CN110550100A - 转向系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种转向系统及车辆。所述转向系统包括转向管柱、转向盘、第一离合器、第二离合器、传动轴、转向器、第一电机、第二电机，转向管柱的转向轴的上端与转向盘相连，转向轴的下端与传动轴的上端通过第一离合器相连，传动轴的下端与转向器通过第二离合器相连，第一电机通过第一减速传动机构与转向轴相连，第二电机通过第二减速传动机构与转向器的转向齿条相连，转向系统具有线控转向模式和机械连接转向模式，在线控转向模式，第一离合器和第二离合器均断开，第一电机向转向轴提供与转动方向相反的作用力，第二电机驱动转向齿条移动；在机械连接转向模式，第一离合器和第二离合器均接合，第一电机向转向轴提供与转动方向相同的作用力。

Description

转向系统及车辆

技术领域

本公开涉及一种转向系统及车辆。

背景技术

转向系统的功能是按照驾驶员的意愿控制车辆的行驶方向。传统的转向系统主要包括转向盘、转向管柱、传动轴、转向器、转向横拉杆，转向管柱的转向轴的上端与转向盘相连，转向轴的下端与传动轴的上端相连，传动轴的下端与转向器相连。需要转向时，驾驶员对转向盘施加转向力矩，该力矩通过转向轴和传动轴输入转向器，通过转向器使转向横拉杆移动，并带动转向节臂，使转向轮偏转，从而改变车辆的行驶方向。

传统的转向系统存在以下缺陷：一、转向系统各部分之间采用机械连接，容易因机械传动误差造成转向手感波动，影响用户体验；二、大量的中间传动机构造成整车零部件数量多，重量大，成本高。为此，考虑用线控方式替代传统的机械连接方式。然而，出于安全目的，目前一些国家和地区的法律法规尚不允许转向系统单纯采用线控方式。

发明内容

本公开的目的是提供一种转向系统，该转向系统可同时实现线控转向和机械转向。

为了实现上述目的，本公开提供一种转向系统，包括转向管柱、转向盘、第一离合器、第二离合器、传动轴、转向器、第一电机、第二电机，所述转向管柱的转向轴的上端与所述转向盘相连，所述转向轴的下端与所述传动轴的上端通过所述第一离合器相连，所述传动轴的下端与所述转向器通过所述第二离合器相连，所述第一电机通过第一减速传动机构与所述转向轴相连，所述第二电机通过第二减速传动机构与所述转向器的转向齿条相连，所述转向系统具有线控转向模式和机械连接转向模式，在所述线控转向模式，所述第一离合器和所述第二离合器均断开，所述第一电机向所述转向轴提供与所述转向轴的转动方向相反的作用力，所述第二电机驱动所述转向齿条移动；在所述机械连接转向模式，所述第一离合器和所述第二离合器均接合，所述第一电机向所述转向轴提供与所述转向轴的转动方向相同的作用力。

可选地，所述转向系统还包括第一控制器、第二控制器和第三控制器，所述第一控制器用于控制所述第一电机，所述第二控制器用于控制所述第二电机，所述第三控制器用于控制所述第一离合器和所述第二离合器，所述第三控制器分别与所述第一控制器和所述第二控制器电连接。

可选地，所述转向管柱还包括固定支架、第一柱筒、第二柱筒、角度调节电机、角度调节丝杆螺母机构、连杆机构、高度调节电机、高度调节丝杆螺母机构，所述第二柱筒设置在所述第一柱筒内且与所述第一柱筒滑动套接，所述转向轴穿设于所述第一柱筒和所述第二柱筒，所述转向轴包括花键连接的上轴和下轴，所述上轴通过第一轴承支承在所述第二柱筒内，所述下轴通过第二轴承支承在所述第一柱筒内，所述第一柱筒绕第一铰接轴线铰接在所述固定支架上，所述角度调节电机能够通过所述角度调节丝杆螺母机构和所述连杆机构驱动所述第一柱筒相对于所述固定支架转动，所述高度调节电机能够通过所述高度调节丝杆螺母机构驱动所述第二柱筒相对于所述第一柱筒轴向移动。

可选地，所述角度调节丝杆螺母机构包括角度调节丝杆和套设在所述角度调节丝杆上的角度调节螺母，所述角度调节丝杆与所述角度调节电机相连，所述角度调节螺母通过所述连杆机构与所述固定支架相连，所述连杆机构中的一个连杆绕第二铰接轴线铰接在所述第一柱筒上，所述第一铰接轴线与所述第二铰接轴线平行。

可选地，所述角度调节丝杆的轴线与所述第一铰接轴线垂直。

可选地，所述转向管柱还包括角度调节电机基座，所述角度调节电机固定在所述角度调节电机基座上，所述角度调节电机基座绕第三铰接轴线铰接在所述第一柱筒上，所述第三铰接轴线与所述第一铰接轴线平行。

可选地，所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的第一端绕第四铰接轴线铰接在所述角度调节螺母上，所述第一连杆的第二端绕第六铰接轴线铰接于所述第二连杆的第一端，所述第二连杆的第二端绕第五铰接轴线铰接在所述固定支架上，所述第一铰接轴线、所述第四铰接轴线、所述第五铰接轴线和所述第六铰接轴线平行，所述第一连杆绕所述第二铰接轴线铰接在所述第一柱筒上。

可选地，所述第一连杆具有与所述角度调节螺母相连的第一铰接点、与所述第一柱筒相连的第二铰接点、与所述第二连杆相连的第三铰接点，所述第一铰接点、所述第二铰接点和所述第三铰接点之间的连线呈三角形。

可选地，所述连杆机构为两个，两个所述连杆机构分别设置在所述角度调节螺母的两侧。

可选地，所述高度调节丝杆螺母机构包括高度调节丝杆和套设在所述高度调节丝杆上的高度调节螺母，所述高度调节丝杆与所述高度调节电机相连，所述高度调节螺母与所述第二柱筒相连，所述高度调节丝杆的轴线与所述第二柱筒的轴线平行。

可选地，所述转向管柱还包括高度调节电机基座，所述高度调节电机固定在所述高度调节电机基座上，所述高度调节电机基座固定在所述第一柱筒上。

通过上述技术方案，使得能够提供一种可同时实现线控转向和机械转向的转向系统。通过将转向系统切换至线控转向模式，可以避免因机械传动误差造成转向手感波动，提升驾乘体验。在当地法律法规不允许线控转向的情况下，或者在车辆因故障原因暂时无法进入线控转向模式时，可以将转向系统切换至机械连接转向模式，以满足转向需求。

本公开还提供一种车辆，包括如上所述的转向系统。

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是根据本公开的一种实施方式的转向管柱的立体示意图；

图2和图3是根据本公开的一种实施方式的转向管柱的另一视角的立体示意图；

图4是根据本公开的一种实施方式的转向管柱的爆炸示意图；

图5是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的转向轴的立体示意图；

图6是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的角度调节丝杆与角度调节电机基座的装配示意图，其中，为了显示内部结构，角度调节电机基座以剖视图示出；

图7是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的角度调节丝杆与角度调节电机基座的爆炸示意图；

图8是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的角度调节螺母的爆炸示意图；

图9是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的丝杆压紧块的立体示意图；

图10是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的高度调节丝杆与高度调节电机基座的装配示意图，其中，为了显示内部结构，高度调节电机基座以剖视图示出；

图11是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的高度调节丝杆与高度调节电机基座的爆炸示意图；

图12是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的高度调节模块的装配示意图，其中，为了显示内部结构，第一柱筒以剖视图示出；

图13是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的高度调节模块的爆炸示意图；

图14是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的滑动套环的立体示意图；

图15是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的滑动柱筒的立体示意图；

图16是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的滑动柱筒的剖视示意图；

图17是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的第一柱筒的立体示意图，其中，为了显示内部结构，第一柱筒以剖视图示出；

图18是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的压紧机构的爆炸示意图；

图19是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的第二柱筒的装配示意图，其中，为了显示内部结构，滑动柱筒以剖视图示出；

图20是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的第二柱筒的爆炸示意图；

图21是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的滑动柱筒的立体示意图，其中，为了显示内部结构，滑动柱筒以剖视图示出；

图22是根据本公开的一种实施方式的转向管柱中的溃缩环的立体示意图；

图23是根据本公开的一种实施方式的转向系统的结构示意图；

图24是根据本公开的一种实施方式的转向管柱与第一电机的立体装配示意图，其中，为了显示内部结构，上壳体以剖视图示出。

附图标记说明

10角度调节电机 20角度调节电机基座

21第二限位台阶 22第三限位台阶

30角度调节丝杆 31第一限位台阶

32第一销孔 40角度调节螺母

41螺母本体 42丝杆压紧块

43压紧弹簧 44压紧螺母

411第一螺纹孔 412第二螺纹孔

421小径部 422大径部

423台阶面 424凹面

425定位凸起 51第一推力轴承

52第二推力轴承 53第一锁紧螺母

54第一开槽螺母 55第一开口销

56第一承载轴承 57第二承载轴承

58第一限位挡圈 60转向轴

61上轴 62下轴

71第一轴承 72第二轴承

80第一柱筒 801滑槽

802安装凸耳 803环形安装槽

804安装孔 90第二柱筒

91滑动柱筒 92溃缩柱筒

93溃缩环 911第二减摩涂层

912连接板 913环形定位槽

931凸起 100滑动套环

101第一减摩涂层 110高度调节电机

120高度调节电机基座 121第五限位台阶

122第六限位台阶 130高度调节丝杆

131第四限位台阶 132第二销孔

140高度调节螺母 151第三推力轴承

152第四推力轴承 153第二锁紧螺母

154第二开槽螺母 155第二开口销

156第三承载轴承 157第四承载轴承

158第二限位挡圈 160固定支架

171第一连杆 172第二连杆

180调节控制器 191第一线束

192第二线束 200压紧机构

201卡簧 202碟簧压紧片

203碟簧 204垫片

205压紧块 211第一紧固件

212第二紧固件 220转向盘

231第一离合器 232第二离合器

240传动轴 250转向器

261第一电机 262第二电机

271第一控制器 272第二控制器

273第三控制器 281上壳体

282下壳体 291蜗轮

292蜗杆 300转向管柱

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。

根据本公开的一个方面，如图1至图4所示，提供一种转向管柱300，包括转向轴60、固定支架160、第一柱筒80、第二柱筒90、角度调节电机10、角度调节丝杆螺母机构和连杆机构。

角度调节丝杆螺母机构包括角度调节丝杆30和套设在角度调节丝杆30上的角度调节螺母40。固定支架160用于固定到车身上，第一柱筒80绕第一铰接轴线A-A铰接在固定支架160上，第二柱筒90与第一柱筒80滑动套接，转向轴60穿设于第一柱筒80和第二柱筒90。

如图4和图5所示，转向轴60包括通过花键连接的上轴61和下轴62，上轴61通过第一轴承71支承在第二柱筒90内，下轴62通过第二轴承72支承在第一柱筒80内，上轴61用于连接转向盘，下轴62用于连接传动轴，角度调节电机10用于依次通过角度调节丝杆螺母机构和连杆机构驱动第一柱筒80相对于固定支架160转动，以调节第一柱筒80与固定支架160之间的夹角，从而实现转向管柱的角度调节功能。

在本公开的转向管柱中，角度调节丝杆螺母机构用于将角度调节电机10的旋转运动转化成角度调节螺母40的直线运动，角度调节螺母40通过连杆机构带动第一柱筒80绕第一铰接轴线A-A转动。通过角度调节丝杆螺母机构与连杆机构的配合，能够显著提高角度调节的精度和调节过程中的运动可靠性。

进一步地，在一种实施方式中，如图1至图4所示，角度调节电机10安装在第一柱筒80上，角度调节丝杆30与角度调节电机10相连，角度调节螺母40通过连杆机构与固定支架160相连，连杆机构中的一个连杆绕第二铰接轴线B-B铰接在第一柱筒80上，第一铰接轴线A-A与第二铰接轴线B-B平行。通过这种方式，一方面能够提高转向管柱的整体刚性和可靠性，使得只有在角度调节电机10启动时才能带动第一柱筒80转动，用手或通过其他外力无法晃动第一柱筒80，另一方面能够提高转向管柱的一阶固有模态，减小振动。

在本公开中，可以将角度调节丝杆30沿任意适当的方向布置。在一种实施方式中，角度调节丝杆30的轴线可以与第一铰接轴线A-A垂直，以便于实现运动的传递。

可选地，如图1至图3所示，第一柱筒80可以位于角度调节丝杆螺母机构和固定支架160之间，以使得转向管柱的结构更紧凑。

为了提高角度调节精度以及减小角度调节所需的驱动力，在一种实施方式中，如图1至图4所示，第一柱筒80的一个端部铰接在固定支架160上，连杆机构中的一个连杆铰接在第一柱筒80的另一个端部上。

为了方便将角度调节电机10安装到第一柱筒80上，在一种实施方式中，如图1至图4所示，转向管柱300还可以包括角度调节电机基座20，角度调节电机10固定在角度调节电机基座20的一端，角度调节电机基座20安装在第一柱筒80上。如图6和图7所示，角度调节丝杆30穿设于角度调节电机基座20，角度调节丝杆30通过第一承载轴承56和第二承载轴承57支承在角度调节电机基座20内，角度调节丝杆30的一端伸出角度调节电机基座20并与角度调节电机10花键连接，角度调节丝杆30的另一端伸出角度调节电机基座20并与角度调节螺母40螺纹配合。第一承载轴承56和第二承载轴承57使得角度调节丝杆30在径向上无法移动。

在这种情况下，角度调节丝杆30和角度调节电机基座20之间可能存在轴向间隙，该间隙可能导致以下问题：一、角度调节丝杆30转动时会产生异响；二、角度调节螺母40的预期位置与实际位置之间存在偏差；三、转向盘晃动。

为了消除角度调节丝杆30和角度调节电机基座20之间的轴向间隙，使角度调节丝杆30不能沿轴向窜动，在一种实施方式中，如图6和图7所示，角度调节丝杆30上布置有第一推力轴承51，转向管柱还包括第一轴向压紧机构，该第一轴向压紧机构向角度调节丝杆30施力，以使角度调节丝杆30与角度调节电机基座20在轴向上通过第一推力轴承51压紧。具体地，角度调节丝杆30上形成有第一限位台阶31，角度调节电机基座20的内壁上形成有第二限位台阶21，第一推力轴承51的两侧分别抵接于第一限位台阶31和第二限位台阶21。

第一轴向压紧机构可以具有任意适当的结构，例如可以包括压紧弹簧，该压紧弹簧设置在角度调节电机基座20和角度调节丝杆30之间，并且向角度调节丝杆30施加沿轴向的弹性力，以使第一推力轴承51被角度调节丝杆30和角度调节电机基座20夹紧。

在一种实施方式中，如图6和图7所示，第一轴向压紧机构包括布置在角度调节丝杆30上的第二推力轴承52和第一锁紧螺母53，第二推力轴承52位于第一推力轴承51和第一锁紧螺母53之间，角度调节电机基座20的内壁上还形成有第三限位台阶22，第二推力轴承52的两侧分别抵接于第三限位台阶22和第一锁紧螺母53，第一推力轴承51和第二推力轴承52位于第一限位台阶31和第一锁紧螺母53之间。

这里，第一推力轴承51和第二推力轴承52既能承受轴向力又能绕轴线转动。第一锁紧螺母53与角度调节丝杆30之间为螺纹配合。当拧紧第一锁紧螺母53时，角度调节丝杆30上的第一限位台阶31与第一锁紧螺母53之间的距离会逐渐减小；继续拧紧第一锁紧螺母53时，第一限位台阶31与第一推力轴承51之间的间隙、第一推力轴承51与第二限位台阶21之间的间隙、第三限位台阶22与第二推力轴承52之间的间隙、第二推力轴承52与第一锁紧螺母53之间的间隙会减小至最小，即无间隙。

为了防止第一锁紧螺母53因角度调节丝杆30的旋转而松动，进一步地，如图6和图7所示，所述第一轴向压紧机构还包括布置在角度调节丝杆30上的第一开槽螺母54和第一开口销55，第一锁紧螺母53的背离第二推力轴承52的一侧通过第一开槽螺母54固定，第一开槽螺母54通过第一开口销55固定。当第一锁紧螺母53拧紧后，再拧紧第一开槽螺母54并且将第一开口销55穿过第一开槽螺母54并插入角度调节丝杆30上预留的第一销孔32中。第一开槽螺母54因为有第一开口销55的阻挡而不会产生松动。同样，第一锁紧螺母53因为有第一开槽螺母54的阻挡而不会产生松动。

第一承载轴承56和第二承载轴承57可以布置在任意适当的位置。在一种实施方式中，如图6和图7所示，第一承载轴承56位于第一推力轴承51和第二推力轴承52之间，第二推力轴承52、第一锁紧螺母53和第一开槽螺母54位于第一轴承71和第二轴承72之间。第二承载轴承57的朝向第一承载轴承56的一侧可以通过第一限位挡圈58固定，第一限位挡圈58安装在角度调节电机基座20的内壁上，第二承载轴承57的背离第一承载轴承56的一侧可以由角度调节电机10限位。

为了增加角度调节电机10的运动自由度，使运动传递更顺畅，在一种实施方式中，如图1至图3所示，角度调节电机基座20绕第三铰接轴线C-C铰接在第一柱筒80上，第三铰接轴线C-C与第一铰接轴线A-A平行。

为了便于角度调节电机基座20的安装，在一种实施方式中，如图4所示，第一柱筒80上形成有安装凸耳802，角度调节电机基座20绕第三铰接轴线C-C铰接在安装凸耳802上，沿所述第一柱筒80的轴向，安装凸耳802位于第一柱筒80的两个端部之间，从而使角度调节电机10和角度调节电机基座20位于第一柱筒80的两个端部之间，使得转向管柱结构更紧凑。

角度调节螺母40在角度调节丝杆30上长时间运动之后会产生一定的磨损，导致角度调节螺母40与角度调节丝杆30之间产生间隙，该间隙一方面会导致角度调节螺母40产生振动，另一方面会导致驾驶员手握转向盘时有空旷的感觉，引起转向盘晃动。

为了消除或减小角度调节螺母40和角度调节丝杆30之间的间隙，在一种实施方式中，如图8所示，角度调节丝杆螺母机构包括角度调节丝杆30和径向压紧机构，螺母本体41与角度调节丝杆30螺纹配合，径向压紧机构向角度调节丝杆30和/或螺母本体41施加沿角度调节丝杆30径向的力，以使螺母本体41压紧在角度调节丝杆30上。

在一种实施方式中，径向压紧机构的一端与螺母本体41相连，另一端作用在角度调节丝杆30上。在这种情况下，径向压紧机构向螺母本体41和角度调节丝杆30施加方向相反的作用力，从而螺母本体41和角度调节丝杆30在径向上压紧。

所述径向压紧机构可以具有任意适当的结构。在一种实施方式中，径向压紧机构包括丝杆压紧块42、压紧弹簧43和压紧螺母44，螺母本体41上形成有与角度调节丝杆30配合的第一螺纹孔411和与压紧螺母44配合的第二螺纹孔412，第一螺纹孔411与第二螺纹孔412连通，压紧弹簧43设置在压紧螺母44和丝杆压紧块42之间并向丝杆压紧块42施加弹性力，以使丝杆压紧块42压持在角度调节丝杆30的侧面上。

当压紧螺母44朝着压缩压紧弹簧43的方向旋动时，压紧弹簧43的弹性力会通过丝杆压紧块42传递至角度调节丝杆30，从而使角度调节丝杆30和角度调节螺母40之间的间隙变小或者无间隙配合。

为了更好地实现压紧功能，在一种实施方式中，如图9所示，丝杆压紧块42具有与角度调节丝杆30的螺纹柱面相适应的凹面424，丝杆压紧块42通过该凹面424压持在角度调节丝杆30的螺纹柱面上。

丝杆压紧块42可以具有任意适当的结构。在一种实施方式中，如图9所示，丝杆压紧块42具有同轴的小径部421和大径部422，小径部421与大径部422之间形成有台阶面423，压紧弹簧43套设在小径部421上，压紧弹簧43的一端抵接于台阶面423，另一端抵接于压紧螺母44的内侧，凹面424形成在大径部422的远离小径部421的一端。

为了保证丝杆压紧块42装配完成后其凹面424正好与角度调节丝杆30的侧面相配合，在一种实施方式中，如图9所示，丝杆压紧块42的侧面上形成有定位凸起425，螺母本体41内形成有与定位凸起425相配合的定位凹槽。在将丝杆压紧块42装入螺母本体41的过程中，丝杆压紧块42侧面的定位凸起425插入到螺母本体41内的定位凹槽，使得丝杆压紧块42无法转动，实现装配防错。

为了使压紧弹簧43的弹性力更有效地传递到角度调节丝杆30上，在一种实施方式中，如图8所示，第一螺纹孔411的轴线与第二螺纹孔412的轴线正交。在其他可能的实施方式中，第一螺纹孔411的轴线与第二螺纹孔412的轴线可以相交但不垂直。

连杆机构可以包括任意数量的连杆，例如两个或更多个。在一种实施方式中，如图1至图4所示，连杆机构包括第一连杆171和第二连杆172，第一连杆171的第一端绕第四铰接轴线D-D铰接在角度调节螺母40上，第一连杆171的第二端绕第六铰接轴线F-F铰接于第二连杆172的第一端，第二连杆172的第二端绕第五铰接轴线E-E铰接在固定支架160上，第一铰接轴线A-A、第四铰接轴线D-D、第五铰接轴线E-E和第六铰接轴线F-F平行。

在一种实施方式中，第一连杆171绕第二铰接轴线B-B铰接在第一柱筒80上，以通过第一连杆171带动第一柱筒80转动。在这种情况下，第二连杆172对第一连杆171形成支撑，保证角度调节过程中的运动稳定性。

在上述实施方式中，第一连杆171具有与角度调节螺母40相连的第一铰接点、与第一柱筒80相连的第二铰接点、与第二连杆172相连的第三铰接点。为了保证连杆机构的运动灵活性，在一种实施方式中，第一铰接点、第二铰接点和第三铰接点之间的连线可以呈三角形。进一步地，第一连杆171可以形成为叉形板，第二铰接点位于该叉形板的中部，第一铰接点和第三铰接点位于该叉形板的两端。

为了进一步提高角度调节过程中的运动稳定性，在一种实施方式中，如图1至图4所示，转向管柱300包括两个连杆机构，该两个连杆机构分别设置在角度调节螺母40的两侧，第一柱筒80位于两个连杆机构之间，角度调节螺母40通过两个连杆机构与固定支架160相连。

在本公开中，第一柱筒80和第二柱筒90滑动套接，当第二柱筒90伸出时，转向轴60伸长，从而使转向盘升高；当第二柱筒90缩回时，转向轴60缩短，从而使转向盘下降。

为了便于调节转向盘的高度，在一种实施方式中，如图1至图4所示，转向管柱还可以包括高度调节电机110和高度调节丝杆螺母机构，高度调节电机110安装在第一柱筒80上，高度调节电机110用于通过高度调节丝杆螺母机构驱动第二柱筒90相对于第一柱筒80轴向移动。

具体地，如图1至图4所示，高度调节丝杆螺母机构包括高度调节丝杆130和套设在高度调节丝杆130上的高度调节螺母140，高度调节丝杆130与高度调节电机110相连，高度调节螺母140固定于第二柱筒90，高度调节丝杆130的轴线与第二柱筒90的轴线平行。当高度调节电机110启动时，高度调节丝杆130旋转，高度调节螺母140沿高度调节丝杆130轴向移动，从而带动第二柱筒90伸出或缩回。

为了便于将高度调节螺母140固定于第二柱筒90，在一种实施方式中，如图13所示，第二柱筒90上设置有连接板912，第一柱筒80上设置有沿第一柱筒80的轴向延伸的滑槽801，连接板912从滑槽801穿出，高度调节螺母140通过第二紧固件212固定在连接板912上。

为了便于将高度调节电机110安装到第一柱筒80上，在一种实施方式中，如图13所示，转向管柱300还包括高度调节电机基座120，高度调节电机110固定在高度调节电机基座120上，高度调节电机基座120通过第一紧固件211固定在第一柱筒80上。为了使转向管柱结构更紧凑，在一种实施方式中，沿第一柱筒80的轴向，高度调节电机基座120位于第一柱筒80的两个端部之间。

如图10和图11所示，高度调节丝杆130穿设于高度调节电机基座120，高度调节丝杆130通过第三承载轴承156和第四承载轴承157支承在高度调节电机基座120内，高度调节丝杆130的一端伸出高度调节电机基座120并与高度调节电机110花键连接，高度调节丝杆130的另一端伸出高度调节电机基座120并与高度调节螺母140配合。第三承载轴承156和第四承载轴承157使得高度调节丝杆130在径向上无法移动。

在这种情况下，高度调节丝杆130和高度调节电机基座120之间可能存在轴向间隙，该间隙可能导致以下问题：一、高度调节丝杆130转动时会产生异响；二、高度调节螺母140的预期位置与实际位置之间存在偏差。

为了消除高度调节丝杆130和高度调节电机基座120之间的轴向间隙，使高度调节丝杆130不能沿轴向窜动，在一种实施方式中，如图10和图11所示，高度调节丝杆130上布置有第三推力轴承151，转向管柱还包括第二轴向压紧机构，该第二轴向压紧机构向高度调节丝杆130施力，以使高度调节丝杆130与高度调节电机基座120在轴向上通过第三推力轴承151压紧。具体地，高度调节丝杆130上形成有第四限位台阶131，高度调节电机基座120的内壁上形成有第五限位台阶121，第三推力轴承151的两侧分别抵接于第四限位台阶131和第五限位台阶121。

第二轴向压紧机构可以具有任意适当的结构，例如可以包括压紧弹簧，该压紧弹簧设置在高度调节电机基座120和高度调节丝杆130之间，并且向高度调节丝杆130施加沿轴向的弹性力，以使第三推力轴承151被高度调节丝杆130和高度调节电机基座120夹紧。

在一种实施方式中，如图10和图11所示，第二轴向压紧机构包括布置在高度调节丝杆130上的第四推力轴承152和第二锁紧螺母153，第四推力轴承152位于第三推力轴承151和第二锁紧螺母153之间，高度调节电机基座120的内壁上还形成有第六限位台阶122，第四推力轴承152的两侧分别抵接于第六限位台阶122和第二锁紧螺母153，第三推力轴承151和第四推力轴承152位于第四限位台阶131和第二锁紧螺母153之间。

这里，第三推力轴承151和第四推力轴承152既能承受轴向力又能绕轴线转动。第二锁紧螺母153与高度调节丝杆130之间为螺纹配合。当拧紧第二锁紧螺母153时，高度调节丝杆130上的第四限位台阶131与第二锁紧螺母153之间的距离会逐渐减小；继续拧紧第二锁紧螺母153时，第四限位台阶131与第三推力轴承151之间的间隙、第三推力轴承151与第五限位台阶121之间的间隙、第六限位台阶122与第四推力轴承152之间的间隙、第四推力轴承152与第二锁紧螺母153之间的间隙会减小至最小，即无间隙。

为了防止第二锁紧螺母153因高度调节丝杆130的旋转而松动，进一步地，如图10和图11所示，所述第二轴向压紧机构还包括布置在高度调节丝杆130上的第二开槽螺母154和第二开口销155，第二锁紧螺母153的背离第四推力轴承152的一侧通过第二开槽螺母154固定，第二开槽螺母154通过第二开口销155固定。当第二锁紧螺母153拧紧后，再拧紧第二开槽螺母154并且将第二开口销155穿过第二开槽螺母154并插入高度调节丝杆130上预留的第二销孔132中。第二开槽螺母154因为有第二开口销155的阻挡而不会产生松动。同样，第二锁紧螺母153因为有第二开槽螺母154的阻挡而不会产生松动。

第三承载轴承156和第四承载轴承157可以布置在任意适当的位置。在一种实施方式中，如图10和图11所示，第三承载轴承156位于第三推力轴承151和第四推力轴承152之间，第四推力轴承152、第二锁紧螺母153和第二开槽螺母154位于第三承载轴承156和第四承载轴承157之间。第四承载轴承157的朝向第三承载轴承156的一侧可以通过第二限位挡圈158固定，第二限位挡圈158安装在高度调节电机基座120的内壁上，第四承载轴承157的背离第三承载轴承156的一侧可以由高度调节电机110限位。

在高度调节过程中，第一柱筒80和第二柱筒90之间会产生相对滑动，又因为零件与零件之间的摩擦系数的影响，两者相对滑动不可避免地会产生噪声。为了减小高度调节过程中的噪声，在一种实施方式中，如图12至图16所示，第一柱筒80和第二柱筒90可以通过滑动套环100滑动套接，滑动套环100安装在第一柱筒80内且套设在第二柱筒90上，滑动套环100与第一柱筒80的相对位置固定，滑动套环100的内壁上涂覆有第一减摩涂层101，第二柱筒90的外壁上涂覆有第二减摩涂层911。当高度调节电机110工作时，高度调节螺母140在高度调节丝杆130上移动，带动第二柱筒90在第一柱筒80内滑动，从而实现了转向管柱的高度调节功能。

通过在滑动套环100的内壁上涂覆第一减摩涂层101，在第二柱筒90的外壁上涂覆第二减摩涂层911，能够减小滑动套环100与第一柱筒80之间的摩擦系数，从而能够减小两者相对滑动时产生的噪声。

这里，第一减摩涂层101和第二减摩涂层911可以为任意适当的减摩材料。例如，可以选自由聚酰胺、聚甲醛、聚四氟乙烯、膨胀聚四氟乙烯构成的组中的一者或多者。

为了提高减摩材料的附着率，在一种实施方式中，第一减摩涂层101内可以含有铜网。

滑动套环100可以通过任意适当的方式安装在第一柱筒80内，例如与第一柱筒80焊接或铆接。在一种实施方式中，如图17所示，第一柱筒80的内壁上形成有环形安装槽803，滑动套环100嵌设在环形安装槽803内。

为了将第二柱筒90稳定地支撑在第一柱筒80内，防止第二柱筒90在第一柱筒80内产生晃动，在一种实施方式中，如图12和图13所示，滑动套环100为两个，两个滑动套环100沿第一柱筒80的轴向间隔分布。

第二柱筒90可以是单个零件，也可以是由多个零件组成的组件，本公开对此不做限制。

为了提高转向管柱的碰撞安全性，在一种实施方式中，如图19至图22所示，第二柱筒90包括相互嵌套的滑动柱筒91和溃缩柱筒92。

在这种情况下，转向轴60的上轴61通过第一轴承71支承在溃缩柱筒92内，转向轴60的下轴62通过第二轴承72支承在第一柱筒80内，高度调节螺母140与滑动柱筒91相连，滑动套环100套设在滑动柱筒91上，连接板912设置在滑动柱筒91上，第一减摩涂层101设置在滑动柱筒91的外壁上。装配时，将溃缩柱筒92从滑动柱筒91的一端压入装配到滑动柱筒91内，在压入装配的过程中同时监控压入力的大小，在装配到位后所监控的压入力即是溃缩时的溃缩力。

正常情况下，溃缩柱筒92与滑动柱筒91固定在一起，二者没有相对移动，高度调节电机110工作时，第二柱筒90作为一个整体相对于第一柱筒80轴向移动。当车辆发生正面碰撞时，滑动柱筒91不动，碰撞力导致溃缩柱筒92在滑动柱筒91内轴向移动，移动过程中溃缩柱筒92产生溃缩变形，从而吸收碰撞能量，减小对驾驶员的伤害。

为了便于控制溃缩柱筒92的溃缩变形，在一种实施方式中，第二柱筒90还包括溃缩环93，溃缩环93安装在滑动柱筒91内，溃缩环93套设在溃缩柱筒92上且与溃缩柱筒92压紧配合。装配时，首先将溃缩环93安装到滑动柱筒91内的预定安装位置，安装完成后，溃缩环93无法在滑动柱筒91内移动；然后，将溃缩柱筒92从滑动柱筒91的一端压入装配到滑动柱筒91内，在压入装配的过程中同时监控压入力的大小，在装配到位后所监控的压入力即是溃缩时的溃缩力。当车辆发生正面碰撞时，滑动柱筒91不动，碰撞力导致溃缩柱筒92在滑动柱筒91内轴向移动，移动过程中溃缩柱筒92的表面被溃缩环93划伤，产生溃缩变形，从而吸收碰撞能量，减小对驾驶员的伤害。

为了增加溃缩效果，在一种实施方式中，如图22所示，溃缩环93上形成有向内突出的多个凸起931，在溃缩柱筒92相对于滑动柱筒91轴向移动的过程中，溃缩环93上的凸起931在溃缩柱筒92的表面上形成划痕，使得溃缩柱筒92产生溃缩变形。溃缩力的大小可以通过调整溃缩环93上的凸起个数及凸起高度来改变，直到满足设计要求。由于溃缩环93是对溃缩力产生直接影响的部件，因此当溃缩环93的尺寸及特征定型之后，溃缩力的大小基本就确定了，故而采用这种方式能够使溃缩力的一致性非常高。

为了保证溃缩环93能够将溃缩柱筒92的表面划伤，溃缩环93的材料硬度可以大于溃缩柱筒92的材料硬度。

溃缩环93可以通过任意适当的方式安装在滑动柱筒91内，例如与滑动柱筒91焊接或铆接。在一种实施方式中，如图21所示，滑动柱筒91的内壁上形成有环形定位槽913，溃缩环93嵌设在环形定位槽913内。

为了增加溃缩效果，同时防止溃缩柱筒92在滑动柱筒91内晃动，在一种实施方式中，如图19和图20所示，溃缩环93为两个，两个溃缩环93沿滑动柱筒91的轴向间隔分布。

为了消除滑动柱筒91与滑动套环100之间的间隙，减小晃动，在一种实施方式中，如图13所示，第一柱筒80上设置有压紧机构200，该压紧机构200向滑动柱筒91的侧面施加径向力，以将所述滑动柱筒91压紧在所述滑动套环100上。

进一步地，如图17和图18所示，第一柱筒80的侧壁上设置有安装孔804，压紧机构200设置在安装孔804内，压紧机构包括依次层叠设置的卡簧201、碟簧压紧片202、多个碟簧203、垫片204和压紧块205，卡簧201卡接于安装孔804的内壁，多个碟簧203层叠布置且被压紧在所述碟簧压紧片202和垫片204之间，压紧块205抵接于所述滑动柱筒91的侧面。碟簧203的弹性力通过压紧块205传递到滑动柱筒91上，将滑动柱筒91与滑动套环100压紧。

除了以上描述的部件之外，如图2和图4所示，本公开的转向管柱还可以包括调节控制器180，调节控制器180安装在第一柱筒80上，调节控制器180通过第一线束191与角度调节电机10相连，调节控制器180通过第二线束192与高度调节电机110相连。

为了使转向管柱整体结构更紧凑，占用空间更小，在一种实施方式中，如图2和图4所示，沿第一柱筒80的轴向，调节控制器180位于第一柱筒80的两个端部之间，固定支架160、角度调节丝杆螺母机构、高度调节丝杆螺母机构、调节控制器180分布在所述第一柱筒80的周围，即，固定支架160、角度调节丝杆螺母机构、高度调节丝杆螺母机构、调节控制器180包围第一柱筒80。

以下简要描述根据本公开的一种实施方式的转向管柱进行角度调节和高度调节的工作过程。

调节控制器180在接收到角度调节的信号后，驱动内部电路，通过第一线束191将驱动信号发送至角度调节电机10，角度调节电机10在接收到驱动信号后开始转动。角度调节电机10转动后将自身产生的转矩传递到角度调节丝杆30，使得角度调节丝杆30也跟着转动。角度调节丝杆30与角度调节螺母40之间为丝杆螺母副，当角度调节丝杆30转动时，角度调节螺母40沿着角度调节丝杆30的轴线移动。角度调节螺母40在沿着角度调节丝杆30移动的同时，也带动第一连杆171旋转，第一连杆171的旋转会带动第二连杆172绕第五铰接轴线E-E旋转，同时带动第一柱筒80绕第一铰接轴线A-A旋转，从而实现了转向管柱的角度调节功能。

调节控制器180在接收到高度调节的信号后，驱动内部电路，通过第二线束192将驱动信号发送至高度调节电机110，高度调节电机110在接收到驱动信号后开始转动。高度调节电机110转动后将自身产生的转矩传递到高度调节丝杆130，使得高度调节丝杆130也跟着转动。高度调节丝杆130与高度调节螺母140之间为丝杆螺母副，当高度调节丝杆130转动时，高度调节螺母140沿着高度调节丝杆130的轴线移动。高度调节螺母140与第二柱筒90之间固定连接，当高度调节螺母140移动时，第二柱筒90也随着一起移动，从而实现了转向管柱的高度调节功能。

根据本公开的另一方面，如图23所示，提供一种转向系统，该转向系统包括如上所述的转向管柱300、转向盘220、第一离合器231、第二离合器232、传动轴240、转向器250、第一电机261、第二电机262，转向管柱的转向轴60的上端与转向盘220相连，转向轴60的下端与传动轴240的上端通过第一离合器231相连，传动轴240的下端与转向器250通过第二离合器232相连，第一电机261通过第一减速传动机构与转向轴60相连，第二电机262通过第二减速传动机构与转向器250的转向齿条相连。

转向系统具有线控转向模式和机械连接转向模式，在线控转向模式，第一离合器231和第二离合器232均断开，第一电机261向转向轴60提供与转向轴60的转动方向相反的作用力，从而为驾驶员提供模拟转向手感，第二电机262驱动转向齿条移动，实现车辆转向；在机械连接转向模式，第一离合器231和第二离合器232均接合，第一电机261向转向轴60提供与转向轴60的转动方向相同的作用力，即提供转向助力。

第一电机261与转向轴60之间的传动方式为本领域技术人员所熟知，在此不作过多说明。在一种实施方式中，如图24所示，所述第一减速传动机构为蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构包括相互啮合的蜗轮291和蜗杆292，蜗杆292与助力电机261相连，蜗轮292与安装在转向轴60上。当第一电机261工作时，驱动蜗杆292转动，蜗轮291向转向轴60提供转向助力或驱动转动轴60转动。

为了便于安装固定第一电机261，在一种实施方式中，如图24所示，转向管柱300还包括上壳体281和下壳体282，上壳体281通过紧固件固定于第一柱筒80的下端，下壳体282通过紧固件固定于上壳体281，第一电机261固定于下壳体282，所述蜗轮蜗杆机构设置在下壳体282内。

第二电机262与转向齿条之间的传动方式为本领域技术人员所熟知，在此不作过多说明。在一种实施方式中，所述第二减速传动机构包括大带轮、小带轮、传动带和驱动螺母，小带轮安装在第二电机262上，驱动螺母固定在大带轮内，传动带套设在小带轮和大带轮上，驱动螺母套设在转向齿条上，转向齿条上加工有与驱动螺母相匹配的螺纹。当第二电机262工作时，驱动小带轮转动，小带轮通过传动带带动大带轮转动，大带轮带动内部的驱动螺母转动，驱动螺母的转动通过螺纹副转化为转向齿条的平移运动。

为了便于对第一电机261、第二电机262、第一离合器231和第二离合器232进行控制，以实现两种转向模式的切换。在一种实施方式中，如图23所示，转向系统还包括第一控制器271、第二控制器272和第三控制器273。第一控制器271与第一电机261电连接，以控制第一电机261工作。第二控制器272与第二电机262电连接，以控制第二电机262工作。第三控制器273分别与第一离合器231和第二离合器232电连接，以控制第一离合器231和第二离合器232工作。第三控制器273分别与第一控制器271和第二控制器272电连接，第三控制器273接入整车通讯网络。

当车辆需要进入线控转向模式时，第三控制器273会收到由整车行车控制装置发出的相关指令。在第三控制器273确认需要进入线控转向模式后，第三控制器273对第一离合器231和第二离合器232发出控制指令，使得第一离合器231分离，第二离合器232分离。同时第三控制器273通过整车通讯网络采集转向扭矩信号、转向角度信号、车速信号等，并对这些信号进行处理后传递给第一控制器271和第二控制器272，第一控制器271对第一电机261进行模拟手感驱动，即，通过第一电机261向转向轴60施加与转向盘转向力相反但比转向力小的作用力，第二控制器272驱动第二电机262进行旋转，从而带动转向器250的转向齿条往返运动，实现车辆转向。

当车辆需要进入机械连接转向模式时，或因其它故障原因暂时无法进入线控转向模式时，第三控制器273会收到由整车行车控制装置发出的相关指令。在第三控制器273确认需要进入机械连接转向模式后，第三控制器273对第一离合器231和第二离合器232的状态进行确认。若第一离合器231和第二离合器232的状态均为分离，则第三控制器273对第一离合器231和第二离合器232发出吸合指令；若第一离合器231和第二离合器232已经处于吸合状态，则第三控制器273对第一离合器231和第二离合器232发出吸合保持指令。同时，第三控制器273通过整车通讯网络采集转向扭矩信号、转向角度信号、车速信号等，并对这些信号进行处理后传递给第一控制器271和第二控制器272，第一控制器271对第一电机261进行空载驱动，即不驱动第一电机261运行，第二控制器272驱动第二电机262进行旋转，从而带动转向器250的转向齿条往返运动，实现车辆转向。

通过上述技术方案，使得能够提供一种可同时实现线控转向和机械转向的转向系统。通过将转向系统切换至线控转向模式，可以避免因机械传动误差造成转向手感波动，提升驾乘体验。在当地法律法规不允许线控转向的情况下，或者在车辆因故障原因暂时无法进入线控转向模式时，可以将转向系统切换至机械连接转向模式，以满足转向需求。

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 (12)

1.一种转向系统，其特征在于，包括转向管柱、转向盘(220)、第一离合器(231)、第二离合器(232)、传动轴(240)、转向器(250)、第一电机(261)、第二电机(262)，所述转向管柱的转向轴(60)的上端与所述转向盘(220)相连，所述转向轴(60)的下端与所述传动轴(240)的上端通过所述第一离合器(231)相连，所述传动轴(240)的下端与所述转向器(250)通过所述第二离合器(232)相连，所述第一电机(261)通过第一减速传动机构与所述转向轴(60)相连，所述第二电机(262)通过第二减速传动机构与所述转向器(250)的转向齿条相连，

所述转向系统具有线控转向模式和机械连接转向模式，在所述线控转向模式，所述第一离合器(231)和所述第二离合器(232)均断开，所述第一电机(261)向所述转向轴(60)提供与所述转向轴(60)的转动方向相反的作用力，所述第二电机(262)驱动所述转向齿条移动；在所述机械连接转向模式，所述第一离合器(231)和所述第二离合器(232)均接合，所述第一电机(261)向所述转向轴(60)提供与所述转向轴(60)的转动方向相同的作用力。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述转向系统还包括第一控制器(271)、第二控制器(272)和第三控制器(273)，所述第一控制器(271)用于控制所述第一电机(261)，所述第二控制器(272)用于控制所述第二电机(262)，所述第三控制器(273)用于控制所述第一离合器(231)和所述第二离合器(232)，所述第三控制器(273)分别与所述第一控制器(271)和所述第二控制器(272)电连接。

3.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述转向管柱还包括固定支架(160)、第一柱筒(80)、第二柱筒(90)、角度调节电机(10)、角度调节丝杆螺母机构、连杆机构、高度调节电机(110)、高度调节丝杆螺母机构，所述第二柱筒(90)设置在所述第一柱筒(80)内且与所述第一柱筒(80)滑动套接，所述转向轴(60)穿设于所述第一柱筒(80)和所述第二柱筒(90)，所述转向轴(60)包括花键连接的上轴(61)和下轴(62)，所述上轴(61)通过第一轴承(71)支承在所述第二柱筒(90)内，所述下轴(62)通过第二轴承(72)支承在所述第一柱筒(80)内，所述第一柱筒(80)绕第一铰接轴线(A-A)铰接在所述固定支架(160)上，所述角度调节电机(10)能够通过所述角度调节丝杆螺母机构和所述连杆机构驱动所述第一柱筒(80)相对于所述固定支架(160)转动，所述高度调节电机(110)能够通过所述高度调节丝杆螺母机构驱动所述第二柱筒(90)相对于所述第一柱筒(80)轴向移动。

4.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，所述角度调节丝杆螺母机构包括角度调节丝杆(30)和套设在所述角度调节丝杆(30)上的角度调节螺母(40)，所述角度调节丝杆(30)与所述角度调节电机(10)相连，所述角度调节螺母(40)通过所述连杆机构与所述固定支架(160)相连，所述连杆机构中的一个连杆绕第二铰接轴线(B-B)铰接在所述第一柱筒(80)上，所述第一铰接轴线(A-A)与所述第二铰接轴线(B-B)平行。

5.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于，所述角度调节丝杆(30)的轴线与所述第一铰接轴线(A-A)垂直。

6.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于，所述转向管柱还包括角度调节电机基座(20)，所述角度调节电机(10)固定在所述角度调节电机基座(20)上，所述角度调节电机基座(20)绕第三铰接轴线(C-C)铰接在所述第一柱筒(80)上，所述第三铰接轴线(C-C)与所述第一铰接轴线(A-A)平行。

7.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于，所述连杆机构包括第一连杆(171)和第二连杆(172)，所述第一连杆(171)的第一端绕第四铰接轴线(D-D)铰接在所述角度调节螺母(40)上，所述第一连杆(171)的第二端绕第六铰接轴线(F-F)铰接于所述第二连杆(172)的第一端，所述第二连杆(172)的第二端绕第五铰接轴线(E-E)铰接在所述固定支架(160)上，所述第一铰接轴线(A-A)、所述第四铰接轴线(D-D)、所述第五铰接轴线(E-E)和所述第六铰接轴线(F-F)平行，所述第一连杆(171)绕所述第二铰接轴线(B-B)铰接在所述第一柱筒(80)上。

8.根据权利要求7所述的转向系统，其特征在于，所述第一连杆(171)具有与所述角度调节螺母(40)相连的第一铰接点、与所述第一柱筒(80)相连的第二铰接点、与所述第二连杆(172)相连的第三铰接点，所述第一铰接点、所述第二铰接点和所述第三铰接点之间的连线呈三角形。

9.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于，所述连杆机构为两个，两个所述连杆机构分别设置在所述角度调节螺母(40)的两侧。

10.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，所述高度调节丝杆螺母机构包括高度调节丝杆(130)和套设在所述高度调节丝杆(130)上的高度调节螺母(140)，所述高度调节丝杆(130)与所述高度调节电机(110)相连，所述高度调节螺母(140)与所述第二柱筒(90)相连，所述高度调节丝杆(130)的轴线与所述第二柱筒(90)的轴线平行。

11.根据权利要求10所述的转向系统，其特征在于，所述转向管柱还包括高度调节电机基座(120)，所述高度调节电机(110)固定在所述高度调节电机基座(120)上，所述高度调节电机基座(120)固定在所述第一柱筒(80)上。

12.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的转向系统。