CN113911201A - 用于转向系统的倾斜保持载荷板 - Google Patents

Abstract

提供一种用于车辆转向系统的摩擦板。该摩擦板包括限定有槽口的板体，该槽口用于接收从中穿过的倾斜螺栓，该板体具有平面侧。该摩擦板还包括多个突出部，这些突出部从板体延伸，以限定摩擦板的非平面区域。还提供了一种可调节转向柱组件。

Description

用于转向系统的倾斜保持载荷板

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2020年7月8日提交的美国专利申请第63/049,335号的优先权，该专利申请的公开通过援引而被整体并入本申请。

技术领域

以下说明涉及车辆转向系统，更具体地涉及用于这样的转向系统的倾斜保持载荷板(rake hold load plate)。

背景技术

运载工具(vehicle，车辆)，例如小汽车、卡车、运动型多功能车、跨界车(crossover)、小型货车、船舶、飞机、全地形车、休闲车、或其它合适的运载工具，包括各种转向系统，例如像线控转向(steer-by-wire)、驾驶员界面和自主转向系统。这些转向系统方案通常包括用于将转向输入转换(translate)至输出的转向柱，其与转向连杆相互作用以使车轮(或其它元件)转动车辆和/或提供能量吸收。一些转向柱能够在多个位置之间轴向地调节，以提供手轮位置的灵活性，从而为不同体型的驾驶员提供舒适的驾驶位置或提供自主驾驶能力。许多可轴向调节的转向柱还包括倾斜调节机构，其允许围绕一个或多个枢轴点的偏斜(tilt，倾斜)运动。

通常需要采取措施来防止倾斜运动。例如，倾斜运动通常通过倾斜致动器而被促进，该倾斜致动器包括能够在锁定位置与解锁位置之间移动的倾斜调节杆。在锁定位置，倾斜调节杆被定位成防止转向柱组件的倾斜运动。在解锁位置，倾斜调节杆从锁定位置被铰接(articulated)，由此允许转向柱组件的倾斜运动。

在一些转向系统中，伸缩保持载荷通过以下方式产生：1)倾斜托架(rakebracket)与压缩托架的之间摩擦；和/或2)上护套与下护套之间的摩擦。倾斜保持载荷可通过以下方式产生：1)倾斜托架与压缩托架之间的摩擦；2)倾斜托架与下护套之间的摩擦；3)倾斜托架与内凸轮之间的摩擦；以及4)倾斜托架与垫片或推力轴承之间的摩擦。在某些情况下，当考虑到利用上、下护套之间的摩擦作为能量吸收载荷时，满足倾斜保持方面的保持要求是个挑战，因为倾斜保持载荷与能量吸收载荷是耦合的。额外的挑战是，方向盘的中心处的点(“A点”)与倾斜调节螺栓的中心之间的距离过长。最后，制造商可能需要对柱组件进行涂层。解决这些问题将在各技术领域受到欢迎。

发明内容

根据本公开的一个方案，一种可调节转向柱组件包括至少一个护套，该至少一个护套可在偏斜位置的范围内调节。可调节转向柱组件还包括倾斜调节杆，该倾斜调节杆操作性地连接至所述至少一个护套且能够在锁定位置与解锁位置之间枢转。可调节转向柱组件进一步包括锁定机构，该锁定机构由倾斜调节杆来致动。锁定机构包括倾斜托架，该倾斜托架围绕至少一个护套的一部分。锁定机构还包括倾斜螺栓和凸轮装置，该倾斜螺栓通过倾斜调节杆来旋转且延伸穿过倾斜托架，凸轮装置被构造为夹紧和松开倾斜托架及至少一个护套，以选择性地锁定和解锁至少一个护套的倾斜位置。锁定机构进一步包括被设置成与倾斜托架邻接(in abutment with)的垫片，倾斜螺栓延伸穿过由该垫片限定的孔(aperture)。锁定机构再进一步包括推力轴承，倾斜螺栓延伸穿过该推力轴承。锁定机构还包括摩擦板，该摩擦板被设置在垫片与推力轴承之间且限定一槽口(slot)，倾斜螺栓延伸穿过摩擦板的槽口，其中，摩擦板具有至少一个突出部以限定非平面侧，在倾斜调节杆的全部运动范围期间，该至少一个突出部与倾斜托架接触。

根据本公开的另一方案，一种可调节转向柱组件包括至少一个护套，该至少一个护套可在偏斜位置的范围内调节。可调节转向柱组件还包括倾斜调节杆，该倾斜调节杆操作性地连接至所述至少一个护套且能够在锁定位置与解锁位置之间枢转。可调节转向柱组件进一步包括通过倾斜调节杆来致动的锁定机构。锁定机构包括围绕至少一个护套的一部分的倾斜托架。锁定机构还包括倾斜螺栓和凸轮装置，该倾斜螺栓通过倾斜调节杆来旋转且延伸穿过倾斜托架，该凸轮装置被构造为夹紧和松开倾斜托架及至少一个护套，以选择性地锁定和解锁至少一个护套的倾斜位置。锁定机构进一步包括被设置成与倾斜托架邻接的垫片，倾斜螺栓延伸穿过由该垫片限定的孔。锁定机构再进一步包括推力轴承，倾斜螺栓延伸穿过该推力轴承。锁定机构还包括摩擦板，该摩擦板被设置在垫片与推力轴承之间且限定一槽口，倾斜螺栓延伸穿过摩擦板的槽口，其中，摩擦板包括板体和多个突出部，其中，当倾斜调节杆移动至解锁位置时，板体与垫片之间限定一间隙。

根据本公开的又一方案，提供一种用于车辆转向系统的摩擦板。该摩擦板包括限定一槽口的板体，该槽口用于接收从中穿过的倾斜螺栓，该板体具有平面侧。摩擦板还包括多个突出部，这些突出部从板体延伸以限定摩擦板的非平面区域。

在以下对实施例的详细说明、随附权利要求书以及附图中，披露了本公开的这些和其它方案。

附图说明

通过结合附图阅读以下详细描述，本公开将会被最好地理解。需要强调的是，按照惯例，附图的各种特征并非按比例绘制的。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸会被任意扩大或缩小。

图1是车辆转向系统的示意图；

图2是车辆转向系统的倾斜调节机构在部分被分解条件下的立体图；

图3是倾斜调节机构的立体图，其示出处于部分被分解条件下的倾斜保持载荷板；

图4是倾斜保持载荷板的立体图；

图5是倾斜调节机构的一部分的正视图；

图6是图5所示部分的放大正视图；以及

图7是图5的另一部分的放大正视图。

具体实施方式

以下讨论针对本公开的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个会被示出或详细描述，但所公开的实施例不应被解释或以其他方式被用来限制本公开(包括权利要求)的范围。此外，本领域技术人员将理解以下描述具有广泛的应用，并且对任一实施例的讨论仅旨在作为该实施例的示例，而并非意图提示将本公开(包括权利要求)的范围限定至该实施例。

首先参考图1，用于车辆的转向系统40根据本公开的原理被概况地示出。车辆可包括任何合适的车辆，例如小汽车、卡车、运动型多功能车、小型货车、跨界车、任何其它乘用车、任何合适的商用车、或任何其它合适的车辆。而且，本公开的原理可应用于其它运载工具，例如飞机、轮船、火车、无人机或其它合适的运载工具。

转向系统40可被构造为驾驶员界面转向系统、自主驾驶系统、或允许驾驶员界面和自主转向两者的系统。转向系统可包括输入装置42，例如方向盘，其中，驾驶员可通过转动方向盘来机械地提供转向输入。气囊装置43可位于输入装置42上或附近。转向柱组件44沿轴线从输入装置42延伸至输出组件46。输出组件46可包括小齿轮(pinion)轴组件、I轴、万向节(cardan joint，万向接头)、线控部件或任何其它传统上位于输入装置42附近的特征。转向柱组件44可包括至少两个轴向可调节部件，例如可相对于彼此轴向地调节的第一护套48和第二护套50。第一护套48和第二护套50可被替代性地构造为托架、轨道、或其它允许在其间进行轴向运动的构件。轴向运动可包括滑动、伸缩、平移、以及其它手动地或借助动力型(powered)轴向致动器来促进的轴向运动。转向柱组件44可包括托架51，该托架至少部分地将转向柱连接至车辆。倾斜调节杆52可操作性地连接至第一护套48、第二护套50、或托架51中的一者，以便于进行转向柱组件44的偏斜调节。在一些实施例中，倾斜调节杆52的状态可被手动地控制。在一些实施例中，倾斜调节杆52、以及在一些实施例中可能的轴向调节致动器(未示出)、或其组合的状态可经由包括CPU单元的控制系统300来控制。

转向柱组件44可在从完全延伸(full extended)或完全伸出(full telescopicout)位置到完全缩回(full retracted)或完全收缩(full telescopic in)位置的操作位置范围之间移动。在延伸位置，第一护套48和第二护套50相对于彼此轴向地移动，使得输入装置42位于车辆的操作者附近。在缩回位置，第一护套48和第二护套50相对于彼此轴向地移动，使得输入装置42更远离车辆的操作者(当与延伸位置相比时)。在一些实施例中，缩回位置可对应于存放(stow)输入装置42。例如，在自主驾驶期间将输入装置42置于存放位置会是有益的。在一些实施例中，缩回位置可处在与延伸位置相距大约150mm的量级(order)上，例如与延伸位置相距至少100mm，或至少大约125mm。在一些实施例中，轴向调节致动器(手动或动力型)实现第一护套48与第二护套50之间的轴向运动，以在延伸位置与缩回位置之间进行调节。

转向齿轮组件54可经由转向齿轮输入轴56连接至输出组件46。转向齿轮组件54可被构造为齿条-小齿轮(rack-and-pinion)、循环球式转向齿轮、或任何与自主和驾驶员界面转向系统相关的其它类型的转向齿轮。转向齿轮组件54可随后经由输出轴60连接至驱动轴58。输出轴60可包括连杆臂(pitman arm)和扇形齿轮或其它传统部件。输出轴60操作性地连接至转向齿轮组件54，使得转向齿轮输入轴56的旋转引起输出轴60的响应运动，并使得驱动轴转动车轮22。

图2和图3概况地示出转向柱组件44的局部分解立体图，其中倾斜调节机构被示出并总体上以“100”来表示。当组装时，第一护套48和第二护套可沿轴线A延伸。倾斜调节机构100借助倾斜螺栓102操作性地联接至倾斜调节杆52，倾斜螺栓102延伸穿过第一护套48和/或第二护套50。因此，倾斜螺栓102所延伸穿过的护套可在本说明书中被简称为“护套”或“至少一个护套”。

护套48限定第一护套内的槽口104。槽口104可在与完全伸出位置相关联的第一端106和与完全收缩位置相关联的第二端108之间基本上平行于轴线A延伸。尽管在本说明书中被图示和描述为槽口，但以数字“104”表示的特征可由用于非伸缩式调节系统的保持件来替代，而且槽口104并非总需要部分地凹进。

倾斜托架110包括基部112和一对腿部114，这对腿部从基部112延伸。腿部114彼此间隔开，以在组装条件下部分地围绕护套48。每个腿部114限定相应的槽口116，槽口116在组装条件下与护套48的槽口104重叠。倾斜托架110的槽口116的槽口端部限定转向系统40的极限偏斜位置。

凸轮装置120限定中心孔122，该中心孔的尺寸被设定为接收从中穿过的倾斜螺栓102。凸轮装置120在倾斜调节杆52的致动期间由倾斜螺栓102旋转，且被定位成夹紧和松开倾斜托架110和至少一个护套48，以在倾斜位置的范围内选择性地锁定和解锁至少一个护套48的倾斜位置。

倾斜托架110的一个腿部包括外侧124，其具有至少一个垫片126，该至少一个垫片被定位成邻近外侧124。垫片126限定中心孔，该中心孔的尺寸被设定为接收从中穿过的倾斜螺栓102。垫片126的中心孔被定位成在组装条件下与倾斜托架110的腿部114的槽口116重叠。推力轴承130限定中心孔，该中心孔的尺寸被设定为接收从中穿过的倾斜螺栓102。推力轴承130的中心孔被定位成在组装条件下与垫片126的中心孔重叠。

如图3所示，摩擦板140被提供且被置于垫片126与推力轴承130之间。参考图3和图4两者，摩擦板140在图4中被更详细地示出，但其位置的上下文关系在图3中被示出。在一些实施例中，摩擦板140可由不锈钢形成，但也可预期到替代材料。

如所示，摩擦板140包括板体142。板体142可被形成为各种替代的大致形状(图示的示例示出一个实施例)。板体142限定槽口144，槽口144在组装条件下与倾斜托架110的槽口116大致对准。槽口144被构造为接收从中穿过的倾斜螺栓102，且借助机械紧固件操作性地联接至倾斜托架110，该机械紧固件延伸穿过摩擦板140和倾斜托架110中相应的孔洞146，以在操作期间与倾斜托架110一起沿偏斜方向移动。摩擦板140包括在倾斜调节杆52处于锁定位置时能够弹性变形以传递夹紧载荷的至少一部分。

板体142包括第一侧148和第二侧150。如图3所示，第一侧148面对倾斜托架110，第二侧150面对推力轴承130。如图4最好地所示，除了至少一个突出部152从第一侧148远离而朝向倾斜托架110延伸之外，摩擦板140的第一侧148大致是平面(亦即，是平坦的)。在所示实施例中，存在四个突出部152，以提供第一侧148的非平面表面。这四个突出部152可被置于摩擦板140在第一侧148上的大致相对的角部中。突出部152的几何形状可以不同于图示，但突出部的尺寸被设定为，在倾斜调节杆52的全部运动范围期间，与倾斜托架110保持接触、或保持在倾斜托架110的目标接近度(targeted proximity)内。在所有操作阶段期间，四个突出部152与倾斜托架之间的接触或目标接近度均被保持。这与摩擦板140与垫片126之间所限定的间隙结合，改善了当倾斜调节杆52被释放时整个组件的去余隙(delash)特征。

图5示出倾斜托架110的其上设置摩擦板140的那一侧的放大图。由摩擦板140和垫片126限定的上述间隙在图6中被较佳地示出，并总体上以数字“160”表示。多个突出部152与倾斜托架110之间的恒定接触在图7中被较佳地示出。

与没有摩擦板的系统相比，摩擦板140通过增加两个额外的接触表面而增大了倾斜保持载荷。这些额外的界面被设置在垫片126与摩擦板140之间，以及摩擦板126与推力轴承130之间。因此，倾斜保持载荷比没有摩擦板的组件高了近1.5倍。可以通过修改和/或消除突出部154及垫片126来堆叠附加的摩擦板110，从而以1.5倍以上(超过1.5倍)的增量来实现附加的倾斜保持载荷。

上述实施例、实施方式和方案已被说明，为的是便于容易地理解本公开而非限定本公开。相反，本公开旨在涵盖被包括在所附权利要求的范围内的各种修改和等效布置，该范围被赋予最广泛的解释以涵盖法律允许的所有此类修改和等效结构。

Claims (16)

1.一种可调节转向柱组件，包括：

至少一个护套，能够在偏斜位置的范围内调节；

倾斜调节杆，操作性地连接至所述至少一个护套，且能够在锁定位置与解锁位置之间枢转；以及

锁定机构，通过所述倾斜调节杆来致动，所述锁定机构包括：

倾斜托架，围绕所述至少一个护套的一部分；

倾斜螺栓，通过所述倾斜调节杆来旋转，且延伸穿过所述倾斜托架；以及凸轮装置，被构造为夹紧和松开所述倾斜托架及所述至少一个护套，以选择性地锁定和解锁所述至少一个护套的倾斜位置；

垫片，被设置成与所述倾斜托架邻接，所述倾斜螺栓延伸穿过由所述垫片限定的孔；

推力轴承，所述倾斜螺栓延伸穿过所述推力轴承；以及

摩擦板，被设置在所述垫片与所述推力轴承之间且限定一槽口，所述倾斜螺栓延伸穿过所述摩擦板的该槽口，其中，所述摩擦板具有至少一个突出部以限定非平面侧，在所述倾斜调节杆的全部运动范围期间，所述至少一个突出部与所述倾斜托架接触。

2.如权利要求1所述的可调节转向柱组件，其中，所述摩擦板由不锈钢形成。

3.如权利要求1所述的可调节转向柱组件，其中，所述至少一个突出部包括四个突出部，所述四个突出部位于所述摩擦板的相对的角部附近。

4.如权利要求3所述的可调节转向柱组件，其中，所述摩擦板包括板体和所述四个突出部，其中，当所述倾斜调节杆移动至所述解锁位置时，所述板体与所述垫片之间限定一间隙。

5.如权利要求4所述的可调节转向柱组件，其中，当所述倾斜调节杆处于所述锁定位置时，所述摩擦板的一部分能够弹性变形，以增大夹紧载荷。

6.一种可调节转向柱组件，包括：

至少一个护套，能在偏斜位置的范围内调节；

倾斜调节杆，操作性地连接至所述至少一个护套，且能够在锁定位置与解锁位置之间枢转；以及

锁定机构，通过所述倾斜调节杆来致动，所述锁定机构包括：

倾斜托架，围绕所述至少一个护套的一部分；

倾斜螺栓，通过所述倾斜调节杆来旋转，且延伸穿过所述倾斜托架；以及凸轮装置，被构造为夹紧和松开所述倾斜托架及所述至少一个护套，以选择性地锁定和解锁所述至少一个护套的倾斜位置；

垫片，被设置成与所述倾斜托架邻接，所述倾斜螺栓延伸穿过由所述垫片限定的孔；

推力轴承，所述倾斜螺栓延伸穿过所述推力轴承；以及

摩擦板，被设置在所述垫片与所述推力轴承之间且限定一槽口，所述倾斜螺栓延伸穿过所述摩擦板的该槽口，其中，所述摩擦板包括板体和多个突出部，其中，当所述倾斜调节杆移动至所述解锁位置时，所述板体与所述垫片之间限定一间隙。

7.如权利要求6所述的可调节转向柱组件，其中，所述多个突出部包括四个突出部。

8.如权利要求7所述的可调节转向柱组件，其中，所述四个突出部位于所述摩擦板的相对的角部附近。

9.如权利要求6所述的可调节转向柱组件，其中，所述多个突出部限定非平面侧，在所述倾斜调节杆的全部运动范围期间，所述多个突出部与所述倾斜托架接触。

10.如权利要求6所述的可调节转向柱组件，其中，所述摩擦板由不锈钢形成。

11.如权利要求6所述的可调节转向柱组件，其中，当所述倾斜调节杆处于所述锁定位置时，所述摩擦板的一部分能够弹性变形，以增大夹紧载荷。

12.一种用于车辆转向系统的摩擦板，其中，所述摩擦板包括：

板体，限定一槽口，该槽口用于接收从中穿过的倾斜螺栓，所述板体具有平面侧；以及

多个突出部，从所述板体延伸，以限定所述摩擦板的非平面区域。

13.如权利要求12所述的摩擦板，其中，所述多个突出部包括四个突出部。

14.如权利要求13所述的摩擦板，其中，所述四个突出部位于所述摩擦板的相对的角部附近。

15.如权利要求12所述的摩擦板，其中，所述摩擦板由不锈钢形成。

16.如权利要求12所述的摩擦板，其中，所述摩擦板由能够弹性变形的材料形成。

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