CN113135219A - 线控转向旋转行程限位器 - Google Patents

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CN113135219A CN202011318515.8A CN202011318515A CN113135219A CN 113135219 A CN113135219 A CN 113135219A CN 202011318515 A CN202011318515 A CN 202011318515A CN 113135219 A CN113135219 A CN 113135219A
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Abstract

本公开涉及行程限位组件，其用于防止轴旋转和不期望的锁定。该行程限位组件可以包括沿轴线延伸并且能够绕轴线旋转的轴。丝杠可以沿轴线延伸，并且操作式地与轴接合，并且能够与轴一起绕轴线旋转。螺母可以与丝杠螺接，并且在丝杠旋转时沿丝杠的长度轴向移动。至少一个止动销可以操作式地与丝杠接合，并且至少一个止动销可以从丝杠相对于轴线垂直延伸。止动销可以位于丝杠上，以阻止丝杠的旋转，并且止动销可以防止螺母与丝杠锁定。

Description

线控转向旋转行程限位器
相关申请
本申请要求享有于2020年1月17日提交的美国临时申请第62/962,467号的优先权，并在此通过引用将其整体并入本文中。
技术领域
本申请涉及一种行程限位器，更具体地涉及线控转向旋转行程限位器。
背景技术
随着车辆技术的进步，手轮执行器(HWA)和车轮执行器(RWA)被更频繁地采用以控制车辆的行驶并且取代方向盘和车辆轮胎之间的直接机械联动。在车辆行驶期间，HWA和RWA通过电气通信(例如，电线、传感器和中央处理器)相互协作，以定向式地控制车辆的行驶。更具体地说，各个手轮和/或轮胎被感测到的移动被电传递到相应的HWA或RWA，以引起手轮和/或轮胎的移动。然而，车辆技术的这种进步及其复杂性提出了独特的挑战。例如，手轮和轮胎之间的直接机械联动会限制手轮的旋转，从而防止损坏手轮/转向柱组件的部件。然而，由于没有限制旋转的机械联动/部件，联接到HWA的手轮会过度旋转。反过来，由于手轮的过度旋转，HWA的部件(如时钟弹簧、安全气囊线圈等)会受到损坏。
发明内容
本公开通常涉及行程限位组件(travel stop assembly)，其用于防止轴的旋转和不期望的锁定。
在本公开实施方式的一个方案中，所述行程限位组件可以包括轴，该轴沿轴线延伸并且能够绕轴线旋转。丝杠可以沿轴线延伸，并且操作式地与所述轴接合，并能够与轴一起绕轴线旋转。螺母可以与丝杠螺接，并且在丝杠旋转时沿丝杠的长度轴向移动。至少一个止动销(stop pin)可以操作式地与丝杠接合，至少一个止动销可以从丝杠相对于轴线垂直延伸。止动销可以被定位在所述丝杠上，以阻止丝杠的旋转，并且止动销可以防止螺母与丝杠锁定。
在本公开实施方式的另一个方案中，行程限位组件可以包括轴，该轴沿轴线延伸并且能够绕轴线旋转。行程限位壳体可以限定与轴线同轴的通道。丝杠可以沿轴线延伸，而且操作式地与所述轴接合并绕轴线旋转。丝杠还可以至少部分地被布置在所述通道中。螺母可以与丝杠螺接，并且在丝杠旋转时沿丝杠的长度轴向移动。螺母可以完全被布置在所述通道中。一对止动销可以操作式地与丝杠接合，并且从丝杠相对于轴线垂直延伸。这一对止动销还可以在所述长度的相对端处彼此间隔开。一对止动臂可以沿平行于轴线的方向延伸，并且与上述止动销中相应的一个止动销接合，以阻止螺母沿轴线在轴向方向上的轴向移动和丝杠的旋转。丝杠可以限定多个外螺纹，而螺母可以限定多个内螺纹。此外，所述内螺纹和所述外螺纹可以限定螺母和丝杠之间的螺接。所述螺纹和所述销可以被布置为将所述丝杠的旋转限制在丝杠的预定旋转角度，并且所述止动销可以防止所述螺纹的锁定。
附图说明
本公开的主题在说明书的权利要求中特别指出并明确要求保护。从以下结合附图的详细描述中，本公开的前述以及其他特征和优点将显而易见。
图1描绘了与辅助壳体联接的行程限位组件的立体图。
图2描绘了在没有行程限位壳体的情况下，与所述辅助壳体联接的所述行程限位组件的立体图。
图3描绘了在没有所述行程限位壳体的情况下，将所述行程限位组件插入所述辅助壳体的第一开口中的侧视图。
图4描绘了手轮轴的一部分的侧视图，并示出了辅助部分和丝杠。
图5描绘了带有与所述丝杠联接的所述行程限位组件的所述手轮轴的一部分的侧视图。
图6描绘了带有一对销和螺母的所述手轮轴的丝杠的立体图。
图7描绘了带有所述一对销和螺母的所述手轮轴的丝杠的立体图，并且示出了与所述螺母贴靠接触的所述行程限位壳体的一对导轨。
图8描绘了从所述手轮轴端部获取的行程限位组件的端视图。
图9描绘了带有所述一对销和螺母的所述手轮轴的丝杠的侧视图，并且示出了间距和所述螺母的宽度。
图10和图11描绘了带有所述一对销和螺母的所述手轮轴的丝杠的端视图，并且示出了位于不同角度位置的所述销。
图12描绘了带有行程限位壳体的行程限位组件的实施方式，所述行程限位壳体具有槽和带有与所述槽接合的导轨的螺母。
图13描绘了带有螺母的行程限位组件的实施方式。
图14描绘了带有与手轮轴联接的螺纹套管的行程限位组件的实施方式。
具体实施方式
现在参考附图，其中本公开将参考具体实施例进行描述，但不限于此，应该理解，所公开的实施例仅是本公开的说明性实施例，其可以以多种和替代的形式来实施。附图不一定按照比例；某些特征可能会被放大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能性细节不应被解释为限制性，而仅仅是作为用语教导本领域技术人员多方面地采用本公开的代表性基础。
参考图1至图3，大致示出了行程限位组件20。行程限位组件20可以包括辅助组件22和手轮轴26。辅助组件22包括：第一通道24(参见图2)，其接纳手轮轴26(参见图3至图5)；以及第二通道25，其被布置成垂直于第一通道24。手轮轴26沿轴线A延伸并且可绕轴线A旋转。第一通道24可以与轴线A同轴对准。
参考图1、图4和图5，丝杠28沿轴线A延伸并且操作式地与手轮轴26接合，以绕轴线A旋转。丝杠28可以通过与手轮轴26集成或者附接于手轮轴26而操作式地与手轮轴26接合。丝杠28还可以至少部分地被布置在第一通道24中。丝杠28限定外螺纹27、辅助部30和从动带齿部32。
联接器34(参见图3)可以围绕辅助部30，以在第一通道24中将手轮轴26与辅助组件22旋转式地连接。当与辅助组件22旋转式地联接时，丝杠28从第一通道24和辅助组件22向外延伸，并且带齿部32被布置在第一通道24中。手轮(未示出)可以联接到靠近丝杠28的手轮轴26的端部36并随端部36旋转。
辅助组件22还具有第一紧固部38和第二紧固部40，第一紧固部38限定第一通道24的开口，第二紧固部40限定第二通道25的开口。第二紧固部40与手轮执行器(未示出)联接，其中HWA的驱动齿轮(未示出)被第二通道40接纳，并且与手轮轴26的从动齿轮部32接合。HWA被配置为响应使手轮和/或车辆的其他部件旋转的外力，通过驱动齿轮引起手轮轴24旋转，进而使手轮旋转。
如图2至图3、图5至图11所示，行程限位组件20包括一对与丝杠28联接的止动销42，并且止动销42沿丝杠28的长度(L)彼此隔开。每个止动销42位于丝杠26上，以阻止丝杠26绕轴线A旋转。
行程限位壳体44联接到第一紧固部38或与第一紧固部38集成(一体形成)，并且限定第三通道46，第三通道46与第一通道24同轴对准并从第一通道24延伸。因此，丝杠28可以至少部分地被布置在第一通道24或第三通道46中。在行程限位壳体44联接到第一紧固部38的情况下，丝杠28被布置在第三通道46中。多个(例如四个)导轨48或一对导轨48从行程限位壳体44突出并且进入第三通道46。
如图3、图5至图11所示，螺母50螺接至丝杠26，并且螺母50可以整体地被布置在通道中。螺母50螺接至丝杠26，以使得螺母50可以绕丝杠26旋转。此外，当防止螺母50旋转时，螺母50可以沿轴线A轴向平移。螺母50限定内螺纹56，内螺纹56与丝杠26的外螺纹27接合，以促进外螺纹27和丝杠26之间的螺接关系。此外，螺母50的内螺纹56、丝杠27的外螺纹27和销42被布置为，与丝杠26的旋转和各止动销42的长度之间直接相关地促进螺母40的轴向移动。
如上所述，当螺母50被防止旋转时，随着丝杠26旋转，螺母沿轴线A且沿长度(L)平移。在一些实施方式中，螺母50可以操作式地与行程限位壳体44接合，使得行程限位壳体44防止螺母50旋转。在一些实施方式中，导轨48操作式地与行程限位壳体44的内表面47接合，并且被布置为接纳并防止螺母50的旋转。在一些实施方式中，螺母50具有下突起58，下突起58与成对的导轨48中的一对导轨接合，用以防止螺母50的旋转。螺母50还可以具有上突起51，上突起51与下突起52相对，上突起51也可以与一对导轨48接合，用以防止螺母50旋转。
在一些实施方式中，螺母50和上突起51可由塑料材料制成。在这些实施方式中，上突起51操作式地与成对的导轨48中的一个导轨48接合，以防止螺母50的旋转并且促进螺母50沿长度(L)的轴向移动。止动臂52可以与上突起51联接，并且止动臂52可以被布置在上突起51的相对侧上且沿相反的轴向从上突起51延伸。
在一些实施方式中，例如图12中示出的实施方式，当螺母50螺接至丝杆28时，引导突起164可以从螺母50延伸并且垂直于轴线A。在一些实施方式中，例如图13和图14中示出的实施方式，臂杆180在端部182、端部184以及止动臂186之间延伸。更具体地说，臂杆180联接在止动臂186和止动臂186之间，且被布置于相应的端部182和端部184处并联接相应的端部182和端部184，并且止动臂186从臂杆180沿相反方向垂直延伸。在一些实施方式中，臂杆180和止动臂186可以由不同的材料例如金属制成，而螺母50和上突起51可以由塑料材料制成。在本实施方式中，上突起51限定槽188，并且臂杆180被布置在槽188中并操作式地与槽188接合，使得止动臂186被布置在上突起51的相对侧上并从上突起51沿相反的轴向延伸。在本实施方式中，管套190操作式地与轴126的外围接合，并且管套190限定多个外螺纹27，以形成丝杠192。在一些实施方式中，管套190也可以由塑料材料制成。在管套190和螺母50由塑料材料制成的情况下，当止动臂186与止动销42接合时，塑料材料可以减弱被施加于管套190和/或螺母50的力。
当与丝杠28螺接时，螺母50被布置在第三通道46中并位于止动销42之间。此外，螺母50被导轨48接纳并与导轨48贴靠接触。螺母50还具有一对止动臂52，这一对止动臂52彼此相对被定位，并且在平行于轴线的方向上延伸，并且每个止动臂52被配置为与相应的止动销42接合，以阻止螺母50沿轴线A在轴向上的轴向移动，并防止丝杠28旋转。螺母50可以只有一个臂52、有两个臂或者任意数量的臂。
在一些实施方式中，如图12所示，行程限位壳体160可以限定壳体槽162，该槽用于接纳螺母166的引导突起164。引导突起164可以操作式地与槽162接合，以通过防止螺母50旋转来促进螺母沿长度(L)的轴向移动。槽可以具有任意长度。
在操作中，当通过HWA或通过方向盘的旋转来旋转手轮轴26时，旋转受到行程限位组件20的限制。更具体地说，手轮轴26的旋转，进而丝杠28的旋转，使阳螺纹与阴螺纹接合，这引起螺母50与导轨48接合，并在第三通道46内线性平移。在手轮轴26沿第一方向进行预定旋转后，螺母50的平移引起止动臂52中的一个与止动销42中的一个接合，以阻止或防止手轮轴26沿第一方向进一步旋转。螺母50和止动销42之间的接合为手轮轴26、进而为手轮的旋转提供“硬止动”。然而，手轮轴26可以在与第一方向相反的第二方向上自由旋转。
本公开的行程限位比现有技术更有利，因其提供了一种具有成本效益并且可修改的行程限位组件。更具体地说，参考图9至图11，螺纹接合、即阳螺纹和阴螺纹的尺寸和间距、止动销42的间距和位置以及螺母50的宽度可以被配置为提供螺母50与手轮轴26的旋转极限值相关的精确平移，进而提供螺母50与手轮的旋转极限相关的精确平移，以提供“硬止动”。
在一个示例中，基于特定用户的规范，参考图9，可以调整止动销42的间距。有利的是，尽管止动销42的间距可调，手轮轴26、螺母50和行程限位壳体44却无需被改变，这样就以具有成本效益的方式简化了行程限位组件20的多种实施方式的制造，以满足不同客户的需求。在另一个示例中，参考图10和图11，可以调整止动销42相对于手轮轴26的旋转轴线的角度位置，以达到相同结果，并实现手轮轴26和/或手轮的12点钟处的开始和停止位置。在另一个示例中，可以调整螺母50的宽度以达到与上述相同的结果。
所公开的行程限位组件20是有利的，因为其一个或多个元件的公差和尺寸可以被调整，以防止螺母50和止动销42之间“过早”或“过晚”接触，或者防止其他不期望的接触。此外，所公开的行程限位组件20通过至少减少其相对于彼此移动的元件的数量来提供NVH益处。当然，本领域技术人员将理解本公开的许多其他益处。
尽管仅结合有限数量的实施例来详细描述技术方案，但应当容易理解的是，本公开不限于这些公开的实施例。相反，可以对本公开进行修改以结合迄今为止未描述但与本公开的范围相称的任何数量的变化、更改、替换或等同布置。另外，尽管己经描述了本公开的各种实施例，但应该理解，本公开的各个方案可以仅包括所描述的实施例中的一些或包括各个实施例的组合。相应地，本公开不被视为受前述描述的限制。

Claims (20)

1.一种行程限位组件，包括：
轴，沿轴线延伸并且能够绕所述轴线旋转；
丝杠，沿所述轴线延伸，且操作式地与所述轴接合并能够绕所述轴线与所述轴一起旋转；
螺母，与所述丝杠螺接，且在所述丝杠旋转时能够沿所述丝杠的长度轴向移动；
至少一个止动销，操作式地与所述丝杠接合，所述至少一个止动销从所述丝杠垂直于所述轴线延伸；
至少一个止动臂，从所述螺母沿平行于所述轴线的方向延伸，并且与所述止动销接合以阻止所述螺母的轴向移动和丝杠的旋转；并且
所述止动销位于所述丝杠上，以阻止所述丝杠的旋转，所述止动销防止所述螺母与所述丝杠锁定。
2.根据权利要求1所述的组件，还包括行程限位壳体，所述行程限位壳体限定了与所述轴线同轴的通道，所述丝杠至少部分地布置在所述通道中，并且所述螺母整体地布置在所述通道中。
3.根据权利要求2所述的组件，其中，在所述丝杠上布置有多个外螺纹并且所述螺母限定多个内螺纹，其中，所述内螺纹和所述外螺纹促进所述螺母与所述丝杠螺接，并且所述螺纹和所述至少一个止动销被布置为将所述螺母的轴向移动限制在所述螺母的预定轴向距离，将所述丝杠的旋转限制在所述丝杠的预定旋转角度。
4.根据权利要求3所述的组件，其中，管套操作式地与所述轴的外围接合，并且所述管套限定所述多个外螺纹以限定所述丝杠。
5.根据权利要求3所述的组件，其中，所述至少一个止动臂包括一对被布置成彼此相对的止动臂，所述止动臂从所述螺母沿相反的轴向方向延伸。
6.根据权利要求5所述的组件，其中，所述行程限位壳体具有限定了所述通道的内表面、以及操作式地与所述内表面接合的成对的导轨，并被布置为接纳且防止所述螺母的旋转以促进所述螺母沿所述长度的轴向移动。
7.根据权利要求6所述的组件，其中，所述螺母具有下突起，所述下突起与所述成对的导轨中的一对导轨接合，以在所述轴绕所述轴线旋转所述丝杠时防止所述螺母旋转并促进所述螺母轴向移动。
8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述螺母具有与所述下突起相对的上突起，而且所述上突起操作式地与所述成对的导轨中的另一对导轨接合，以在所述轴绕所述轴线旋转所述丝杠时防止所述螺母旋转并促进所述螺母轴向移动。
9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述止动臂与所述上突起联接，而且所述止动臂被布置在所述上突起的相对侧上并从所述上突起沿相反的轴向方向延伸。
10.根据权利要求5所述的组件，还包括：
引导突起，从所述螺母延伸并且垂直于所述轴线；
所述行程限位壳体限定壳体槽，而且所述引导突起的一部分操作式地与所述槽接合，以在所述轴绕所述轴线旋转所述丝杠时通过防止所述螺母的旋转促进所述螺母沿所述长度的轴向移动。
11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述止动臂与所述引导突起联接，而且所述止动臂被布置在所述引导突起的相对侧上并从所述引导突起沿相反的轴向方向延伸。
12.根据权利要求8所述的组件，还包括臂杆，所述臂杆在端部之间延伸，所述止动臂被布置于所述臂杆的相应端部处并与所述臂杆的相应端部联接，而且所述止动臂从所述臂杆沿相反方向垂直延伸。
13.根据权利要求12所述的组件，其中，所述上突起限定槽，且所述臂杆被布置在所述槽中并操作式地与所述槽接合，使得所述止动臂被布置在所述上突起的相对侧上并从所述上突起沿相反的轴向方向延伸。
14.根据权利要求13所述的组件，其中，所述止动臂与所述成对的导轨中的所述另一对导轨接合，以促进所述上突起操作式地与所述成对的导轨中的所述另一对导轨接合。
15.一种行程限位组件，包括：
轴，沿轴线延伸并且能够绕所述轴线旋转；
行程限位壳体，限定与所述轴线同轴的通道；
丝杠，沿所述轴线延伸，操作式地与所述轴接合并且能够绕所述轴线与所述轴一起旋转，并且所述丝杠至少部分地被布置在所述通道中；
螺母，与所述丝杠螺接，并能在所述丝杠旋转时沿所述丝杠的长度轴向移动，且所述螺母整体地被布置在所述通道中；
一对止动销，操作式地与所述丝杠接合，从所述丝杠相对于所述轴线垂直延伸，并且所述一对止动销在所述长度的相对端处彼此间隔开；
一对止动臂，沿平行于所述轴线的方向延伸且与所述止动销中相应的一个止动销接合，以阻止所述螺母沿所述轴线在轴向方向上的轴向移动和所述丝杠的旋转；
所述丝杠限定多个外螺纹而所述螺母限定多个内螺纹，其中，所述内螺纹和所述外螺纹限定所述螺母和所述丝杠之间的螺接；并且
其中，所述螺纹和所述销被布置为，将所述丝杠的旋转限制在所述螺母的预定轴向距离和所述丝杠的预定旋转角度，而且所述止动销防止所述螺纹的锁定。
16.根据权利要求15所述的组件，其中，所述行程限位壳体操作式地与所述螺母接合，以在所述轴绕所述轴线旋转所述丝杠时，通过防止所述螺母的旋转来促进所述螺母沿所述长度的轴向移动。
17.根据权利要求16所述的组件，其中，所述螺母具有上突起而所述行程限位壳体具有一对导轨，而且所述上突起被所述一对导轨接纳并操作式地与所述一对导轨接合。
18.根据权利要求17所述的组件，其中，所述止动臂与所述上突起联接，所述止动臂被布置在所述上突起的相对侧上并且从所述上突起沿相反的轴向方向延伸。
19.根据权利要求16所述的组件，还包括：
引导突起，从所述螺母延伸并且垂直于所述轴线；
所述行程限位壳体限定壳体槽，而且所述引导突起的一部分操作式地与所述槽接合，以在所述轴绕所述轴线旋转所述丝杠时通过防止所述螺母的旋转促进所述螺母沿所述长度的轴向移动；并且
所述止动臂与所述引导突起联接，而且所述止动臂被布置在所述引导突起的相对侧上并从所述引导突起沿相反的轴向方向延伸。
20.根据权利要求17所述的组件，还包括：
臂杆，在端部之间延伸，所述止动臂被布置于所述臂杆的相应端部并与所述臂杆的相应端部联接，并且所述止动臂从所述臂杆沿相反方向垂直延伸；并且
所述上突起限定槽，且所述臂杆被布置在所述槽中并操作式地与所述槽接合，使得所述止动臂被布置在所述上突起的相对侧上并从所述上突起沿相反的轴向方向延伸。
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