CN208085490U - 一种汽车踏板驱动装置及其汽车自动驾驶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种汽车踏板驱动装置及其汽车自动驾驶系统，包括：电机、驱动齿轮、传动齿条、拉索以及传动导轨；所述驱动齿轮连接于电机转轴，传动齿条滑动连接于传动导轨，所述拉索固定于传动齿条；其中，所述驱动齿轮和传动齿条啮合。结构简单且易于实现踏板的自动控制动作，由于采用的零部件不多，可以有效降低故障率，利于维修；另外，采用齿条和齿轮传动，有利于稳定性，采用拉索连接，可以有效适应踏板的特点。

Description

一种汽车踏板驱动装置及其汽车自动驾驶系统

技术领域

本实用新型涉及汽车领域。

背景技术

随着现代科技的飞速发展，人们越来越追求产品的功能多样化和智能化，而汽车作为现代科技的产物，不仅是体现现代科技发展的典型代表，又与人们的生活息息相关，因此体现汽车功能多样化和智能化的技术也不断应运而生。汽车自动驾驶技术便是当下汽车研发的一大热门技术，因为它不仅能解放驾驶员操作，减轻驾驶员疲劳，更能减轻交通事故，保证驾驶员和乘客的生命安全。

但现阶段，很多自动驾驶汽车上所配备的自动驾驶机械装置结构复杂，体积庞大，不利于控制，过于复杂的结构增加了损坏的可能性且可靠性低，且一旦损坏难于维修。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种汽车踏板驱动装置及其汽车自动驾驶系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：一种汽车踏板驱动装置，包括：电机、驱动齿轮、传动齿条、拉索以及传动导轨；所述驱动齿轮连接于电机转轴，传动齿条滑动连接于传动导轨，所述拉索固定于传动齿条；其中，所述驱动齿轮和传动齿条啮合。

在一些实施方式中，还包括底板，所述电机和传动导轨均固定于所述底板。

使用的时候，电机转动带动驱动齿轮转动，由于传动齿条和驱动齿轮啮合，且传动齿条滑动连接于传动导轨，传动齿轮可以将转动转化为传动齿条的往复移动，即可以带动拉索移动；使用的时候，将拉索末端绑在汽车的踏板（油门踏板或者刹车踏板），可以通过控制电机的转动实现自动驱动踏板的动作。结构简单且易于实现踏板的自动控制动作，由于采用的零部件不多，可以有效降低故障率，利于维修；另外，采用齿条和齿轮传动，有利于稳定性，采用拉索连接，可以有效适应踏板的特点（汽车踏板成角度移动，拉索为柔性，相比于其他刚性部件连接，拉索可以具有便于安装和连接的特点）。

在一些实施方式中，还包括距离感应装置，所述距离感应装置包括感应体和感应片；所述感应片固定于所述传动齿条，感应体固定于所述底板。

距离感应装置可以感应传动齿条的位移，通过处理器辅助控制，从而控制电机的精确转动。

在一些实施方式中，所述距离感应装置为滑动变阻器，所述感应体为滑动变阻器的电阻绕组，感应片为滑动变阻器的滑片。

传动齿条移动，带动滑片移动，即改变了滑动变阻器的输出电阻，从而改变了回路电流，通过处理器辅助控制，可以将变化的电流反馈为变化的距离信号，从而精确控制电机的转动，也可精确控制拉索的位移。

在一些实施方式中，所述距离感应装置包括光电距离传感器和挡片，所述感应体为光电距离传感器，感应片为挡片，其中，光电距离传感器感应端被所述挡片遮挡。

挡片随着传动齿条移动，其与光电距离传感器之间的距离发生变化，并由光电传感器感知，通过处理器辅助控制，可以精确控制电机的转动，也可精确控制拉索的位移。

本实用新型的另一方面，还提供了一种汽车自动驾驶系统，包括以上一项所述的汽车踏板驱动装置及其控制单元；所述汽车踏板驱动装置包括第一汽车踏板驱动装置和第二汽车踏板驱动装置，其中，所述第一汽车踏板驱动装置的拉索连接汽车的油门踏板，第一汽车踏板驱动装置的感应体电连接于所述控制单元，所述第二汽车踏板驱动装置的拉索连接汽车的刹车踏板，第二汽车踏板驱动装置的感应体电连接于所述控制单元。

以上，使用的时候，通过控制器控制电机的转动（即将电机控制信号端电连接于控制器信号输出端），第一汽车踏板驱动装置和第二汽车踏板驱动装置分别控制的油门踏板和刹车踏板制动和放松，其中，感应体可以将油门踏板和刹车踏板动作程度位移信号反馈给控制单元，由控制单元根据这些信号控制电机转动，从而控制或者修正油门踏板和刹车踏板的动作；从而实现自动控制的目的。

在一些实施方式中，还包括转向装置；所述转向装置包括第二电机、第一连接轴、包括主动盘和从动盘的电磁离合器、第二连接轴、主动齿轮、从动齿轮、角度传感器及其汽车方向盘转杆；所述第一连接轴一端连接于第二电机转轴，另一端连接于主动盘；所述第二连接轴一端连接于所述从动盘，另一端连接于主动齿轮；所述从动齿轮连接于汽车方向盘转杆，其中，所述主动齿轮和从动齿轮啮合；

所述角度传感器安装于所述汽车方向盘转杆，其中，角度传感器电连接于所述控制单元，所述控制单元还电连接于所述第二电机。

第二电机通过电磁离合器驱动主动齿轮转动，从而带动从动齿轮转动，即使汽车方向盘转杆转动。

控制单元可以兼具控制汽车转向的功能，使用的时候，控制单元可以控制第二电机的转动，也可以采集表征汽车方向盘转杆转动角度的角度传感器信号，可以根据角度传感器信号精确控制第二电机的转动，从而控制汽车转向。

由此，以上的汽车自动驾驶系统，可以通过控制单元，同时控制油门、刹车和转向的动作，传动结构简单可靠，避免了过于复杂的结构带来的高故障率和高维修成本的弊端。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式的汽车踏板驱动装置俯视图；

图2为图1所示汽车踏板驱动装置的主视图；

图3为本实用新型的转向装置示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，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；对于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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。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实用新型的具体含义。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图1~2所示，一种汽车踏板驱动装置，其特征在于，包括：电机1、驱动齿轮5、传动齿条6、拉索7以及传动导轨9；所述驱动齿轮5连接于电机1的转轴，传动齿条6滑动连接于传动导轨9，所述拉索7固定于传动齿条6；其中，所述驱动齿轮5和传动齿条6啮合。以上，可以专门设置底板3，所述电机1和传动导轨9均固定于所述底板3。传动齿条6的具体安装方式可以为：在传动导轨9上设置滑槽，传动齿条6与锯齿相对的背面嵌入滑槽与滑槽配合，从而限定传动齿条6。电机1和驱动齿轮5还可以设置减速箱15。

使用的时候，电机转动带动驱动齿轮转动，由于传动齿条和驱动齿轮啮合，且传动齿条滑动连接于传动导轨，传动齿轮可以将转动转化为传动齿条的往复移动，即可以带动拉索移动；使用的时候，将拉索末端绑在汽车的踏板（油门踏板或者刹车踏板），可以通过控制电机的转动实现自动驱动踏板的动作。结构简单且易于实现踏板的自动控制动作，由于采用的零部件不多，可以有效降低故障率，利于维修；另外，采用齿条和齿轮传动，有利于稳定性，采用拉索连接，可以有效适应踏板的特点（汽车踏板成角度移动，拉索为柔性，相比于其他刚性部件连接，拉索可以具有便于安装和连接的特点）。

为了实现自动化智能化控制，还可以做出以下改进：

还包括距离感应装置，所述距离感应装置包括感应体11和感应片10；

所述感应片10固定于所述传动齿条6，感应体11固定于所述底板3。

对于感应体11和感应片10可以如下设计：即，所述距离感应装置为滑动变阻器，所述感应体11为滑动变阻器的电阻绕组，感应片10为滑动变阻器的滑片。

需要说明的是，这里所提到的滑动变阻器为现有技术，其滑片在电阻绕组上滑动，可以改变接入电路的电阻。

基于以上的原理，使用的时候，传动齿条移动，带动滑片移动，即改变了滑动变阻器的输出电阻，从而改变了回路电流，通过处理器辅助控制，可以将变化的电流反馈为变化的距离信号，从而精确控制电机的转动，也可精确控制拉索的位移，以上的一种连接方式为，将滑动变阻器连成一回路，所述处理器（具体的处理器可以为CPU或者单片机或者PLC）信号输入端连接于该回路，回路的电流变化可以输入处理器，处理器便可以获得表征位移的电流信号，从而根据该信号控制电机（或者通过数模转换器连接）。

对于感应体11和感应片10还可以如下设计：即，所述距离感应装置包括光电距离传感器和挡片，所述感应体11为光电距离传感器，感应片10为挡片，其中，光电距离传感器感应端被所述挡片遮挡。

挡片随着传动齿条移动，其与光电距离传感器之间的距离发生变化，并由光电传感器感知，通过处理器辅助控制，可以精确控制电机的转动，也可精确控制拉索的位移。其中的光电传感器感器可以采用珠海日嘉新光电子有限公司生产的KR3340型反光传感器。

本实用新型的另外一方面还提供了一种汽车自动驾驶系统，包括以上所述的汽车踏板驱动装置及其控制单元；

所述汽车踏板驱动装置包括第一汽车踏板驱动装置和第二汽车踏板驱动装置，其中，所述第一汽车踏板驱动装置的拉索连接汽车的油门踏板，第一汽车踏板驱动装置的感应体电连接于所述控制单元，所述第二汽车踏板驱动装置的拉索连接汽车的刹车踏板，第二汽车踏板驱动装置的感应体电连接于所述控制单元；所述控制单元信号输出端还电连接于所述电机。还包括转向装置；如图3所示，所述转向装置包括第二电机101、第一连接轴102、包括主动盘103和从动盘104的电磁离合器、第二连接轴105、主动齿轮106、从动齿轮107、角度传感器及其汽车方向盘转杆108；所述第一连接轴102一端连接于第二电机101转轴，另一端连接于主动盘103；所述第二连接轴105一端连接于所述从动盘104，另一端连接于主动齿轮106；所述从动齿轮107连接于汽车方向盘转杆108，其中，所述主动齿轮106和从动齿轮107啮合；所述角度传感器安装于所述汽车方向盘转杆108，其中，角度传感器电连接于所述控制单元，所述控制单元还电连接于所述第二电机101。

需要说明的是，这里所述的电磁离合器为现有技术，其原理类似于常规的离合器，只不过主动盘103和从动盘104（或者成为主动摩擦盘或者从动摩擦盘）的离与合时通过电控制，当需要自动控制的时候，通过给电动离合器通电，则主动盘103和从动盘104相合，由第二电机101的转动带动主动齿轮106转动，从而驱动从动齿轮107转动，即，可以带动汽车方向盘转杆108转动，第二电机101的控制信号来自于控制单元（可以为PLC、单片机或者CPU），同时，用于测量汽车方向盘转杆108转角的角度传感器的反馈信号反馈给控制单元，控制单元可以根据反馈信号调节第二电机101的转动，从而可以精确控制转向。

以上的汽车自动驾驶系统，可以通过控制单元（可以为PLC、单片机或者CPU），同时控制油门、刹车和转向的动作，传动结构简单可靠，避免了过于复杂的结构带来的高故障率和高维修成本的弊端。

图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车踏板驱动装置，其特征在于，包括：电机（1）、驱动齿轮（5）、传动齿条（6）、拉索（7）以及传动导轨（9）；

所述驱动齿轮（5）连接于电机（1）转轴，传动齿条（6）滑动连接于传动导轨（9），所述拉索（7）固定于传动齿条（6）；其中，所述驱动齿轮（5）和传动齿条（6）啮合。

2.根据权利要求1所述的汽车踏板驱动装置，其特征在于，还包括底板（3），所述电机（1）和传动导轨（9）均固定于所述底板（3）。

3.根据权利要求2所述的汽车踏板驱动装置，其特征在于，还包括距离感应装置，所述距离感应装置包括感应体（11）和感应片（10）；

所述感应片（10）固定于所述传动齿条（6），感应体（11）固定于所述底板（3）。

4.根据权利要求3所述的汽车踏板驱动装置，其特征在于，所述距离感应装置为滑动变阻器，所述感应体（11）为滑动变阻器的电阻绕组，感应片（10）为滑动变阻器的滑片。

5.根据权利要求3所述的汽车踏板驱动装置，其特征在于，所述距离感应装置包括光电距离传感器和挡片，所述感应体（11）为光电距离传感器，感应片（10）为挡片，其中，光电距离传感器感应端被所述挡片遮挡。

6.汽车自动驾驶系统，其特征在于，包括权利要求1~5中任一项所述的汽车踏板驱动装置及其控制单元；

所述汽车踏板驱动装置包括第一汽车踏板驱动装置和第二汽车踏板驱动装置，其中，所述第一汽车踏板驱动装置的拉索连接汽车的油门踏板，第一汽车踏板驱动装置的感应体（11）电连接于所述控制单元，所述第二汽车踏板驱动装置的拉索连接汽车的刹车踏板，第二汽车踏板驱动装置的感应体（11）电连接于所述控制单元；

所述控制单元信号输出端还电连接于所述电机（1）。

7.根据权利要求6所述的汽车自动驾驶系统，其特征在于，还包括转向装置；

所述转向装置包括第二电机（101）、第一连接轴（102）、包括主动盘（103）和从动盘（104）的电磁离合器、第二连接轴（105）、主动齿轮（106）、从动齿轮（107）、角度传感器及其汽车方向盘转杆（108）；所述第一连接轴（102）一端连接于第二电机（101）转轴，另一端连接于主动盘（103）；所述第二连接轴（105）一端连接于所述从动盘（104），另一端连接于主动齿轮（106）；

所述从动齿轮（107）连接于汽车方向盘转杆（108），其中，所述主动齿轮（106）和从动齿轮（107）啮合；

所述角度传感器安装于所述汽车方向盘转杆（108），其中，角度传感器电连接于所述控制单元，所述控制单元还电连接于所述第二电机（101）。