CN217864327U - 一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及线控转向管柱技术领域，具体地说是一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，包括方向盘、转向轴、十字轴节、竖拉装置、固定支架、平拉装置、输入轴、助力电机系统，方向盘与转向轴的一端连接，转向轴的另一端与输入轴的一端采用十字轴节连接，输入轴的另一端与助力电机系统的输出轴连接，竖拉装置固定在输入轴外，竖拉装置的活动端与转向轴连接，输入轴和助力电机系统外设置有固定支架，平拉装置安装在固定支架上，平拉装置的活动端与竖拉装置的活动端连接，平拉装置的活动端与固定支架滑动连接。本实用新型同现有技术相比，平拉装置实现管柱转向结构的长距离调节，十字轴节配合竖拉装置实现管柱转向结构的大角度伸缩。

Description

一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构

技术领域

本实用新型涉及线控转向管柱技术领域，具体地说是一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构。

背景技术

转向管柱机构属于汽车转向系统的子系统，主要功能包括传递方向盘扭矩及转角、提供助力、调节方向盘位置、防盗、溃缩吸能、连接线束、连接汽车横梁、连接护罩、连接组合开关等功能。转向管柱的助力方式通常是用电机驱动减速机构，从而放大扭矩来提供转向助力。

当前汽车发展方式已经日渐趋向电动化、智能化。无人驾驶汽车技术的产生及应用使得汽车系统随之发生改变及升级。汽车转向系统作为汽车的重要零部件之一，无人驾驶技术对汽车转向系统提出更高的要求：实现长距离调节、大角度伸缩，结构简单，节省布置空间。

因此，需要设计一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，能够实现长距离调节、大角度伸缩，结构简单，节省布置空间，以满足无人驾驶技术对汽车转向系统的要求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，能够实现长距离调节、大角度伸缩，结构简单，节省布置空间，以满足无人驾驶技术对汽车转向系统的要求。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，包括方向盘、转向轴、十字轴节、竖拉装置、固定支架、平拉装置、输入轴、助力电机系统，方向盘与转向轴的一端连接，转向轴的另一端与输入轴的一端采用十字轴节连接，输入轴的另一端与助力电机系统的输出轴连接，竖拉装置固定在输入轴外，竖拉装置的活动端与转向轴连接，输入轴和助力电机系统外设置有固定支架，平拉装置安装在固定支架上，平拉装置的活动端与竖拉装置的活动端连接，平拉装置的活动端与固定支架滑动连接。

所述的方向盘与转向轴、转向轴与十字轴节、十字轴节与输入轴之间采用花键连接。

所述的平拉装置的活动端表面设置有弹性顶销，所述的固定支架表面设有通孔，弹性顶销嵌入通孔内或与通孔分离。

所述的竖拉装置包括竖拉电机、减速机构一、丝杆一、拉杆、竖拉壳体，竖拉电机与输入轴的外壳固定，竖拉电机的轴与减速机构一的轴连接，丝杆一的一端与减速机构一的内部齿条连接，丝杆一的另一端与竖拉壳体之间采用拉杆连接，丝杆一与拉杆之间、竖拉壳体与拉杆之间采用销柱连接，竖拉壳体套设在转向轴前端外侧，竖拉壳体与转向轴之间采用轴承连接。

所述的平拉装置包括平拉电机、减速机构二、丝杆二、滑块、平拉壳体，平拉电机与固定支架固定，平拉电机的轴与减速机构二的轴连接，丝杆二的一端与减速机构二的内部齿条连接，丝杆二的另一端与平拉壳体之间采用滑块连接，丝杆二与滑块之间、平拉壳体与滑块之间采用过盈配合，滑块插入固定支架对应的滑道内，滑块与滑道之间间隙配合，平拉壳体套设在转向轴后端外侧，平拉壳体与竖拉装置的竖拉壳体采用销柱连接。

所述的平拉壳体的侧面和顶部还设有辅助滑块，辅助滑块插入固定支架对应的辅助滑道内，辅助滑块与辅助滑道之间间隙配合。

滑块与滑道之间、辅助滑块与辅助滑道之间的间隙两端间距大于中部间距。

所述的助力电机系统包括输出轴、摆线轮传动机构、转向电机，输出轴与转向电机的电机轴之间采用摆线轮传动机构连接，摆线轮传动机构与平拉装置的平拉壳体固定。

所述的摆线轮传动机构包括中心轴、摆线轮柱、主动轮、从动轮，主动轮的中心嵌设有中心轴，中心轴与电机轴端部的偏心结构连接，主动轮的边缘为波浪形，若干个摆线轮柱环绕在主动轮外，摆线轮柱与平拉装置的平拉壳体固定，主动轮的表面设有若干个通孔，通孔内设置有从动轮，主动轮与从动轮接触，从动轮与输出轴连接。

所述的主动轮与中心轴、中心轴与转向电机、摆线轮柱平拉装置的平拉壳体之间、从动轮与输出轴之间采用过盈配合。

本实用新型同现有技术相比，平拉装置实现管柱转向结构的长距离调节，十字轴节配合竖拉装置实现管柱转向结构的大角度伸缩，本实用新型结构简单，节省布置空间，能够满足无人驾驶技术对汽车转向系统的要求。

附图说明

图1为本实用新型的轴测图。

图2为本实用新型的剖视图。

图3为本实用新型在自动驾驶模式时的状态示意图。

图4为本实用新型竖拉装置的示意图

图5为本实用新型平拉装置的示意图。

图6为本实用新型固定支架的示意图。

图7为本实用新型助力电机系统的示意图。

图8为本实用新型摆线轮传动机构的示意图。

图9为本实用新型电机轴的示意图。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型做进一步描述。

参见图1、图2，本实用新型提供一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，包括方向盘、转向轴、十字轴节、竖拉装置、固定支架、平拉装置、输入轴、助力电机系统，方向盘1与转向轴2的一端连接，转向轴2的另一端与输入轴8的一端采用十字轴节3连接，输入轴8的另一端与助力电机系统9的输出轴91连接，竖拉装置4固定在输入轴8外，竖拉装置4的活动端与转向轴2连接，输入轴8和助力电机系统9外设置有固定支架5，平拉装置7安装在固定支架5上，平拉装置7的活动端与竖拉装置4的活动端连接，平拉装置7的活动端与固定支架5滑动连接。

本实用新型中，方向盘1与转向轴2、转向轴2与十字轴节3、十字轴节3与输入轴8之间采用花键连接。

当驾驶员施加扭矩（即手力）转动方向盘1时，会带动转向轴2转动，通过十字轴节3、输入轴8将手力传到助力电机系统9，助力电机系统9通过控制单元进行助力的调整。

当驾驶员需调整方向盘靠身位置时，平拉装置7在固定支架5内滑动，带动包括方向盘1、转向轴2、十字轴节3、竖拉装置4、弹性顶销6、输入轴8、助力电机系统9整体移动。

当驾驶员需自动驾驶模式时，竖拉装置4拉动包括方向盘1、转向轴2、十字轴节3向下折弯，同时平拉装置7进行靠身位置的调整，进而将转向系统结构置于车体内，如图3所示。

平拉装置7的活动端表面设置有弹性顶销6，固定支架5表面设有通孔，弹性顶销6嵌入通孔内或与通孔分离。平拉装置7在固定支架5滑动的过程中，弹性顶销6对平拉装置7起到一定的支撑作用，保证平拉装置7的刚度，又能保证平拉装置7的顺滑平移。

参见图4，竖拉装置4包括竖拉电机41、减速机构一42、丝杆一43、拉杆44、竖拉壳体45，竖拉壳体45为竖拉装置4的活动端，竖拉电机41与输入轴8的外壳固定，竖拉电机41的轴与减速机构一42的轴连接，丝杆一43的一端与减速机构一42的内部齿条连接，丝杆一43的另一端与竖拉壳体45之间采用拉杆44连接，丝杆一43与拉杆44之间、竖拉壳体45与拉杆44之间采用销柱连接，竖拉壳体45套设在转向轴2前端外侧，竖拉壳体45与转向轴2之间采用轴承连接，轴承实现转向轴2的支撑与转动。

竖拉电机41转动，通过花键对接传递力矩至减速机构42，从而实现丝杆一43的移动调节，丝杆一43带动拉杆44动作，从而使竖拉壳体45向下折弯或向上抬起，由于转向轴2与输入轴8之间采用十字轴节3连接，转向轴2跟随竖拉壳体45向下折弯或向上抬起。

参见图5，平拉装置7包括平拉电机71、减速机构二72、丝杆二73、滑块74、平拉壳体75，平拉壳体75、滑块74为平拉装置7的活动端，平拉电机71与固定支架5固定，平拉电机71的轴与减速机构二72的轴连接，丝杆二73的一端与减速机构二72的内部齿条连接，丝杆二73的另一端与平拉壳体75之间采用滑块74连接，丝杆二73与滑块74之间、平拉壳体75与滑块74之间采用过盈配合，平拉壳体75套设在转向轴2后端外侧，平拉壳体75与竖拉装置4的竖拉壳体45采用销柱连接，以便于竖拉壳体45向下折弯或向上抬起。

参见图6，滑块74插入固定支架5对应的滑道51内，滑块74与滑道51之间间隙配合，平拉壳体75的侧面和顶部还设有辅助滑块76，辅助滑块76插入固定支架5对应的辅助滑道52内，辅助滑块76与辅助滑道52之间间隙配合，以便于滑块74、辅助滑块76的滑动。

滑块74与滑道51之间、辅助滑块76与辅助滑道52之间的间隙两端间距大于中部间距，可减小中间滑动环节的阻力，实现慢、快、慢的滑动，以保证整体收缩能够快速完成。

平拉电机71转动，通过花键对接传递力矩至减速机构二72，从而实现丝杆二73的移动调节，丝杆二73带动平拉壳体75动作，从而使方向盘1、转向轴2、十字轴节3、竖拉装置4、弹性顶销6、输入轴8、助力电机系统9整体移动。

参见图7，助力电机系统9包括输出轴91、摆线轮传动机构92、转向电机93，输出轴91与转向电机93的电机轴931之间采用摆线轮传动机构92连接，摆线轮传动机构92与平拉装置7的平拉壳体75固定。

参见图8、9，摆线轮传动机构92包括中心轴921、摆线轮柱922、主动轮923、从动轮924，主动轮923的中心嵌设有中心轴921，中心轴921与电机轴931端部的偏心结构连接，主动轮923的边缘为波浪形，若干个摆线轮柱922环绕在主动轮923外，摆线轮柱922与平拉装置7的平拉壳体75固定，主动轮923的表面设有若干个通孔，通孔内设置有从动轮924，主动轮923与从动轮924接触，从动轮924与输出轴91连接。

主动轮923与中心轴921、中心轴921与转向电机93、摆线轮柱922平拉装置7的平拉壳体75之间、从动轮924与输出轴91之间采用过盈配合。

在转向电机93旋转时，电机轴931带动主动轮923偏心旋转，进而带动从动轮924旋转，实现大速比的传动，且结构紧凑，传动平稳，噪音小。

本实用新型的平拉装置实现管柱转向结构的长距离调节，十字轴节配合竖拉装置实现管柱转向结构的大角度伸缩，本实用新型结构简单，节省布置空间，能够满足无人驾驶技术对汽车转向系统的要求。

Claims (10)

1.一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，包括方向盘、转向轴、十字轴节、竖拉装置、固定支架、平拉装置、输入轴、助力电机系统，其特征在于：方向盘（1）与转向轴（2）的一端连接，转向轴（2）的另一端与输入轴（8）的一端采用十字轴节（3）连接，输入轴（8）的另一端与助力电机系统（9）的输出轴（91）连接，竖拉装置（4）固定在输入轴（8）外，竖拉装置（4）的活动端与转向轴（2）连接，输入轴（8）和助力电机系统（9）外设置有固定支架（5），平拉装置（7）安装在固定支架（5）上，平拉装置（7）的活动端与竖拉装置（4）的活动端连接，平拉装置（7）的活动端与固定支架（5）滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，其特征在于：所述的方向盘（1）与转向轴（2）、转向轴（2）与十字轴节（3）、十字轴节（3）与输入轴（8）之间采用花键连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，其特征在于：所述的平拉装置（7）的活动端表面设置有弹性顶销（6），所述的固定支架（5）表面设有通孔，弹性顶销（6）嵌入通孔内或与通孔分离。

4.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，其特征在于：所述的竖拉装置（4）包括竖拉电机（41）、减速机构一（42）、丝杆一（43）、拉杆（44）、竖拉壳体（45），竖拉电机（41）与输入轴（8）的外壳固定，竖拉电机（41）的轴与减速机构一（42）的轴连接，丝杆一（43）的一端与减速机构一（42）的内部齿条连接，丝杆一（43）的另一端与竖拉壳体（45）之间采用拉杆（44）连接，丝杆一（43）与拉杆（44）之间、竖拉壳体（45）与拉杆（44）之间采用销柱连接，竖拉壳体（45）套设在转向轴（2）前端外侧，竖拉壳体（45）与转向轴（2）之间采用轴承连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，其特征在于：所述的平拉装置（7）包括平拉电机（71）、减速机构二（72）、丝杆二（73）、滑块（74）、平拉壳体（75），平拉电机（71）与固定支架（5）固定，平拉电机（71）的轴与减速机构二（72）的轴连接，丝杆二（73）的一端与减速机构二（72）的内部齿条连接，丝杆二（73）的另一端与平拉壳体（75）之间采用滑块（74）连接，丝杆二（73）与滑块（74）之间、平拉壳体（75）与滑块（74）之间采用过盈配合，滑块（74）插入固定支架（5）对应的滑道（51）内，滑块（74）与滑道（51）之间间隙配合，平拉壳体（75）套设在转向轴（2）后端外侧，平拉壳体（75）与竖拉装置（4）的竖拉壳体（45）采用销柱连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，其特征在于：所述的平拉壳体（75）的侧面和顶部还设有辅助滑块（76），辅助滑块（76）插入固定支架（5）对应的辅助滑道（52）内，辅助滑块（76）与辅助滑道（52）之间间隙配合。

7.根据权利要求5或6所述的一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，其特征在于：滑块（74）与滑道（51）之间、辅助滑块（76）与辅助滑道（52）之间的间隙两端间距大于中部间距。

8.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，其特征在于：所述的助力电机系统（9）包括输出轴（91）、摆线轮传动机构（92）、转向电机（93），输出轴（91）与转向电机（93）的电机轴（931）之间采用摆线轮传动机构（92）连接，摆线轮传动机构（92）与平拉装置（7）的平拉壳体（75）固定。

9.根据权利要求8所述的一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，其特征在于：所述的摆线轮传动机构（92）包括中心轴（921）、摆线轮柱（922）、主动轮（923）、从动轮（924），主动轮（923）的中心嵌设有中心轴（921），中心轴（921）与电机轴（931）端部的偏心结构连接，主动轮（923）的边缘为波浪形，若干个摆线轮柱（922）环绕在主动轮（923）外，摆线轮柱（922）与平拉装置（7）的平拉壳体（75）固定，主动轮（923）的表面设有若干个通孔，通孔内设置有从动轮（924），主动轮（923）与从动轮（924）接触，从动轮（924）与输出轴（91）连接。

10.根据权利要求9所述的一种用于自动驾驶汽车的转向管柱结构，其特征在于：所述的主动轮（923）与中心轴（921）、中心轴（921）与转向电机（93）、摆线轮柱（922）平拉装置（7）的平拉壳体（75）之间、从动轮（924）与输出轴（91）之间采用过盈配合。

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