[发明专利]一种自动驾驶线控可伸缩机械冗余式转向管柱

说明书

本发明公开了一种自动驾驶线控可伸缩机械冗余式转向管柱，包括方向盘连接螺纹、方向盘俯仰角度调节机构、轴承、伸缩管柱、离合机构、伸缩套筒、转向下轴、与转向下轴铰接于一起的转向下轴铰接接头、伸缩推力电机、伸缩套筒密封螺纹、伸缩套筒下部连接件、轴承固定件、方向盘俯仰角传动齿轮、方向盘俯仰角调节电机、伸缩管柱传动齿轮以及方向盘转角调节电机。本发明自动驾驶线控可伸缩机械冗余式转向管柱电动可伸缩，可以提高安全员或司机上下车的便利性，同时增加了有人驾驶和无人驾驶之间模式切换的灵活性，同时满足有人驾驶和无人驾驶对转向系统的不同要求，更符合自动驾驶发展的需要。

技术领域：

本发明涉及自动驾驶转向系统，具体涉及一种自动驾驶线控可伸缩机械冗余式转向管柱，属于无人驾驶线控转向冗余技术领域。

背景技术：

自动驾驶车辆常见的两种驾驶模式分别为无人驾驶和人工驾驶。虽然有些自动驾驶车辆驾驶舱内已经取消了方向盘，但是这些取消方向盘的自动驾驶车辆，在非规划道路运行、调试或紧急情况下，对采用方向盘的人工接管依然有需求。

目前自动驾驶转向系统主要分为电动助力转向(EPS)和线控转向(SBW，取消方向盘和转向器之间的机械连接)。EPS目前应用较广，由于EPS保留了机械转向管柱，在无人驾驶模式下，保留的方向盘会随车轮转动而转动，且方向盘无法隐藏，给驾驶员带来一定的驾乘焦虑感。线控转向，可实现路感反馈，灵活性和稳定性统一，无人驾驶模式下车轮转向时方向盘可静默，被认为是自动驾驶转向系统未来发展方向。考虑到线控的可靠性和失效模式下的冗余控制等问题，目前线控转向系统应用并未普及。

传统转向系统的伸缩，多数通过电机丝杆螺母实现，收缩状态只能发生在停车状态。由于方向盘不可折叠，转向管柱的收缩行程也有限。传统可伸缩转向系统，无法满足无人驾驶转向时，方向盘静默的需求。

转向系统作为自动驾驶核心技术之一，直接影响汽车的操纵稳定性和行驶安全。目前自动驾驶车辆缺少一种兼备SBW和EPS优点的转向系统，自动驾驶和人工接管之间缺乏有效的转向过度。本发提供的自动驾驶线控可伸缩机械冗余式转向管柱可使转向系统兼顾SBW和EPS的优点，满足自动驾驶和人工驾驶对转向系统的不同需求。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种自动驾驶线控可伸缩机械冗余式转向管柱，结合了EPS和SBW的优点，实现有人驾驶下(EPS状态)具有较好的路感，驾驶可靠性。同时，在无人驾驶时出现误判、故障等紧急情况，可提供机械式冗余转向控制。

本发明采取如下技术方案：一种自动驾驶线控可伸缩机械冗余式转向管柱，包括方向盘连接螺纹、方向盘俯仰角度调节机构、轴承、伸缩管柱、离合机构、伸缩套筒、转向下轴、与转向下轴铰接于一起的转向下轴铰接接头、伸缩推力电机、伸缩套筒密封螺纹、伸缩套筒下部连接件、轴承固定件、方向盘俯仰角传动齿轮、方向盘俯仰角调节电机、伸缩管柱传动齿轮以及方向盘转角调节电机；

所述轴承固定于轴承固定件上，轴承固定件通过螺纹固定于伸缩管柱上，所述伸缩管柱和伸缩套筒通过离合机构相啮合，所述伸缩推力电机通过齿轮齿条和伸缩管柱连接，所述伸缩套筒下部连接件一端通过伸缩套筒密封螺纹和伸缩套筒连接，另一端和转向下轴铰接，所述俯仰角度调节机构通过轴销和伸缩管柱连接，并且方向盘俯仰角传动齿轮和方向盘俯仰角调节电机的作用下，绕轴销做转动，所述轴承外圈和伸缩管柱传动齿轮上的齿条焊接，方向盘俯仰角调节电机和方向盘俯仰角传动齿轮相连接，所述方向盘转角调节电机和伸缩管柱之间通过减速齿轮啮合。

进一步地，所述伸缩管柱下端加工牙嵌式结构，伸缩套筒内部上端加工牙嵌式结构，伸缩管柱和伸缩套筒通过牙嵌式结构配合，形成离合机构。

进一步地，所述伸缩套筒下部连接件用于和转向下轴相连接，同时提供伸缩套筒的密封。