CN211442456U - 一种可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构，包括依次相连的方向盘部件、转向轴部件以及转向横拉杆部件，方向盘部件的转矩经转向轴部件传递至转向横拉杆部件并实现车辆转向，方向盘部件的方向盘包括铰接相连的上辐条和下辐条，上辐条和下辐条铰接位置设有左侧电机和右侧电机同步驱动下辐条相对上辐条摆动，下辐条中部与中间端辐条一端相连，中间端辐条另一端通过电磁机构与方向盘中部磁性相连并保持动力传递。相对现有技术，本实用新型技术方案具有安全可靠、功能丰富等优点，可有效使方向盘将无人/有人驾驶模式切换可实现折叠并保证其工作可靠。

Description

一种可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构

技术领域

本实用新型涉及无人驾驶技术领域，特别涉及一种可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构。

背景技术

按照美国汽车工程师学会(SAE)J3016对自动驾驶等级标准，自动驾驶的级别可分为L0-L5，共6个级别。随着无人驾驶技术、高级辅助驾驶系统(ADAS)逐渐受到汽车制造商青睐并加大投入较多资源去研究SAE L3甚至L4的无人驾驶汽车。

由于部分汽车用户对于驾驶体验还是有颇大需求以及处于安全等因素考虑，汽车方向盘依然会保留在SAE L3甚至L4无人汽车上，然而无人驾驶模式下，方向盘在整个驾驶舱内的布置会显得多余且会占用较多的车内空间，另外方向盘应该在有人驾驶和无人驾驶的工况下具有较大的外观变化，方便驾驶员能轻易地分辨出汽车正处于的驾驶状态。

现有技术的无人驾驶车辆的专用方向盘的结构方案在实际工作效果和时滞性方面均存在不少问题，例如中国专利(申请号201621347366.7)，该专利技术方案通过油压和支撑杆等传动机构实现方向盘可伸缩，但方向盘伸缩量不足以提醒驾驶员车辆所处的实际状态；中国专利(申请号201810829156.9)则利用限位块、卡座、螺纹杆等机构配合，提出了可折叠隐藏的方向盘技术方案，然而此专利技术方案在实际运作的效果并不能满足实时性要求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种安全可靠、功能丰富的可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构，旨在设计可适配于SAE L3甚至LV4无人汽车的方向盘，使方向盘将无人/有人驾驶模式切换可实现折叠并保证其工作可靠。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构，包括依次相连的方向盘部件、转向轴部件以及转向横拉杆部件，方向盘部件的转矩经转向轴部件传递至转向横拉杆部件并实现车辆转向，方向盘部件的方向盘包括铰接相连的上辐条和下辐条，上辐条和下辐条铰接位置设有左侧电机和右侧电机同步驱动下辐条相对上辐条摆动，下辐条中部与中间端辐条一端相连，中间端辐条另一端通过电磁机构与方向盘中部磁性相连并保持动力传递。

优选地，所述方向盘部件旋转输出端与伺服电机的转子相连，伺服电机的定子与所述转向轴部件顶端相连，转子相对定子旋转并使方向盘部件旋转回正。

优选地，所述转向轴部件外周设有驱动电机与车架固定相连，驱动电机的旋转端与驱动齿轮相连并驱动，转向轴部件的中部传动轴包括两段分离的轴段，轴端设有花键齿与轴套轴向移动套卡相连，轴套外周设有齿条与驱动齿轮啮合传动。

优选地，所述转向轴部件底端设有转向电机，转向电机的壳体与所述转向横拉杆部件固定相连，转向电机的旋转轴端与第一转向轮相连，第一转向轮通过皮带与第二转向轮相连转动，转向轴部件轴末端与第二转向轮固定相连并可驱动转向横拉杆部件进行转向。

优选地，所述电磁机构为片状式电磁吸附机构。

本实用新型技术方案相对现有技术具有以下优点：

本实用新型技术方案的方向盘在无人驾驶模式下，通过左侧电机和右侧电机同步驱动下辐条相对上辐条而向下摆动，而中间端辐条与方向盘部件中部解除电磁相连作用而使方向盘实现部分折叠，减少了方向盘在无人驾驶模式下所占据的空间。当方向盘的下辐条处于折叠状态，更有效地提醒驾驶员及车上人员车辆所处的驾驶模式，

与此同时本实用新型技术方案在无人驾驶模式转至有人驾驶模式，方向盘部件能够有效且快速地切换，从而可靠地恢复方向盘动力传递。还通过花键齿和轴套套卡配合相连，有效实现有人驾驶/无人驾驶模式下，方向盘动力的快速断开和连接。本实用新型还通过在方向盘部件和转向轴部件之间设置伺服电机驱动方向盘部件进行快速且可靠地恢复回正位置，使安全气囊发挥最佳作用。

本实用新型技术方案相对于现有的转向机构，节省去了减速机构和分离离合器，从而大大减少时滞性，提高转向机构的响应效率，有利于轻量化设计且降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构的立体结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	方向盘部件	22	驱动齿轮
11	上辐条	23	齿条
				12	下辐条	24	轴套
13	左侧电机	25	花键齿
				14	伺服电机	26	转向电机
15	中间端辐条	27	第一转向轮
				16	电磁机构	28	皮带
2	转向轴部件	3	转向横拉杆部件
				21	驱动电机	31	第二转向轮

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构。

请参见图1至图3，本实用新型实施例的可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构包括可折叠的方向盘部件1、转向轴部件2以及转向横拉杆部件3，在车辆处于有人驾驶模式下，驾驶人员对方向盘部件1进行旋转，方向盘部件1的转矩经转向轴部件2而向下进行传递，最终传递至转向横拉杆部件3以实现车辆的转向。

其中本实施例的方向盘部件1的上辐条11和下辐条12之间通过左侧电机13和右侧电机(图上为标示)铰接相连，通过左侧电机13和右侧电机同步进行驱动而使下辐条12相对上辐条12而上下翻转，与下辐条12中部相连的中间端辐条15与方向盘部件1中心位置可分离并伴随下辐条12而向下摆动，为了保证方向盘部件1传动可靠性，本实施例通过在中间端辐条15端部与方向盘部件1的中心位置之间设有一个电磁机构16以保证下辐条12向下翻转时，方向盘部件1处于折叠状态，或者下辐条12向上摆动后方向盘部件1处于正常工作状态时，保证动力传递的断开或连接可靠性。优选地，本实施例的电磁机构16为片状电磁机构。

本实施例在方向盘部件1的输出端设置有伺服电机14，通过伺服电机14内部结构的转子和定子相互作用而控制方向盘部件1的方向盘进行相应回正，以及切换至有人驾驶模式下，方向盘转角转到与转向轮的转角相对应的位置。在结构设置上，方向盘部件1的输出端与伺服电机14的转子相连，而伺服电机14的定子则与转向轴部件2的轴端相连。

请参见图1和图2，为了实现控制转向轴部件2是否向转向横拉杆部件3传递动力，本实施例通过在转向轴部件2侧部设置有驱动电机21，该驱动电机21的壳体与车辆的车架固定相连，转向轴部件2的传动轴段中部位置设置有离合装置，其中离合装置包括轴套24和轴向分离设置的两个轴段，其中两段分离轴段的端部位置设置有花键齿25可与轴套24内轴孔内部凹槽配合套卡并实现转向轴部件2的传动路径连接或断开。本实施例通过在驱动电机21的输出轴段设置有驱动齿轮22与设置于轴套24外周面的齿条23啮合传动，因此通过驱动电机21传动驱动齿轮22进行旋转，再通过驱动齿轮22啮合传动齿条23，进而使得轴套24相对两段轴段进行轴向移动。

请参见图1和图3，本实施例通过在转向轴部件2的传动末端设置转向电机26，其中转向电机26的壳体与转向横拉杆部件3固定相连，并且转向电机26的旋转轴端与第一转向轮27相连，第一转向轮27通过皮带28与第二转向轮31相连转动，转向轴部件2轴末端首先与第二转向轮31固定相连，然后转向轴部件2轴末端再穿过第二转向轮31后并在末端通过传动齿轮与转向横拉杆部件3相连传动，从而可驱动转向横拉杆部件3进行转向，因此通过上述传动结构能够实现方向盘部件1在无人驾驶状态的转向操作或有人驾驶状态的助力转向。

请参见图1至图3，本实施例的可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构的工作原理：

在有人驾驶模式时，此时的方向盘部件1与现有技术的方向盘在使用状态和功能相同，也就是方向盘部件1的上辐条11和下辐条12处于同一个平面内，与方向盘部件1相连的伺服电机14不转动并保持静止状态，在电磁机构16的电磁作用下，中间端辐条15端部将与方向盘部件1中部相连并保持动力连接状态，与此同时，设置于方向盘部件1的上辐条11和下辐条12之间的左侧电机13和右侧电机保持静止状态，此时的方向盘部件1的方向盘保持非折叠状态。另外设置于转向轴部件2中部位置的轴套24与轴端的花键齿25保持套卡相连状态，因此驾驶员通过转动方向盘部件1，使方向盘部件1的转矩经过转向轴部件2传递至转向横拉杆部件3，并且此时的转向轴部件2底端与第一转向轮27和第二转向轮31保持静止状态。

而本实施例的可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构处于无人驾驶模式时，方向盘部件1的方向盘需要变为折叠状态，方向盘部件1的中间端辐条15端部与方向盘部件1的中部位置的电磁吸附作用力消失，左侧电机13和右侧电机驱动下辐条12相对上辐条11而向下进行翻转而实现方向盘折叠状态。与此同时，驱动电机21传动驱动齿轮22旋转，驱动齿轮22啮合传动齿条23，最终使与齿条23相连的轴套24与轴端的花键齿25松脱套卡关系，这样使得转向轴部件2的中间断开传动，也就是方向盘部件1通过转向轴部件2的传递断开，设置于转向轴部件2底端的转向电机26接收到工控机的驱动指令以一定转矩进行转动，通过驱动第一转向轮27旋转，进而通过皮带28传动第二转向轮31，使得转向轴部件2下部结构和转向横拉杆部件3同步进行转向，进而实现车辆在无人驾驶模式下的转向动作。

而在无人驾驶模式转换至有人驾驶模式时，通过工控机检测到车辆工作状态并进行相应模式切换，首先通过方向盘部件1转向端的伺服电机14的转子相对定子转动，而使方向盘部件1的方向盘角度调整至合适位置而达到回位状态，而上辐条11和下辐条12之间的左侧电机13和右侧电机收到驱动信号后，驱动下辐条12相对上辐条11而向上翻转，而下辐条12相对上辐条11向上摆动后，中间端辐条15端部的电磁机构16恢复吸附和传动，使得方向盘更加适用于有人驾驶模式。另外输出轴部件2中部的驱动电机21带动驱动齿轮22旋转并啮合传动齿条23，使得轴套24与轴端的花键齿25配合套卡相连，使得方向盘部件1经转向轴部件2而传递至转向横拉杆部件3的传动恢复，此时转向轴部件2端部的转向电机26不进行工作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构，其特征在于，包括依次相连的方向盘部件、转向轴部件以及转向横拉杆部件，方向盘部件的转矩经转向轴部件传递至转向横拉杆部件并实现车辆转向，方向盘部件的方向盘包括铰接相连的上辐条和下辐条，上辐条和下辐条铰接位置设有左侧电机和右侧电机同步驱动下辐条相对上辐条摆动，下辐条中部与中间端辐条一端相连，中间端辐条另一端通过电磁机构与方向盘中部磁性相连并保持动力传递。

2.如权利要求1所述的可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构，其特征在于，所述方向盘部件旋转输出端与伺服电机的转子相连，伺服电机的定子与所述转向轴部件顶端相连，转子相对定子旋转并使方向盘部件旋转回正。

3.如权利要求2所述的可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构，其特征在于，所述转向轴部件外周设有驱动电机与车架固定相连，驱动电机的旋转端与驱动齿轮相连并驱动，转向轴部件的中部传动轴包括两段分离的轴段，轴端设有花键齿与轴套轴向移动套卡相连，轴套外周设有齿条与驱动齿轮啮合传动。

4.如权利要求3所述的可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构，其特征在于，所述转向轴部件底端设有转向电机，转向电机的壳体与所述转向横拉杆部件固定相连，转向电机的旋转轴端与第一转向轮相连，第一转向轮通过皮带与第二转向轮相连转动，转向轴部件轴末端与第二转向轮固定相连并可驱动转向横拉杆部件进行转向。

5.如权利要求4所述的可折叠式无人驾驶车辆方向盘总成机构，其特征在于，所述电磁机构为片状式电磁吸附机构。

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