CN100443343C - 汽车转向管柱装置 - Google Patents
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Abstract
本发明汽车转向管柱装置包括转向管柱、电机、主油缸、高度调节油缸、角度调节油缸及控制阀，该转向管柱包括同轴的转向轴及转向管柱筒，电机的输出轴与主油缸的活塞连接，高度调节油缸的推杆传动转向轴，角度调节油缸的推杆传动转向柱筒，控制阀包括阀芯、阀套及手柄，手柄搬动时，阀芯的不同油口与阀套的不同出油口连通，从而实现对方向盘角度和高度的调整。通过控制阀的阀芯的运动，使该控制阀选择将高度调节油缸或角度调节油缸与主油缸连通，并通过高度调节油缸的推杆传动传动轴升降，通过角度调节油缸的推杆调节转向柱筒的倾角，从而通过一个电机同时实现了对方向盘角度和倾斜角度的调整，并且降低了成本。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种汽车转向管柱装置。
【背景技术】
转向管柱是汽车转向系统中一重要组成部分。转向管柱的设计应使转向盘位于符合驾驶员驾驶姿态的位置，以减轻驾驶员行车过程中的疲劳。
目前有很多轿车转向管柱方向都可以进行调节，但是方向盘高度调节功能只有很少高档车才有，而高度和角度同时调节一般是应用2个电机及复杂的传动系统来实现，从而增加整车了成本
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种能调节方向盘的高度和倾斜角度、且成本较低的汽车转向管柱装置。
本发明的目的是这样实现的：该汽车转向管柱装置包括转向管柱、电机、主油缸、高度调节油缸、角度调节油缸及控制阀，该转向管柱包括同轴的转向轴和转向管柱筒，该转向管柱筒套设该转向轴，该电机的输出端传动主油缸，该高度调节油缸的输出端沿轴向传动该转向轴，该角度调节油缸沿径向传动该转向管柱筒，控制阀包括阀套及阀芯，阀芯与阀套的内腔配合，该阀芯上设有第一油口，阀套上于该第一油口的运动轨迹上间隔设有第一、第二出油口，该主油缸通过管路与第一油口连通，该第一、第二出油口通过管路分别与高度调节油缸和角度调节油缸连通，且该高度调节油缸、角度调节油缸与主油缸之间均具有回油回路。
所述的主油缸包括缸体及与其滑动配合的活塞，该活塞将该缸体分为第一、第二缸体，电机的输出轴与该活塞连接，高度调节油缸和角度调节油缸均包括缸体及具有活塞的推杆，所述高度调节油缸和角度调节油缸的活塞分别将所述高度调节油缸和角度调节油缸的缸体分成第一、第二缸体，高度调节油缸的推杆沿转向管柱的轴向延伸并与转向轴联动，角度调节油缸的推杆沿转向管柱筒的径向延伸并与转向管柱筒联动，该主油缸的第一缸体、阀芯的第一油口、阀套的第一出油口及高度调节油缸的第一缸体之间形成高度调节进油油路，该主油缸的第一缸体、阀芯的第一油口、阀套的第二出油口及角度调节油缸的第一缸体之间形成角度调节进油油路，且高度调节油缸的第二缸体、角度调节油缸的第二缸体均与主油缸的第二缸体通过管路形成回油回路。
所述的阀芯上还设有第二油口，该第二油口与第一油口通过隔块分开，该第二出油口位于该第一、第二油口之间，阀套上的第一出油口具有两个，该两个第一出油口对称位于第一油口的两侧。
所述的阀套的两个第一出油口均位于阀芯第一油口的转动轨迹上，阀套的第二出油口处于阀芯的第一、第二油口的滑动轨迹上。
所述的阀芯上还设有与第一油口错开设置的第三油口，阀套上于第三油口的运动轨迹上间隔设有第三、第四出油口，该高度调节油缸的第二缸体、阀套的第三出油口及主油缸的第二缸体通过管路依次连通，该角度调节油缸的第二缸体、阀套的第四出油口及主油缸的第二缸体通过管路依次连通。
所述的阀芯上还设有第四油口，该第四油口与第三油口通过隔块分开，第四出油口位于该第三、第四油口之间，阀套上的第三出油口具有两个并对称位于第三油口的两侧。
所述的阀套的两个第三出油口均位于阀芯第三油口的转动轨迹上，阀套的第四出油口处于阀芯的第三、第四油口的滑动轨迹上。
所述的控制阀还包括复位弹性件，该复位弹性件置于阀套的内腔中，且其两端分别抵顶阀芯的端部和阀套内腔的腔壁。
所述的控制阀还包括控制阀芯运动的手柄，且在该手柄的运动轨迹上设有电机正、反转开关。
所述的角度调节油缸的推杆上设有销钉，转向管柱筒上设有沿其轴向延伸的滑道，该销钉卡入该滑道中。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：通过控制阀的阀芯的运动，使该控制阀选择将高度调节油缸或角度调节油缸与主油缸连通，并通过高度调节油缸的推杆传动传动轴升降，通过角度调节油缸的推杆调节转向管柱筒的倾角，从而通过一个电机同时实现了对方向盘角度和倾斜角度的调整，并且降低了成本。
【附图说明】
图1是本发明的主油缸与电机连接后的结构示意图。
图2是本发明的控制阀的剖视图。
图3和图4分别是图2沿A-A和B-B方向的剖视图。
图5是本发明的整体结构示意图(不包括主油缸和控制阀)。
图6是本发明的电机正反转开关的分布示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1至图6，本发明汽车转向管柱装置包括转向管柱、电机、主油缸、高度调节油缸、角度调节油缸及控制阀，该转向管柱包括同轴的转向轴及转向管柱筒，电机的输出轴与主油缸的活塞连接，高度调节油缸的推杆传动转向轴，角度调节油缸的推杆传动转向柱筒，控制阀包括阀芯、阀套及手柄，手柄搬动时，阀芯的不同油口与阀套的不同出油口连通，从而实现对方向盘倾斜角度和高度的调整。
转向管柱1包括转向轴11及套设该转向轴11的转向管柱筒12，该转向轴11与该转向管柱筒12同轴且该转向轴11可相对该转向管柱筒12内壁作轴向移动。该主油缸2包括缸体21及活塞22，该活塞22将该缸体21分成第一、第二缸体211、212，且该活塞22与该缸体21内壁的配合处均设有花键，从而通过该花键的配合，使该活塞22只能沿着该缸体21的内壁作轴向滑动。该电机3的输出轴31与主油缸2的活塞22连接，该输出轴31的端部设有螺纹，该活塞22的中心位置对应设有螺纹，从而通过该螺纹配合将该活塞22和该电机的输出轴31紧固一体。该高度调节油缸4包括缸体41及具有活塞42的推杆43，该活塞42将该缸体分成第一、第二缸体411、412，该推杆43沿转向轴11的轴向延伸，且该推杆43的顶端与一连接块13连接，该连接块13固套在一轴承14的外圈，该轴承14的内圈固套转向轴11，从而通过该推杆43可推动转向轴11上升和下降。该角度调节油缸5包括缸体51及具有活塞52的推杆53，该活塞52将该缸体51分成第一、第二缸体511、512，该推杆53沿转向管柱筒12的径向延伸并与转向管柱筒12连接，从而通过该推杆53的驱动可改变转向管柱筒12与该推杆53的夹角。
控制阀6包括阀套61、阀芯62、复位弹性件63及手柄64，阀套61具有圆柱形内腔611，阀芯62为圆柱形并与该圆柱形内腔611配合，复位弹性件63的两端分别抵顶阀芯62的头端与内腔611的腔壁，手柄64与该阀芯62的尾端连接，从而通过上下左右扳动该手柄64而驱动阀芯62在阀套61内转动及滑动，使该控制阀6同时起到转阀和滑阀的作用。该阀芯62上分离设置有第一、第二油道621、622，该第一、第二油道621、622在阀芯62的径向和轴向上均错开一定的距离。该阀芯62上还设有均与第一油道621连通的第一油口623和第二油口624，该第一、第二油口623、624在阀芯62的轴向上间隔一定的距离，该第一、第二油口623、624被一隔块625分开，且该第一、第二油口623、624关于该隔块625对称。阀套61于第一油口623的转动轨迹上设有两个贯穿阀套内腔腔壁的第一出油口612、613，且该两个第一出油口612、613关于该第一油口623对称，即两个第一出油口612、613的轴心线与第一油口623的轴心线的夹角相等，从而使该阀芯62无论顺时针或逆时针旋转一定角度，该第一油口623均可与其中一个第一出油口612、613连通。阀套61上于第二油口624的滑动轨迹上设有贯穿阀套内腔腔壁的第二出油口614，且该第二出油口614位于第一油口623和第二油口624之间，从而使该阀芯62沿着阀套61内腔611前后滑动时，该第二出油口614可与第一或第二油口623、624连通，在初始位置时，隔块625完全封闭该第二出油口614。该第二油道622与第三、第四油口626、627连通，该第三、第四油口626、627被隔块628分开，阀套61上于第三油口626的转动轨迹上设有两个第三出油口610、615，阀套上于第四油口627的滑动轨迹上设有第四出油口616，各油口与油口之间、出油口与出油口之间及油口与出油口之间的位置关系如前所述。另外，该手柄64的运动轨迹上还设有电机正反转开关，其中，在手柄向左和向右运动的轨迹上分别设有电机正、反向开关641、642，在手柄向上和向下运动的轨迹上分别设有电机正、反向开关643、644。
该主油缸2的第一缸体211上的油口213通过油管与第一油道621连通，两第一出油口612、613均通过油管与高度调节油缸4的第一缸体411的油口413连通，高度调节油缸的第二缸体412的油口414通过油管与第二油道622连通，两第三出油口610、615均通过油管与主油缸第二缸体212的油口214连通。第二出油口614通过油管与角度调节油缸的第一缸体511的油口513连通，角度调节油缸的第二缸体512的油口514通过油管与第二油道622连通，第四出油口616通过油管与主油缸第二缸体212的油口214连通。
该汽车转向管柱装置的工作原理如下：向上扳动手柄64时，电机正向开关643接通电机电源，电机输出轴31驱动主油缸的活塞22向上运动，同时手柄64带动阀芯62在阀套61内转动，阀芯62上的第一油口623接通阀套61上的一个第一出油口612，第三油口626接通一个第三出油口614，又因为第一油道、第二油道621、622分别与主油缸的第一、第二缸体211、212连通，从而于主油缸2、控制阀6和高度调节油缸4之间构成一个完整的液压回路，主油缸第一缸体211内的高压油进入高度调节油缸的第一缸体411，推动高度调节油缸的活塞42向上运动，从而带动转向轴和方向盘一起向上运动，同时高度调节油缸的第二缸体412的油流回到主油缸的第二缸体212。
当向下扳动手柄64时，电机反向开关接通电机电源，使电机反转，主油缸的活塞向下运动，同时手柄64带动阀芯62在阀套61内转动，阀芯上的第一油口623与另一个第一出油口613接通，第三油口626与另一个第三出油口615连通，主油缸第二缸体212内的高压油进入高度调节油缸的第二缸体412，推动活塞42向下运动，带动方向盘和转向轴一起向下运动，同时高度调节油缸的第一缸体411内的油流回到主油缸的第一缸体211。
当向左扳动手柄64时，电机正向开关接通电机电源，使电机正转，主油缸的活塞向上运动，同时手柄64带动阀芯62向左运动，阀芯上的第二油口624接通阀套上的第二出油口614，阀芯上的第三油口626接通阀套上的第四出油口616，又因为第一油道、第二油道分别与主油缸的第一、第二缸体连通，从而于主油缸、控制阀及角度调节油缸之间构成一个完整的液压回路，因此主油缸第一缸体211内的高压油进入角度调节油缸的第一缸体511，推动角度调节油缸的推杆53向左运动，实现转向管柱筒倾斜角度向上调节，同时角度调节油缸的第二缸体512内的油流回到主油缸的第二缸体212。在此运动过程中，角度调节油缸的推杆上的销子54在转向管柱筒12上的滑道15上运动，以实现该推杆与转向轴之间的角度变化。
当向右扳动手柄时，电机反向开关接通电机电源，使电机反转，主油缸的活塞向下运动，同时手柄带动阀芯向右运动，阀芯上的第一油口623与阀套上的第二出油口614接通，阀芯上的第四油口627与阀套上的第四出油口616接通，主油缸第二缸体212内的高压油进入角度调节油缸的第二缸体512，同时角度调节油缸的第一缸体511内的油则流回主油缸的第一缸体211，这样活塞52向右运动，实现转向管柱筒角度向下调节。
Claims (10)
1.一种汽车转向管柱装置，包括转向管柱，该转向管柱包括同轴的转向轴和转向管柱筒，该转向管柱筒套设该转向轴，其特征在于：包括电机、主油缸、高度调节油缸、角度调节油缸及控制阀，该电机的输出端传动主油缸，该高度调节油缸的输出端沿轴向传动该转向轴，该角度调节油缸沿径向传动该转向管柱筒，控制阀包括阀套及阀芯，阀芯与阀套的内腔配合，该阀芯上设有第一油口，阀套上于该第一油口的运动轨迹上间隔设有第一、第二出油口，该主油缸通过管路与第一油口连通，该第一、第二出油口通过管路分别与高度调节油缸和角度调节油缸连通，且该高度调节油缸、角度调节油缸与主油缸之间均具有回油回路。
2.如权利要求1所述的汽车转向管柱装置，其特征在于：所述的主油缸包括缸体及与其滑动配合的活塞，该活塞将该缸体分为第一、第二缸体，电机的输出轴与该活塞连接，高度调节油缸和角度调节油缸均包括缸体及具有活塞的推杆，所述高度调节油缸和角度调节油缸的活塞分别将所述高度调节油缸和角度调节油缸的缸体分成第一、第二缸体，高度调节油缸的推杆沿转向管柱的轴向延伸并与转向轴联动，角度调节油缸的推杆沿转向管柱筒的径向延伸并与转向管柱筒联动，该主油缸的第一缸体、阀芯的第一油口、阀套的第一出油口及高度调节油缸的第一缸体之间形成高度调节进油油路，该主油缸的第一缸体、阀芯的第一油口、阀套的第二出油口及角度调节油缸的第一缸体之间形成角度调节进油油路，且高度调节油缸的第二缸体、角度调节油缸的第二缸体均与主油缸的第二缸体通过管路形成回油回路。
3.如权利要求1或2所述的汽车转向管柱装置，其特征在于：所述的阀芯上还设有第二油口，该第二油口与第一油口通过隔块分开，该第二出油口位于该第一、第二油口之间，阀套上的第一出油口具有两个，该两个第一出油口对称位于第一油口的两侧。
4.如权利要求3所述的汽车转向管柱装置，其特征在于：所述的阀套的两个第一出油口均位于阀芯第一油口的转动轨迹上，阀套的第二出油口处于阀芯的第一、第二油口的滑动轨迹上。
5.如权利要求2所述的汽车转向管柱装置，其特征在于：所述的阀芯上还设有与第一油口错开设置的第三油口，阀套上于第三油口的运动轨迹上间隔设有第三、第四出油口，该高度调节油缸的第二缸体、阀套的第三出油口及主油缸的第二缸体通过管路依次连通，该角度调节油缸的第二缸体、阀套的第四出油口及主油缸的第二缸体通过管路依次连通。
6.如权利要求5所述的汽车转向管柱装置，其特征在于：所述的阀芯上还设有第四油口，该第四油口与第三油口通过隔块分开，第四出油口位于该第三、第四油口之间，阀套上的第三出油口具有两个并对称位于第三油口的两侧。
7.如权利要求6所述的汽车转向管柱装置，其特征在于：所述的阀套的两个第三出油口均位于阀芯第三油口的转动轨迹上，阀套的第四出油口处于阀芯的第三、第四油口的滑动轨迹上。
8.如权利要求1所述的汽车转向管柱装置，其特征在于：所述的控制阀还包括复位弹性件，该复位弹性件置于阀套的内腔中，且其两端分别抵顶阀芯的端部和阀套内腔的腔壁。
9.如权利要求1所述的汽车转向管柱装置，其特征在于：所述的控制阀还包括控制阀芯运动的手柄，且在该手柄的运动轨迹上设有电机正、反转开关。
10.如权利要求2所述的汽车转向管柱装置，其特征在于：所述的角度调节油缸的推杆上设有销钉，转向管柱筒上设有沿其轴向延伸的滑道，该销钉卡入该滑道中。
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