CN112722062B - 一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，包括方向盘、方向盘过渡轮、方向盘动力轮、方向盘回正装置、方向盘微调装置和方向盘分离装置，所述方向盘与方向盘过渡轮通过方向盘微调装置相连，所述方向盘过渡轮能够带动方向盘顺时针或逆时针旋转，所述方向盘过渡轮与方向盘动力轮通过方向盘分离装置相互锁定或分离，所述方向盘下方设置有方向盘回正装置，所述方向盘回正装置输出端与方向盘动力轮驱动连接，所述方向盘回正装置能够带动方向盘动力轮顺时针或逆时针旋转。本发明通过远程信号控制蜗轮变速箱左右双轴输出带动离合器模块，通过左右离合器输出达到输出方向相反的目的，且设置有方向盘微调装置，达到微量调整动作量、缓冲的目的。

Description

一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置

技术领域

本发明涉及汽车遥控技术领域，尤其涉及一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置。

背景技术

从20世纪70年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展，中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。Google Driverless Car是谷歌公司的Google X实验室研发中的全自动驾驶汽车，不需要驾驶者就能启动、行驶以及停止，目前正在测试，已驾驶了48万公里。2012年5月8日，在美国内华达州允许无人驾驶汽车上路3个月后，机动车驾驶管理处(Department of MotorVehicles)为Google的无人驾驶汽车颁发了一张合法车牌。

目前无人驾驶的测试是通过在空地中设置障碍物和障碍车辆进行，并没有完善的测试平台测试无人驾驶车的功能和性能，因此搭建无人驾驶车辆测试验证平台及其测试方法是十分必要的；同时在无人驾驶汽车上路后会对交通流影响，研究无人驾驶汽车对交通流的影响能够根据不同交通状况下选择汽车的驾驶模式，提高交通效率。

申请号为201410118860.5的发明专利，其公开一种无人驾驶车辆环境基本性能测试系统及测试方法，无人驾驶车辆为经过底层改造后的汽车，底层带有控制系统，该底层控制系统对无人驾驶车辆的电控转向能力、电控速度调节能力、电控制动等功能的性能进行可靠性测试，对车辆性能进行安全试验，此发明只是对无人驾驶车功能的测试，不能完全的测试无人驾驶车的性能。申请号为201520016718.X的发明专利，其公开一种无人驾驶车辆遥控制动性能测试系统，是采用一裁判车来对无人车的制动响应时间和速度进行比对测试，此发明通过无线收发器与裁判车无线收发器通过无线网络通信以及GPS系统，只是进行制动的测试，涉及无人驾驶车整车的性能测试。

现需要一种方便控制调节且具备自动转向回正功能的远程控制装置，能够远程控制汽车，控制精度更高。

发明内容

本发明提供了一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，通过对现有设备进行技术改造，解决了现有汽车无人驾驶控制效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案：

一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，包括方向盘、方向盘过渡轮、方向盘动力轮、方向盘回正装置、方向盘微调装置和方向盘分离装置，所述方向盘与方向盘过渡轮通过方向盘微调装置相连，所述方向盘过渡轮能够带动方向盘顺时针或逆时针旋转，所述方向盘过渡轮与方向盘动力轮通过方向盘分离装置相互锁定或分离，所述方向盘下方设置有方向盘回正装置，所述方向盘回正装置输出端与方向盘动力轮驱动连接，所述方向盘回正装置能够带动方向盘动力轮顺时针或逆时针旋转；

所述方向盘回正装置包括壳体、控制模块、减速电机、电机轴、离合器模块、滑轮组模块、连接绳，所述壳体内安装设置有控制模块和减速电机，所述控制模块能够接收远程型号控制减速电机旋转，所述减速电机与电机轴之间设置有离合器模块，所述电机轴输出端上与滑轮组模块相连，所述滑轮组输出端通过连接绳与方向盘动力轮固定连接，所述减速电机能够带动滑轮组牵引连接绳从而调节方向盘动力轮调整转动方向。

优选的，所述电机轴为左右同轴同向输出，离合器模块包括左离合器和右离合器，所述连接绳包括左连接绳和右连接绳，滑轮组模块包括左滑轮组和右滑轮组，左侧电机轴与左离合器连接，左侧电机轴通过左滑轮组和左连接绳连接，所述左连接绳和方向盘动力轮左端固定连接，右侧电机轴与右离合器连接，右侧电机轴通过右滑轮组和右连接绳连接，所述右连接绳和方向盘动力轮右端固定连接。

优选的，所述左滑轮组包括第一卷轮、第一拉索、第二拉索、第一导轮、第二导轮、第三导轮和第一弹簧，所述左侧电机轴左离合器上固定有第一卷轮，所述第一卷轮上饶设有第一拉索，所述第一拉索另一端与第一导轮轮轴固定连接，所述第一导轮轮轴还连接有第二拉索，所述第二拉索依次绕过第二导轮和第三导轮的轮面连接固定于壳体底面上，其中第二导轮轮轴固定设置在壳体内，第三导轮轮轴通过第一弹簧与壳体顶面活动连接，所述第一导轮轮面上还饶设有左连接绳，所述左连接绳一端与壳体顶面上相固定，所述左连接绳另一端与方向盘动力轮左端固定连接。

优选的，所述右滑轮组包括第二卷轮、第三拉索、第四拉索、第四导轮、第五导轮、第六导轮和第二弹簧，所述右侧电机轴右离合器上固定有第二卷轮，所述第二卷轮上饶设有第三拉索，所述第三拉索另一端与第四导轮轮轴固定连接，所述第四导轮轮轴还连接有第四拉索，所述第四拉索依次绕过第五导轮和第六导轮的轮面连接固定于壳体底面上，其中第五导轮轮轴固定设置在壳体内，第六导轮轮轴通过第二弹簧与壳体顶面活动连接，所述第四导轮轮面上还饶设有右连接绳，所述右连接绳一端与壳体顶面上相固定，所述右连接绳另一端与方向盘动力轮右端固定连接。

优选的，所述方向盘分离装置包括遥控电磁铁和固定销子，所述遥控电磁铁固定安装在方向盘动力轮上，所述方向盘动力轮和方向盘过渡轮开设有相对应的销孔，遥控电磁铁上安装有可沿所述销孔活动的固定销子，所述遥控电磁铁能够接收远程信号推动固定销子穿过方向盘动力轮和方向盘过渡轮的销孔连接固定方向盘动力轮和方向盘过渡轮。

优选的，所述方向盘微调装置包括支座、过渡轮支撑轴承、摆臂、第一旋转轴、第二旋转轴，所述支座与方向盘相对固定，支座背离方向盘的一面与过渡轮支撑轴承相连，所述过渡轮支撑轴承内嵌装有方向盘过渡轮，所述摆臂通过第一旋转轴与支座相连，且摆臂具有一定的自由摆动角度，所述摆臂另一端开设有椭圆孔，所述第二旋转轴穿过所述椭圆孔与方向盘过渡轮相连。

优选的，所述方向盘微调装置还包括若干组回正弹簧，所述摆臂上位于第一旋转轴处左右两端分别开设有连接口，所述若干组回正弹簧分别连接固定于连接口与方向盘过渡轮之间，以及方向盘过渡轮与方向盘之间。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1)本发明通过远程信号控制蜗轮变速箱左右双轴输出带动离合器模块，离合器保持相反动作，一个接合，另一个则分离，动力电机只需要保持单方向旋转运行，无需正反控制，通过左右离合器输出达到输出方向相反的目的。

2)本发明通过滑轮组模块带动驱动轮反向转动牵引方向盘，实现了方向盘的自动回正功能，导轮拉索的设置加大了行程，压缩装置尺寸的目的，且安装结构简单，成本低。

3)本发明设置有方向盘微调装置，通过摆臂根据弹簧拉力微量控制旋转角度大小，减小方向盘启动时瞬间旋转角度，达到微量调整动作量、缓冲的目的。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明方向盘回正装置示意图；

图3为本发明方向盘微调装置正面示意图；

图4为本发明方向盘微调装置侧面剖视图；

图5为本发明方向盘分离装置示意图；

标号说明：方向盘1、方向盘过渡轮2、方向盘动力轮3、方向盘回正装置4、壳体41、控制模块42、减速电机43、电机轴44、离合器模块45、左离合器451、右离合器452、滑轮组模块46、左滑轮组461、第一卷轮4611、第一拉索4612、第二拉索4613、第一导轮4614、第二导轮4615、第三导轮4616、第一弹簧4617、右滑轮组462、第二卷轮4621、第三拉索4622、第四拉索4623、第四导轮4624、第五导轮4625、第六导轮4626、第二弹簧4627、连接绳47、左连接绳471、右连接绳472、方向盘微调装置5、支座51、过渡轮支撑轴承52、摆臂53、椭圆孔531、第一旋转轴54、第二旋转轴55、回正弹簧56、方向盘分离装置6、遥控电磁铁61、固定销子62。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来详细说明本发明的具体内容。

如图1-5所示，本实施例提供了一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，包括方向盘1、方向盘过渡轮2、方向盘动力轮3、方向盘回正装置4、方向盘微调装置5和方向盘分离装置6，所述方向盘1与方向盘过渡轮2通过方向盘微调装置5相连，所述方向盘过渡轮2能够带动方向盘1顺时针或逆时针旋转，所述方向盘过渡轮2与方向盘动力轮3通过方向盘分离装置6相互锁定或分离，所述方向盘1下方设置有方向盘回正装置4，所述方向盘回正装置4输出端与方向盘动力轮3驱动连接，所述方向盘回正装置4能够带动方向盘动力轮3顺时针或逆时针旋转；

所述方向盘回正装置4包括壳体41、控制模块42、减速电机43、电机轴44、离合器模块45、滑轮组模块46、连接绳47，所述壳体41内安装设置有控制模块42和减速电机43，所述控制模块42能够接收远程型号控制减速电机43旋转，所述减速电机43与电机轴44之间设置有离合器模块45，所述电机轴44输出端上与滑轮组模块46相连，所述滑轮组输出端通过连接绳47与方向盘动力轮3固定连接，所述减速电机43能够带动滑轮组牵引连接绳47从而调节方向盘动力轮3调整转动方向。

进一步地，为了实现能够控制方向盘1回正，所述电机轴44为左右同轴同向输出，离合器模块45包括左离合器451和右离合器452，所述连接绳47包括左连接绳471和右连接绳472，滑轮组模块46包括左滑轮组461和右滑轮组462，左侧电机轴44与左离合器451连接，左侧电机轴44通过左滑轮组461和左连接绳471连接，所述左连接绳471和方向盘动力轮3左端固定连接，右侧电机轴44与右离合器452连接，右侧电机轴44通过右滑轮组462和右连接绳472连接，所述右连接绳472和方向盘动力轮3右端固定连接。

进一步地，为了实现左滑轮组461的牵引效果，所述左滑轮组461包括第一卷轮4611、第一拉索4612、第二拉索4613、第一导轮4614、第二导轮4615、第三导轮4616和第一弹簧4617，所述左侧电机轴44左离合器451上固定有第一卷轮4611，所述第一卷轮4611上饶设有第一拉索4612，所述第一拉索4612另一端与第一导轮4614轮轴固定连接，所述第一导轮4614轮轴还连接有第二拉索4613，所述第二拉索4613依次绕过第二导轮4615和第三导轮4616的轮面连接固定于壳体41底面上，其中第二导轮4615轮轴固定设置在壳体41内，第三导轮4616轮轴通过第一弹簧4617与壳体41顶面活动连接，所述第一导轮4614轮面上还饶设有左连接绳471，所述左连接绳471一端与壳体41顶面上相固定，所述左连接绳471另一端与方向盘动力轮3左端固定连接。

进一步地，为了实现右滑轮组462的牵引效果，所述右滑轮组462包括第二卷轮4621、第三拉索4622、第四拉索4623、第四导轮4624、第五导轮4625、第六导轮4626和第二弹簧4627，所述右侧电机轴44右离合器452上固定有第二卷轮4621，所述第二卷轮4621上饶设有第三拉索4622，所述第三拉索4622另一端与第四导轮4624轮轴固定连接，所述第四导轮4624轮轴还连接有第四拉索4623，所述第四拉索4623依次绕过第五导轮4625和第六导轮4626的轮面连接固定于壳体41底面上，其中第五导轮4625轮轴固定设置在壳体41内，第六导轮4626轮轴通过第二弹簧4627与壳体41顶面活动连接，所述第四导轮4624轮面上还饶设有右连接绳472，所述右连接绳472一端与壳体41顶面上相固定，所述右连接绳472另一端与方向盘动力轮3右端固定连接。

减速电机43接受信号后启动，左离合器451接受信号接合，右离合器452保持分离，左离合器451带动第一卷轮4611旋转，通过旋卷第一拉索4612，对左连接绳471产生作用力，对方向盘1施加作用力向左旋转达到需要的旋转角度；动作相反时，右离合器452接受信号接合，左离合器451保持分离，右离合器452带动第二卷轮4621旋转，通过旋卷第三拉索4622，对右连接绳472产生作用力，对方向盘1施加作用力向右旋转达到需要的旋转角度，过程中通过第三导轮4616相连的第一弹簧4617和第六导轮4626相连的第二弹簧4627，存储相反的作用力。

方向盘1动作指令完成后，左离合器451或右离合器452收到停止信号分离，切断装置与减速电机43动力之间联系，释放第一弹簧4617和第二弹簧4627的作用力，第一弹簧4617通过对第三导轮4616带动第二拉索4613拉动第一导轮4614，从而带动左连接绳471施加作用力，第二弹簧4627通过对第六导轮4626带动第四拉索4623拉动第四导轮4624，从而带动右连接绳472施加作用力，直至第一弹簧4617与第二弹簧4627相互作用力打到平衡，带动方向盘1恢复至设定方向。

进一步地，所述方向盘分离装置6包括遥控电磁铁61和固定销子62，所述遥控电磁铁61固定安装在方向盘动力轮3上，所述方向盘动力轮3和方向盘过渡轮2开设有相对应的销孔，遥控电磁铁61上安装有可沿所述销孔活动的固定销子62，所述遥控电磁铁61能够接收远程信号推动固定销子62穿过方向盘动力轮3和方向盘过渡轮2的销孔连接固定方向盘动力轮3和方向盘过渡轮2。

需要接合方向盘1以达到遥控驾驶汽车，通过遥控信号给予双向遥控电磁铁61通电通过电磁铁推动固定销子62穿过方向盘1主动盘与方向盘过渡轮2接合，当电机带动方向盘动力轮3时，通过固定销子62带动过渡轮旋转而达到方向盘1旋转的目的，当汽车进入主动驾驶模式时，通过遥控信号给予电磁铁反方向动作，把固定销子62从方向盘过渡轮2中拔出，方向盘1主动轮与方向盘过渡轮2分离，方向盘1则不再接受遥控装置指令，从而达到车辆主动驾驶的目的，可在远程遥控驾驶模式和自主驾驶模式之间切换。

进一步地，所述方向盘微调装置5包括支座51、过渡轮支撑轴承52、摆臂53、第一旋转轴54、第二旋转轴55，所述支座51与方向盘1相对固定，支座51背离方向盘1的一面与过渡轮支撑轴承52相连，所述过渡轮支撑轴承52内嵌装有方向盘过渡轮2，所述摆臂53通过第一旋转轴54与支座51相连，且摆臂53具有一定的自由摆动角度，所述摆臂53另一端开设有椭圆孔531，所述第二旋转轴55穿过所述椭圆孔531与方向盘过渡轮2相连。

进一步地，所述方向盘微调装置5还包括若干组回正弹簧56，所述摆臂53上位于第一旋转轴54处左右两端分别开设有连接口，所述若干组回正弹簧56分别连接固定于连接口与方向盘过渡轮2之间，以及方向盘过渡轮2与方向盘1之间。

动力轮旋转时，通过遥控电磁铁61接合方向盘过渡轮2带动方向盘1旋转，同时通过摆臂53根据回正弹簧56拉力微量控制旋转角度大小，减小方向盘1启动时瞬间旋转角度，达到微量调整动作量、缓冲的目的，方向盘1在回正弹簧56的反作用力下，自动修正至指令角度，达到动力快速传递时缓冲、修正作用。

本发明具有以下特点：

1)本发明通过远程信号控制蜗轮变速箱左右双轴输出带动离合器模块，离合器保持相反动作，一个接合，另一个则分离，动力电机只需要保持单方向旋转运行，无需正反控制，通过左右离合器输出达到输出方向相反的目的。

2)本发明通过滑轮组模块带动驱动轮反向转动牵引方向盘，实现了方向盘的自动回正功能，导轮拉索的设置加大了行程，压缩装置尺寸的目的，且安装结构简单，成本低。

3)本发明设置有方向盘微调装置，通过摆臂根据弹簧拉力微量控制旋转角度大小，减小方向盘启动时瞬间旋转角度，达到微量调整动作量、缓冲的目的。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (7)

1.一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，其特征在于，包括方向盘、方向盘过渡轮、方向盘动力轮、方向盘回正装置、方向盘微调装置和方向盘分离装置，所述方向盘与方向盘过渡轮通过方向盘微调装置相连，所述方向盘过渡轮能够带动方向盘顺时针或逆时针旋转，所述方向盘过渡轮与方向盘动力轮通过方向盘分离装置相互锁定或分离，所述方向盘下方设置有方向盘回正装置，所述方向盘回正装置输出端与方向盘动力轮驱动连接，所述方向盘回正装置能够带动方向盘动力轮顺时针或逆时针旋转；

所述方向盘回正装置包括壳体、控制模块、减速电机、电机轴、离合器模块、滑轮组模块、连接绳，所述壳体内安装设置有控制模块和减速电机，所述控制模块能够接收远程型号控制减速电机旋转，所述减速电机与电机轴之间设置有离合器模块，所述电机轴输出端上与滑轮组模块相连，所述滑轮组输出端通过连接绳与方向盘动力轮固定连接，所述减速电机能够带动滑轮组牵引连接绳从而调节方向盘动力轮调整转动方向。

2.根据权利要求1所述的一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，其特征在于，所述电机轴为左右同轴同向输出，离合器模块包括左离合器和右离合器，所述连接绳包括左连接绳和右连接绳，滑轮组模块包括左滑轮组和右滑轮组，左侧电机轴与左离合器连接，左侧电机轴通过左滑轮组和左连接绳连接，所述左连接绳和方向盘动力轮左端固定连接，右侧电机轴与右离合器连接，右侧电机轴通过右滑轮组和右连接绳连接，所述右连接绳和方向盘动力轮右端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，其特征在于，所述左滑轮组包括第一卷轮、第一拉索、第二拉索、第一导轮、第二导轮、第三导轮和第一弹簧，所述左侧电机轴相连的左离合器上固定有第一卷轮，所述第一卷轮上饶设有第一拉索，所述第一拉索另一端与第一导轮轮轴固定连接，所述第一导轮轮轴还连接有第二拉索，所述第二拉索依次绕过第二导轮和第三导轮的轮面连接固定于壳体底面上，其中第二导轮轮轴固定设置在壳体内，第三导轮轮轴通过第一弹簧与壳体顶面活动连接，所述第一导轮轮面上还饶设有左连接绳，所述左连接绳一端与壳体顶面上相固定，所述左连接绳另一端与方向盘动力轮左端固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，其特征在于，所述右滑轮组包括第二卷轮、第三拉索、第四拉索、第四导轮、第五导轮、第六导轮和第二弹簧，所述右侧电机轴相连的右离合器上固定有第二卷轮，所述第二卷轮上饶设有第三拉索，所述第三拉索另一端与第四导轮轮轴固定连接，所述第四导轮轮轴还连接有第四拉索，所述第四拉索依次绕过第五导轮和第六导轮的轮面连接固定于壳体底面上，其中第五导轮轮轴固定设置在壳体内，第六导轮轮轴通过第二弹簧与壳体顶面活动连接，所述第四导轮轮面上还饶设有右连接绳，所述右连接绳一端与壳体顶面上相固定，所述右连接绳另一端与方向盘动力轮右端固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，其特征在于，所述方向盘分离装置包括遥控电磁铁和固定销子，所述遥控电磁铁固定安装在方向盘动力轮上，所述方向盘动力轮和方向盘过渡轮开设有相对应的销孔，遥控电磁铁上安装有可沿所述销孔活动的固定销子，所述遥控电磁铁能够接收远程信号推动固定销子穿过方向盘动力轮和方向盘过渡轮的销孔连接固定方向盘动力轮和方向盘过渡轮。

6.根据权利要求1所述的一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，其特征在于，所述方向盘微调装置包括支座、过渡轮支撑轴承、摆臂、第一旋转轴、第二旋转轴，所述支座与方向盘相对固定，支座背离方向盘的一面与过渡轮支撑轴承相连，所述过渡轮支撑轴承内嵌装有方向盘过渡轮，所述摆臂通过第一旋转轴与支座相连，且摆臂具有一定的自由摆动角度，所述摆臂另一端开设有椭圆孔，所述第二旋转轴穿过所述椭圆孔与方向盘过渡轮相连。

7.根据权利要求6所述的一种利用滑轮组的汽车方向盘回正装置，其特征在于，所述方向盘微调装置还包括若干组回正弹簧，所述摆臂上位于第一旋转轴处左右两端分别开设有连接口，所述若干组回正弹簧分别连接固定于连接口与方向盘过渡轮之间，以及方向盘过渡轮与方向盘之间。

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