本發(fā)明屬于方程式賽車，具體涉及一種無人駕駛方程式賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、賽車運(yùn)動起源于1894年，當(dāng)時的比賽對參賽車輛沒有任何限制，直到1904年國際汽車運(yùn)動聯(lián)合會成立后，出于公平性與安全性考慮，開始嘗試對參賽車輛進(jìn)行分類和限制。早期的分類從各種角度進(jìn)行過嘗試，先后包括最大車重、耗油率、氣缸半徑等，但效果都不理想，直到引入氣缸容量的概念才有了滿意的效果，這就是“方程式”的意思，一個對所有參賽車險的限制標(biāo)準(zhǔn)，簡單來說就是以一條方程式(并非數(shù)學(xué)上的方程式)去生產(chǎn)，所以生產(chǎn)出來的汽車可以稱之為方程式賽車。

2、為了推進(jìn)我們汽車產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)，會舉辦中國大學(xué)生無人駕駛方程式大賽，在該賽事中，高校學(xué)生通過改裝原有賽車，研究無人駕駛賽車技術(shù)，賽事要求在駕駛員能開的技術(shù)上實現(xiàn)無人駕駛。其中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在整個方程式賽車開發(fā)過程中占有較為重要的地位。賽車底盤相對于乘用車來說，工作環(huán)境比較極限，彎道較多，且過彎速度快，這就對賽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出更高的要求，除了結(jié)構(gòu)可靠、轉(zhuǎn)向相對輕便等基本設(shè)計要求之外，更重要的是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要有足夠的穩(wěn)定性，而現(xiàn)階段方程式賽車中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般都為c-eps，全稱叫做column-eps，即作用于轉(zhuǎn)向柱上的電機(jī)，該電機(jī)一般都懸掛于方向盤后方，若采用這一轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電機(jī)會與駕駛員的雙膝之間會造成干涉，從而對駕駛員在駕駛賽車時的正常操作造成影響。且現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電機(jī)的重心偏高，使得整個賽車的重心都會上移，不利于駕駛員駕駛過程中的穩(wěn)定性。此外，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在將懸掛于方向盤后方的電機(jī)與轉(zhuǎn)向柱連接時，需要設(shè)置中間機(jī)構(gòu)對兩者之間進(jìn)行連接，導(dǎo)致整個轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占據(jù)較大空間，而在賽車這一狹窄的空間內(nèi)會對駕駛?cè)藛T在駕駛時的操作造成干擾。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有賽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)難以在增強(qiáng)賽車穩(wěn)定性的同時還減少對駕駛員在正常駕駛時帶來的干擾的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無人駕駛方程式賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種無人駕駛方程式賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其包括：方向盤、傳動機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以及動力裝置，所述傳動機(jī)構(gòu)的一端連接所述方向盤，所述傳動機(jī)構(gòu)的另一端連接所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述方向盤用于在所述無人駕駛方程式賽車進(jìn)行有人駕駛時通過所述傳動機(jī)構(gòu)為所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)提供轉(zhuǎn)向動力；所述動力裝置安裝于所述傳動機(jī)構(gòu)的一側(cè)，所述動力裝置連接所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述動力裝置用于在所述無人駕駛方程式賽車進(jìn)行無人駕駛時為所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)提供動力；

3、所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括齒條以及至少一個齒條限位裝置，所述齒條沿著其軸向方向插入所述齒條限位裝置中，所述齒條限位裝置用于對所述齒條的徑向方向的移動進(jìn)行限位；所述齒條上設(shè)有齒一以及齒二，在所述齒條的軸向方向上，所述齒二設(shè)置于所述齒一的一側(cè)；在所述齒條的徑向方向上，所述齒二為水平設(shè)置，所述齒一從所述齒二的下方向下傾斜設(shè)置且所述齒一面向所述傳動機(jī)構(gòu)，所述齒一與所述齒二所在的水平面之間的夾角為110°；所述傳動機(jī)構(gòu)包括與所述齒一嚙合的齒輪一，通過所述齒輪一和所述齒一的相互嚙合實現(xiàn)將所述方向盤的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為所述齒條的軸向運(yùn)動；所述動力裝置包括與所述齒二嚙合的齒輪二，所述齒輪二水平設(shè)置于所述齒二的上方，通過所述齒輪二與所述齒二的相互嚙合實現(xiàn)將所述動力裝置的動力轉(zhuǎn)化為所述齒條的軸向運(yùn)動。

4、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述動力裝置還包括電機(jī)、蝸輪蝸桿減速器以及離合器，所述蝸輪蝸桿減速器的輸入端連接所述電機(jī)，所述離合器的一端連接所述蝸輪蝸桿減速器的輸出端，所述離合器的另一端連接所述齒輪二，通過所述離合器實現(xiàn)所述蝸輪蝸桿減速器和所述齒輪二之間連接和分離，當(dāng)所述無人駕駛方程式賽車處于無人駕駛模式時，所述離合器為接合狀態(tài)，所述離合器分別連接所述蝸輪蝸桿減速器和所述齒輪二；當(dāng)所述無人駕駛方程式賽車處于有人駕駛模式時，所述離合器為分離狀態(tài)，所述蝸輪蝸桿減速器和所述齒輪二之間為斷開；

5、所述離合器的軸心以及所述蝸輪蝸桿減速器的輸出端的軸心均在所述齒輪二的中軸線上，所述電機(jī)的軸心在所述蝸輪蝸桿減速器的輸入端的軸心所在的直線上；在所述齒輪二的軸向方向上，所述輸入端位于所述輸出端的下方，所述電機(jī)的軸心所在的直線和所述離合器的軸心所在的直線相互垂直，所述離合器、所述蝸輪蝸桿減速器以及所述電機(jī)得以形成l型結(jié)構(gòu)。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述齒輪二位于所述齒條的長度方向上，且所述齒輪二到所述長度方向的中線的距離范圍為所述齒條一側(cè)的末端到所述中線的距離的三分之一至五分之二。

7、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述傳動機(jī)構(gòu)還包括快拆組件、傳動軸以及殼體一，所述快拆組件的一端固定連接所述方向盤，所述傳動軸的兩端均設(shè)有萬向節(jié)，所述傳動軸的一端通過所述萬向節(jié)與所述快拆組件遠(yuǎn)離所述方向盤的一端連接；所述殼體一安裝于所述齒條上，所述齒輪一安裝于所述殼體一內(nèi)，所述傳動軸的另一端通過所述萬向節(jié)與所述齒輪一連接。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述蝸輪蝸桿減速器的傳動比大于等于25。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述無人駕駛方程式賽車的外輪最大轉(zhuǎn)角為αmax，其中，l為所述無人駕駛方程式賽車外輪和內(nèi)輪之間的軸距，c為所述無人駕駛方程式賽車的主銷偏置距，rmin為所述無人駕駛方程式賽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述無人駕駛方程式賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳動比iw為5:1；所述方向盤的最大轉(zhuǎn)角為βmax，βmax＝αmax*iw；

11、所述齒條的行程為l1，其中，βmax為所述方向盤的最大轉(zhuǎn)角，所述m為齒輪一的模數(shù)，z為齒輪一的齒數(shù)。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述快拆組件包括快拆器、快拆軸以及快拆軸固定裝置，所述快拆器的一端連接所述方向盤，所述快拆器的另一端連接所述快拆軸，所述快拆軸固定裝置安裝于所述快拆軸上，用于對所述快拆軸進(jìn)行限位固定，所述快拆軸的另一端通過所述萬向節(jié)連接所述傳動軸。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述離合器為電磁離合器。

14、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述齒輪一和所述齒輪二為完全相同的兩個直齒齒輪。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述齒輪一的齒數(shù)為17，所述齒輪一的模數(shù)為1.5，所述齒輪一的壓力角為20°，所述齒輪一的螺旋角為0°。

16、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有如下有益效果：

17、(1)本發(fā)明通過將動力裝置直接與齒二連接，使得其無需額外的連接機(jī)構(gòu)對動力裝置和齒條之間進(jìn)行連接，大大簡化整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，使得整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加小巧，占據(jù)空間小，不會對駕駛員的正常駕駛操作造成干擾。

18、(2)本發(fā)明通過將齒二沿著水平方向設(shè)置，水平方向的設(shè)置的目的是為了與其連接的齒輪二、離合器、蝸輪蝸桿減速器以及電機(jī)均可以為水平設(shè)置與賽車的底部，使得其位于駕駛員腿部下方的空間內(nèi)，由此提高空間利用率，使得整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計更加合理化，同時本發(fā)明通過將齒一和齒二在水平面的夾角設(shè)置為110°，使得萬向節(jié)夾角從現(xiàn)有的35°左右降至25°左右，從而使得萬向節(jié)的轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)從0.4016降至0.1969，增強(qiáng)賽車的穩(wěn)定性。因此通過本發(fā)明的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠在保持賽車穩(wěn)定性的同時還能將動力裝置設(shè)置于賽車底部，使得動力裝置位于駕駛員腿部下方空間，從而減少動力裝置對駕駛員在駕駛時所造成的干擾。

19、(3)本發(fā)明通過設(shè)計渦輪蝸桿減速器，利用其高傳動比且體積小的特性，增大賽車前艙空間，完美利用其傳動方向的轉(zhuǎn)變將電機(jī)置于前艙底部中間，且利用中心距將電機(jī)位置降低，便于固定的同時降低其中心，使得動力裝置位于駕駛員腿部下方空間，提高其空間利用率。