CN107672668B - 转向管柱总成和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种转向管柱总成和车辆，转向管柱总成包括传动轴、第一壳体和回正机构，第一壳体周向锁止且轴向可移动地围绕在上传动轴外，回正机构连接在传动轴和第一壳体之间并且与第一壳体之间设置有弹性件，并且第一壳体与传动轴传动相连，以使得在传动轴相对于第一壳体的周向转动时，第一壳体能够相对于传动轴轴向移动。本公开的回正机构可以仅在传动轴开始正向转动的初始阶段蓄能，而不影响后续的自由转动，而在回正时，可以通过传动轴反向转动的末段的弹性件的弹性势能释放而辅助方向盘回正，从而增加车辆转向的回正性能，并且不影响传动轴的正常转动。

Description

转向管柱总成和车辆

技术领域

本公开涉及转向管柱领域，具体地，涉及一种转向管柱总成以及使用该转向管柱总成的车辆。

背景技术

在汽车技术领域，机械转向的汽车的方向盘回正性能较为重要。目前转向的回正可以通过以下方式优化：

(1)提升转向回正性能，可优化整车布置，尽量采用前轮驱动，尽量增加前轴荷的布置方案。

(2)提升低速转向回正性能，可选用钢丝子午线轮胎，选用高宽比小的轮胎，适当增加轮胎气压。

(3)提升低速转向回正性能，可在不太影响整车其它性能情况下，适当增加主销后倾角和主销内倾角。

(4)控制各运动副的摩擦力矩，可提升转向回正性能。

(5)可采用加装带主动回正EPS电动助力(角度传感器)转向系统来解决；由于角度传感器可精准的判断方向盘中间位置，通过控制器从角度传感器处采取信号对助力电机输入需要的回正力矩大小电流，故能做到回正残余角为零；在任何低速时都能将方向盘回到零位，通过专业EPS标定工程师优化后转向回正性能可达到非常完美。

以上方式具有如下缺点：

1、目前前轮定位参数选择主要通过经验、半经验、统计和试验获得数据，依赖大量的试验工作，耗费人力、物力，且产品设计周期长。

2、EPS技术受限于电机提供的扭矩有限，目前只能应用于小吨位车。

发明内容

本公开的目的是提供一种转向管柱总成和使用该转向管柱总成的车辆，该转向管柱总成能够优化回正性能。

为了实现上述目的，本公开提供一种转向管柱总成，包括传动轴，所述转向管柱总成还包括第一壳体和回正机构，所述第一壳体周向锁止且轴向可移动地围绕在所述上传动轴外，所述回正机构连接在所述传动轴和所述第一壳体之间并且与所述第一壳体之间设置有弹性件，并且所述第一壳体与所述传动轴传动相连，以使得在所述传动轴相对于所述第一壳体的周向转动时，所述第一壳体能够相对于所述传动轴轴向移动，

在转向时，所述回正机构首先从初始位置进入蓄能位置，在该蓄能位置，所述回正机构压迫所述弹性件，随所述传动轴继续转动，所述第一壳体沿轴向移动，并使所述回正机构进入自由位置，在该自由位置，所述回正机构不再对所述弹性件施压而仅保持所述弹性件的当前受压状态，以使得所述传动轴继续自由转动，

在回正时，所述回正机构从所述自由位置进入所述蓄能位置并回到所述初始位置，在回到所述初始位置的过程中，所述弹性件弹性复位。

可选地，所述回正机构包括可移动地连接在所述第一壳体上的中间传动件，所述弹性件连接在所述中间传动件和所述第一壳体之间，在所述蓄能位置，所述中间传动件与所述传动轴传动相连以沿所述第一壳体移动并压迫所述弹性件，在所述自由位置，所述中间传动件锁止在所述第一壳体上，所述传动轴与所述中间传动件传动解脱。

可选地，所述传动轴上设置有齿扇，所述中间传动件为能够与所述齿扇啮合的齿条。

可选地，所述回正机构还包括沿所述传动轴的轴向布置在该中间传动件两侧的过渡传动件，所述过渡传动件为可滑动地连接在所述中间传动件上并能够与所述齿扇啮合的齿条，在所述自由位置，所述齿扇与对应侧的所述过渡传动件传动相连。

可选地，所述中间传动件的两端分别可以移动地插入到所述第一壳体的侧壁上的安装孔中，并且在所述蓄能位置，所述中间传动件与所述安装孔间隙配合，在所述自由位置，所述中间传动件与所述安装孔孔过盈配合。

可选地，所述中间传动件的端部形成有位于所述第一壳体内的径向凸起，在所述自由位置，所述径向凸起塞卡在所述安装孔内。

可选地，所述中间传动件上沿延伸方向形成有滑槽，所述过渡传动件滑动连接在所述滑槽内，所述滑槽的第一端开口处可拆卸地安装有止挡件，所述过渡传动件包括齿条部和滑动部，所述滑动部与所述滑槽滑动连接，所述齿条部和所述滑动部形成为L型结构，并且所述滑槽的第二端形成有止挡所述滑动部的的止挡台阶。

可选地，所述转向管柱总成还包括第二壳体，所述第二壳体固定围绕在所述上传动轴外，所述第一壳体周向锁止且轴向可移动地连接在该第二壳体上，并且与所述传动轴螺纹连接。

可选地，所述第二壳体沿所述传动轴的轴向位于所述第一壳体的上方，并且所述第二壳体的外壁上固定有用于安装管柱支架的固定臂，所述固定臂上形成有滑道，所述第一壳体的外侧壁上形成有滑轨，所述滑轨滑动连接在所述滑道上。

本公开还提供一种车辆，包括本公开提供的转向管柱总成。

通过上述技术方案，回正机构可以仅在传动轴开始正向转动的初始阶段蓄能，而不影响后续的自由转动，而在回正时，可以通过传动轴反向转动的末段的弹性件的弹性势能释放而辅助方向盘回正，从而增加车辆转向的回正性能，并且不影响传动轴的正常转动。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种实施方式提供的转向管柱总成的立体结构示意图；

图2是图1中转向管柱总成去除管柱支架的局部立体结构示意图；

图3是图2中转向管柱总成去除壳体的局部结构示意图；

图4是图2中壳体和传动轴相互关系的立体结构示意图；

图5是本公开一种实施方式中回正机构与传动轴相互关系的立体结构示意图；

图6是本公开一种实施方式中回正机构与壳体相互关系的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是在本发明提供的转向管柱总成正常使用的情况下定义的，具体可参考图1所示的图面方向，另外“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

如图1至图6所示，本公开提供一种转向管柱总成和使用该转向管柱总成的车辆，其中转向管柱总成包括传动轴1，在本实施方式中传动轴1为转向管柱总成的上传动轴，即接近方向盘的传动轴，其下端通过万向节连接有下传动轴9，下传动轴可以与转向系统的执行部件相连，以完成转向工作。在其他可能的实施方式中，本实施方式中的传动轴1还可能是下传动轴，对此本公开不做限制。

为了实现本公开的目的，本公开提供的转向管柱总成还包括第一壳体2和回正机构3，第一壳体2周向锁止且轴向可移动地围绕在传动轴1外，即第一壳体2在转向管柱总成中可以沿传动轴1轴向移动但不能周向转动，而回正机构3连接在传动轴1和第一壳体2之间并且与第一壳体2之间设置有弹性件4，并且第一壳体2与传动轴1传动相连，以使得在传动轴1相对于第一壳体2的周向转动时，第一壳体2能够相对于传动轴轴向移动。能够实现这一功能的结构有多种，例如在本实施方式中，可以设计传动轴1与第一壳体2之间螺纹连接，这样当传动轴1转动时，由于第一壳体2周向锁止，因此能够产生沿传动轴1的周向移动。

其中，第一壳体2的周向锁止可以通过将其滑动连接在在转向管柱总成中保持固定的部件上，例如在本实施方式中，转向管柱总成还包括第二壳体6，第二壳体6固定围绕在上传动轴1外，即第二壳体6在转向管柱总成中保持固定，例如可以利用现有转向管柱总成的传动轴壳体实现，具体地，该第二壳体6可以通过轴承与传动轴1相互装配，并且其上固定有用于安装管柱支架7的固定臂8，这样通过管柱支架7的在车辆上的固定作用，使得第二壳体6保持固定状态，也同时保持了转向管柱总成的在车辆中的固定状态。

其中，如图2和图3所示，在本实施方式中，第二壳体6沿传动轴1的轴向位于第一壳体2的上方，并且第二壳体2的外壁上的上述固定臂上形成有滑道81，第一壳体2的外侧壁上形成有滑轨22，滑轨22滑动连接在滑道81上。进一步地结合图4，滑轨22可以为两个并且夹持固定臂8，这样保证第一壳体2能够稳定地相对于第一壳体1滑动并保持周向锁止。在其他可能的实施方式中，实现第一壳体2周向锁止和轴向移动的结构还有多种，例如将第二壳体2滑动连接在车身的其他固定部件上，对于此种变形设计，均落在本发明的保护范围中。

在本公开中，当车辆需要转向时，转动方向盘以带动传动轴1转动，即在转向时，由于传动轴1周向转动，而第一壳体2周向锁止，回正机构3首先从初始位置进入蓄能位置，在该蓄能位置，回正机构3压迫弹性件4，随传动轴1继续转动，由于第一壳体2能够沿轴向移动，能够使回正机构3进入自由位置，在该自由位置，回正机构3不再对弹性件4施压而仅保持弹性件4的当前受压状态，以使得传动轴1继续自由转动，这样，在回正时，当方向转动传动轴1，回正机构3能够从自由位置进入蓄能位置并回到初始位置，由于进入蓄能位置后，随传动轴1的转动，弹性件4的当前受压状态得到释放，从而使得在从蓄能位置回到初始位置的过程中，弹性件4弹性复位，继而辅助传动轴1转动，以优化回正性能。

通过上述技术方案，本公开提供的回正机构4可以仅在传动轴1开始正向转动的初始阶段蓄能，而不影响后续的自由转动，而在回正时，则可以在传动轴反向转动的末段，借助弹性件4的弹性势能的释放而辅助回正，从而增加车辆转向的回正性能，并且不影响转向时传动轴1的正常转动。

其中，为了实现回正机构3的蓄能位置和自由位置，在本实施方式中，如图5和图6所示，回正机构3包括可移动地连接在第一壳体2上的中间传动件31，弹性件4连接在中间传动件31和第一壳体2之间，这样，在蓄能位置，中间传动件31与传动轴1传动相连以沿第一壳体2移动并压迫弹性件4，而随着第一壳体2的轴向移动，中间传动件31和传动轴1的轴向相对位置会发生改变，因此在自由位置，传动轴可以与中间传动件31传动解脱，即此时传动轴1的进行转动不会影响到弹性件4，并且，设计中间传动件31锁止在第一壳体2上，从而保持当前弹性件4的当前受迫状态。而在传动轴1反向转动时，传动轴1又可以与中间传动件31传动相连，从而借助弹性件4的弹性势能的释放而辅助回正。

这种可以沿轴向传动解脱和相连的方式有多种，在本实施方式中，传动轴1上设置有齿扇11，中间传动件31为能够与齿扇11啮合的齿条。这样，借助齿之间的啮合可以实现齿扇和齿条的轴向解脱或连接。为了优化传动轴和中间传动件之间啮合的顺畅性和平稳性，如图5所示，回正机构3还包括沿传动轴1的轴向布置在该中间传动件31两侧的过渡传动件32，过渡传动件32为可滑动地连接在中间传动件31上并能够与齿扇啮合的齿条，由于过渡传动件32布置在中间传动件31的轴向两侧，因此在自由位置，齿扇11在于中间传动件31传动解脱后，可以与对应侧的过渡传动件32传动相连，以转而驱动过渡传动件32沿中间传动件31移动，从而提升回正机构3和传动轴1之间的连接稳定性，并且由于中间传动件31和过渡传动件32均为齿条，因此通过设计，可以使得齿扇11在二者之间顺畅的脱落和连接，从而降低发生卡齿、搓齿的几率，进一步提升了本公开提供的回正机构的工作可靠性。

进一步地，在本实施方式中，如图6所示，为了实现在自由位置第一壳体2对中间传动件31的锁止，中间传动件31的两端分别可以移动地插入到第一壳体1的侧壁上的安装孔21中，并且在蓄能位置，中间传动件与安装孔21间隙配合以实现相对滑动，而在自由位置，中间传动件31与安装孔21过盈配合，以将中间传动件31锁定在第一壳体1上，从而在自由位置保持弹性件4的当前受迫状态，而当传动轴1翻转时，当齿扇11再次和中间传动件31啮合时，可以解除与第一壳体2的锁定状态，继而借助弹性件4的弹性势能的是否而辅助回正。

如图5和图6所示，中间传动件31的端部形成有位于第一壳体2内的径向凸起33，在自由位置，径向凸起33塞卡在安装孔21内，具体地径向凸起接近安装孔的端面可以形成为锥面，从而塞卡到安装孔21的功能。另外安装孔21可以有第一壳体2的侧壁直接形成，也可以是如图6所示，在第一壳体2的底壁上嵌装安装套筒，而利用该安装套筒的中空结构形成，从而提升安装孔21的强度。

另外，如图5所示，为了稳定实现过渡传动件32的装配，中间传动件31上沿延伸方向形成有滑槽34，过渡传动件32滑动连接在滑槽34内，其中的滑动连接是指过渡传动件32仅可以沿滑槽34移动而不能脱离滑槽34，为此可以采用T型槽或燕尾槽来实现在槽的横截面开口上的限位，并且为了方便过渡传动件32的安装，滑槽34的第一端开口处可拆卸地安装有止挡件35，例如通过过盈配合安装，这样在过渡传动件32从第一端开口处滑入滑槽34后，可以将该止挡件35装入该第一端开口，以封闭该开口，从而避免过渡传动件32滑出滑槽。另外，过渡传动件32包括齿条部321和滑动部322，滑动部322用于滑动连接到所述滑槽，并且与齿条部321形成为L型结构，并且滑槽34的第二端形成有止挡滑动部的322的止挡台阶36，从而结合止挡件35，实现过渡传动件32在滑槽34的纵截面的开口上的限位，从而可靠地防止其脱出。

另外，如图5所示，两侧的过渡传动件32可以关于中间传动件的中心点在周向上对称设置，实现车辆在两个方向上的转向时，均能均具有本公开的回正性能，也能够回正机构3的结构更加稳定可靠。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种转向管柱总成，包括传动轴(1)，其特征在于，所述转向管柱总成还包括第一壳体(2)和回正机构(3)，所述第一壳体(2)周向锁止且轴向可移动地围绕在所述传动轴(1)外，所述回正机构(3)连接在所述传动轴(1)和所述第一壳体(2)之间，所述回正机构(3)包括可移动地连接在所述第一壳体(2)上的中间传动件(31)，所述中间传动件(31)与所述第一壳体(2)之间设置有弹性件(4)，并且所述第一壳体(2)与所述传动轴(1)传动相连，以使得在所述传动轴(1)相对于所述第一壳体(2)的周向转动时，所述第一壳体(2)能够相对于所述传动轴轴向移动，

在转向时，所述回正机构(3)首先从初始位置进入蓄能位置，在该蓄能位置，所述中间传动件(31)与所述传动轴(1)传动相连以沿所述第一壳体(2)移动并压迫所述弹性件(4)，随所述传动轴(1)继续转动，所述第一壳体(2)沿轴向移动，并使所述回正机构(3)进入自由位置，在该自由位置，所述中间传动件(31)锁止在所述第一壳体(2)上，不再对所述弹性件(4)施压而仅保持所述弹性件的当前受压状态，所述传动轴(1)与所述中间传动件(31)传动解脱，以使得所述传动轴(1)继续自由转动，

在回正时，所述回正机构(3)从所述自由位置进入所述蓄能位置并回到所述初始位置，在回到所述初始位置的过程中，所述弹性件(4)弹性复位。

2.根据权利要求1所述的转向管柱总成，其特征在于，所述传动轴(1)上设置有齿扇(11)，所述中间传动件(31)为能够与所述齿扇(11)啮合的齿条。

3.根据权利要求2所述的转向管柱总成，其特征在于，所述回正机构(3)还包括沿所述传动轴的轴向布置在该中间传动件(31)两侧的过渡传动件(32)，所述过渡传动件(32)为可滑动地连接在所述中间传动件(31)上并能够与所述齿扇啮合的齿条，在所述自由位置，所述齿扇与对应侧的所述过渡传动件(32)传动相连。

4.根据权利要求1所述的转向管柱总成，其特征在于，所述中间传动件(31)的两端分别可以移动地插入到所述第一壳体(1)的侧壁上的安装孔(21)中，并且在所述蓄能位置，所述中间传动件与所述安装孔(21)间隙配合，在所述自由位置，所述中间传动件(31)与所述安装孔(21)过盈配合。

5.根据权利要求4所述的转向管柱总成，其特征在于，所述中间传动件(31)的端部形成有位于所述第一壳体(2)内的径向凸起(33)，在所述自由位置，所述径向凸起(33)塞卡在所述安装孔(21)内。

6.根据权利要求3所述的转向管柱总成，其特征在于，所述中间传动件(31)上沿延伸方向形成有滑槽(34)，所述过渡传动件(32)滑动连接在所述滑槽(34)内，所述滑槽(34)的第一端开口处可拆卸地安装有止挡件(35)，所述过渡传动件(32)包括齿条部(321)和滑动部(322)，所述滑动部与所述滑槽滑动连接，所述齿条部和所述滑动部(322)形成为L型结构，并且所述滑槽(34)的第二端形成有止挡所述滑动部的(322)的止挡台阶(36)。

7.根据权利要求1所述的转向管柱总成，其特征在于，所述转向管柱总成还包括第二壳体(6)，所述第二壳体(6)固定围绕在所述传动轴(1)外，所述第一壳体(2)周向锁止且轴向可移动地连接在该第二壳体(6)上，并且与所述传动轴(1)螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的转向管柱总成，其特征在于，所述第二壳体(6)沿所述传动轴的轴向位于所述第一壳体(2)的上方，并且所述第二壳体(2)的外壁上固定有用于安装管柱支架(7)的固定臂(8)，所述固定臂(8)上形成有滑道(81)，所述第一壳体(2)的外侧壁上形成有滑轨(22)，所述滑轨(22)滑动连接在所述滑道(81)上。

9.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任意一项所述的转向管柱总成。