[发明专利]一种适应有人和无人驾驶双模式的赛车转向机构

说明书

本发明公开了一种适应有人和无人驾驶双模式的赛车转向机构，包括方向盘、第一转轴、第二转轴、太阳轮、行星齿轮、蜗轮、蜗杆、电机、行星架、第三转轴、第四转轴、输出齿轮和转向横拉杆；方向盘通过第一转轴与第二转轴连接，第二转轴与太阳轮连接；蜗轮内壁设有轮齿，行星齿轮与轮齿啮合，太阳轮与多个行星齿轮同时啮合；行星架与行星齿轮连接，行星架与第三转轴连接，第三转轴通过转向万向节与第四转轴连接，第四转轴与输出齿轮连接，输出齿轮与转向横拉杆上的齿条啮合；电机与蜗杆固定连接，蜗杆与蜗轮传动连接；蜗杆的螺旋角小于齿轮间的当量摩擦角。本发明无需采用动力分离装置，简化了转向机构，减小了占用空间，有利于赛车的轻量化设计。

技术领域

本发明属于涉及一种赛车转向机构，尤其是指一种适应有人和无人驾驶双模式的赛车转向机构。

背景技术

为了响应中国汽车行业的发展需求，由中国汽车工程学会承办的中国大学生无人驾驶方程式大赛(FSAC)鼓励高校学子研究无人驾驶技术，在原有电动赛车的基础上添加感知设备和控制装置，实现赛车自主驾驶。其中，赛车转向系统的线控化改进是极其重要的关键技术。

FSAC大赛规则要求无人驾驶赛车必须具备有人驾驶和无人驾驶两种转向模式，并能实现安全、便捷的模式转换以完成赛事不同的比赛项目。专利号“CN208069787U”公开了一种无人驾驶电动赛车线控化转向系统及其控制方法，该专利采用的赛车转向机构采用第一转向器齿条总成和第二转向器齿条总成，两个总成分开布置，且第一齿条与第二齿条之间由圆键连接；在无人驾驶时由电机驱动第一转向器带动第一齿条，再由第一齿条通过圆键驱动第二齿条总成，输出转向动作。在有人驾驶时，通过方向盘直接驱动第二转向器和第二齿条总成，进而完成转向动作。但是此转向机构的结构复杂，占用空间大，布置难度大，并且机构传动的时滞性较长，在有人驾驶时方向盘会带动第一齿条而使电机反转，增加转向阻力，转向费力而导致人工驾驶的转向安全性低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种结构简单、转向阻力小、切换灵活和传动平稳的适应有人和无人驾驶双模式的赛车转向机构。本结构在切换驾驶模式时无需采用动力分离装置，简化了转向机构，减小了占用的空间，有利于赛车的轻量化设计。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种适应有人和无人驾驶双模式的赛车转向机构，包括方向盘、第一转轴、第二转轴、太阳轮、行星齿轮、蜗轮、蜗杆、电机、行星架、第三转轴、第四转轴、输出齿轮和转向横拉杆；所述方向盘的中心与第一转轴的一端固定连接，第一转轴的另一端通过转向万向节与第二转轴的一端固定连接，第二转轴的另一端与太阳轮的中心固定连接；所述蜗轮内壁设有轮齿，所述行星齿轮设为多个且与轮齿啮合，所述太阳轮与多个行星齿轮同时啮合；所述行星架的一端与行星齿轮固定连接，行星架的另一端与第三转轴的一端固定连接，第三转轴的另一端通过转向万向节与第四转轴的一端固定连接，第四转轴的另一端与输出齿轮的中心固定连接，输出齿轮与转向横拉杆上的齿条啮合；所述电机的输出轴与蜗杆固定连接，蜗杆与蜗轮传动连接；所述蜗杆的螺旋角小于齿轮间的当量摩擦角。在人工驾驶时，方向盘依次通过第一转轴、转向万向节、第二转轴、太阳轮、行星齿轮、行星架、第三转轴、转向万向节、第四转轴、输出齿轮驱动转向横拉杆滑动；在自动驾驶时，通过电机控制蜗杆的转向和转速而依次驱动蜗杆、蜗轮、行星齿轮、行星架、第三转轴、转向万向节、第四转轴、输出齿轮驱动转向横拉杆滑动。

作为一种优选的方案，多个所述行星齿轮均匀分布于蜗轮内壁的轮齿上，所述太阳轮的中心轴线与蜗轮的中心轴线重合。

作为一种优选的方案，所述电机与控制器的输出端连接，通过控制器控制电机的工作状态。

作为一种优选的方案，所述行星齿轮设为三个，相邻两个行星齿轮之间的夹角为120度。

作为一种优选的方案，所述电机为步进电机或伺服电机。

作为一种优选的方案，所述控制器为ECU。