CN206826734U - 电机驱动方向盘转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及方向盘转向装置技术领域，具体涉及一种电机驱动方向盘转向装置，包括第一传动系、第二传动系和壳体，所述第一传动系包括方向盘、万向机构、锁紧机构和方向盘转向柱管，所述方向盘通过万向机构、锁紧机构与方向盘转向柱管连接，所述锁紧机构包括开口螺纹套筒、开口套筒和锁紧螺母，所述开口套筒和开口螺纹套筒相配合并通过锁紧螺母将方向盘转向柱管卡紧；所述第二传动系包括手动自动切换机构、动力机构和传动机构，所述动力机构通过传动机构驱动第一传动系转动，所述手动自动切换机构用于实现第一传动系与第二传动系的离合。该装置具有结构简单、方便实用、效率高、成本低和安全易操作的优点。

Description

电机驱动方向盘转向装置

技术领域

本发明涉及方向盘转向装置技术领域，具体涉及一种电机驱动方向盘转向装置，应用于无人导航装置机械部分。

背景技术

目前，无人驾驶作为智能车的关键技术和研究方向，已经引起了国内外的高度重视，并取得了一定的研究成果。对于无人车来说，实现其自动转向是无人车正常行驶的重要条件。因为转向装置决定了车辆在行驶过程中的转向性、灵活性、操纵性以及平稳性等重要的特性。目前，拖拉机等农机的转向执行机构存在以下问题：1、传统导航转向执行机构结构庞大，安装复杂，拆卸不便；2、手动与自动之间切换不够顺畅；3、对安装精度要求高，适用范围小。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种电机驱动方向盘转向装置，通过两个齿轮啮合传动实现将步进电机得到的转向信号通过齿轮间的啮合驱动方向盘转动，实现电机驱动方向盘的转向，具有结构简单、方便实用、效率高、成本低和安全易操作的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供一种电机驱动方向盘转向装置，包括第一传动系、第二传动系和壳体，所述第一传动系从壳体中纵向穿过，所述第二传动系安装在壳体内，所述第一传动系包括方向盘、万向机构、锁紧机构和方向盘转向柱管，所述方向盘通过万向机构、锁紧机构与方向盘转向柱管连接，所述锁紧机构包括开口螺纹套筒、开口套筒和锁紧螺母，所述开口套筒套接在万向机构下端，所述开口螺纹套筒套接在开口套筒下端，所述开口套筒和开口螺纹套筒相配合并通过锁紧螺母将方向盘转向柱管卡紧；所述第二传动系包括手动自动切换机构、动力机构和传动机构，所述动力机构通过传动机构驱动第一传动系转动，所述手动自动切换机构用于实现第一传动系与第二传动系的离合。

进一步地，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体上设有一处开孔，用于第一传动系的贯穿，所述下壳体上设有两处开孔，其中一处开孔用于第一传动系的贯穿，另一处开孔用于给动力机构的手动自动离合运动预留空间。

进一步地，所述手动自动切换机构包括固定轴、轴套、螺纹杆、拨杆、侧板和龙门；所述龙门和固定轴固定在下壳体上，轴套套在固定轴上，侧板以固定轴为中心进行转动，拨杆的一端通过螺纹杆与侧板的侧面铰接，通过拨杆在龙门中的不同位置，实现侧板的转动以完成手动自动驾驶模式的切换。

进一步地，所述动力机构采用步进电机，步进电机安装在侧板的下方。

进一步地，所述万向机构包括上法兰、下法兰、卡键、心轴、滑块、大齿轮、卡槽螺母和花键套；所述上法兰的顶部与方向盘通过螺纹同轴连接，所述下法兰与大齿轮通过螺钉连接，所述卡键卡在上法兰与滑块的卡槽中实现同轴连接，所述滑块与花键套构成万向节，所述花键套套在方向盘转向柱管上，所述心轴套在滑块、花键套和开口套筒上，心轴的上部与大齿轮通过螺钉连接，心轴的下部穿过下壳体的开孔并与其通过轴承连接，所述卡槽螺母用于防止上法兰的松动和移位。

进一步地，所述传动机构包括直销齿轮，直销齿轮与大齿轮相啮合，所述直销齿轮设置在侧板的上方，直销齿轮与步进电机通过键同轴连接。

进一步地，所述方向盘转向柱管、开口螺纹套筒和开口套筒从上到下横截面逐渐增大。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.锁紧机构用开口螺纹套筒和开口套筒将方向盘转向柱管牢固的卡住，又由于方向盘转向柱管、开口螺纹套筒和开口套筒从上到下横截面逐渐增大，随着在车行走时的颠簸能够将整套装置卡的更加牢固。

2.滑块与花键套构成万向节，并且可以根据方向盘转向柱管的具体情况进行位置、方位的调节，使用起来灵活方便。

3.通过拨杆在下壳体中龙门的不同位置，将第一传动系与第二传动系实现离合，即实现自动转向和手动转向的灵活切换。

4.自动转向通过大齿轮与直销齿轮之间啮合传动实现将步进电机得到的转向信号驱动方向盘的转动，由于直销齿轮输入小量转矩，经过大齿轮放大扭矩提供大输出转矩，实现了助力转向的效果。

5.本发明电机驱动方向盘转向装置安装在方向盘下的转向轴上，无需对车体内部的转向系统进行改变，安装拆卸方便简单，只需将整箱安装在方向盘转向柱管上即可，消除了转向杆摆动对齿轮啮合的影响。

6.将万向机构、手动自动切换机构、动力机构和传动机构集成为箱式结构，安装体积小，质量轻，机电调试方便。

7.本发明电机驱动方向盘转向装置结构简单，维护方便、成本低，易于产品化，适于在市场上推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例电机驱动方向盘转向装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例电机驱动方向盘转向装置的整体剖视图；

图3是本发明实施例第一传动系的结构示意图；

图4是本发明实施例大齿轮的结构示意图；

图5是本发明实施例第二传动系的结构示意图；

图6为本发明实施例壳体的结构示意图。

图中序号所代表的含义为：1.壳体，2.方向盘，3.方向盘转向柱管，4.开口螺纹套筒，5.开口套筒，6.锁紧螺母，7.上壳体，8.下壳体，9.开孔，10.固定轴，11.轴套，12.螺纹杆，13.拨杆，14.侧板，15.龙门，16.步进电机，17.上法兰，18.下法兰，19.卡键，20.心轴，21.滑块，22.大齿轮，23.卡槽螺母，24.花键套，25.直销齿轮，26.键。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：

实施例一：参见图1和图2，本发明提供一种电机驱动方向盘转向装置，包括第一传动系、第二传动系和壳体1，所述第一传动系从壳体1中纵向穿过，所述第二传动系安装在壳体1内，所述第一传动系包括方向盘2、万向机构、锁紧机构和方向盘转向柱管3，所述方向盘2通过万向机构、锁紧机构与方向盘转向柱管3连接，所述锁紧机构包括开口螺纹套筒4、开口套筒5和锁紧螺母6，所述开口套筒5套接在万向机构下端，所述开口螺纹套筒4套接在开口套筒5下端，所述开口套筒5和开口螺纹套筒4相配合并通过锁紧螺母6将方向盘转向柱管3卡紧；所述第二传动系包括手动自动切换机构、动力机构和传动机构，所述动力机构通过传动机构驱动第一传动系转动，所述手动自动切换机构用于实现第一传动系与第二传动系的离合。

参见图5，所述手动自动切换机构包括固定轴10、轴套11、螺纹杆12、拨杆13、侧板14和龙门15；所述龙门15和固定轴10固定在下壳体8上，固定轴10通过螺钉固定在下壳体8上，轴套11套在固定轴10上起保护作用，侧板14以固定轴10为中心进行转动，实现直销齿轮25与大齿轮22的离合，侧板14支撑直销齿轮25使之与大齿轮22在一个平面上，拨杆13的一端通过螺纹杆12与侧板14的侧面铰接，拨杆13以螺纹杆12为轴进行上下转动，通过拨杆13在龙门15中的不同位置，实现侧板14的转动以完成手动自动驾驶模式的切换，所述龙门15用于拨杆13的活动。

参见图5，所述动力机构采用步进电机16，步进电机16安装在侧板14的下方，步进电机16与直销齿轮25同轴连接，将转动控制信号输出给直销齿轮25。

参见图3和图4，所述万向机构包括上法兰17、下法兰18、卡键19、心轴20、滑块21、大齿轮22、卡槽螺母23和花键套24；所述上法兰17的顶部与方向盘2通过螺纹同轴连接，在手动模式下，操作人员手动转动方向盘2，由于方向盘2与上法兰17同轴连接，故二者转动角度相同，所述下法兰18与大齿轮22通过螺钉连接，所述卡键19卡在上法兰17与滑块21的卡槽中实现同轴连接，所述滑块21与花键套24构成万向节，对方向盘2进行位置、方位的调节，所述花键套24套在方向盘转向柱管3上，可以将方向盘2转动的角度传递给方向盘转向柱管3实现车轮的随动，所述心轴20套在滑块21、花键套24和开口套筒5上，心轴20的上部与大齿轮22通过螺钉连接，心轴20的下部穿过下壳体8的开孔9并与其通过轴承连接，所述卡槽螺母23用于防止在车辆驾驶过程中产生颠簸造成上法兰17的松动和移位。

参见图5，所述传动机构包括直销齿轮25，直销齿轮25与大齿轮22相啮合，所述直销齿轮25设置在侧板14的上方，直销齿轮25与步进电机16通过键26同轴连接，直销齿轮25将步进电机16所接收的转向信号传递给与之啮合的大齿轮22。在自动驾驶模式下，由于大齿轮22与下法兰18通过螺钉同轴连接，直销齿轮25将步进电机16发出的转向信号通过其与大齿轮22啮合传递给方向盘2，使得自动驾驶模式下方向盘2与方向盘转向柱管3能够按照直销齿轮25所发出的转向信号随动，实现车辆的转向。

参见图3，所述方向盘转向柱管3、开口螺纹套筒4和开口套筒5从上到下横截面逐渐增大，开口螺纹套筒4和开口套筒5相配合完成两个功能：一是为不同型号车辆的方向盘转向柱管3留有余地，二是可以随着车辆的颠簸与重力作用造成整个装置微量的下沉，使得整个装置与方向盘2之间的连接度随着车辆的使用而连接的更加紧密。

参见图6，所述壳体1包括上壳体7和下壳体8，用于对整个装置进行保护以及防尘，所述上壳体7上设有一处开孔9，用于第一传动系的贯穿，所述下壳体8用于支撑整个系统，固定心轴20和固定轴10，下壳体8上设有两处开孔9，其中一处开孔9用于第一传动系的贯穿，另一处开孔9用于给步进电机16的手动自动离合运动预留足够的空间。

本发明的工作原理为：步进电机将转向信号通过直销齿轮传递给与之啮合的大齿轮，大齿轮将转动角度传递给与之同轴的上法兰。由于上法兰通过万向机构、锁紧机构与方向盘转向柱管通过螺钉同轴连接，从而将步进电机接收到的转向信号传递给方向盘和方向盘转向柱管。

以上所示仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电机驱动方向盘转向装置，其特征在于，包括第一传动系、第二传动系和壳体，所述第一传动系从壳体中纵向穿过，所述第二传动系安装在壳体内，所述第一传动系包括方向盘、万向机构、锁紧机构和方向盘转向柱管，所述方向盘通过万向机构、锁紧机构与方向盘转向柱管连接，所述锁紧机构包括开口螺纹套筒、开口套筒和锁紧螺母，所述开口套筒套接在万向机构下端，所述开口螺纹套筒套接在开口套筒下端，所述开口套筒和开口螺纹套筒相配合并通过锁紧螺母将方向盘转向柱管卡紧；所述第二传动系包括手动自动切换机构、动力机构和传动机构，所述动力机构通过传动机构驱动第一传动系转动，所述手动自动切换机构用于实现第一传动系与第二传动系的离合。

2.根据权利要求1所述的电机驱动方向盘转向装置，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体上设有一处开孔，用于第一传动系的贯穿，所述下壳体上设有两处开孔，其中一处开孔用于第一传动系的贯穿，另一处开孔用于给动力机构的手动自动离合运动预留空间。

3.根据权利要求2所述的电机驱动方向盘转向装置，其特征在于，所述手动自动切换机构包括固定轴、轴套、螺纹杆、拨杆、侧板和龙门；所述龙门和固定轴固定在下壳体上，轴套套在固定轴上，侧板以固定轴为中心进行转动，拨杆的一端通过螺纹杆与侧板的侧面铰接，通过拨杆在龙门中的不同位置，实现侧板的转动以完成手动自动驾驶模式的切换。

4.根据权利要求3所述的电机驱动方向盘转向装置，其特征在于，所述动力机构采用步进电机，步进电机安装在侧板的下方。

5.根据权利要求3或者4所述的电机驱动方向盘转向装置，其特征在于，所述万向机构包括上法兰、下法兰、卡键、心轴、滑块、大齿轮、卡槽螺母和花键套；所述上法兰的顶部与方向盘通过螺纹同轴连接，所述下法兰与大齿轮通过螺钉连接，所述卡键卡在上法兰与滑块的卡槽中实现同轴连接，所述滑块与花键套构成万向节，所述花键套套在方向盘转向柱管上，所述心轴套在滑块、花键套和开口套筒上，心轴的上部与大齿轮通过螺钉连接，心轴的下部穿过下壳体的开孔并与其通过轴承连接，所述卡槽螺母用于防止上法兰的松动和移位。

6.根据权利要求5所述的电机驱动方向盘转向装置，其特征在于，所述传动机构包括直销齿轮，直销齿轮与大齿轮相啮合，所述直销齿轮设置在侧板的上方，直销齿轮与步进电机通过键同轴连接。

7.根据权利要求1所述的电机驱动方向盘转向装置，其特征在于，所述方向盘转向柱管、开口螺纹套筒和开口套筒从上到下横截面逐渐增大。