本实用新型专利技术公开了一种分布式电动冗余线控转向教学机构，包括转向信号输入机构、转向驱动机构以及转角演示机构，通过双电机驱动蜗轮蜗杆减速器和行星齿轮减速器完成线控转向的冗余控制，本实用新型专利技术可模拟还原智能网联汽车的驾驶员线控转向功能、无人驾驶线控转向功能以及在故障模式下的电控冗余线控转向功能。本实用新型专利技术可根据不同的教学需求选择性设置三种工作模式，将传统的转向传动机构完全取消，降低了系统复杂程度，增加了转向系统的溃缩空间，保证了转向系统教学知识的前瞻性。此外，本实用新型专利技术采用的冗余式转向机构还可以为智能网联汽车转向系统的研发升级提供技术参考。
【技术实现步骤摘要】
一种分布式电动冗余线控转向教学机构
本技术涉及智能网联汽车线控转向教学领域，尤其涉及一种能够还原智能网联汽车纯电动转向和无人驾驶情况下线控转向功能以及故障模式下电动转向功能的冗余式线控转向系统教学机构。
技术介绍
线控转向系统作为智能网联汽车安全保障的最重要的系统之一，关系到转向系统的智能化和整车的智能化。电动线控转向系统完全取消了传统车辆上转向柱等机械结构的连接，仅依靠电机即可完成指定的转向动作，同时，由于机械结构的取消，转向柱的溃缩空间更大进一步保障了前向发生碰撞时驾驶员的人身安全。电动线控转向系统要求必须具备智能网联汽车线控转向功能，其次可保障在电机、传感器等电气元件失效情况下的安全转向冗余功能。申请号为CN20181312177.3的中国专利公开了“一种汽车转向系统试验台”，该专利技术采用传统机械结构、电控转向机构和线控转向叠加的方式构建系统。但该专利技术保留了传统的转向柱结构，单纯依靠离合器控制转向柱之间的通断，限制了转向系统的溃缩空间。申请号为CN201910107498.4的中国专利公开了“一种具有冗余机构的车用线控转向装置及控制方法”，该专利技术考虑了线控系统电控和机械传动的冗余技术。但该专利技术保留了传统的转向柱结构，过于依靠电气系统控制离合器通断和助力转向电机的工作，限制了转向系统的溃缩空间。申请号为CN201711173069.4的中国专利公开了“线控转向的转向系统”，该专利技术立足于量产技术角度，通过离合器通断完成电子助力转向和线控转向。但该专利技术保留了传统的转向柱结构，需要为转向系统预留更大的溃缩空间。
技术实现思路
本技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种能保证转向系统转角的稳定性、保证故障模式下的转向的冗余执行、降低了系统的复杂程度并减小转向系统的占用空间的分布式电动冗余线控转向教学机构。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种分布式电动冗余线控转向教学机构，包括：转向信号输入机构,所述的转向信号输入机构包括沿水平方向设置的转向阶梯轴，在所述的转向阶梯轴右端通过花键紧固连接有一个方向盘，在所述的转向阶梯轴左侧通过平键连接有转向角齿轮，所述的转向角齿轮与转向角采集齿轮啮合配合，所述的转向角采集齿轮与转向角编码器通过平键连接，所述的转向角编码器通过信号线与计算机相连以将转向阶梯轴的转向角信号传递给计算机，一个扭矩传感器的右端固定在转向阶梯轴底壁上的凹槽内，在所述的扭矩传感器左端通过螺栓紧固连接有路感反馈齿轮，所述的路感反馈齿轮与路感输出齿轮啮合配合，路感电机的输出轴与路感输出齿轮通过平键连接以驱动路感输出齿轮在竖直平面内转动，计算机通过驱动线束与路感电机相连以控制所述的路感电机的输出扭矩，所述的转向阶梯轴与固定在第一轴承座内的滚珠轴承相连，所述的第一轴承座通过支架固定在转向支撑框上，转向支撑框水平固定于地面或试验台桌面上；复合减速器，所述的复合减速器包括沿水平方向设置的驱动轴，所述的驱动轴的右端与固定在第二轴承座内的滚珠轴承过盈配合，所述的第二轴承座通过支架固定在转向支撑框上，驱动轴和转向阶梯轴水平方向同轴线布置且位于转向阶梯轴左侧，在所述的驱动轴右端通过平键连接有冗余驱动蜗轮，所述的冗余驱动蜗轮左壁通过设置在驱动轴上的轴肩定位，所述冗余驱动蜗轮与一个冗余驱动蜗杆啮合配合；所述的冗余驱动蜗杆一端与固定在第三轴承座内的滚珠轴承相连，所述的第三轴承座通过支架与转向支撑框固定连接，所述冗余驱动蜗杆的另一端通过冗余联轴器与冗余驱动电机的输出轴固接，所述的冗余驱动电机通过固定在支撑架上的冗余电机法兰与转向支撑框固定相连；在所述的驱动轴的左端设置有太阳齿轮，环绕所述的太阳齿轮均匀安装有三个行星齿轮，所述的三个行星齿轮与太阳齿轮啮合配合且行星齿轮之间彼此互不接触，在每个行星齿轮的左侧壁中间设置有输出轴，所述的输出轴与行星轮轴承内圈过盈配合，所述的行星轮轴承外圈与一个沿竖直方向设置在三个行星齿轮左侧的行星轮支架过盈配合，一个蜗轮齿圈套在三个行星齿轮外且通过蜗轮齿圈内壁上的内齿与三个行星齿轮的外齿啮合配合，所述的蜗轮齿圈外壁上的外齿与一个驱动蜗杆啮合配合；所述的驱动蜗杆一端与固定在第四轴承座内的滚珠轴承相连，所述的第四轴承座通过支架与减速器支撑框固定连接，使用时减速器支撑框固定在地面或试验台桌面上，所述驱动蜗杆的另一端通过驱动联轴器与转向驱动电机的水平输出轴固接，所述的转向驱动电机通过驱动电机法兰固定在减速器支撑框上；转向驱动机构，所述的转向驱动机构包括与行星轮支架同轴线布置的转向驱动齿轮，所述的转向驱动齿轮的齿轮轴的右端与行星轮支架通过螺栓同轴线紧固连接，所述的转向驱动齿轮与驱动轴在水平方向同轴线布置；多个轴承槽支撑座固定在地面或桌面上，在所述的多个轴承槽支撑座上固定有一个轴承槽，在所述的轴承槽的中间沿垂直于转向驱动齿轮的齿轮轴的方向固定有一个转向齿条，所述的转向齿条与转向驱动齿轮啮合配合以带动转向齿条沿垂直于转向驱动齿轮轴线的方向前后移动，在所述的转向齿条的左右两侧的轴承槽内沿转向齿条的移动方向各自安装有一排V槽轴承，每一排V槽轴承分别与转向齿条侧壁上的V型凸起以及轴承槽侧壁上的V型凸起滚动配合；转角演示机构，所述的转角演示机构包括沿竖直方向布置的轮毂刹车盘，一根转向驱动杆的一端与转向齿条前端通过销轴旋转连接并且另一端与轮毂刹车盘上的肋板通过销轴旋转连接，在所述轮毂刹车盘朝向驱动齿条一侧的内壁上沿同一圆周方向间隔度分别设置有上端销轴和下端销轴，所述的上端销轴和下端销轴同轴线布置，一根沿水平方向设置的上支撑臂的一端与上端销轴旋转连接并且另一端焊接固定在刹车盘底座上；一根沿水平方向设置的下支撑臂与下端销轴旋转连接并且另一端焊接固定在刹车盘底座，所述的上支撑臂和下支撑臂的轴线与轮毂刹车盘的中心轴线平行设置，刹车盘底座固定在地面或桌面上。本技术具有的有益效果是：本技术采用行星齿轮和蜗轮蜗杆组合而成的复合式减速结构，蜗轮蜗杆机构实现系统正常工作时的转向动作执行，在电子故障情况下，蜗轮蜗杆的自锁性能保证转向系统转角的稳定性，而行星齿轮减速机构可正常工作，保证了故障模式下的转向的冗余执行；本技术完全取消了方向盘与末端转向机构之间的机械连接，通过电机反馈模拟转向过程中的力矩，通过V型槽齿轮齿条机构模拟实车转向系统的齿轮齿条传动机构，降低了系统的复杂程度并减小了转向系统的占用空间，模拟智能网联线控转向功能和故障模式下电动冗余转向功能，还可以实现纯电动线控转向功能，便于进行智能网联汽车转向系统改装操作；对于中高职教学能够更加直观展示电动线控转向原理，也为实车量产在电动化转向实现和增加溃缩空间方面提供了技术参考。附图说明图1为本技术一种分布式电动冗余线控转向教学机构的立体图；图2为图1所示的线控转向教学机构去掉减速器保护盖和所有支撑框的立体图；图2-1为图2所示的复合式减速器俯视图；图2-2为图2-1所示的复合式减速器A-A方向半剖视图；图3为图2所示的转向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式电动冗余线控转向教学机构，其特征在于包括：/n转向信号输入机构,所述的转向信号输入机构包括沿水平方向设置的转向阶梯轴，在所述的转向阶梯轴右端通过花键紧固连接有一个方向盘(1)，在所述的转向阶梯轴左侧通过平键连接有转向角齿轮(3)，所述的转向角齿轮与转向角采集齿轮(7)啮合配合，所述的转向角采集齿轮与转向角编码器(6)通过平键连接，所述的转向角编码器(6)通过信号线与计算机相连以将转向阶梯轴的转向角信号传递给计算机，一个扭矩传感器(4)的右端固定在转向阶梯轴底壁上的凹槽内，在所述的扭矩传感器左端通过螺栓紧固连接有路感反馈齿轮(5)，所述的路感反馈齿轮与路感输出齿轮(8)啮合配合，路感电机(9)的输出轴与路感输出齿轮(8)通过平键连接以驱动路感输出齿轮在竖直平面内转动，计算机通过驱动线束与路感电机(9)相连以控制所述的路感电机的输出扭矩，所述的转向阶梯轴与固定在第一轴承座内的滚珠轴承相连，所述的第一轴承座通过支架固定在转向支撑框(36)上，转向支撑框水平固定于地面或试验台桌面上；/n复合减速器，所述的复合减速器包括沿水平方向设置的驱动轴(11)，所述的驱动轴的右端与固定在第二轴承座内的滚珠轴承过盈配合，所述的第二轴承座通过支架固定在转向支撑框上，驱动轴和转向阶梯轴水平方向同轴线布置且位于转向阶梯轴左侧，在所述的驱动轴右端通过平键连接有冗余驱动蜗轮(10)，所述的冗余驱动蜗轮左壁通过设置在驱动轴(11)上的轴肩定位，所述冗余驱动蜗轮(10)与一个冗余驱动蜗杆(14)啮合配合；/n所述的冗余驱动蜗杆一端与固定在第三轴承座内的滚珠轴承相连，所述的第三轴承座通过支架与转向支撑框固定连接，所述冗余驱动蜗杆的另一端通过冗余联轴器(33)与冗余驱动电机(15)的输出轴固接，所述的冗余驱动电机通过固定在支撑架上的冗余电机法兰(16)与转向支撑框固定相连；/n在所述的驱动轴(11)的左端设置有太阳齿轮，环绕所述的太阳齿轮均匀安装有三个行星齿轮(29)，所述的三个行星齿轮与太阳齿轮啮合配合且行星齿轮之间彼此互不接触，在每个行星齿轮的左侧壁中间设置有输出轴，所述的输出轴与行星轮轴承内圈过盈配合，所述的行星轮轴承外圈与一个沿竖直方向设置在三个行星齿轮左侧的行星轮支架(31)过盈配合，一个蜗轮齿圈(12)套在三个行星齿轮外且通过蜗轮齿圈内壁上的内齿与三个行星齿轮的外齿啮合配合，所述的蜗轮齿圈外壁上的外齿与一个驱动蜗杆(17)啮合配合；/n所述的驱动蜗杆一端与固定在第四轴承座内的滚珠轴承相连，所述的第四轴承座通过支架与减速器支撑框(37)固定连接，使用时减速器支撑框固定在地面或试验台桌面上，所述驱动蜗杆的另一端通过驱动联轴器(32)与转向驱动电机(18)的水平输出轴固接，所述的转向驱动电机通过驱动电机法兰(19)固定在减速器支撑框(37)上；/n转向驱动机构，所述的转向驱动机构包括与行星轮支架(31)同轴线布置的转向驱动齿轮(20)，所述的转向驱动齿轮的齿轮轴的右端与行星轮支架通过螺栓同轴线紧固连接，所述的转向驱动齿轮与驱动轴(11)在水平方向同轴线布置；/n多个轴承槽支撑座(25)固定在地面或桌面上，在所述的多个轴承槽支撑座上固定有一个轴承槽(24)，在所述的轴承槽的中间沿垂直于转向驱动齿轮(20)的齿轮轴的方向固定有一个转向齿条(21)，所述的转向齿条与转向驱动齿轮啮合配合以带动转向齿条沿垂直于转向驱动齿轮轴线的方向前后移动，在所述的转向齿条的左右两侧的轴承槽内沿转向齿条的移动方向各自安装有一排V槽轴承(23)，每一排V槽轴承分别与转向齿条侧壁上的V型凸起以及轴承槽侧壁上的V型凸起滚动配合；/n转角演示机构，所述的转角演示机构包括沿竖直方向布置的轮毂刹车盘(26)，一根转向驱动杆(22)的一端与转向齿条(21)前端通过销轴旋转连接并且另一端与轮毂刹车盘上的肋板通过销轴旋转连接，在所述轮毂刹车盘朝向驱动齿条一侧的内壁上沿同一圆周方向间隔180°分别设置有上端销轴和下端销轴，所述的上端销轴和下端销轴同轴线布置，一根沿水平方向设置的上支撑臂(27)的一端与上端销轴旋转连接并且另一端焊接固定在刹车盘底座(28)上；一根沿水平方向设置的下支撑臂(35)与下端销轴旋转连接并且另一端焊接固定在刹车盘底座，所述的上支撑臂和下支撑臂的轴线与轮毂刹车盘的中心轴线平行设置，刹车盘底座固定在地面或桌面上。/n...
【技术特征摘要】
1.一种分布式电动冗余线控转向教学机构，其特征在于包括：
转向信号输入机构,所述的转向信号输入机构包括沿水平方向设置的转向阶梯轴，在所述的转向阶梯轴右端通过花键紧固连接有一个方向盘(1)，在所述的转向阶梯轴左侧通过平键连接有转向角齿轮(3)，所述的转向角齿轮与转向角采集齿轮(7)啮合配合，所述的转向角采集齿轮与转向角编码器(6)通过平键连接，所述的转向角编码器(6)通过信号线与计算机相连以将转向阶梯轴的转向角信号传递给计算机，一个扭矩传感器(4)的右端固定在转向阶梯轴底壁上的凹槽内，在所述的扭矩传感器左端通过螺栓紧固连接有路感反馈齿轮(5)，所述的路感反馈齿轮与路感输出齿轮(8)啮合配合，路感电机(9)的输出轴与路感输出齿轮(8)通过平键连接以驱动路感输出齿轮在竖直平面内转动，计算机通过驱动线束与路感电机(9)相连以控制所述的路感电机的输出扭矩，所述的转向阶梯轴与固定在第一轴承座内的滚珠轴承相连，所述的第一轴承座通过支架固定在转向支撑框(36)上，转向支撑框水平固定于地面或试验台桌面上；
复合减速器，所述的复合减速器包括沿水平方向设置的驱动轴(11)，所述的驱动轴的右端与固定在第二轴承座内的滚珠轴承过盈配合，所述的第二轴承座通过支架固定在转向支撑框上，驱动轴和转向阶梯轴水平方向同轴线布置且位于转向阶梯轴左侧，在所述的驱动轴右端通过平键连接有冗余驱动蜗轮(10)，所述的冗余驱动蜗轮左壁通过设置在驱动轴(11)上的轴肩定位，所述冗余驱动蜗轮(10)与一个冗余驱动蜗杆(14)啮合配合；
所述的冗余驱动蜗杆一端与固定在第三轴承座内的滚珠轴承相连，所述的第三轴承座通过支架与转向支撑框固定连接，所述冗余驱动蜗杆的另一端通过冗余联轴器(33)与冗余驱动电机(15)的输出轴固接，所述的冗余驱动电机通过固定在支撑架上的冗余电机法兰(16)与转向支撑框固定相连；
在所述的驱动轴(11)的左端设置有太阳齿轮，环绕所述的太阳齿轮均匀安装有三个行星齿轮(29)，所述的三个行星齿轮与太阳齿轮啮合配合且行星齿轮之间彼此互不接触，在每个行星齿轮的左侧壁中间设置有输出轴，所述的输出轴与行星轮轴承内圈过盈配合，所述的行星轮轴承外圈与一个沿竖直方向设置在三个行星齿轮左侧的行星轮支架(31)过盈配合，一个蜗轮齿圈(12)套在三个行星齿轮外且通过蜗轮齿圈内壁上的内齿与三个行星齿轮的外齿啮合配合，所述的蜗轮齿圈外壁上的外齿与一个驱动蜗杆(17)啮合配合；
所述的驱动蜗杆一端与固定在第四轴承座内的滚珠轴承相连，所述的第四轴承座通过支架与减速器支撑框(37)固定连接，使用时减速器支撑框固定在地面或试验台桌面上，所述驱动蜗杆的另一端通过驱动联轴器(32)与转向驱动电机(18)的水平输出轴固接，所述的转向...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓延，徐发达，丁田妹，吕吉亮，姚艳南，张宇飞，
申请(专利权)人：中汽数据天津有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12
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