本發(fā)明涉及方向盤轉(zhuǎn)向裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向裝置，應(yīng)用于無人導(dǎo)航裝置機(jī)械部分。

背景技術(shù)：

目前，無人駕駛作為智能車的關(guān)鍵技術(shù)和研究方向，已經(jīng)引起了國內(nèi)外的高度重視，并取得了一定的研究成果。對(duì)于無人車來說，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)轉(zhuǎn)向是無人車正常行駛的重要條件。因?yàn)檗D(zhuǎn)向裝置決定了車輛在行駛過程中的轉(zhuǎn)向性、靈活性、操縱性以及平穩(wěn)性等重要的特性。目前，拖拉機(jī)等農(nóng)機(jī)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在以下問題：1、傳統(tǒng)導(dǎo)航轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)龐大，安裝復(fù)雜，拆卸不便；2、手動(dòng)與自動(dòng)之間切換不夠順暢；3、對(duì)安裝精度要求高，適用范圍小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向裝置，通過兩個(gè)齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)將步進(jìn)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)向信號(hào)通過齒輪間的嚙合驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向盤的轉(zhuǎn)向，具有結(jié)構(gòu)簡單、方便實(shí)用、效率高、成本低和安全易操作的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向裝置，包括第一傳動(dòng)系、第二傳動(dòng)系和殼體，所述第一傳動(dòng)系從殼體中縱向穿過，所述第二傳動(dòng)系安裝在殼體內(nèi)，所述第一傳動(dòng)系包括方向盤、萬向機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)和方向盤轉(zhuǎn)向柱管，所述方向盤通過萬向機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)與方向盤轉(zhuǎn)向柱管連接，所述鎖緊機(jī)構(gòu)包括開口螺紋套筒、開口套筒和鎖緊螺母，所述開口套筒套接在萬向機(jī)構(gòu)下端，所述開口螺紋套筒套接在開口套筒下端，所述開口套筒和開口螺紋套筒相配合并通過鎖緊螺母將方向盤轉(zhuǎn)向柱管卡緊；所述第二傳動(dòng)系包括手動(dòng)自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)，所述手動(dòng)自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)第一傳動(dòng)系與第二傳動(dòng)系的離合。

進(jìn)一步地，所述殼體包括上殼體和下殼體，所述上殼體上設(shè)有一處開孔，用于第一傳動(dòng)系的貫穿，所述下殼體上設(shè)有兩處開孔，其中一處開孔用于第一傳動(dòng)系的貫穿，另一處開孔用于給動(dòng)力機(jī)構(gòu)的手動(dòng)自動(dòng)離合運(yùn)動(dòng)預(yù)留空間。

進(jìn)一步地，所述手動(dòng)自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)包括固定軸、軸套、螺紋桿、撥桿、側(cè)板和龍門；所述龍門和固定軸固定在下殼體上，軸套套在固定軸上，側(cè)板以固定軸為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，撥桿的一端通過螺紋桿與側(cè)板的側(cè)面鉸接，通過撥桿在龍門中的不同位置，實(shí)現(xiàn)側(cè)板的轉(zhuǎn)動(dòng)以完成手動(dòng)自動(dòng)駕駛模式的切換。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)安裝在側(cè)板的下方。

進(jìn)一步地，所述萬向機(jī)構(gòu)包括上法蘭、下法蘭、卡鍵、心軸、滑塊、大齒輪、卡槽螺母和花鍵套；所述上法蘭的頂部與方向盤通過螺紋同軸連接，所述下法蘭與大齒輪通過螺釘連接，所述卡鍵卡在上法蘭與滑塊的卡槽中實(shí)現(xiàn)同軸連接，所述滑塊與花鍵套構(gòu)成萬向節(jié)，所述花鍵套套在方向盤轉(zhuǎn)向柱管上，所述心軸套在滑塊、花鍵套和開口套筒上，心軸的上部與大齒輪通過螺釘連接，心軸的下部穿過下殼體的開孔并與其通過軸承連接，所述卡槽螺母用于防止上法蘭的松動(dòng)和移位。

進(jìn)一步地，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直銷齒輪，直銷齒輪與大齒輪相嚙合，所述直銷齒輪設(shè)置在側(cè)板的上方，直銷齒輪與步進(jìn)電機(jī)通過鍵同軸連接。

進(jìn)一步地，所述方向盤轉(zhuǎn)向柱管、開口螺紋套筒和開口套筒從上到下橫截面逐漸增大。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.鎖緊機(jī)構(gòu)用開口螺紋套筒和開口套筒將方向盤轉(zhuǎn)向柱管牢固的卡住，又由于方向盤轉(zhuǎn)向柱管、開口螺紋套筒和開口套筒從上到下橫截面逐漸增大，隨著在車行走時(shí)的顛簸能夠?qū)⒄籽b置卡的更加牢固。

2.滑塊與花鍵套構(gòu)成萬向節(jié)，并且可以根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)向柱管的具體情況進(jìn)行位置、方位的調(diào)節(jié)，使用起來靈活方便。

3.通過撥桿在下殼體中龍門的不同位置，將第一傳動(dòng)系與第二傳動(dòng)系實(shí)現(xiàn)離合，即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向和手動(dòng)轉(zhuǎn)向的靈活切換。

4.自動(dòng)轉(zhuǎn)向通過大齒輪與直銷齒輪之間嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)將步進(jìn)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)向信號(hào)驅(qū)動(dòng)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于直銷齒輪輸入小量轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過大齒輪放大扭矩提供大輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)了助力轉(zhuǎn)向的效果。

5.本發(fā)明電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向裝置安裝在方向盤下的轉(zhuǎn)向軸上，無需對(duì)車體內(nèi)部的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行改變，安裝拆卸方便簡單，只需將整箱安裝在方向盤轉(zhuǎn)向柱管上即可，消除了轉(zhuǎn)向桿擺動(dòng)對(duì)齒輪嚙合的影響。

6.將萬向機(jī)構(gòu)、手動(dòng)自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)集成為箱式結(jié)構(gòu)，安裝體積小，質(zhì)量輕，機(jī)電調(diào)試方便。

7.本發(fā)明電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便、成本低，易于產(chǎn)品化，適于在市場上推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向裝置的整體剖視圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例第一傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例大齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例第二傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中序號(hào)所代表的含義為：1.殼體，2.方向盤，3.方向盤轉(zhuǎn)向柱管，4.開口螺紋套筒，5.開口套筒，6.鎖緊螺母，7.上殼體，8.下殼體，9.開孔，10.固定軸，11.軸套，12.螺紋桿，13.撥桿，14.側(cè)板，15.龍門，16.步進(jìn)電機(jī)，17.上法蘭，18.下法蘭，19.卡鍵，20.心軸，21.滑塊，22.大齒輪，23.卡槽螺母，24.花鍵套，25.直銷齒輪，26.鍵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實(shí)施例一：參見圖1和圖2，本發(fā)明提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向裝置，包括第一傳動(dòng)系、第二傳動(dòng)系和殼體1，所述第一傳動(dòng)系從殼體1中縱向穿過，所述第二傳動(dòng)系安裝在殼體1內(nèi)，所述第一傳動(dòng)系包括方向盤2、萬向機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)和方向盤轉(zhuǎn)向柱管3，所述方向盤2通過萬向機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)與方向盤轉(zhuǎn)向柱管3連接，所述鎖緊機(jī)構(gòu)包括開口螺紋套筒4、開口套筒5和鎖緊螺母6，所述開口套筒5套接在萬向機(jī)構(gòu)下端，所述開口螺紋套筒4套接在開口套筒5下端，所述開口套筒5和開口螺紋套筒4相配合并通過鎖緊螺母6將方向盤轉(zhuǎn)向柱管3卡緊；所述第二傳動(dòng)系包括手動(dòng)自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)，所述手動(dòng)自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)第一傳動(dòng)系與第二傳動(dòng)系的離合。

參見圖5，所述手動(dòng)自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)包括固定軸10、軸套11、螺紋桿12、撥桿13、側(cè)板14和龍門15；所述龍門15和固定軸10固定在下殼體8上，固定軸10通過螺釘固定在下殼體8上，軸套11套在固定軸10上起保護(hù)作用，側(cè)板14以固定軸10為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)直銷齒輪25與大齒輪22的離合，側(cè)板14支撐直銷齒輪25使之與大齒輪22在一個(gè)平面上，撥桿13的一端通過螺紋桿12與側(cè)板14的側(cè)面鉸接，撥桿13以螺紋桿12為軸進(jìn)行上下轉(zhuǎn)動(dòng)，通過撥桿13在龍門15中的不同位置，實(shí)現(xiàn)側(cè)板14的轉(zhuǎn)動(dòng)以完成手動(dòng)自動(dòng)駕駛模式的切換，所述龍門15用于撥桿13的活動(dòng)。

參見圖5，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)16，步進(jìn)電機(jī)16安裝在側(cè)板14的下方，步進(jìn)電機(jī)16與直銷齒輪25同軸連接，將轉(zhuǎn)動(dòng)控制信號(hào)輸出給直銷齒輪25。

參見圖3和圖4，所述萬向機(jī)構(gòu)包括上法蘭17、下法蘭18、卡鍵19、心軸20、滑塊21、大齒輪22、卡槽螺母23和花鍵套24；所述上法蘭17的頂部與方向盤2通過螺紋同軸連接，在手動(dòng)模式下，操作人員手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤2，由于方向盤2與上法蘭17同軸連接，故二者轉(zhuǎn)動(dòng)角度相同，所述下法蘭18與大齒輪22通過螺釘連接，所述卡鍵19卡在上法蘭17與滑塊21的卡槽中實(shí)現(xiàn)同軸連接，所述滑塊21與花鍵套24構(gòu)成萬向節(jié)，對(duì)方向盤2進(jìn)行位置、方位的調(diào)節(jié)，所述花鍵套24套在方向盤轉(zhuǎn)向柱管3上，可以將方向盤2轉(zhuǎn)動(dòng)的角度傳遞給方向盤轉(zhuǎn)向柱管3實(shí)現(xiàn)車輪的隨動(dòng)，所述心軸20套在滑塊21、花鍵套24和開口套筒5上，心軸20的上部與大齒輪22通過螺釘連接，心軸20的下部穿過下殼體8的開孔9并與其通過軸承連接，所述卡槽螺母23用于防止在車輛駕駛過程中產(chǎn)生顛簸造成上法蘭17的松動(dòng)和移位。

參見圖5，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直銷齒輪25，直銷齒輪25與大齒輪22相嚙合，所述直銷齒輪25設(shè)置在側(cè)板14的上方，直銷齒輪25與步進(jìn)電機(jī)16通過鍵26同軸連接，直銷齒輪25將步進(jìn)電機(jī)16所接收的轉(zhuǎn)向信號(hào)傳遞給與之嚙合的大齒輪22。在自動(dòng)駕駛模式下，由于大齒輪22與下法蘭18通過螺釘同軸連接，直銷齒輪25將步進(jìn)電機(jī)16發(fā)出的轉(zhuǎn)向信號(hào)通過其與大齒輪22嚙合傳遞給方向盤2，使得自動(dòng)駕駛模式下方向盤2與方向盤轉(zhuǎn)向柱管3能夠按照直銷齒輪25所發(fā)出的轉(zhuǎn)向信號(hào)隨動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。

參見圖3，所述方向盤轉(zhuǎn)向柱管3、開口螺紋套筒4和開口套筒5從上到下橫截面逐漸增大，開口螺紋套筒4和開口套筒5相配合完成兩個(gè)功能：一是為不同型號(hào)車輛的方向盤轉(zhuǎn)向柱管3留有余地，二是可以隨著車輛的顛簸與重力作用造成整個(gè)裝置微量的下沉，使得整個(gè)裝置與方向盤2之間的連接度隨著車輛的使用而連接的更加緊密。

參見圖6，所述殼體1包括上殼體7和下殼體8，用于對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行保護(hù)以及防塵，所述上殼體7上設(shè)有一處開孔9，用于第一傳動(dòng)系的貫穿，所述下殼體8用于支撐整個(gè)系統(tǒng)，固定心軸20和固定軸10，下殼體8上設(shè)有兩處開孔9，其中一處開孔9用于第一傳動(dòng)系的貫穿，另一處開孔9用于給步進(jìn)電機(jī)16的手動(dòng)自動(dòng)離合運(yùn)動(dòng)預(yù)留足夠的空間。

本發(fā)明的工作原理為：步進(jìn)電機(jī)將轉(zhuǎn)向信號(hào)通過直銷齒輪傳遞給與之嚙合的大齒輪，大齒輪將轉(zhuǎn)動(dòng)角度傳遞給與之同軸的上法蘭。由于上法蘭通過萬向機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)與方向盤轉(zhuǎn)向柱管通過螺釘同軸連接，從而將步進(jìn)電機(jī)接收到的轉(zhuǎn)向信號(hào)傳遞給方向盤和方向盤轉(zhuǎn)向柱管。

以上所示僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。