CN110077171B - 用于行李箱的助力轮及其控制方法以及行李箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于行李箱的助力轮及其控制方法以及行李箱。助力轮包括轮体组件、传动机构、电机、传感器、以及PCB板。传动机构的下部与轮体组件连接，传动机构的上部与电机连接并将电机的运动传递给轮体组件，传感器安装于传动机构上以检测电机的扭矩或轮体组件承受的压力并与PCB板信号连通，PCB板根据传感器传来的信息控制电机的运行。本发明的助力轮可以解决常规行李箱等产品在前行过程中，当产品重量较重时阻力较大，需要施加较大的拉/推力才可以前行的问题，从而提升用户的操作体验。

Description

用于行李箱的助力轮及其控制方法以及行李箱

技术领域

本发明涉及行李箱包领域，具体涉及一种用于行李箱的助力轮及其控制方法以及行李箱。

背景技术

行李箱通常都装有轮子，从而方便拉行或推行。目前行李箱用的轮子主要包括常规普通轮子、常规万向轮以及常规动力驱动轮。

常规普通轮子固定在行李箱及类似消费产品底部，帮助产品向某个方向移动。常规万向轮固定在行李箱及类似消费产品底部，移动方向可以自由调整，帮助产品向各个方向移动。常规动力驱动轮为电机驱动轮，固定在行李箱及类似消费产品底部，协助或者控制产品向某个方向移动。

然而，这些轮子都存在各自的缺点。常规普通轮子和常规万向轮存在转向不便、当运转的产品重量较重时，推行的体验较差，需要的力较大的缺陷。普通动力驱动轮则存在转向不变，需要其他辅助轮进行驱动，启动的过程靠直接手动或其余方式手工操作启动等的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于行李箱的助力轮及行李箱，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于行李箱的助力轮，所述助力轮包括轮体组件、传动机构、电机、传感器、以及PCB板(即印制电路板)，所述传动机构的下部与所述轮体组件连接，所述传动机构的上部与所述电机连接并将所述电机的运动传递给所述轮体组件，所述传感器安装于所述传动机构上以检测所述电机的扭矩或所述轮体组件承受的压力并与所述PCB板信号连通，所述PCB板根据所述传感器传来的信息控制所述电机的运行。

在一个实施例中，所述轮体组件包括万向轮。

在一个实施例中，所述电机为直流电机。

在一个实施例中，所述传动机构包括传动轴，所述传动轴的上端与所述电机的转轴连接，所述传动轴的下端与所述轮体组件连接以将所述电机的转动传递给所述轮体组件。

在一个实施例中，所述传动机构包括电机座，所述电机安装于所述电机座上，所述传动轴穿过所述电机座与所述电机转轴连接。

在一个实施例中，所述轮体组件包括上轮座、下轮座以及轮体，所述电机座安装于所述上轮座上，所述上轮座与所述下轮座可转动连接，所述下轮座与所述轮体连接，所述传动轴与所述轮体连接并驱动所述轮体转动。

在一个实施例中，所述轮体包括驱动盘以及滚轮，所述滚轮位于所述驱动盘的两侧，所述驱动盘与所述驱动轴连接并驱动所述滚轮转动。

在一个实施例中，所述驱动盘的中部设有轮体转轴，所述传动轴与所述轮体转轴配合并驱动所述轮体转轴转动。

在一个实施例中，所述传感器为压力传感器，所述压力传感器安装于所述上轮座与所述电机座之间并与所述PCB板信号连通以将检测到的压力信息传递给所述PCB板。

在一个实施例中，所述传感器为扭矩传感器，所述扭矩传感器检测所述电机转轴并与所述PCB板信号连通，以将检测到的电机转速传递给所述PCB板。

在一个实施例中，所述助力轮还包括速度传感器，所述速度传感器用于检测所述滚轮的转速并与所述PCB板连接，以将所述滚轮的转速传递给所述PCB板。

在一个实施例中，所述传动轴的顶部穿过所述上轮座并直接与所述电机转轴连接，所述驱动轴的下部穿过所述下轮座并通过斜齿形与所述驱动盘连接，从而带动驱动盘转动。

在一个实施例中，所述驱动盘通过硬连接与所述轮体转轴结合。

在一个实施例中，所述PCB板根据所述传感器传递的信息调节所述电机的转速。

在一个实施例中，所述助力轮还包括速度传感器，所述速度传感器用于检测所述轮体的转速。

在一个实施例中，所述助力轮还包括速度传感器，所述速度传感器检测所述轮体转轴的转速并与所述PCB板信号连通，以将检测到的转速信息传递给所述PCB板。

在一个实施例中，所述PCB板包括电源输入端口、信号输入端口、输出端口以及数据控制部分，所述电源输入端口连接电源供电，所述信号输入端口与所述传感器连接并采集信号，所述输出端口与所述电机连接并控制所述电机的运行，所述数据控制部分进行数据处理并实现自动控制功能。

在一个实施例中，所述控制部分通过以下流程控制电机启动：将压力传感器检测的压力值P1与压力设定值X或将扭矩传感器检测的扭矩值N1与设定值Z进行比较，并将速度传感器检测的转速信号V1与转速设定值Y进行比较，如果P1大于X或N1大于Z且V1大于Y，则启动电机运行。

在一个实施例中，所述电机可以通过手动启动或自动启动。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于行李箱的助力轮控制方法，所述控制方法用于对上述的助力轮进行控制，其中，所述控制方法包括：

步骤一：将压力传感器检测的压力值P1与压力设定值X或将扭矩传感器检测的扭矩值N1与设定值Z进行比较；

步骤二：将速度传感器检测的转速信号V1与转速设定值Y进行比较，如果P1大于X或N1大于Z且V1大于Y，则启动电机运行。

在一个实施例中，步骤二中启动电机运行之前还包括步骤a和步骤b，

步骤a：延时一定时间S1；

步骤b：从速度传感器获取速度信号V2并将V2与X进行比较，如果V2大于X，才启动电机运行。

在一个实施例中，所述S1等于2秒、5秒或15秒。

在一个实施例中，所述控制方法还包括步骤三：从压力传感器获取压力值P2并根据该压力值P2调节电机运行或从扭矩传感器获取扭矩值N2并根据扭矩值N2并根据N2调节电机运行。

在一个实施例中，所述控制方法还包括以下步骤，

步骤四：从速度传感器获取速度信号V3并将速度信号V3与X进行比较，并在V3小于X时进入步骤五，否则返回步骤三；

步骤五：延时一定时间S2，然后进入步骤六；

步骤六：从速度传感器获取速度信号V4并将速度信号V4与X进行比较，并在V4小于X时电机停机，V4大于或等于X时返回步骤三。

在一个实施例中，所述S2等于5秒、10秒或15秒。

根据本发明的另一方便，提供了一种用于行李箱的助力轮，所述助力轮包括上轮座、下轮座、轮体以及电机，所述上轮座与所述下轮座可转动连接，所述轮体安装于所述下轮座上，所述电机安装于所述轮体上。

根据本发明的另一方面，提供了一种行李箱，所述行李箱包括至少一个上述助力轮，所述助力轮安装于所述行李箱的底部。

首先，本发明的助力轮可以解决常规行李箱等产品在前行过程中，当产品重量较重时阻力较大，需要施加较大的拉/推力才可以前行的问题，从而提升用户的操作体验。

其次，本发明的助力轮优化当前电驱动行李箱等类似产品中，驱动轮无法实现万向转向的功能，从而提升用户在常规推/拉时的操作体验。

再次，本发明的助力轮改善了当前电驱动行李箱等类似产品中，驱动轮需要手动启动的问题，达成自动识别需要启动的场景并自动启动。

附图说明

图1是本发明一实施例的用于行李箱的助力轮的立体分解图；

图2是图1的用于行李箱的助力轮的另一立体分解图；

图3是本发明一实施例的用于行李箱的助力轮的立体图；

图4是图3的用于行李箱的助力轮的另一立体图；

图5示出采用压力传感器时助力轮的控制流程图；

图6示出采用扭矩传感器时助力轮的控制流程图；

图7示出本发明的另一实施例的助力轮结构示意图；以及

图8是图7的助力轮的立体分解图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下面参照附图对本发明的一个实施例进行具体描述。

图1是本发明一实施例的用于行李箱的助力轮100的立体分解图，图2是图1的用于行李箱的助力轮100的另一立体分解图，图3是本发明一实施例的用于行李箱的助力轮100的立体图，图4是图3的用于行李箱的助力轮100的另一立体图，图1-4分别从不同的角度示出本实施例的用于行李箱的助力轮100的结构。

如图1-4所示，助力轮100包括轮体组件10、传动机构20、电机30、传感器(图未示)以及PCB板(即印制电路板)40。传动机构20的下部与轮体组件10连接，传动机构20的上部与电机30连接并将电机30的运动传递给轮体组件10，传感器(图未示)安装于传动机构20上以检测电机的扭矩或轮体组件承受的压力并与PCB板40信号连通，PCB板根据传感器传来的信息控制电机的运行。

在本实施例中，传动机构包括传动轴21和电机座22，电机30安装于电机座22上，传动轴21的上端与穿过电机座22与电机30的电机转轴31连接，传动轴21的下端与轮体组件10连接以将电机转轴31的转动传递给轮体组件10，从而驱动轮体组件运动。

如图1-2所示，电机座22包括顶部的环状圆盘220以及连接在圆盘220底表面的侧部221，图1所示左侧部221向左侧伸出凸出部2210，图1所示右侧部221也向左侧伸出凸出部2212，通过该凸出部2210和凸出部2212将电机座22固定在轮体组件10上。电机30则固定于(诸如通过螺钉等的方式)顶部圆盘22上。驱动轴21的上端从顶部圆盘22的中心伸入并对接在电机30的电机转轴31上。

轮体组件10包括上轮座11、下轮座12以及轮体13，电机座20安装于上轮座11上，上轮座11与下轮座12可转动连接，下轮座12与轮体13连接，驱动轴21与轮体13连接并驱动轮体13转动。在一个实施例中，下轮座12通过轴承与上轮座11连接，从而下轮座12可相对于上轮座11进行360度旋转，从而实现轮体组件10的万向转动功能。

在本实施例中，轮体13包括驱动盘131以及滚轮132，滚轮132位于驱动盘131的两侧并从左右方向将驱动盘131夹持在中间，驱动盘131与驱动轴21连接并驱动滚轮132滚动。滚轮132与地面通过滚动摩擦接触，并通过滚动推动行李箱行进。

如图1所示，驱动盘131的中部设有轮体转轴1311，轮体转轴1311伸入两侧的滚轮132中部并带动滚轮132转动。在本实施例中，驱动盘131通过斜齿形结构与驱动轴21连接并通过硬连接与轮体转轴1311结合。当电机30运行时，电机转轴31带动驱动轴21转动，驱动轴21通过斜齿带动驱动盘131转动，进一步带动轮体转轴1311转动，从而实现滚轮132的滚动。

在本发明中，可以使用压力传感器或扭矩传感器，压力传感器与扭矩传感器只需要使用其一即可实现本发明的目的。当采用压力传感器时，压力传感器可以安装于上轮座11上，以检测助力轮所受到的压力信号并将该压力信号传递给PCB板40，当行李箱内装载的物品达到一定重量时，PCB板即可以命令电机30运行，从而通过传动机构20带动轮体组件10运动，此时行李箱的用户可以不用施加力或仅仅需要施加很小的力即可推动行李箱行走。

当采用扭矩传感器时，扭矩传感器采集电机30的转轴31的扭矩信息，并将该扭矩信息传递给PCB板。当行李箱内装载的物品达到一定重量时，电机30的转轴31的扭矩随着行李箱内装载的物品增多而加大，PCB板可以根据扭矩传感器采集的扭矩信息控制电机30的运行情况。

在发明中，电机30可以直接采用常规直流电机。在一个实施例中，本发明的助力轮还可以包括速度传感器(图未示)，速度传感器用于检测轮体的转速。

本发明的PCB板40可以安装电机30的上方并包括电源输入端口、信号输入端口、输出端口以及数据控制部分，电源输入端口连接电源供电，信号输入端口与各个传感器(诸如压力传感器、扭矩传感器以及速度传感器等)连接以采集压力、扭矩和速度等信息，输出端口与电机30连接并控制电机的运行，数据控制部分通过单片机进行程序控制，实现自动控制功能。

在一个实施例中，数据控制部分可以采用图5和图6所示的流程实现。其中图5所示的是采用压力传感器时的流程图，图6所示的是采用扭矩传感器时的流程图。

下面参照图5所示对采用压力传感器时的一种控制方法进行说明。如图5所示，步骤200开始；步骤201对速度传感器获取的转速V1与X进行比较，如果V1大于X，则进入步骤202，如果V1小于X，返回步骤200；步骤202将从压力传感器获取的压力信号数据P1与Y进行比较，如果P1大于Y，则进入步骤203，如果P1小于或等于Y，则返回步骤200；步骤203延时S1，S1按实际情况可以设置为诸如2秒、5秒、10秒等；步骤204再从速度传感器获取速度信号V2并将V2与X进行比较，如果V2大于X，则进入步骤205，如果V2小于或等于X，则返回步骤200；步骤205启动电机，步骤206获取压力传感器信号并调节电机运行速度；步骤207从速度传感器获取速度信号V3并将速度信号V3与X进行比较，如果V3小于X，则进入步骤208，如果V3大于或等于X，则返回步骤206；步骤208延时S2秒，S2可以设置为2秒、5秒以及10秒等；步骤209再从速度传感器获取速度信号V4并将速度信号V4与X进行比较，如果V4小于X，则进入步骤210，如果V4大于或等于X，则返回步骤206；步骤210电机停机。

下面参照图6对采用扭矩传感器时的一种控制方法进行说明。如图6所示，步骤300开始；步骤301对速度传感器获取的转速V1与X进行比较，如果V1大于X，则进入步骤302，如果V1小于X，返回步骤300；步骤302将从扭矩传感器获取的扭矩信号数据N1与Z进行比较，如果N1大于Z，则进入步骤303，如果N1小于或等于Z，则返回步骤300；步骤303延时S1，S1按实际情况可以设置为诸如2秒、5秒、10秒等；步骤304再从速度传感器获取速度信号V2并将V2与X进行比较，如果V2大于X，则进入步骤305，如果V2小于或等于X，则返回步骤300；步骤305启动电机，步骤306获取压力传感器信号并调节电机运行速度；步骤307从速度传感器获取速度信号V3并将速度信号V3与X进行比较，如果V3小于X，则进入步骤308，如果V3大于或等于X，则返回步骤306；步骤308延时S2秒，S2可以设置为2秒、5秒或10秒等；步骤309再从速度传感器获取速度信号V4并将速度信号V4与X进行比较，如果V4小于X，则进入步骤310，如果V4大于或等于X，则返回步骤306；步骤310电机停机。

虽然以上参照图5和6描述了本发明的助力轮的自动启动和停止方法，然而在本发明另外的实施例中，可以同时设置手动启动按钮，通过手动按钮来启动电机。

综上，本发明的用于行李箱的助力轮通过直接优化万向轮，将万向轮与驱动电机通过机构实现的方式联结在一起，产品可以同时实现轮子的万向转动以及助力电机驱动并由PCB板根据传感器信息来启动电机并控制万向轮，可以达成非手动控制，产品根据用户的使用场景自动启动助力轮。此外，本发明的助力轮常规推行模式与助力驱动模式共存，对电机的扭矩规格以及电池容量的要求较低，产品额外占用的体积更小，更轻便，推行更为顺滑。

下面参照图7-8对本发明另一实施例进行描述，其中图7是本发明的另一实施例的用于行李箱的助力轮的立体图图，图8是本发明的另一实施例的用于行李箱的助力轮的立体分解图。如图7-8所示，用于行李箱的助力轮400包括上轮座401、下轮座402、轮体403以及电机404，上轮座401与下轮座402可转动连接，轮体403安装于下轮座402上，电机404安装于两个轮体403之间并与下轮座402配合。具体上轮座401与下轮座402的配合方式可以参考前一实施例中的上轮座11与下轮座12的配合方式，此处不再赘述。

如图8所示，助力轮400还可以包括速度传感器(图未示)、压力传感器(图未示)和PCB板405，压力传感器和PCB板405例如可以安装于上轮座401上，速度传感器400例如可以整合到电机上以检测轮体403转速，速度传感器与压力传感器与PCB板405信号连通，以将检测到的转速信息和压力信息传递给PCB板。

通过以上的描述可以看出，首先本发明的助力轮可以解决常规行李箱等产品在前行过程中，当产品重量较重时阻力较大，需要施加较大的拉/推力才可以前行的问题，从而提升用户的操作体验。

其次本发明的助力轮优化了当前电驱动行李箱等类似产品中，驱动轮无法实现万向转向的功能，从而提升用户在常规推/拉时的操作体验。

再次本发明的助力轮还改善了当前电驱动行李箱等类似产品中，驱动轮需要手动启动的问题，达成自动识别需要启动的场景并自动启动。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (16)

1.一种用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述助力轮包括轮体组件、传动机构、电机、传感器、以及PCB板，所述传动机构的下部与所述轮体组件连接，所述传动机构的上部与所述电机连接并将所述电机的运动传递给所述轮体组件，所述传感器安装于所述传动机构上以检测所述电机的扭矩并与所述PCB板信号连通，所述PCB板根据所述传感器传来的信息控制所述电机的运行；

所述传感器为扭矩传感器，所述扭矩传感器检测所述电机转轴并与所述PCB板信号连通，以将检测到的电机转速传递给所述PCB板；

所述助力轮还包括速度传感器，所述速度传感器检测轮体转轴的转速并与所述PCB板信号连通，以将检测到的转速信息传递给所述PCB板；

所述助力轮通过以下方法进行控制，其中，控制方法包括：

步骤一：将扭矩传感器检测的扭矩值N1与设定值Z进行比较；

步骤二：将速度传感器检测的转速信号V1与转速设定值Y进行比较，如果N1大于Z且V1大于Y，则启动电机运行；

步骤二中启动电机运行之前还包括步骤a和步骤b，

步骤a：延时一定时间S1；

步骤b：从速度传感器获取速度信号V2并将V2与压力设定值X进行比较，如果V2大于X，才启动电机运行；

步骤三：从扭矩传感器获取扭矩值N2并根据扭矩值N2调节电机运行；

步骤四：从速度传感器获取速度信号V3并将速度信号V3与压力设定值X进行比较，并在V3小于X时进入步骤五，否则返回步骤三；

步骤五：延时一定时间S2，然后进入步骤六；

步骤六：从速度传感器获取速度信号V4并将速度信号V4与压力设定值X进行比较，并在V4小于X时电机停机，V4大于或等于X时返回步骤三。

2.根据权利要求1所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述轮体组件包括万向轮。

3.根据权利要求1所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述电机为直流电机。

4.根据权利要求1所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述传动机构包括传动轴，所述传动轴的上端与所述电机的转轴连接，所述传动轴的下端与所述轮体组件连接以将所述电机的转动传递给所述轮体组件。

5.根据权利要求4所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述传动机构包括电机座，所述电机安装于所述电机座上，所述传动轴穿过所述电机座与所述电机转轴连接。

6.根据权利要求5所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述轮体组件包括上轮座、下轮座以及轮体，所述电机座安装于所述上轮座上，所述上轮座与所述下轮座可转动连接，所述下轮座与所述轮体连接，所述传动轴与所述轮体连接并驱动所述轮体转动。

7.根据权利要求6所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述轮体包括驱动盘以及滚轮，所述滚轮位于所述驱动盘的两侧，所述驱动盘与所述传动轴连接并驱动所述滚轮转动。

8.根据权利要求7所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述驱动盘的中部设有轮体转轴，所述传动轴与所述轮体转轴配合并驱动所述轮体转轴转动。

9.根据权利要求7所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述传动轴的顶部穿过所述上轮座并直接与所述电机转轴连接，所述传动轴的下部穿过所述下轮座并通过斜齿形与所述驱动盘连接，从而带动驱动盘转动。

10.根据权利要求8所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述驱动盘通过硬连接与所述轮体转轴结合。

11.根据权利要求1所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述PCB板根据所述传感器传递的信息调节所述电机的转速。

12.根据权利要求1所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述电机可以通过手动启动或自动启动。

13.根据权利要求1所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述PCB板包括电源输入端口、信号输入端口、输出端口以及数据控制部分，所述电源输入端口连接电源供电，所述信号输入端口与所述传感器连接并采集信号，所述输出端口与所述电机连接并控制所述电机的运行，所述数据控制部分进行数据处理并实现自动控制功能。

14.根据权利要求1所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述S1等于2秒、5秒或15秒。

15.根据权利要求1所述的用于行李箱的助力轮，其特征在于，所述S2等于5秒、10秒或15秒。

16.一种行李箱，其特征在于，所述行李箱包括至少一个上述权利要求1-15任一项所述的助力轮，所述助力轮安装于所述行李箱的底部。