CN107298126A - 气动控制转向柱总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动控制转向管柱总成及车辆，其中气动控制转向管柱总成包括固定支架、转向管柱和气动控制组件，所述转向管柱定位安装在固定支架上，所述转向管柱内安装有转向轴，所述气动控制组件包括气缸、摆臂轴、摆臂、连接接头和压紧块，所述气缸固定安装在转向管柱的柱体上，所述摆臂轴、摆臂和连接接头组成曲柄滑块机构，以将气缸的活塞杆的往复运动转换成摆臂轴的旋转运动，所述摆臂轴的一端与压紧块的一端设有相互配合的旋转‑直线位移转换机构，当旋转‑直线位移转换机构锁紧时，压紧块与固定支架间有足够的摩擦力将转向管柱锁紧，以解决现有的转向管柱操作不便以及影响了驾驶者的乘坐空间的问题。

Description

气动控制转向柱总成及车辆

技术领域

本发明涉及车辆转向系统，具体涉及一种气动控制转向柱总成及车辆。

背景技术

汽车转向管柱及调整机构总成是转向系统中重要的组件，其作用是将扭矩传递到转向器，从而操纵汽车的运动方向。

目前应用较多的转向管柱及调整机构总成，多采用螺栓预紧，产生的静摩力通过支架加紧柱管，从而使机构锁紧；此种结构由于制造工艺的简单及产品性能稳定而被广泛采用，但操作不便；另外虽然有人提出用气动控制来代替现有的人工锁止结构，但是现有的气动控制结构复杂，占用空间比较大，不易于在空间有限的驾驶室中使用。

另外，现有车辆的管柱相对于固定支架往往只能进行一个向量方向上的运动，不仅局限了驾驶者操纵方向盘的舒适性，而且还影响了驾驶者的乘坐空间，导致驾驶员无法直立进出驾驶区的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种气动控制转向柱总成，以解决现有的转向管柱操作不便以及影响了驾驶者的乘坐空间的问题。

具体方案如下：

一种气动控制转向管柱总成，包括,

固定支架，所述固定支架固定于车身上；

转向管柱，所述转向管柱定位安装在固定支架上，所述转向管柱内安装有转向轴；

气动控制组件，所述气动控制组件包括气缸、摆臂轴、摆臂、连接接头和压紧块，所述气缸被固定设置，所述摆臂轴、摆臂和连接接头组成曲柄滑块机构，所述气缸的活塞杆与所述连接接头配合，而将气缸的活塞杆的往复运动转换成摆臂轴的旋转运动，所述摆臂轴的一端与压紧块的一端设有相互配合的旋转-直线位移转换机构，所述摆臂轴转动而带动压紧块朝向固定支架移动，而利用摩擦力将转向管柱锁紧。

优选的，所述摆臂轴一端与压紧块一端都设有相互配合的斜面。

优选的，所述摆臂轴上还套接有扭转弹簧，所述扭转弹簧的一端与摆臂相连接，另一端与转向管柱相连接。

优选的，所述固定支架包括间隔设置的第一固定支架和第二固定支架，所述第一固定支架和第二固定支架上都设有第一导槽，所述转向管柱位于第一固定支架和第二固定支架之间并安装在第一导槽上，所述转向管柱能够在第一导槽上滑动。

优选的，所述转向管柱上设有第二导槽，所述转向管柱能够沿着第二导槽绕着摆臂轴旋转。

优选的，所述转向管柱上还设有第一连接轴和第二连接轴，所述摆臂轴和压紧块都轴接在第一连接轴上，所述第一连接轴的两端分别安装在第一固定支架和第二固定支架上的第一导槽内，所述第二连接轴穿过第二导槽并且两端分别安装在第一固定支架和第二固定支架上的第一导槽内。

优选的，所述第一连接轴和第二连接轴位于第一固定支架和第二固定支架上的两端上都分别连接有一连接件，所述连接件的两端分别连接于第一连接轴和第二连接轴。

优选的，所述连接件上还设有回位弹簧，所述回位弹簧的一端与连接件相连接，另一端与固定支架相连接，当旋转-直线位移转换机构松开时，在回位弹簧的作用下，所述第二连接轴位于第二导槽的一端上。

优选的，所述转向管柱具有两个延伸臂，两个延伸臂分别与第一固定支架和第二固定支架相对应，所述摆臂轴的两端通过轴套分别固定安装在两个延伸臂上。

本发明还提供了一种车辆，包括上述的任意一项所述的气动控制转向管柱总成。

本发明提供的气动控制转向管柱总成与现有技术相比较具有以下有益效果：

1、本发明提供的气动控制转向管柱总成通过气动控制组件来实现转向管柱的锁止，将传统的人力操作动力改为以气缸作为辅助动力，节省了驾驶员体力，并且通过曲柄滑块机构和旋转-直线位移转换机构的配合，该结构简单，并且占用空间小，适用于各种类型的车辆上。

2、本发明提供的气动控制转向管柱总成不仅可以在垂直方向上移动，而且可以在水平方向上转动，并且可以实现转向管柱在这两个方向上的无极可调，另外回位弹簧的使用，方便了驾驶员对管柱的调整。

3、本发明提供的气动控制转向管柱总成的整个调整机构处于固定支架内部，不仅方便安装，而且还能防止与其它部分产生干涉。

附图说明

图1示出了气动控制转向管柱总成的示意图。

图2示出了气动控制组件的示意图。

图3示出了第一固定支架的示意图。

图4示出了气动控制转向管柱总成去除第二固定支架后的示意图。

图5示出了气动控制转向管柱总成的侧视图。

图6示出了摆臂轴的示意图。

图7示出了压紧块的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，本发明提供的一种气动控制转向管柱总成，包括固定支架1，所述固定支架1固定于车身上；转向管柱2，所述转向管柱定位安装在固定支架1上，所述转向管柱2内安装有转向轴20，转向轴20上方安装方向盘、装饰罩、仪表台等；气动控制组件3，所述气动控制组件包括气缸30、摆臂轴31、摆臂32、连接接头33和压紧块34，其中所述气缸30固定安装在转向管柱2的柱体上，作为调整装置的动力源，连接接头33采用套接的方式与气缸30的活塞杆相连接，所述摆臂32的一端和连接接头33相连接，另一端和摆臂轴31相连接，所述摆臂轴31、摆臂32和连接接头33组成曲柄滑块机构，以将气缸30的活塞杆的往复运动转换成摆臂轴31的旋转运动，所述摆臂轴31的一端与压紧块34的一端设有相互配合的旋转-直线位移转换机构40，当旋转-直线位移转换机构40锁紧时，压紧块34与固定支架1间有足够的摩擦力将转向管柱2锁紧。

图2中摆臂轴31为方形的转轴，摆臂32的下端具有和摆臂轴31相配合的通孔，使得摆臂32转动的时候能够带动摆臂轴31旋转，但是实际应用中并不限定摆臂轴和摆臂的形状，只要能够实现相同的功能即可。

参考图1和图3，作为固定支架1和转向管柱2的一个优选方案，所述固定支架1包括间隔设置的第一固定支架10和第二固定支架12，所述第一固定支架10和第二固定支架12上都设有第一导槽100(图3中第一导槽分为第一导槽100a和第一导槽100b)，所述转向管柱2位于第一固定支架10和第二固定支架12之间并安装在第一导槽100上，所述转向管柱2能够在第一导槽100上滑动，从而调整转向管柱2在固定支架1竖直方向上的位置，第一导槽100则用于约束转向管柱2的运动轨迹。其中第一固定支架10和第二固定支架12可以是呈镜像对称分布，也可以是呈大致镜像对称分布，其大体结构相同，一些细节结构可以有差异。

进一步优选的，参考图4，所述转向管柱2上设有第二导槽22，所述转向管柱能够沿着第二导槽22绕着摆臂轴31旋转。使得转向管柱2能够在水平方向上旋转。

参考图4，作为固定支架1和转向管柱2相互连接的一个优选方案，所述转向管柱2上还设有第一连接轴200和第二连接轴210，所述摆臂轴31和压紧块34都轴接在第一连接轴200上，所述第一连接轴200的两端分别安装在第一固定支架10和第二固定支架12上的第一导槽100a内，所述第二连接轴210穿过第二导槽22并且两端分别安装在第一固定支架10和第二固定支架12上的第一导槽100b内。转向管柱2在垂直方向上移动时，第一连接轴200第二连接轴210分别在第一导槽100a和第一导槽100b上同步移动，转向管柱2在水平方向上转动时，转向管柱2以第一连接轴200为轴心，第二连接轴210在第二导槽22内移动，实现转向管柱2的无极调整。

参考图5，进一步优选的，所述第一连接轴200和第二连接轴210位于第一固定支架10和第二固定支架12上的两端上都分别连接有一连接件50，所述连接件50的两端分别连接于第一连接轴200和第二连接轴210。连接件50用于同步第一连接轴200和第二连接轴210在第一导槽100上的移动。

参考图4和图5，所述连接件50还设有回位弹簧60，所述回位弹簧60的一端与连接件50相连接，另一端与固定支架1相连接，当旋转-直线位移转换机构40松开时，在回位弹簧60的作用下，所述第二连接轴210位于第二导槽22的一端上。回位弹簧60可以辅助转向管柱2回位，并且回位后转向管柱2内的转向轴20轴线与水平方向夹角达到最大，从而在座椅与方向盘之间形成足够的距离，驾驶员可获得足够的距离尺寸直接直立地进出驾驶区。

参考图4，更进一步的，所述转向管柱2具有两个延伸臂24a和24b，两个延伸臂24a和24b分别与第一固定支架10和第二固定支架12相对应，所述摆臂轴31的两端通过轴套分别固定安装在两个延伸臂24a和24b上。使得整个气动控制组件都安装在转向管柱上，不仅方便安装，而且还能防止与其它部分产生干涉。

参考图6，作为旋转-直线位移转换机构的一个优选方案，所述摆臂轴31一端与压紧块34一端34都设有相互配合的斜面40a和40b，斜面40a和40b以及摆臂轴和压紧块34构成旋转-直线位移转换机构。当摆臂轴31转动时，斜面40a随着摆臂轴31转动挤压斜面40b，从而使得压紧块34的另一个端面与固定支架相接触，从而产生足够的摩擦力将转向管柱2锁止。

参考图4，所述摆臂轴31上还套接有扭转弹簧70，所述扭转弹簧70的一端与摆臂32相连接，另一端与转向管柱2相连接。在摆臂轴31转动使斜面40a和斜面40b松开时，扭转弹簧70将压紧块34归位，使得转向管柱2能够在第一导槽10上滑动。

本实施例中转向管柱总成的工作原理如下，气缸30未充气时，气缸30的活塞杆通过内部弹簧的作用向外推出，通过连接接头33与摆臂32接触，摆臂32进行旋转，摆臂32旋转带动摆臂轴32沿第一连接轴200旋转，摆臂轴31与压紧块34间的旋转-直线位移转换机构相对运动，产生一水平上的分力使压紧块34与固定支架1压紧，从而产生足够的静摩擦力使调整机构锁死，此时转向管柱2处于不可调节状态。气缸30充气时，气缸30的活塞杆向内缩进，摆臂轴31与压紧块34之间的旋转-直线位移转换机构不再压紧，在扭转弹簧70的作用下压紧块34与固定支架1松开，此时转向管柱2处于可调节状态。转向管柱2可调时，第一可沿第一导槽100在竖直方向上运动，第二可沿第二导槽22在水平方向上绕摆臂轴31中心线旋转运动，两种运动方式相互配合，使管柱达到无极可调。同时，转向管柱2在绕摆臂轴31做旋转运动时，由于气缸30安装在转向管柱2的柱体上，此时随柱体一同旋转，压紧块34与柱体一同旋转，此时旋转-直线位移转换机构传导力带动摆臂轴31绕中心线旋转，摆臂轴31带动摆臂32绕中心线旋转，从而保证了转向管柱2能在任意调整位置下正常锁死。在回位弹簧60的作用下，转向管柱能自动回到原始位置，此时转向轴轴线与水平方向夹角达到最大，从而在座椅与方向盘之间形成足够的距离，驾驶员可获得足够的距离尺寸直接直立地进出驾驶区。

本发明还提供了一种车辆，其中车辆上安装有上述的气动控制转向柱总成。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气动控制转向管柱总成，其特征在于：包括,

固定支架，所述固定支架固定于车身上；

转向管柱，所述转向管柱定位安装在固定支架上，所述转向管柱内安装有转向轴；

气动控制组件，所述气动控制组件包括气缸、摆臂轴、摆臂、连接接头和压紧块，所述气缸被固定设置，所述摆臂轴、摆臂和连接接头组成曲柄滑块机构，所述气缸的活塞杆与所述连接接头配合，而将气缸的活塞杆的往复运动转换成摆臂轴的旋转运动，所述摆臂轴的一端与压紧块的一端设有相互配合的旋转-直线位移转换机构，所述摆臂轴转动而带动压紧块朝向固定支架移动，而利用摩擦力将转向管柱锁紧。

2.根据权利要求1所述的气动控制转向管柱总成，其特征在于：所述摆臂轴一端与压紧块一端都设有相互配合的斜面。

3.根据权利要求2所述的气动控制转向管柱总成，其特征在于：所述摆臂轴上还套接有扭转弹簧，所述扭转弹簧的一端与摆臂相连接，另一端与转向管柱相连接。

4.根据权利要求1所述的气动控制转向管柱总成，其特征在于：所述固定支架包括间隔设置的第一固定支架和第二固定支架，所述气缸固定安装在转向管柱的柱体上，所述第一固定支架和第二固定支架上都设有第一导槽，所述转向管柱位于第一固定支架和第二固定支架之间并安装在第一导槽上，所述转向管柱能够在第一导槽上滑动。

5.根据权利要求4所述的气动控制转向管柱总成，其特征在于：所述转向管柱上设有第二导槽，所述转向管柱能够沿着第二导槽绕着摆臂轴旋转。

6.根据权利要求5所述的气动控制转向管柱总成，其特征在于：所述转向管柱上还设有第一连接轴和第二连接轴，所述摆臂轴和压紧块都轴接在第一连接轴上，所述第一连接轴的两端分别安装在第一固定支架和第二固定支架上的第一导槽内，所述第二连接轴穿过第二导槽并且两端分别安装在第一固定支架和第二固定支架上的第一导槽内。

7.根据权利要求6所述的气动控制转向管柱总成，其特征在于：所述第一连接轴和第二连接轴位于第一固定支架和第二固定支架上的两端上都分别连接有一连接件，所述连接件的两端分别连接于第一连接轴和第二连接轴。

8.根据权利要求7所述的气动控制转向管柱总成，其特征在于：所述连接件上还设有回位弹簧，所述回位弹簧的一端与连接件相连接，另一端与固定支架相连接，当旋转-直线位移转换机构松开时，在回位弹簧的作用下，所述第二连接轴位于第二导槽的一端上。

9.根据权利要求4所述的气动控制转向管柱总成，其特征在于：所述转向管柱具有两个延伸臂，两个延伸臂分别与第一固定支架和第二固定支架相对应，所述摆臂轴的两端通过轴套分别固定安装在两个延伸臂上。

10.一种车辆，其特征在于：包括根据权利要求1-9中任意一项所述的气动控制转向管柱总成。