自动驾驶汽车线控转向系统的制作技术

本技术属于汽车转向系统中的线控转向系统技术领域，具体地说是一种自动驾驶汽车线控转向系统的设计。该转向系统组成上包括主控制器、转向操纵机构、转向执行机构、横拉杆、转向轮、电磁离合器和车轮转角传感器等；本技术是一种结构简单的自动驾驶汽车线控转向系统，改进了目前已有的线控转向系统结构使其更好地应用在自动驾驶汽车上，保证自动驾驶汽车能实现前轮线控转向，并且在转向电机出现故障时，该系统可以转化为传统机械式转向系统，使汽车的转向具有良好的可控性和安全性，解决了线控转向系统目前存在的问题。

权利要求书

1.一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，该转向系统包括主控制器、横拉杆、转向轮、转向操纵机构、转向执行机构、常开式电磁离合器(11)和车轮转角传感器；所述转向操纵机构包括力感电机(5)、三级行星齿轮减速机构(6)、锥齿轮(7)、方向盘转距传感器(8)、方向盘转角传感器(9)和方向盘(10)；所述转向执行机构包括转向电机(1)、常闭式电磁离合器(2)、蜗轮蜗杆减速机构(3)、齿轮齿条转向器(4)；所述主控制器的输入与车轮转角传感器、方向盘转距传感器(8)、方向盘转角传感器(9)相连；所述主控制器的输出与转向操纵机构中的力感电机(5)相连；所述力感电机(5)的输出轴与三级行星齿轮减速机构(6)中的高速级太阳轮(601)连接；所述三级行星齿轮减速机构(6)的输出轴与锥齿轮(7)的输入轴连接；所述锥齿轮(7)的输出端与方向盘(10)的转向轴连接，其上有方向盘转矩传感器(8)和转角传感器(9)；

所述齿轮齿条转向器(4)与横拉杆连接；所述横拉杆与转向轴的转向臂连接；所述转向轴与转向轮连接；所述常开式电磁离合器(11)的内花键与锥齿轮(7)输出轴的外花键连接；所述常闭式电磁离合器(2)的内花键与转向电机(1)输出轴上的外花键相啮合；所述蜗轮蜗杆减速机构(3)中的蜗杆轴(303)的外花键与常闭式电磁离合器(2)的内花键相啮合。

2.根据权利要求1所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述蜗轮蜗杆减速机构(3)还包括蜗杆(301)、蜗轮(302)、蜗轮轴(304)；所述蜗杆轴(303)与常闭式电磁离合器(2)相连；所述常闭式电磁离合器(2)与转向电机(1)相连；所述蜗杆(301)与蜗轮(302)相啮合；所述蜗轮轴(304)设置在蜗轮(302)的中间孔内通过平键与蜗轮(302)固定，蜗轮轴上有一部分为齿轮轴(401)；所述蜗轮轴(304)上齿轮轴(401)一侧的末端设置有滚针轴承。

3.根据权利要求3所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述蜗轮轴(304)上蜗轮(302)处有一对深沟球轴承。

4.根据权利要求1所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述三级行星齿轮减速机构(6)还包括高速级太阳轮(601)、高速级行星轮(602)、高速级行星架(603)、中速级太阳轮(604)、中速级行星轮(605)、中速级行星架(606)、低速级太阳轮(607)、低速级行星轮(608)、低速级行星架(609)和齿圈(610)；所述高速级行星轮(602)、中速级行星轮(605)和低速级行星轮(608)通过行星架上的短轴与高速级行星架(603)、中速级行星架(606)和低速级行星架(609)连接；所述高速级太阳轮(601)与高速级行星轮(602)相啮合；所述中速级太阳轮(604)与中速级行星轮(605)相啮合；所述低速级太阳轮(607)和低速级行星轮(608)相啮合；所述齿圈(610)的内齿与高速级行星轮(602)、中速级行星轮(605)和低速级行星轮(608)相啮合，外部固定在力感电机(5)的壳体上。

5.根据权利要求4所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述高速级太阳轮(601)、中速级太阳轮(604)、低速级太阳轮(607)、高速级行星轮(602)、中速级行星轮(605)和低速级行星轮(608)的模数均相同，均采用直齿齿轮。

6.根据权利要求1所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述齿轮齿条转向器(4)包括齿轮(401)和齿条(402)；所述齿轮(401)与齿条(402)相啮合；所述齿轮(401)采用斜齿轮；所述齿条(402)的两个端头与左右横拉杆端头连接在一起。

技术说明书

一种自动驾驶汽车线控转向系统

技术领域

本技术属于汽车转向系统中的线控转向系统技术领域，具体的说是一种自动驾驶汽车线控转向系统。

背景技术

随着汽车智能化水平的发展，汽车转向系统也从传统的机械式转向逐渐发展为液压助力转向、电控助力转向以及如今在自动驾驶汽车中常见的线控转向。线控转向系统除了原始的方向盘和转向轮装置外，还增加了主控制器(ECU)、电动机、自动防故障系统、传感器等辅助机构。转向时，主控制器ECU获得来自于车速、转速等传感器传来的数据信息，主控制器根据接收到的信息分别向转向电机和力感电机发送控制指令，使转向电机输出一定的转矩，并通过转向系统将动力传递到转向器，进而带动车轮转向。力感电机输出的动力经减速器减速增扭后传到方向盘处，带动方向盘转动。同时，转向执行机构还可以将车轮转角信息反馈给ECU，ECU将该信息输送到转向盘处使驾驶员更好地了解到路感信息。和传统转向系统相比线控系统取消了一部分机械连接结构，因此更有利于降低整车重量；同时，只有在汽车转向时，转向电机处才有功率输出，更有利于减少能源消耗。

在法兰克福汽车博览会上，奔驰公司展示了其新一代应用线控转向技术的自动驾驶样车。同年，由操纵杆操纵的线控转向系统被列为自动驾驶领域十大新技术之一。2015年12 月,采用线控转向技术的百度无人车首次进行道路实测，在高速公路等多种复杂路况下通过了自动驾驶道路测试，最快时速度可以达到每小时100公里。

目前，线控转向系统大面积应用在自动驾驶汽车的转向系统中，主要是因为其减轻了驾驶员的操作，在各种不同的道路环境下，都能保证汽车准确可靠地进行转向，对提高整个系统的驾驶平顺性和道路交通安全性具有十分深远的研究意义。如今，线控转向系统已经在船舶、飞机和许多工程机械中得到了广泛的应用，其在提高汽车的空间利用率、减少事故发生率等方面有着突出的优势。

技术内容

本技术提供了一种结构简单的自动驾驶汽车线控转向系统，改进了目前已有的线控转向系统结构使其更好地应用在自动驾驶汽车上，保证自动驾驶汽车能实现前轮线控转向，并且在转向电机出现故障时，可以转化为传统机械式转向系统，使汽车的转向系统具有良好的可控性和安全性，解决了线控转向系统存在的问题。

本技术技术方案结合附图说明如下：

一种自动驾驶汽车线控转向系统，该转向系统包括主控制器、横拉杆、转向轮、转向操纵机构、转向执行机构、常开式电磁离合器11和车轮转角传感器；所述转向操纵机构包括力感电机5、三级行星齿轮减速机构6、锥齿轮7、方向盘转距传感器8、方向盘转角传感器9和方向盘10；所述转向执行机构包括转向电机1、常闭式电磁离合器2、蜗轮蜗杆减速机构3、齿轮齿条转向器4；所述主控制器的输入与车轮转角传感器、方向盘转距传感器 8、方向盘转角传感器9相连；所述主控制器的输出与转向操纵机构中的力感电机5相连；所述力感电机5的输出轴与三级行星齿轮减速机构6中的高速级太阳轮601连接；所述三级行星齿轮减速机构6的输出轴与锥齿轮7的输入轴连接；所述锥齿轮7的输出端与方向盘10的转向轴连接，其上有方向盘转矩传感器8和转角传感器9；所述齿轮齿条转向器4 与横拉杆连接；所述横拉杆与转向轴的转向臂连接；所述转向轴与转向轮连接；所述常开式电磁离合器11的内花键与锥齿轮7输出轴的外花键连接；所述常闭式电磁离合器2的内花键与转向电机1输出轴上的外花键相啮合；所述蜗轮蜗杆减速机构3中的蜗杆轴303的外花键与常闭式电磁离合器2的内花键相啮合。

所述蜗轮蜗杆减速机构3还包括蜗杆301、蜗轮302、蜗轮轴304；所述蜗杆轴303与常闭式电