CN208559489U - 一种自动驾驶方向盘传动机构及地面车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动驾驶方向盘传动机构及地面车辆，所述方向盘传动机构包括：连接套筒，设有电机转子连接部，其内壁上设有定位支撑部；第一压套，设有纵向贯通的第一豁口，其内壁设有在纵截面上呈上小下大的第一内锥面；第二压套，设有纵向贯通的第二豁口，其内壁设有在纵截面上呈上小下大的第二内锥面；转向轴，其上设有上端直径小于下端直径的锥形连接部和变径连接套；所述第一压套压紧所述变径连接套的下部，所述第二压套压紧所述变径连接套的上部。该方向盘传动机构具有较强的通用性，可适用于各种不同规格的转向轴，从而使同一方向盘能够安装于不同型号、种类的车辆，可极大的减少方向盘传动机构的种类和型号，并显著降低成本。

Description

一种自动驾驶方向盘传动机构及地面车辆

技术领域

本实用新型涉及自动驾驶技术领域，特别是具有自动驾驶功能车辆的方向盘传动机构。本实用新型还涉及设有所述方向盘传动机构的地面车辆。

背景技术

农业智能化和信息化已经成为精准农业发展的两大重要方向，通过精准农业技术的发展，可以大大提高生产效率，节能减排，有效保护土地等，给农业发展带来诸多好处。

自动驾驶不仅适用于街道和高速公路上行驶的车辆，也同样适用于农业车辆，是实现精准农业的重要技术之一，在农业中存在许多困难和效率低下等问题，可以通过自动驾驶技术来加以解决。

一种自动驾驶技术是通过电机驱动方向盘来控制车辆的行驶方向和路径，而方向盘与转向轴一般是通过花键相连接，通过花键实现对中、锁紧、传力功能，以便将驾驶员或电机作用到方向盘上的力转变为转矩后传递给转向轴。

以农业拖拉机为例，由于拖拉机的型号、种类繁多，其转向轴的尺寸也各不相同，导致方向盘在与不同尺寸的转向轴相连接时，需要加工制造不同的花键连接件，导致花键连接件的规格过多，不便于进行统一设计，而且，对于保有量较少的拖拉机来讲，单独开发能与其转向轴适配的花键连接件，会导致制作成本太高(大批量生产才能有效降低成本)。

因此，如何克服现有方向盘传动机构存在的上述缺陷，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种自动驾驶方向盘传动机构。该方向盘传动机构具有较强的通用性，可适用于各种不同规格的转向轴，从而使同一方向盘能够安装于不同型号、种类的车辆，无需单独设计、开发、制造不同的方向盘传动机构来适应不同的转向轴，可极大的减少方向盘传动机构的种类和型号，并显著降低成本。

本实用新型的第二目的是提供一种设有所述方向盘传动机构的地面车辆。

为实现上述第一目的，本实用新型提供一种自动驾驶方向盘传动机构，包括：

连接套筒，设有电机转子连接部，其内壁上设有定位支撑部；

第一压套，设有纵向贯通的第一豁口，其外壁设有与所述定位支撑部相连接的第一连接部，其内壁设有在纵截面上呈上小下大的第一内锥面；

第二压套，设有纵向贯通的第二豁口，其外壁设有与所述定位支撑部相连接的第二连接部，其内壁设有在纵截面上呈上小下大的第二内锥面；

转向轴，其上设有上端直径小于下端直径的锥形连接部；

变径连接套，套装于所述转向轴的锥形连接部；所述第一压套通过其第一内锥面压紧所述变径连接套的下部，所述第二压套通过其第二内锥面压紧所述变径连接套的上部。

优选地，所述变径连接套呈上小下大的圆锥形套筒，其上设有纵向贯通的第三豁口，其侧壁由多道沿周向分布的纵向分割槽分为多个底部相连接的瓣体。

优选地，所述第一压套通过其第一内锥面压紧所述变径连接套各瓣体的下部，并与各所述瓣体之间设有第一球体；所述第二压套通过其第二内锥面压紧所述变径连接套各瓣体的上部，并与各所述瓣体之间设有第二球体。

优选地，各所述瓣体的外表面上设有用于安装所述第一球体和第二球体的凹位、孔位或凹槽。

优选地，所述定位支撑部上设有间隔分布的第一螺栓孔和第二螺栓孔；所述第一连接部通过第一螺栓与所述第一螺栓孔相连接；所述第一连接部设有通孔，所述第二连接部通过第二螺栓穿过所述第一连接部的通孔与所述第二螺栓孔相连接。

优选地，所述第一连接部为设于所述第一压套上端的第一法兰边，所述第二连接部为设于所述第二压套下端的第二法兰边。

优选地，所述电机转子连接部为设于所述连接套筒下端的第三法兰边。

优选地，进一步包括连接于所述转向轴的压盖，所述压盖的内壁设有第三内锥面；

所述转向轴设有位于所述锥形连接部上方的花键；所述第二压套具有对应于所述花键的套体，所述套体上开设有销孔，所述销孔内安装有锁定销；

所述压盖通过其第三内锥面压紧所述锁定销的外端，所述锁定销的内端伸入所述花键的齿槽。

优选地，所述套体在同一周向方向上设有多组销孔，每组销孔均包括径向对称分布的两部分，每一部分均包括多个相邻的销孔，且每组销孔的销孔间距各不相同；所述锁定销设于其中一组所述销孔。

优选地，所述压盖通过其顶部中央的螺纹孔与所述转向轴上端螺纹连接。

优选地，所述压盖顶部设有沿周向分布的螺纹孔，各所述螺纹孔内分别设有螺钉，各所述螺钉的内端分别伸入所述花键的齿槽。

优选地，进一步包括定位套筒；所述定位套筒位于所述连接套筒的上端，其通过内螺纹与所述压盖的外螺纹相连接。

为实现上述第二目的，本实用新型提供一种地面车辆，包括方向盘，所述方向盘设有上述任一项所述的自动驾驶方向盘传动机构。

优选地，所述方向盘下方设有在自动驾驶时驱动其旋转的电机，所述方向盘与所述电机的转子相连接；所述电机的转子为空心结构，所述自动驾驶方向盘传动机构的连接套筒位于所述转子的内腔中并通过所述电机转子连接部连接于所述转子。

本实用新型在转向轴的锥形连接部上设有变径连接套，此变径连接套在受力时可径向变形，从而能够抱紧在各种不同直径的转向轴上，在进行连接时，第一压套通过与连接套筒的连接和第一球体压紧变径连接套的下部，固定其下端直径，第二压套通过与连接套筒的连接和第二球体压紧变径连接套的上部，固定其上端直径(即确定锥度)。这样，在进行自动驾驶时，由电机作用于连接套筒的作用力便可以通过第一压套和第二压套传递至变径连接套，再由变径连接套传递至转向轴，从而带动转向轴旋转，实现对行驶方向的控制，同理，在进行人工驾驶时，由方向盘作用于连接套筒的作用力也可以传递至转向轴，从而带动转向轴旋转，实现对行驶方向的控制。

本实用新型所提供的地面车辆设有上述自动驾驶方向盘传动机构，由于所述自动驾驶方向盘传动机构具有上述技术效果，则设有该自动驾驶方向盘传动机构的地面车辆也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例公开的一种自动驾驶方向盘传动机构的外部结构示意图；

图2为图1所示自动驾驶方向盘传动机构的内部结构示意图；

图3为图1所示自动驾驶方向盘传动机构在拆除压盖和定位套筒之后的结构示意图；

图4为图1所示自动驾驶方向盘传动机构在拆除连接套筒和定位套筒之后的结构示意图；

图5为图4所示结构进一步拆除压盖之后的结构示意图；

图6为图5所示结构进一步拆除第二压套之后的结构示意图；

图7为图6所示结构进一步拆除第一压套之后的结构示意图；

图8为变径连接套的结构示意图；

图9为连接套筒的结构示意图；

图10为第一压套的结构示意图；

图11为第二压套的结构示意图；

图12为本实用新型所提供自动驾驶方向盘传动机构与方向盘相连接的示意图；

图13为图12所示结构进一步拆除电机后的结构示意图。

图中：

1.连接套筒 11.电机转子连接部 12.定位支撑部 13.环形槽 14.内翻边15.第一螺栓孔 16.第二螺栓孔 2.第一压套 21.第一内锥面 22.第一豁口 23.第一连接部 3.第二压套 31.第二内锥面 32.第二豁口 33.第二连接部 34.套体 35.销孔 4.转向轴 5.变径连接套 51.第三豁口 52.瓣体 53.孔位 6.方向盘 8.锥形连接部 9.电机 101.第一螺栓 102.第二螺栓 103.锁定销 104.第一球体 105.第二球体 106.压盖 107.第三内锥面 108.花键 109.定位套筒

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图1、图2，图1为本实用新型实施例公开的一种自动驾驶方向盘传动机构的外部结构示意图；图2为图1所示自动驾驶方向盘传动机构的内部结构示意图。

如图所示，在一种具体实施例中，本实用新型提供的自动驾驶方向盘传动机构，主要由连接套筒1、第一压套2、第二压套3、转向轴4、变径连接套5等部件组装而成，用于将驾驶员或电机作用到方向盘6上的力转变为转矩后传递给转向轴4，从而控制车辆的行驶方向。

转向轴4上设有上端直径小于下端直径的锥形连接部8，变径连接套5安装在转向轴4的锥形连接部8上，第一压套2通过其第一内锥面21压紧变径连接套5的下部，固定变径连接套5的下端直径，第二压套3通过其第二内锥面31压紧变径连接套5的上部，固定变径连接套5的上端直径，即先确定变径连接套5的下端直径，在确定变径连接套5的锥度。

这样，在进行自动驾驶时，由电机9作用于连接套筒1的作用力便可以通过第一压套2和第二压套3传递至变径连接套5，再由变径连接套5传递至转向轴4，从而带动转向轴4旋转，实现对行驶方向的控制，同理，在进行人工驾驶时，由方向盘6作用于连接套筒1的作用力也可以传递至转向轴4，从而带动转向轴4旋转，实现对行驶方向的控制。

请参考图8至图11，图8为变径连接套的结构示意图；图9为连接套筒的结构示意图；图10为第一压套的结构示意图；图11为第二压套的结构示意图。

如图所示，连接套1筒呈圆筒形，其下端设有电机转子连接部11，内壁上设有一圈轴向的定位支撑部12，定位支撑部12的下端口设有开口向上的环形槽13和内翻边14，定位支撑部12上设有间隔分布的第一螺栓孔15和第二螺栓孔16，其中第一螺栓孔15的数量为四个，第二螺栓孔16的数量也为四个。

第一压套2设有纵向贯通的第一豁口22，其上端在外壁设有第一连接部23，第一连接部23上开设有八个螺栓孔，其中四个间隔的螺栓孔用于通过第一螺栓101与定位支撑部12上的第一螺栓孔15相连接，另外四个间隔的螺栓孔用于穿过下述第二螺栓102，第一压套2的内壁在纵截面上呈上小下大的第一内锥面21，其通过第一内锥面21可压紧变径连接套5的下部。

第二压套3设有纵向贯通的第二豁口32，其外壁上设有第二连接部33，第二连接部33上开设有八个螺栓孔，其中四个间隔的螺栓孔用于通过第二螺栓102与定位支撑部12上的第二螺栓孔16相连接，另外四个间隔的螺栓孔用于通过工具对上述第一螺栓101进行操作，第二压套3下半部分的内壁在纵截面上呈上小下大的第二内锥面31，其通过第二内锥面31可压紧变径连接套5的上部，第二压套3上半部分为一锥形套体34，套体34上开设有销孔35，以便于安装下述锁定销103。

变径连接套5呈上小下大的圆锥形套筒，其上设有纵向贯通的第三豁口51，其侧壁由多道沿周向分布的纵向分割槽分为多个底部相连接的瓣体52，各瓣体52的外表面上设有用于安装第一球体104和第二球体105的孔位53(也可以是凹位或凹槽)。

上述第一压套2、第二压套3和变径连接套5均设有豁口，通过豁口可以进行变径，当其从内部受到向外的压力发生变形而导致豁口变宽时，直径变大，当其从外部受到向内的压力发生变形而导致豁口变窄时，直径变小，从而可以适应各种不同尺寸的转向轴4。

请参考图3至图7，图3为图1所示自动驾驶方向盘传动机构在拆除压盖和定位套筒之后的结构示意图；图4为图1所示自动驾驶方向盘传动机构在拆除连接套筒和定位套筒之后的结构示意图；图5为图4所示结构进一步拆除压盖之后的结构示意图；图6为图5所示结构进一步拆除第二压套之后的结构示意图；图7为图6所示结构进一步拆除第一压套之后的结构示意图。

如图所示，第一压套2通过其第一内锥面21压紧变径连接套5各瓣体52的下部，并与各瓣体52之间设有第一球体104；第二压套3通过其第二内锥面31压紧变径连接套5各瓣体52的上部，并与各瓣体之52间设有第二球体105。

第二连接部33上的第二螺栓102穿过第一连接部23上的闲置螺栓孔与第二螺栓孔16相连接。

具体地，第一连接部23为设于第一压套2上端的第一法兰边，第二连接部33为设于第二压套3下端的第二法兰边，电机转子连接部11为设于连接套筒1下端的第三法兰边。

为进一步提高传动连接的可靠性，还设置有压盖106，此压盖106通过其顶部中央的螺纹孔与转向轴4上端螺纹连接，压盖106的内壁设有第三内锥面107；转向轴4设有位于锥形连接部8上方的花键108，第二压套3上半部分的锥形套体34对应于花键108所在的位置，套体34上开设有销孔35，并在销孔35中安装有锁定销103；压盖106通过其第三内锥面107压紧锁定销103的外端，锁定销103的内端伸入花键108的齿槽，通过锁定销103和花键108的咬合能够可靠、稳定的传递扭矩。

套体34在同一周向方向上设有四组销孔35，每组销孔35均包括径向对称分布的两部分，每一部分均包括三个相邻的销孔35，每组销孔35一共含有六个销孔，且每组销孔35的销孔间距各不相同。

在本实施例中，第一组径向对称的销孔35为沿套体周向均匀分布三十六个销孔中的六个销孔，与之类似地，第二组径向对称的销孔35为沿套体周向均匀分布三十七个销孔中的六个销孔，同理，第三组径向对称的销孔35为沿套体周向均匀分布三十八个销孔中的六个销孔，以此类推，第四组径向对称的销孔35为沿套体周向均匀分布三十九个销孔中的六个销孔。这样，根据转向轴尺寸的不同，可在第二压套3压紧之后，将锁定销103选择性地插入其中一组销孔35，从而使锁定销35的内端能够伸入花键108的齿槽。

还进一步设有定位套筒109，此定位套筒109位于连接套筒1的上端，其通过内螺纹与压盖106的外螺纹相连接，下端支撑在连接套筒1的上端，直径略小于连接套筒1，上端设有四个工具孔，通过工具可对定位套筒109进行操作，以转动定位套筒109。

作为一种可选的方案，压盖106顶部的六角头上设有沿周向分布的六个螺纹孔，各螺纹孔内可分别旋入螺钉(图中未示出)，各螺钉的内端分别向内伸入一定距离，卡入花键108的齿槽，通过螺钉和花键108的咬合能够可靠、稳定的传递扭矩。

上述内容仅是本实用新型所提供自动驾驶方向盘传动机构的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，将第一压套2、第二压套3或变径连接套5设计成其他能够变径的形状，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

本实用新型在转向轴4的锥形连接部8上设有变径连接套5，此变径连接套5在受力时可径向变形，从而能够抱紧在各种不同直径的转向轴4上，在进行连接时，第一压套2通过与连接套筒1的连接和第一球体104压紧变径连接套5的下部，固定其下端直径，第二压套3通过与连接套筒1的连接和第二球体105压紧变径连接套5的上部，固定其上端直径(即确定锥度)。这样，在进行自动驾驶时，由电机9作用于连接套筒1的作用力便可以通过第一压套2和第一球体104、第二压套3和第二球体105传递至变径连接套5，再由变径连接套5传递至转向轴4，从而带动转向轴4旋转，实现对行驶方向的控制，同理，在进行人工驾驶时，由方向盘6作用于连接套筒1的作用力也可以传递至转向轴4，从而带动转向轴4旋转，实现对行驶方向的控制。

请参考图12、图13，图12为本实用新型所提供自动驾驶方向盘传动机构与方向盘相连接的示意图；图13为图12所示结构进一步拆除电机后的结构示意图。

除了上述自动驾驶方向盘传动机构，本实用新型还提供一种地面车辆，例如农业车辆、工程机械或轿车等，其具有驾驶室和设于驾驶室内的方向盘6，其中方向盘6设有上文所述的自动驾驶方向盘传动机构。

方向盘6下方设有在自动驾驶时驱动其旋转的电机9，方向盘6与电机9的转子相连接；电机9的转子为空心结构，自动驾驶方向盘传动机构的连接套筒1位于转子的内腔中并通过电机转子连接部11连接于转子，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本实用新型所提供的方向盘传动机构及地面车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1.一种自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，包括：

连接套筒，设有电机转子连接部，其内壁上设有定位支撑部；

第一压套，设有纵向贯通的第一豁口，其外壁设有与所述定位支撑部相连接的第一连接部，其内壁设有在纵截面上呈上小下大的第一内锥面；

第二压套，设有纵向贯通的第二豁口，其外壁设有与所述定位支撑部相连接的第二连接部，其内壁设有在纵截面上呈上小下大的第二内锥面；

转向轴，其上设有上端直径小于下端直径的锥形连接部；

变径连接套，套装于所述转向轴的锥形连接部；所述第一压套通过其第一内锥面压紧所述变径连接套的下部，所述第二压套通过其第二内锥面压紧所述变径连接套的上部。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，所述变径连接套呈上小下大的圆锥形套筒，其上设有纵向贯通的第三豁口，其侧壁由多道沿周向分布的纵向分割槽分为多个底部相连接的瓣体。

3.根据权利要求2所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，所述第一压套通过其第一内锥面压紧所述变径连接套各瓣体的下部，并与各所述瓣体之间设有第一球体；所述第二压套通过其第二内锥面压紧所述变径连接套各瓣体的上部，并与各所述瓣体之间设有第二球体。

4.根据权利要求3所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，各所述瓣体的外表面上设有用于安装所述第一球体和第二球体的凹位、孔位或凹槽。

5.根据权利要求1所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，所述定位支撑部上设有间隔分布的第一螺栓孔和第二螺栓孔；所述第一连接部通过第一螺栓与所述第一螺栓孔相连接；所述第一连接部设有通孔，所述第二连接部通过第二螺栓穿过所述第一连接部的通孔与所述第二螺栓孔相连接。

6.根据权利要求5所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，所述第一连接部为设于所述第一压套上端的第一法兰边，所述第二连接部为设于所述第二压套下端的第二法兰边。

7.根据权利要求6所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，所述电机转子连接部为设于所述连接套筒下端的第三法兰边。

8.根据权利要求1所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，进一步包括连接于所述转向轴的压盖，所述压盖的内壁设有第三内锥面；

所述转向轴设有位于所述锥形连接部上方的花键；所述第二压套具有对应于所述花键的套体，所述套体上开设有销孔，所述销孔内安装有锁定销；

所述压盖通过其第三内锥面压紧所述锁定销的外端，所述锁定销的内端伸入所述花键的齿槽。

9.根据权利要求8所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，所述套体在同一周向方向上设有多组销孔，每组销孔均包括径向对称分布的两部分，每一部分均包括多个相邻的销孔，且每组销孔的销孔间距各不相同；所述锁定销设于其中一组所述销孔。

10.根据权利要求9所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，所述压盖通过其顶部中央的螺纹孔与所述转向轴上端螺纹连接。

11.根据权利要求10所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，所述压盖顶部设有沿周向分布的螺纹孔，各所述螺纹孔内分别设有螺钉，各所述螺钉的内端分别伸入所述花键的齿槽。

12.根据权利要求8至11任一项所述的自动驾驶方向盘传动机构，其特征在于，进一步包括定位套筒；所述定位套筒位于所述连接套筒的上端，其通过内螺纹与所述压盖的外螺纹相连接。

13.一种地面车辆，包括方向盘，其特征在于，所述方向盘设有上述权利要求1至12任一项所述的自动驾驶方向盘传动机构。

14.根据权利要求13所述的地面车辆，其特征在于，所述方向盘下方设有在自动驾驶时驱动其旋转的电机，所述方向盘与所述电机的转子相连接；所述电机的转子为空心结构，所述自动驾驶方向盘传动机构的连接套筒位于所述转子的内腔中并通过所述电机转子连接部连接于所述转子。