CN114771634A - 一种方向盘及清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方向盘及清洁机器人，其属于车辆技术领域，方向盘包括方向盘本体、机架、转向组件和阻尼结构，转向组件包括转向轴和拨杆，转向轴与机架转动连接，方向盘本体和拨杆均与转向轴固定连接；阻尼结构设置于机架上且位于拨杆的转动路径上，在方向盘本体的转角位于第一转动区间时，转角小于设定角度，拨杆与阻尼结构分离；在方向盘本体的转角位于第二转动区间时，转角大于等于设定角度，拨杆与阻尼结构抵接且阻尼结构的阻尼大小与转角成正比。操作者在操作方向盘转动时，可以获得更好的手感，即方向盘的转动角度越大，转动越沉，操作者可以根据手感大致判断转向角度，以便于灵活调节。

Description

一种方向盘及清洁机器人

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种方向盘及清洁机器人。

背景技术

方向盘是清洁机器人的重要部件，操作者通过方向盘控制清洁机器人实现转向。在清洁机器人对地面进行清洁的过程中，为了实现全面清洁，需要清洁机器人掉头，在掉头的过程中，方向盘的转动角度较大。在清洁机器人清洁完一处的地面，转场过程中，为了实现快速转场，需要清洁机器人小角度转动，在转场的过程中，方向盘的转动角度较小。

现有的方向盘转向装置，设置有阻尼结构。有的阻尼力随转角的增大而增大，在方向盘小角度转动时，就要克服一定的阻尼力，转动不灵活，转场速度慢。有的阻尼力是均匀的，不随转角的变化而变化，在方向盘大角度转动时，操作者无法获得驾驶手感，进而无法稳定地掉头。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方向盘及清洁机器人，以解决现有技术中存在的方向盘上设置的阻尼结构设置不合理的技术问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种方向盘，包括方向盘本体，还包括：

机架；

转向组件，包括转向轴和拨杆，所述转向轴与所述机架转动连接，所述方向盘本体和所述拨杆均与所述转向轴固定连接；

阻尼结构，设置于所述机架上且位于所述拨杆的转动路径上；在所述方向盘本体的转角位于第一转动区间时，所述转角小于设定角度，所述拨杆与所述阻尼结构分离，所述方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为a；在所述方向盘本体的转角位于第二转动区间时，所述转角大于等于设定角度，所述拨杆与所述阻尼结构抵接且所述阻尼结构的阻尼大小与所述转角成正比，所述方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为b，其中，b<a≤1。

其中，所述拨杆沿所述转向轴的径向延伸，且所述拨杆的两端均凸出于所述转向轴。

其中，所述转向轮的最大转角为90°，所述设定角度为A，所述方向盘本体的上限角度为B，A+(B-A)/b＝90°。

其中，所述阻尼结构设置有两组，两组所述阻尼结构对称分布于所述转向轴的两侧。

其中，所述阻尼结构包括支撑杆、阻尼弹簧和螺母，所述支撑杆滑动穿设于所述机架上，所述阻尼弹簧套设于所述支撑杆，所述螺母连接于所述支撑杆的一端。

其中，还包括：

基座，所述机架与所述基座滑动连接；

回收组件，与所述机架连接，所述回收组件能够带动所述机架在伸出位置移动至缩回位置；

回正组件，所述回正组件设置于所述拨杆的转动路径上，在所述机架回收的过程中，所述回正组件带动所述拨杆回正。

其中，所述回正组件包括：

两个压线板，对称设置于所述转向轴的两侧，所述拨杆位于两个所述压线板之间，所述压线板的一端与所述机架铰接，所述压线板的另一端能够抵接所述拨杆；

限位件，形成限位通道，所述机架在回收过程中两个所述压线板滑入所述限位通道中以相互靠近。

其中，两个所述压线板之间通过弹性件连接，或者，所述压线板与所述机架的铰接处设置有扭簧。

其中，所述限位件包括两个限位轮，所述限位轮转动设置于所述基座上，两个所述限位轮之间形成所述限位通道，所述限位轮与所述压线板的外侧抵接。

一种清洁机器人，包括如上所述的方向盘。

本发明的有益效果：

本发明提出的方向盘，在方向盘本体的转角位于第一转动区间时，转角小于设定角度，拨杆与阻尼结构分离，此时阻尼结构不向拨杆提供阻尼，在方向盘本体的转角位于第二转动区间时，转角大于等于设定角度，拨杆与阻尼结构抵接，此时阻尼结构提供阻尼，且阻尼结构的阻尼大小与转角成正比。操作者在操作方向盘转动时，可以获得更好的手感，即方向盘的转动角度越大，转动越沉，操作者可以根据手感大致判断转向角度，以便于灵活调节。

在方向盘本体的转角位于第一转动区间时，方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为a；在方向盘本体的转角位于第二转动区间时，方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为b，其中b<a≤1，使得方向盘本体在小角度转动时，转向轮的转动角度较小，转向轮较灵活，便于实现远距离行进；方向盘本体在大角度转动时，方向盘本体改变较小的角度能够使得转向轮改变较大的角度，实现轻松顺利掉头。

本发明提出的清洁机器人，在方向盘本体的转角较小时，阻尼结构不提供阻尼，此时操作者可以控制清洁机器人完成转场动作，在转向轴的转角较大时，阻尼结构提供阻尼，此时操作者感受到转动变沉，此时操作者可以控制清洁机器人完成掉头动作；在大角度转动时，由于阻尼结构的阻尼作用，操作者需要更大的转动力，因此操作者转动更慢更平稳。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的方向盘的机架处于伸出位置的结构示意图一；

图2是本发明实施例一提供的方向盘的机架处于伸出位置的结构示意图二；

图3是本发明实施例一提供的方向盘的机架处于伸出位置的侧视图；

图4是本发明实施例一提供的方向盘的机架处于伸出位置的部分结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的方向盘的机架处于缩回位置的结构示意图一；

图6是本发明实施例一提供的方向盘的机架处于缩回位置的结构示意图二；

图7是本发明实施例一提供的方向盘的机架处于缩回位置的侧视图；

图8是本发明实施例一提供的方向盘的机架处于缩回位置的部分结构示意图。

图中：

10、基座；11、导轨；12、支撑部；13、倾斜部；14、限位柱；15、滑槽；16、限位孔；17、限位开关；

20、机架；21、挡板；22、电磁锁；23、限位槽；

31、转向轴；32、拨杆；321、球体；

41、阻尼气弹簧；

50、阻尼结构；51、支撑杆；52、阻尼弹簧；53、螺母；

60、盘式阻尼器；

71、压线板；711、限位凸起；712、压线座；72、弹性件；73、限位轮。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

参见图1至图8，本发明实施例提供一种方向盘，包括方向盘本体，方向盘本体能够在伸出位置和缩回位置之间移动。当方向盘本体位于缩回位置时，占用较小的空间。

方向盘包括基座10、机架20和转向组件，机架20与基座10滑动连接，转向组件包括转向轴31，转向轴31与机架20转动连接，方向盘本体与转向轴31固定连接。在转向时，操作者操作方向盘本体转动，进而带动转向轴31相对于机架20转动。转向轴31上设置有电位器，电位器能够将转向轴31的转角信息传递至控制器，控制器控制转向轮转动。方向盘本体的转角等于转向轴31的转角。

基座10上设置有导轨11，机架20与导轨11滑动配合。当方向盘本体位于缩回位置时，机架20处于缩回位置，若需要使用方向盘，操作者可以将方向盘本体拉出，此时机架20沿导轨11滑动，从缩回位置移动到伸出位置。

在本实施例中，基座10包括支撑部12和倾斜部13，倾斜部13相对于支撑部12呈夹角设置，导轨11设置于倾斜部13上，便于方向盘本体沿着与地面倾斜的方向伸出。

基座10上间隔设置有两个限位柱14，机架20上设置有挡板21，挡板21能够与限位柱14抵接。在机架20滑动至伸出位置或者缩回位置时，挡板21与限位柱14抵接，进而对机架20起到限位作用。

当机架20处于伸出位置时，为了防止机架20沿着导轨11滑动移位，在机架20上设置有电磁锁22，电磁锁22包括电磁铁、锁杆和复位弹簧，锁杆能够相对于机架20伸缩，在电磁铁不通电情况下，锁杆处于伸出状态，复位弹簧处于正常状态，没有弹性变形。在电磁铁通电情况下，锁杆处于缩回状态，复位弹簧被压缩。

基座10上设置有滑槽15和限位孔16。在机架20移动过程中，锁杆沿着滑槽15移动，滑槽15具有导向曲面，使得锁杆逐渐缩回，复位弹簧被压缩；当机架20移动至伸出位置时，锁杆正对限位孔16，在复位弹簧的弹性力的作用下锁杆插入限位孔16中，防止机架20滑动，进而实现对机架20的限位。

进一步地，当方向盘本体位于伸出位置时，若需要回收方向盘，操作者可以按压方向盘上的回收按钮，回收按钮发出信号至控制器，控制器控制电磁锁22的锁杆缩回，此时机架20可以沿导轨11滑动复位。

方向盘还包括回收组件，回收组件与机架20连接，回收组件能够带动机架20在伸出位置移动至缩回位置。

具体地，回收组件包括阻尼气弹簧41，阻尼气弹簧41的一端与机架20转动连接，阻尼气弹簧41的另一端与基座10转动连接。

当操作者拉动方向盘本体，使得机架20从缩回位置移动至伸出位置时，阻尼气弹簧41被拉伸，但是由于电磁锁22的限位作用，阻尼气弹簧41不会将机架20拉回。当方向盘需要回收时，电磁锁22的锁杆缩回，机架20在阻尼气弹簧41的弹性恢复力的作用下沿着导轨11滑动至缩回位置。

进一步地，回收组件还可以是拉簧，拉簧的一端与机架20连接，拉簧的另一端与基座10连接。

当操作者拉动方向盘本体，使得机架20从缩回位置移动至伸出位置时，拉簧被拉伸，但是由于电磁锁22的限位作用，拉簧不会将机架20拉回。当方向盘需要回收时，电磁锁22的锁杆缩回，机架20在拉簧的弹性恢复力的作用下沿着导轨11滑动至缩回位置。

其中，拉簧可以设置有两根，两根拉簧平行间隔设置。

可选地，回收组件包括阻尼气弹簧41和拉簧，阻尼气弹簧41设置于两根拉簧之间。在机架20回收时，能够提供更大的拉力。

进一步地，基座10上设置有限位开关17，当机架20滑动至缩回位置时，触发限位开关17，限位开关17发出信号至控制器，控制器得知机架20已经回收，可以控制执行自动驾驶模式或者其他操作。

实施例二

其中与实施例一相同或相应的零部件采用与实施例一相应的附图标记。为简便起见，仅描述实施例二与实施例一的区别点。区别之处在于，转向组件还包括拨杆32，拨杆32与转向轴31固定连接。方向盘还包括阻尼结构50，阻尼结构50设置于机架20上且位于拨杆32的转动路径上。在方向盘本体的转角位于第一转动区间时，转角小于设定角度，拨杆32与阻尼结构50分离；在方向盘本体的转角位于第二转动区间时，转角大于等于设定角度，拨杆32与阻尼结构50抵接且阻尼结构50的阻尼大小与所述转角成正比。

根据不同的使用场景，每次需要转动的角度不同。在方向盘本体的转角位于第一转动区间时，转角小于设定角度，拨杆32与阻尼结构50分离，此时阻尼结构50不向拨杆32提供阻尼；在方向盘本体的转角位于第二转动区间时，转角大于等于设定角度，拨杆32与阻尼结构50抵接，此时阻尼结构50提供阻尼，且阻尼结构50的阻尼大小与转角成正比。操作者在操作方向盘转动时，可以获得更好的手感，即方向盘的转动角度越大，转动越沉，操作者可以根据手感大致判断转向角度，以便于灵活调节。

也就是说，方向盘在转动过程中受到的阻尼力是分段的。在第一阶段，转角小于设定角度时，拨杆32与阻尼结构50不接触；在第二阶段，转角大于等于设定角度时，拨杆32与阻尼结构50抵接。

由于方向盘的转动是双向的，既可以顺时针转动，也可以逆时针转动，因此阻尼结构50设置有两组，两组阻尼结构50对称分布于转向轴31的两侧。

阻尼结构50包括支撑杆51、阻尼弹簧52和螺母53，支撑杆51滑动穿设于机架20上，阻尼弹簧52套设于支撑杆51，螺母53连接于支撑杆51的一端。当拨杆32与阻尼结构50抵接时，随着转向轴31转动，阻尼弹簧52被压缩，对拨杆32产生阻力，进而对转向轴31产生阻尼。

在本实施例中，设定角度为30°，当然也可以为其他任意的角度，例如25°、20°等。上限角度为45°，当然也可以为其他任意的角度，如40°、50°、55°等。可以理解的是，通过调整拨杆32与阻尼结构50的接触时机，如角度、阻尼结构50的长度等因素，调整设定角度。

由于方向盘的转动是双向的，既可以顺时针转动，也可以逆时针转动，因此以方向盘的回正角度为0°作为基准，方向盘顺时针转动30°和逆时针转动30°都属于第一阶段；同理，当方向盘顺时针转动30°-45°之间和逆时针转动30°-45°之间都属于第二阶段。

进一步地，在转向轴31上套设有盘式阻尼器60。盘式阻尼器60为现有结构，在转向轴31的转动过程中，盘式阻尼器60能够提供均匀的阻尼，即阻尼大小不随转角改变。在第一转动区间内，转角小于设定角度，通过盘式阻尼器60的阻尼来增加转动阻力；在第二转动区间内，通过盘式阻尼器60和压缩弹簧来增加转动阻力，所以转动阻力比单纯的盘式阻尼器60产生的阻力更大，以此来增加手感。

在方向盘本体的转角位于第一转动区间时，方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为a；在方向盘本体的转角位于第二转动区间时，方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为b，其中，b<a≤1。

方向盘本体在小角度转动时，转向轮的转动角度较小，转向轮较灵活，便于实现远距离行进；方向盘本体在大角度转动时，方向盘本体改变较小的角度能够使得转向轮改变较大的角度，实现轻松顺利掉头。

在本实施例中，a＝1，即在方向盘本体的转角位于第一转动区间时，方向盘本体的转动角度等于转向轮的转动角度；b＝1/4，即方向盘本体的转角等于转向轮的角度的1/4，方向盘本体每转动1°，转向轮转动4°。在转场时，转向轮的转动角度较小，因此方向盘本体的转角在第一转动区间内，方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为1是比较合适的，便于操作者进行把控。在掉头时，需要转向轮在较小的空间内转动较大的角度，因此方向盘本体的转角在第二转动区间内，方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为1：4是比较合适的，使得操作者在比较省力的情况下可以带动转向轮进行大角度转动。当然，a和b还可以取其他数值，在此不作限制。

在本实施例中，转向轮的最大转角为90°，能够满足各种工况下的使用需求，若设定角度为A，方向盘本体的上限角度为B，则A+(B-A)/b＝90°。通过以上两个转动区间的配合来完成转向轮顺时针和逆时针都可以转动90°的动作。

拨杆32和转向轴31之间可拆卸连接，便于安装更换。具体地，拨杆32与转向轴31之间螺纹连接或者卡接。

拨杆32沿转向轴31的径向延伸，且拨杆32的两端均凸出于转向轴31。拨杆32的一端的侧壁上设置有平面，平面能够与阻尼结构50抵接，增大接触面积，保证抵接稳定。

实施例三

其中与实施例二相同或相应的零部件采用与实施例二相应的附图标记。为简便起见，仅描述实施例三与实施例二的区别点。区别之处在于，方向盘还包括回正组件，回正组件设置于拨杆32的转动路径上，在机架20回收的过程中，回正组件带动拨杆32回正，使得方向盘角度回正。通过回收组件和回正组件配合，实现在缩回的过程中同步回正，方便快捷。

回正组件包括两个压线板71和限位件。两个压线板71对称设置于转向轴31的两侧，拨杆32位于两个压线板71之间，压线板71的一端与机架20铰接，压线板71的另一端能够抵接拨杆32；限位件形成限位通道，机架20在回收过程中两个压线板71滑入限位通道中以相互靠近。

其中，压线板71与机架20铰接，铰接处可以设置扭簧，或者，两个压线板71之间通过弹性件72连接，两个压线板71的一端相互靠近，另一端相互远离，而拨杆32位于两个压线板71相互远离的一端。在机架20回收过程中，两个压线板71滑入限位通道中，由于限位通道的挤压作用，使得两个压线板71相互远离的一端能够相互靠近，进而两个压线板71的端部能够向中间挤压拨杆32，使得拨杆32回正，实现方向盘回正。

在本实施例中，限位件包括两个限位轮73，限位轮73转动设置于基座10上，两个限位轮73之间形成限位通道，限位轮73与压线板71的外侧抵接。机架20在回收过程中，两个压线板71滑入两个限位轮73之间以相互靠近。

现有的部分方向盘，具有自动回正功能，大都是通过两个弹性复位结构作用于方向盘的转轴，弹性复位结构沿转轴的径向延伸，结构复杂，占用较大的空间，不适用于可缩回的方向盘。因为方向盘可缩回的目的就是为了减少空间占用，且方向盘缩回之后所占用的空间很小，周边还布局有其他部件，无法为两个弹性复位结构提供空间。

在本实施例中，压线板71沿机架20的回收方向延伸，占有较小的空间。

压线板71上设置有限位凸起711，机架20上设置有限位槽23，限位凸起711滑动插设于限位槽23中。在机架20回收过程中，两个压线板71滑入两个限位轮73之间，由于限位轮73的挤压作用，使得限位凸起711插入限位槽23中，实现对压线板71的限位作用。

压线板71的端部设置有压线座712，压线座712与压线板71固定连接，拨杆32的端部设置有球体321，压线座712能够与球体321抵接。具体地，压线座712具有平面，平面与球体321抵接，以增大接触面积，保证抵接稳定。

可选地，限位件包括间隔设置的两个挡条，两个挡条之间形成限位通道。

本发明实施例还提供一种清洁机器人，包括上述任一实施例中的方向盘。还包括机体，基座10与机体固定连接。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种方向盘，其特征在于，包括方向盘本体，还包括：

机架(20)；

转向组件，包括转向轴(31)和拨杆(32)，所述转向轴(31)与所述机架(20)转动连接，所述方向盘本体和所述拨杆(32)均与所述转向轴(31)固定连接；

阻尼结构(50)，设置于所述机架(20)上且位于所述拨杆(32)的转动路径上；

在所述方向盘本体的转角位于第一转动区间时，所述转角小于设定角度，所述拨杆(32)与所述阻尼结构(50)分离，所述方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为a；

在所述方向盘本体的转角位于第二转动区间时，所述转角大于等于设定角度，所述拨杆(32)与所述阻尼结构(50)抵接且所述阻尼结构(50)的阻尼大小与所述转角成正比，所述方向盘本体的转角与控制器输出至转向轮的角度比值为b，其中，b<a≤1。

2.根据权利要求1所述的方向盘，其特征在于，所述拨杆(32)沿所述转向轴(31)的径向延伸，且所述拨杆(32)的两端均凸出于所述转向轴(31)。

3.根据权利要求1所述的方向盘，其特征在于，所述转向轮的最大转角为90°，所述设定角度为A，所述方向盘本体的上限角度为B，A+(B-A)/b＝90°。

4.根据权利要求1所述的方向盘，其特征在于，所述阻尼结构(50)设置有两组，两组所述阻尼结构(50)对称分布于所述转向轴(31)的两侧。

5.根据权利要求1所述的方向盘，其特征在于，所述阻尼结构(50)包括支撑杆(51)、阻尼弹簧(52)和螺母(53)，所述支撑杆(51)滑动穿设于所述机架(20)上，所述阻尼弹簧(52)套设于所述支撑杆(51)，所述螺母(53)连接于所述支撑杆(51)的一端。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方向盘，其特征在于，还包括：

基座(10)，所述机架(20)与所述基座(10)滑动连接；

回收组件，与所述机架(20)连接，所述回收组件能够带动所述机架(20)在伸出位置移动至缩回位置；

回正组件，所述回正组件设置于所述拨杆(32)的转动路径上，在所述机架(20)回收的过程中，所述回正组件带动所述拨杆(32)回正。

7.根据权利要求6所述的方向盘，其特征在于，所述回正组件包括：

两个压线板(71)，对称设置于所述转向轴(31)的两侧，所述拨杆(32)位于两个所述压线板(71)之间，所述压线板(71)的一端与所述机架(20)铰接，所述压线板(71)的另一端能够抵接所述拨杆(32)；

限位件，形成限位通道，所述机架(20)在回收过程中两个所述压线板(71)滑入所述限位通道中以相互靠近。

8.根据权利要求7所述的方向盘，其特征在于，两个所述压线板(71)之间通过弹性件(72)连接，或者，所述压线板(71)与所述机架(20)的铰接处设置有扭簧。

9.根据权利要求7所述的方向盘，其特征在于，所述限位件包括两个限位轮(73)，所述限位轮(73)转动设置于所述基座(10)上，两个所述限位轮(73)之间形成所述限位通道，所述限位轮(73)与所述压线板(71)的外侧抵接。

10.一种清洁机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的方向盘。

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