CN112477974A - 车辆及其转向组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆及其转向组件，转向组件包括：方向盘；转向架；转向轴，转向轴可转动地设置于转向架且上端与方向盘相连接；转向限位装置，转向限位装置包括：多个从动盘，多个从动盘均套设在转向轴上，每个从动盘具有设定路径和同步位置，转向轴可在位于最上方的从动盘的设定路径内转动且可在同步位置带动位于最上方的从动盘转动，位于最下方的从动盘与转向架固定连接，在相邻的两个从动盘之间，位于上方的从动盘可在位于下方的从动盘的设定路径内转动且可在同步位置相对静止；编码器，转向轴的下端与编码器相连接。由此，通过设置转向限位装置，可以有效地转向轴和方向盘进行限位，可以防止方向盘无限制的转动，可以避免出现安全问题。

Description

车辆及其转向组件

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种车辆及其转向组件。

背景技术

目前，车辆的转向形式主要有以下几种：1、完全依靠人力操纵的机械式机构；2、全液压转向系统；3、液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering)，简称HPS：4、电动助力转向系统(Electric Power System)，简称EPS；5、线控转向系统(Steer by Wire)，简称SBW。

由于转向系统的构成不同，所以操纵转向的方向柱也有区别，前4种转向方式由于其机构具有机械连接的特点，在操纵方向柱时，如果转向轮转角达到左、右极限转角，则方向盘就不能再转，即方向盘有左、右旋转的终止点，而线控转向系统由于取消转向盘与转向轮之间的机械连接，转向柱驱动结构为一个编码器，即使转向轮到了最大转角不动时，方向柱还可以无限制的旋转，所以方向盘无行程限制功能，这对许多用惯传统车辆的驾驶人员极不习惯，同时还存在安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车辆的转向组件，该转向组件可以防止方向盘无限制的转动，可以提高安全性。

本发明进一步地提出了一种车辆。

根据本发明的车辆的转向组件，包括：方向盘；转向架；转向轴，所述转向轴可转动地设置于所述转向架内且上端与所述方向盘相连接；转向限位装置，所述转向限位装置包括：多个沿上下方向依次叠放的从动盘，多个所述从动盘均套设在所述转向轴上且可相对所述转向轴转动，每个所述从动盘具有设定路径和同步位置，所述同步位置位于所述设定路径的端部，所述转向轴可在位于最上方的所述从动盘的设定路径内转动且可在所述同步位置带动位于最上方的所述从动盘转动，位于最下方的所述从动盘与所述转向架固定连接，在相邻的两个所述从动盘之间，位于上方的所述从动盘可在位于下方的所述从动盘的设定路径内转动且可在所述同步位置相对静止；编码器，所述转向轴的下端与所述编码器相连接。

由此，根据本发明实施例的车辆的转向组件，通过设置转向限位装置，可以有效地转向轴和方向盘进行限位，可以防止方向盘无限制的转动，可以避免出现安全问题，而且能够顺应驾驶员的驾驶习惯，可以提升驾驶员的驾驶舒适性。

在本发明的一些示例中，每个所述从动盘包括：第一盘体和第一限位轴，所述第一盘体形成有第一通孔和第一弧形限位孔，所述第一限位轴固定在所述第一盘体上且向下延伸，所述转向轴可转动地穿过所述第一通孔，在两个相邻的所述从动盘之间，位于上方的所述从动盘的所述第一限位轴伸入位于下方的所述从动盘的所述第一弧形限位孔内，所述第一弧形限位孔为所述设定路径且端部为所述同步位置。

在本发明的一些示例中，所述第一限位轴的直径小于所述第一弧形限位孔的径向宽度。

在本发明的一些示例中，所述第一弧形限位孔所对应的圆心角为α，α满足关系式：180°≤α＜360°。

在本发明的一些示例中，所述转向轴上设置有主动盘，所述主动盘与所述转向轴同步转动，所述主动盘设置有向下延伸的第二限位轴，所述第二限位轴伸入位于最上方的所述从动盘的所述第一弧形限位孔内。

在本发明的一些示例中，所述转向轴包括轴肩，所述轴肩设置有安装孔，所述主动盘设置有向上延伸的第三限位轴，所述第三限位轴固定在所述安装孔内。

在本发明的一些示例中，所述转向架设置有套管，所述转向限位装置设置于所述套管内。

在本发明的一些示例中，所述转动组件还包括：下轴承和轴承盖，所述套管的下端敞开，所述下轴承设置在所述轴承盖上，所述轴承盖固定在所述套管的下端，位于最下方的所述从动盘的所述第一限位轴固定在所述轴承盖上。

在本发明的一些示例中，所述转向轴上还套设有上轴承和卡簧，所述上轴承和所述卡簧位于所述转向限位装置的上方。

根据本发明的车辆的转向组件，包括：方向盘；转向架；转向轴，所述转向轴可转动地设置于所述转向架且上端与所述方向盘相连接；转向限位装置，所述转向限位装置包括：主动盘和从动盘，所述主动盘与所述转向轴同步转动，所述从动盘与所述转向架固定连接，所述从动盘包括：第一盘体和第一限位轴，所述第一盘体形成有第一通孔和第一弧形限位孔，所述第一限位轴固定在所述第一盘体上且向下延伸，所述转向轴可转动地穿过所述第一通孔，所述主动盘设置有向下延伸的第二限位轴，所述第二限位轴伸入所述从动盘的所述第一弧形限位孔内；编码器，所述转向轴的下端与所述编码器相连接。

在本发明的一些示例中，所述转向轴包括轴肩，所述轴肩设置有安装孔，所述主动盘设置有向上延伸的第三限位轴，所述第三限位轴固定在所述安装孔内。

根据本发明的车辆，包括所述的车辆的转向组件。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的转向组件的立体图；

图2是图1中所示的转向组件的剖视图；

图3是转向组件在转向限位装置处的剖视图；

图4是转向轴的立体图；

图5是主动盘的立体图；

图6是从动盘的立体图；

图7是位于最下方的从动盘的立体图；

图8是转向组件在从动盘处的剖视图。

附图标记：

转向组件100；

方向盘10

转向架20；套管21；

转向轴30；轴肩31；安装孔311；主动盘32；第二限位轴321；第三限位轴322；

转向限位装置40；从动盘41；第一盘体411；第一限位轴412；第一通孔413；第一弧形限位孔414；

编码器50；下轴承60；轴承盖70；上轴承80；卡簧90。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图8描述根据本发明一种实施例的车辆的转向组件100，转向组件100属于车辆的转向系统的一部分。

如图1和图2所示，根据本发明一种实施例的车辆的转向组件100可以包括：方向盘10、转向架20、转向轴30、转向限位装置40和编码器50，方向盘10安装在转向轴30的上端，编码器50安装在转向轴30的下端，在驾驶员操纵方向盘10转动时，转向轴30随着方向盘10同步转动，转向架20安装在车辆的车架上，转向轴30可以转动地设置在转向架20，转向架20可以起到安装和保护转向轴30的作用。

如图2和图3所示，转向限位装置40包括：多个沿上下方向依次叠放的从动盘41，多个从动盘41均套设在转向轴30上，其中，转向轴30和从动盘41之间有间隙，这样可以允许转向轴30相对从动盘41能够转动。

每个从动盘41具有设定路径和同步位置，同步位置位于设定路径的端部，转向轴30可以在位于最上方的从动盘41的设定路径时转动，也就是说，在转向轴30位于设定路径内时，方向盘10可以自由转动，此时转动限位装置40并不干涉方向盘10的转动，而且转向轴30在同步位置时可以带动位于最上方的从动盘41转动，也就是说，转向轴30在转动到位于最上方的从动盘41的同步位置时，其无法再继续相对该从动盘41转动，将带动该从动盘41同步转动。需要说明的是，转向轴30可以仅有一部分位于最上方的从动盘41的设定路径内，也可以通过设置同步中转件的方式位于最上方的从动盘41的设定路径内。

还有，位于最下方的从动盘41与转向架20固定连接，即位于最下方的从动盘41为固定件。在两个相邻的从动盘41之间，位于上方的从动盘41可以在位于下方的从动盘41的设定路径时转动，而且在同步位置时两个从动盘41可以相对静止。可以理解的是，相对静止有两种状态，一种为两个从动盘41同步转动，此种状态适用于位于最下方的从动盘41之上的两个相邻从动盘41，另一种为两个从动盘41同步静止，不再转动，此种状态适用于位于最下方和此下方的两个从动盘41之间。由于转向轴30相对最上方的从动盘41可以在设定路径内转动，这样在驾驶员转动方向盘10后，转向轴30相对位于最上方的从动盘41的设定路径走过了一段距离，之后方向盘10将带动转向轴30继续转动直至同步位置，此时转向轴30将带动位于最上方的从动盘41同步转动，然后位于该最上方的从动盘41将在其下方的从动盘41的设定路径转动，然后再带动其同步转动，直至位于次下方的从动盘41在位于最下方的从动盘41的设定路径中转动至同步位置，由于最下方的从动盘41与转向架20固定连接，这样转向轴30和方向盘10也将停止转动，如此设置的转向限位装置40可以有效限制方向盘10的转动角度，可以避免方向盘10无限制地转动。

需要说明的是，方向盘10向左向右转动时，转向限位装置40对方向盘10和转向轴30的限位效果相同。

由此，根据本发明实施例的车辆的转向组件100，通过设置转向限位装置40，可以有效地转向轴30和方向盘10进行限位，可以防止方向盘10无限制的转动，可以避免出现安全问题，而且还能够顺应驾驶员的驾驶习惯，可以提升驾驶员的驾驶舒适性。

根据本发明的一个可选实施例，如图5所示，每个从动盘41包括：第一盘体411和第一限位轴412，第一盘体411形成有第一通孔413和第一弧形限位孔414，第一限位轴412固定在第一盘体411上，而且第一限位轴412向下延伸，转向轴30穿过第一通孔413，转向轴30和第一通孔413之间间隙配合，这样可以避免第一盘体411影响转向轴30的转动。在两个相邻的从动盘41之间，位于上方的从动盘41的第一限位轴412伸入位于下方的从动盘41的第一弧形限位孔414内，第一弧形限位孔414为设定路径，而且其端部对应地为同步位置。第一弧形限位孔414为弧形，该第一弧形限位孔414可以围绕第一通孔413设置，这样在转向轴30转动时，相应的第一限位轴412可以与转向轴30同步转动。而且由于第一弧形限位孔414为弧形，相应的第一限位轴412在第一弧形限位孔414转动至端部时，从而可以使得该从动盘41同步转动，直至最下方的从动盘41处停止。如此设置的从动盘41可以有效限制转向轴30的转动角度和转动圈数，可以限制方向盘10的转动圈数，即转动行程。

还有，多个从动盘41中的第一弧形限位孔414共同限制方向盘10的转动圈数，这样设计人员可根据不同的需求通过增减从动盘41的数量及改变个别从动盘41的第一弧形限位孔414的角度范围设置不同的方向盘行程。

其中，第一弧形限位孔414内可以填充有适量的润滑油脂，这样可以使得第一限位轴412在第一弧形限位孔414内转动顺畅，而且可以避免第一限位轴412出现磨损，可以延长转向组件100的使用寿命。

可选地，第一限位轴412的直径小于第一弧形限位孔414的径向宽度。如此设置的第一限位轴412和第一弧形限位孔414配合稳定，而且可以使得第一限位轴412能够在第一弧形限位孔414内顺畅转动，可以进一步地保证转向限位装置40对转向轴30限位的顺畅性，从而可以有效限制方向盘10的转动行程。

其中，在方向盘10未转动时，即方向盘10处于初始位置时，第一限位轴412位于对应的第一弧形限位孔414的中点处，即第一限位轴412到第一弧形限位孔414两端的移动行程相同，这样可以保证方向盘10左转右转的转动行程相同，从而可以方便驾驶员熟练操作。

可选地，第一弧形限位孔414所对应的圆心角为α，α满足关系式：180°≤α＜360°。通过合理设置第一弧形限位孔414的圆心角，可以有效调节方向盘10的转动行程，可以使得方向盘10的转动行程可控，可以提升车辆的驾驶安全性。优选地，如图8所示，α＝300°。

例如，如图8所示，每个从动盘41的第一弧形限位孔414所对应的圆心角均为300°，在从动盘41的数量为n个时，则方向盘10可以转动的总角度为n×300°，该方向盘10的转动总角度指的是方向盘10从一个极限位置转动到另一个极限位置的总角度，例如，方向盘10从向左转的极限位置向右转动，直至转动至向右转的极限位置，该过程方向盘10所转动的角度为总角度，在此过程中，方向盘10的总回转圈数为n×300/360°。具体地，如图3所示，从动盘41为六个，则方向盘10转动的总角度为1800°，方向盘10的总回转圈数为5圈。

其中，结合图2、图3和图5所示，转向轴30上设置有主动盘32，主动盘32与转向轴30同步转动，主动盘32设置有向下延伸的第二限位轴321，第二限位轴321伸入位于最上方的从动盘41的第一弧形限位孔414内。通过设置主动盘32，可以将转向轴30和位于最上方的从动盘41关联起来，从而可以使得转向轴30转动预定角度后带动多个从动盘41依次同步转动，最后达到限制方向盘10转动行程的目的。

进一步地，结合图4和图5所示，转向轴30包括轴肩31，轴肩31设置有安装孔311，主动盘32设置有向上延伸的第三限位轴322，第三限位轴322固定在安装孔311内。第三限位轴322可以与轴肩31固定连接，从而使得主动盘32能够与转向轴30同步运动，而且还能够通过第二限位轴321带动下方的从动盘41依次转动。如此设置的轴肩31可以起到固定主动盘32的作用，可以使得转动组件结构设计合理且紧凑。第一限位轴412、第二限位轴321和第三限位轴322可以均为销轴。主动盘32的主体可以为与第一盘体411类似的第二盘体，其未设置有第一弧形限位孔414。可以理解的是，主动盘32即转向轴30的同步中转件，其可以随转向轴30同步转动，而且其还设置有可以伸入位于最上方的从动盘41的第一弧形限位孔414内的第二限位轴321，这样可以达到转向轴30在对应的设定路径内转动的目的。

但是，本发明并不限于此，转向轴30的一部分可以构造为限位轴，例如，转向轴30的轴肩31设置有向下延伸的限位轴，该限位轴可以伸入位于最上方的从动盘41的第一弧形限位孔414内。其中，限位轴可以采用与轴肩31一体成型的方式，也可以采用固定安装的方式。

根据本发明的一个具体实施例，转向架20包括安装架和套管21，套管21固定在安装架上，安装架可以用于固定在车架上。转向限位装置40设置于套管21内。套管21可以起到容置转向限位装置40的作用，可以使得转向限位装置40能够设置在转向轴30的外周处，而且可以有效保护转向限位装置40。

进一步地，如图2和图3所示，转向组件100还可以包括：下轴承60和轴承盖70，套管21的下端敞开，下轴承60设置在轴承盖70上，转向轴30穿过下轴承60，下轴承60可以起到支承转向轴30的作用，轴承盖70固定在套管21的下端，位于最下方的从动盘41的第一限位轴412固定在轴承盖70上。也就是说，位于最下方的从动盘41可以通过轴承盖70间接地固定在转向架20上，而且轴承盖70可以起到封盖套管21的作用，如此可以使得下轴承60和转向限位装置40共用套管21的空间，可以提高转向组件100的结构紧凑性。

如图3、图6和图7所示，位于最下方的从动盘41的外径可以大于位于其上方的从动盘41的外径，主要在于位于最下方的从动盘41需要与轴承盖70固定连接，而且如此设置的最下方的从动盘41还可以与容纳槽的侧壁相止抵，可以进一步地提高其在容纳槽内的位置可靠性。

其中，如图2和图3所示，转向轴30上还套设有上轴承80和卡簧90，上轴承80和卡簧90位于转向限位装置40的上方。通过设置上轴承80，其可以与下轴承60共同支承转向轴30，可以保证转向轴30的可靠性，卡簧90可以起到限制上轴承80轴向位置的作用，可以避免上轴承80相对转向轴30轴向移动，从而可以进一步地保证转向组件100的结构可靠性。

转向架20可以设置有平直的安装板，编码器50可以安装在安装板上，其中编码器50的上端轴头与转向轴30的下端可以通过联轴套和螺栓固定连接。

根据本发明另一种实施例的车辆的转向组件100，包括：方向盘10、转向架20、转向轴30、转向限位装置40和编码器50，方向盘10安装在转向轴30的上端，编码器50安装在转向轴30的下端，在驾驶员操纵方向盘10转动时，转向轴30随着方向盘10同步转动，转向架20安装在车辆的车架上，转向轴30可以转动地设置在转向架20，转向架20可以起到安装和保护转向轴30的作用。

与上述实施例不同的是，该转向限位装置40包括主动盘32和从动盘41，从动盘41可以为一个，主动盘32与转向轴30同步转动，从动盘41与转向架20固定连接，从动盘41包括：第一盘体411和第一限位轴412，第一盘体411形成有第一通孔413和第一弧形限位孔414，第一限位轴412固定在第一盘体411上且向下延伸，转向轴30可以转动地穿过第一通孔413，主动盘32设置有向下延伸的第二限位轴321，第二限位轴321伸入从动盘41的第一弧形限位孔414内。其中，从动盘41可以与上述实施例的位于最下方的从动盘41结构相同。该转向限位装置40结构简单，可以有效且直接地限制转向轴30和方向盘10的转动角度和圈数。

其中，转向轴30包括轴肩31，轴肩31设置有安装孔311，主动盘32设置有向上延伸的第三限位轴322，第三限位轴322固定在安装孔311内。

其中，从动盘41的第一弧形限位孔414所对应的圆心角可以为300°，则方向盘10转动的总角度为300°，方向盘10的总回转圈数为5/6圈。

根据本发明实施例的车辆，包括上述实施例的车辆的转向组件100。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种车辆的转向组件，其特征在于，包括：

方向盘；

转向架；

转向轴，所述转向轴可转动地设置于所述转向架且上端与所述方向盘相连接；

转向限位装置，所述转向限位装置包括：多个沿上下方向依次叠放的从动盘，多个所述从动盘均套设在所述转向轴上且可相对所述转向轴转动，每个所述从动盘具有设定路径和同步位置，所述同步位置位于所述设定路径的端部，所述转向轴可在位于最上方的所述从动盘的设定路径内转动且可在所述同步位置带动位于最上方的所述从动盘转动，位于最下方的所述从动盘与所述转向架固定连接，在相邻的两个所述从动盘之间，位于上方的所述从动盘可在位于下方的所述从动盘的设定路径内转动且可在所述同步位置相对静止；

编码器，所述转向轴的下端与所述编码器相连接。

2.根据权利要求1所述的车辆的转向组件，其特征在于，每个所述从动盘包括：第一盘体和第一限位轴，所述第一盘体形成有第一通孔和第一弧形限位孔，所述第一限位轴固定在所述第一盘体上且向下延伸，所述转向轴可转动地穿过所述第一通孔，在两个相邻的所述从动盘之间，位于上方的所述从动盘的所述第一限位轴伸入位于下方的所述从动盘的所述第一弧形限位孔内，所述第一弧形限位孔为所述设定路径且端部为所述同步位置。

3.根据权利要求2所述的车辆的转向组件，其特征在于，所述第一限位轴的直径小于对应的所述第一弧形限位孔的径向宽度。

4.根据权利要求2所述的车辆的转向组件，其特征在于，所述第一弧形限位孔所对应的圆心角为α，α满足关系式：180°≤α＜360°。

5.根据权利要求2所述的车辆的转向组件，其特征在于，所述转向限位装置包括主动盘，所述主动盘与所述转向轴同步转动，所述主动盘设置有向下延伸的第二限位轴，所述第二限位轴伸入位于最上方的所述从动盘的所述第一弧形限位孔内。

6.根据权利要求5所述的车辆的转向组件，其特征在于，所述转向轴包括轴肩，所述轴肩设置有安装孔，所述主动盘设置有向上延伸的第三限位轴，所述第三限位轴固定在所述安装孔内。

7.根据权利要求2所述的车辆的转向组件，其特征在于，所述转向架设置有套管，所述转向限位装置设置于所述套管内。

8.根据权利要求7所述的车辆的转向组件，其特征在于，还包括：下轴承和轴承盖，所述套管的下端敞开，所述下轴承设置在所述轴承盖上，所述轴承盖固定在所述套管的下端，位于最下方的所述从动盘的所述第一限位轴固定在所述轴承盖上。

9.根据权利要求8所述的车辆的转向组件，其特征在于，所述转向轴上还套设有上轴承和卡簧，所述上轴承和所述卡簧位于所述转向限位装置的上方，所述卡簧轴向卡抵所述上轴承。

10.一种车辆的转向组件，其特征在于，包括：

方向盘；

转向架；

转向轴，所述转向轴可转动地设置于所述转向架且上端与所述方向盘相连接；

转向限位装置，所述转向限位装置包括：主动盘和从动盘，所述主动盘与所述转向轴同步转动，所述从动盘与所述转向架固定连接，所述从动盘包括：第一盘体和第一限位轴，所述第一盘体形成有第一通孔和第一弧形限位孔，所述第一限位轴固定在所述第一盘体上且向下延伸，所述转向轴可转动地穿过所述第一通孔，所述主动盘设置有向下延伸的第二限位轴，所述第二限位轴伸入所述从动盘的所述第一弧形限位孔内；

编码器，所述转向轴的下端与所述编码器相连接。

11.根据权利要求10所述的车辆的转向组件，其特征在于，所述转向轴包括轴肩，所述轴肩设置有安装孔，所述主动盘设置有向上延伸的第三限位轴，所述第三限位轴固定在所述安装孔内。

12.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的车辆的转向组件。

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