一种转向装置、转向系统及自动驾驶车的制作方法

本发明涉及车辆自动驾驶转向系统的技术领域，具体涉及一种转向装置以及包含有该转向系统的自动驾驶车。

背景技术：

在客车领域中，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。

目前，现有的转向装置总成只能满足于一根输入轴和一根输出轴，无法同时连接有人驾驶转向输入机构和无人驾驶转向输入机构。在有人驾驶和无人驾驶之间进行切换时，需要在两个转向装置总成之间进行切换。该安装方式浪费了成本，且需要占据车辆内较大的空间。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够满足将两个转向从一个输出轴输出的转向装置。

第一方面，本发明提供一种转向装置，包含：一支架；一第一输入构件，以相对所述支架能够转动地支撑于支架上，包含一沿第一方向延展的第一输入轴、以及一能够与第一输入轴同步转动的第一转向部；及一第一输出构件，包含啮合于第一转向部的第二转向部、以及一与第二转向部能够同步转动的第一输出轴；所述转向装置包含一以相对所述支架能够转动的方式支撑于支架上的第二输入构件，所述第二输入构件包含有一联接于所述第一输出轴的第二输入轴；所述第一输出轴构成为能够将所述第一输入轴或所述第二输入轴的转动从第二方向上输出。

较佳地，所述第二输入构件通过一轴承座支撑于支架上；所述转向装置包含有第一传动构件，所述第一传动构件包含：第三转向部，与所述第二输入轴能够同步转动；及第四转向部，啮合于所述第三转向部、且能够带动所述第一输出轴同步转动。

较佳地，所述支架包含一底座和一以相对所述底座能够拆卸的方式支撑于所述底座上的壳体，所述壳体具有一容置有第一转向部、第二转向部以及第一传动构件的收纳腔。

较佳地，所述支架包含一底座和一以相对所述底座能够拆卸的方式支撑于所述底座上的壳体，所述壳体具有一容置有第一转向部和第二转向部的收纳腔。

较佳地，所述第二输入轴的延展方向构造为第二方向。

第二方面，本发明另提供一种转向系统，包含上述中任一所述的转向装置、联接于所述第一输入轴的第一驱动机构、联接于第二输入轴的第二驱动机构、以及联接于第一输出轴的转向机构；所述第一驱动机构和所述第二驱动机构构造成能够操作性地驱使第一输入轴转动，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构的一方为电气装置。

较佳地，所述第二驱动机构通过一第二传动构件联接于所述第二输入轴，所述第二传动构件包含：第一传动件，与所述第二驱动机构的输出端能够同步转动地联接于所述第二驱动机构；第二传动件，与所述第二输入轴能够同步转动地联接于所述第二输入轴；及第三传动件，用于联动所述第一传动件和第二传动件；沿第二输入轴的延展方向，所述第一传动件与所述第二传动件间具有预设的间距；其中，所述第二驱动机构为电气装置。

较佳地，所述转向机构用于联动车上的转动桥并带动转动桥转动，所述第一输出轴通过一十字万向联接构件联动所述转向机构，所述十字万向联接构件包含：一第一轴叉，联接于所述第一输出轴；一第二轴叉，联接于所述转向机构；以及一万向轴叉，用于联动所述第一轴叉和所述第二轴叉；所述第一轴叉包含具有沿周向间隔配置且套接于所述第一输出轴的外周的复数个轮齿的第一连接部。

较佳地，所述第一连接部具有沿第一输出轴方向延展的开槽，所述轮齿构造为能够在所述开槽沿第一输出轴的周向的间距减小时夹紧所述第一输出轴。

较佳地，所述转向机构与所述第二驱动机构构成为沿第二方向较长。

第三方面，本发明另提供一种自动驾驶车，包含车辆本体以及配置于车辆本体上的如上述中任一所述的转向系统，所述转向装置、第二驱动机构以及所述转向机构分别固定支撑于所述车辆本体上。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

本发明提供的一种转向装置，其上具有第一输入构件、第二输入构件以及第一输出构件，第二输出构件能够满足将第一输入构件和第二输入构件的转动输出。

本发明提供的一种转向系统，其上的第二驱动机构包含有一用于联动第二输入构件的第二传动构件，该第二传动构件能够缓冲电气装置启动工作时的转动冲击和电气装置自身的抖动，使得传递至第二输入轴的转动更加平顺和柔和，不会有瞬间过载的情况发生。

本发明提供的一种转向系统，其上的转向机构通过一十字万向联接构件联动第一输出轴，其中，十字万向联接构件上用于固定连接第一输出轴的第一轴叉具有第一连接部，第一连接部的内周具有沿周向间隔配置的复数个轮齿、以及沿第一输出轴轴向延展的开槽，在外力下，开槽沿周向上的间距能够减小，以使第一连接部上的轮齿能够夹紧第一输出轴，从而达到第一输出轴输出至转向机构的转动精度高、转向效果稳定，且便于拆装检修的目的，且能够防止采用其它连接方式时第一输出轴带动第一轴叉转动时会有滑脱的情况。

附图说明

图1绘制了本发明的转向装置的结构示意图；

图2绘制了本发明的第一输入构件和第一输出构件的结构示意图；

图3绘制了本发明其它视角下的转向装置的结构示意图；

图4绘制了本发明的第二输入轴的结构示意图；

图5绘制了本发明的转向系统的结构示意图；

图6绘制了本发明的转向装置、第二驱动机构和转向机构的结构示意图；

图7绘制了本发明的第二传动构件的结构示意图；

图8绘制了本发明的第二轴叉的结构示意图。

附图标识

1-转向装置；11-第一输入构件；111-第一输入轴；112-第一转向部；12-第一输出构件；121-第一输出轴；122-第二转向部；123-第四转向部；13-第二输入构件；131-第二输入轴；131a-第一安装部；131b-第一限位部；131c-第二安装部；131d-第三安装部；131e-第四安装部；132-第三转向部；133-轴承座；134-第一轴承组件；14-支架；141-壳体；142-第一底座；2-第一驱动机构；21-方向盘；22-方向管柱；3-第二驱动机构；31-第二传动构件；311-第一传动件；312-第二传动件；313-第三传动件；32-电气装置；4-转向传动轴；5-动力转向器；6-十字万向联接构件；61-第一轴叉；611-第一连接部；611a-开槽；611b-固定孔。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明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发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上端”、“下端”、“上段”、“下段”、“上侧”、“下侧”、“中间”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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。

本发明的一实施例提供一种转向装置1，参考图1、图2和图3，其包含有一支架14、一第一输入构件11、一第一输出构件12以及一第二输入构件13。第一输入构件11固定安装于支架14上，且第一输入构件11在受驱动的情况下能够相对支架14转动。第一输入机构包含沿第一方向延展的第一输入轴111、以及第一转向部112。第一转向部112能够在第一输入轴111转动时随其同步转动。第一输出构件12构件固定安装于支架14上，第一输出构件12包含啮合于第一转向部112的第二转向部122、以及一与第二转向部122能够同步转动的第一输出轴121。其中，第一转向部112在转动时能够驱使第二转向部122转动，进而驱使第一输出轴121相对支架14转动。转向装置1上的第二输入机构的第二输入轴131联接于第一输出轴121，该第二输入轴131受驱动转动时能够驱使第一输出轴121转动。第一输出轴121沿第二方向延展，以将第一输入轴111的转动从第二方向输出。在本实施例中，转向装置1能够将第一输入机构的转动和第二输入构件13的转动从第一输出轴121输出，即，第一输出轴121能够将第一输入构件11的转动和第二输入构件13的一方的转动从第二方向输出。

本发明的一实施例中，第一输入轴111通过一轴承组件可转动地支撑于支架14上，第一转向部112为外周具有轮齿的齿轮件，其中，第一转向部112套接于第一输入轴111的外周。第一输出轴121通过一轴承组件可转动地支撑于支架14上，第二转向部122为外周具有轮齿的齿轮件，其中，第二转向部122套接于第一输出轴121的外周。其中，第一方向与第二方向之间的夹角大小可以为0°～180°，例如，其可为0°、30°、60°、90°、120°或是150°中的任一一个。即，第一传动部与第二传动部之间可以为直齿轮之间的啮合传动，亦可以为锥齿轮之间的啮合传动。可以理解的是，在其它实施例中，第一转向部112与第一输入轴111可为一体成型，第二转向部122与第一输出轴121可为一体成型。

本发明的一实施例中，第二输入构件13通过一轴承座133支撑于支架14上。转向装置1包含有用于联动第二输入构件13和第一输出构件12的第一传动构件。第一传动构件包含有第三转向部132和第四转向部123。第三转向部132套接于第二输入轴131外周且能够随其同步转动，第四转向部123啮合于第三转向部132以带动第一输出轴121随其转动。即，本发明中的第一输出轴121能够在第一输入轴111或第二输入轴131的驱动下进行转动。

本发明的一实施例中，结合参考图3和图4，轴承座133包含有一第二底座和一第一轴承组件134，沿第二输入轴131的延展方向，该第一轴承组件134的外圈与第三转向部132间隙配合，其内圈能够抵接于第三转向部132，或是，其内圈能够抵接于第二输入轴131。在第二输入轴131上远离联接第一轴承组件134的一端配置有紧固件，其配合第二输入轴131、第一轴承组件134将第三转向部132固定，可理解的是，第三转向部132可拆卸地配置于第二输入轴131上。在本实施例中，第二输入轴131沿其延展方向依序包含第一安装部131a、第一限位部131b、第二安装部131c、第三安装部131d以及第四安装部131e。第一安装部131a用于联接第二驱动机构3(后文详述)，第二安装部131c用于安装第一轴承组件134、且通过第一轴承组件134支撑于第二底座上，第三安装部131d用于安装第三转向部132，第四安装部131e用于安装紧固件。其中，第一限位部131b的径向值大于第二安装部131c的径向值，以配合第三转向部132沿轴向抵紧或限定第一轴承组件134。第三安装部131d的径向值小于第二安装部131c，以沿轴向抵紧限位第三转向部132。紧固件能够将第三转向部132向第二安装部131c和第三安装部131d之间的端缘压紧。

本发明的一实施例中，结合参考图1、图2以及图3，支架14包含一第一底座142和一以相对第一底座142能够拆卸的方式支撑于第一底座142上的壳体141，壳体141具有一收纳腔，在该收纳腔内容置有第一转向部112、第二转向部122、部分的第一输入轴111、以及部分的第一输出轴121。用于支撑第一输入轴111和第二输入轴131的轴承组件固定支撑于壳体141上。其中，第一输入轴111上远离第一转向部112的一端穿过壳体141并置于其外部空间，第一输出轴121上远离第二转向部122的一端穿过壳体141并置于其外部空间。优选地，在壳体141上对应于第一转向部112和第二转向部122啮合的位置，配置有压注油杯，用于注入润滑剂。可以理解的是，在其它实施例中，收纳腔能够容置第一转向部112、第二转向部122、第三转向部132、第四转向部123、部分的第一输入轴111、部分的第二输入轴131、以及部分的第二输入轴131，壳体141上在对应于第一转向部112和第二转向部122相啮合的位置、以及第三转向部132和第四转向部123相啮合的位置配置有压注油杯，用于注入润滑剂。

本发明的一实施例中，优选地，第二输入轴131的延展方向构造为第二方向，即，使得第二输入轴131平行于第一输入轴111。

本发明的一实施例提供一种转向系统，结合参考图5和图6，其包含有上述的转向装置1、以及一第一驱动机构2、第二驱动机构3以及转向机构。第一驱动机构2联接于第一输入轴111，第二驱动机构3联接于第二输入轴131，转向机构联接于第一输出轴121。其中，转向机构包含用于与汽车的转向桥联接的转向传动轴4和动力转向器5，即，转向机构能够将第一输出端的转动传递至转向桥上以带动转向桥转动。在本实施例中，第一驱动机构2为联接于第一输入轴111的方向管柱22、以及能够联接第一输入轴111的方向盘21，第二驱动机构3包含有电气装置32。例如，电气装置32可以为伺服电机。即，本实施例的第一输入轴111能够在人为地操作性地驱使下转动、并进一步驱使转向机构工作，或者，本实施例的第一输入轴111在电气的第二驱动机构3的操作性地驱使下转动、并进一步驱使转向机构工作。

本发明的一实施例中，结合参考图6和图7，第二驱动机构3包含有一第二传动构件31，第二传动构件31联接于第二输入轴131。第二传动构件31包含有第一传动件311、第二传动件312、以及第三传动件313。第一传动件311联接于第二驱动机构3，且与第二驱动机构3的输出端能够同步转动，例如联接于伺服电机的转动轴。在第一传动件311的外周具有沿周向间隔配置的轮齿。第二传动件312联接于第二输入轴131上远离第三转向部132的一端，且能够带动第二输入轴131同步转动。在第二传动件312的外周具有沿周向间隔配置的轮齿。第三传动件313套接于第一传动件311和第二传动件312的外周，在第三传动件313的内周具有沿周向间隔配置的轮齿。第三传动件313的内周的轮齿适配于第一传动件311和第二传动件312外周的轮齿，即，第三传动件313能够将第二驱动机构3的输出端的转动传递至与第二输入轴131联接的第二传动件312。

在本实施例中，参考图6，沿第二输入轴131的轴向方向，第一传动件311和第二传动件312间具有预设的间距，且通过配合与第三传动件313采用轮齿相互啮合的结构，可以使得第二传动构件31能够缓冲电气装置启动工作时的转动冲击和电气装置自身的抖动，使得传递至第二输入轴131的转动更加平顺和柔和，不会有瞬间过载的情况发生。

本发明的一实施例中，结合参考图5、图6以及图8，第一输出轴121通过一十字万向联接构件6联动转向机构。十字万向联接构件6包含第一轴叉61、第二轴叉以及万向轴叉。第一轴叉61联接于第一输出轴121远离第二转向部122的一端，第二轴叉联接于转向机构。万向轴叉分别联接于第一轴叉61和第二轴叉以将其联动。在本实施例中，第一轴叉61上具有用于固定第一输出轴121的第一连接部611，其中，第一连接部611套接于第一输出轴121的外周，且第一连接部611的内周具有沿周向间隔配置的复数个轮齿，该轮齿用于在第一轴叉61与第一输出轴121固定连接时夹紧第一输出轴121。

本发明的一实施例中，参考图8，第一连接部611具有沿第一输出轴121轴向延展的开槽611a，且开设有沿第三方向延伸的固定孔611b，第三方向构造成基本垂直于第二方向。其中，螺丝或螺栓能够穿过该固定孔611b。在螺丝或螺栓的紧固作用下，所述开槽611a沿周向上的间距能够减小，以使第一连接部611上的轮齿能够夹紧第一输出轴121，从而达到第一输出轴121输出至转向机构的转动精度高、转向效果稳定，且便于拆装检修的目的。

本发明的一实施例中，结合参考图5和图6，转向机构与第二驱动机构3构成为沿第二方向较长。即，如图6所示，第二驱动机构3配置成基本平行于转向机构的转向传动轴4。在客车领域中，转向装置1与动力转向器5之间通过转向传动轴4联动，而为了使转向传动轴4不受干扰地正常工作，因此，将其他车上的装置尽量远离转向传动轴4的位置。通过图6，可以看出，采用本申请的换转向装置1，能够将第二驱动机构3设置在平行于转向传动轴4上，能够在不浪费空间的情况下就达到在人工驾驶和自动驾驶之间的自由切换。即，本申请的布置方式相对于现有技术中需要将转向机构在第一驱动机构2和第二驱动机构3之间切换联动关系的结构节省了布置空间。可理解的是，在车辆的整体结构的布局的时候，需要考虑车辆整体装配好后的重心，在本申请的换转向装置1能够将第二驱动机构3设置呈平行于转向传动轴4，保证了本申请的转向系统重心的集中，不会朝旁侧倾斜的可能。

本发明的一实施例提供一种自动驾驶车，包含车辆本体(图未示)以及上述的转向系统。其中，上述的转向装置1、第一驱动机构2、第二驱动机构3以及所述转向机构分别固定支撑于车辆本体上。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。