮5的磁场中的感应电动势U2，来表示霍尔传感器5所转动的角度，经过主控微处理器单元进行收集汇总对比得出U1与U2所表示的角度，驱动转向电机2向相应的方向转动进行转向助力，当两个霍尔传感器4得到的感应电动势所对应的角度相同时，主控微处理器单元对比后，控制驱动转向电机停止转动，转向助力结束。

转向电机2和旋转轴3安装于齿轮箱外壳1上，转向轮齿5通过旋转轴3 安装于齿轮箱外壳1上，转向齿轮5连接转向铁架7，转向铁架7连接转向轮，转向铁架7、齿轮箱外壳、转向轮安装于童车外壳上，磁铁6安装于转向齿轮5 上，霍尔传感器4安装于齿轮箱外壳1上，可感应磁铁6所产生的磁场，并在磁铁6运动时产生感应电动势；霍尔传感器4与磁铁6相接触，并可相对移动。

当手动驱动或遥控驱动童车转向时，转向铁架7和转向齿轮5以旋转轴3 为圆心进行旋转，带动磁铁6以旋转轴芯为圆点移动，当磁铁6的磁场作用于霍尔传感器4，霍尔传感器4的感应信号改变转向电机的工作状态，转向电机2 驱动转向齿轮5带动转向轴向对应的方向旋转，进行转向助力和自动回正功能。

在将霍尔传感器4与磁铁6安装之前，需要对其进行测试，以获得霍尔传感器4在磁铁6运动的磁场中所感应的电动势变化情况。在童车实际操作转向时，磁铁6运动，霍尔传感器4处理静止状态。磁铁6运动使得磁铁所形成的磁场产生变化，从而使得霍尔传感器4产生感应电动势U2，感应电动势U2对应一转向角度。将霍尔传感器4在磁场中所产生的感应电动势U2所对应的转向角度与主控微处理器单元所存储的信号相比较，主控微处理单元判断霍尔传感器相对于磁铁的位置，来改变转向电机的工作状态。主控微处理器单元中所得到电势信号为方向盘上的磁场移动，对应的转向轴上的霍尔传感器得到的感应电动势U1所对应的转向角度。主控微处理器单元对U1和U2所对应的转向角度进行比较，控制转向电机2驱动转向齿轮5带动转向轴向对应的方向旋转，实现助力的功能。

在本实施例中，磁铁6呈弧形，截面为矩形。霍尔传感器4位于弧形的外侧，且在转向轮位于正前方时，霍尔传感器位于弧形磁铁的中心位置。在本实施例中，弧形的角度为120°。

见图8所示，具有霍尔传感器4的转向齿轮箱的控制电路图中，包括主控微处理器单元、档位控制单元、2.4G高频通信单元、马达驱动单元、马达速度控制输入单元、转向控制输入单元、电源管理单元和转向控制驱动单元。在本实施例中转向控制输入单元中包括方向盘电位器，即通过转动方向盘来转向转向轮，并可测得转向的方向和角度。进一步的，转向控制输入单元也可以是通过遥控器来控制转向，测得遥控器转向的方向和角度。并将该角度值输送至主控微处理单元。以上各单元的电路图和连接关系见图8。

磁铁6固定在转向齿轮5上，霍尔传感器4固定在齿轮箱外壳1上，紧贴磁铁6，转向齿轮5转动，磁铁6移动，产生移动的磁场，霍尔传感器4处在移动的磁场中，得到不同的感应电势U1所对应的转向角度，与主控微处理器单元中的存储的数据相对比，得到所在霍尔传感器4的物理位置，改变转向电机2 的工作状态。

在安装时通过测得所使用的霍尔传感器在所使用的永磁铁形成的磁场中的不同位置的感应电动势U2。霍尔传感器与磁铁表面的距离不大于10mm，具体为1mm。例如在本实施例中，所使用的磁铁6为N42永磁铁。磁铁6的N极位于右端，S极位于左端。所测得的霍尔传感器4在永磁铁N极的感应电动势为 1.8V，在中间位置O点的感应电动势为1.4V，在S极位置所感应的电动势为 0.8V，并记录级差为0.1V的感应电动势所对应的角度位置至主控微处理单元。例如，移动方向盘，带动转向支架和转向齿轮转动，使得磁铁移动，磁场移动，霍尔电子得到的电势差为1.2V，对比主控微处理单元中的数据，可知它处于中间点O点1.4V和右转最大位置0.8之间，磁场中间点O点与霍尔传感器对应时，得到的感应电势差为1.4V。

主控微处理器单元中所得到电势信号为方向盘上的磁场移动，对应的转向轴上的霍尔传感器得到的感应电动势U1所对应的转向角度。对U1与U2所对应的转向角度进行对比，主控微处理器单元通过转向控制驱动单元驱动转向电机5转动，对其转向轮的转向助力。

实施例二

结合图2，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的童车上转向齿轮箱的助力方法，区别在于，在转向齿轮箱助力机构中，霍尔传感器位于弧形的外侧，且在转向轮位于正前方时，霍尔传感器4位于弧形磁铁6的中心位置。在本实施例中，也需要将霍尔传感器位于磁铁下方时，磁铁在转动时，霍尔传感器的感应电动势U2所对应的角度，并将其与主控微处理器单元中所存储的U1所对应的转向角度。对U1与U2所对应的转向角度进行对比，主控微处理器单元通过转向控制驱动单元驱动转向电机5转动，对其转向轮的转向助力。

实施例三

结合图3，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的童车上转向齿轮箱的助力方法，区别在于，在转向齿轮箱助力机构中，霍尔传感器4为2个。在转向轮位于正前方时，且霍尔传感器4位于磁铁6的两端。分别测试弧形磁铁6 两端的霍尔传感器4在磁铁从最左侧的位置至最右侧位置时，记录两个霍尔传感器的感应电动势所对应的转向角度，并将其与主控微处理器单元中所存储的 U1所对应的转向角度进行对比，主控微处理器单元通过转向控制驱动单元驱动转向电机5转动，对其转向轮的转向助力。

实施例四

结合图4，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的童车上转向齿轮箱的助力方法，区别在于，在转向齿轮箱助力机构中，磁铁6为两个，且磁铁6中间位置具有间隙。在转向轮位于正前方时，霍尔传感器4位于两磁铁6的间隙位置。在本实施例中，也需要将霍尔传感器4置于相应位置时，两个磁铁6在转动时，磁铁在转动时，霍尔传感器的感应电动势U2所对应的角度，并将其与主控微处理器单元中所存储的U1所对应的转向角度。对U1与U2所对应的转向角度进行对比，主控微处理器单元通过转向控制驱动单元驱动转向电机5转动，对其转向轮的转向助力。

实施例五

结合图5，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的童车上转向齿轮箱的助力方法，区别在于，在转向齿轮箱复位机构中，霍尔传感器4的数量为3个，位于弧形磁铁6的外侧，且位于弧形五等分的位置。在转向轮位于正前方时，中间的霍尔传感器4位于弧形中心位置。在本实施例中，三个霍尔传感器4位于弧形磁铁的五等分点的位置，位于中间三个位置，在弧形磁铁6的两端未设置霍尔传感器4。将霍尔传感器4设置于相应位置时，将三个霍尔传感器4的信号输出端与主控微处理器单元，并将信号传递至主控微处理器单元，对信号所对应的转向角度，并将其与主控微处理器单元中所存储的U1所对应的转向角度。对U1与U2所对应的转向角度进行对比，主控微处理器单元通过转向控制驱动单元驱动转向电机5转动，对其转向轮的转向助力。

实施例六

结合图6，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的童车上转向齿轮箱的助力方法，区别在于，在转向齿轮箱助力机构中，磁铁6呈块状与霍尔传感器4 的开关相同，且呈弧形排列，数量为3或5块；在转向轮位于正前方时，霍尔传感器4位于中间磁铁6的下方。在将霍尔传感器4与磁铁6的位置安装好后，磁铁6在运动过程中，每个磁铁6运动至霍尔传感器4位置时，霍尔传感器4 的感应电动势，并将该值储存至主控微处理器单元中，对信号所对应的转向角度，并将其与主控微处理器单元中所存储的U1所对应的转向角度。对U1与U2 所对应的转向角度进行对比，主控微处理器单元通过转向控制驱动单元驱动转向电机5转动，对其转向轮的转向助力。

实施例七

结合图7，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的童车上转向齿轮箱的助力方法，区别在于，在转向齿轮箱助力机构中，磁铁6呈块状与霍尔传感器4 的开关相同，数量为1块。而霍尔传感器4的数量为3或5块，本实施例中为3 块，呈弧形排列。在转向轮位于正前方时，磁铁6在中间位置的霍尔传感器4 的正下方。在将霍尔传感器4与磁铁6的位置安装好后，磁铁6在运动过程中，磁铁6运动至霍尔传感器4位置时，记录每个霍尔传感器4的感应电动势值，并将该值储存至主控微处理器单元中，对信号所对应的转向角度，并将其与主控微处理器单元中所存储的U1所对应的转向角度。对U1与U2所对应的转向角度进行对比，主控微处理器单元通过转向控制驱动单元驱动转向电机5转动，对其转向轮的转向助力。

对实施例一及实施例七使用了的童车上转向齿轮箱的助力方法的童车，与未使用有童车上转向齿轮箱助力方法的童车，相比较。所使用的力量可减少 60-70％。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种童车上转向齿轮箱的助力方法，其特征在于，使用转向齿轮箱助力机构对童车转向齿轮箱助力；所述的转向齿轮箱助力机构包括齿轮箱外壳、旋转轴、转向电机、转向齿轮、霍尔传感器和磁铁，所述的转向电机和旋转轴安装于齿轮箱外壳上，转向轮齿通过旋转轴安装于齿轮箱外壳上，转向齿轮连接转向铁架，转向铁架连接转向轮，转向铁架、齿轮箱外壳、转向轮安装于童车外壳上，所述的磁铁安装于转向齿轮上，霍尔传感器安装于齿轮箱外壳上，可感应磁铁所产生的磁场，并在磁铁运动时产生感应电动势；所述的霍尔传感器与磁铁相接触，并可相对移动；

在童车上方向盘与转向轴之间安装对应的磁铁和霍尔传感器，方向盘转动时，方向盘与转向轴之间产生感应电动势U1对应一转向角度，

齿轮箱外壳上的霍尔传感器在转向齿轮的磁场得到的电感势U2对应一转向角度，经过主控微处理器单元进行收集汇总对比得出U1与U2所对应的转向角度，驱动转向电机向相应的方向转动进行转向助力，当两个霍尔传感器得到的感应电动势所对应的转向角度相同时，主控微处理器单元对比后，控制驱动转向电机停止转动，转向助力结束。

2.如权利要求1所述的童车上转向齿轮箱的助力方法，其特征在于，所述的磁铁呈弧形，截面为矩形。

3.如权利要求2所述的童车上转向齿轮箱的助力方法，其特征在于，所述的霍尔传感器位于弧形的外侧，且在转向轮位于正前方时，霍尔传感器位于弧形磁铁的中心位置。

4.如权利要求2所述的童车上转向齿轮箱的助力方法，其特征在于，所述的霍尔传感器位于弧形的内侧，且在转向轮位于正前方时，霍尔传感器位于弧形磁铁的中心位置。

5.如权利要求2所述的童车上转向齿轮箱的助力方法，其特征在于，霍尔传感器为2个；且在转向轮位于正前方时，霍尔传感器位于磁铁的两端。

6.如权利要求2所述的童车上转向齿轮箱的助力方法，其特征在于，所述的霍尔传感器的数量为3个，位于弧形的外侧，且位于弧形五等分的位置；在转向轮位于正前方时，中间的霍尔传感器位于弧形中心位置。

7.如权利要求1所述的童车上转向齿轮箱的助力方法，其特征在于，所述的磁铁为两个，且磁铁中间位置具有间隙；在转向轮位于正前方时，霍尔传感器位于两磁铁的间隙位置。

8.如权利要求1所述的童车上转向齿轮箱的助力方法，其特征在于，所述的磁铁呈块状，且呈弧形排列，数量为3或5块；霍尔传感器位于磁铁的下方。