一种电动童车的转向控制结构及应用该结构的电动童车的制作方法

1.本发明涉及童车领域，尤其是涉及一种可载人的电动童车的转向控制结构及应用该控制结构的电动童车。


背景技术：

2.可载人的电动童车是一种供儿童乘坐玩耍用的玩具车辆，根据不同的实际需求，会设计成不同的形式。
3.现有的可载人的电动童车转向机构通常包括方向盘、与方向盘连接的转轴、与转轴连动的电机驱动机构、转向前叉、转向轮，转轴和电机驱动机构分别在手动和遥控转向时带动转向前叉，转向前叉带动转向轮转向，这种传统的转向机构在手动驾驶时利用人力而在遥控驾驶时则采用电机驱动转向轮，两套驱动机构之间相互联动。在实际使用过程中存在一些缺陷，主要表现在：手动驾驶时，使用人力转动转向轮，阻力大方向盘不易扳动。


技术实现要素：

4.第一方面，为了达到以下目标：在手动驾驶时减小方向盘阻力方便转向。本技术提供一种方向盘与转向轮没有直接机械传动的电动童车的转向控制结构。
5.本技术提供一种电动童车的转向控制结构，采用如下的技术方案：一种电动童车的转向控制结构，包括：方向盘，用于手动操纵方向并在失去外力后自动回中；驱动机构，使用电机带动电动童车的转向轮转向；第一角度传感器，用于检测方向盘的转向角度并输出第一角度信号；第二角度传感器，用于检测驱动机构带动转向轮的转向角度并输出第二角度信号；控制机构，电连接于第一角度传感器和第二角度传感器，所述控制机构被配置为：用于接收第一角度信号与第二角度信号并计算出方向盘和转向轮的转向角度值，且所述计算包括：将第一角度信号值与一个预设的第一中位基准值比较且定义两者的差值为所述方向盘的转向角度值；以及将第二角度信号值与一个预设的第二中位基准值比较且定义两者的差值为所述转向轮的转向角度值。所述控制机构还配置为：将其计算得到的转向轮与方向盘的转向角度值比较并判断是否一致，如果是，则结束；如果否，则控制驱动机构带动转向轮转向直至使转向轮与方向盘的转向角度值相同。
6.通过采用上述技术方案：开机后，控制机构随时采集、比较转向轮和方向盘的转向角度值，并通过驱动机构驱动转向轮让两者角度保持一致，实现了由电机驱动转向轮实时跟随方向盘转向的目标，方向盘与转向轮之间不再机械传动。转动方向盘时只需克服方向盘转轴上的回中弹簧力会非常轻松。
7.可选的，所述第一角度传感器包括安装于方向盘的第一电位器，所述第二角度传感器包括安装于驱动机构的第二电位器，所述第一电位器电连接于控制机构且用于输出反映方向盘转向角度的第一角度信号至控制机构，所述第二电位器电连接于控制机构且用于输出反映转向轮转向角度的第二角度信号至控制机构。
8.可选的，所述第一角度传感器包括安装于方向盘的第一霍尔组件，所述第二角度
传感器包括安装于驱动机构的第二霍尔组件，所述第一霍尔组件电连接于控制机构且用于输出反映方向盘转向角度的第一角度信号至控制机构，所述第二霍尔组件电连接于控制机构且用于输出反映转向轮转向角度的第二角度信号至控制机构。
9.可选的，还包括与方向盘转动连接的方向盘底座、方向盘与方向盘底座之间安装有回中弹簧，所述回中弹簧用于在方向盘不受外力驱动之后带动方向盘回至中间位置。
10.可选的，还包括当出现装配误差开机后转向轮与方向盘的转向角度不同步时，调整后能够改变转向轮的转向角度使其与方向盘同步的电子微调机构；电子微调机构包括：微调器，一个分压装置，调整后会改变输出的电压值，电连接于控制机构，所述控制机构被配置为：用于接收和响应微调器的输出，且该响应包括：在调整微调器时，控制机构会重新设定其预设的第一中位基准值，并在方向盘实际位置没有变化的情况下，得出新的方向盘转向角度值。然后通过驱动机构控制转向轮跟随转向到新的方向盘转向角度值。
11.通过采用上述技术方案，在电动童车的装配过程中，转向机构出现装配误差，造成开机后转向轮与方向盘不能同步处于回中位置时。在不改变方向盘实际位置的情况下，通过调整微调器的输出改变系统认定的方向盘转向角度让转向轮跟随，实现微调器控制改变转向轮的实际位置。当方向盘处于回中状态而转向轮没有同步处于中间直行状态时，通过调整微调器改变转向轮的位置使其同步达到中间直行位置时，微调结束。
12.可选的，所述第一霍尔组件和第二霍尔组件均包括固定件、安装于固定件上不能移动的线性霍尔元件、安装于固定件上可以跟随方向盘或驱动机构转动的磁铁组件，所述磁铁组件在转动时会改变其磁铁与线性霍尔元件的相对位置，所述线性霍尔元件在磁铁组件处于不同转角时输出不同的电压值。
13.可选的，所述磁铁组件包括转动柱、与转动柱一体成型的联动轴、固定于转动柱的磁铁块，所述转动柱内圈呈中空，磁铁块安装于中空外侧其磁极正对转动柱的轴心；所述线性霍尔元件处于转动柱中空内部与磁铁块相对；所述联动轴可以由方向盘或驱动机构带动旋转。
14.可选的，所述磁铁块设置有一块或设置有对称于转动轴心且磁极方向一致的两块。
15.通过采用上述技术方案，使转动柱能够带着磁铁块围绕线性霍尔元件进行旋转，当转动柱处于中位时磁铁块的磁场方向正对线性霍尔元件的一个侧面，磁铁块产生的磁场在线性霍尔元件正反面相互抵消，线性霍尔元件输出中间电压。当转动柱向一个方向旋转使磁铁块的磁场方向转向线性霍尔元件正面时，磁铁块在线性霍尔元件正面的磁感应强度会随着转动角度变大而逐渐变大，线性霍尔元件输出的电压值也跟着变大。当磁铁块转动到正对线性霍尔元件正面时，在线性霍尔元件正面的磁感应强度最大，线性霍尔元件输出的电压值也达到最大；当转动柱向反方向旋转使磁铁块的磁场方向转向线性霍尔元件背面时，磁铁块在线性霍尔元件背面的磁感应强度会逐渐变大，线性霍尔元件输出的电压值逐渐变小。当磁铁块转动到正对线性霍尔元件背面时，在线性霍尔元件背面的磁感应强度最大，线性霍尔元件输出的电压值则变到最小。如此根据线性霍尔元件输出的电压值就可以换算成转动柱转动的角度值，其检测的角度范围可以达到
±
90
°
。比较传统的霍尔角度检测结构，检测角度范围大、线性好、转动部件之间没有障碍，能够满足更大的转向角度要求；与使用电位器相比则由于其无接触检测没有磨损，明显提高了使用寿命。
16.可选的，还包括遥控器，与控制系统无线连接，遥控控制车辆转向，被设置为按下左右转向键车辆开始左右转向，放开左右转向键后转向轮会自动回中。为此，控制机构被设置为当接收到遥控转向信号时即退出驾驶模式进入遥控模式，此时控制机构不再跟踪方向盘的转向角度，只执行遥控器的转向信号，控制转向轮根据转向信号左右转向;当丢失遥控器的遥控转向信号后则马上回到驾驶模式，此时控制机构重新开始跟踪方向盘的转向角度，并控制转向轮跟随方向盘转向到相同的角度。如果此时方向盘处于回中状态，则转向轮也会跟随回至中间直行位置，实现遥控转向自动回中功能。
17.通过采用上述技术方案，遥控器可以遥控车辆转向，并实现转向轮自动回中，避免传统童车在遥控车辆转向时，需要用遥控器操作进行回中，由于难以把握回中量需要反复调整，造成童车行驶过程中蛇形走位的问题。
18.第二方面，为了达到以下几个目标：1、在手动驾驶时减小方向盘阻力方便转向；2、在遥控驾驶时当转向结束后，转向轮自动回中，避免使用遥控器操作难以把握回中量造成的车辆蛇行；3、在遥控驾驶转向时，方向盘不跟随转动，避免方向盘被动旋转时卡到儿童的手。本技术提供一种方向盘与转向轮没有直接机械传动的电动童车。
19.本技术提供一种电动童车，采用如下的技术方案：一种电动童车，包括车体，所述车体设置有如以上技术方案所述的电动童车的转向控制结构。
20.通过采用上述技术方案，能够使童车具备稳定的转向控制性能，达到以下几个目标：1、在手动驾驶时减小方向盘阻力方便转向；2、在遥控驾驶时当转向结束后，转向轮自动回中，避免使用遥控器操作难以把握回中量造成的车辆蛇行；3、在遥控驾驶转向时，方向盘不跟随转动，避免方向盘被动旋转时卡到儿童的手。
21.综上所述， 其一，利用对方向盘转向角度进行检测的第一角度传感器以及对驱动机构和转向轮进行角度检测的第二角度传感器，通过控制机构计算、比较方向盘和转向轮的转向角度值，在两者不同步时通过电机驱动机构控制转向轮转向到与方向盘转向角度同步，实现电力驱动转向轮跟随方向盘转向，取消了传统传动机构中的方向盘与转向轮之间的机械传动。使得方向盘在转动时只需克服回中弹簧的弹力，达到轻松转动方向盘的目的；另一方面在遥控时还避免了方向盘被动跟随转向轮转动，有可能卡到儿童手的问题。其二，利用微调器，通过控制机构能够在出现装配误差转向轮与方向盘不同步时，通过调整微调器使两者同步，有效的校正制造及装配误差，降低制造成本；其三，利用方向盘自动回中功能，通过控制机构对方向盘和转向轮中位的识别，能够在遥控转向时实现转向轮自动回中，避免使用遥控器回中操作难以把握回中量造成的车辆蛇行。
附图说明
22.图1是本技术实施例1公开的一种电动童车的转向控制结构的示意图。
23.图2是本技术实施例2公开的一种电动童车的转向控制结构的控制示意图。
24.图3是本技术实施例2公开的一种电动童车的转向控制结构的霍尔组件的结构示意图。
25.图4是本技术实施例2公开的一种电动童车的转向控制结构的霍尔组件的剖视图。
26.图5（a）是本技术实施例2公开的一种电动童车的转向控制结构的霍尔组件处于中位时的俯视剖面图。
27.图5（b）是本技术实施例2公开的一种电动童车的转向控制结构的霍尔组件处于其中一种状态时的俯视剖面图。
28.图5（c）是本技术实施例2公开的一种电动童车的转向控制结构的霍尔组件处于另一种状态时的俯视剖面图。
29.图6是本技术实施例2公开的一种电动童车的转向控制结构的霍尔组件的另一种结构的俯视剖面图。
30.附图标记说明：1、方向盘；2、转向轮；3、第一角度传感器；4、第二角度传感器；5、微调器；7、遥控器；8、控制机构；9、驱动机构；10、输出轴；11、偏心轴；12、外壳；121、壳体；122、顶盖；123、安装孔；124、通孔；13、线性霍尔元件； 14、磁铁组件；141、转动柱；142、磁铁块；143、联动轴；16、限位环。
具体实施方式
31.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
32.本技术实施例公开一种电动童车的转向控制结构。
33.实施例1：一种电动童车的转向控制结构，参照图1所示，包括方向盘1、用于带动电动童车转向轮2进行转向的驱动机构9、用于检测方向盘1转动角度的第一角度传感器3、用于检测驱动机构9输出轴10转动角度的第二角度传感器4、电连接于第一角度传感器3和第二角度传感器4且用于接收并响应角度信号的控制机构8。用于童车转向的转向轮2一般是童车的前轮。
34.方向盘1转动连接有方向盘底座，方向盘1和方向盘底座之间连接有回中弹簧，用于在松手之后利用回中弹簧力使方向盘1自动回到中间位置。
35.驱动机构9为童车电机齿轮箱，包括驱动壳、固定连接于驱动壳的电机、转动连接于驱动壳内的齿轮组、通过齿轮组与电机输出轴传动连接的输出轴10，驱动机构9的输出轴10连接偏心轴11用于带动童车的转向前叉来改变转向轮2的转向角度，第二角度传感器4用于检测驱动机构9输出轴10的转动角度，并输出第二角度信号，输出轴10同步带动转向轮2转向，因此第二角度信号也是转向轮2的转向角度信号。
36.参照图1和图2所示，第一角度传感器3为第一电位器并电连接于控制机构8，第一电位器连接于方向盘1，能够检测方向盘1转动的角度，并可输出第一角度信号至控制机构8；第二角度传感器4为第二电位器并电连接于控制机构8，第二电位器连接于驱动机构9的输出轴10，能够检测驱动机构9输出轴10的转动角度，并可输出第二角度信号至控制机构8。
37.控制机构8可以为集成有mcu的电路板，控制机构8预设了第一角度信号和第二角度信号的中位基准值，并配置为将第一角度信号处理所得数值与其预设的第一中位基准值比较且定义两者的差值为方向盘1的转向角度值；以及将第二角度信号处理所得数值与预设的第二中位基准值比较且定义两者的差值为转向轮2的转向角度值。
38.控制机构还配置为：用于将转向轮2与方向盘1的转向角度值比较并判断是否一致，如果是，则结束；如果否，则通过驱动机构9控制转向轮2转向直至转向轮2与方向盘1的转向角度值相同，达到转向轮2能够实时跟随方向盘1转动的效果。
39.为了解决由于装配误差造成的转向轮2与方向盘1不同步的问题，还包括电子微调机构。电子微调机构包括微调器5和控制机构8，微调器5可以为机械电位器，调整后会改变输出的电压值，电连接于控制机构8，控制机构8被配置为：用于接收和响应微调器5的输出，且该响应包括：在调整微调器5时，控制机构8会重新设定其预设的第一中位基准值，在方向盘1实际位置没有变化的情况下，得出新的方向盘1的转向角度值，使控制机构8通过驱动机构9控制转向轮2跟随转向到新得到的方向盘1的转向角度值。开机后如果转向轮2与方向盘1不同步，在方向盘1处于回中状态下，即方向盘1在不受外力情况下依靠回中弹簧处于中间位置时，反复调整微调器5改变转向轮2的转向角度，当转向轮2达到中间直行位置时则结束微调，转向轮2的中间直行位置为转向轮2的中心轴向垂直于童车车头的前进方向。
40.还包括遥控器7，遥控器7与控制机构8无线连接，控制机构8集成有适配遥控器7的接收器，遥控器7上具有左转向键和右转向键，控制机构8被设置为当接收到遥控转向信号时即退出驾驶模式进入遥控模式，此时控制机构8不再跟踪方向盘1的转向角度，只执行遥控器7的转向信号，通过按压左转向键能够输出左转信号来使控制机构8通过驱动机构9控制转向轮2左转，按压右转向键能够输出右转信号来使控制机构8通过驱动机构9控制转向轮2右转。当转向到合适角度后操作者放开左转向键或右转向键，控制机构8丢失转向信号后马上回到驾驶模式，驾驶模式为控制机构8重新开始跟踪方向盘1的转向角度，通过驱动机构9控制转向轮2跟随方向盘1转动到相同的角度。当方向盘1处于中间位置时，转向轮2亦跟随回到中间直行位置。相当于车辆自动回正方向。避免使用遥控器操作难以把握回中量造成的车辆蛇行。
41.实施例2：一种电动童车的转向控制结构，与实施例1的不同之处在于，参照图1-2所示，第一角度传感器3为第一霍尔组件并电连接于控制机构8，第一霍尔组件连接于方向盘1，能够检测方向盘1转动的角度，并可输出第一角度信号至控制机构8；第二角度传感器4为第二霍尔组件并电连接于控制机构8，第二霍尔组件连接于驱动机构9的输出轴10，能够检测驱动机构9输出轴10的转动角度，并可输出第二角度信号至控制机构8。
42.参照图3和图4所示，第一霍尔组件和第二霍尔组件的结构相同，本实施例以第一霍尔组件为例，第一霍尔组件包括固定件、安装于固定件上不能移动的线性霍尔元件13、安装于固定件上可以跟随方向盘1或驱动机构9转动的磁铁组件14，磁铁组件14在转动时会改变其磁铁与线性霍尔元件13的相对位置，线性霍尔元件13在磁铁组件14处于不同转角时输出不同的电压值。固定件为呈中空的外壳12。
43.外壳12包括中空且呈上开口设置的壳体121、通过螺丝可拆卸连接于壳体121上开口处的顶盖122，在顶盖122的中心开设有一个通孔124。磁铁组件14包括一体成型的转动轴和安装于其上的磁铁块142，磁铁块142可以是单块磁铁，也可以是如图6所示的对称于转动轴心且磁极方向一致的两块磁铁。转动轴穿过通孔124处于顶盖122外部的部分被称为联动轴143，第一霍尔组件的联动轴143的外端用于和方向盘1连接，第二霍尔组件中的联动轴143的外端用于和驱动机构9的输出轴10连接。转动轴处于壳体121内部的部分被称为转动柱141、转动柱141内部中空且背离顶盖122的一侧呈开口，在转动柱141的侧壁上开设有贯穿其内外壁的卡槽，磁铁块142固定在卡槽内，磁铁块142的磁极指向转动柱141的轴心，线性霍尔元件13固定安装于壳体121并伸入转动柱141内，其中心点与磁铁块142的磁极中心
处于相同平面。
44.在壳体121内部的底壁上一体成型有呈环形的限位环16，在限位环16内圈形成限位槽，转动柱141的外壁贴合于限位环16的内壁，使转动柱141能够在限位环16内稳定转动。
45.线性霍尔元件13安装于转动柱141内并固定于壳体121上。如图5（a），当转动柱141处于中位时磁铁块142的磁场方向正对线性霍尔元件13的一个侧面，磁铁块142产生的磁场在线性霍尔元件13正反面相互抵消，输出中间电压。如图5（b），当转动柱141向一个方向旋转使磁铁块142的磁场方向转向线性霍尔元件13正面时，磁铁块142在线性霍尔元件13正面的磁感应强度会随着转动角度变大而逐渐变大，使线性霍尔元件13输出的电压值逐渐变大；如图5（c），当转动柱141向反方向旋转使磁铁块142的磁场方向偏向线性霍尔元件13背面时，磁铁块142在线性霍尔元件13背面的磁感应强度会逐渐变大，使线性霍尔元件13输出的电压值逐渐变小。如此根据线性霍尔元件13输出的电压值可以换算成转动柱141转动的角度值。
46.本实施例相比实施例1避免了电位器的接触磨损，可以有效的提高使用寿命。
47.本技术实施例还公开一种电动童车，包括车体，车体上设置有如实施例1和实施例2技术方案中所述的电动童车的转向控制结构。
48.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。