CN108482476A - 一种伸缩型转向轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伸缩型转向轴，包括方向盘、固定套筒、下部套筒、转向轴、电机、上支撑板和下支撑板，转向轴的上端与方向盘连接，固定套筒套设于转向轴的上端，转向轴可绕固定筒套转动，转向轴的下端与下部套筒的上端套接，转向轴可沿固定套筒和下部套筒轴向滑动，并带动下部套筒转动，下部套筒的下端用于与离合器连接，离合器固定于下支撑板上，转向轴上套装有滑台，固定套筒设置于滑台和方向盘之间，电机固设于上支撑板上，电机通过丝杆与滑台连接，电机驱动丝杆转动，通过滑台带动转向轴沿轴向移动。实现方向盘的自动升降，同时保证方向盘随转向轴升降时方向盘能通过转向轴驱动汽车转向，可在无人驾驶模式时节省空间，提高车内空间的利用率。

Description

一种伸缩型转向轴

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种伸缩型转向轴。

背景技术

随着汽车行业的不断发展，自动驾驶已经成了汽车发展的主要方向。对于自动驾驶的汽车来说，由ECU自动控制汽车的转向，在这种模式下方向盘也就是多余的。这时凸出来的方向盘对于车内的空间来说是有很大影响的，所以我们希望在这种模式下把方向盘收缩起来，来提高车内空间利用率。但汽车发生故障时，我们也希望能够通过驾驶员来操作汽车，这时需要方向盘伸出来。而且对于一些喜欢驾驶的驾驶员来说，方向盘也是必要的。所以实现方向盘的升降是很有必要的，来实现两种模式之间的切换。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种伸缩型转向轴，实现方向盘的自动升降，同时保证方向盘随转向轴升降时方向盘能通过转向轴驱动汽车转向，可在无人驾驶模式时节省空间，提高车内空间的利用率。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种伸缩型转向轴，包括方向盘、固定套筒、下部套筒、转向轴、电机、上支撑板和下支撑板，转向轴的上端与方向盘连接，固定套筒套设于转向轴的上端，转向轴可绕固定筒套转动，转向轴的下端与下部套筒的上端套接，转向轴可沿固定套筒和下部套筒轴向滑动，并带动下部套筒转动，下部套筒的下端用于与离合器连接，离合器固定于下支撑板上，固定套筒、上支撑板和下支撑板依次沿转向轴的轴线固定设置，转向轴上套装有滑台，固定套筒设置于滑台和方向盘之间，电机固设于上支撑板上，电机通过丝杆与滑台连接，电机驱动丝杆转动，通过滑台带动转向轴沿轴向移动。

按照上述技术方案，滑台与转向轴之间设有组合轴承，所述的组合轴承包括无内圈滚针推力球轴承，转向轴通过滚珠花键下部套筒连接。

按照上述技术方案，转向轴上设有轴肩，轴肩设置于滑台的一侧，轴肩与组合轴承接触，滑台通过轴肩带动转向轴沿下轴线移动。

按照上述技术方案，下部套筒为中空结构，转向轴套装于下部套筒内。

按照上述技术方案，离合器为电磁离合器，转向轴伸出时电磁离合器通电结合，转向轴收缩时电磁离合器断电。

按照上述技术方案，丝杆的一侧设有导轨，导轨与丝杆平行设置，导轨固定于上支撑板上，滑台与导轨套接，可沿导轨移动。

按照上述技术方案，电机为步进电机。

本发明具有以下有益效果：

实现电机带动转向轴直线运动，同时转向轴可绕固定套筒转动，并带动下部套筒转动，通过对步进电机控制方向盘的升降，实现方向盘的自动升降，同时保证方向盘随转向轴升降时方向盘能通过转向轴驱动汽车转向，可在无人驾驶模式时节省空间，提高车内空间的利用率。

附图说明

图1是本发明实施例中伸出状态时伸缩型转向轴的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明实施例中收缩状态时伸缩型转向轴的结构示意图；

图4是本发明实施例中组合轴承的结构示意图；

图5是本发明实施例中滚珠花键的结构示意图；

图6是图3的A-A剖视图；

图中，1-方向盘，2-滚珠花键，3-固定套筒，4-上支撑板，5-滑台，6-步进电机，7-下支撑板，8-输出轴，9-离合器，10-下部套筒，11-转向轴，12-外圈，13-花键轴，14-内圈，15-第一滚珠，17-保持架，18-滚针，19-第二滚珠，20-导轨，21-丝杆，22-直线轴承，23-组合轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图6所示，本发明提供的一个实施例中的伸缩型转向轴，包括方向盘1、固定套筒3、下部套筒10、转向轴11、步进电机6、上支撑板4和下支撑板7，转向轴11的上端与方向盘1连接，固定套筒3套设于转向轴11的上端，转向轴11可绕固定筒套转动，转向轴11的下端与下部套筒10的上端套接，转向轴11可沿固定套筒3和下部套筒10轴向滑动，并带动下部套筒10转动，下部套筒10的下端用于与离合器9连接，离合器9固定于下支撑板7上，固定套筒3、上支撑板4和下支撑板7依次沿转向轴11的轴线固定设置(所述固定设置为固定设置于汽车的车架上)，转向轴11上套装有滑台5，固定套筒3设置于滑台5和方向盘1之间，步进电机6固设于上支撑板4上，步进电机6通过丝杆与滑台5连接，步进电机6驱动丝杆转动，通过滑台5带动转向轴11沿轴向移动；实现步进电机6带动转向轴11直线运动，同时转向轴11可绕固定套筒3转动，并带动下部套筒10转动，通过对步进电机6控制方向盘1的升降，实现方向盘1的自动升降，同时保证方向盘1随转向轴11升降时方向盘1能通过转向轴11驱动汽车转向，可在无人驾驶模式时节省空间，提高车内空间的利用率。

进一步地，滑台5与转向轴11之间设有组合轴承，转向轴11通过滚珠花键2下部套筒10连接；使得转向轴11可带动下部套筒10转向，并转向轴11可相对于下部套筒10沿轴线运动，所述的组合轴承包括无内圈滚针推力球轴承；实现组合轴承可承受轴向力，同时可在其内转动，组合轴承的外圈12套装于滑台5中，组合轴承的上端面与转向轴11的轴肩接触，同时转向轴11在组合轴承内穿过，组合轴承推动转向轴11一起轴向移动，转向轴11也可在组合轴承内转动，可使转向轴11在轴向运动和转动时有很小的摩擦力，减少系统的振动噪声，使整个系统更加稳定。

进一步地，转向轴11上设有轴肩，轴肩设置于滑台5的一侧，轴肩与组合轴承接触，滑台5通过轴肩带动转向轴11沿下轴线移动。

进一步地，转向轴11的上端通过花键与方向盘1连接，通过花键带动方向盘1一起运动，转向轴11上部设有半圆形花键，通过半圆形花键与固定套筒3连接。

进一步地，滚珠花键2的内圈14与转向轴11套接，转向轴11可在滚珠花键2的内圈14滑动，滚珠花键2的外圈12通过螺栓与下部套筒10连接固定，滚珠花键2外圈12和内圈14之间设有滚珠，使得内圈14可以绕着外圈12转动，转向轴11可以沿着内圈14轴向滑动，转向轴11又可以带动内圈14相对与外圈12转动。

进一步地，下部套筒10为中空结构，转向轴11套装于下部套筒10内。

进一步地，离合器9为电磁离合器9；离合器9的输出轴8与万向传动连接，转向轴11伸出时电磁离合器9通电结合，转向轴11收缩时电磁离合器9断电。

进一步地，丝杆的一侧设有导轨，导轨与丝杆平行设置，导轨固定于上支撑板4上，滑台5与导轨套接，可沿导轨移动。

进一步地，导轨的个数为2个，2个导轨分别设置于丝杆的两侧。

进一步地，导轨通过直线轴承与滑台连接。

进一步地，转向轴11的伸缩机构，所述转向轴11的中部有轴肩，轴肩和滑台5的组合轴承上端面接触，在步进电机6转动使得滑台5直线运动，滑台5两边的孔里有直线轴承，使得沿着导轨直线运动，在滑台5的带动下转向轴11可以上下运动，转向轴11可以在下部套筒10的花键中滑动，并且带动下部套筒10转动，转向轴11与上部的固定套筒3之间采用滚珠花键2，所述转向轴11可以相对固定套筒3沿轴线运动，同时可以带动内圈14转动，这样就可以实现步进电机6带动转向轴11直线运动，同时转向轴11可以绕固定套筒3转动，可以带动下部套筒10转动。这样我们可以通过对电机的控制方向盘1的升降，可以在无人驾驶模式时节省空间，提高车内空间的利用率。下部套筒10下边的与离合器9相连，可以在无人驾驶模式时切断助力电机的动力通过转向器传递到方向盘1，在驾驶员模式时接合，使驾驶员可以实现汽车的转向。通过控制电机和离合器9，我们那可以实现方向盘1高度的无级调节和两种驾驶模式的灵活转换。实现转向轴11的升降是一件比较容易的，由于在驾驶员模式时会需要转向轴11转动，这时我们需要去减少轴向移动和转向轴11的转动，应用了一系列的结构，如滚珠花键2副，组合轴承。

本发明的工作原理：

本发明一种可伸缩转向轴结构如图1和图6所示，固定套筒3和车架固连，上支撑板4和下支撑板7也是车架进行连接，所述的支撑板4上固定着步进电机6，支撑板上有导轨20，所述导轨保证滑台5的移动，所述滑台5和导轨20之间是通过直线轴承22来配合的。步进电机6外伸的丝杆21和滑台5内部的滚珠配合，形成丝杆螺母结构，该结构可以把步进电机6的转动转化为滑台5的直线运动。

如图1和图4所示，滑台5上的孔和组合轴承23的保持架是过盈配合，组合轴承23的推力球一面和转向轴11的轴肩接触，推力球部分可以承受很大的轴向力，所以在滑台5直线运动时，滑台5会带动组合轴承23直线运动，组合轴承23又推动转向轴11直线运动，实现了转向轴11的轴向运动，方向盘1和转向轴11是通过花键进行连接的，转向轴11的轴向运动可以带动方向盘1的轴向运动。当驾驶员驾驶模式时，方向盘1转动会带动转向轴11转动，这时转向轴11要在滑台5内转动的，这时没有内圈14的组合轴承23的滚针18就可以使转向轴11在滑台5内部转动。

转向轴11与下部的套筒10之间是通过花键来进行连接的，转向轴11可以在套筒10中轴向运动，同时转向轴11可以带动套筒10一起转动。

转向轴11与固定套筒3之间是通过滚珠花键2来进行配合的，如图5，花键轴13即转向轴11的上部分，花键轴13上存在着半圆形的花键和内圈14之间的轴向滚珠配合，转

向轴11可以沿着内圈14直线运动，内圈14也存在着圆周方向的第一滚珠15，使得花键轴13可以带动内圈14绕着外圈12转动，外圈14和固定套筒3间是通过螺栓固定在一起的，因此转向轴11在固定套筒3内轴向运动和转动。

离合器9一端与下部套筒10相连，另一端和输出轴8相连，输出轴8是万向传动装置的输入端，可以将方向盘1传来的动力传递到转向器中，达到操纵汽车转向的目的。

本实施例可实现以下功能：1)可以实现转向轴11的伸缩，转向轴11带动方向盘1伸缩，这样在汽车的无人驾驶模式时，可以在步进电机6的带动滑台5向下运动将转向轴11收缩，转向轴11带动方向盘1收缩，使得汽车内部空间加大，提高乘坐舒适性。在驾驶员驾驶模式下，步进电机6带动滑台5向上运动将转向轴11伸出，可以使驾驶员像普通汽车一样驾驶汽车。2)离合器9可以使得转向器在无人驾驶模式时，切断万向传动装置传到输出轴8的转矩，即不将助力电机提供的转矩传给方向盘，防止发生干涉。在驾驶员驾驶模式时，离合器接合，使得驾驶员施加给方向盘1的力可以传递到转向器。3)在驾驶员驾驶模式时，该结构可以通过控制步进电机6来实现方向盘1的高度的无级调节，可以满足不同驾驶员对于方向盘的高度要求，同时可以通过程序控制，使得方向盘高度有记忆功能。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种伸缩型转向轴，其特征在于，包括方向盘、固定套筒、下部套筒、转向轴、电机、上支撑板和下支撑板，转向轴的上端与方向盘连接，固定套筒套设于转向轴的上端，转向轴可绕固定筒套转动，转向轴的下端与下部套筒的上端套接，转向轴可沿固定套筒和下部套筒轴向滑动，并带动下部套筒转动，下部套筒的下端用于与离合器连接，离合器固定于下支撑板上，固定套筒、上支撑板和下支撑板依次沿转向轴的轴线固定设置，转向轴上套装有滑台，固定套筒设置于滑台和方向盘之间，电机固设于上支撑板上，电机通过丝杆与滑台连接，电机驱动丝杆转动，通过滑台带动转向轴沿轴向移动。

2.根据权利要求1所述的伸缩型转向轴，其特征在于，滑台与转向轴之间设有组合轴承，所述的组合轴承包括无内圈滚针推力球轴承，转向轴通过滚珠花键下部套筒连接。

3.根据权利要求2所述的伸缩型转向轴，其特征在于，转向轴上设有轴肩，轴肩设置于滑台的一侧，轴肩与组合轴承接触，滑台通过轴肩带动转向轴沿下轴线移动。

4.根据权利要求1所述的伸缩型转向轴，其特征在于，下部套筒为中空结构，转向轴套装于下部套筒内。

5.根据权利要求1所述的伸缩型转向轴，其特征在于，离合器为电磁离合器，转向轴伸出时电磁离合器通电结合，转向轴收缩时电磁离合器断电。

6.根据权利要求1所述的伸缩型转向轴，其特征在于，丝杆的一侧设有导轨，导轨与丝杆平行设置，导轨固定于上支撑板上，滑台与导轨套接，可沿导轨移动。

7.根据权利要求1所述的伸缩型转向轴，其特征在于，电机为步进电机。