一种编码式童车助力转向装置及其转向控制方法与流程

本发明涉及童车领域,具体涉及一种编码式童车助力转向装置及其转向控制方法。

背景技术：

童车，是一种可供少年儿童玩耍的电动车，传统童车要实现转向时需依靠方向盘、连杆机构、转向机构三部分，使用者转动方向盘，方向盘通过连杆机构将动力传递到转向机构，转向机构最后使前轮倾斜转向，连杆机构在其中起传递驱动转向机构启动的作用，这种转向方式不足之处在于方向盘与连杆机构、连杆机构与转向机构之间是机械配合方式，装配复杂费时，对零部件装配精度要求较高,运行时间久了容易磨损导致出现虚位，儿童还处于成长阶段力少遇到阻碍时难以转向。

技术实现要素：

针对现有技术不足之处，本发明提供了一种通过信号控制的编码式童车助力转向装置及其转向控制方法，具体技术方案如下：

一种编码式童车助力转向装置，包括编码转向助力输出机构和编码转向驱动机构,编码转向助力输出机构与编码转向驱动机构之间通过数据线进行数据传输，童车的方向盘连接编码转向助力输出机构，编码转向助力输出机构输出初始编码信号到编码转向驱动机构，编码转向驱动机构驱动童车转向机构启动转向直至所收集最终编码信号与初始编码信号相等为止。

作为本发明编码式童车助力转向装置的一种优选方案，所述编码转向助力输出机构包括助力连接杆、助力壳体和安装在助力壳体内的转向件固定板、助力复位弹簧、助力编码盘、助力发射端线路板、助力接收端线路板，助力连接杆上端安装方向盘；而下端伸入助力壳体内安装转向件固定板，助力复位弹簧驱动转向件固定板转动时复位，转向件固定板底部固定安装助力编码盘，助力编码盘设有多个编码孔，助力编码盘位于助力发射端线路板与助力接收端线路板之间，助力发射端线路板底部设有红外线发射管，助力接收端线路板表面设有用于接收助力红外线发射管所发出光线的红外线接收管。

作为本发明编码式童车助力转向装置的一种优选方案，所述助力壳体包括助力上壳和助力下壳，转向件固定板外侧设有限位筋条，助力上壳设有与限位筋条相配合弧形限位槽。

作为本发明编码式童车助力转向装置的一种优选方案，所述助力下壳内壁设有第一凸柱，转向件固定板底部设有第二凸柱，复位弹簧一端钩住助力下壳的第一凸柱；另一端钩住转向件固定板的第二凸柱。

作为本发明编码式童车助力转向装置的一种优选方案，所述编码转向驱动机构包括电机、转向壳体和安装在转向壳体内的齿轮组、转向编码盘、固定盘、转向发射端线路板、转向接收端线路板，电机输出轴伸入转向壳体内通过齿轮组驱动转向编码盘、固定盘同步转动，固定盘固定安装有转向拨杆，转向拨杆从转向壳体中伸出，转向编码盘设有多个编码孔，转向编码盘位于转向发射端线路板与转向接收端线路板之间，转向发射端线路板底部设有红外线发射管，转向接收端线路板表面设有用于接收红外线发射管所发出光线的红外线接收管。

作为本发明编码式童车助力转向装置的一种优选方案，所述齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮，第一齿轮固定安装于电机输出轴，第一齿轮啮合第二齿轮，第二齿轮与第三齿轮同轴心固定连接一体，第三齿轮啮合第四齿轮，第四齿轮与第五齿轮同轴心固定连接一体，第五齿轮啮合第六齿轮，第六齿轮与第七齿轮同轴心固定连接一体，第七齿轮啮合第八齿轮，第八齿轮带动转向编码盘、固定盘同步转动。

作为本发明编码式童车助力转向装置的一种优选方案，所述转向壳体设有供转向拨杆伸出的弧形槽。

一种编码式童车转向控制方法，包括以下步骤，

①方向盘转动，编码转向助力输出机构输出初始编码信号到编码转向驱动机构；

②编码转向驱动机构收集最终编码信号，并把最终编码信号与初始编码信号相比较；

③当最终编码信号与初始编码信号不相等时，编码转向驱动机构驱动童车转向机构启动转向，直至最终编码信号与初始编码信号相等时编码转向驱动机构停止。

作为本发明编码式童车转向控制方法的一种优选方案，在步骤①中，方向盘转动时同步带动助力连接杆转动，助力连接杆通过转向件固定板带动助力编码盘转动到不同位置的助力发射端线路板、助力接收端线路板之间，助力接收端线路板发出初始编码信号到编码转向驱动机构；在步骤②转向编码盘停留到不同位置的转向发射端线路板、驱动接收端线路板之间时，转向接收端线路板发出最终编码信号，把最终编码信号与初始编码信号相比较；在步骤③当最终编码信号与初始编码信号不相等时，电机通过齿轮组驱动转向编码盘、固定盘同步转动，固定盘带动转向拨杆转动，转向拨杆进而驱动转向机构使车子实现转向，直至最终编码信号与初始编码信号相等时电机停止。

有益效果：相对于传统童车的转向控制方式，本发明编码式童车助力转向装置的编码转向助力输出机构通过输出初始编码信号到编码转向驱动机构，

编码转向驱动机构收集最终编码信号与初始编码信号相比较，当不相等时，编码转向驱动机构驱动童车转向机构启动转向直至所收集最终编码信号与初始编码信号相等为止，编码转向助力输出机构与编码转向驱动机构两者并不直接接触机械配合，装配简单快捷，转向精确性高，寿命长，有助于儿童控制方向盘，满足使用需求。

附图说明

图1是本发明的控制流程图；

图2是本发明的编码转向助力输出机构和编码转向驱动机构的配合立体图；

图3是本发明的编码转向助力输出机构和编码转向驱动机构的安装在童车时的示意图；

图4是本发明的编码转向助力输出机构的立体图；

图5是本发明的编码转向助力输出机构的分解图；

图6是本发明的转向件固定板、助力编码盘、助力发射端线路板、助力接收端线路板的配合示意图；

图7是本发明的编码转向助力输出机构的电路原理图；

图8是本发明的助力上壳的立体图；

图9是本发明的转向件固定板、助力弹簧、助力下壳的配合示意图；

图10是本发明的助力转向连接杆、转向件固定板的配合示意图；

图11是本发明的编码转向驱动机构的立体图；

图12是本发明的编码转向驱动机构从上方所视的分解图；

图13是本发明的编码转向驱动机构从下方所视的分解图；

图14是本发明的编码转向驱动机构的俯视图；

图15是图14中a-a方向的剖视图；

图16是本发明的转向编码盘、转向发射端线路板、转向接收端线路板的配合示意图；

图17是本发明的编码转向驱动机构的电路原理图；

图18是本发明的齿轮组的立体图；

图19是本发明的齿轮组另一视角的立体图；

图20是本发明的转向编码盘、固定盘、第八齿轮的配合示意图；

图21是现有技术与本发明的对比图表。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～3所示，一种编码式童车助力转向装置，包括编码转向助力输出机构2和编码转向驱动机构3,编码转向助力输出机构2与编码转向驱动机构3之间通过数据线进行数据传输，童车的方向盘1连接编码转向助力输出机构2，编码转向助力输出机构2输出初始编码信号到编码转向驱动机构，编码转向驱动机构3收集最终编码信号与初始编码信号相比较，不相等时，编码转向驱动机构3驱动童车转向机构4启动转向，直至编码转向驱动机构3所收集最终编码信号与初始编码信号相等为止，时，编码转向驱动机构3才停止，此时方向盘1转向角度就等于编码转向驱动机构3的转向拨杆角度，实现转向传递。

如图4～7所示，编码转向助力输出机构2包括助力转向连接杆21、助力壳体22和安装在助力壳体22内的转向件固定板23、助力复位弹簧24、助力编码盘25、助力发射端线路板26、助力接收端线路板27，助力转向连接杆1上端安装方向盘1；而下端伸入助力壳体22内安装转向件固定板23，助力复位弹簧24驱动转向件固定板23转动时复位，转向件固定板23底部固定安装助力编码盘25，助力编码盘25设有多个编码孔，助力编码盘25位于助力发射端线路板26与助力接收端线路板27之间，助力发射端线路板26底部设有红外线发射管，助力接收端线路板27表面设有用于接收红外线发射管所发出光线的红外线接收管，红外线发射管正对着红外线接收管71，在本实施例中红外线发射管61、红外线接收管71分别有5个，可根据转向精度的要求减少或增加，方向盘1转动带动转向连接杆21转动，转向连接杆21驱动转向件固定板23转动，转向件固定板23驱动助力编码盘25转动，助力编码盘25转动到不同位置停留在助力发射端线路板26、助力接收端线路板26之间时，助力接收端线路板26发出与各位置相对应的初始编码信号到编码转向驱动机构3，具体而言是首先红外线发射管发出红外光，透过打过孔的二进制编码盘，照在红外线接收管表面转动编码盘，对应的红外线接收管会接收到不同的明暗信号，由于编码盘在不同的角度按照二进制编码打了孔，所以每个角度编码盘都有不同的二进制编码信号，红外线接收管在不用的角度会收到相对应的二进制编码信号。

如图7所示，助力壳体22包括助力上壳221和助力下壳222，转向件固定板23外侧设有限位筋条231，助力上壳221设有与限位筋条231相配合弧形限位槽223，当转向连接杆21驱动转向件固定板23转动时，限位筋条231被限位在弧形限位槽223内移动。

如图8所示，助力下壳222内壁设有第一凸柱222a，转向件固定板23底部设有第二凸柱23a，助力复位弹簧24为拉簧，助力复位弹簧24一端钩住助力下壳222的第一凸柱222a；另一端钩住转向件固定板23的第二凸柱23a，当转向件固定板23转动偏离初始位置时，助力复位弹簧24会被拉伸，当放松方向盘或复位方向盘时，助力复位弹簧24复位帮助使用者复位方向盘。

具体的，助力发射端线路板26、助力接收端线路板27通过螺钉固定安装助力下壳222，助力编码盘通过螺丝固定安装转向件固定板，转向连接杆21下端安装销轴211，转向件固定板23设有凹槽，销轴211从转向连接杆21下端前后侧伸出置于凹槽中，转向连接杆21转动时通过销轴211与凹槽的配合驱动转向件固定板23转动。

如图10～17所示，编码转向驱动机构3包括电机31、壳体32和安装在转向壳体32内的齿轮组33、转向编码盘34、固定盘35、转向发射端线路板36、转向接收端线路板37，电机输出轴伸入转向壳体32内通过齿轮组33驱动转向编码盘34、固定盘35同步转动，固定盘35固定安装有转向拨杆38，转向拨杆38从转向壳体32中伸出，转向编码盘34设有多个编码孔，转向编码盘34位于转向发射端线路板36与转向接收端线路板37之间，转向发射端线路板36底部设有红外线发射管，转向接收端线路板37表面设有用于接收红外线发射管所发出光线的红外线接收管，红外线发射管、红外线接收管分别有5个，可根据转向精度的要求减少或增加，电机通过齿轮组33驱动转向编码盘34、固定盘35同步转动，固定盘35带动转向拨杆35转动，转向拨杆35进而驱动车轮上已有的转向机构使车子实现转向，而转向编码盘34转动到不同位置停留在转向发射端线路板36、转向接收端线路板36之间时，转向接收端线路板36发出与转向编码盘34各位置相对应的最终编码信号，转向编码的具体原理跟上述助力编码原理一致。

如图18和19所示，齿轮组33包括第一齿轮331、第二齿轮332、第三齿轮333、第四齿轮334、第五齿轮335、第六齿轮336、第七齿轮337、第八齿轮338，第一齿轮331固定安装于电机输出轴，第一齿轮331啮合第二齿轮332，第二齿轮332与第三齿轮333同轴心固定连接一体，第三齿轮333啮合第四齿轮334，第四齿轮334与第五齿轮335同轴心固定连接一体，第五齿轮335啮合第六齿轮336，第六齿轮336与第七齿轮337同轴心固定连接一体，第七齿轮337啮合第八齿轮338，电机1驱动第一齿轮331转动，第一齿轮331驱动第二齿轮332转动，第二齿轮332带动第三齿轮333转动，第三齿轮333驱动第四齿轮334转动，第四齿轮334带动第五齿轮335转动，第五齿轮335驱动第六齿轮336转动，第六齿轮336带动第七齿轮337转动，第七齿轮337驱动第八齿轮338转动，第八齿轮338带动转向编码盘34、固定盘35同步转动。

如图20所示，转向编码盘34、固定盘35通过螺丝固定安装第八齿轮338，固定盘35自转时驱动转向拨杆38绕固定盘中心轴转动，转向拨杆38拨动童车现有的转向机构实现转向，另外，转向壳体32设有供转向拨杆38伸出的弧形槽32a，弧形槽32a有助于限定转向拨杆38的转动范围，转向发射端线路板36、转向接收端线路板37通过螺钉安装于壳体内壁。

一种编码式童车转向控制方法，包括以下步骤，

①方向盘转动，编码转向助力输出机构输出初始编码信号到编码转向驱动机构；

②编码转向驱动机构收集最终编码信号，并把最终编码信号与初始编码信号相比较；

③当最终编码信号与初始编码信号不相等时，编码转向驱动机构驱动童车转向机构启动转向，直至最终编码信号与初始编码信号相等时编码转向驱动机构停止。

具体的，在步骤①中，方向盘转动时同步带动助力连接杆转动，助力连接杆通过转向件固定板带动助力编码盘转动到不同位置的助力发射端线路板、助力接收端线路板之间，助力接收端线路板发出初始编码信号到编码转向驱动机构；在步骤②转向编码盘停留到不同位置的转向发射端线路板、驱动接收端线路板之间时，转向接收端线路板发出最终编码信号，编码转向驱动机构中有单片机把最终编码信号与初始编码信号相比较；在步骤③当最终编码信号与初始编码信号不相等时，单片机即发出电机转动信号，电机通过齿轮组驱动转向编码盘、固定盘同步转动，固定盘带动转向拨杆转动，转向拨杆进而驱动转向机构使车子实现转向，直至最终编码信号与初始编码信号相等时电机停止。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。