一种满足ASIL_D标准的无人驾驶冗余转向装置的制作方法

本实用新型涉及无人驾驶技术领域，具体为一种满足asil_d标准的无人驾驶冗余转向装置。

背景技术：

随着汽车智能化技术的逐渐成熟，无人驾驶的应用场景势必在汽车行业开始逐步推广。在无人驾驶应用场景中，汽车转向系统需要比常规驾驶更高安全等级和可靠性的系统设计方案，现有的电动助力转向系统不足以应对未来场景应用需求。目前为了满足功能安全asil_d的安全要求，为线控转向和无人驾驶设计的转向系统方案均需要在系统架构层面有冗余的设计思路。

现有的无人驾驶转向系统大都不具备系统的功能冗余，这样会使汽车在线控转向时可靠性不足，从而影响汽车的安全行驶，存在较大的安全隐患。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种满足asil_d标准的无人驾驶冗余转向装置，解决了现有的无人驾驶转向系统大都不具备系统的功能冗余，可使汽车在线控转向时稳定可靠，无安全隐患的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种满足asil_d标准的无人驾驶冗余转向装置，包括转向盘，所述转向盘的底部固定连接有转向管柱带中间轴，所述转向管柱带中间轴分别固定连接有第一扭矩及转角传感器和第二扭矩及转角传感器，所述转向管柱带中间轴固定连接有第一减速机构，所述第一减速机构侧面固定连接第一电机，所述转向管柱带中间轴的下端固定连接有电磁离合器，所述转向管柱带中间轴的底部活动连接有转向器，所述转向器包括左小齿轮轴、右小齿轮轴和转向器齿条，所述左小齿轮轴和右小齿轮轴的底部均啮合有转向器齿条，所述左小齿轮轴的顶部活动连接有第二减速机构，所述第二减速机构侧面固定连接第二电机，所述右小齿轮轴活动连接在转向管柱带中间轴的底部，所述转向器齿条的侧面分别固定连接有左横杆和右横杆，所述左横杆的一端固定连接有左侧车轮，所述右横杆的一端固定连接有右侧车轮。

所述第一扭矩及转角传感器的输出端与第一电控单元ecu的输入端电连接，所述第二扭矩及转角传感器的输出端与第二电控单元ecu的输入端电连接，所述第一电控单元ecu的输出端与第一电机的输入端电连接，所述第二电控单元ecu的输出端与第二电机的输入端电连接，所述第一电控单元ecu和第二电控单元ecu的输出端分别与电磁离合器的输入端电连接。

优选的，所述第一减速机构包括第一减速涡轮，所述第一减速涡轮的底部活动连接有第一减速蜗杆，所述第一电机的输出轴通过联轴器与第一减速蜗杆的一端固定连接。

优选的，所述第二减速机构包括第二减速涡轮，所述第二减速涡轮的底部活动连接有第二减速蜗杆，所述第二电机的输出轴通过联轴器与第二减速蜗杆的一端固定连接。

优选的，所述电磁离合器位于第一电控单元ecu和第二电控单元ecu之间。

优选的，所述左小齿轮轴和右小齿轮轴的形状大小一致。

本实用新型提供了一种满足asil_d标准的无人驾驶冗余转向装置，具备以下有益效果：

本实用新型通过设置第一电控单元ecu、第二电控单元ecu和电磁离合器，能够有效的增强汽车行驶的安全性，采用完全双系统冗余控制，互相监控系统状态，工作稳定，容错性高，解决了现有的无人驾驶转向系统大都不具备系统的功能冗余，提高了汽车线控转向的可靠性，满足自动驾驶的安全需求。

附图说明

图1为本实用新型满足asil_d标准的无人驾驶冗余转向装置示意图。

图中：1转向盘、2转向管柱带中间轴、3第一扭矩及转角传感器、4第二扭矩及转角传感器、5第一电机、6第二电机、7第一减速机构、8电磁离合器、9转向器、10左小齿轮轴、11右小齿轮轴、12转向器齿条、13第二减速机构、14左横杆、15右横杆、16左侧车轮、17右侧车轮、18第一电控单元ecu、19第二电控单元ecu、20第一减速涡轮、21第一减速蜗杆、22第二减速涡轮、23第二减速蜗杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：一种满足asil_d标准的无人驾驶冗余转向装置，包括转向盘1，转向盘1的底部固定连接有转向管柱带中间轴2，通过转动转向盘1带动转向管柱带中间轴2进行转动，继而达到调整车辆扭矩和转向，转向管柱带中间轴2分别固定连接有第一扭矩及转角传感器3和第二扭矩及转角传感器4，转向管柱带中间轴2的外壁分别固定连接有第一减速机构7，第一减速机构7的侧面固定连接有第一电机5，第一减速机构7包括第一减速涡轮20，第一减速涡轮20的底部活动连接有第一减速蜗杆21，第一电机5的输出轴通过联轴器与第一减速蜗杆21的一端固定连接，转向管柱带中间轴2固定连接有电磁离合器8，转向管柱带中间轴2的底部活动连接有转向器9，转向器9包括左小齿轮轴10、右小齿轮轴11和转向器齿条12，左小齿轮轴10和右小齿轮轴11的形状大小一致，左小齿轮轴10和右小齿轮轴11设置为相同是为了更好的进行传动，左小齿轮轴10和右小齿轮轴11的底部均啮合有转向器齿条12，左小齿轮轴10的顶部活动连接有第二减速机构13，第二减速机构13的侧面固定连接有第二电机6，第二减速机构13包括第二减速涡轮22，第二减速涡轮22的底部活动连接有第二减速蜗杆23，第二电机6的输出轴通过联轴器与第二减速蜗杆23的一端固定连接，右小齿轮轴11活动连接在转向管柱带中间轴2的底部，转向器齿条12的侧面分别固定连接有左横杆14和右横杆15，左横杆14的一端固定连接有左侧车轮16，右横杆15的一端固定连接有右侧车轮17，当第一电控单元ecu和第二电控单元ecu采集扭矩及转角传感器的扭矩信号、第一转角信号，第一电控单元ecu将转角目标位置发送给第二电控单元ecu，第二电控单元ecu根据扭矩及转角传感器识别的当前转向器齿条12的位置，计算需要达到目标位置所需的力矩，控制第一电机5和第二电机6输出相应力矩，实现第一电机5和第二电机6正转或反转，并通过第一减速机构7和第二减速机构13减速增扭，传递至左小齿轮轴10和右小齿轮轴11，由左小齿轮轴10、右小齿轮轴11和转向器齿条12啮合，推动转向器齿条12向右移动，并带动左横杆14和右横杆15右转，左侧车轮16和右侧车轮17分别被左横杆14和右横杆15拉动，将转向指令完成。

第一扭矩及转角传感器3的输出端与第一电控单元ecu18的输入端电连接，，第二扭矩及转角传感器4的输出端与第二电控单元ecu19的输入端电连接，第一电控单元ecu18的输出端与第一电机5的输入端电连接，第二电控单元ecu19的输出端与第二电机6的输入端电连接，第一电控单元ecu18和第二电控单元ecu19的输出端分别与电磁离合器8的输入端电连接，在需要进行辅助驾驶正常工作模式时，将电磁离合器8断开，第一电控单元ecu18及第一电机5起到提供路感的作用及系统安全监控作用，在此模式下，第一电控单元ecu18可根据车速和驾驶员设置，改变转向传动比，实现不同的驾驶风格，电磁离合器8断开，第二电控单元ecu19及第二电机6起到辅助驾驶员转向操作作用，当第二电控单元ecu19相应回路出现故障时，需要进入辅助驾驶跛行模式，电磁离合器8闭合，第一电控单元ecu18及第一电机5提供转向助力辅助驾驶员转向操作作用，在需要进行无人驾驶正常模式，将电磁离合器8断开，第一电控单元ecu18起到系统监控作用，第二电控单元ecu19及第二电机6起到执行无人驾驶转向操作作用，当第二电控单元ecu19相应回路出现故障时，系统进入无人驾驶故障模式，电磁离合器8闭合，第一电控单元ecu18及第一电机5提供继续执行无人驾驶转向操作，并向整车系统反馈转向系统异常，电磁离合器8位于第一电控单元ecu18和第二电控单元ecu19之间，通过设置第一电控单元ecu18、第二电控单元ecu19和电磁离合器8，能够有效的增强汽车行驶的安全性，采用完全双系统冗余控制，互相监控系统状态，工作稳定，容错性高。

综上可得，本实用新型通过设置第一电控单元ecu18、第二电控单元ecu19和电磁离合器8，能够有效的增强汽车行驶的安全性，采用完全双系统冗余控制，互相监控系统状态，工作稳定，容错性高，解决了现有的无人驾驶转向系统大都不具备系统的功能冗余，提高了汽车线控转向的可靠性，满足自动驾驶的安全需求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。