自动行驶系统及自动转向装置

技术领域

本发明涉及一种自动行驶系统及自动转向装置。

背景技术

车辆是通过操作作为驾驶员转向操纵机构的方向盘(steering wheel)与作为加减速操纵机构的加速踏板(Accel-pedal)以及制动踏板(Brake-pedal)等而在地面行驶以帮助车辆驾驶员及乘客到达所需目的地的交通工具。

近来对于通过在以往车辆上安装多个传感器与转向控制机构及加减速控制机构来确认路面状态、邻近车辆与物体位置以及道路信号等，从而在没有驾驶员的驾驶操作的情况下自动地行驶至已设定的目的地的自动行驶车辆的研究正持续进行着。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效地进行自动驾驶的自动行驶系统及自动转向装置。

根据本发明的一方面，可以提供一种自动转向装置，包括：支撑架，其具有设定体积，并在内侧上部形成有下部容纳部，该下部容纳部形成为向下方凹陷设定深度的槽或孔结构；转向驱动轴，其具有设定长度，且下端部以能够旋转的方式位于所述下部容纳部，上端部以连接于汽车的转向系统的方式提供；上部支架，其在内侧中央区域上形成有以上下方向贯通而形成的上部容纳部，从而以使所述转向驱动轴位于所述上部容纳部的方式结合于所述支撑架的上面，并在一侧上形成有动力传递部，该动力传递部提供为以从外侧向内侧凹陷的槽结构与所述上部容纳部连接；以及轴驱动部件，其以与所述转向驱动轴连接的方式位于所述动力传递部。

此外，所述转向驱动轴的长度方向一位置的外侧边缘上可以提供有具有齿轮齿结构的转向驱动部，所述轴驱动部件可以提供为与所述转向驱动部啮合而旋转的齿轮。

此外，还可以包括转向驱动器，其连接于所述轴驱动部件以旋转所述轴驱动部件。

此外，还可以包括转向驱动器编码器，其连接于所述转向驱动器以检测所述转向驱动器的工作状态。

根据本发明的另一方面，可以提供一种自动行驶系统，包括：行驶传感器；控制器，其反映所述行驶传感器提供的信号以控制汽车的状态；自动减速控制装置，其控制所述汽车的制动系统；以及自动转向装置，其控制所述汽车的转向系统，所述自动转向装置包括：支撑架，其具有设定体积，并在内侧上部形成有下部容纳部，该下部容纳部形成为向下方凹陷设定深度的槽或孔结构；转向驱动轴，其具有设定长度，且下端部以能够旋转的方式位于所述下部容纳部，上端部以连接于汽车的转向系统的方式提供；上部支架，其在内侧中央区域上形成有以上下方向贯通而形成的上部容纳部，从而以使所述转向驱动轴位于所述上部容纳部的方式结合于所述支撑架的上面，并在一侧上形成有动力传递部，该动力传递部提供为以从外侧向内侧凹陷的槽结构与所述上部容纳部连接；以及轴驱动部件，其以与所述转向驱动轴连接的方式位于所述动力传递部。

根据本发明的一实施例，可以提供一种有效地进行自动驾驶的自动行驶系统及自动转向装置。

附图说明

图1是示出本发明的一实施例的自动减速控制装置的图。

图2是示出当图1的自动减速控制装置处于手动模式状态时的可动连杆的位置的图。

图3是及图4是示出当自动减速控制装置处于自动模式时的可动连杆的位置的图。

图5是示出一实施例的接触部的图。

图6是示出另一实施例的接触部的图。

图7是示出本发明的一实施例的自动转向装置的图。

图8是示出图7的自动转向装置的分解立体图。

图9是示出包括自动减速控制装置的自动行驶系统的图。

图10是示出另一实施例的自动行驶系统的图。

10：自动减速控制装置，100：制动模块，110：踏板连杆，115：接触部，120：制动踏板，130：踏板编码器，140：制动传感器，200：制动控制模块，210：驱动器，220：可动连杆，230：连杆感测传感器，310：支撑架，320：转向驱动，330：上部支架。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的实施例进行更详细的说明。本发明的实施例可以变形为多种形态，不应被解释为本发明的范围被下面的实施例所限定。提供本实施例的目的在于向本领域一般技术人员更完整地说明本发明。因此，为强调更加准确的说明，夸张地示出了图中的要素的形状。

图1是示出本发明的一实施例的自动减速控制装置的图。

参照图1，自动减速控制装置10控制制动系统。自动减速控制装置10包括制动模块100及制动控制模块200。

下面以自动减速控制装置10位于汽车上的情况为基准，将朝向汽车的前侧的方向称作前方，将朝向汽车的后侧的方向称作后方。

制动模块100提供在汽车上，被输入为减速或停止汽车轮胎的旋转而提供的制动系统工作的信号。制动模块100位于汽车的驾驶席的下部，提供为能够使驾驶员通过腿部进行操作。

制动模块100包括踏板连杆110、制动踏板120及踏板编码器130。

踏板连杆100提供为具有设定长度，并能够以位于前方的一侧端部为轴在设定范围内旋转。作为一例，踏板连杆110可以提供为能够以一侧端部为轴在设定范围内向上下方向旋转。踏板连杆110在一侧端部被施加扭矩，而另一侧端部没有被施加力的状态下，可以提供为另一侧端部位于工作范围内的最上方(以下称制动非驱动位置)的状态。

制动传感器140可以提供为与踏板连杆110相邻。制动传感器140提供为能够感测制动连杆110是否处于制动非驱动位置状态。作为一例，制动传感器140可以提供为位于与制动连杆110的一侧端部相邻的位置的接触传感器。并且，制动连杆110可以提供为当位于制动非驱动位置时与制动传感器140接触，当向下方旋转时与制动传感器140分离。

制动踏板120的另一侧端部上可以提供有具有设定面积的制动踏板120。称重传感器121可以位于制动踏板120。称重传感器121可以提供为能够感测制动踏板120是否被施加力，施加到制动踏板120的压力的大小等。

踏板编码器130位于与制动连杆110的一侧端部相邻的位置，并感测踏板连杆110的旋转状态。具体而言，踏板编码器130可以提供为能够感测踏板连杆110是否处于制动非驱动位置，当制动踏板120在制动非驱动位置上向下方旋转时的旋转程度等。

制动控制模块200位于与制动模块100相邻的位置，当汽车处于自动行驶状态时，代替驾驶员控制制动模块100的工作状态。作为一例，框架201可以位于与制动模块100相邻的位置，制动控制模块200可以以被框架201固定的形态位于制动模块100的左侧或制动模块100的右侧。图1中示出了制动控制模块200位于制动模块100的左侧的情况。

制动控制模块200包括驱动器210、可动连杆220及连杆感测传感器230。

驱动器210提供用于使制动控制模块200工作的动力。作为一例，驱动器210可以提供为电机等。

可动连杆220具有设定长度，并提供为能够通过驱动器210提供的动力以提供在一侧端部上的轴(以下称可动连杆轴221)为基准旋转。此时，减速器215位于驱动器210与可动连杆220之间，使得可动连杆220以设定比例减速并旋转。可动连杆220位于与踏板连杆110相邻的位置，提供为能够根据旋转与踏板连杆110分离或加压踏板连杆220。

作为一例，可动连杆220可以位于踏板连杆110的一侧，可动连杆轴221可以以垂直于前后方向的左右方向提供，从而使可动连杆220提供为能够在垂直于左右方向的平面上以可动连杆轴221为中心旋转。因此，根据可动连杆220的旋转状态，可动连杆220的另一侧部端部可以变成与踏板连杆110分离的状态，与踏板连杆110相接的状态，将踏板连杆110向下侧加压的状态。

此外，踏板连杆110上形成有以设定幅度向可动连杆220方向突出并且在前后方向上具有设定长度的接触部115，可动连杆220提供为根据旋转状态加压接触部115。

此外，可动连杆220的另一侧端部上可以提供有以能够旋转的方式提供的压辊225。压辊225的轴提供为与可动连杆轴221并排。由此，当可动连杆220在可动连杆220的另一侧部与踏板连杆110之间被施加力的状态下旋转时，可以通过压辊225的旋转消除不必要的摩擦。

此外，驱动器210上可以连接有驱动器编码器(图9的213)，从而向模块控制器3(图9的240)提供驱动器210的工作状态以及根据该工作状态的关于可动连杆220的位置的可动连杆状态信息。

图2是示出当图1的自动减速控制装置处于手动模式状态时的可动连杆的位置的图。

手动模式状态是驾驶员直接操作制动模块100并驾驶汽车的状态。当处于手动模式状态时，可动连杆220的位置位于手动模式位置。手动模式位置以踏板连杆110位于制动非驱动位置时为基准，为踏板连杆110与驱动连杆相分离的状态。

参照图2，连杆感测传感器230位于手动模式位置的可动连杆220的上侧位置，感测可动连杆220是否位于手动模式位置。作为一例，连杆感测传感器230提供为接触传感器，当可动连杆220变为手动模式位置时，连杆感测传感器230与可动连杆220接触，以较高的准确度感测到可动连杆220位于手动模式位置。当位于手动模式位置时，可动连杆220的另一侧端部可以位于可动连杆轴221的后方或前方，但可动连杆220的另一侧部优选位于可动连杆轴221的后方。图2中示出了可动连杆220的另一侧部位于可动连杆轴221的后方的情况。

图3是及图4是示出当自动减速控制装置处于自动模式时的可动连杆的位置的图。图3是示出当可动连杆位于待机位置时的图，图4是示出可动连杆位于驱动位置时的图。

自动模式状态是制动模块100被制动控制模块200所控制而使汽车行驶的状态。

参照图3及图4，在自动模式状态下，可动连杆220的另一侧端部处于相较于手动模式位置向下侧旋转的状态，可动连杆220变成不被连杆感测传感器230所感测的位置(以下称自动模式位置)的状态。

自动模式位置包括待机位置及驱动位置。

待机位置为可动连杆220的另一侧部端部相较于手动模式向下方移动，又以踏板连杆110位于制动非驱动位置时为基准，使得踏板连杆110与可动连杆220处于相分离的状态的位置。并且，驱动位置为可动连杆220的另一侧部相较于待机位置向下方移动，使得可动连杆220将踏板连杆110从制动非驱动位置向下侧推开的位置。具体而言，可动连杆220的移动轨迹上的手动模式位置与驱动位置开始的位置之间具有设定间隔，当可动连杆220位于该间隔上时变成待机位置状态。

当可动连杆220从待机位置移动到驱动位置时，可动连杆220的另一侧部与接触部115接触。并且，可动连杆220在驱动位置的范围内向下侧旋转的程度增加，由此，踏板连杆110向下侧旋转的程度增加，从而增加制动系统的制动力。

尤其，如果位于手动模式位置时可动连杆220的另一侧部位于可动连杆轴221的后方，则在驱动位置状态下，可动连杆220的另一侧部从后方向前方移动而向下侧加压并旋转踏板连杆110。由此，可动连杆220的另一侧部向下加压踏板连杆110的距离增加，可动连杆220的另一侧部与踏板连杆110的一侧端部之间的距离缩短。即，可动连杆220加压踏板连杆110的位置与踏板连杆110的旋转轴之间的距离渐渐缩短，从而即使在驱动连杆220旋转相同角度的情况下，踏板连杆110向下侧旋转的距离也增加。

当驱动器210以相互不同的速度旋转可动连杆220的方式构成时，控制关系变得复杂，驱动器210操作错误的可能性随之增加，从而降低稳定性。相反，本发明的自动减速控制装置10即使在不改变每个区间的可动连杆220旋转的速度的状态下被驱动时，制动模块100也可以以变更为弱提供状态或紧急制动状态的方式调节。因此，自动减速控制装置10具有较高的系统稳定性。

在一般情况下，汽车重复较弱地加压踏板连杆110或不加压的状态而行驶。并且，当发生紧急状况时，在短时间内向下较大地旋转踏板连杆110。与此对应地，如果位于手动模式位置时可动连杆220的另一侧端部提供为位于可动连杆轴221的后方的结构，则在一般情况下，由于踏板连杆110不因可动连杆220的旋转而急剧地旋转，使旋转程度得到调节，并且在需要紧急制动的区间，踏板连杆110可以通过可动连杆220的旋转而以较快的速度向下方旋转。

图5是示出一实施例的接触部的图。

图5以在与图2相同的方向观察时为基准而示出。

参照图5，接触部115的上面可以形成为从后方端部向前方以设定距离隔开的位置相较于后方端部向上侧突出。例如，接触部115的上面可以提供为平面形态。并且接触部115的上面可以在从后端向前方以设定距离隔开的位置上形成有突出部116。由此，当可动连杆220以使可动连杆220的另一侧部位于突出部116所在的位置上的方式旋转时，踏板连杆110因突出部116而急剧地向下侧旋转，从而可以有效地实现紧急制动。

图6是示出另一实施例的接触部的图。

图6以在与图5相同的方向观察时为基准而示出。

参照图6，接触部115b的上面可以提供为各区域分别具有不同的曲率。作为一例，接触部115b可以提供为相较于后方区域，前方区域越向前方，朝向上方的倾斜度越大，从而具有前方区域比后方区域向上侧突出的结构。因此，踏板连杆110的另一侧端部比起位于接触部115b的后方区域，在位于前方区域时，踏板连杆110通过踏板连杆110的单位角度旋转而向下侧旋转的程度增加。因此，在需要积极提供的区间，可以不急剧地增加可动连杆220的旋转速度的同时有效地增加踏板连杆110的旋转速度。

图7是示出本发明的一实施例的自动行驶转向装置的图，图8是示出图7的自动转向装置的分解立体图。

自动转向装置30连接于汽车的转向系统(steering system)，从而调节汽车的转向系统的驱动状态。因此，汽车的轮胎朝向的方向可以根据自动转向装置30的工作状态而被调节。自动转向装置30可以位于自动减速控制装置10的一侧。作为一例，自动转向装置30可以连接到连接方向盘的轴上，以调节转向系统的驱动状态。

参照图7，自动转向装置30包括支撑架310、转向驱动轴320、上部支架330及转向驱动器350。

支撑架310提供为具有设定体积的块结构。支撑架310的内侧上部形成有下部容纳部311。下部容纳部311可以形成为向下方凹陷设定深度的槽或孔结构。

转向驱动轴320可以具有设定长度，且下端部以能够旋转的方式位于支撑架310的下部容纳部311。转向驱动轴320的上端部连接于转向系统。因此，转向系统的驱动状态被转向驱动轴320的旋转方向、旋转程度所控制。转向驱动轴320的长度方向一位置上提供有转向驱动部321。转向驱动部321使从外侧提供的动力传递到转向驱动轴320，使得转向驱动轴320以长度方向为轴旋转。作为一例，转向驱动部321可以提供为位于转向驱动轴320的长度方向一位置的外侧边缘的齿轮齿。转向驱动部321可以位于支撑架310的上面上侧区域。

上部支架330结合于支撑架310的上面。上部支架330的内侧中央区域上以上下方向贯通而形成有上部容纳部331，使得转向驱动轴位于其中。上部容纳部331的大小以对应于转向驱动部321的外侧边缘的方式提供，使得转向驱动部321位于上部容纳部331的内侧，且转向驱动轴320的上部向上部支架330的上侧突出。上部支架330的一侧上形成有从外侧向内侧凹陷的槽结构的动力传递部332。动力传递部332以与上部容纳部331连接的方式形成。因此，容纳在上部容纳部331内的转向驱动轴320通过动力传递部332向上部支架330的侧面方向露出。

轴驱动部件340以与转向驱动轴320连接的方式位于动力传递部322。轴驱动部件340与转向驱动部321连接，以提供调节转向驱动轴320的状态(即，旋转或停止状态、旋转方向、旋转速度等)的动力。作为一例，轴驱动部件340可以提供为与转向驱动部321啮合而旋转的齿轮。

转向驱动器350连接于轴驱动部件340，以旋转轴驱动部件340。辅助支撑部件360可以位于动力传递部322，并且转向驱动器350可以固定于辅助支撑部件360。辅助支撑部件360上可以形成有上下贯通的连接孔361，使得转向驱动器350固定于辅助支撑部件360的上面，并通过连接孔361连接于轴驱动部件340。转向驱动器350可以提供为马达等。

此外，转向驱动器350上可以连接有转向驱动编码器(图9的380)，从而向转向模块控制器390提供转向驱动器350的工作状态及根据该工作状态的转向驱动轴320的旋转状态、关于汽车的轮胎朝向的方向的数据。

上部支架330的上部可以连接有辅助支架370。辅助支架370固定驱动自动减速控制装置10的驱动器210。辅助支架370以位于不与上部容纳部331及动力传递部332上下重叠的区域的方式提供。辅助支架370的底面形成有对应于驱动器210的外侧边缘的形状的驱动器容纳部371。因此，当辅助支架370以驱动器210位于驱动器容纳部371的状态结合于上部支架330的上面时，驱动器210固定于自动转向装置30。

自动行驶装置30有效地设置于汽车的内侧空间，从而使转向系统工作。

图9是示出包括自动控制装置及自动转向装置的自动行驶系统的图。

参照图9，自动减速控制装置10可以被模块控制器240所控制。

汽车包括自动行驶系统1，提供为能够自动行驶。

自动行驶系统1包括行驶传感器2、控制器3、自动减速控制装置10及自动转向装置30。

行驶传感器2提供在汽车上，提供关于汽车行驶的周围情况的信息。例如，行驶传感器2可以提供为激光雷达(LiDAR)、雷达、摄像头等，从而提供关于汽车的周围是否有其他行人、自行车等的障碍物，与障碍物之间的距离，障碍物的运动状态等的信息。

控制器3反映行驶传感器2提供的信号，以控制汽车的状态。例如，控制器3以人工智能为基础而构成，以调整汽车的行驶速度，行驶方向等的方式控制汽车的发动机、方向盘系统、变速器等的构成要素。此外，控制器3通过自动减速控制装置10的控制来控制制动系统的工作状态。此外，当驾驶员直接操作汽车的构成要素中至少一个以上时，控制器3可以控制驾驶员没有操作的构成要素，或停止自动行驶状态。

自动减速控制装置10提供为包括模块控制器240，模块控制器240可以根据控制器3的信号控制自动减速控制装置10的工作状态。当控制器3在自动行驶状态下判断为需要根据行驶传感器2提供的信息进行制动时，通过制动系统将关于所需制动力的大小的信息，即制动信号发送到模块控制器240。当接收到制动信号时，模块控制器240通过生成以使踏板连杆110向产生对应于制动信号的制动力的位置旋转的方式驱动驱动器210的驱动器控制信号来控制驱动器210。此外，模块控制器240可以通过参照驱动器编码器213提供的可动连杆状态信息来生成驱动器控制信号。

此外，模块控制器240可以利用驱动器编码器213提供的可动连杆220的位置信息与踏板编码器130提供的踏板连杆110的旋转状态信息来控制制动控制模块200的工作状态。当汽车通过控制器3自动行驶时，驱动器编码器213提供的可动连杆220的位置信息与踏板编码器130提供的踏板连杆110的旋转状态信息以相互对应的方式提供。具体而言，当可动连杆220位于待机位置时，踏板连杆110位于制动非驱动位置。并且当可动连杆220位于驱动位置时，踏板连杆110处于被可动连杆220以设定距离向下侧旋转的状态。相反，在自动行驶状态中，当发生用户加压踏板连杆110的情况发生时，踏板连杆110的旋转状态信息脱离对应于可动连杆220的位置信息的值。因此，当制动控制模块200根据自动模式工作的过程中，如果踏板连杆110的旋转状态信息脱离对应于可动连杆220的位置信息的值，模块控制器240可以结束自动模式，并将自动连杆220移动到手动模式位置。

自动行驶装置30提供为包括转向模块控制器390，使得模块控制器390可以根据控制器3的信号来控制自动转向装置30的工作状态。控制器3响应于自动行驶状态下行驶传感器2所提供的信息，向模块控制器390发送维持或改变轮胎的方向的信号。当接收到信号时，转向模块控制器390响应于信号，以使转向驱动轴320停止或旋转的方式使转向驱动器350工作，从而以维持或改变轮胎的方向的方式驱动转向系统。

此外，转向模块控制器390可以利用转向驱动器编码器380提供的转向驱动轴320的旋转状态(即，转向驱动轴320以设定值为基准向顺时针方向或逆时针方向旋转的角度、旋转数)信息而控制转向驱动器350。

图10是示出另一实施例的自动行驶系统的图。

参照图10，自动减速控制装置10可以被控制器3所控制。即，图7中前述的模块控制器240、转向模块控制器390中至少一个以上可以合并到控制器3中，控制器3可以执行上述的模块控制器240或转向模块控制器390的功能。

因此，在驾驶员手动驾驶汽车的状态下，控制器3使自动减速控制装置10变成手动模式，以使可动连杆220位于手动模式位置的方式控制驱动器210。并且，当汽车处于自动行驶状态时，控制器3以行驶传感器2提供的信息为基础，控制包括自动减速控制装置10在内的汽车的构成要素。具体而言，当在行驶中被判断为需要制动力时，控制器3通过控制驱动器210来产生制动力。此外，控制器3可以利用驱动器编码器213提供的可动连杆220的位置信息与踏板编码器130提供的踏板连杆110的旋转状态信息来控制制动控制模块200的工作状态。

此外，控制器3可以为调节轮胎的方向而控制转向驱动器350的工作状态。

控制器3控制自动减速控制装置10、自动转向装置30的方法与图9中上述的模块控制器240控制自动减速控制装置10的方法、转向模块控制器390控制自动转向装置30的方法相同或类似，故省略重复说明。

以上的详细说明例示出了本发明。并且前述的内容表示并说明本发明的优选实施形态，本发明可以在多种其他组合、变更及情景下使用。即，能够在本发明所公开的发明的概念的范围，与记载的公开内容同等的范围及/或本领域的技术或知识范围之内进行变更或修改。记载的实施例对旨在体现本发明的技术思想的最佳状态进行了说明，在本发明的具体适用领域及用途上能够进行多种所需要的变更。因此，以上对发明的详细说明并不旨在将本发明限定在公开的实施状态。此外，附上的权利要求书应被理解为包括其他实施状态。