CN113734271B - 用于车辆的转向机构和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于车辆的转向机构和车辆，其中用于车辆的转向机构，包括转向柱、方向盘组件、传动组件以及操作盘，转向柱包括管柱、转向轴，管柱套设于转向轴；方向盘组件包括方向盘、第一轴承以及固定支座，第一轴承的上盘固定于方向盘朝向转向柱延伸方向的底部，固定支座一端与管柱相固定，固定支座另一端与第一轴承的下盘相固定，使方向盘能相对管柱转动；传动组件连接于方向盘和转向轴之间，传动组件包括主动件和从动件，主动件与方向盘相连接，从动件与转向轴相连接，主动件能带动从动件；操作盘固定连接于管柱并与方向盘活动嵌套设置。本发明技术方案中操作盘不会随方向盘转动，使用户可以更加方便地对操作盘进行操作和观察。

Description

用于车辆的转向机构和车辆

技术领域

本发明涉及车辆转向技术领域，特别涉及一种用于车辆的转向机构和车辆。

背景技术

近年来，随着车辆的高功能化和车载设备的增加以及多功能化，存在配置于车辆内的按钮或开关等操作机构增加的趋势。目前商用车行业内，车辆的功能按键是与方向盘固定在一起的，当驾驶员握持方向盘的轮圈进行转动操作时，功能按键和方向盘的轮圈会一起旋转，使驾驶员无法轻易看清功能按键，进而无法及时有效地控制各个功能按键，甚至容易发生对功能按键的误操作，严重影响了行车驾驶操作的稳定性和安全性。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于车辆的转向机构，旨在提供一种操作盘不会随方向盘转动的转向机构，使用户可以更加方便地进行操作和观察。

为实现上述目的，本发明提出的用于车辆的转向机构，包括：

转向柱，包括管柱、转向轴，所述管柱套设于所述转向轴；

方向盘组件，包括方向盘、第一轴承以及固定支座，所述第一轴承的上盘固定于所述方向盘朝向所述转向柱延伸方向的底部，所述固定支座一端与所述管柱相固定，所述固定支座另一端与所述第一轴承的下盘相固定，使所述方向盘能相对所述管柱转动；

传动组件，连接于所述方向盘和所述转向轴之间，所述传动组件包括主动件和从动件，所述主动件与所述方向盘相连接，所述从动件与所述转向轴相连接，所述主动件能带动所述从动件；以及

操作盘，固定连接于所述管柱并与所述方向盘活动嵌套设置。

可选地，所述主动件包括与所述方向盘相连的齿圈和置于所述固定支座上的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮相连接；所述从动件包括固定于所述管柱上的支撑座、可活动地置于所述支撑座上的蜗杆以及设于所述转向轴的蜗齿轮；所述第一齿轮与所述齿圈相啮合，所述第二齿轮与所述蜗杆一端相啮合，所述蜗杆另一端与所述蜗齿轮相啮合。

可选地，所述第一齿轮为平齿轮、所述第二齿轮为锥齿轮，所述齿圈带动所述平齿轮，所述锥齿轮带动所述蜗杆。

可选地，所述第一齿轮与所述第二齿轮为一体结构。

可选地，述支撑座上形成有装配槽，所述装配槽内设有第二轴承，所述蜗杆通过所述第二轴承与所述支撑座传动配合固定。

可选地，所述蜗杆包括依次相连地螺纹段、连接段以及锥齿段，所述连接段置于所述装配槽并与所述第二轴承相配合，所述螺纹段与所述蜗齿轮相啮合，所述锥齿段与所述锥齿轮相啮合。

可选地，所述固定支座设有至少两个，通过至少两个固定支座将方向盘固定于管柱。

可选地，固定支座为三个，三个所述固定支座呈三角形排布。

本发明还提出一种车辆，包括如上所述的用于车辆的转向机构；和

车身，所述车身包括转向器，所述转向轴与所述转向器相连接。

本发明技术方案中转向柱包括包括转向柱、方向盘组件、传动组件以及操作盘，转向柱包括管柱、转向轴，管柱套设于转向轴；方向盘组件包括方向盘、第一轴承以及固定支座，第一轴承的上盘固定于方向盘朝向转向柱延伸方向的底部，固定支座一端与管柱相固定，固定支座另一端与第一轴承的下盘相固定，使方向盘能相对管柱转动；传动组件连接于方向盘和转向轴之间，传动组件包括主动件和从动件，主动件与方向盘相连接，从动件与转向轴相连接，主动件能带动从动件；操作盘固定连接于管柱并与方向盘活动嵌套设置。方向盘和操作盘都固定在管柱上，方向盘通过第一轴承可进行转动，通过传动组件的传动，方向盘能带动转向轴。由于操作盘位置的固定，使按键操作更加便捷，操作盘不会随方向盘进行转动，易于观察。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明用于车辆的转向机构一实施例的俯视立体结构示意图；

图2为图1中用于车辆的转向机构的另一角度的立体结构示意图；

图3为图1中用于车辆的转向机构的又一角度的立体结构示意图；

图4为图1中蜗杆和支撑座连接的剖面结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	用于车辆的转向机构	2	操作盘
21	支撑柱	3	方向盘组件
				31	方向盘	32	第一轴承
33	固定支座	4	传动组件
				41	主动件	411	齿圈
412	第一齿轮	413	第二齿轮
				42	从动件	43	支撑座
44	蜗杆	441	螺纹段
				442	连接段	443	锥齿段
45	蜗齿轮	5	转向柱
				51	管柱	6	第二轴承

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

近年来，随着车辆的高功能化和车载设备的增加以及多功能化，存在配置于车辆内的按钮或开关等操作机构增加的趋势。操作机构与包含用于车辆的转向机构轮圈的平面大致配置在同一平面上。

目前商用车行业内，用于车辆的转向机构的功能按键是与用于车辆的转向机构固定在一起的，当驾驶员握持用于车辆的转向机构轮圈进行转动操作时，功能按键和用于车辆的转向机构轮圈会一起旋转，使驾驶员无法轻易看清功能按键，进而无法及时有效地控制各个功能按键，甚至容易发生对功能按键的误操作，严重影响了行车驾驶操作的稳定性和安全性。

本发明提出一种用于车辆的转向机构。

参照图1至3，在本发明实施例中，该用于车辆的转向机构1，包括转向柱5，包括管柱51、转向轴(图中未标识)，所述管柱51套设于所述转向轴；方向盘组件3，包括方向盘31、第一轴承32以及固定支座33，所述第一轴承32固定于所述方向盘31底部，所述固定支座33的一端与所述管柱51相固定，所述固定支座33的另一端与所述第一轴承32相固定，使所述方向盘31能相对所述管柱51转动；传动组件4，连接于所述方向盘31和所述转向轴之间；以及操作盘2，固定连接于所述管柱51并与所述方向盘31活动嵌套设置。

在车辆的使用过程中，操作盘2是不可或缺的一个重要部分，操作盘2主要用于显示车辆当前的油量、车速、转速、水温和指示灯等信息，使驾驶员通过操作盘2能了解到车辆的行驶状态。操作盘2可根据设计需要采用不同的英寸的液晶显示屏，操作盘2上可设置控制按键，如显示屏控制键、电话控制键，以及车灯、喇叭和雨刮器控制键，按键可以是触摸虚拟按键或物理实体按键，可参考地，如虚拟触摸按键中可为：液晶显示屏中具有主菜单显示键、左、右方向键，上、下方向键，确认、退出键，左、右转向灯控制键，左、右喇叭控制键，大、小灯控制键，远、近光灯控制键，行车灯控制键，雨刮器开关控制键，三档调速的雨刮器速度控制键以及电话接听或挂断键等等；将各个不同设备的控制集中在操作盘2上，满足了驾驶员对车辆操作方便和快捷的使用要求，使方向盘的功能更加人性化。具体地，为了操作盘2固定在方向盘31中心上，有足够的空间来布置操作盘2且易于观察和按键操作。本方案中所述操作盘2通过支撑柱21固定于所述管柱51，所述支撑柱21至少设有一个。在一实施例中，支撑柱21可靠管柱51中间位置对称设置，保证对操作盘2的支撑。在本实施例中，支撑柱21设置三个，三个支撑柱21呈三角形排布并将操作盘2固定于管柱51上，因此有足够的空间来布置操作盘2。

如图1所示，方向盘31包括沿其安装中心向外具有伸出端的方向盘轮圈，操作盘2位于方向盘31中间位置，方向盘31中间位置具有预留安装槽，方向盘31底部的安装槽壁上固定连接有相适配的第一轴承32，在本实施例中，第一轴承32采用球轴承，由带有球滚动的滚道沟的垫圈状套圈构成。如单向推力球轴承，可承受单向轴向负荷。双向推力球轴承，可承受双向轴向负荷。方向盘31不是直接与管柱51相连接，而是通过第一轴承32的下盘与管柱51固定，上盘与方向盘31固定，使得方向盘31能够进行转动，通过第一轴承32与方向盘31的连接，一方面使得方向盘31具有调心性能，即能避免方向盘31的轴向跳动，防止方向盘31上下窜动，方向盘31更为稳定，另一方面可以减少安装误差的影响。

如图2和图3所示，转向柱5，包括管柱51和穿套所述管柱51设置转向轴(图中未标识)，在本申请中转向轴和管柱51统称为转向柱5，方向盘31与转向柱5相连接。其中转向轴是实心的，管柱51是空心的，转向轴与管柱51之间具有连接的部件，如轴承等；使得转向轴可在管柱51内轴向转动。转向轴用于与车辆的转向器相连接，以将方向盘31传递的扭矩输送至转向器，方向盘31与转向柱5相连接，使得驾驶员能通过方向盘31直接控制车辆进行转向。

通过连接于所述方向盘31和所述转向轴之间传动组件4，当方向盘31转动时，方向盘31会带动转向轴进行传动，而固定于管柱51的操作盘2不转动。

本发明技术方案通过采用转向柱5包括管柱51、转向轴，所述管柱51套设于所述转向轴，方向盘组件3，包括方向盘31、第一轴承32以及固定支座33，所述第一轴承32固定于所述方向盘31底部，所述固定支座33一端与所述管柱51相固定，所述固定支座33另一端与所述第一轴承32相固定，使所述方向盘31能相对所述管柱51转动；传动组件4，连接于所述方向盘31和所述转向轴之间；操作盘2，固定连接于所述管柱51并与所述方向盘31活动嵌套设置。方向盘31和操作盘2都固定在管柱51上，方向盘31通过第一轴承32可进行转动，通过传动组件4的传动，方向盘31能带动转向轴。由于操作盘2位置的固定，使按键操作更加便捷，操作盘2不会随方向盘31进行转动，易于观察。

进一步地，所述传动组件4包括主动件41和从动件42，所述主动件41与所述方向盘组件3相连接，所述从动件42与所述转向轴相连接，所述主动件41能带动所述从动件42。在一实施例中，主动件41可为齿圈411、卡槽、卡件等，固定于方向盘31，从动件42可为与之主动件41相配合的零件如齿轮，卡钩，卡槽等，如此通过方向盘31带动转动进行转动，并且操作盘2不会转动。

具体地，在本实施例中，所述主动件41包括与所述方向盘31相连的齿圈411和置于所述固定支座33上的第一齿轮412和第二齿轮413，所述第一齿轮412和所述第二齿轮413相连接；所述从动件42包括固定于所述管柱51上的支撑座43、可活动地置于所述支撑座43上的蜗杆44以及设于所述转向轴的蜗齿轮45；所述第一齿轮412与所述齿圈411相啮合，所述第二齿轮413与所述蜗杆44一端相啮合，所述蜗杆44另一端与所述蜗齿轮45相啮合。转向机构的传动连接为，第一轴承32的与管柱51和齿圈411固定，齿圈411与方向盘31固定，第一轴承32可防止方向盘31上下窜动；当方向盘31转动时，带动齿圈411，齿圈411带动第一齿轮412转动，第一齿轮412与第二齿轮413共同转动，第二齿轮413带动蜗杆44转动，蜗杆44带蜗齿轮45转动，蜗齿轮45将转向扭矩通过转向轴传递到转向器，这样就实现了方向盘31转动时，操作盘2不转动。

如图2和图3所示，在方向盘31转动中，依次通过齿圈411、第一齿轮412、第二齿轮413、蜗杆44、蜗齿轮45的传动，最后将方向盘31转动的扭矩传递到转向轴，在方向盘31的下方采用齿轮组件和蜗杆44的配合，减少了相连接的零部件，提高传动效率，可靠性更高。并且可以有足够的空间来布置操作盘2，在这过程中与管柱51固定连接的操作盘2不会转动，可以让驾驶员更清楚的了解车辆情况。将操作盘2与按键布置在一起，保证视野一直在前的方驾驶员能轻易看清功能按键。可以减轻驾驶员对操作的注意力，可以有更多的精力集中在驾驶上，令驾驶更安全。

如图2和图3所示，为了节省空间，便于安装仪盘表，同时使得方向盘31的转动扭矩能传递到转向轴，实现传动连接。在本实施例中，所述第一齿轮412为平齿轮、所述第二齿轮413为锥齿轮，所述齿圈411带动所述平齿轮，所述锥齿轮带动所述蜗杆44。第一齿轮412与第二齿轮413是连接在固定支座33上的传动机械器件，固定支座33可视为转轴，第一齿轮412和第二齿轮413能在固定支座33上轴转动，通过平齿轮和齿圈411啮合，当方向盘31转动时，带动平齿轮的转动，而平齿轮与锥齿轮之间相固定，因此锥齿轮随着一同转动，从而带动与锥齿轮相啮合的蜗杆44转动。

在本实施例中，为了保证传动效果以及传动质量，所述第一齿轮412与所述第二齿轮413为一体结构。

为了方向盘31固定牢固，所述固定支座33设有至少两个，通过至少两个固定支座33将方向盘31固定于管柱51。

因为在方向盘31的下方采用齿轮组件和蜗杆44的配合，减少了相连接的零部件，提高了传动效率，由此方向盘31具有一定安装空间，同时由于驾驶员通过方向盘31直接控制转向，方向盘31的固定需要有稳定性和连接强度。不难理解，将齿轮组件安装在固定支座33减少了相连接的零部件，固定支座33可为轴形式，在此情形下，至少设置两个固定支座33能保证对方向盘31具有较好的支撑效果。另外，为保证第一轴承32的受力效果较为集中，避免第一轴承32采用球轴承的情况下受到较强径向力。在本实施例中，固定支座33为三个，三个所述固定支座33呈三角形排布。一方面，呈三角形排布的固定支座33的承力效果更好，另一方面，也不会占据零件的安装的空间。

进一步地，为了方向盘31转动更为顺畅，三个所述固定支座33上均设有所述齿轮组件，其中一所述齿轮组件与所述蜗杆44组件相配合。三个所述固定支座33上均设有所述齿轮组件，三个第一齿轮412与齿圈411配合，不难理解，呈三角形排布的固定支座33具有三个与齿圈411配合的齿轮，如行星齿轮与内齿圈411相配合一般，转动效果更好，另外只需一个齿轮组件与所述蜗杆44组件相配合便能实现转向扭矩的传递，减少了相连接的零部件，提高传动效率。

进一步地，如图4所示，为了保证蜗杆44的传动，保证转向效果，所述支撑座43上形成有装配槽，所述装配槽内设有第二轴承6，所述蜗杆44通过所述第二轴承6与所述支撑座43传动配合固定。当锥齿轮带动蜗杆44转动时，第二轴承6保证蜗杆44的进行中心轴传动，确保动力的传递。在本实施例中，第二轴承6的为滚子轴承。在其他实施例中，第二轴承6也能为其他轴承。

如图3、图4所示，具体地，所述蜗杆44包括依次相连地螺纹段441、连接段442以及锥齿段443，所述连接段442置于所述装配槽并与所述第二轴承6相配合，所述螺纹段441与所述蜗齿轮45相啮合，所述锥齿段443与所述锥齿轮相啮合。

在本实施例中，蜗杆44为一体成型结构，蜗杆44置于所述装配槽并与所述第二轴承6相配合的连接段442部分为轴，锥齿段443和螺纹段441分别为蜗杆44轴延伸出装配槽的部分形成，锥齿段443与锥齿轮啮合，螺纹段441与蜗齿轮45相啮合以实现传动。通过蜗杆与蜗齿轮的配合，使得转向系统的角传动比可调节，能提升驾驶员的乘坐舒适性，又不降低转向系统的可靠性。另外，用于车辆的转向机构10可搭配使用助力转向系统，使得具有该转向机构的车辆在低速工况下转向系统操作“灵敏”，即转动较小的方向盘角度即可获得较大的车轮转向角；而在高速工况下则相反。

本发明还提出一种车辆，该车辆包括车身和用于车辆的转向机构1，该用于车辆的转向机构1的具体结构参照上述实施例，由于车辆采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述车身包括转向器，所述转向轴与所述转向器相连接。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于车辆的转向机构，其特征在于，包括：

转向柱，包括管柱、转向轴，所述管柱套设于所述转向轴；

方向盘组件，包括方向盘、第一轴承以及固定支座，所述第一轴承的上盘固定于所述方向盘朝向所述转向柱延伸方向的底部，所述固定支座一端与所述管柱相固定，所述固定支座另一端与所述第一轴承的下盘相固定，使所述方向盘能相对所述管柱转动；

传动组件，连接于所述方向盘和所述转向轴之间，所述传动组件包括主动件和从动件，所述主动件与所述方向盘相连接，所述从动件与所述转向轴相连接，所述主动件能带动所述从动件；以及

操作盘，固定连接于所述管柱并与所述方向盘活动嵌套设置。

2.如权利要求1所述的用于车辆的转向机构，其特征在于，所述主动件包括与所述方向盘相连的齿圈和置于所述固定支座上的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮相连接；

所述从动件包括固定于所述管柱上的支撑座、可活动地置于所述支撑座上的蜗杆以及设于所述转向轴的蜗齿轮；

所述第一齿轮与所述齿圈相啮合，所述第二齿轮与所述蜗杆一端相啮合，所述蜗杆另一端与所述蜗齿轮相啮合。

3.如权利要求2所述的用于车辆的转向机构，其特征在于，所述第一齿轮为平齿轮、所述第二齿轮为锥齿轮，所述齿圈带动所述平齿轮，所述锥齿轮带动所述蜗杆。

4.如权利要求3所述的用于车辆的转向机构，其特征在于，所述第一齿轮与所述第二齿轮为一体结构。

5.如权利要求3所述的用于车辆的转向机构，其特征在于，所述支撑座上形成有装配槽，所述装配槽内设有第二轴承，所述蜗杆通过所述第二轴承与所述支撑座传动配合固定。

6.如权利要求5所述的用于车辆的转向机构，其特征在于，所述蜗杆包括依次相连地螺纹段、连接段以及锥齿段，所述连接段置于所述装配槽并与所述第二轴承相配合，所述螺纹段与所述蜗齿轮相啮合，所述锥齿段与所述锥齿轮相啮合。

7.如权利要求1所述的用于车辆的转向机构，其特征在于，所述固定支座设有至少两个，通过至少两个固定支座将方向盘固定于管柱。

8.如权利要求7所述的用于车辆的转向机构，其特征在于，固定支座为三个，三个所述固定支座呈三角形排布。

9.一种车辆，其特征在于，包括：

如权利要求1至8中任一项所述的用于车辆的转向机构；和

车身，所述车身包括转向器，所述转向轴与所述转向器相连接。

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