CN212473638U - 自动转向装置及高尔夫球车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动转向装置，及具有该自动转向装置的高尔夫球车，其中自动转向装置包括：转向机构、驱动机构、限位机构和控制单元。其中转向机构包括转向杆、位于转向杆内转向轴和设置于转向轴一端的方向盘。驱动机构设置于转向杆上，驱动机构通过传动机构与转向轴传动连接。限位机构设置于转向杆上，限位机构包括螺杆、与螺杆螺纹连接的滑块和多个检测单元，螺杆通过传动机构与所述转向轴传动连接，检测单元用于检测滑块的位置状态。控制单元与驱动机构和检测单元电气连接，用于控制驱动机构的工作状态。根据上述技术方案的自动转向装置，可以在编码器计数器工作异常时防止过度转向，使自动转向更加的稳定可靠。

Description

自动转向装置及高尔夫球车

技术领域

本实用新型涉及机动车领域，特别涉及一种自动转向装置，还涉及包括该自动转向装置的高尔夫球车。

背景技术

随着人工智能的发展，自动驾驶或者辅助自动驾驶技术的实现变得可能。现有的用于轿车的自动转向装置结构复杂，成本较高，不适用于四轮电动车，观光车等配置较简单的机动车。

目前，市面上已有的一种简易自动转向装置通过电机直接驱动方向盘或者转向杆来实现自动转向目的，但此类自动转向装置仅采用编码器来反馈转向动作，而当内部编码器计数异常时，可能会出现转向过度，造成转向错误，不能全面保证转向安全。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种自动转向装置，能够避免转向过度，提高自动转向的安全性。

本实用新型还提出一种具有上述自动转向装置的高尔夫球车。

根据本实用新型的第一方面实施例的自动转向装置，包括：转向机构，包括转向杆、位于所述转向杆内转向轴和设置于所述转向轴一端的方向盘；驱动机构，所述驱动机构设置于所述转向杆上，所述驱动机构通过传动机构与所述转向轴传动连接；限位机构，所述限位机构设置于所述转向杆上，所述限位机构包括螺杆、与所述螺杆螺纹连接的滑块和多个检测单元，所述螺杆通过所述传动机构与所述转向轴传动连接，所述检测单元用于检测所述滑块的位置状态；控制单元，所述控制单元与所述驱动机构和所述检测单元电气连接，用于控制所述驱动机构的工作状态。

根据本实用新型实施例的自动转向装置，至少具有如下有益效果：驱动机构通过传动机构驱动转向机构中的方向盘和转向轴旋转，实现自动转向。限位机构通过传动机构带动螺杆和滑块运动，使转向轴的转动运动转化为直线运动，并通过检测单元来检测滑块位置判断转向机构是否到达转向极限，若到达转向极限则控制单元控制驱动机构停止工作或者反向驱动，来保证转向安全。根据上述技术方案的自动转向装置增加了一道保护措施，使自动转向更加安全可靠。

根据本实用新型的一些实施例，所述驱动机构包括：电机座，所述电机座设置于所述转向杆上；电机，所述电机设置于所述电机座上，所述电机的输出轴与所述传动机构连接，所述电机与所述控制单元电性连接；编码器，所述编码器与所述电机连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述驱动机构还包括减速机，所述电机通过所述减速机与所述传动机构连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述传动机构为齿轮组或同步轮组。

根据本实用新型的一些实施例，所述传动机构包括与所述转向轴一端连接的第一齿轮、与所述驱动机构连接的第二齿轮和与所述螺杆一端连接的第三齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第一齿轮或所述第二齿轮啮合。

根据本实用新型的一些实施例，所述检测单元为光电开关、接近开关或行程开关。

根据本实用新型的一些实施例，还包括支撑所述螺杆的安装座，所述检测单元为三个，三个所述检测单元为槽型光电开关，三个所述检测单元沿所述螺杆轴向间隔设置于所述安装座上，所述滑块上设置有用于触发所述槽型光电开关的感应片。

根据本实用新型的一些实施例，所述滑块上设置有滚轮，所述滚轮的轮面与所述安装座表面接触。

根据本实用新型的一些实施例，所述电机为伺服电机或者步进电机。

根据本实用新型的第二方面实施例的高尔夫球车，包括本实用新型的第一方面的实施例的自动转向装置。

根据本实用新型实施例的高尔夫球车，至少具有如下有益效果：由于高尔夫球车包括根据本实用新型实施例的第一方面的自动转向装置，可以实现更加安全可靠的自动转向，使高尔夫球车的自动驾驶更加安全可靠。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的自动转向装置的整体结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为图1的方向盘方向上的结构示意图；

图4为图1中的驱动机构和限位机构的结构示意图；

图5为图1的齿轮位置关系示意图；

图6为图1中的限位机构的结构示意图。

附图标记：

转向杆100，转向轴101，方向盘110，

第一齿轮200，

驱动机构300，电机座310，电机320，编码器321，减速机330，第二齿轮 340，

限位机构400，螺杆410，安装座411，滑块412，滚轮413，感应片414，第三齿轮420，检测单元430。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，根据本实用新型实施例的自动转向装置，包括转向机构、驱动机构300、限位机构400和控制单元。其中转向机构为现有机动车用于改变机动车行驶方向的装置，为本领域内技术人员应该知晓或者可以知晓的现有技术，主要包括方向盘110，转向杆100，转向器和转向臂等，其中转向杆100内设有可以沿轴向转动的转向轴101，转向轴101的一端与方向盘110连接，其具体结构及工作原理在此不做赘述。根据本实用新型实施例的自动转向装置，驱动机构300与控制单元电气连接，自动转向装置通过控制单元控制驱动机构300 工作，驱动机构300再通过传动机构来带动转向机构动作，以实现自动转向功能，驱动机构300设置于转向机构的转向杆100上。限位机构400同样设置于转向杆 100上，限位机构400可以限制转向轴101的转动范围，以使自动转向装置实施自动转向的过程更加安全。

参照图4和图6，其中限位机构400包括螺杆410、套设于螺杆410上的滑块412、用于支撑螺杆410的安装座411、第三齿轮420和多个检测单元430，滑块412与螺杆410通过螺纹连接。螺杆410的一端与传动机构连接，转向轴101转动时，其转动通过传动机构传递给螺杆410并带动螺杆410转动，进而驱动套设于螺杆410上的滑块412沿螺杆410运动。螺杆410与传动机构配合，将转向轴101的旋转运动转换为直线运动，以滑块412运动的行程表达转向角度，可以有效解决旋转运动无法分辨圈数的问题。检测单元430与控制单元电气连接，多个检测单元430可以通过检测滑块412的位置状态，间接检测转向机构的转向角度，检测单元430将信息反馈给控制单元，控制单元控制驱动单元300 停止工作或者反向驱动，以避免驱动装置继续驱动转向机构转向，造成安全事故或驱动机构损坏。当控制单元内用于计量编码器旋转的计数器出现问题或用于测量转向角度的其它检测设备出现异常时，限位机构400可以起到双重保护作用。可以理解的是，检测单元430可以为接近开关、行程开关等。检测单元430也可以采用光栅尺，不仅可以起到限位的效果，还可以起到编码器的作用，对转向角度进行实时监测。

参照图5，在本实用新型的一些施例中，驱动机构300包括电机座310，电机320和与电机320连接的编码器321。电机座310用于将电机320安装于转向杆100上。电机320的输出轴与传动机构连接，电机320代替人来实施驱动转向轴101转动进而驱动整个转向机构实现转向动作，电机320受控制单元的控制。编码器321用于反馈电机320的转动角度并将其反馈给控制单元，以实现对电机 320的精确控制，进而实现自动转向装置的精确转向。可以理解的是，电机320 可以选用大扭矩且控制精度较高，输出力矩稳定的电机，如伺服电机或进电机等。在一些实施例中，为了进一步增加电机320的输出力矩，设有与电机320轴连接的减速机330，电机320通过减速机330与传动机构连接。

参照图5，在本实用新型的一些实施例中，传动机构包括第一齿轮200、第二齿轮340和第三齿轮420。第一齿轮200套设于转向轴101一端，第二齿轮340 套设于减速机330的输出轴上，第三齿轮420套设于螺杆410的一端。其中第一齿轮200与第二齿轮340啮合，可以理解的是，第三齿轮420可以与第一齿轮 200啮合，也可以与第二齿轮340啮合。当执行自动转向时，电机320在控制单元的控制下通过第二齿轮340带动第一齿轮200转动，以驱动转向机构实现转向动作，同时第三齿轮420在第一齿轮200或者第二齿轮340的带动下转动，第三齿轮420再带动螺杆410转动，驱动滑块412沿螺杆410运动。可以理解的是，传动机构也可以采用同步轮组来实现动力的传递。

下面参考图1至图6以一个具体的实施例详细描述根据本实用新型实施例的自动转向装置。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。

如图1和图5所示，在本实施例中，检测单元430共有三个，分别间隔一段距离安装于一L型板上，L型板立设于螺杆410靠近电机320的一侧。在本实施例中，检测单元430选用两个常闭型和一个常开型的槽型光电开关，其中常开型的槽型光电开关设置于两个常闭型的中间，常开型的用于复位的原点，两个常闭型则分别代表左转极限和右转极限。三个槽型光电开关的槽相对于安装座411 的高度一致，相应地，滑块412的顶部安装有一矩形感应片414。感应片414的厚度小于槽型光电开关的槽的宽度，感应片414到安装座411的距离与槽型光电开关的槽到安装座411的距离相同，滑块412沿螺杆410从螺杆410的一端运动到另外一端时，感应片414可以依次穿过三个槽型光电开关的槽。三个检测单元 430的信号线分别连接控制单元。滑块412的底部安装有两个滚轮413，滑块412 通过滚轮413的轮面与安装座411的表面接触，以滚动摩擦代替滑动摩擦，便于滑块412移动，且滚轮结构相较于滑轨等结构易于实施，也易于后期的更换及维护。

在本实施例中，常开的槽型光电开关设置于螺杆410行程的中点附近，转向机构使机动车笔直前进时，滑块412同样位于螺杆410中点附近，感应片414 恰好触发该常开槽型光电开关。两个常闭的槽型光电开关分别设置在螺杆410 两端的附近，在本实施例中：当转向轴101左转时，限位传动机构420带动螺杆 410顺时针转动，滑块412向远离方向盘110方向移动，当转向机构接近左转极限时，滑块412走到远离方向盘110的常闭的检测单元430旁，并通过感应片414将其触发；当转向轴101右转时，限位传动机构420带动螺杆410逆时针转动，滑块412向靠近方向盘110方向移动，当转向机构接近右转极限时，滑块 412走到靠近方向盘110的常闭检测单元430旁，感应片414伸入检测单元430 的槽中将检测单元430触发，被触发的检测单元430将开关量信息变化反馈给控制单元。

如图2和图4所示，电机320选择自带编码器321的伺服电机，编码器321 位于伺服电机的尾部，伺服电机的动力线与编码器线与控制单元连接。伺服电机通过减速机330安装于电机座310上，在本实施例中，减速机330选用减速比为 3比的行星减速机。当伺服电机使能时，电机320作为自动转向装置的转向动力，机动车工作于自动转向状态；当伺服电机去使能时，则由驾驶员来通过方向盘 110来操作自动转向装置实现转向。

参照图2和图5，在本实施例中，第一齿轮200分别与第三齿轮420和第二齿轮340啮合，其分布排列方式如图5所示。由于第二齿轮340的转速远大于第一齿轮200和第三齿轮420的转速，所以第一齿轮200和第三齿轮420啮合可以减小第三齿轮420的体积，降低安装空间。自动转向时，电机320带动第二齿轮 340转动，驱动转动件340再带动与其啮合的第一齿轮200转动，并同时带动转向轴101转动，实施转向，最后第一齿轮200带动与其啮合的第三齿轮420，同时带动螺杆410转动，滑块412在螺杆410的螺纹驱动下沿螺杆410上下运动；手动转向时，驾驶者转动方向盘110，同时带动转向轴101转动，进而带动第一齿轮200转动，转向转动件200再带动与其啮合的第二齿轮340和第三齿轮420 转动。在本实施例中，方向盘110的底部与第一齿轮200通过螺钉固定连接。

参照图2，在本实施例中，安装座411和电机座310的侧边皆设有一凹槽，安装座411的凹槽和电机座310的凹槽可以对接形成一可容纳转向杆100的柱形空间，如图4所示。参照图2，转向杆100穿设于柱形空间内，安装座411和电机座310通过螺纹连接，安装座411和电机座310通过不断旋紧螺丝来缩短二者之间距离，通过各自凹槽的槽面夹紧转向杆100，以实现安装座411和电机座310 的固定。这种安装方式简便快捷，也方便后期维修过程中的拆卸及更换。

根据本实用新型实施例的自动转向装置，结构简单，便于实施，同时便于后期的维护时的拆卸及更换组件。采用伺服电机和减速机，输出转矩稳定，使自动转向更加稳定，同时采用齿轮作为传动件，进一步提升稳定性。限位机构采用螺杆和滑块配合将转向轴的旋转运动转换为直线运动，同时安装座上设置有检测单元用于检测是否到达转向极限，可以在编码器计数器工作异常时防止过度转向，使自动转向更加的稳定可靠。

根据本实用新型第二方面实施例的高尔夫球车，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的自动转向装置，高尔夫球车的其他结构和技术特征属于本领域内的技术人员已经知晓或者可以知晓的现有技术，在此不再赘述。根据本实用新型实施例的高尔夫球车具有与根据本实用新型实施例的自动转向装置相同的有益效果，可以使自动转向更加稳定可靠，进而提升高尔夫球车自动驾驶的安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种自动转向装置，其特征在于，包括：

转向机构，包括转向杆、位于所述转向杆内转向轴和设置于所述转向轴一端的方向盘；

驱动机构，所述驱动机构设置于所述转向杆上，所述驱动机构通过传动机构与所述转向轴传动连接；

限位机构，所述限位机构设置于所述转向杆上，所述限位机构包括螺杆、与所述螺杆螺纹连接的滑块和多个检测单元，所述螺杆通过所述传动机构与所述转向轴传动连接，所述检测单元用于检测所述滑块的位置状态；

控制单元，所述控制单元与所述驱动机构和所述检测单元电气连接，用于控制所述驱动机构的工作状态。

2.根据权利要求1所述的自动转向装置，其特征在于，所述驱动机构包括：

电机座，所述电机座设置于所述转向杆上；

电机，所述电机设置于所述电机座上，所述电机的输出轴与所述传动机构连接，所述电机与所述控制单元电性连接；

编码器，所述编码器与所述电机连接。

3.根据权利要求2所述的自动转向装置，其特征在于，所述驱动机构还包括减速机，所述电机通过所述减速机与所述传动机构连接。

4.根据权利要求1所述的自动转向装置，其特征在于，所述传动机构为齿轮组或同步轮组。

5.根据权利要求4所述的自动转向装置，其特征在于，所述传动机构包括与所述转向轴一端连接的第一齿轮、与所述驱动机构连接的第二齿轮和与所述螺杆一端连接的第三齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第一齿轮或所述第二齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的自动转向装置，其特征在于，所述检测单元为接近开关或行程开关。

7.根据权利要求6所述的自动转向装置，其特征在于，还包括支撑所述螺杆的安装座，所述检测单元为三个，三个所述检测单元为槽型光电开关，三个所述检测单元沿所述螺杆轴向间隔设置于所述安装座上，所述滑块上设置有用于触发所述槽型光电开关的感应片。

8.根据权利要求7所述的自动转向装置，其特征在于，所述滑块上设置有滚轮，所述滚轮的轮面与所述安装座表面接触。

9.根据权利要求2所述的自动转向装置，其特征在于，所述电机为伺服电机或者步进电机。

10.一种高尔夫球车，其特征在于，包括根据权利要求1至9任一项所述的自动转向装置。

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