一种自动驾驶车辆转向系统及自动驾驶车论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种自动驾驶车辆转向系统，包含：一转向轴、一方向盘、以及一使方向盘在与转向轴相连接和相分离状态间切换的调整装置；调整装置包含：一连接件，将方向盘可分离且可转动地配置于转向轴上；一从动件，配置于连接件或方向盘上、且与方向盘同步活动；从动件能够在方向盘与转向轴相连接和相分离状态间切换时，对应在第一位置和第二位置之间切换；一限制结构，包含一限制件，限制件具有限制空间和第一导向通道；限制空间用以容置至少部分的从动件；第一导向通道为至少部分的从动件沿周向预定了限定的位置，以供至少部分的从动件脱离和进入限制空间，本实用新型另提供一种包含有上述的转向系统的自动驾驶车。

主设计要求

1.一种自动驾驶车辆转向系统，包含：一转向轴、一方向盘(1)、以及一使方向盘(1)在与转向轴(2)相连接和相分离状态间切换的调整装置(3)；其特征在于，所述调整装置(3)包含：一连接件(11)，将方向盘(1)可分离且可转动地配置于转向轴(2)上；一从动件(7)，配置于连接件(11)或方向盘(1)上、且与方向盘(1)同步活动；所述从动件(7)能够在方向盘(1)与转向轴(2)相连接和相分离状态间切换时，对应在第一位置和第二位置之间切换；一限制结构，包含一限制件(5)，所述限制件(5)具有限制空间(63)和第一导向通道(6)；所述限制空间(63)用以容置至少部分的从动件(7)，以在方向盘(1)与转向轴(2)分离时限制从动件(7)自第二位置自动复位至第一位置；所述第一导向通道(6)为所述至少部分的从动件(7)沿周向预定了限定的位置，以供所述至少部分的从动件(7)脱离和进入所述限制空间(63)。

设计方案

1.一种自动驾驶车辆转向系统，包含：一转向轴、一方向盘(1)、以及一使方向盘(1)在与转向轴(2)相连接和相分离状态间切换的调整装置(3)；其特征在于，

所述调整装置(3)包含：

一连接件(11)，将方向盘(1)可分离且可转动地配置于转向轴(2)上；

一从动件(7)，配置于连接件(11)或方向盘(1)上、且与方向盘(1)同步活动；所述从动件(7)能够在方向盘(1)与转向轴(2)相连接和相分离状态间切换时，对应在第一位置和第二位置之间切换；

一限制结构，包含一限制件(5)，所述限制件(5)具有限制空间(63)和第一导向通道(6)；所述限制空间(63)用以容置至少部分的从动件(7)，以在方向盘(1)与转向轴(2)分离时限制从动件(7)自第二位置自动复位至第一位置；所述第一导向通道(6)为所述至少部分的从动件(7)沿周向预定了限定的位置，以供所述至少部分的从动件(7)脱离和进入所述限制空间(63)。

2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆转向系统，其特征在于，所述第一导向通道(6)为所述至少部分的从动件(7)沿周向预定了唯一的第三位置，以使所述从动件(7)在第三位置进入或脱离所述第一导向通道(6)。

3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆转向系统，其特征在于，所述第一导向通道(6)包含一沿轴向设置的第一延展段(61)和一沿周向设置且沿轴向位于第一延展段(61)上侧的第二延展段(62)；所述限制空间(63)沿轴向位于所述第二延展段(62)的下侧，所述第二延展段(62)连通所述第一延展段(61)和所述限制空间(63)；所述方向盘(1)通过相对所述转向轴(2)沿轴向向上和向下活动的方式，对应与转向轴(2)相连接和相分离。

4.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆转向系统，其特征在于，所述转向轴(2)外周套设有一用以限制其转向轴线的位置的套筒(4)，所述限制结构包含一将所述限制件(5)支撑于所述套筒(4)上的支撑件(31)。

5.根据权利要求4所述的一种自动驾驶车辆转向系统，其特征在于，所述限制件(5)包含一用以限定所述连接件(11)的轴线基本与所述转向轴(2)的轴线在同一线性上的第二导向通道(51)。

6.根据权利要求4所述的一种自动驾驶车辆转向系统，其特征在于，所述套筒(4)通过一轴承(41)套接于所述转向轴(2)。

7.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆转向系统，其特征在于，所述转向轴(2)外周配置有第一花键(21)、所述连接件(11)配置有在所述从动件(7)在第一位置和第二位置时对应与所述第一花键(21)相联接和相分离的第二花键(111)。

8.根据权利要求7所述的一种自动驾驶车辆转向系统，其特征在于，所述转向轴(2)上相邻于所述第一花键(21)的端部配置一在所述方向盘(1)沿轴向向上活动预设的行程后卡接于所述第二花键(111)的上端缘的限位件(12)。

9.根据权利要求8所述的一种自动驾驶车辆转向系统，其特征在于，所述限位件(12)包含一套设于端部外周的固定部(122)，所述第二花键(111)在所述方向盘(1)与所述转向轴(2)相分离时套设于所述固定部(122)外周、且与其间隙配合。

10.一种自动驾驶车，其特征在于，包含车辆本体以及配置于车辆本体上的如权利要求1至9任一所述的转向系统，所述限制结构固定支撑于所述车辆本体上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及车辆自动驾驶转向系统的技术领域，具体涉及一种自动驾驶车辆转向系统以及包含有该转向系统的自动驾驶车。

背景技术

在汽车领域中，车辆的转向通常是使用方向盘控制转向轴的转向。随着传感器、电子器件、和计算机及其系统的进步，车辆可以用自动驾驶系统取代人工操控转向盘的方式控制转向轴的转向。在自动驾驶系统实际使用过程中，是人工操控方向盘与自动驾驶两种模式之间进行切换的。若在自动驾驶过程中，方向盘被人为的误操作，会使得转向轴的转动方向因受到干预而导致出错。现有技术中提出了一种在自动驾驶时将操作转向轴联接到方向盘或操作转向轴使其与方向盘分开的方式使得方向盘与转向轴在相连接和相分离的状态之间切换。

在现有的使方向盘与转向轴在相连接和相分离的状态之间切换的机构依靠于自动控制的方法实现，在出现故障时，无法快速进行人工干预。基于该问题，发明人提出了本申请。

发明内容

本实用新型提供了一种自动驾驶车辆转向系统，通过人工控制方向盘实现方向盘快速地与转向轴相连接或相分离，实现在自动驾驶时可人工快速干预转向轴的转向的技术问题。

具体地，本实用新型提供了一种自动驾驶车辆转向系统，包含：一转向轴、一方向盘、以及一使方向盘在与转向轴相连接和相分离状态间切换的调整装置；所述调整装置包含：一连接件，将方向盘可分离且可转动地配置于转向轴上；一从动件，配置于连接件或方向盘上、且与方向盘同步活动；所述从动件能够在方向盘与转向轴相连接和相分离状态间切换时，对应在第一位置和第二位置之间切换；一限制结构，包含一限制件，所述限制件具有限制空间和第一导向通道；所述限制空间用以容置至少部分的从动件，以在方向盘与转向轴分离时限制从动件自第二位置自动复位至第一位置；所述第一导向通道为所述至少部分的从动件沿周向预定了限定的位置，以供所述至少部分的从动件脱离和进入所述限制空间。

较佳地，所述第一导向通道为所述至少部分的从动件沿周向预定了唯一的第三位置，以使所述从动件在第三位置进入或脱离所述第一导向通道。

较佳地，所述第一导向通道包含一沿轴向设置的第一延展段和一沿周向设置且沿轴向位于第一延展段上侧的第二延展段；所述限制空间沿轴向位于所述第二延展段的下侧，所述第二延展段连通所述第一延展段和所述限制空间；所述方向盘通过相对所述转向轴沿轴向向上和向下活动的方式，对应与转向轴相连接和相分离。

较佳地，所述转向轴外周套设有一用以限制其转向轴心的套筒，所述转向轴外周套设有一用以限制其转向轴线的位置的套筒，所述限制结构包含一将所述限制件支撑于所述套筒上的支撑件。

较佳地，所述限制件包含一用以限定所述连接件的轴线基本与所述转向轴的轴线在同一线性上的第二导向通道。

较佳地，所述套筒通过一轴承套接于所述转向轴，且所述套筒固定在车架上。

较佳地，所述转向轴外周配置有第一花键、所述连接件配置有在所述从动件在第一位置和第二位置时对应与所述第一花键相联接和相分离的第二花键。

较佳地，所述转向轴上相邻于所述第一花键的端部配置一在所述方向盘沿轴向向上活动预设的行程后卡接于所述第二花键的上端缘的限位件。

较佳地，所述限位件包含一套设于端部外周的固定部，所述限位件包含一套设于端部外周的固定部，所述第二花键在所述方向盘与所述转向轴相分离时套设于所述固定部外周、且与其间隙配合。

本申请另提供一种自动驾驶车，其包含有一车辆本体以及配置于车辆本体上的如上述的任一转向系统，所述限制结构固定支撑于所述车辆本体上。

通过采用上述技术方案，本实用新型可以取得以下技术效果：

1、本实用新型提供的一种自动驾驶车辆转向系统，包含有转向轴和方向盘，在转向轴和方向盘之间具有一调整装置，该调整装置包含有一配置于方向盘上的连接件、一连接在方向盘或转向轴上且可与方向盘同步运动的从动件、以及一具有一限制件的限制结构，该限制件包含有一第一导向通道和一限制空间。方向盘可操作性地沿周向转动或沿轴向活动，并带动从动件沿第一导向通道活动使至少部分的从动件脱离和进入所述限制空间，以使方向盘沿轴向发生位置变化从而达到实现方向盘与转向轴之间在相连接与相分离的状态之间进行切换。其中，方向盘与转向轴之间为花键连接。

2、本实用新型提供的一种自动驾驶车辆转向系统，其上的限制件为从动件限定了唯一的一条活动路径，使从动件在周向上从唯一的第三位置沿轴向活动，以使司机在操作方向盘与转向轴相连接或相分离时每次都只需将方向盘转到预定了的唯一的位置，从而使得方向盘可以既方便又可快速地实现与转向轴的连接或分离。

3、本实用新型提供的一种自动驾驶车辆转向系统，转向轴的外周套设有一套筒，具体地，该套筒通过一轴承套接于转向轴。该套筒的外周固定连接有一用以支撑并固定限制件的支撑件。限制件包含一用以限定连接件的轴线基本与转向轴的轴线在同一线性上的第二导向通道。转向轴外周配置有第一花键、连接件上配置有与第一花键相联接或相分离的第二花键。方向盘在操作下沿周向转动或沿轴向活动时，连接件的轴线在第二导向通道的限制下与转向轴的轴线在同一线性上，以达到使连接件上的第二花键沿轴向相对转向轴上的第一花键活动时不会因出现偏摆或沿径向发生位移而导致第一花键与第二花键之间的受力不均的情况发生。

附图说明

图1至图3为本实用新型的一种自动驾驶车辆转向系统的结构示意图；

图4为本实用新型的调整装置与方向盘和转向轴的结构示意图；

图5为本实用新型的调整装置的结构示意图；

图6为图3中P处的结构示意图；

图7为调整装置与方向盘的结构示意图；

图8为转向轴的结构示意图。

附图标识

1-方向盘、11-连接件、111-第二花键、12-限位件、121-卡接部、122-固定部、2-转向轴、21-第一花键、22-第一端部、3-调整装置、31-支撑件、4-套筒、41-轴承、5-限制件、51-第二导向通道、6-第一导向通道、61-第一延展段、62-第二延展段、63-限制空间、7-从动件、

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。

现结合图1至图8对本申请的方案的结构以及功能进行详细的说明。

结合图1至图3，本实用新型提供一种自动驾驶车辆转向系统，其包含有一转向轴2、一方向盘1以及一使方向盘1在与转向轴2相连接和相分离状态间切换的调整装置3。如图1所述，图示中的方向盘1具体为方向盘1的骨架的结构，并不为实际使用中的方向盘1。结合图4，该调整装置3包含一连接件11、一从动件7以及一限制结构。连接件11将方向盘1可分离且可转动地配置于转向轴2上。从动件7配置于连接件11或方向盘1上，本实施例中，其具体配置在连接件11上，且其与方向盘1可同步运动。其中，从动件7能够在方向盘1与转向轴2相连接和相分离状态间切换时对应在第一位置和第二位置之间切换。限制结构包含有一限制件5，该限制件5具有限制空间63和第一导向通道6。结合图5，限制空间63用以容置至少部分的从动件7，以在方向盘1与转向轴2分离时限制从动件7自第二位置自动复位至第一位置，第一导向通道6为至少部分的从动件7沿周向预定了限定的位置，以供至少部分的从动件7脱离和进入限制空间63。

可以理解的是，本实施例的转向系统在汽车为自动驾驶时，方向盘1与转向轴2为相分离的状态，且转向轴2可在汽车的自动驾驶系统的操作下转动，方向盘1则由于从动件7受到限制空间63的限制而在受到外在干涉下亦不会干预到转向轴2的自助转动。且方向盘1可操作性地快速自第一导向通道6脱离限制件5的限制并联接于转向轴2实现对转向轴2转向的快速干预，其中，限制空间63可防止误操作。

结合图5，第一导向通道6包含一沿轴向设置的第一延展段61和一沿周向设置且沿轴向位于第一延展段61上侧的第二延展段62、以及一限制空间63。限制空间63沿轴向位于第二延展段62的下侧，第二延展段62连通第一延展段61和限制空间63。方向盘1通过相对转向轴2沿轴向向上和向下活动的方式，对应与转向轴2相连接和相分离。其中，第一延展段61、第二延展段62和限制空间63沿限制件5的径向贯通其内外壁，以使从动件7可沿第一延展段61、第二延展段62和限制空间63的延展路径活动。在本实施例中，第一导向通道6为至少部分的从动件7沿周向预定了唯一的第三位置，以使从动件7在第三位置进入或脱离第一导向通道6。例如，方向盘1被操作并转动至中间位置时，至少部分的从动件7沿轴向位于第一延展段61的下侧或者位于其上端，此情况下，方向盘1可被操作地沿轴向向上活动并进入第一延展段61并进一步经第二延展段62进入限制空间63或沿第一延展段61向下活动以脱离与限制件5的连接关系。此时，方向盘1与限制件5连接或分离的第三位置对于操作人员(司机)来说是唯一且确定的，方便于操作人员操作方向盘1与转向轴2快速地连接或分离。

具体的，在本实施例中，结合图5和图7，限制件5沿周向开设有两个第一导向通道6，且该两个第一导向通道6呈180°配置，以使从动件7在限制空间63内时可以平衡地支撑整个方向盘1，以达到使方向盘1不会因支撑力不均而导致倾斜的情况。

可以理解的是，在其它的实施例中，第一导向通道6为至少部分的从动件7沿轴向预定了限定的位置不仅是限于唯一的一个第三位置，且可以为沿周向布置有多个结构与第一导向通道6一致的多个导向通道。

结合图4，转向轴2外周套设有一用以限制其转向轴线的位置的套筒4，限制结构包含一将限制件5支撑于套筒4上的支撑件31。其中，套筒4沿轴向位于限位件12的下侧。限位件12含有一沿轴向延展的第二导向通道51，配置于方向盘1上的连接件11沿轴向穿过第二导向通道51，且连接件11的外周壁滑配于第二导向通道51的内侧壁，因此第二导向通道51限定了连接件11的轴线基本与转向轴2的轴线在同一线性上、并使得连接件11沿轴向活动时其轴线基本平行与转向轴2的轴线在同一线性上。

在本实施例中，结合图4，套筒4通过一轴承41套接于转向轴2，且套筒4固定在车架上。其中，套筒4通过板筋件固定连接于车架上，且套筒4上远离限制件5的一端支撑于车内的转向壳体上。结合图6、图7和图8，转向轴2外周配置有第一花键21、连接件11上开设有一供转向轴2穿过的连接孔，该连接孔的内周壁上沿周向配置有第二花键111，连接件11上的第二花键111在从动件7在第一位置时与转向轴2上的第一花键21相联接，且该第二花键111在从动件7在第二位置时与转向轴2上的第一花键21相分离。

结合图7和图8，第二花键111沿轴向的长度短于第一花键21沿轴向上的长度，使得方向盘1沿轴向相对转向轴2向上活动时，在第二花键111沿轴向的长度相对第一花键21沿轴向上的长度越短时，其可以使得连接件11沿轴向活动的距离越小的情况下即可实现与转向轴2相连接或相分离，限制件5可以在厚度较小的情况下就可以满足实现连接件11与转向轴2的连接与分离。因此，在第二花键111沿轴向的长度短于第一花键21沿轴向上的长度的情况下可以使得第一位置与第二位置之间的间距设计得更小。同时，在第一花键21沿轴向上的长度长于第二花键111沿轴向的长度的情况下，可以提供第一花键21更大的行程让其沿轴向活动，且使第一花键21可以完全与第二花键111联接以达到第一花键21的力能均匀地传递给第二花键111。具体地，结合图7，连接件11上具有一配置有第二花键111的内孔，第二花键111位于该内孔的上端部，且该内孔的下端部与第一花键21的最大外径为间隙配合。即该内孔的下端部的外径大于第一花键21的最大外径，且在第一花键21沿轴向与轴承41之间具有一外径小于上述的内孔的下端部的限位段，该限位段的外径大于第二花键111的最小内径，用以在转向轴2和方向盘1为相连接的状态时支撑所述方向盘1。

转向轴2上相邻于第一花键21的第一端部22配置一在方向盘1沿轴向向上活动预设的行程后卡接于第二花键111的上端缘的限位件12。该限位件12通过螺纹连接与转向轴2的第一端部22固定连接，且该限位件12包含有一卡接部121与一固定部122，卡接部121的下端面在用于在方向盘1沿轴向向上活动时限制方向盘1不会脱离转向轴2。固定部122套设于转向轴2的第一端部22外周，其内周开设有螺纹。第二花键111在方向盘1与转向轴2相分离时套设于固定部122外周、且与其间隙配合，即，固定部122的外径不大于第二花键111的最大外径。

本申请另提供一种自动驾驶车辆(图未示)，其包含有车辆本体(图未示)和前述的自动驾驶车辆转向系统。前述的自动驾驶车辆转向系统通过固定在套筒4外周和固定连接在支撑件31的板筋件固定并支撑在车辆本体上。转向轴2上的远离第一端部的第二端部的外周或内周(转向轴2沿轴向可为空心结构)配置的花键或轮齿(齿轮上的轮齿)与配置于车辆本体上的转向装置(图未示)连接。在本申请的转向轴2与方向盘1为相分离的状态时，转向轴2可在自动驾驶车辆为自动驾驶状态中保持空转状态。

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。

设计图

一种自动驾驶车辆转向系统及自动驾驶车论文和设计

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主设计要求

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