CN211649023U - 人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人驾驶汽车领域，尤其涉及人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，包括换挡执行机构，与所述换挡执行机构连接的手动阀，以及与所述换挡执行机构电性连接的电控系统；所述换挡执行机构包括变速杆，与所述变速杆固定连接的连杆一，一端与所述连杆一铰接连接的连杆二，与所述连杆二另一端连接的编码器支架一，与所述编码器支架一连接的编码器支架二，与所述编码器支架二连接的电动推杆，以及与所述电动推杆连接的扇形摇臂；其中所述变速杆上还安装有锁止组件。

Description

人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置

技术领域

本实用新型涉及无人驾驶汽车领域，尤其涉及人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置。

背景技术

对于无人驾驶汽车来说，具有一套安全可靠的换挡系统尤为重要。无人驾驶汽车的自动换挡操纵装置要求在不影响人工驾驶的前提下进行机械结构设计，人工和自动均可控制汽车换挡，以防止自动换挡系统失效造成行车安全隐患。然而现有的无人驾驶汽车换挡控制方面的技术仍然不成熟，实现传统汽车和智能汽车的兼容并完成自动换挡和人工换挡的准确切换成为目前无人驾驶汽车急需克服的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，包括换挡执行机构，与所述换挡执行机构连接的手动阀，以及与所述换挡执行机构电性连接的电控系统；

所述换挡执行机构包括变速杆，与所述变速杆固定连接的连杆一，一端与所述连杆一铰接连接的连杆二，与所述连杆二另一端连接的编码器支架一，与所述编码器支架一连接的编码器支架二，与所述编码器支架二连接的电动推杆，以及与所述电动推杆连接的扇形摇臂；其中

所述变速杆上安装有锁止组件，所述锁止组件包括安装于所述变速杆上端部的锁止按钮，安装于所述变速杆内腔中的电磁阀，设于所述变速杆内腔中的且与所述电磁阀连接的芯杆，以及与所述芯杆固定连接的且伸出所述变速杆向外的N档位锁止销；

所述变速杆上连接有一壳体，所述壳体上端面连接有一操作面板，所述变速杆位于所述操作面板的直线形槽中；所述壳体内部设有一与所述N档位锁止销配合连接的N档位锁止槽。

进一步的，所述电控系统包括与电动推杆电性连接的编码器，以及分别与所述锁止组件、编码器和电动推杆电性连接的控制器。

进一步的，所述壳体内部设有一与所述变速杆垂直设置的换挡转轴；

所述变速杆和连杆一的连接部分与壳体内的换挡转轴转动连接。

进一步的，所述电磁阀的衔铁的自由端和芯杆的一端通过联轴器二固定连接；

所述锁止按钮和电磁阀用电线连接，所述锁止按钮、电磁阀和车内电源系统之间形成闭环连接。

进一步的，所述编码器支架一固定安装在编码器支架二的编码器支架一安装孔上，所述连杆二通过安装座固定安装在编码器支架一的安装座安装孔上；

所述编码器支架二的正中间设有连接孔，所述编码器固定安装在编码器支架二的编码器安装孔上，且编码器位于编码器支架一和编码器支架二连接后形成的腔体内。

进一步的，所述电动推杆包括安装于所述编码器支架二安装了编码器的相对面上安装盘，与所述安装盘自由端套设连接的导套，以及在所述安装盘与所述导套形成的空腔内依次设置的驱动电机、与驱动电机连接的减速器、与所述减速器连接的螺杆、与螺杆靠近减速器一端螺纹连接的螺母、与螺母外表面套设固定的推杆、以及与推杆尾端部连接的连接叉；其中

所述推杆的一部分伸出所述安装盘和导套连接形成的空腔向外；

所述驱动电机的尾端轴伸出所述安装盘且深入所述编码器支架二的连接孔内与编码器连接。

进一步的，所述扇形摇臂是一对平行设置的且有一端固定连接的扇形板；两个扇形板之间留有安装间隙；

所述扇形摇臂上设有第一对孔、第二对孔和第三对孔；

所述扇形摇臂的第一对孔铰接在车架上；

所述电动推杆的连接叉铰接在扇形摇臂的第二对孔上。

进一步的，所述手动阀内设有用于流体控制的阀杆；

所述手动阀的阀杆铰接在扇形摇臂的第三对孔上。

进一步的，所述锁止按钮、编码器和电动推杆的驱动电机分别与控制器用电线连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1.本实用新型能够实现人工换挡和自动换挡两种换挡方式，且两种换挡方式通过锁止组件避免了干涉；

2.本实用新型以电动推杆代替原有的连杆，结构简单，可靠性强；

3.本实用新型采用编码器精确控制电动推杆的伸缩，提高了无人驾驶汽车的行驶安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置的结构示意图。

图2是本实用新型人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置中电动推杆的结构示意图。

图3是本实用新型人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置中连杆二、编码器和编码器支架的轴测装配示意图。

图4是本实用新型人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡机构N挡解锁状态下的换挡杆部位结构示意图。

图5是本实用新型人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡机构N挡锁止状态下的换挡杆部位结构示意图。

图中：1变速杆、2锁止按钮、3壳体、4连杆一、5操作面板、6挡位标识、7编码器、8编码器支架一、9安装盘、10导套、11推杆、12扇形摇臂、13控制器、14阀杆、15手动阀、16第一对孔、17第二对孔、18第三对孔、19驱动电机、20减速器、21螺母、22螺杆、23滚动轴承、24联轴器一、25垫圈、26轴向锁紧环、27挡圈、28螺孔、29连接叉、30输出轴、31尾端轴、32连杆二、33编码器支架二、34安装座、35安装座安装孔、36编码器安装孔、37安装盘安装孔、38编码器支架体一安装孔、39连接孔、40电磁阀、41衔铁、42电磁铁线圈、43电线、44换挡转轴、45N挡挡位锁止销、46N挡挡位锁止槽、47联轴器二、48芯杆、49容置槽、50触头。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，本实用新型提供了人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，包括换挡执行机构、锁止组件、手动阀15、电控系统、操作面板5和壳体3。所述换挡执行机构包括变速杆1、连杆一4、连杆二32、编码器支架一8、编码器支架二33、电动推杆和扇形摇臂12。所述锁止组件包括锁止按钮2、电磁阀40、芯杆48、N挡位锁止销45和N挡位锁止槽46。所述电控系统包括控制器13和编码器7。

如图1和4所示，所述换挡执行机构用于驱动手动阀15的阀杆14进行换挡。所述换挡执行机构的变速杆1设置在操作面板5正中间的直线形槽中，所述操作面板5的直线形槽的旁边设有挡位标识“P、R、N、D、S、L”，所述变速杆1和连杆一4的一端固定连接在一起，所述壳体3固定安装在操作面板5的下面。所述壳体3内部设有一与所述变速杆1垂直设置的换挡转轴44；所述变速杆1和连杆4的连接部分与壳体3内的换挡转轴44转动连接。

所述壳体3内部设有一与所述N档位锁止销45配合连接的N档位锁止槽46。壳体3内部有一扇形内腔，扇形内腔的上端面开设有一N档位锁止槽46。

如图3所示，所述编码器支架一8固定安装在编码器支架二33的编码器支架一安装孔38上，所述连杆二32通过安装座34固定安装在编码器支架一8的安装座安装孔35上，所述连杆一4和连杆二32的一端铰接在一起。所述编码器支架二33的正中间设有连接孔39，所述编码器7固定安装在编码器支架二33的编码器安装孔36上。

如图2所示，所述电动推杆包括安装盘9、导套10、推杆11、连接叉29、驱动电机19、减速器20、螺杆22和螺母21。所述电动推杆通过安装盘9固定安装在编码器支架二33的安装盘安装孔37上，所述编码器7和驱动电机19的尾端轴31通过连接孔39用联轴器连接。所述安装盘9固定套设在导套10的一端，所述驱动电机19用挡圈27固定安装在导套10里，所述减速器20与驱动电机19的输出轴30固定连接，所述轴向锁紧环26用于固定减速器20的轴向位置。所述螺杆22的一端与减速器20用联轴器一24固定连接，所述滚动轴承23支撑联轴器一24。所述垫圈25垫在滚动轴承23和螺母21之间，用来分散螺母21对滚动轴承23的压力，保护滚动轴承23的表面不受螺母21的擦伤。所述螺母21套在螺杆22上，与螺杆22互相配合运动。所述推杆11的一端固定套在螺母21上，所述推杆11的另一端与连接叉29固定连接。

其中编码器7用于采集和控制驱动电机19的旋转角度，从而精确的控制档位的变换。

如图4和5所示，所述锁止组件用于锁止和解锁变速杆的N挡位。所述锁止按钮2安装在变速杆1手柄外表面上，所述锁止按钮包括按钮帽、复位弹簧和触头50，所述触头50包括桥式动触头、常闭静触头和常开静触头。所述电磁阀40安装于变速杆1手柄里面，所述电磁阀40包括衔铁41、电磁铁线圈42和复位弹簧。所述电磁阀40与锁止按钮2的常闭静触头用电线43连接，所述锁止按钮2、电磁阀40和车内电源系统之间形成闭环连接。所述芯杆48设置在所述变速杆1的空腔容置槽49中，所述电磁阀40的衔铁41和芯杆48的一端通过联轴器二47固定连接，所述芯杆48的另一端和N挡位锁止销45固定连接。所述电磁阀40经过通电和断电将衔铁41往复移动，衔铁41通过芯杆48带动N挡位锁止销45，N挡位锁止销45和N挡位锁止槽46互相配合实现变速杆1N挡位的锁止和解锁。

所述电控系统用于控制所述换挡执行机构中电动推杆的运动。所述锁止按钮2、编码器7和电动推杆的驱动电机19分别与控制器13用电线连接。

如图1所示，所述扇形摇臂12是一对局部连接的扇形板，所述两个扇形板圆心那端固定连接在一起，所述扇形摇臂12上设有第一对孔16、第二对孔17和第三对孔18，所述第一对孔16位于扇形摇臂12的近圆心处，所述第二对孔17位于扇形摇臂12的中间位置，所述第三对孔17位于扇形摇臂12的近圆弧处。所述扇形摇臂12的第一对孔16铰接在车架上。所述电动推杆的连接叉29铰接在扇形摇臂12的第二对孔17上。所述手动阀15设有用于流体控制的阀杆14，所述手动阀15的阀杆14铰接在扇形摇臂12的第三对孔18上。

当人工换挡的时候，电动推杆处于断电状态不工作，挡位变换由驾驶室的驾驶员通过手推变速杆1来控制，连杆一4跟着变速杆1运动，从而带动连杆二32、编码器支架和电动推杆，进而通过扇形摇臂12往复推动手动阀15的阀杆14，实现挡位变换。

如图5所示，当自动换挡的时候，驾驶员首先用手把变速杆1移到挡位标识6中的“N”挡位置，并按下锁止按钮2，电磁阀40的电磁铁线圈42通电将衔铁41缩回，衔铁41通过芯杆48带动N挡位锁止销45向上运动，让N挡位锁止销45进入壳体3上的N挡位锁止槽46，锁止组件进入锁止状态，变速杆1和连杆一4固定在“N”挡位置。锁止按钮2将锁止信号发送到控制器13，控制器13通过控制电动推杆的伸长缩短来进行换挡操作。编码器7将电动推杆驱动电机19的旋转角度反馈给控制器13，控制器13收到反馈信号再来控制电动推杆驱动电机19，形成闭环控制，从而精确控制电动推杆驱动电机19的旋转位置以及速度。

如图4所示，从自动换挡切换到人工换挡时驾驶员按下锁止按钮2，电磁阀40的电磁铁线圈42断电通过复位弹簧将衔铁41伸出，衔铁41通过芯杆48带动N挡位锁止销45向下运动，让N挡位锁止销45退出壳体3上的N挡位锁止槽46，进入壳体3的扇形内腔中，锁止组件进入解锁状态，锁止按钮2将解锁信号发送给控制器13，控制器13控制电动推杆将手动阀15的阀杆14复位到“N”挡位位置，换挡操作有变速杆1控制。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，其特征在于，包括换挡执行机构，与所述换挡执行机构连接的手动阀，以及与所述换挡执行机构电性连接的电控系统；

所述换挡执行机构包括变速杆，与所述变速杆固定连接的连杆一，一端与所述连杆一铰接连接的连杆二，与所述连杆二另一端连接的编码器支架一，与所述编码器支架一连接的编码器支架二，与所述编码器支架二连接的电动推杆，以及与所述电动推杆连接的扇形摇臂；其中

所述变速杆上安装有锁止组件，所述锁止组件包括安装于所述变速杆上端部的锁止按钮，安装于所述变速杆内腔中的电磁阀，设于所述变速杆内腔中的且与所述电磁阀连接的芯杆，以及与所述芯杆固定连接的且伸出所述变速杆向外的N档位锁止销；

所述变速杆上连接有一壳体，所述壳体上端面连接有一操作面板，所述变速杆位于所述操作面板的直线形槽中；所述壳体内部设有一与所述N档位锁止销配合连接的N档位锁止槽。

2.根据权利要求1所述的人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，其特征在于：所述电控系统包括与电动推杆电性连接的编码器，以及分别与所述锁止组件、编码器和电动推杆电性连接的控制器。

3.根据权利要求2所述的人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，其特征在于：所述壳体内部设有一与所述变速杆垂直设置的换挡转轴；

所述变速杆和连杆一的连接部分与壳体内的换挡转轴转动连接。

4.根据权利要求2所述的人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，其特征在于：所述电磁阀的衔铁的自由端和芯杆的一端通过联轴器二固定连接；

所述锁止按钮和电磁阀用电线连接，所述锁止按钮、电磁阀和车内电源系统之间形成闭环连接。

5.根据权利要求2所述的人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，其特征在于：所述编码器支架一固定安装在编码器支架二的编码器支架一安装孔上，所述连杆二通过安装座固定安装在编码器支架一的安装座安装孔上；

所述编码器支架二的正中间设有连接孔，所述编码器固定安装在编码器支架二的编码器安装孔上，且编码器位于编码器支架一和编码器支架二连接后形成的腔体内。

6.根据权利要求5所述的人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，其特征在于：所述电动推杆包括安装于所述编码器支架二安装了编码器的相对面上安装盘，与所述安装盘自由端套设连接的导套，以及在所述安装盘与所述导套形成的空腔内依次设置的驱动电机、与驱动电机连接的减速器、与所述减速器连接的螺杆、与螺杆靠近减速器一端螺纹连接的螺母、与螺母外表面套设固定的推杆、以及与推杆尾端部连接的连接叉；其中

所述推杆的一部分伸出所述安装盘和导套连接形成的空腔向外；

所述驱动电机的尾端轴伸出所述安装盘且深入所述编码器支架二的连接孔内与编码器连接。

7.根据权利要求6所述的人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，其特征在于：所述扇形摇臂是一对平行设置的且有一端固定连接的扇形板；两个扇形板之间留有安装间隙；

所述扇形摇臂上设有第一对孔、第二对孔和第三对孔；

所述扇形摇臂的第一对孔铰接在车架上；

所述电动推杆的连接叉铰接在扇形摇臂的第二对孔上。

8.根据权利要求7所述的人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，其特征在于：所述手动阀内设有用于流体控制的阀杆；

所述手动阀的阀杆铰接在扇形摇臂的第三对孔上。

9.根据权利要求8所述的人工和自动可切换的无人驾驶汽车换挡装置，其特征在于：所述锁止按钮、编码器和电动推杆的驱动电机分别与控制器用电线连接。

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