转向驱动装置及车辆的制作方法

本申请涉及转向设备的技术领域，具体而言，涉及一种转向驱动装置及车辆。

背景技术：

方向盘是常应用于汽车、轮船等交通工具的轮状装置。车辆行驶时，驾驶员通过转动方向盘来控制车头的转向。

但是，现有技术中，方向盘一般为机械式转向，例如，方向盘通过齿条齿轮式转向器和循环球式转向器，来控制车头的转向，操作笨重且性能不佳，可能会因转向精度不高，引发安全事故。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种转向驱动装置及车辆，其能够使转向操作更加轻便，控制更加精确，提高了转向安全性。

本申请的实施例是这样实现的：

一种转向驱动装置，包括第一支架、第二支架、第一转动件、第一编码器、第二转动件、转向电机、第二编码器和电位计，所述第一转动件能转动地设于所述第一支架上；所述第一编码器设于所述第一支架上，并与所述第一转动件传动连接；所述第二转动件能转动地设于所述第二支架上；所述转向电机设于所述第二支架上，并与所述第二转动件传动连接，用于驱动所述第二转动件转动；所述第二编码器设于所述第二支架上，并与所述转向电机传动连接；所述电位计，设于所述第二支架上，并与所述第二转动件传动连接。

所述转向驱动装置包括控制模块，所述控制模块与所述第一编码器、所述第二编码器、所述电位计和所述转向电机电性连接，用于接收所述第一编码器、所述第二编码器和所述电位计的信号，并控制所述转向电机的运行。

于一操作过程中，转动第一转动件，第一转动件转动并带动第一编码器转动，第一编码器输出信号到控制模块，控制模块控制转向电机启动，转向电机带动第二转动件转动。在此操作过程中，第二编码器和电位计用于辅助定位，实时检测转向电机的输出，提供负反馈信号到控制模块，对转向电机的输出进行调整，从而可以提升第二转动件的转向精度。

于实施例中，第一支架和第二支架可以是一体的，也可以是分体的，且第一支架和第二支架是通过螺栓、焊接等方式固定在一起的，也可以是两个间隔设置的独立元件。第二转动件可以是方向轮等部件。第一转动件可以是方向盘、操作杆等部件，第一转动件可以作为汽车、轮船、飞机等交通工具的方向控制结构；第一转动件也可以设置在遥控器上，作为远程机器人、无人机、遥控飞机等远程操作设备的操纵行驶方向的工具；第一转动件还可以直接设置在机器人，作为机器人转向控制的结构。第一编码器和第二编码器可以是绝对式编码器或者增量式编码器。

故本申请通过设置第一编码器、第二编码器和电位计实现电转向驱动，从而代替了现有技术中的机械式转向，能够使转向操作更加轻便，控制更加精确，提高了转向安全性。

于一实施例中，控制模块包括收发器、处理器、驱动器和电源。

于一操作过程中，控制模块通过收发器接收第一编码器、第二编码器、电位计采集的信息，并将信息传递给处理器。控制模块通过处理器处理收发器反馈的信息，并通过驱动器控制转向电机。其中，电源可以是电池或者外接电源。驱动器可以是微控制器(microcontrollerunit，简称：mcu)。

于一实施例中，所述转向驱动装置包括第一轴承，所述第一支架上设有第一安装孔，所述第一轴承设于所述第一安装孔内，所述第一转动件通过所述第一轴承能转动地设于所述第一支架上。

第一轴承的设置，可以降低第一转动件运动过程中的摩擦系数，并保证第一转动件回转精度。

于一实施例中，所述第一转动件包括方向盘和第一转动轴，所述第一转动轴与所述方向盘固定连接，所述第一转动轴通过所述第一轴承能转动地设于所述第一支架上。

方向盘为轮状结构，方向盘的设置，使得操作者在转动第一转动轴时，更为省力。其中，在方向盘上可以设置橡胶套、海绵套等部件，用于提高摩擦力，以利于控制。

于一实施例中，所述转向驱动装置包括阻尼器，所述阻尼器设于所述第一转动轴上。

阻尼器的设置，既可以减振消能，而且可以提高操作者操作的手感，加快响应速度。

于一实施例中，所述转向驱动装置包括减速器、第一齿轮和第二齿轮，所述减速器具有输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一齿轮能转动地设于所述减速器上，并与所述第二输出端传动连接；所述第二齿轮能转动地设于所述第二支架上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，并与所述第二转动件传动连接，用于驱动所述第二转动件转动；其中，所述转向电机与所述输入端传动连接，所述第一编码器与所述第一输出端传动连接。

于一操作过程中，转向电机转动，由减速机的输入端输入，从第一输出端和第二输出端同时输出。第一输出端带动第二编码器转动；第二输出端带动第一齿轮转动，第一齿轮通过第二齿轮带动第二转动件转动。

其中，减速器为单输入双输出的减速机，结构紧凑，传动精准，且输入端、第一输出端和第二输出端朝向三个不同的方向，从而可以改变传动方向。

于一实施例中，所述转向驱动装置包括第三支架、第二转动轴和第三齿轮，所述第三支架固定于所述第二支架上，所述第三支架上设有第三安装孔；所述第二转动轴穿设于所述第三安装孔内；所述第三齿轮设于所述第二转动轴上，并与所述第二齿轮啮合；其中，所述电位计与第二转动轴传动连接。

由于第一齿轮同时与第二齿轮和第三齿轮啮合，第二齿轮和第三齿轮均被第一齿轮带动进而转动。第三齿轮通过第二转动轴带动电位计转动，第二齿轮带动第二转动件转动。通过第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮之间的传动，使得转向电机同时带动第二编码器、第二转动件和电位计转动，传动效率较高，传动精度较高。

于一实施例中，所述第二齿轮的分度圆直径大于所述第一齿轮的分度圆直径，所述第一齿轮的分度圆直径大于所述第三齿轮的分度圆直径。

如此设置，则第一齿轮带动第二齿轮，即转向电机到第二转动件为减速运动；第一齿轮带动第三齿轮，即转向电机到电位计为增速运动，从而能够使转向控制更加精确。

于一实施例中，所述转向驱动装置包括第二轴承，所述第二轴承具有第二轴承外圈和第二轴承内圈；其中，所述第二支架上设有第二安装孔，所述第二轴承设于所述第二安装孔处，所述第二轴承外圈与所述第二支架固定连接，所述第二轴承内圈与所述第二齿轮和所述第二转动件固定连接。

由于第二齿轮、第二轴承内圈和第二转动件固定，第二轴承外圈与第二支架固定，当转向电机转动，第二齿轮、第二轴承内圈、第二转动件可以同步绕第二齿轮的轴线方向进行转动。第二齿轮、第二轴承内圈和第二转动件之间的连接方式、第二轴承外圈与第二支架之间的连接方式可以是螺栓连接、销钉连接等。

于一实施例中，所述第二转动件包括方向轮和轮支架，所述方向轮与所述轮支架固定连接，所述轮支架与所述第二轴承内圈固定。

由于第二齿轮、第二轴承内圈、方向轮和轮支架全部固定在一起，第二齿轮、第二轴承内圈、方向轮和轮支架可以同步绕第二齿轮的轴线方向进行转动。

一种车辆，包括转向驱动装置和车轮，所述转向驱动装置为上述的转向驱动装置；所述车轮与所述第二转动件连接。

由于上述的转向驱动装置具有上述的技术效果，具有该转向驱动装置的车辆也具有相同的技术效果。当控制第一转动件转动后，第二转动件转动，车轮的角度会发生偏移，从而使得车头转向变化，车辆的行驶方向发生变化。

本申请与现有技术相比的有益效果是：

本申请通过设置第一编码器、第二编码器和电位计实现电转向驱动，从而代替了现有技术中的机械式转向，能够使转向操作更加轻便，控制更加精确，提高了转向安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例示出的转向驱动装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例示出的转向驱动装置的部分结构示意图；

图3为本申请一实施例示出的转向驱动装置的部分结构爆炸图；

图4为本申请一实施例示出的转向驱动装置的部分结构爆炸图。

图标：100-转向驱动装置；1-第一支架；11-第一安装孔；12-第一轴承；13-阻尼器；2-第二支架；21-第二安装孔；22-第二轴承；22a-第二轴承外圈；22b-第二轴承内圈；23-第一螺栓；24-第二螺栓；3-第一转动件；31-方向盘；32-第一转动轴；4-第一编码器；5-第二转动件；51-方向轮；52-轮支架；53-水管；6-转向电机；61-减速器；61a-输入端；61b-第一输出端；61c-第二输出端；62-第一齿轮；63-第二齿轮；64-第三齿轮；65-减震垫；66-第一挡圈；71-第二编码器；72-电位计；8-第三支架；81-第三安装孔；82-第一联轴器；83-第二转动轴；84-第二挡圈；9-控制模块。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1，其为本申请一实施例示出的转向驱动装置100的结构示意图。一种转向驱动装置100包括第一支架1、第二支架2、第一转动件3、第一编码器4、第二转动件5、转向电机6、第二编码器71和电位计72。第一转动件3绕自身轴线转动地设于第一支架1上；第一编码器4设于第一支架1上，并与第一转动件3传动连接；第二转动件5能转动地设于第二支架2上；转向电机6设于第二支架2上，并与第二转动件5传动连接，用于驱动第二转动件5转动；第二编码器71设于第二支架2上，并与转向电机6传动连接；电位计72，设于第二支架2上，并与第二转动件5传动连接。

转向驱动装置100包括控制模块9，控制模块9与第一编码器4、第二编码器71、电位计72和转向电机6电性连接，用于接收第一编码器4、第二编码器71和电位计72的信号，并控制转向电机6的运行。

于一操作过程中，第一转动件3转动并带动第一编码器4转动，第一编码器4输出信号到控制模块9，控制模块9控制转向电机6启动，转向电机6带动第二转动件5转动。在此操作过程中，第二编码器71和电位计72用于辅助定位，实时检测转向电机6的输出，提供负反馈信号到控制模块9，对转向电机6的输出进行调整，从而可以提升第二转动件5的转向精度。

于一实施例中，第一支架1和第二支架2可以是一体的，也可以是分体的，且第一支架1和第二支架2是通过螺栓、焊接等方式固定在一起的，也可以是两个间隔设置的独立元件。第二转动件5可以是方向轮51等部件。第一转动件3可以是方向盘、操作杆等部件；第一转动件3也可以设置在遥控器上，作为远程机器人、无人机、遥控飞机等远程操作设备的操纵行驶方向的工具；第一转动件3还可以直接设置在机器人，作为机器人转向控制的结构。第一编码器4和第二编码器71可以是绝对式编码器或者增量式编码器。

故本实施例通过设置第一编码器4、第二编码器71和电位计72实现电转向驱动，从而代替了现有技术中的机械式转向，能够使转向操作更加轻便，控制更加精确，提高了转向安全性。

于一实施例中，转向驱动装置100应用于车辆中，车辆还包括车轮，车轮与第二转动件5连接。当控制第一转动件3转动后，第二转动件5转动，车轮的角度会发生偏移，从而使得车头转向变化，车辆的行驶方向发生变化。

于一实施例中，控制模块9包括收发器、处理器、驱动器和电源。电源可以是电池或者外接电源。驱动器可以是微控制器(microcontrollerunit，简称：mcu)。于一操作过程中，控制模块9通过收发器接收第一编码器4、第二编码器71、电位计72采集的信息，并将信息传递给处理器。控制模块9通过处理器处理收发器反馈的信息，并通过驱动器控制转向电机6。

请参照图2，其为本申请一实施例示出的转向驱动装置100的部分结构示意图。第一转动件3包括相互固定连接的方向盘31和第一转动轴32，方向盘31为轮状结构，在方向盘31上可以设置橡胶套、海绵套等部件，用于提高摩擦力，以利于控制。

第一支架1上开设有第一安装孔11，且第一安装孔11为通孔。转向驱动装置100包括第一轴承12，第一轴承12通过过盈配合等方式安装于第一安装孔11内，第一转动轴32通过第一轴承12能转动地设于第一支架1上。第一轴承12的设置，可以降低第一转动件3运动过程中的摩擦系数，并保证第一转动件3回转精度。

转向驱动装置100包括阻尼器13，阻尼器13设于第一转动轴32上，且阻尼器13固定在第一支架1上。本实施例通过设置阻尼器13，既可以减振消能，而且可以提高操作者操作的手感，加快响应速度。

请参照图3，其为本申请一实施例示出的转向驱动装置100的部分结构爆炸图。转向驱动装置100包括减速器61、第一齿轮62和第二齿轮63，减速器61是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或者齿轮-蜗杆传动所组成的减速传动装置，本实施例中，减速器61为单输入双输出的减速机，具有输入端61a、第一输出端61b和第二输出端61c，输入端61a、第一输出端61b和第二输出端61c分别朝向三个不同的方向，从而可以改变传动方向。第一输出端61b和第二输出端61c位于同一直线上，输入端61a与第一输出端61b垂直。

转向电机6与输入端61a传动连接；第一输出端61b与第一编码器4传动连接；第二输出端61c与第一齿轮62传动连接，且第一齿轮62能绕自身轴线转动地设于减速器61上，第一齿轮62与通过键连接、过盈配合等方式固定安装在第二输出端61c。

其中，第二齿轮63能绕自身轴线转动地设于第二支架2上，第二齿轮63与第一齿轮62啮合，并与第二转动件5传动连接，第二齿轮63用于驱动第二转动件5转动。

转向驱动装置100包括第三支架8、第二转动轴83和第三齿轮64，第三支架8通过螺栓连接等方式固定于第二支架2上，第三支架8上开设有第三安装孔81，第三安装孔81为通孔；第二转动轴83穿设于第三安装孔81内；第三齿轮64通过键连接、过盈配合等方式固定安装于第二转动轴83上，并与第二齿轮63啮合；其中，电位计72通过第一联轴器82与第二转动轴83传动连接。

转向驱动装置100包括第二轴承22，第二轴承22具有第二轴承外圈22a和第二轴承内圈22b；其中，第二支架2上开设有第二安装孔21，第二安装孔21为通孔，第二轴承22安装于第二安装孔21处，第二轴承外圈22a与第二支架2通过多个第一螺栓23固定连接，第二轴承内圈22b与第二齿轮63和第二转动件5通过第二螺栓24连接等方式固定连接。

第二转动件5包括方向轮51和轮支架52，方向轮51与轮支架52固定连接，轮支架52与第二轴承内圈22b固定。

于一操作过程中，转向电机6转动，由减速机的输入端61a输入，从第一输出端61b和第二输出端61c同时输出。第一输出端61b带动第二编码器71转动；第二输出端61c带动第一齿轮62转动，由于第一齿轮62同时与第二齿轮63和第三齿轮64啮合，第二齿轮63和第三齿轮64均被第一齿轮62带动进而转动。第三齿轮64通过第二转动轴83带动电位计72转动。由于第二齿轮63、第二轴承内圈22b、方向轮51和轮支架52全部固定在一起，第二齿轮63、第二轴承内圈22b、方向轮51和轮支架52可以同步绕第二齿轮63的轴线方向进行转动。

本实施例中，第二齿轮63的分度圆直径大于第一齿轮62的分度圆直径，第一齿轮62的分度圆直径大于第三齿轮64的分度圆直径。则第一齿轮62带动第二齿轮63，即转向电机6到方向轮51为减速运动；第一齿轮62带动第三齿轮64，即转向电机6到电位计72为增速运动，从而能够使转向控制更加精确。

请参照图4，其为本申请一实施例示出的转向驱动装置100的部分结构爆炸图。减速器61的第二输出端61c上嵌设有第一挡圈66，第一挡圈66与第一齿轮62相抵，用于限制第一齿轮62的移动。第二转动轴83上嵌设有第二挡圈84，第二挡圈84与第三齿轮64相抵，用于限制第三齿轮64的移动。

第二轴承外圈22a的厚度小于第二轴承内圈22b的厚度，第二轴承外圈22a与轮支架52之间设有多层圆环状的减震垫65，用于减缓振动。

轮支架52可以是由多个金属板围成的空心结构，当转向驱动装置100应用于车辆时，在轮支架52内可以放置车辆的水管53。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。