CN106494491B - 汽车方向盘大行程气动转向管柱 - Google Patents

汽车方向盘大行程气动转向管柱 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种汽车方向盘大行程气动转向管柱，包括：安装支架总成、柱管，在安装支架总成内侧两面安装有若干组下摩擦片；在柱管上设置有上摩擦片，所述上摩擦片之间设置有间隙；在柱管上设置有气缸，所述气缸的顶杆能够推动所述上摩擦片使其变形，从而使上摩擦片与下摩擦片紧紧贴合；连接在柱管上的转轴螺栓与滑套安装在安装支架总成的滑槽内，连接在柱管上的控制销轴安装在安装支架总成的方向盘行程控制区域内；本发明将方向盘的调节角度大，上下的调节距离长。满足不同姓别、身高、体型的驾驶员对方向盘舒适位置的调整需求，操纵方便，轻巧。

Description

汽车方向盘大行程气动转向管柱
技术领域
本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种汽车方向盘大行程气动转向管柱。
背景技术
汽车驾驶员通过操纵方向盘实现车辆方向的变化，方向盘的操纵是驾驶车辆不能脱离手的主要把控的部件。驾驶员把握方向盘的位置，是驾驶员驾驶汽车舒适度的主要因素。
当驾驶员上车后，一般需要根据自身的身体条件调节座椅与方向盘的相对位置；一般乘用车是调节座椅；商用车一般调节方向盘。对于现代长途连续运输的汽车，一般是多名驾驶员轮换的驾驶。对于不同姓别、身高、体型的驾驶员之间切换，方向盘位置能够实现较大范围的调节显得十分重要。对于国内现目前的商用车除长头车外的客货车对方向盘的操纵模式基本上是手端握式的，驾驶员在上下车离开座位，与方向盘的距离小，造成不方便。对于体型较胖的驾驶员会造成困难。希望在下车时方向盘能够向前调整，把下车的空间让出来。目前国内的汽车管柱总成的批量使用一般的方向盘调节角度在10度左右，上下的调节距离在50mm。对与不同的驾驶员的方向盘位置要求的满足是有限的，对为了满足下车时的让出方向盘与座椅的空间更是难以实现。
现有国内商用车的方向盘调节角度在10度左右，上下的调节距离在50mm。不能满足不同姓别、身高、体型的驾驶员对方向盘舒适位置的调整需求。驾驶员在上下车离开座位，与方向盘的距离小，造成不方便。对于体型较胖的驾驶员会造成困难。
现有的方向盘调节区域为梯形结构，造成方向盘在低位时调节空间过渡富裕，不能调节使用，在方向盘的高位时明显的不足，不能满足驾驶员的调节需求。在设计上与驾驶员的实际使用的理想调节位置很不匹配。
目前国内小批气动转向管柱总成的气源解锁控制是手动气阀开关。当驾驶员需要调整方向盘的位置时，先要手动打开气阀的按钮开关或旋钮开关，再握住方向盘进行调整到需要的位置，再按或转动气阀开关，来将方向盘锁止。方向盘的调整的开关解锁，手动调整，方向盘的锁止均又手动操作，驾驶员调整不方便。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够调节更大浮动范围的汽车方向盘大行程气动转向管柱。
一种汽车方向盘大行程气动转向管柱，包括：安装支架总成、柱管，所述安装支架总成通过螺栓与驾驶室连接，柱管通过轴承与转向轴连接，转向轴与方向盘固定连接；在安装支架总成内侧两面上分别固定连接有圆柱销，在圆柱销上分别安装有能够沿其轴向方向移动的若干组下摩擦片；
在柱管上设置有左右对称的与所述下摩擦片位置对应且相同组数目的上摩擦片，所述上摩擦片之间设置有供各组下摩擦片一一插入的间隙；
在柱管上设置有气缸，所述气缸的顶杆能够推动所述上摩擦片使其变形，从而使上摩擦片与下摩擦片紧紧贴合；
连接在柱管上的转轴螺栓与滑套安装在安装支架总成的滑槽内，连接在柱管上的控制销轴安装在安装支架总成左内侧的方向盘行程控制区域内；当调节方向盘的位置时，所述控制销轴与转轴螺栓分别在方向盘行程控制区域滑槽内来回运动。
进一步地，如上所述的汽车方向盘大行程气动转向管柱，在柱管的内侧设置有扭力弹簧，扭力弹簧的末梢设置有支撑块，在安装支架总成上设置有弹簧滑道，所述支撑块能够沿着所述弹簧滑道来回滑动。
进一步地，如上所述的汽车方向盘大行程气动转向管柱，包括气阀开关，气阀开与驾驶室的底板通过螺栓连接，所述气阀开关上设置有进气管和出气管，所述出气管气缸总成连接。
进一步地，如上所述的汽车方向盘大行程气动转向管柱，所述转向轴通过等速万向节总成与滚珠伸缩轴套总成连接，滚珠伸缩轴套总成通过万向节总成与中间轴连接，中间轴通过螺栓与下万向节总成连接，下万向节总成与转向器连接。
进一步地，如上所述的汽车方向盘大行程气动转向管柱，所述中间轴上设置有辅助支撑的摆动轴承总成，摆动轴承总成与车身相连。
进一步地，如上所述的汽车方向盘大行程气动转向管柱，柱管上设置有点火锁孔、法兰，所述点火锁孔与汽车点火锁连接，所述法兰与组合开关以及传感器、时钟弹簧连接。
有益效果：
本发明将方向盘的调节角度大，上下的调节距离长。满足不同姓别、身高、体型的驾驶员对方向盘舒适位置的调整需求。驾驶员在上下车离开座位，将方向盘调节止驾驶台的上前极限位置，将方向盘与驾驶员座椅之间的距离加大，驾驶员上下车时方便。对于体型较胖的驾驶员将会提供极大的空间便利。
本发明的方向盘扇形区域调节与摩擦片锁止结构。布局充分，合理。在设计上与驾驶员的实际使用的理想调节位置很匹配。在驾驶室内转向管柱与方向盘的空间结构很紧凑。
本发明设计转向管柱的气阀开关为脚踩式气动开关。在驾驶员需要调整方向盘位置时，手脚的配合，调节方向盘时轻松自如。操纵方便，轻巧。
附图说明
图1为本申请汽车方向盘大行程气动转向管柱主视图；
图2为图的左视图；
图3为本申请汽车方向盘大行程气动转向管柱的部分分解图；
图4为图3的左视图；
图5为本申请汽车方向盘大行程气动转向管柱的立体图；
图6为安装支架总成左内侧结构图；
图中，1-安装支架总成，1-1滑槽，1-2方向盘行程控制区域，2-气阀开关，2-1按钮，3-进气管，4-出气管，5-气缸总成，6-柱管，61-点火锁孔，6-2法兰，6-3-轴承，7-滑套，8-转轴螺栓，9-转向轴，10-滚珠伸缩轴套总成，11-等速万向节总成，12-万向节总成，13-中间轴，14-下万向节总，15-摆动轴承总成，16-上摩擦片，17-螺栓，18-垫片，19-下摩擦片，20-圆柱销，21-控制销轴，22-螺帽，23-扭力弹簧，24-弹簧滑道，25-支撑块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图6所示，本发明提供一种汽车方向盘大行程气动转向管柱，包括：安装支架总成1、柱管6，所述安装支架总成1通过螺栓与驾驶室连接，柱管6通过轴承6-3与转向轴9连接，转向轴9与方向盘固定连接；在安装支架总成1内侧两面上分别固定连接有圆柱销20，在圆柱销20上分别安装有能够沿其轴向方向移动的若干组下摩擦片19；
在柱管6上设置有左右对称的与所述下摩擦片19位置对应且相同组数目的上摩擦片16，所述上摩擦片16之间设置有供各组下摩擦片19一一插入的间隙；
在柱管6上设置有气缸5，所述气缸5的顶杆能够推动所述上摩擦片16使其变形，从而使上摩擦片16与下摩擦片19紧紧贴合；
连接在柱管6上的转轴螺栓8与滑套7安装在安装支架总成1的滑槽1-1内，连接在柱管6上的控制销轴21安装在安装支架总成1左内侧的方向盘行程控制区域1-2内；当调节方向盘的位置时，所述控制销轴21与转轴螺栓8分别在方向盘行程控制区域1-2与滑槽1-1内来回运动。
所述转向轴9通过等速万向节总成11与滚珠伸缩轴套总成10连接，滚珠伸缩轴套总成10通过万向节总成12与中间轴13连接，中间轴13通过螺栓与下万向节总成14连接，下万向节总成14与转向器连接。所述中间轴13上设置有辅助支撑的摆动轴承总成15，摆动轴承总成15与车身相连。气阀开2与驾驶室的底板通过螺栓连接，所述气阀开关2上设置有进气管3和出气管4，所述出气管4与气缸总成5连接。柱管6上设置有点火锁孔6-1、法兰6-2，所述点火锁孔6-1与汽车点火锁连接，所述法兰6-2与组合开关以及传感器、时钟弹簧连接。所述转向轴9通过等速万向节总成11与滚珠伸缩轴套总成10连接，滚珠伸缩轴套总成10通过万向节总成12与中间轴13连接，中间轴13通过螺栓与下万向节总成14连接，下万向节总成14与转向器连接。所述中间轴13上设置有辅助支撑的摆动轴承总成15，摆动轴承总成15与车身相连。柱管6上设置有点火锁孔6-1、法兰6-2，所述点火锁孔6-1与汽车点火锁连接，所述法兰6-2与组合开关以及传感器、时钟弹簧连接。
具体地，在柱管6内侧两面分别通过螺栓17将三组上摩擦片16固定在柱管6上，三组上摩擦片16之间通过垫片18留有空位。在安装支架总成1内侧两面上固定连接的有圆柱销20，在圆柱销20上装有只能沿其轴向方向移动的三组下摩擦片19。在总成装配时，将柱管6装入安装支架总成1内：三组下摩擦片19分别装入上摩擦片16之间留有的空位；连接在柱管6上的转轴螺栓8与滑套7装入安装支架总成1的滑槽1-1内；连接在柱管6上的控制销轴21装入安装支架总成1左内侧的方向盘行程控制区域1-2内。
结合图1与图3，连接在柱管6上的转轴螺栓8通过螺帽22将滑套7连接在安装支架总成1的滑槽1-1内。设置螺帽22的预压力矩，柱管6可以通过转轴螺栓8推动滑套7在安装支架总成1的滑槽1-1内做直线运动；同时柱管6还可以通过转轴螺栓8在滑套7内做转动。
工作原理：
A)总成部件结构：安装支架总成1与驾驶室通过螺栓连接，气阀开关2与驾驶室的底板通过螺栓连接，气阀开关2上的进气管3与车身储气罐气管路连接，气阀开关2上的出气管4与气缸总成5连接，柱管6通过转轴螺栓8和滑套7与安装支架总成1连接，转向轴9通过轴承6-3与柱管6连接，滚珠伸缩轴套总成10通过等速万向节总成11与转向轴9连接，中间轴13通过万向节总成12与滚珠伸缩轴套总成10连接，下万向节总成14与中间轴13通过螺栓连接，下万向节总成14与转向器连接。
B)总成加载的部件：如图1所示，柱管6上的点火锁孔6-1处与汽车点火锁连接，柱管6上的法兰6-2处面上与组合开关以及传感器、时钟弹簧等件连接。中间轴13上有辅助支撑的摆动轴承总成15，摆动轴承总成15与车身相连。
C)转向功能实现过程：驾驶员转动方向盘，方向盘带动转向轴9转动，转向轴9将力矩通过等速万向节总成11传递给滚珠伸缩轴套总成10，滚珠伸缩轴套总成10通过万向节总成12将力矩传递给中间轴13，中间轴13将力矩传递给下万向节总成14，下万向节总成14将力矩传递给转向器，通过转向器带动垂臂、拉杆、梯形架与车轮，实现车辆的转向。
E)摩擦片滑动与锁止过程：如图3、图4所示，气缸5处于通气工作状态，气缸5内部的弹簧组件压缩，气缸顶杆推回，固定在柱管6上的三组上摩擦片16通过自身的刚性处于平面状态，与安装支架总成1上的三组下摩擦片19具有间隙。推动或转动柱管6时，上摩擦片16与下摩擦片19相对运动，实现柱管6的运动；当气缸5断气工作状态时，气缸5内部的弹簧组件推出顶杆，顶杆推动三组上摩擦片16，上摩擦片16变型，与安装支架总成1上的三组下摩擦片19贴合。上摩擦片16与下摩擦片19不能相对运动，实现柱管6的锁止。
方向盘调节功能过程：
方向盘角度调节：
驾驶员手握住方向盘，左脚踩下气阀开关2上的按钮2-1，车身储气罐气源通过气阀开关进气管3和气阀开关出气管4与管柱上的气缸总成5连通，气缸总成5将安装支架总成1与柱管6分离出间隙(即摩擦片组复位，能够相对滑动)，方向盘带动转向轴9与柱管6运动，柱管6上的转轴螺栓8可以围绕安装支架总成1上嵌入的滑套7做转动，实现方向盘的角度调节；
方向盘上下位置的调节：
在方向盘的角度调节的同时，可以通过滑槽1-1与方向盘行程控制区域1-2可以实现方向盘的上下位置调节。具体为：柱管6上的转轴螺栓8可以驱动滑套7沿安装支架总成1上的滑槽1-1做直线运动，同时，柱管6上的控制销轴21在安装支架总成1左内侧的方向盘行程控制区域1-2内运动，从而实现方向盘的上下位置调节。当驾驶员将方向盘调整倒合适的位置后，脚离开气阀开关2上的按钮2-1，车身气源与管柱上的气缸总成5断开，同时气阀开关2通过气阀开关出气管4将管柱上的气缸总成5内的气体排出，气缸总成5将安装支架总成1与柱管6固定，转向管柱与方向盘锁定位置，从而实现了方向盘位置的调节。
需要强调的是，本申请是通过转轴螺栓8在滑槽1-1内滑动和控制销轴21在方向盘行程控制区域1-2内滑动，这两方面的来控制柱管6的运动，从而控制方向盘的位置调节的，这是因为通过两个点来控制柱管6的运动可以使柱管6运行的过程中更加稳定(其实，采用转轴螺栓8或控制销轴21也是可以实现柱管6运行的，但是不够稳定)。
进一步地，结合图3-5，本申请在柱管6的内侧设置有扭力弹簧23，扭力弹簧23的末梢设置有支撑块25，在安装支架总成1上设置有弹簧滑道24，所述支撑块25能够沿着所述弹簧滑道24来回滑动。
具体地，在柱管6上布局有扭力弹簧23，安装支架总成1上布局有弹簧滑道24，扭力弹簧23通过支撑块25在弹簧滑道24上运动，如此可以辅助柱管6运动后的向前后位的复位，从而使柱管6在运行的过程中更加稳定，同时也就使得方向盘调节更加稳定方便快捷。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种汽车方向盘大行程气动转向管柱，包括：安装支架总成(1)、柱管(6)，所述安装支架总成(1)通过螺栓与驾驶室连接，柱管(6)通过轴承(6-3)与转向轴(9)连接，转向轴(9)与方向盘固定连接；其特征在于，在安装支架总成(1)内侧两面上分别固定连接有圆柱销(20)，在圆柱销(20)上分别安装有能够沿其轴向方向移动的若干组下摩擦片(19)；
在柱管(6)上设置有左右对称的与所述下摩擦片(19)位置对应且相同组数目的上摩擦片(16)，所述上摩擦片(16)之间设置有供各组下摩擦片(19)一一插入的间隙；
在柱管(6)上设置有气缸(5)，所述气缸(5)的顶杆能够推动所述上摩擦片(16)使其变形，从而使上摩擦片(16)与下摩擦片(19)紧紧贴合；
连接在柱管(6)上的转轴螺栓(8)与滑套(7)安装在安装支架总成(1)的滑槽(1-1)内，连接在柱管(6)上的控制销轴(21)安装在安装支架总成(1)左内侧的方向盘行程控制区域(1-2)内；当调节方向盘的位置时，所述控制销轴(21)与转轴螺栓(8)分别在方向盘行程控制区域(1-2)与滑槽(1-1)内来回运动；
包括气阀开关(2)，气阀开关(2)与驾驶室的底板通过螺栓连接，所述气阀开关(2)上设置有进气管(3)和出气管(4)，所述出气管(4)与气缸(5)连接；
在柱管(6)的内侧设置有扭力弹簧(23)，扭力弹簧(23)的末梢设置有支撑块(25)，在安装支架总成(1)上设置有弹簧滑道(24)，所述支撑块(25)能够沿着所述弹簧滑道(24)来回滑动。
2.根据权利要求1所述的汽车方向盘大行程气动转向管柱，其特征在于，所述转向轴(9)通过等速万向节总成(11)与滚珠伸缩轴套总成(10)连接，滚珠伸缩轴套总成(10)通过万向节总成(12)与中间轴(13)连接，中间轴(13)通过螺栓与下万向节总成(14)连接，下万向节总成(14)与转向器连接。
3.根据权利要求2所述的汽车方向盘大行程气动转向管柱，其特征在于，所述中间轴(13)上设置有辅助支撑的摆动轴承总成(15)，摆动轴承总成(15)与车身相连。
4.根据权利要求1所述的汽车方向盘大行程气动转向管柱，其特征在于，柱管(6)上设置有点火锁孔(6-1)、法兰(6-2)，所述点火锁孔(6-1)与汽车点火锁连接，所述法兰(6-2)与组合开关以及传感器、时钟弹簧连接。
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