CN110001744B - 一种可伸缩式方向盘及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩式方向盘，包括：汽车前支架，以及滑轨，其固设在汽车前支架上；路感电机，其可滑动地设置在滑轨内；转向轴，其一端同轴固连路感电机的输出轴，所述转向轴的中部具有凸台；转向套筒，其外部固定在汽车前支架上，中心套设在所述转向轴外；转向盘，其同轴固连在所述转向轴的另一端；两个液压缸，其分别套设在所述转向轴外，与所述转向套筒固连，位于所述凸台两侧；所述液压缸具有出油口和进油口；两个活塞，其分别对称设置在所述液压缸内，并且一端紧靠所述凸台；油箱，其具有进口和出口，所述进口连通所述出油口，所述出口连通所述进油口。本发明能够通过液压缸的油压控制来调节转向轴的伸缩实现方向盘的伸缩。

Description

一种可伸缩式方向盘及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种可伸缩式方向盘及其控制方法。

背景技术

汽车是“改变世界的机器”、推动社会进步的车轮，汽车已经成为我们日常生活中不可或缺的重要组成部分。汽车的普遍使用，将改变经济社会结构，形成一整套新的经济、文化、生活体系，改善人的生活质量，推进社会进步，促进了经济发展。节省时间,提高工作效率,方便出游,也可以丰富生活,增加经济的发展。汽车与其它交通工具相比，具有“远距差效益”、“时差效益”和“运输质量差效益”的特点，因此得到广泛使用。

方向盘在车辆的操纵过程中起着极其重要的作用，是车辆转向系统的一个重要组成部分。一方面它将驾驶员作用于方向盘边缘的力通过一系列结构传递给车轮，使车轮产生绕主销的力矩从而使车辆转向，减少了驾驶员操纵车辆转向时所需要的力；另一方面它可以将道路的情况反馈给驾驶员，使驾驶员便于了解行驶路况，增加了驾驶员与道路的互动程度。随着时代的不断进步，汽车产品日新月异，人们对汽车提出了越来越高的要求，在选购汽车时不仅希望汽车有更高的动力性能和经济性能，而且对汽车的舒适度也有了更高的追求，这其中车内空间的大小更是影响顾客购买的一项极其重要的因素。本发明提出了一种用于线控转向车辆上的可以伸缩的方向盘结构，可以有效提高车内空间的利用率，增加乘坐时的舒适度。

发明内容

本发明为解决目前的技术不足之处，提供了一种可伸缩式方向盘，能够通过液压缸的油压控制来调节转向轴的伸缩实现方向盘的伸缩。

本发明还提供一种可伸缩式方向盘的控制方法，能够根据需要调节方向盘的伸缩。

本发明提供的技术方案为：一种可伸缩式方向盘，包括：

汽车前支架，以及

滑轨，其固设在所述汽车前支架上；

路感电机，其可滑动地设置在所述滑轨内；

转向轴，其一端同轴固连所述路感电机的输出轴，所述转向轴的中部具有凸台；

转向套筒，其外部固定在所述汽车前支架上，中心套设在所述转向轴外；

转向盘，其同轴固连在所述转向轴的另一端；

两个液压缸，其分别套设在所述转向轴外，与所述转向套筒固连，位于所述凸台两侧；所述液压缸具有出油口和进油口；

两个活塞，其分别设置在所述两个液压缸内，并且所述活塞对称设置，相对的一端紧靠所述凸台；

油箱，其具有进口和出口，所述进口连通所述出油口，所述出口连通所述进油口。

优选的是，还包括：

两个环形凹槽，其对称设置在所述凸台两侧表面；

两个推力球轴承，其分别设置在所述环形凹槽内；

其中，所述活塞抵靠所述推力球轴承。

优选的是，

所述进口与所述出油口之间以及所述出口与所述进油口之间均设置油管。

优选的是，还包括：

油泵，其设置在所述油管中部。

优选的是，两个转向轴承，其可滑动套设在所述转向轴外部；

其中，所述转向轴套的两端分别固定在所述转向轴承上。

优选的是，还包括：

电子开关，其包括第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关；分别设置在所述进油口和所述出油口处；

整车控制器，其连接所述电子开关及所述油泵；

其中，所述液压缸包括上液压缸和下液压缸，所述活塞包括上活塞和下活塞；

所述上液压缸内设置上活塞，所述下液压缸内设置下活塞；

所述上液压缸的出油口连接所述第一电子开关，进油口连接所述第二电子开关；

所述下液压缸的出油口连接所述第三电子开关，进油口连接所述第四电子开关。

一种可伸缩式方向盘的控制方法，包括：

当控制方向盘缩回时，开启第二电子开关，闭合第一电子开关和第四电子开关，上油泵将油箱内油泵入上液压缸直至触发第三电子开关开启，使下液压缸内油流出，上活塞下压凸台使转向轴下移；

当控制方向盘伸出时，开启第一电子开关和第四电子开关，关闭第二电子开关和第三电子开关，下油泵将油箱内油泵入下液压缸，活塞上移推动凸台使上液压泵内油流出，同时带动转向轴上移。

优选的是，当下液压缸的压力达到300～400kPa时，第三电子开关开启。

优选的是，当控制方向盘缩回时，控制上油泵的流量Q₁满足：

其中，r为油管的半径，h₁为上油泵与上进油口的高度差，h₂为油箱与上油泵的高度差，P为第三电子开关的触发开启压力，V为下液压缸内油的体积，Q₀为上油泵的额定流量。

优选的是，控制方向盘伸出时，控制下油泵的流量Q₂满足：

其中，r为油管的半径，h₃为下油泵与下进油口的高度差，h₄为油箱与下油泵的高度差，P′为上活塞对推力球轴承的压力，V′为上液压缸内油的体积，Q₀′为下油泵的额定流量。

本发明所述的有益效果：1)本发明提供了一种可伸缩式方向盘，能够通过液压缸的油压控制来调节转向轴的伸缩实现方向盘的伸缩；2)本发明还提供一种可伸缩式方向盘的控制方法，能够根据需要调节方向盘的伸缩，还能实时调控油泵和电子开关的工作状态，实现方向盘的伸缩功能。

附图说明

图1为本发明所述的可伸缩式方向盘的整体结构图。

图2为本发明所述的凸台处的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明的可伸缩式方向盘，包括：汽车前支架100与汽车车身通过螺栓连接。在汽车前支架上固设有滑轨110，在滑轨110上匹配设置路感电机120，路感电机129可以沿着滑轨110滑动。转向轴130的一端同轴固连路感电机129的输出轴，转向轴130的上下伸缩可以带动路感电机129沿滑轨110移动。转向轴130的中部具有凸台。转向轴130的另一端通过花键连接转向盘140。转向套筒150的外部固定在所述汽车前支架100上，中心套设在所述转向轴130外；两个液压缸(上液压缸160和下液压缸170)分别套设在所述转向轴130外，与所述转向套筒150固连，位于所述凸台的两侧；转向轴穿过液压缸的中心部位通孔。所述液压缸(上液压缸160和下液压缸170)具有出油口(164和174)和进油口(163和173)。两个活塞(上活塞161和下活塞171)其分别对称设置在所述液压缸内，并且一端紧靠所述凸台；油箱180具有进口和出口，所述进口连通所述出油口(164和174)，所述出口连通所述进油口(163和173)。

在另一实施例中，在凸台的两侧表面均设置环形凹槽，两个推力球轴承132分别设置在所述环形凹槽内，两组推力球轴承紧夹转向轴中部凸台。活塞(上活塞161和下活塞171)分别抵靠所述推力球轴承132的外侧面。

在另一实施例中，所述进口与所述出油口(上出油口164和下出油口174)之间以及所述出口与所述进油口(上进油口163和下进油口173)之间设置油管。

在另一实施例中，油泵(上油泵181和下油泵182)设置在所述油管中部。

在另一实施例中，所述活塞(上活塞161和下活塞171)的另一端与所述液压缸(上液压缸160和下液压缸170)的接触面之间设置密封圈(162和172)。

在另一实施例中，两个转向轴承131可滑动套设在所述转向轴130的外部，位于上下端；转向轴套131的上下两端分别固定在所述转向轴承131上。转向轴130可相对于转向轴套131上下滑动。

在另一实施例中，所述路感电机120的输出轴与所述转向轴130之间通过联轴器连接。

在另一实施例中，上出油口164、上进油口163和下出油口174以及下进油口173处分别设置电子开关(第一电子开关165、第二电子开关166、第三电子开关175、第四电子开关176)。其中第三电子开关具有压力传感器，当压力传感器检测压力达到一定数值时，触发第三电子开关开启。

在另一实施例中，整车控制器190通过弱电连接所述电子开关及所述油泵。

在实际操作中，当转向盘140正常转向时，转向轴130转动，推力球轴承132转动，从而使得上活塞161和下活塞171不随转向轴130转动，减少了转向时的阻力，增加了活塞的使用寿命，提高了液压油的密封程度。

本发明还提供一种可伸缩式方向盘的控制方法，包括：

当控制方向盘缩回时，开启第二电子开关，闭合第一电子开关和第四电子开关，上油泵将油箱内油泵入上液压缸直至触发第三电子开关开启，使下液压缸内油流出，上活塞下压凸台使转向轴下移；

当控制方向盘伸出时，开启第一电子开关和第四电子开关，关闭第二电子开关和第三电子开关，下油泵将油箱内油泵入下液压缸，活塞上移推动凸台使上液压泵内油流出，同时带动转向轴上移。

在另一实施例中，当下液压缸的压力达到300～400kPa时，第三电子开关开启。

在另一实施例中，当控制方向盘缩回时，控制上油泵的流量Q₁满足：

其中，r为油管的半径，单位dm；h₁为上油泵与上进油口的高度差，单位dm；h₂为油箱与上油泵的高度差，单位dm；P为第三电子开关的触发开启压力，单位Pa；V为下液压缸内油的体积，单位dm³；Q₀为上油泵的额定流量，单位dm³/s。

在另一实施例中，控制方向盘伸出时，控制下油泵的流量Q₂满足：

其中，r为油管的半径，单位dm；h₃为下油泵与下进油口的高度差，单位dm；h₄为油箱与下油泵的高度差，单位dm；P′为上活塞对推力球轴承的压力，单位Pa；V′为上液压缸内油的体积，单位dm³；Q₀′为下油泵的额定流量，单位dm³/s。

当整车控制器190收到转向盘缩回指令，即转向盘140开始缩回时，整车控制器190通过弱电发出信号控制第二电子开关166开启，第一电子开关165闭合，第四电子开关176闭合，上油泵181工作将液压油通过上进油口163从油箱180泵入上液压缸160内。考虑驾驶员作用于转向盘上的手力及转向盘140、路感电机110等部件自重，为防止转向盘缩回速度失衡，第三电子开关175应具有压力传感器，且在下液压缸170压力到达300kPa后开启，下液压缸170内液压油通过下出油口174流入下油箱180。此时上活塞161在约10KN的压力作用下向下平稳运动，带动转向轴130中部的凸台从而带动转向轴130相对于转向轴套150向下方运动，从而带动路感电机110沿导轨110向下运动，进而达到方向盘1缩回的目的。当上液压缸160内泵入3dm³的液压油，且下液压缸170内3dm³液压油通过下出油口174全部流入下油箱180后，此时整车控制器190发出信号控制上油泵181停止工作、所有电子开关闭合，转向盘140达到缩回极限，转向盘可缩回约30cm。

当整车控制器190收到转向盘伸出指令，即转向盘140开始伸出时，整车控制器190通过弱电发出信号控制第一电子开关165、第四电子开关176开启，第二电子开关166、第三电子开关175关闭。下油泵182工作将液压油通过进油口173从油箱180泵入下液压缸170内。上液压缸160内的液压油通过出油口164流入油箱180。此时下活塞171在约10KN压力作用下向上运动，带动转向轴130中部的凸台从而带动转向轴130相对于转向轴套150向上方运动，从而带动路感电机110沿导轨110向上运动，进而达到方向盘1伸出的目的。当下液压缸170内泵入3dm³液压油，且上液压缸160内3dm³液压油通过出油口164全部流入下油箱180后，整车控制器190发出信号控制下油泵182停止工作、所有电子开关闭合，转向盘140达到伸出极限，可伸出约30cm。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种可伸缩式方向盘的控制方法，其特征在于，所述可伸缩式方向盘包括：

汽车前支架，以及

滑轨，其固设在所述汽车前支架上；

路感电机，其可滑动地设置在所述滑轨内；

转向轴，其一端同轴固连所述路感电机的输出轴，所述转向轴的中部具有凸台；

转向套筒，其外部固定在所述汽车前支架上，中心套设在所述转向轴外；

转向盘，其同轴固连在所述转向轴的另一端；

两个液压缸，其分别套设在所述转向轴外，与所述转向套筒固连，位于所述凸台两侧；所述液压缸具有出油口和进油口；

两个活塞，其分别设置在所述两个液压缸内，并且所述活塞对称设置，相对的一端紧靠所述凸台；

油箱，其具有进口和出口，所述进口连通所述出油口，所述出口连通所述进油口；

电子开关，其包括第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关；分别设置在所述进油口和所述出油口处；

整车控制器，其连接所述电子开关及油泵；

其中，所述两个液压缸包括上液压缸和下液压缸，所述两个活塞包括上活塞和下活塞；

所述上液压缸内设置上活塞，所述下液压缸内设置下活塞；

所述上液压缸的出油口连接所述第一电子开关，进油口连接所述第二电子开关；

所述下液压缸的出油口连接所述第三电子开关，进油口连接所述第四电子开关；

所述可伸缩式方向盘的控制方法，包括：

当控制方向盘缩回时，开启第二电子开关，闭合第一电子开关和第四电子开关，上油泵将油箱内油泵入上液压缸直至触发第三电子开关开启，使下液压缸内油流出，上活塞下压所述凸台使转向轴下移；

当控制方向盘伸出时，开启第一电子开关和第四电子开关，关闭第二电子开关和第三电子开关，下油泵将油箱内油泵入下液压缸，活塞上移推动凸台使上液压泵内油流出，同时带动转向轴上移。

2.根据权利要求1所述的可伸缩式方向盘的控制方法，其特征在于，还包括：

两个环形凹槽，其对称设置在所述凸台两侧表面；

两个推力球轴承，其分别设置在所述环形凹槽内；

其中，所述活塞抵靠所述推力球轴承。

3.根据权利要求2所述的可伸缩式方向盘的控制方法，其特征在于，

所述进口与所述出油口之间以及所述出口与所述出油口之间均设置油管。

4.根据权利要求3所述的可伸缩式方向盘的控制方法，其特征在于，还包括：

油泵，其设置在所述油管中部。

5.根据权利要求4所述的可伸缩式方向盘的控制方法，其特征在于，

两个转向轴承，其可滑动套设在所述转向轴外部；

其中，所述转向轴套的两端分别固定在所述转向轴承上。

6.根据权利要求5所述的可伸缩式方向盘的控制方法，其特征在于，

当下液压缸的压力达到300～400kPa时，第三电子开关开启。

7.根据权利要求6所述的可伸缩式方向盘的控制方法，其特征在于，当控制方向盘缩回时，控制上油泵的流量Q₁满足：

其中，r为油管的半径，h₁为上油泵与上进油口的高度差，h₂为油箱与上油泵的高度差，P为第三电子开关的触发开启压力，V为下液压缸内油的体积，Q₀为上油泵的额定流量。

8.根据权利要求7所述的可伸缩式方向盘的控制方法，其特征在于，控制方向盘伸出时，控制下油泵的流量Q₂满足：

其中，r为油管的半径，h₃为下油泵与下进油口的高度差，h₄为油箱与下油泵的高度差，P′为上活塞对推力球轴承的压力，V′为上液压缸内油的体积，Q₀′为下油泵的额定流量。