CN213008339U - 一种自动驾驶转向器总成及车架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动驾驶转向器总成及车架，包括转向盘、集成电动管柱、传动轴、转向器；所述集成电动管柱包括管柱护套、转动管柱、ECU控制器、驱动电机；转动管柱转动配合于所述管柱护套内，所述驱动电机用于驱动所述转动管柱正转或反转；ECU控制器用于根据CAN总线的指令控制所述驱动电机转动；传动轴两端分别通过万向节结构与所述转动管柱及转向器连接。将驱动电机安装于集成电动管柱上，从而与转动管柱相配合，以驱动转动管柱正转或反转。并且通过传动轴两端的万向节结构来连接转动管柱及转向器，进而可以协调好转动管柱与转向器之间的关系，避免在增设驱动电机的条件下，转向管柱与转向器的输入轴不在同一轴线上的问题。

Description

一种自动驾驶转向器总成及车架

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，具体而言，涉及一种自动驾驶转向器总成及车架。

背景技术

汽车在行驶过程中，需按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向，实现所谓的汽车转向，当前转向系统分为机械转向和动力转向。相较于以驾驶员体力为转向能源的机械转向，动力转向可借助液压、电动等转向动力，得到普遍应用。

传统的动力转向系统仅支持常规转向功能，从而不能响应线控命令下的转向指令，现有电动转向助力，不能协调好电动驱动与转向器的关系，不能满足未来智能网联汽车电动化和智能化的需求。

实用新型内容

本实用新型提供了现有电动转向助力，不能协调好电动驱动与转向器的关系的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种自动驾驶转向器总成，包括转向盘、集成电动管柱、传动轴、转向器。

所述集成电动管柱包括管柱护套、转动管柱、ECU控制器、驱动电机；所述管柱护套与车架固定连接，所述转动管柱转动配合于所述管柱护套内，所述驱动电机用于驱动所述转动管柱正转或反转；所述ECU控制器用于根据CAN总线的指令控制所述驱动电机转动；所述转动管柱与所述转向盘同轴心连接；传动轴两端分别通过万向节结构与所述转动管柱及转向器连接。

本实用新型还可以通过以下技术措施进一步完善：

作为进一步改进，所述集成电动管柱还包括与ECU控制器信号连接的转向角度感应器，所述转向角度感应器用于感应所述转动管柱的转动角度。

作为进一步改进，所述转向盘与所述转动管柱之间设有扭矩传感器，所述扭矩传感器与所述ECU控制器信号连接。

作为进一步改进，还包括车速传感器，所述车速传感器与所述ECU控制器信号连接。

作为进一步改进，所述转向器为循环球液压转向器。

作为进一步改进，所述循环球液压转向器包括转向助力泵、转向油壶以及底盘转向机构，且所述转向助力泵与转向油壶之间油路连接。

作为进一步改进，所述驱动电机为无刷电机。

作为进一步改进，所述传动轴的两端设有万向节叉、所述转动管柱与所述转向器对应所述万向节叉设有花键。

本实用新型还提供一种车架，包括车架本体、管柱安装梁、固定抱箍以及如上所述的自动驾驶转向器总成；所述管柱安装梁固定连接于车架本体上，所述固定抱箍设置于管柱安装梁末端，所述固定抱箍用于固定所述管柱护套。

作为进一步改进，所述转向器固定设置在车架本体上。

本实用新型提供的自动驾驶转向器总成，将驱动电机安装于集成电动管柱上，从而与转动管柱相配合，以驱动转动管柱正转或反转。并且通过传动轴两端的万向节结构来连接转动管柱及转向器，进而可以协调好转动管柱与转向器之间的关系，避免在增设驱动电机的条件下，转向管柱与转向器的输入轴不在同一轴线上的问题。并且，通过ECU控制器与CAN总线连接，能够控制电机以转角伺服的模式代替驾驶员控制整车的方向，满足车道保持、自动泊车、自动转向等辅助驾驶或自动驾驶工况，以实现汽车转向系统的智能。进而能够将电动助力转向系统的诸多优势应用到车辆转向系统，以实现汽车转向系统的电动化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例自动驾驶转向器总成及车架的结构示意图；

图2是图1的自动驾驶转向器总成的结构示意图；

图3是本实用新型实施例电路连接的结构示意图。

图标：转向盘1、传动轴2、转向器3、管柱护套5、转动管柱51、驱动电机6、车架本体7、管柱安装梁8、固定抱箍9、ECU控制器10、转向角度感应器11、扭矩传感器12、车速传感器13、护套固定支架14、万向节结构15。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参考图1至图3，一种自动驾驶转向器总成，包括转向盘1、集成电动管柱、传动轴2、转向器3。

其中，所述集成电动管柱包括管柱护套5、转动管柱51、ECU控制器10、驱动电机6；所述管柱护套5与车架相固定连接，所述转动管柱51转动配合于所述管柱护套5内。

驱动电机6的机座与管柱护套5固定连接，从而方便安装。所述驱动电机6的输出轴可以直接与转动管柱51啮合，也可以通过中间齿轮与转动管柱51相啮合，还可以通过减速机构与转动管柱51相啮合配合，从而驱动所述转动管柱51正转或反转。所述ECU控制器10用于根据CAN总线的指令控制所述驱动电机6转动。

其中，所述转动管柱51与所述转向盘1同轴心连接，方便转向盘1控制转动管柱51，在实施例中，还具有用于安装转向盘1的护套固定支架14，以护套固定支架14一端固定在管柱护套5上，另一端承托转向盘1。其中，传动轴2两端分别通过万向节结构15与所述转动管柱51及转向器3连接。

本实用新型提供的自动驾驶转向器总成，将驱动电机6安装于集成电动管柱上，从而与转动管柱51相配合，以驱动转动管柱51正转或反转。并且通过传动轴2两端的万向节结构15来连接转动管柱51及转向器3，进而可以协调好转动管柱51与转向器3之间的位置关系，避免在增设驱动电机6的条件下，转向管柱51的输出轴与转向器3的输入轴不在同一轴线上的问题。

并且，通过ECU控制器10与CAN总线连接，能够控制驱动电机6以转角伺服的模式代替驾驶员控制整车的方向，满足车道保持、自动泊车、自动转向等辅助驾驶或自动驾驶工况，以实现汽车转向系统的智能。进而能够将电动助力转向系统的诸多优势应用到车辆转向系统，以实现汽车转向系统的电动化。

所述集成电动管柱还包括与ECU控制器信号10连接的转向角度感应器11，所述转向角度感应器11用于感应所述转动管柱51的转动角度。可以方便实时监测转动管柱51的实际转动角度，从而控制汽车的转向。并且由于ECU控制器10能够采集转动管柱51的转动角度，从而可以在车停止时或收到主动回正指令时，实现液压系统不能够实现的主动回正控制。

所述转向盘1与所述转动管柱51之间设有扭矩传感器12，所述扭矩传感器12与所述ECU控制器10信号连接。从而当驾驶员手动介入时，及时切换到电动助力模式。

自动驾驶转向器总成还包括车速传感器13，所述车速传感器13与所述ECU控制器10信号连接。从而在手动驾驶电动助力模式下，转向器总成根据车速和转向盘转矩信号控制驱动电机6进行助力，达到低速转向轻便、高速转向稳定的良好转向特性，助力随速可变且平顺。

其中，所述转向器3为循环球液压转向器。所述循环球液压转向器包括转向助力泵、转向油壶以及底盘转向机构，且所述转向助力泵与转向油壶之间油路连接。

其中，所述驱动电机6为无刷电机。无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

万向节结构15具有多种实现方式，以能够实现非直线角度的转动控制为目的即可。

在优选实施例中，所述传动轴2的两端设有万向节叉、所述转动管柱51与所述转向器2对应所述万向节叉设有花键。由于转向管柱51与转向器3的输入轴不在同一轴线上，故在转向管柱51下端及转向器3输入轴端的联接方式均采用万向节结构，且利用万向节叉与花键连接时，可用轴向伸缩的特点来弥补制造和安装误差。

本实施例还提供一种车架，包括车架本体7、管柱安装梁8、固定抱箍9以及如上所述的自动驾驶转向器总成；所述管柱安装梁8固定连接于车架本体7上，所述固定抱箍9设置于管柱安装梁8末端，所述固定抱箍8用于固定所述管柱护套5。所述转向器3固定设置在车架本体7上。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动驾驶转向器总成，其特征在于，

包括转向盘、集成电动管柱、传动轴、转向器；

所述集成电动管柱包括管柱护套、转动管柱、ECU控制器、驱动电机；所述管柱护套与车架固定连接，所述转动管柱转动配合于所述管柱护套内，所述驱动电机用于驱动所述转动管柱正转或反转；所述ECU控制器用于根据CAN总线的指令控制所述驱动电机转动；所述转动管柱与所述转向盘同轴心连接；传动轴两端分别通过万向节结构与所述转动管柱及转向器连接。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶转向器总成，其特征在于，所述集成电动管柱还包括与ECU控制器信号连接的转向角度感应器，所述转向角度感应器用于感应所述转动管柱的转动角度。

3.根据权利要求1所述的自动驾驶转向器总成，其特征在于，所述转向盘与所述转动管柱之间设有扭矩传感器，所述扭矩传感器与所述ECU控制器信号连接。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶转向器总成，其特征在于，还包括车速传感器，所述车速传感器与所述ECU控制器信号连接。

5.根据权利要求1所述的自动驾驶转向器总成，其特征在于，所述转向器为循环球液压转向器。

6.根据权利要求5所述的自动驾驶转向器总成，其特征在于，所述循环球液压转向器包括转向助力泵、转向油壶以及底盘转向机构，且所述转向助力泵与转向油壶之间油路连接。

7.根据权利要求1所述的自动驾驶转向器总成，其特征在于，所述驱动电机为无刷电机。

8.根据权利要求1所述的自动驾驶转向器总成，其特征在于，所述传动轴的两端设有万向节叉、所述转动管柱与所述转向器对应所述万向节叉设有花键。

9.一种车架，其特征在于，包括车架本体、管柱安装梁、固定抱箍以及如权利要求1至6任意一项所述的自动驾驶转向器总成；

所述管柱安装梁固定连接于车架本体上，所述固定抱箍设置于管柱安装梁末端，所述固定抱箍用于固定所述管柱护套。

10.根据权利要求9所述的车架，其特征在于，所述转向器固定设置在车架本体上。

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