一种无人车辆独立转向装置的制作方法

本发明涉及无人车辆技术领域，具体涉及一种无人车辆转向装置。

背景技术：

随着无人车及其相关技术的发展，无人车在军用、民用等领域得到了愈发广泛的应用，将对未来国民经济发展与国防安全建设起到重要作用。目前，大部分应用的无人车辆往往采用现有传统有人驾驶车辆底盘进行改装，较少有研究机构或企业进行无人车辆正向设计与研发。但是，随着无人物流车辆、无人摆渡车辆、无人作战车辆、无人货运车辆等完全不需要人类驾驶机构的商用无人车辆出现，采用传统有人驾驶车辆底盘进行无人化改装已经极大程度限制了其发展与大规模应用，因此，必须对上述不需要人类驾驶机构的无人车辆进行正向研发。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对完全不需要人类驾驶机构的无人车辆，提出了一种独立的转向装置。

本发明的技术方案是：一种无人车辆独立转向装置，包括：支架、减速器、转向舵机、齿条以及齿轮轴；

所述减速器通过减速器固定板安装在所述支架内，所述转向舵机通过舵机托板安装在所述支架内；所述齿条底座固定安装在所述支架内，所述齿轮轴壳体与所述齿条底座固定连接，所述齿条通过两个直线轴承安装在所述齿条底座上；所述齿轮轴通过轮轴轴承安装在所述齿轮轴壳体内；

所述转向舵机的输出端通过所述减速器与所述齿轮轴的一端连接，所述齿轮轴上的齿轮与所述齿条相啮合，所述齿条的一端设有与转向横拉杆连接的接头。

进一步的，所述齿轮轴上设置有用于实时监测其转动角度的转角传感器。

本装置的动力传输路径为：转向舵机通过减速器将扭矩输入至齿轮轴，随后齿轮轴将扭矩传输至齿条，齿轮齿条将转向舵机输入轴输入扭矩转化为横向力传递至转向横拉杆从而控制转向轮摆动转向。当无人车辆的转向系统接收到控制器的转向指令时，可根据行驶工况的不同，选择由某一桥或某几桥的车轮实现同相位或反相位转向。控制器的转向指令输入给转向系统中的转向舵机控制器，从而通过上述动力传输路径实现控制车轮转向。

上述方案中，具体的，支架包括：支架右板以及支架左板；支架右板与支架左板之间通过三根支架上连接柱、三根支架下连接柱连接固定；减速器固定板、舵机托板与齿条底座分别与支架右板、支架左板固定连接。

有益效果：

本发明抛弃了传统车辆转向系统的转向器以及转向梯形的设计，选用伺服舵机为转向器提供动力源，整体结构简单，传动链短，占用车内空间少，最大限度提升车内的空间利用率以及传动控制精度。

采用本发明结构形式的转向装置，能够通过舵机对每个转向轮独立控制，从而可以大幅增加车辆的转向灵活性及机动能力，使无人车辆可以实现多种转向系统的控制策略，除了传统车辆的前轮阿克曼转向之外，还可实现双桥转向、原地转向等灵活转向模式，大幅减少了车辆转弯半径提升了车辆灵活性能。

附图说明

图1为本发明的爆炸结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明的俯视图；

其中：1-支架右板、2-减速器固定板、3-支架上连接柱、4-减速器、5-转向舵机、6-舵机托板、7-支架左板、8-支架下连接柱、9-齿条、10-轮轴轴承、11-齿轮轴、12-齿条底座、13-直线轴承、14-转角传感器、15-齿轮轴壳体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。

本实施例提供一种无人车辆独立转向装置，整体结构简单，传动链短，占用车内空间少，最大限度提升车内的空间利用率以及传动控制精度。

参见附图1-4，该无人车辆独立转向装置包括：支架、减速器4、转向舵机5、齿条9、齿轮轴11、齿条底座12、转角传感器14以及齿轮轴壳体15；

减速器4通过减速器固定板2安装在支架内，转向舵机5通过舵机托板6安装在支架内；齿条底座12固定安装在支架内，齿轮轴壳体15与齿条底座12固定连接，齿条9通过两个直线轴承13安装在齿条底座12上；齿轮轴11通过轮轴轴承10安装在齿轮轴壳体15内；转角传感器14与齿轮轴壳体15固定连接；

转向舵机5的输出端与减速器4连接，减速器4的输出轴通过平键与齿轮轴11的一端连接，齿轮轴11的另一端设有中心孔，转角传感器14的感应端安装在齿轮轴11的中心内，齿轮轴11上的齿轮与齿条9相啮合，齿条9的一端设有与转向横拉杆连接的接头。转角传感器14用于实时监测齿轮轴11的转动角度，以确定转向轮的转角误差(因为有可能出现中间传动失效，导致舵机转了但转向轮没有转动)。

上述方案中，具体的，所述支架包括：支架右板1以及支架左板7；支架右板1与支架左板7之间通过三根支架上连接柱3、三根支架下连接柱8连接固定；减速器固定板2、舵机托板6与齿条底座12的左右两端分别与支架右板1、支架左板7固定连接。

本装置的动力传输路径为：转向舵机5通过减速器4将扭矩输入至齿轮轴11，随后齿轮轴11将扭矩传输至齿条9，通过齿轮齿条传动将旋转运动转换为齿条9的横向运动，即通过齿轮齿条传动将转向舵机5输出的扭矩转化为横向力传递至与转向轮相连的转向横拉杆，从而控制转向轮的摆动转向。

当无人车辆的转向系统接收到控制器的转向指令时，可根据行驶工况的不同，选择由某一桥或某几桥的车轮实现同相位或反相位转向。控制器的转向指令输入给转向系统中的转向舵机控制器，从而通过上述动力传输路径实现控制车轮转向。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种无人车辆独立转向装置，涉及无人车辆技术领域。该无人车辆转向装置的具体方案是：减速器、转向舵机、齿条底座安装在支架内；齿轮轴壳体与齿条底座固定连接，齿条通过直线轴承安装在齿条底座上；齿轮轴通过轮轴轴承安装在齿轮轴壳体内；转角传感器与齿轮轴壳体固定连接；转向舵机的输出端与减速器连接，减速器的输出轴与齿轮轴的一端连接，齿轮轴的齿轮与齿条相啮合，齿条的一端设有与转向横拉杆连接的接头。本发明选用伺服舵机为转向器提供动力源，整体结构简单，传动链短，占用车内空间少，最大限度提升车内的空间利用率以及传动控制精度。

技术研发人员：倪俊;胡纪滨;田汉青;赵越;张雨甜;潘博;李云霄;翟建坤
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2018.11.06
技术公布日：2019.04.12