CN110001750B - 一种用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱，包括固定转向部件、浮动转向部件、伸缩弹簧、可动吸合环形圈和电磁吸合板，所述电磁吸合板设置于车身上，且所述电磁吸合板设置于浮动转向部件外侧，所述可动吸合环形圈设置于浮动转向部件的下部，所述可动吸合环形圈和电磁吸合板相适配设置，所述固定转向部件的上部通过伸缩弹簧套设有浮动转向部件。本发明能实现方向盘和转向柱的离合，即在自动驾驶模式下，方向盘和转向柱的运动是断开的；在人工驾驶模式下，方向盘和转向柱的运动是同步的；其结构紧凑、安装方便、操作简单、制造费用低廉，适合于智能驾驶车辆的转向系统。
Description
技术领域
本发明属于汽车控制领域，具体地，涉及一种用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱。
背景技术
转向柱是车辆转向系统中必备部件，其作用是将方向盘的旋转运动传递给转向器，进而实现车辆的转向。在智能驾驶车辆的运行过程中，往往需要自动驾驶和人工驾驶模式的切换。在目前的智能驾驶车辆中，方向盘和转向柱之间的运动是不能切断的，不管是自动驾驶模式还是人工驾驶模式，二者之间的运动是同步的，即一旦方向盘转动，转向柱就会转动；一旦转向柱转动，方向盘就会转动，这样一来当车辆处于自动驾驶模式时，方向盘会随着车辆的转向而被动转动，既影响了备用驾驶员的舒适性和安全性，同时影响了视觉美观。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱，能实现方向盘和转向柱的离合，即在自动驾驶模式下，方向盘和转向柱的运动是断开的；在人工驾驶模式下，方向盘和转向柱的运动是同步的。
本发明为了解决现有技术问题所采用的技术方案如下：
提供一种用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱，包括固定转向部件、浮动转向部件、伸缩弹簧、可动吸合环形圈和电磁吸合板，所述电磁吸合板设置于车身上，且所述电磁吸合板设置于浮动转向部件外侧，所述可动吸合环形圈设置于浮动转向部件的下部，所述可动吸合环形圈和电磁吸合板相适配设置，所述固定转向部件的上部通过伸缩弹簧套设有浮动转向部件。
进一步地，所述固定转向部件包括转向柱、中心导杆和上压套，所述中心导杆设置于转向柱上端面的中心处，所述中心导杆的上端面设有螺纹孔，所述上压套通过螺栓固定在中心导杆的上端，所述转向柱的上端面为斜面一，所述转向柱的上端面上设有形锁合槽，所述形锁合槽设置于斜面一的最低处。
进一步地，所述浮动转向部件包括中心导套、浮动转向外套、方向盘、防尘罩和形锁合结构，所述方向盘的底部中心处固定安装有防尘罩，所述浮动转向外套上端与防尘罩固定连接。
所述浮动转向外套设有内孔，所述内孔包括第一内孔、第二内孔和第三内孔，所述第一内孔直径大于第二内孔直径，所述第二内孔的直径大于第三内孔的直径，所述第一内孔与第二内孔连接处形成支撑台阶一，所述第二内孔与第三内孔连接处形成支撑台阶二。
所述中心导套包括导套一和导套二，所述导套一的外径大于导套二的外径，所述导套一和导套二的连接形成支撑台阶三，所述导套一与第一内孔相适配，所述导套一套设设置于第一内孔内，所述支撑台阶一与支撑台阶三相适配，所述导套二套设设置于第二内孔内，所述中心导套的下端由支撑台阶二支撑。
所述中心导杆设置于内孔内，所述防尘罩套设设置于第一内孔的上部，所述伸缩弹簧套装在中心导杆上且位于上压套和中心导套之间，所述中心导套的作用是保证浮动转向部件沿着中心导杆做直线上移或下移运动。
所述浮动转向外套的下端面为斜面二，所述斜面二的最下端设有形锁合结构，所述斜面一与斜面二的斜度相适配。
进一步地，所述形锁合结构包括圆珠体、锁合块和螺栓，所述锁合块的下断面上设有用于安放圆珠体的半球形装的球形槽。
所述圆珠体在球形槽内自由旋转，所述锁合块通过螺栓固定安装在浮动转向外套下断面的最低处，所述锁合块与所述转向柱上端面处的形锁合槽相适配。
进一步地，所述电磁吸合板安装于车身上，所述浮动转向套外壁上固定有可动吸合环形圈，所述电磁吸合板设置于可动吸合环形圈的上方；通过电磁吸合板的通断电，实现电磁吸合板与可动吸合环形圈的吸合和分离，并借助伸缩弹簧的作用力实现浮动转向部件的上移和下移运动。
为了能实现人工驾驶模式下方向盘回正，即方向盘与转向柱在分离前的相对位置和重新结合状态下的相对位置一致，转向柱上部表面为斜面一，并设有形锁合槽。同时，浮动转向外套下端表面位斜面二，并在斜面二处安装有形锁合结构，当处于结合状态时，形锁合结构上的圆柱体和锁合块刚好卡入到形锁合槽中。
本发明所述用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱工作原理如下：
本发明用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱应用于智能汽车驾驶状态时，当智能驾驶车辆处于自动驾驶模式时，电磁吸合板通电，浮动转向部件克服伸缩弹簧的阻力上移，形锁合结构与形锁合槽脱离，实现方向盘的转动和固定转向柱运动的分离，相互不影响，即方向盘不会随着车辆的转向而被动转动。
在人工驾驶模式下，电磁吸合板断电，在伸缩弹簧的作用下，浮动转向部件下移，形锁合结构嵌入到形锁合槽，保证了方向盘的转动和固定转向柱运动的一致性；从而实现方向盘和转向柱的运动连接，即方向盘与转向柱是同步转动的，实现方向盘控制车辆的转向。
当智能驾驶车辆要切换至人工驾驶模式时，电磁吸合板断电，在伸缩弹簧的作用下，推动浮动转向部件沿着中心导杆往下移动，下移过程中浮动转向部件同时做旋转运动，圆珠体在转向柱上端面的斜面一上滚动，直至形锁合结构（锁合块）旋转卡入到形锁合槽中时，浮动转向外套下端面斜面二与转向柱上端面斜面一相切，实现浮动转向部件与固定转向部件的连接，即实现方向盘的旋转运动和转向柱旋转运动的同步。
当智能驾驶车辆要切换至自动驾驶模式时，电磁吸合板通电并吸合可动吸合环形圈，克服伸缩弹簧的作用，带动浮动转向部件沿着中心导杆往上移动，形锁合结构脱离形锁合槽，实现浮动转向部件与固定转向部件的分离，二者运动相互不影响，即方向盘不会随着转向柱的转动而被动转动。
与现有技术相比本发明有益效果如下：
本发明能实现方向盘和转向柱的离合，即在自动驾驶模式下，方向盘和转向柱的运动是断开的；在人工驾驶模式下，方向盘和转向柱的运动是同步的；其结构紧凑、安装方便、操作简单、制造费用低廉，适合于智能驾驶车辆的转向系统。
附图说明
图1为本发明所述用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱整体结构图。
图2为本发明所述固定转向部件结构三维示意图。
图3为本发明所述浮动转向部件结构图。
图4为本发明所述上压套三维剖切图。
图5为本发明所述中心导套三维剖切图。
图6为本发明所述浮动转向外套三维剖面图。
附图中：
1.转向柱，2.中心导杆，3.可动吸合环形圈，4.电磁吸合板，5.车身，6.方向盘，7.防尘罩，8.螺栓，9.上压套，10.浮动转向外套，11.伸缩弹簧，12.中心导套，13.锁合块，14.圆珠体，15.形锁合槽，16.斜面一，17.导套二，18.通孔，19.导套一，20.支撑台阶三，21.斜面二，22.第一内孔，23.支撑台阶二，24.支撑台阶一，25.第二内孔，26.第三内孔，27.螺栓。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
如图1~6所示，本发明提供一种用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱，其整体结构如附图1所示，包括固定转向部件、浮动转向部件、伸缩弹簧11、可动吸合环形圈3和电磁吸合板4，所述电磁吸合板4设置于车身5上，且所述电磁吸合板4设置于浮动转向部件外侧，所述可动吸合环形圈3设置于浮动转向部件的下部，所述可动吸合环形圈3和电磁吸合板4相适配设置，所述固定转向部件的上部通过伸缩弹簧11套设有浮动转向部件。
作为上述实施方式进一步地改进，所述固定转向部件包括转向柱1、中心导杆2和上压套9，所述中心导杆2设置于转向柱1上端面的中心处，所述上压套9设有通孔18，并通过螺栓8固定在中心导杆2的上端，所述转向柱1的上端面为斜面一16，所述转向柱1的上端面上设有形锁合槽15，所述形锁合槽15设置于斜面一16的最低处。
作为上述实施方式进一步地改进，所述浮动转向部件包括中心导套12、浮动转向外套10、方向盘6、防尘罩7和形锁合结构，所述方向盘6的底部中心处固定安装有防尘罩7，所述浮动转向外套10上端与防尘罩7固定连接。
所述浮动转向外套10设有内孔，所述内孔包括第一内孔22、第二内孔25和第三内孔26，所述第一内孔22直径大于第二内孔25直径，所述第二内孔25的直径大于第三内孔26的直径，所述第一内孔22与第二内孔25连接处形成支撑台阶一24，所述第二内孔25与第三内孔26连接处形成支撑台阶二23。
所述中心导套12包括导套一19和导套二17，所述导套一19的外径大于导套二17的外径，所述导套一19和导套二17的连接形成支撑台阶三20，所述导套一19与第一内孔22相适配，所述导套一19套设设置于第一内孔22内，所述支撑台阶一24与支撑台阶三20相适配，所述导套二17套设设置于第二内孔25内，所述中心导套12的下端由支撑台阶二23支撑。
所述中心导杆2设置于内孔内，所述防尘罩7套设设置于第一内孔22的上部，所述伸缩弹簧11套装在中心导杆2上且位于上压套9和中心导套12之间，所述中心导套12的作用是保证浮动转向部件沿着中心导杆2做直线上移或下移运动。
所述浮动转向外套10的下端面为斜面二21，所述斜面二21的最下端设有形锁合结构，所述斜面一16与斜面二21的斜度相适配。
作为上述实施方式进一步地改进，所述形锁合结构包括圆珠体14、锁合块13和螺栓27，所述锁合块13的下断面上设有用于安放圆珠体14的半球形装的球形槽。
所述圆珠体14在球形槽内自由旋转，所述锁合块13通过螺栓27固定安装在浮动转向外套10下断面的最低处，所述锁合块13与所述转向柱1上端面处的形锁合槽15相适配。
作为上述实施方式进一步地改进，所述电磁吸合板4安装于车身5上，所述浮动转向套外壁上固定有可动吸合环形圈3，所述电磁吸合板4设置于可动吸合环形圈3的上方；通过电磁吸合板4的通断电，实现电磁吸合板4与可动吸合环形圈3的吸合和分离，并借助伸缩弹簧11的作用力实现浮动转向部件的上移和下移运动。
为了能实现人工驾驶模式下方向盘6回正，即方向盘6与转向柱1在分离前的相对位置和重新结合状态下的相对位置一致，转向柱1上部表面为斜面一16，并设有形锁合槽15。同时，浮动转向外套10下端表面位斜面二21，并在斜面二21处安装有形锁合结构，当处于结合状态时，形锁合结构上的圆柱体和锁合块13刚好卡入到形锁合槽15中。
本发明所述用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱工作原理如下：
本发明用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱应用于智能汽车驾驶状态时，当智能驾驶车辆处于自动驾驶模式时，电磁吸合板4通电，浮动转向部件克服伸缩弹簧11的阻力上移，形锁合结构与形锁合槽15脱离，实现方向盘6的转动和固定转向柱1运动的分离，相互不影响，即方向盘6不会随着车辆的转向而被动转动。
在人工驾驶模式下，电磁吸合板4断电，在伸缩弹簧11的作用下，浮动转向部件下移，形锁合结构嵌入到形锁合槽15，保证了方向盘6的转动和固定转向柱1运动的一致性；从而实现方向盘6和转向柱1的运动连接，即方向盘6与转向柱1是同步转动的，实现方向盘6控制车辆的转向。
当智能驾驶车辆要切换至人工驾驶模式时，电磁吸合板4断电，在伸缩弹簧11的作用下，推动浮动转向部件沿着中心导杆2往下移动，下移过程中浮动转向部件同时做旋转运动，圆珠体14在转向柱1上端面的斜面一16上滚动，直至形锁合结构（锁合块13）旋转卡入到形锁合槽15中时，浮动转向外套10下端面斜面二21与转向柱1上端面斜面一16相切，实现浮动转向部件与固定转向部件的连接，即实现方向盘6的旋转运动和转向柱1旋转运动的同步。
当智能驾驶车辆要切换至自动驾驶模式时，电磁吸合板4通电并吸合可动吸合环形圈3，克服伸缩弹簧11的作用，带动浮动转向部件沿着中心导杆2往上移动，形锁合结构脱离形锁合槽15，实现浮动转向部件与固定转向部件的分离，二者运动相互不影响，即方向盘6不会随着转向柱1的转动而被动转动。
本发明能实现方向盘6和转向柱1的离合，即在自动驾驶模式下，方向盘6和转向柱1的运动是断开的；在人工驾驶模式下，方向盘6和转向柱1的运动是同步的；其结构紧凑、安装方便、操作简单、制造费用低廉，适合于智能驾驶车辆的转向系统。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明范围内。
Claims (1)
1.一种用于智能驾驶车辆的形锁合可离合转向柱，其特征在于，包括固定转向部件、浮动转向部件、伸缩弹簧、可动吸合环形圈和电磁吸合板，所述电磁吸合板设置于车身上，且所述电磁吸合板设置于浮动转向部件外侧，所述可动吸合环形圈设置于浮动转向部件的下部，所述可动吸合环形圈和电磁吸合板相适配设置，所述固定转向部件的上部通过伸缩弹簧套设有浮动转向部件；
所述固定转向部件包括转向柱、中心导杆和上压套，所述中心导杆设置于转向柱上端面的中心处，所述中心导杆的上端面设有螺纹孔，所述上压套通过螺栓固定在中心导杆的上端，所述转向柱的上端面为斜面一，所述转向柱的上端面上设有形锁合槽，所述形锁合槽设置于斜面一的最低处；
所述浮动转向部件包括中心导套、浮动转向外套、方向盘、防尘罩和形锁合结构，所述方向盘的底部中心处固定安装有防尘罩，所述浮动转向外套上端与防尘罩固定连接；
所述浮动转向外套设有内孔，所述内孔包括第一内孔、第二内孔和第三内孔，所述第一内孔直径大于第二内孔直径，所述第二内孔的直径大于第三内孔的直径，所述第一内孔与第二内孔连接处形成支撑台阶一，所述第二内孔与第三内孔连接处形成支撑台阶二；
所述中心导套包括导套一和导套二，所述导套一的外径大于导套二的外径，所述导套一和导套二的连接形成支撑台阶三，所述导套一与第一内孔相适配，所述导套一套设设置于第一内孔内，所述支撑台阶一与支撑台阶三相适配，所述导套二套设设置于第二内孔内，所述中心导套的下端由支撑台阶二支撑；
所述防尘罩套设设置于第一内孔内的上部，所述伸缩弹簧套装在中心导杆上且位于上压套和中心导套之间；
所述浮动转向外套的下端面为斜面二，所述斜面二的最下端设有形锁合结构，所述斜面一与斜面二的斜度相适配；
所述形锁合结构包括圆珠体、锁合块和螺栓，所述锁合块的下断面上设有用于安放圆珠体的半球形装的球形槽；
所述圆珠体在球形槽内自由旋转，所述锁合块通过螺栓固定安装在浮动转向外套下断面的最低处，所述锁合块与所述转向柱上端面处的形锁合槽相适配；
所述电磁吸合板安装于车身上，所述浮动转向套外壁上固定有可动吸合环形圈，所述电磁吸合板设置于可动吸合环形圈的上方。
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