一种方向盘离合装置、自动驾驶系统以及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种方向盘离合装置、自动驾驶系统以及车辆。


背景技术：

2.自动驾驶控制时，方向盘由电机控制，因此驾驶员无法握住方向盘。而在实际驾驶过程中，方向盘不仅可以用来控制车辆行进方向，驾驶员通过握住方向盘可以保持身体平衡。尤其是在拖拉机等比较颠簸的车辆上，驾驶员需要通过握住方向盘来保持身体稳定。而在现有的技术中，方向盘与其驱动电机间为刚性连接，导致在拖拉机进入驾驶状态后司机不可以控制方向盘，亦不可通过方向盘保持身体稳定。其次，目前使车辆脱离自动驾驶的方式主要有两种，一是通过点击屏幕上取消按键来取消自动驾驶，二是通过蛮力强行扭动方向盘，电机扭力增大导致电机所需电流增大，触发安全系统，从而使其脱离自动驾驶状态。
3.目前自动驾驶系统方向盘与其驱动电机之间为刚性连接，驾驶员在车辆自动驾驶时不可操控方向盘，亦不可使用方向盘保持身体稳定。在遇到紧急情况时无法快速掌控方向盘，驾驶体验不是很友好，且驾驶起来不是很安全。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型第一个目的在于提供一种方向盘离合装置，以实现方向盘与驱动电机的快速离合，从而实现自动驾驶与手动驾驶的快速切换，满足自动驾驶时使用方向盘保持身体稳定以及在遇到紧急情况时快速掌控方向盘的使用要求。
5.本实用新型的第二个目的在于提供一种包括上述方向盘离合装置的自动驾驶系统以及车辆。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种方向盘离合装置，用于自动驾驶系统，所述自动驾驶系统包括方向盘以及驱动电机，所述方向盘离合装置包括：
8.第一轴套，所述第一轴套与所述方向盘固定连接，所述第一轴套的轴孔内设置第一止转限位结构；
9.第二轴套，所述第二轴套与所述驱动电机的机体固定连接，所述第二轴套设置电磁线圈装置，所述第二轴套的轴孔内设置第二止转限位结构；
10.转子轴套，所述转子轴套与所述驱动电机的转子固定连接，所述转子轴套的轴孔内设置第三止转限位结构；
11.传动轴，所述传动轴可沿轴向往复滑动地套设于所述第一轴套、所述第二轴套以及所述转子轴套内，所述传动轴的两端分别设置第一止转配合结构以及第二止转配合结构，所述传动轴在所述电磁线圈装置通电时沿轴向移动；
12.复位件，所述复位件施加于所述传动轴的作用力方向与所述电磁线圈装置通电时施加于所述传动轴的作用力方向相反；
13.所述电磁线圈装置未通电时，所述第一止转限位结构与所述第一止转配合结构配合，所述第三止转限位结构与所述第二止转配合结构配合，所述电磁线圈装置通电时，所述第一止转限位结构与所述第一止转配合结构配合，所述第二止转限位结构与所述第二止转配合结构配合。
14.可选地，所述第二轴套与所述转子轴套之间形成用于容纳所述第二止转配合结构的过渡腔，所述第二止转配合结构位于所述过渡腔内时，所述第二止转配合结构脱离所述第二止转限位结构以及所述第三止转限位结构。
15.可选地，所述第一轴套的轴孔朝向所述第二轴套的一端设置第一导向结构，所述第一导向结构用于对所述第一止转配合结构进行导向以便于所述第一止转配合结构进入所述第一轴套的轴孔与所述第一止转限位结构配合；
16.所述第二轴套的轴孔的两端分别设置第二导向结构，所述第二导向结构用于对所述第二止转配合结构进行导向以便于所述第二止转配合结构进入所述第二轴套的轴孔与所述第二止转限位结构配合；
17.所述转子轴套的轴孔朝向所述第二轴套的一端设置第三导向结构，所述第三导向结构用于对所述第二止转配合结构进行导向以便于所述第二止转配合结构进入所述转子轴套的轴孔与所述第三止转限位结构配合。
18.可选地，所述第一止转限位结构、所述第二止转限位结构以及所述第三止转限位结构均为花键孔结构，所述第一止转配合结构以及所述第二止转配合结构均为花键轴结构。
19.可选地，所述第一导向结构为与所述第一止转限位结构的各个键槽一一对应连接的斜楔槽；
20.所述第二导向结构为与所述第二止转限位结构的各个键槽一一对应连接的斜楔槽；
21.所述第三导向结构为与所述第三止转限位结构的各个键槽一一对应连接的斜楔槽。
22.可选地，所述第一止转配合结构的各个键齿的两端分别设置有与所述第一导向结构的斜楔槽适配的楔形部；
23.所述第二止转配合结构的各个键齿的两端分别设置有与所述第二导向结构以及第三导向结构的斜楔槽适配的楔形部。
24.可选地，所述传动轴包括小径段以及大径段，所述小径段与所述大径段之间形成台阶面，所述小径段设置所述第一止转配合结构，所述大径段设置所述第二止转配合结构，所述台阶面与所述第一轴套朝向所述第二轴套的端面配合形成对所述传动轴的轴向限位结构。
25.可选地，所述复位件设置于所述传动轴与所述第一轴套之间，和/或，所述复位件设置于所述传动轴与所述转子轴套之间。
26.可选地，所述第一轴套远离所述第二轴套的一端可拆卸地设置复位件压盖，所述复位件压盖封堵所述第一轴套的轴孔，所述复位件位于所述第一轴套的轴孔内且所述复位件的两端分别与所述复位件压盖以及所述传动轴抵接。
27.可选地，所述第一轴套与所述第二轴套之间和/或所述方向盘与所述第二轴套之
间设置轴承结构。
28.可选地，所述方向盘设置有法兰盘结构，所述轴承结构包括第一轴承、第二轴承以及轴承压盖，所述第一轴承设置于所述法兰盘结构远离所述第二轴套的表面，所述第二轴承设置于所述法兰盘结构与所述第二轴套之间，所述轴承压盖与所述第二轴套可拆卸连接并将所述第一轴承、所述法兰盘结构以及所述第二轴承压紧于所述第二轴套，所述第一轴套连接于所述法兰盘结构远离所述第二轴套的表面。
29.一种自动驾驶系统，包括：
30.方向盘；
31.驱动电机；
32.方向盘离合装置，所述方向盘离合装置为如上任意一项所述的方向盘离合装置，所述方向盘通过所述方向盘离合装置与所述驱动电机连接。
33.一种车辆，包括如上所述的自动驾驶系统。
34.由上述技术方案可以看出，采用本实用新型的方向盘离合装置，该方向盘离合装置用于自动驾驶系统，自动驾驶系统包括方向盘以及驱动电机，该方向盘离合装置包括第一轴套、第二轴套、转子轴套、传动轴以及复位件，其中，第一轴套与方向盘固定连接，第一轴套的轴孔内设置第一止转限位结构；第二轴套与驱动电机的机体固定连接，第二轴套设置电磁线圈装置，在本实用新型实施例中，电磁线圈装置设置于第二轴套内，当然也可以设置于第二轴套外，在此不做限定，第二轴套的轴孔内设置第二止转限位结构；转子轴套与驱动电机的转子固定连接，转子轴套的轴孔内设置第三止转限位结构；传动轴可沿轴向往复滑动地套设于第一轴套、第二轴套以及转子轴套内，传动轴的两端分别设置第一止转配合结构以及第二止转配合结构，传动轴在电磁线圈装置通电时沿轴向移动；复位件施加于传动轴的作用力方向与电磁线圈装置通电时施加于传动轴的作用力方向相反。
35.电磁线圈装置未通电时，第一止转限位结构与第一止转配合结构配合，第三止转限位结构与第二止转配合结构配合，电磁线圈装置通电时，第一止转限位结构与第一止转配合结构配合，第二止转限位结构与第二止转配合结构配合；
36.在应用时，电磁线圈装置通电或不通电，第一止转限位结构与第一止转配合结构配合始终保持配合状态，当电磁线圈装置不通电时，传动轴在复位件的作用下沿自身轴向向驱动电机方向移动，直到第二止转限位结构与第二止转配合结构分离，并且第三止转限位结构与第二止转配合结构配合，此时传动轴两端分别与第一轴套以及转子轴套传动连接，方向盘通过第一轴套、传动轴、转子轴套与输出轴连接，方形盘可以转动，此时处于手动驾驶状态，当需要自动驾驶时，电磁线圈装置通电，传动轴在电磁线圈装置的作用下向第一轴套方向移动，直至第三止转限位结构与第二止转配合结构分离，并且第二止转限位结构与第二止转配合结构配合，此时传动轴与转子轴套分离，传动轴两端分别与第一轴套与第二轴套限转配合，由于第二轴套固定于驱动电机机体，因此此时方向盘不可转动，驾驶员可以使用方向盘保持身体稳定；可见上述方向盘离合装置利用电磁线圈装置驱动传动轴往复移动实现方向盘与驱动电机转子之间的离合，从而实现方向盘与驱动电机的快速离合，进而实现自动驾驶与手动驾驶的快速切换，满足自动驾驶时使用方向盘保持身体稳定以及在遇到紧急情况时快速掌控方向盘的使用要求，有助于增强驾驶安全，无需使用蛮力强行扭动方向盘，可以增加驱动电机使用寿命。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本实用新型实施例中公开的具有方向盘离合装置的自动驾驶系统的爆炸图；
39.图2为本实用新型实施例中公开的具有方向盘离合装置的自动驾驶系统的断面图；
40.图3为本实用新型实施例中公开的具有方向盘离合装置的自动驾驶系统的剖视图；
41.图4为本实用新型实施例中公开的方向盘离合装置在分离状态的断面图；
42.图5为本实用新型实施例中公开的方向盘离合装置在接合状态的断面图；
43.图6为本实用新型实施例中公开的方向盘离合装置在接合状态的剖视图。
44.图示中：
45.1为方向盘；101为法兰盘结构；2为驱动电机；3为第一轴套；301为第一止转限位结构；4为第二轴套；401为第二止转限位结构；5为转子轴套； 501为第三止转限位结构；6为传动轴；601为第一止转配合结构；602为第二止转配合结构；7为复位件压盖；8为复位件；9为第一轴承；10为第二轴承；11为轴承压盖；12为过渡腔。
具体实施方式
46.本实用新型公开了一种方向盘离合装置，该方向盘离合装置的结构设计使其能够实现方向盘与驱动电机的快速离合，从而实现自动驾驶与手动驾驶的快速切换，满足自动驾驶时使用方向盘保持身体稳定以及在遇到紧急情况时快速掌控方向盘的使用要求。
47.本实用新型还公开了一种包括上述方向盘离合装置的自动驾驶系统以及车辆。
48.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
49.如图1至图3所示，图1为本实用新型实施例中公开的具有方向盘离合装置的自动驾驶系统的爆炸图，图2为本实用新型实施例中公开的具有方向盘离合装置的自动驾驶系统的断面图，图3为本实用新型实施例中公开的具有方向盘离合装置的自动驾驶系统的剖视图。
50.本实用新型实施例公开的一种方向盘1离合装置，该方向盘1离合装置用于自动驾驶系统，自动驾驶系统包括方向盘1以及驱动电机2，该方向盘1 离合装置包括第一轴套3、第二轴套4、转子轴套5、传动轴6以及复位件8。
51.其中，第一轴套3与方向盘1固定连接，第一轴套3的轴孔内设置第一止转限位结构301；第二轴套4与驱动电机2的机体固定连接，第二轴套4设置电磁线圈装置，第二轴套4的轴孔内设置第二止转限位结构401；转子轴套 5与驱动电机2的转子固定连接，转子轴套5的
轴孔内设置第三止转限位结构 501；传动轴6可沿轴向往复滑动地套设于第一轴套3、第二轴套4以及转子轴套5内，传动轴6的两端分别设置第一止转配合结构601以及第二止转配合结构602，传动轴6在电磁线圈装置通电时沿轴向移动；复位件8施加于传动轴6的作用力方向与电磁线圈装置通电时施加于传动轴6的作用力方向相反；电磁线圈装置未通电时，第一止转限位结构301与第一止转配合结构601 配合，第三止转限位结构501与第二止转配合结构602配合，电磁线圈装置通电时，第一止转限位结构301与第一止转配合结构601配合，第二止转限位结构401与第二止转配合结构602配合。
52.在应用时，电磁线圈装置通电或不通电，第一止转限位结构301与第一止转配合结构601配合始终保持配合状态，当电磁线圈装置不通电时，传动轴6在复位件8的作用下沿自身轴向向驱动电机2方向移动，直到第二止转限位结构401与第二止转配合结构602分离，并且第三止转限位结构501与第二止转配合结构602配合，如图5所示，此时传动轴6两端分别与第一轴套3以及转子轴套5传动连接，方向盘1通过第一轴套3、传动轴6、转子轴套5与输出轴连接，方形盘可以转动，此时处于手动驾驶状态，当需要自动驾驶时，电磁线圈装置通电，传动轴6在电磁线圈装置的作用下向第一轴套3 方向移动，直至第三止转限位结构501与第二止转配合结构602分离，并且第二止转限位结构401与第二止转配合结构602配合，如图4所示，此时传动轴6与转子轴套5分离，传动轴6两端分别与第一轴套3与第二轴套4限转配合，由于第二轴套4固定于驱动电机2机体，因此此时方向盘1不可转动，驾驶员可以使用方向盘1保持身体稳定。
53.需要说明的是，在电磁线圈装置不通电时，传动轴6在复位件8的作用下沿自身轴向向驱动电机2方向移动的过程中，由于转子轴套5随转子转动，此时传动轴6的第二止转配合结构602在离开第二轴套4的第二止转限位结构401后，可能无法立即与转子轴套5的第三止转限位结构501配合，需要驾驶员手动往复转动方向盘1以使第二止转配合结构602能够与转子轴套5 的第三止转限位结构501配合。
54.与现有技术相比，本实用新型实施例提供的方向盘1离合装置利用电磁线圈装置驱动传动轴6往复移动实现方向盘1与驱动电机2转子之间的离合，从而实现方向盘1与驱动电机2的快速离合，进而实现自动驾驶与手动驾驶的快速切换，满足自动驾驶时使用方向盘1保持身体稳定以及在遇到紧急情况时快速掌控方向盘1的使用要求，有助于增强驾驶安全，无需使用蛮力强行扭动方向盘1，可以增加驱动电机2使用寿命。
55.为避免第二止转配合结构602同时与第二止转限位结构401以及第三止转限位结构501配合，从而导致驱动电机2以及驾驶员均无法转动方向盘1 的情况发生，在本实用新型实施例中，第二轴套4与转子轴套5之间形成用于容纳第二止转配合结构602的过渡腔12，如图6中方框圈出的位置，第二止转配合结构602位于过渡腔12内时，第二止转配合结构602脱离第二止转限位结构401以及第三止转限位结构501，这种可以保证第二止转配合结构 602只会与第二止转限位结构401以及第三止转限位结构501这两者中的一者配合，不会出现与两者均配合的情况，提高方向盘1离合装置的安全性。
56.作为优选地，为便于传动轴6在第一轴套3、第二轴套4以及转子轴套5 之间的往复移动，在本实用新型实施例中，上述第一轴套3的轴孔朝向第二轴套4的一端设置第一导向结构，第一导向结构用于对第一止转配合结构601 进行导向以便于第一止转配合结构601进入第一轴套3的轴孔与第一止转限位结构301配合。
57.第二轴套4的轴孔的两端分别设置第二导向结构，第二导向结构用于对第二止转配合结构602进行导向以便于第二止转配合结构602进入第二轴套4 的轴孔与第二止转限位结构401配合。
58.转子轴套5的轴孔朝向第二轴套4的一端设置第三导向结构，第三导向结构用于对第二止转配合结构602进行导向以便于第二止转配合结构602进入转子轴套5的轴孔与第三止转限位结构501配合。
59.具体地，如图4和图5所示，在本实用新型实施例中，第一止转限位结构301、第二止转限位结构401以及第三止转限位结构501均为花键孔结构，第一止转配合结构601以及第二止转配合结构602均为花键轴结构，由于花键孔结构的周向均布键槽，以及花键轴结构的周向均布键齿，因此即使第一轴套3与第二轴套4之间，第一轴套3与转子轴套5之间出现相对转动，也不会对传动轴6与第一轴套3和第二轴套4的配合以及传动轴6与第一轴套3 与转子轴套5的配合造成不良影响，只需驾驶员往复转动方向盘1移动角度即可实现传动轴6与第一轴套3和第二轴套4的配合以及传动轴6与第一轴套3与转子轴套5的配合。
60.进一步优化上述技术方案，第一导向结构为与第一止转限位结构301的各个键槽一一对应连接的斜楔槽；第二导向结构为与第二止转限位结构401 的各个键槽一一对应连接的斜楔槽；第三导向结构为与第三止转限位结构501 的各个键槽一一对应连接的斜楔槽。
61.与上述实施例相适配的，第一止转配合结构601的各个键齿的两端分别设置有与第一导向结构的斜楔槽适配的楔形部；第二止转配合结构602的各个键齿的两端分别设置有与第二导向结构以及第三导向结构的斜楔槽适配的楔形部。
62.作为优选地，如图1至图6所示，在本实用新型实施例中，上述传动轴6 包括小径段以及大径段，小径段与大径段之间形成台阶面，小径段设置第一止转配合结构601，大径段设置第二止转配合结构602，台阶面与第一轴套3 朝向第二轴套4的端面配合形成对传动轴6的轴向限位结构。
63.复位件8包括但不限于压缩弹簧、拉伸弹簧、碟簧，并且在本实用新型实施例中，复位件8设置于传动轴6与第一轴套3之间，和/或，复位件8设置于传动轴6与转子轴套5之间。
64.具体地，如图1至图3所示，第一轴套3远离第二轴套4的一端可拆卸地设置复位件压盖7，复位件压盖7封堵第一轴套3的轴孔，复位件8位于第一轴套3的轴孔内且复位件8的两端分别与复位件压盖7以及传动轴6抵接。
65.为保证方向盘1与驱动电机2之间的平滑连接，在本实用新型实施例中，第一轴套3与第二轴套4之间和/或方向盘1与第二轴套4之间设置轴承结构。
66.具体地，如图1至图3所示，方向盘1设置有法兰盘结构101，轴承结构包括第一轴承9、第二轴承10以及轴承压盖11，第一轴承9设置于法兰盘结构101远离第二轴套4的表面，第二轴承10设置于法兰盘结构101与第二轴套4之间，轴承压盖11与第二轴套4可拆卸连接并将第一轴承9、法兰盘结构101以及第二轴承10压紧于第二轴套4，第一轴套3连接于法兰盘结构101 远离第二轴套4的表面。
67.本实用新型实施例还提供了一种自动驾驶系统，该自动驾驶系统包括方向盘1、驱动电机2以及方向盘1离合装置，其中，方向盘1离合装置为如上述实施例所述的方向盘1离合装置，方向盘1通过方向盘1离合装置与驱动电机2连接，由于该自动驾驶系统的方向盘1
与驱动电机2采用了上述实施例中的方向盘1离合装置连接，因此自动驾驶系统的技术效果请参考上述实施例。
68.本实用新型实施例还提供了一种车辆，该车辆包括如上所述的自动驾驶系统，该车辆采用的自动驾驶系统包括上述实施例中的方向盘1离合装置，因此该车辆的技术效果请参考上述实施例。
69.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
70.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。