CN112109796A

CN112109796A - 自动驾驶车辆转向管柱

Info

Publication number: CN112109796A
Application number: CN202011082931.2A
Authority: CN
Inventors: 周静
Original assignee: Tai Niu Automotive Technology Suzhou Co ltd; Kuntye Vehicle System Changzhou Co Ltd
Current assignee: Tai Niu Automotive Technology Suzhou Co ltd; Kuntye Vehicle System Changzhou Co Ltd
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2020-12-22

Abstract

本发明揭示了一种自动驾驶车辆转向管柱，包括管柱壳体，以及设置在所述管柱壳体内的芯轴组件，所述芯轴组件具有可伸缩的相互套接的三段式芯轴，分别为一级芯轴、二级芯轴、三级芯轴，相互之间采用花键连接，所述三级芯轴相对所述转向器件固定，所述一级芯轴和二级芯轴与所述管柱壳体之间设有两级驱动机构，使所述管柱壳体和二级芯轴具有单倍移动距离的同时，所述一级芯轴具有双倍移动距离。与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：采用与目前常规车辆的转向系统结构类似的技术，降低开发成本；增加方向盘的收缩距离，使自动驾驶的时候方向盘能收缩至驾驶室控制台内；操作稳定，结构实现方便，具有推广的意义。

Description

自动驾驶车辆转向管柱

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，尤其涉及一种自动驾驶车辆转向管柱。

背景技术

自动驾驶成为汽车行业发展的主要趋势，方向盘就位于驾驶者正前方，特殊的位置使其成为车内为数不多的能够将可见度与完美可达性相结合的物体之一。在2015年，日产公布了其IDS概念车，该车概念车采用双手柄方向盘。当自动启动时，司机可以与安装在方向盘上方的屏幕上的数字化身交互；当自动化被禁用时，方向盘将旋转到展开状态。同样，在2016年百年庆典期间，宝马推出了VISION NEXT 100概念车，该概念车也具有双手柄方向盘，可以存放在仪表盘中。当驾驶员控制时，两个手柄彼此横向移动并被拉出形成方向盘。延锋的XiM17概念车于2017年初推出，同样采用双手柄方向盘，在进行仪表板扭转缩回之前会折叠在一起。这样的设计与现有车辆的转向系统的结构差异很大，势必只能在概念车中实现，距离量产还需要很长的路要走。

由于在自动驾驶的时候无需使用到方向盘，因此需要设计一种与目前车辆的转向系统结构类似且又能收缩方向盘的结构。

发明内容

本发明的目的是为了解决了上述技术问题，而提出了一种适用于自动驾驶车辆的成本较低的用于收缩方向盘的转向管柱。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自动驾驶车辆转向管柱，包括管柱壳体，以及设置在所述管柱壳体内的芯轴组件，所述芯轴组件的第一端连接方向盘，第二端连接转向器件，所述芯轴组件具有可伸缩的相互套接的三段式芯轴，分别为一级芯轴、二级芯轴、三级芯轴，相互之间采用花键连接以形成相互之间的转动限制从而将转动运动从方向盘传输至转向器件，所述三级芯轴相对所述转向器件固定，所述一级芯轴和二级芯轴与所述管柱壳体之间设有两级驱动机构，使所述管柱壳体和二级芯轴具有单倍移动距离的同时，所述一级芯轴具有双倍移动距离。

优选的，所述一级芯轴具有形成外花键的第一端和形成开口且其内为轴线延伸的内花键的第二端，该第一端连接方向盘，所述二级芯轴具有与所述一级芯轴的内花键相匹配的外花键，且所述二级芯轴具有贯穿的内花键，所述三级芯轴具有两节外花键，第一节外花键与所述二级芯轴的内花键相匹配，第二节外花键连接所述转向器件并与之固定。

优选的，所述管柱壳体的第一端具有一向其第二端轴向延伸的开口，所述管柱壳体的第二端为一圆环，所述圆环的内部设置有第一轴承，所述第一轴承的内圈与所述二级芯轴固定，所述圆环的外周固定有一连接件。

优选的，所述二级芯轴的其中一个端部具有圆环结构，所述第一轴承的内圈固定在该圆环上。

优选的，所述连接件的一侧设置有作为一级驱动机构的第一驱动组件，所述第一驱动组件包括电机、传动箱、螺杆，所述电机将旋转运动通过传动箱传递至所述螺杆，所述螺杆的自由端与一套筒的螺纹孔螺纹连接，所述套筒的第一端内固定有第二轴承，所述螺纹孔设置在所述套筒的第二端。

优选的，所述第二轴承的内圈与所述一级芯轴的外周相固定，且所述第二轴承位于临近于其第一端的一侧的台阶上。

优选的，还包括一个与车架固定的导向件，所述导向件上设置有作为二级驱动机构的第二驱动组件，所述第二驱动组件的结构与所述第一驱动组件相同，其螺杆自由端与所述连接件的螺纹孔螺纹连接。

优选的，所述导向件具有轴向延伸的至少一条导向条，与所述连接件的导向块相配合形成限位导向。

优选的，所述管柱壳体的外壁与一支架之间为滑动连接，所述支架与车架固定，且其上设置有与所述管柱壳体的外壁接触配合的滑动轴承。

本发明揭示的自动驾驶车辆转向管柱，包括管柱壳体，以及设置在所述管柱壳体内的芯轴组件，所述芯轴组件的第一端连接方向盘，第二端连接转向器件，所述芯轴组件具有可伸缩的相互套接的三段式芯轴，分别为一级芯轴、二级芯轴、三级芯轴，相互之间采用花键连接以形成相互之间的转动限制从而将转动运动从方向盘传输至转向器件，所述三级芯轴相对所述转向器件固定，所述一级芯轴和二级芯轴与所述管柱壳体之间设有两级驱动机构，一级驱动机构使所述一级芯轴轴向移动，二级驱动机构使所述管柱壳体带动所述一级芯轴和二级芯轴同时轴向移动。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：采用与目前常规车辆的转向系统结构类似的技术，降低开发成本；增加方向盘的收缩距离，使自动驾驶的时候方向盘能收缩至驾驶室控制台内；操作稳定，结构实现方便，具有推广的意义。

附图说明

图1为本发明自动驾驶车辆转向管柱的立体示意图；

图2为本发明自动驾驶车辆转向管柱的爆炸图；

图3为本发明自动驾驶车辆转向管柱的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

转向管柱是整个汽车转向系统中非常重要的部件，在整车上主要连接方向盘和转向器件，在整个转向过程中转向管柱起到驾驶员转动车辆的传动作用。请参阅图1至图3，本发明提供的一种自动驾驶车辆转向管柱，包括管柱壳体1，以及设置在所述管柱壳体1内的芯轴组件。所述芯轴组件的第一端连接方向盘，第二端连接转向器件。

为了实现增加方向盘的收缩距离的目的，本发明中，所述芯轴组件具有可伸缩的相互套接的三段式芯轴，分别为一级芯轴7、二级芯轴8、三级芯轴9，相互之间采用花键连接以形成相互之间的转动限制从而将转动运动从方向盘传输至转向器件。具体如图2所示，所述一级芯轴7具有形成外花键的第一端15和形成开口且其内为轴线延伸的内花键的第二端16，该第一端15连接方向盘，所述二级芯轴8具有与所述一级芯轴7的内花键相匹配的外花键，且所述二级芯轴8具有贯穿的内花键。所述三级芯轴9具有两节外花键，第一节外花键17与所述二级芯轴8的内花键相匹配，第二节外花键18连接所述转向器件并与之固定。本发明对于花键的形式仅仅是距离，也可以采用与优选实施例不同的形式，例如套接方式互换。通过相互套接的花键的设置，可以使一级芯轴7、二级芯轴8、三级芯轴9形成周向固定而轴向可相对移动。

所述管柱壳体1的第一端具有一向其第二端轴向延伸的开口2，所述管柱壳体1的第二端为一圆环19，所述圆环19的内部设置有第一轴承10，所述第一轴承10的内圈与所述二级芯轴8固定，所述二级芯轴8的其中一个端部具有圆环结构，所述第一轴承10的内圈固定在该圆环20上。

所述圆环19的外周固定有一连接件4，可以采用卡接或螺接。所述连接件4的一侧设置有作为一级驱动机构的第一驱动组件13，所述第一驱动组件13包括电机21、传动箱22、螺杆23，所述电机21将旋转运动通过传动箱22传递至所述螺杆23。

所述螺杆23的自由端与一套筒5的螺纹孔24螺纹连接，所述套筒5的第一端内固定有第二轴承6，所述螺纹孔24设置在所述套筒5的第二端。所述套筒5的第二端设置有一延伸臂，伸出于所述管柱壳体1之外，所述螺纹孔24设置在所述延伸臂上。

所述第二轴承6的内圈与所述一级芯轴7的外周相固定，且所述第二轴承6位于临近于其第一端15的一侧的台阶25上。这样，所述一级芯轴7与所述套筒5之间为可相对转动。

当该一级驱动机构的所述电机21转动时，所述螺杆23被带动一起转动，由于所述套筒5的延伸臂与管柱壳体1的开口端面之间的旋转限位作用，所述套筒5在螺杆23的作用下可沿其轴线移动，进而通过第二轴承6带动所述一级芯轴7移动。

本发明的转向管柱还包括一个与车架固定的导向件11，所述导向件11上设置有作为二级驱动机构的第二驱动组件12，所述第二驱动组件12的结构与所述第一驱动组件13相同，其螺杆23自由端与所述连接件4的螺纹孔27螺纹连接。所述导向件11具有轴向延伸的至少一条导向条14，与所述连接件4的导向块26相配合形成限位导向。这样，当所述第二驱动组件12的电机21转动时，所述螺杆23被带动一起转动，进而驱动所述连接件4沿其轴线移动，进而带动所述管柱壳体1一起沿其轴线移动。本优选实施例中，为了更好的达到移动效果，所述管柱壳体1的外壁与一支架3之间为滑动连接，所述支架3与车架固定，且其上设置有与所述管柱壳体1的外壁接触配合的滑动轴承。

本发明揭示的芯轴组件为可伸缩的相互套接的三段式芯轴，分别为一级芯轴7、二级芯轴8、三级芯轴9，本优选实施例中三者相互之间配合的花键的长度大致相等，这样整个移动过程中，一级驱动机构使所述一级芯轴7轴向移动，二级驱动机构使所述管柱壳体1带动所述一级芯轴7和二级芯轴8同时轴向移动，所述管柱壳体1和二级芯轴8具有单倍移动距离，所述一级芯轴7具有双倍移动距离。当然，本发明中也允许所述一级芯轴7与二级芯轴8之间不是整倍数的移动距离。

本发明中，还包括电子控制模式，即一级驱动机构和二级驱动机构的工作连贯性通过位移传感器或计时器来实现，确保二级驱动机构完成后马上启动一级驱动机构。

下面简单简述本发明的工作过程。

当车辆采用自动驾驶模式时，二级驱动机构接收到启动信号，其电机启动，其螺杆带动所述连接件4移动，由于相互之间的固定关系，所述管柱壳体1和二级芯轴8会随着所述连接件4一起移动，所述二级芯轴8会慢慢完全套接在所述三级芯轴9的外侧。这时所述套筒5和一级芯轴7也会随着所述管柱壳体1一起移动，使所述套筒5和管柱壳体1之间无位移产生，所述一级芯轴7和二级芯轴8之间无位移产生。当二级驱动机构驱动所述连接件4到达指定位置后，所述一级驱动机构接收到启动信号，其电机启动，其螺杆带动所述套筒5在所述管柱壳体1内移动，由于第二轴承6的限位作用，所述一级芯轴7会被同时带动移动进而慢慢完全套接在所述二级芯轴8的外侧。这样，所述一级芯轴7相对被移动了较多的距离，使自动驾驶车辆的方向盘能完全收缩至驾驶室控制台内。反之，则可以将方向盘伸出恢复到正常状态。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种自动驾驶车辆转向管柱，包括管柱壳体（1），以及设置在所述管柱壳体（1）内的芯轴组件，所述芯轴组件的第一端连接方向盘，第二端连接转向器件，其特征在于，所述芯轴组件具有可伸缩的相互套接的三段式芯轴，分别为一级芯轴（7）、二级芯轴（8）、三级芯轴（9），相互之间采用花键连接以形成相互之间的转动限制从而将转动运动从方向盘传输至转向器件，所述三级芯轴（9）相对所述转向器件固定，所述一级芯轴（7）和二级芯轴（8）与所述管柱壳体（1）之间设有两级驱动机构，使所述管柱壳体（1）和二级芯轴（8）具有单倍移动距离的同时，所述一级芯轴（7）具有双倍移动距离。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆转向管柱，其特征在于，所述一级芯轴（7）具有形成外花键的第一端（15）和形成开口且其内为轴线延伸的内花键的第二端（16），该第一端（15）连接方向盘，所述二级芯轴（8）具有与所述一级芯轴（7）的内花键相匹配的外花键，且所述二级芯轴（8）具有贯穿的内花键，所述三级芯轴（9）具有两节外花键，第一节外花键（17）与所述二级芯轴（8）的内花键相匹配，第二节外花键（18）连接所述转向器件并与之固定。

3.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆转向管柱，其特征在于，所述管柱壳体（1）的第一端具有一向其第二端轴向延伸的开口（2），所述管柱壳体（1）的第二端为一圆环（19），所述圆环（19）的内部设置有第一轴承（10），所述第一轴承（10）的内圈与所述二级芯轴（8）固定，所述圆环（19）的外周固定有一连接件（4）。

4.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆转向管柱，其特征在于，所述二级芯轴（8）的其中一个端部具有圆环结构，所述第一轴承（10）的内圈固定在该圆环（20）上。

5.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆转向管柱，其特征在于，所述连接件（4）的一侧设置有作为一级驱动机构的第一驱动组件（13），所述第一驱动组件（13）包括电机（21）、传动箱（22）、螺杆（23），所述电机（21）将旋转运动通过传动箱（22）传递至所述螺杆（23），所述螺杆（23）的自由端与一套筒（5）的螺纹孔（24）螺纹连接，所述套筒（5）的第一端内固定有第二轴承（6），所述螺纹孔（24）设置在所述套筒（5）的第二端。

6.根据权利要求5所述的自动驾驶车辆转向管柱，其特征在于，所述第二轴承（6）的内圈与所述一级芯轴（7）的外周相固定，且所述第二轴承（6）位于临近于其第一端（15）的一侧的台阶（25）上。

7.根据权利要求5所述的自动驾驶车辆转向管柱，其特征在于，还包括一个与车架固定的导向件（11），所述导向件（11）上设置有作为二级驱动机构的第二驱动组件（12），所述第二驱动组件（12）的结构与所述第一驱动组件（13）相同，其螺杆（23）自由端与所述连接件（4）的螺纹孔（27）螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆转向管柱，其特征在于，所述导向件（11）具有轴向延伸的至少一条导向条（14），与所述连接件（4）的导向块（26）相配合形成限位导向。

9.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆转向管柱，其特征在于，所述管柱壳体（1）的外壁与一支架（3）之间为滑动连接，所述支架（3）与车架固定，且其上设置有与所述管柱壳体（1）的外壁接触配合的滑动轴承。

10.一种自动驾驶车辆转向管柱，其特征在于，包括管柱壳体（1），以及设置在所述管柱壳体（1）内的芯轴组件，所述芯轴组件的第一端连接方向盘，第二端连接转向器件，所述芯轴组件具有可伸缩的相互套接的三段式芯轴，分别为一级芯轴（7）、二级芯轴（8）、三级芯轴（9），相互之间采用花键连接以形成相互之间的转动限制从而将转动运动从方向盘传输至转向器件，所述三级芯轴（9）相对所述转向器件固定，所述一级芯轴（7）和二级芯轴（8）与所述管柱壳体（1）之间设有两级驱动机构，一级驱动机构使所述一级芯轴（7）轴向移动，二级驱动机构使所述管柱壳体（1）带动所述一级芯轴（7）和二级芯轴（8）同时轴向移动。