CN103241276B - 一种可组合式电控转向管柱 - Google Patents

Abstract

一种可组合式电控转向管柱，包括方向盘（100）、前快夹机构（200）、力传递机构（300）、后快夹机构（400）、过渡连杆（500）；其特征在于：方向盘（100）通过花键与力传递机构（300）连接，力传递机构（300）的尾端的十字万向节（305）与过渡连杆（500）连接，前快夹机构（300）固定在固定支架的内部，并位于转向输入轴（301）的位置，后快夹机构（400）固定在转动壳体（311）内部，并位于转向输出轴（310）的位置，本发明的可组合式电控转向管柱可以达到与正常的转向管柱一样的功能，同时该转向管柱可以外接操纵杆等可以产生信号的机构来控制；除此之外，一个方向盘可以控制多个转向管柱工作。

Description

一种可组合式电控转向管柱

技术领域

本发明涉及汽车转向系统的转向管柱，具体涉及一种可组合的电控转向管柱。

背景技术

随着汽车技术的发展，车辆的种类越来越多，专用车辆的分类也越来越细,比如：可并排组合车辆、非残疾人专用车辆、双方向盘车辆等等。可并排组合车辆中要求每辆可组合车辆的个体都能进行转向操作，而当车辆组合在一起时，其中一个方向盘的操作对组合后的车辆都能进行转向操作。现在针对很多残疾人开发了专用车辆，或者针对残疾人的专用总成，如果在转向系统设计初期既考虑了正常人的转向习惯，也考虑到残疾人的操作，就不会存在残疾人专用车等了。所以亟需针对当前的这些需求，提出新的设计方案和思路。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种可组合式电控转向管柱，能满足日常正常操作的需要，同时也可以支持特殊要求，比如残疾人转动方向盘不方便，则可以使用操纵杆代替或脚踏板等所有可以产生信号的机构来代替。

解决上述技术问题采取的技术构思为，方向盘可以作为转向输入的信号装置，电机也可以作为转向输入的信号装置，且电机的转动可以受指令控制，而发生指令的设备非常非常多，从而带来产品的多样化；另一方面，转向系统的转动速度本身就是一个信号，该信号同样可以作为电机的指令存在，所以也可以演变为可组合的形式。

本发明的技术方案是提供了一种可组合式电控转向管柱，包括方向盘、前快夹机构、力传递机构、后快夹机构、过渡连杆；其特征在于：方向盘通过花键与力传递机构连接，力传递机构的尾端的十字万向节与过渡连杆连接，前快夹机构固定在固定支架的内部，并位于转向输入轴的位置，后快夹机构固定在转动壳体内部，并位于转向输出轴的位置；

其中：前快夹机构用于限制转向输入轴的转动，当夹紧时，转向输入轴不能转动，当松开时，则转向输入轴可以转动；力传递机构用于传递方向盘或低速电机(309的转动动作；后快夹机构用于同步转动壳体与转向输出轴的转动关系，当夹紧时，转动壳体与转向输出轴一起转动，当松开时，则转动壳体与转向输出轴分离，可发生相对转动；过渡连杆是将转动动作传递给其他部件的过渡元件。

进一步地，力传递机构包括转向输入轴、连接螺栓、第一轴承、固定支架、十字万向节、第二轴承、固定壳体、连接螺栓、低速电机、转向输出轴、转动壳体、第三轴承、第四轴承、转速传感器；

转向输入轴两端各通过第一轴承和第二轴承与固定壳体连接，转向输入轴相对于固定壳体可转动，转向输入轴的另一端有法兰盘，转动壳体通过连接螺栓与转向输入轴的法兰盘连接，低速电机固联在转动壳体内，低速电机的输出轴通过花键与转向输出轴连接，转向输出轴与转动壳体通过第三轴承连接，转向输出轴与固定支架通过第四轴承连接，转向输出轴的尾端是十字万向节，与过渡连杆连接起来，转速传感器安装在固定支架上，用于监测转向输出轴的转速信号。

进一步地，前快夹机构包括两个前快夹接触块、两个前快夹杠杆、前杠杆支点、前导向块、前导向控制块、前移动磁性线圈、前固定磁性线圈；

前快夹机构中的前杠杆支点与固定壳体固联，前快夹杠杆与前杠杆支点铰接，前快夹杠杆的前端设置前快夹接触块，两个前快夹接触块分别与左右的两个前快夹杠杆固联，前快夹杠杆的后端与前导向块固联，前导向块插在前导向控制块的导槽中，前导向控制块与前移动磁性线圈固联，前固定磁性线圈与固定壳体固定在一起，前移动磁性线圈、前固定磁性线圈一起套在固定壳体的内壁上。

进一步地，后快夹机构包括后固定磁性线圈、后移动磁性线圈、后导向控制块、后导向块、两个后快夹杠杆、后杠杆支点、两个后快夹接触块；

后快夹机的后杠杆支点安装在转动壳体上，后快夹杠杆与后杠杆支点铰接，两个后快夹接触块分别与左右的两个后快夹杠杆固联，后快夹杠杆的前端与后导向块固联，后导向块插在后导向控制块的导槽中，后导向控制块与后移动磁性线圈固联在一起，后固定磁性线与转动壳体固定在一起，后移动磁性线圈、后固定磁性线圈一起套在转动壳体的内壁上。

采用本发明的技术方案所带来的技术效果是：可以达到与正常的转向管柱一样的功能，同时该转向管柱可以外接操纵杆等可以产生信号的机构来控制；除此之外，一个方向盘可以控制多个转向管柱工作。比如：可以使用在可组合车辆上，当两辆车辆组合前，每辆车可以作为一个独立的个体进行转向系统的控制，组合后，其中一辆车可以对组合车辆的转向系统进行全方位的控制等等。

附图说明

现在将描述如本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中：

图1是电控转向管柱结构示意图；

图2是电控转向管柱力传递机构结构示意图；

图3是电控转向管柱前快夹机构结构示意图；

图4是电控转向管柱后快夹机构结构示意图；

图5两套电控转向管柱组合后工作原理示意图；

其中：100-方向盘、200-前快夹机构、300-力传递机构、400-后快夹机构、500-过渡连杆。

201-前快夹接触块、202-前快夹杠杆、203-前杠杆支点、204-前导向块、205-前导向控制块、206-前移动磁性线圈、207-前固定磁性线圈。

301-转向输入轴、302-连接螺栓、303-第一轴承、304-固定支架、305-十字万向节、306-第二轴承、307-固定壳体、308-连接螺栓、309-低速电机、310-转向输出轴、311-转动壳体、312-第三轴承、313-第四轴承，314-传感器。

401-后固定磁性线圈、402-后移动磁性线圈、403-后导向控制块、404-后导向块、405-后快夹杠杆、406-后杠杆支点、407-后快夹接触块。

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。

电控转向管柱主要包括方向盘100、前快夹机构200、力传递机构300、后快夹机构400、过渡连杆500五大部件。方向盘100通过花键与力传递机构300连接，力传递机构300的尾端是十字万向节305，与过渡连杆500连接，前快夹机构300固定在固定支架的内部，并位于转向输入轴301的位置，后快夹机构400固定在转动壳体311内部，并位于转向输出轴310的位置。

其中：方向盘100属于操纵输入部件，与常规方向盘一致；前快夹机构200主要是根据具体工况用于限制转向输入轴的转动，当夹紧时，则转向输入轴不能转动，即人不能转动方向盘，当松开时，则转向输入轴可以转动，即人可以转动方向盘；力传递机构300有两个功能，其一，用于传递方向盘100转向动作，其二，用于传递低速电机309的转动动作；后快夹机构400主要是根据工况，用于同步转动壳体311与转向输出轴310的转动关系，当夹紧时，则转动壳体311与转向输出轴310可一起转动，无相对转动，当松开时，则转动壳体311与转向输出轴310分离，可以发生相对转动；过渡连杆500是将转动动作传递给其他部件的一个过渡元件。

如图2所示，力传递机构300包括转向输入轴301、连接螺栓302、第一轴承303、固定支架304、十字万向节305、第二轴承306、固定壳体307、连接螺栓308、低速电机309、转向输出轴310、转动壳体311、第三轴承312、第四轴承313、转速传感器314；

方向盘100与转向输入轴301通过花键连接，转向输入轴301两端各通过第二轴承306和第一轴承303与固定壳体307连接，转向输入轴301相对于固定壳体307可转动，转向输入轴301的另一端有法兰盘，转动壳体311通过连接螺栓308与转向输入轴301的法兰盘连接，低速电机309固联在转动壳体311内，低速电机309的输出轴通过花键与转向输出轴310连接，转向输出轴310与转动壳体311通过第三轴承312连接，转向输出轴310与固定支架304通过第四轴承313连接，转向输出轴310的尾端是十字万向节305，与过渡连杆500连接起来，转速传感器314安装在固定支架304上，用于监测转向输出轴310的转速信号；

如图3所示，前快夹机构200包括前快夹接触块201、前快夹杠杆202、前杠杆支点203、前导向块204、前导向控制块205、前移动磁性线圈206、前固定磁性线圈207；

前快夹机构200中的前杠杆支点203与固定壳体307固联在一起，前快夹杠杆202与前杠杆支点203铰接在一起，前快夹杠杆202的前端是前快夹接触块201，前快夹接触块201与左右的两个前快夹杠杆202固联在一起，前快夹杠杆202的后端与前导向块204固联在一起，前导向块204插在前导向控制块205的导槽中，前导向控制块205与前移动磁性线圈206固联在一起，前固定磁性线圈207与固定壳体207固定在一起，前移动磁性线圈206、前固定磁性线圈207一起套在固定壳体207的内壁上，接通前移动磁性线圈206、前固定磁性线圈207的电流，使前移动磁性线圈206、前固定磁性线圈207排斥，前导向控制块205向前运动，推动前导向块204向外运动，通过前快夹杠杆202的作用，使前快夹接触块201向内运动，刚好夹紧转向输入轴301上开的方形缺口，使方向盘100不能转动。

如图4所示，后快夹机构400包括后固定磁性线圈401、后移动磁性线圈402、后导向控制块403、后导向块404、后快夹杠杆405、后杠杆支点406、后快夹接触块407。

后快夹机构400的零部件装配关系与前快夹机构200一致，其后杠杆支点406安装在转动壳体311上，与其固联，后快夹杠杆405与后杠杆支点406铰接在一起，后快夹杠杆405的后端是后快夹接触块407，后快夹接触块408与左右的两个后快夹杠杆405固联在一起，后快夹杠杆405的前端与后导向块404固联在一起，后导向块404插在后导向控制块403的导槽中，后导向控制块403与后移动磁性线圈402固联在一起，后固定磁性线圈401与转动壳体311固定在一起，后移动磁性线圈402、后固定磁性线圈401一起套在转动壳体311的内壁上，接通后移动磁性线圈402、后固定磁性线圈401的电流，使后移动磁性线圈402、后固定磁性线圈401排斥，后导向控制块403向后运动，推动后导向块404向外运动，通过后快夹杠杆405的作用，使后快夹接触块408向内运动，刚好夹紧转向输出轴310上开的方形缺口，使转动壳体311与转向输出轴310固联，使之不能发生相对转动。

电控转向管柱工作时的具体实施过程如下：

1、利用方向盘100控制转向系统：

根据需求，当需要使用方向盘100控制转向系统时，前快夹机构200将转向输入轴301松开，后快夹机构400将转向输出轴310夹紧。具体过程如下：为前移动磁性线圈206、前固定磁性线圈207接通同向电流，前移动磁性线圈206、前固定磁性线圈207产生吸引力，则前移动磁性线圈206带动前导向控制块205向后运动，前导向控制块205上的导槽带动前导向块204向内运动，通过前快夹杠杆202的作用，使前快夹接触块201向外运动，使上下的前快夹接触块201之间的距离大于转向输入轴301的直径，即松开转向输入轴301；为后移动磁性线圈402、后固定磁性线圈401接通反向电流，后移动磁性线圈402、后固定磁性线圈401产生排斥力，则后移动磁性线圈402带动后导向控制块403向后运动，后导向控制块403上的导槽带动后导向块404向外运动，通过后快夹杠杆405的作用，使后快夹接触块407向内运动，使上下的后快夹接触块407紧压在转向输出轴310上开的方形缺口，即夹紧了转向输出轴310。

此时，转动方向盘100，带动转向输入轴301转动，带动转动壳体311一起转动，由于后快夹机构400是安装在转动壳体311，转向输出轴310被后快夹机构400夹持，故后快夹机构400和转向输出轴310也随着转动，经过十字万向节305和过渡轴500，传递至转向器，实现车辆的转弯，此时传感器314可获取转向输出轴310的运动信号。

2、利用低速电机309控制转向系统：

根据需求，当需要使用低速电机309控制转向系统时，前快夹机构200将转向输入轴301夹紧，后快夹机构400将转向输出轴310松开。具体过程如下：为前移动磁性线圈206、前固定磁性线圈207接通反向电流，前移动磁性线圈206、前固定磁性线圈207产生排斥力，则前移动磁性线圈206带动前导向控制块205向前运动，前导向控制块205上的导槽带动前导向块204向外运动，通过前快夹杠杆202的作用，使前快夹接触块201向内运动，使上下的前快夹接触块201紧压在转向输入轴301上开的方形缺口，即夹紧了转向输入轴301；为后移动磁性线圈402、后固定磁性线圈401接通同向电流，后移动磁性线圈402、后固定磁性线圈401产生吸引力，则后移动磁性线圈402带动后导向控制块403向前运动，后导向控制块403上的导槽带动后导向块404向内运动，通过后快夹杠杆405的作用，使后快夹接触块407向外运动，使上下的后快夹接触块407之间的距离大于转向输出轴310的直径，即松开了转向输出轴310。

此时，由于转向输入轴301被夹紧，前快夹机构200安装在固定壳体307上，所以方向盘100无法转动；通过外接的控制器(操纵杆、按钮、传感器信号等)对低速电机309输入指令，则低速电机309就开始转动，带动转向输出轴310一起转动，经过十字万向节305和过渡轴500，传递至转向器，实现车辆的转弯，此时传感器314可获取转向输出轴310的运动信号。

3、两(多)套电控转向管柱组合后的系统工作过程：

该电控转向管柱可组合使用，特别适合当两(多)辆车组合时，可以使用其中一辆车的转向系统控制另一辆车的转向，具体过程如下：

当两辆车辆组合前，每辆车可以作为一个独立的个体进行转向系统的控制，该控制过程即第一条中所描述的利用方向盘100控制转向系统的过程。

如图5所示，当两辆车辆(甲车、已车)组合后，甲车转向系统的控制过程即第一条中所描述的利用方向盘100控制转向系统的过程，甲车的转向系统传感器314会将转向输出轴310的运动信号记录下来，并将该信号传递给已车，此时，即使已车驾驶员不操作方向盘，其转向系统也会正常工作，已车转向系统的控制过程即第二条中所描述的利用低速电机309控制转向系统的过程尽管参考附图详细地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (3)

1.一种可组合式电控转向管柱，包括方向盘(100)、前快夹机构(200)、力传递机构(300)、后快夹机构(400)、过渡连杆(500)；其特征在于：方向盘(100)通过花键与力传递机构(300)连接，力传递机构(300)的尾端的十字万向节(305)与过渡连杆(500)连接，前快夹机构(200)固定在固定支架的内部，并位于转向输入轴(301)的位置，后快夹机构(400)固定在转动壳体(311)内部，并位于转向输出轴(310)的位置；

其中：前快夹机构(200)用于限制转向输入轴的转动，当夹紧时，转向输入轴不能转动，当松开时，则转向输入轴可以转动；力传递机构(300)用于传递方向盘(100)或低速电机(309)的转动动作；后快夹机构(400)用于同步转动壳体(311)与转向输出轴(310)的转动关系，当夹紧时，转动壳体(311)与转向输出轴(310)一起转动，当松开时，则转动壳体(311)与转向输出轴(310)分离，可发生相对转动；过渡连杆(500)是将转动动作传递给其他部件的过渡元件；

力传递机构(300)包括转向输入轴(301)、连接螺栓(302)、第一轴承(303)、固定支架(304)、十字万向节(305)、第二轴承(306)、固定壳体(307)、连接螺栓(308)、低速电机(309)、转向输出轴(310)、转动壳体(311)、第三轴承(312)、第四轴承(313)、转速传感器(314)；

转向输入轴(301)两端各通过第一轴承(303)和第二轴承(306)与固定壳体(307)连接，转向输入轴(301)相对于固定壳体(307)可转动，转向输入轴(301)的另一端有法兰盘，转动壳体(311)通过连接螺栓(308)与转向输入轴(301)的法兰盘连接，低速电机(309)固联在转动壳体(311)内，低速电机(309)的输出轴通过花键与转向输出轴(310)连接，转向输出轴(310)与转动壳体(311)通过第三轴承(312)连接，转向输出轴(310)与固定支架(304)通过第四轴承(313)连接，转向输出轴(310)的尾端是十字万向节(305)，与过渡连杆(500)连接起来，转速传感器(314)安装在固定支架(304)上，用于监测转向输出轴(310)的转速信号。

2.根据权利要求1所述的可组合式电控转向管柱，其特征在于：前快夹机构(200)包括两个前快夹接触块(201)、两个前快夹杠杆(202)、前杠杆支点(203)、前导向块(204)、前导向控制块(205)、前移动磁性线圈(206)、前固定磁性线圈(207)；

前快夹机构(200)中的前杠杆支点(203)与固定壳体(307)固联，前快夹杠杆(202)与前杠杆支点(203)铰接，前快夹杠杆(202)的前端设置前快夹接触块(201)，两个前快夹接触块(201)分别与左右的两个前快夹杠杆(202)固联，前快夹杠杆(202)的后端与前导向块(204)固联，前导向块(204)插在前导向控制块(205)的导槽中，前导向控制块(205)与前移动磁性线圈(206)固联，前固定磁性线圈(207)与固定壳体(307)固定在一起，前移动磁性线圈(206)、前固定磁性线圈(207)一起套在固定壳体(307)的内壁上。

3.根据权利要求1所述的可组合式电控转向管柱，其特征在于：后快夹机构(400)包括后固定磁性线圈(401)、后移动磁性线圈(402)、后导向控制块(403)、后导向块(404)、两个后快夹杠杆(405)、后杠杆支点(406)、两个后快夹接触块(407)；

后快夹机构(400)的后杠杆支点(406)安装在转动壳体(311)上，后快夹杠杆(405)与后杠杆支点(406)铰接，两个后快夹接触块(407)分别与左右的两个后快夹杠杆(405)固联，后快夹杠杆(405)的前端与后导向块(404)固联，后导向块(404)插在后导向控制块(403)的导槽中，后导向控制块(403)与后移动磁性线圈(402)固联在一起，后固定磁性线圈(401)与转动壳体(311)固定在一起，后移动磁性线圈(402)、后固定磁性线圈(401)一起套在转动壳体(311)的内壁上。