CN108688713A - 用于车辆的电机驱动转向柱装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的电机驱动转向柱装置，该电机驱动转向柱装置可以包括：壳体，其固定至车身并且具有管件，所述管件的一个侧部形成有狭槽；伸缩管件，其插入到壳体的内径部分以能够前后移动，并且所述伸缩管件锁定和紧固至转向轴；伸缩支架，其布置在伸缩管件的内径部分；以及驱动装置，其通过所述狭槽联接伸缩管件和伸缩支架并为伸缩管件和伸缩支架提供前后移动的动力。

Description

用于车辆的电机驱动转向柱装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的电机驱动转向柱装置，更具体地说是涉及这样一种用于车辆的电机驱动转向柱装置，它在提高刚度的同时通过减少部件数量来减轻重量并简化结构。

背景技术

通常，车辆转向系统包括用于调整驾驶员与方向盘之间距离的伸缩装置和用于调整方向盘竖直倾斜角度的倾斜装置。

在为了便利的各种装置中，伸缩装置可以让驾驶员通过调整连接到方向盘的转向轴前后长度，将驾驶员与方向盘之间的距离调整到与驾驶员体形相适应的理想距离。

有一种手动伸缩装置，该装置具有方向盘和转向轴，由驾驶员直接操作，使方向盘和转向轴沿轴向方向前后移动，并且有一种利用电机动力的电动伸缩装置，提高了驾驶员的便利。

在本文中，参照图1至图4就相关技术中转向柱装置所包含的电动伸缩装置进行了说明。

在图1、图2和图3中，附图标记10表示转向轴。

转向轴10包括第一转向轴11和第二转向轴12，它们通过花键联接，用于调整前后长度。

即，相对于处于固定状态的第二转向轴12，第一转向轴11花键地联接为可以前后移动。

第一管件21、第二管件22和管件形式的壳体23，即总共三根管件围绕转向轴10的外径部分相互套接布置。

更具体地说，第一管件21围绕第一转向轴11的外径部分布置以能够前后移动，第二管件22固定至车身(例如，前围板)，并围绕第二转向轴12的外径部分布置，壳体23布置成可移动地与第一管件21的外径表面和第二管件22的外径表面紧密接触。

在本方案中，第一管件21上形成有锁定孔21-1，第一转向轴11上形成有锁定突出部11-1，锁定突出部11-1插入并锁定在锁定孔21-1内。

支架30安装在壳体23的外径表面上，电机31固定地安装在支架30上，齿轮箱32安装在电机31的输出侧，螺杆34联接至齿轮箱32中的内螺纹，从而可前后移动。

伸缩支架35连接在螺杆34的前端部与第一管件21的外径部分之间。

因此，当齿轮箱32中的内螺纹通过电机31运行而沿正向或反向旋转时，螺杆34向前或向后成直线移动，通过伸缩支架35连接到螺杆34的第一管件21向前或向后移动，同时，锁定并紧固在第一管件21上的第一转向轴11向前或向后移动，这样，驾驶员与连接到第一转向轴11的方向盘之间的前后距离实现了自动调整。

同时，如果由于交通事故，驾驶员的身体与方向盘发生碰撞，连接到方向盘的第一管件21、与第一管件21的外径表面紧密接触的壳体23、安装在壳体23的外径部分上的支架30以及电机31会发生缩进，并一起向前朝着车辆前侧移动预定长度，如图3所示，从而在驾驶员与方向盘发生碰撞时，吸收冲击能量，达到减少司机受伤的目的。

然而，相关技术中的电动伸缩装置存在以下问题。

第一，需要大量管件部件(包括第一管件、第二管件和管件形式的壳体)来实现电动伸缩功能，并吸收缩进引起的冲击能量，从而导致重量和成本增加。

第二，包括第一管件、第二管件和管件形式的壳体在内的管件之间的套接长度很短，因此，存在刚度劣化的问题。

第三，如图4所示，第一管件21的外径表面和壳体23的内径表面需要相互滑动接触，同时形成一个圈，但由于加工公差，第一管件21的外径表面和壳体23的内径表面无法形成一个圈，因此，问题是，第一管件21的外径表面与壳体23的内直径表面之间存在间隙，由于间隙的出现而产生噪声。

第四，由于第一管件21的外径表面与壳体23的内直径表面之间出现间隙，因此问题是，当第一管件21执行伸缩操作而前后移动时，第一管件21与壳体23之间由于接触而出现摩擦噪声。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种用于车辆的电机驱动转向柱装置，该装置被构造成容易实现电动伸缩功能，与相关技术相比，通过减少管件部件的数量，实现了重量减轻和成本降低，通过包括连接到方向盘的伸缩管件、以管件形式存在并布置成与伸缩管件的外径部分套接的壳体以及使伸缩管件前后移动的驱动装置的构造，通过增加伸缩管件与壳体之间的套接长度，提高了刚度。

在各个方面，本发明致力于，当驾驶员与方向盘发生碰撞时，通过连接在伸缩管件与支架之间的弯板，容易地吸收冲击能量，以及当驾驶员与方向盘发生碰撞并且伸缩管件缩进时，吸收碰撞事故发生时的碰撞能量。

在各个方面，本发明致力于，用四个或更多个支撑结构，以对伸缩管件的外径表面和壳体的内径表面进行支撑的方式，改进伸缩管件外径表面与壳体内径表面之间的接触方式，消除伸缩管件与壳体之间的间隙，防止出现噪声。

本发明的各个方面涉及提供一种用于车辆的电机驱动转向柱装置，该电机驱动转向柱装置包括：壳体，其固定至车身并且具有管件，所述管件的一个侧部形成有狭槽；伸缩管件，其插入到壳体的内径部分以能够前后移动，并且所述伸缩管件锁定和紧固至转向轴；伸缩支架，其布置在伸缩管件的内径部分；以及驱动装置，其通过所述狭槽联接伸缩管件和伸缩支架并为伸缩管件和伸缩支架提供前后移动的动力。

在一个示例性实施方案中，所述伸缩支架可以具有拱形部分板和笔直部分板，拱形部分板与伸缩管件的内径表面接触，笔直部分板与伸缩管件的内径表面间隔开，其中所述拱形部分板和所述笔直部分板沿着伸缩支架的周向一体地并重复地形成，所述伸缩支架的一个端部具有内螺纹孔。

在另一个示例性实施方案中，所述伸缩支架的笔直部分板的内径表面可以进一步形成有导引孔，弯板插入通过该导引孔。

在另一个示例性实施方案中，所述狭槽可以是长形的以限制伸缩管件和伸缩支架的前后移动，并且所述狭槽沿其前后方向延伸。

在另一个示例性实施方案中，所述驱动装置可以包括：电机，其安装在所述壳体的外径部分；螺杆，其连接到电机输出轴；前后移动的块体，所述螺杆插入并固定到所述前后移动的块体中，从而能够在一点上旋转；螺栓，其从所述前后移动的块体紧固到所述伸缩支架的内螺纹孔，并使伸缩支架和伸缩管件相互联接。

在另一个示例性实施方案中，所述螺栓可以具有连接到其头部的伸缩套管，该伸缩套管包括能够与所述壳体的狭槽的入口表面接触以便在狭槽的入口表面上滑动的材料。

在进一步的示例性实施方案中，所述螺栓可以具有插入其底部的碰撞吸收套管，所述碰撞吸收套管压紧伸缩管件并使伸缩管件附接至伸缩支架。

在另一个进一步的示例性实施方案中，该电机驱动转向柱装置可以进一步包括：弯板，该弯板包括直板和限制板，所述直板的一个端部固定至伸缩管件的内径端部，所述限制板具有弧形截面，该限制板从直板的另一个端部延伸，穿过伸缩支架的导引孔，向伸缩支架的后端部延伸。

在另一个进一步的示范性实施方案中，所述弯板的直板可以笔直地布置在伸缩支架的笔直部分板与伸缩管件相互隔开处的空间内。

在另一个进一步的示例性实施方案中，所述弯板的限制板可以具有向外凸出形成的弧形截面，这样所述限制板被布置成与伸缩支架的笔直部分板的内表面摩擦接触。

在另一个进一步的示例性实施方案中，在壳体的内径表面上沿周向可以等间隔一体地形成有突出的三个或四个或更多个载荷支撑结构，所述三个或四个或更多个载荷支撑结构与伸缩管件外径表面紧密接触。

在更进一步的示例性实施方案中，所述载荷支撑结构可以在所述壳体的入口侧的内径表面上集中地形成，并且所述载荷支撑结构从前端部向后端部变宽。

通过上述技术方案，本发明的各个方面旨在起到以下作用。

第一，与相关技术相比，通过减少实现方向盘伸缩功能所需的管件部件数量，可以实现重量减轻和成本降低，并可以通过增加伸缩管件与壳体之间的套接长度来增加刚度。

第二，当驾驶员与方向盘发生碰撞时，通过连接弯板，可以容易地吸收冲击能量，当伸缩管件缩进时，可以吸收伸缩管件与支架之间的碰撞能量。

第三，可以用四个或更多个支撑结构，以对伸缩管件的外径表面和壳体的内径表面进行支撑的方式，改进伸缩管件外径表面与壳体内径表面之间的接触方式，消除伸缩管件与壳体之间的间隙，防止出现噪声。

下文讨论了本发明的其他方面和示例性实施方案。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

下文讨论了本发明的上述和其它特征。

附图说明

图1为示出了相关技术中的电动伸缩装置的侧视图；

图2为示出了相关技术中的电动伸缩装置的截面图；

图3为示出了相关技术中电动伸缩装置在碰撞时的工作状态的俯视图；

图4为示出了相关技术中电动伸缩装置的第一管件与壳体之间存在间隙的状态的截面图；

图5为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电机驱动转向柱装置的立体图；

图6为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电机驱动转向柱装置的主要部分的放大立体图；

图7为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电机驱动转向柱装置的截面图；

图8为沿图7中的A-A线截取的截面图；

图9为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电机驱动转向柱装置的壳体的内部结构的立体图；

图10为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电机驱动转向柱装置的壳体与伸缩管件之间的接触结构的截面图。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性具体实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它具体实施方案。

下文将参照附图详细说明本发明的示例性实施方案。

图5至图8为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电机驱动转向柱装置，在图中，附图标记300表示壳体。

壳体300具有空心管的形状，壳体300的后端部安装并固定至车身(例如，前围板)。

狭槽302形成在壳体300的一个侧部以沿前后方向延伸，并且狭槽302的前后长度设置成用于限制如下所述的伸缩管件200和伸缩支架400的前后移动的程度。

伸缩管件200插入壳体300的内径部分以能够前后移动，这样伸缩管件200的后端部与壳体300的内径部分套接。

连接到方向盘的转向轴100通过插入伸缩管件200的内径部分而锁定并紧固。

即，伸缩管件200的前端部形成有锁定孔210，转向轴100上形成有锁定突出部110，这样当锁定突出部110插入并紧固到锁定孔210内时，转向轴100通过插入到伸缩管件200的内径部分而锁定和紧固。

因此，在转向轴100和伸缩管件200互相锁定并紧固的状态下，转向轴100和伸缩管件200设置成沿着壳体300的内径部分是可移动的。

根据本发明的示例性实施方案，伸缩支架400布置在伸缩管件200的内径部分，伸缩管件200和伸缩支架400通过穿过壳体300的狭槽302的驱动装置500而相互联接，驱动装置500为相互联接的伸缩管件200和伸缩支架400的前后移动提供动力。

如图7所示，伸缩支架400具有拱形部分板402和笔直部分板404，拱形部分板402与伸缩管件200的内径表面紧密接触并具有拱形截面，笔直部分板404与伸缩管件200的内径表面间隔开并且具有笔直截面，拱形部分板402和笔直部分板404沿着周向一体地并重复地形成，在伸缩支架400的一个端部形成有内螺纹孔406。

通过伸缩支架400的笔直部分板404的内部表面形成有导引孔408，如下所述的弯板600插入到导引孔408中。

驱动装置500包括电机502、螺杆504、前后移动的块体506和螺栓508，电机502安装在壳体300的外径部分，螺杆504连接到电机502的输出轴并沿壳体300的纵向方向布置，前后移动的块体506螺纹联接至螺杆504，并且当螺杆504原地旋转时，前后移动的块体506向前或向后移动，螺栓508从前后移动的块体506插入并紧固到伸缩支架400的内螺纹孔406内，从而联接伸缩支架400和伸缩管件200。

在本方案中，伸缩套管510附接至螺栓508的头部，其中伸缩套管包括构造成用于与壳体300的狭槽302的入口表面接触以便在狭槽302的入口表面上滑动的材料，同时伸缩套管具有“L”形的截面，这样当前后移动的块体506做前后移动时，前后移动的块体506不与壳体300直接接触，而伸缩套管510与壳体300的狭槽302的入口表面滑动接触。

因此，当前后移动的块体506做前后移动时，由于伸缩套管510与壳体300的狭槽302的入口表面滑动接触，因此可以消除前后移动的块体506与壳体300之间的直接摩擦阻力，从而前后移动的块体506可以平滑地前后移动。

碰撞吸收套管512插入到螺栓508的头部的底部，碰撞吸收套管512被构造成当螺栓508从前后移动的块体506紧固到伸缩支架400的内螺纹孔406时压紧伸缩管件200并使伸缩管件200紧密附接至伸缩支架400，并且被构造成在如下所述的碰撞事故中引导伸缩管件200的缩进运动。

这里，下文将描述如上所述构造的方向盘的电动伸缩操作流程。

首先，当驱动装置500的电机502工作时，连接到电机502的输出轴的螺杆504原地旋转。

接着，随着螺杆504原地旋转，通过螺纹联接到螺杆504的前后移动的块体506向前或向后直线移动，前后移动的块体506的向前移动距离或向后移动距离受限于螺栓508沿着形成在壳体300的一个侧部上的狭槽302向前或向后所移动的距离。

接着，通过前后移动的块体506和螺栓508互相联接的伸缩管件200和伸缩支架400向前或向后移动，锁定并紧固到伸缩管件200的转向轴100也一起向前或向后移动。

因此，随着连接到转向轴100的方向盘向前或向后移动，驾驶员上身与方向盘之间的距离被调整到驾驶员所期望的距离。

如上所述，与相关技术中总共三个管件被布置成一个接一个套接以实现转向轴的伸缩功能的结构相比，伸缩功能可以仅通过两根管件实现，即连接到转向轴的伸缩管件以及固定到车身上的管件形式的壳体，因此，与相关技术相比，通过减少管件部件的数量，可以实现重量减轻和成本降低，并且可以通过增加伸缩管件与壳体之间的套接长度来增加刚度。

同时，在车辆碰撞事故发生时能够吸收驾驶员上身与方向盘碰撞所产生的冲击的弯板600安装在伸缩支架400与伸缩管件200之间。

更详细地，如图8所示，弯板600包括：直板602，其一个端部通过焊接固定至伸缩管件200的内径端部；以及限制板604，该限制板604从直板602的另一个端部弯曲180°，穿过伸缩支架400的导引孔408，向伸缩支架400的后端部延伸，并具有弧形截面。

在本方案中，弯板600的直板602笔直地布置在伸缩支架200的笔直部分板404与伸缩管件200相互隔开处的空间内，弯板600的限制板604具有向外凸出形成的弧形截面，这样弯板600的限制板604被布置成与伸缩支架400的笔直部分板404的内部表面摩擦接触。

因此，当驾驶员的身体因车辆事故而与方向盘发生碰撞时，连接到转向轴100的伸缩管件200缩进并朝着车辆的前侧向前移动预定长度，因此，可以很容易地吸收碰撞能量。

即，当驾驶员的身体因车辆事故而与方向盘发生碰撞时，伸缩管件200在沿缩进方向移动时伸缩管件产生与碰撞吸收套管512的摩擦的同时，伸缩管件200吸收碰撞能量，同时地，当伸缩管件200沿其缩进方向移动时，弯板600在被拖拽的同时吸收碰撞能量。

当伸缩管件200沿缩进方向移动时，弯板600被拖拽，此时弯板600的限制板604与伸缩支架400的笔直部分板404的内部表面摩擦接触，这样就可以更容易地利用摩擦能量来吸收碰撞能量。

如上所述，由于当伸缩管件200缩进时可以吸收碰撞能量的弯板600连接在伸缩管件200与支架400之间，因此当驾驶员与方向盘发生碰撞时，可以通过吸收冲击能量，来减少对驾驶员的伤害。

同时，如上所述，参考图4，由于第一管件21的外径表面与壳体23的内径表面之间出现间隙，因此，存在当第一管件21进行前后移动的伸缩操作时，由于第一管件21与壳体23之间接触而产生噪声的问题。

为了解决这一问题，如图9和图10所示，在壳体300的内径表面上沿周向等间隔一体地形成有突出的三个或四个或更多个载荷支撑结构310，所述三个或四个或更多个载荷支撑结构310与伸缩管件200外径表面紧密接触。

载荷支撑结构310集中形成于壳体300的入口侧的内径表面上，载荷支撑结构310的宽度从前端部向后端部逐渐增加，以增加相对于伸缩管件200的支撑面积。

因此，伸缩管件200的外径表面和壳体300的内径表面由三个或四个或更多个载荷支撑结构310稳固支撑，所以，通过消除伸缩管件200与壳体300之间的间隙，可以防止出现噪声。

由于伸缩管件200的外径表面和壳体300的内径表面由三个或四个或更多个载荷支撑结构310稳固支撑，因此即使在伸缩管件200与壳体300之间的套接长度增加的状态下，外力引起的弯曲载荷施加在伸缩管件200上，也可以实现刚度加强，用于容易地承受弯曲载荷。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上方”、“下方”、“内”、“外”、“上”、“下”、“上部”、“下部”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (12)

1.一种用于车辆的电机驱动转向柱装置，该电机驱动转向柱装置包括：

壳体，其固定至车身并且具有管件，所述管件的一个侧部形成有狭槽；

伸缩管件，其插入到壳体的内径部分以能够前后移动，并且所述伸缩管件锁定和紧固至转向轴；

伸缩支架，其布置在所述伸缩管件的内径部分；以及

驱动装置，其通过所述狭槽联接伸缩管件和伸缩支架并为伸缩管件和伸缩支架提供前后移动的动力。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述伸缩支架具有：拱形部分板，其与伸缩管件的内径表面接触；以及笔直部分板，其与所述伸缩管件的内径表面间隔开，所述拱形部分板和所述笔直部分板沿着伸缩支架的周向一体地并重复地形成，所述伸缩支架的一个端部具有内螺纹孔。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述伸缩支架的笔直部分板具有在内部的导引孔，弯板插入通过该导引孔。

4.根据权利要求1所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述狭槽是长形的以限制伸缩管件和伸缩支架的前后移动，并且所述狭槽沿其前后方向延伸。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述驱动装置包括：

电机，其安装在所述壳体的外径部分；

螺杆，其连接到电机输出轴；

前后移动的块体，所述螺杆插入并固定到所述前后移动的块体中，从而能够在原地旋转；

螺栓，其从所述前后移动的块体紧固到所述伸缩支架的内螺纹孔，并使伸缩支架和伸缩管件相互联接。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述螺栓具有连接到其头部的伸缩套管，该伸缩套管包括能够与所述壳体的狭槽的入口表面接触以便在狭槽的入口表面上滑动的材料。

7.根据权利要求5所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述螺栓具有插入其底部的碰撞吸收套管，所述碰撞吸收套管压紧伸缩管件并使伸缩管件附接至伸缩支架。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，进一步包括：

弯板，该弯板包括直板和限制板，所述直板的第一端部固定至伸缩管件的内径端部，所述限制板具有弧形截面，所述限制板从直板的第二端部延伸，穿过伸缩支架的导引孔，向伸缩支架的后端部延伸。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述弯板的直板笔直地布置在伸缩支架的笔直部分板与伸缩管件相互隔开处的空间内。

10.根据权利要求8所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述弯板的限制板具有向外凸出形成的弧形截面，其中所述限制板被布置成与伸缩支架的笔直部分板的内表面摩擦接触。

11.根据权利要求1所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述壳体的内径表面具有沿其周向等间隔突出的至少三个载荷支撑结构。

12.根据权利要求11所述的用于车辆的电机驱动转向柱装置，其中，所述载荷支撑结构在所述壳体的入口侧的内径表面上集中地形成，并且所述载荷支撑结构从前端部向后端部变宽。