CN114852159B - 一种车辆大角度电动调节转向管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆大角度电动调节转向管柱，属于汽车部件技术领域，解决了车辆方向盘转向管柱位置调节装置调节角度范围小无法满足使用需求的问题，本发明包括转向轴，所述转向轴的一端连接有方向盘，所述转向轴的另一端连接有转向柱管，转向轴与转向柱管之间连接有轴承，所述转向柱管通过固定螺栓连接有柱管支架，柱管支架对称的两外侧面上分别连接有行星齿轮摇头装置，行星齿轮摇头装置上设置有偏心轴内花键孔，两行星齿轮摇头装置的偏心轴内花键孔之间连接有穿过柱管支架内部的花键轴，所述花键轴连接有摇头电机。本发明用于商用车辆的方向盘位置大角度范围电动调节，通过调节控制按钮实现方向盘位置的控制以及位置的记忆与恢复。
Description
技术领域
本发明属于车辆部件技术领域，具体涉及一种车辆大角度电动调节转向管柱。
背景技术
转向管柱作为方向盘的载体，承担着传递方向盘的转向扭矩和固定方向盘位置的作用。为了适应不同体形的驾驶员和提高驾驶员上下车的方便性，设计要求汽车方向盘的位置能够进行上下、前后调节。而方向盘位置的调节是通过转向管柱调节装置来实现的。现在国内商用车转向管柱调节装置全部采用的是人工手动调节，随着驾驶员对使用舒适性体验要求及商用车智能化趋势的要求日益增高，需要一款实用于商用车的能自动、智能调节方向盘位置的转向管柱。此技术目前在国内商用车市场尚属于空白领域。
现在，电动调节转向管柱仅用于一些中高端轿车上，其上下位置调节机构大部分采用螺杆螺母传递方式，前后位置调节机构大部分采用螺杆螺母铰链机构。其前后位置调节机构受空间尺寸和铰链机构运动范围限制，角度调整范围一般小于15°，无法满足商用车方向盘近40°的角度调整范围要求，且结构复杂，制造成本高。
发明内容
本发明的目的在于：
为解决现有技术中的商用车辆方向盘转向管柱位置调节装置受空间尺寸和铰链机构运动范围限制，调节角度范围小无法满足使用需求的问题，提供一种车辆大角度电动调节转向管柱。
本发明采用的技术方案如下：
一种车辆大角度电动调节转向管柱，包括转向轴，所述转向轴的一端连接有方向盘，所述转向轴的另一端连接有转向柱管，转向轴与转向柱管之间连接有轴承，所述转向柱管通过固定螺栓连接有柱管支架，柱管支架对称的两外侧面上分别连接有行星齿轮摇头装置，行星齿轮摇头装置上设置有偏心轴内花键孔，两行星齿轮摇头装置的偏心轴内花键孔之间连接有穿过柱管支架内部的花键轴，所述花键轴连接有摇头电机，所述摇头电机的电机轴上设置有与花键轴配合的花键内孔。
进一步地，所述行星齿轮摇头装置包括与花键轴连接的偏心轴，所述偏心轴内花键孔设置于偏心轴内，所述偏心轴上分别滑动连接有太阳齿轮和行星齿轮，太阳齿轮的内齿与行星齿轮的外齿相互啮合，所述太阳齿轮与行星齿轮之间为少齿差行星齿轮传动结构。
进一步地，所述偏心轴上设置有活动块，所述活动块安装于行星齿轮与偏心轴之间且组成偏心轴的一部分，活动块与偏心轴之间连接有压缩弹簧，活动块与行星齿轮的内圆面接触连接。
进一步地，所述偏心轴上分别安装有轴用弹性挡圈和弹簧垫圈，所述太阳齿轮与偏心轴之间连接有尼龙垫圈。
进一步地，所述行星齿轮的外圆面上连接有两个限位螺钉，所述柱管支架上设置有位于两个限位螺钉之间的限位凸台。
进一步地，所述摇头电机通过第二电机支架和摇头电机支架螺栓连接有滑动支架，所述滑动支架外围滑动连接有安装支架，所述安装支架上连接有上下调节电机，所述上下调节电机连接有螺杆，所述螺杆上套设有螺杆螺母，所述螺杆螺母连接有拉杆，所述拉杆与滑动支架连接。
进一步地，所述安装支架固定连接有驾驶室横梁，安装支架上设置有多个上滑槽和下滑槽，所述上滑槽和下滑槽内分别安装有上滑块和下滑块，所述滑动支架通过上滑块与上滑槽滑动连接，所述拉杆通过下滑块穿过滑动支架与下滑槽滑动连接，所述上滑块和下滑块均通过滑块螺栓连接滑动支架与安装支架。
进一步地，所述上下调节电机与安装支架之间连接有第一电机支架，所述第一电机支架通过调节电机螺钉固定于安装支架上。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的转向管柱为电动调节，驾驶人员可通过调节控制按钮实现方向盘位置的控制以及位置的记忆与恢复，柱管支架与滑动支架间通过少齿差渐开线行星齿轮摇头装置连接，利用带位置传感器的伺服电机驱动摇头装置，达到转向管柱大角度范围调节的目的，由于该少齿差行星齿轮摇头装置理论上可以360度旋转，所以可以实现方向盘任意大角度自动调整的需求。本发明滑动支架与安装支架通过螺杆螺母装置连接，带位置传感器的伺服电机驱动螺杆，实现方向盘上下位置调节，同时实现了方向盘位置记忆及多位置存储功能。本发明中少齿差渐开线行星齿轮摇头装置的各关键零件可采用模具成型技术生产加工，成本低，效率高，装配简单，可降低转向管柱总成制造成本。本发明可以填补目前国内行业空白，为企业占领新的市场提供产品保障。
2、本发明的活块下面有两根压缩弹簧支承，弹簧力通过活块传递给行星齿轮，保证行星齿轮始终与太阳齿轮轮齿紧密啮合，提升了齿轮装置的运行精度和稳定性，保证了装置的长期有效运行。
3、本发明的轴用弹性挡圈可保证各零件连为一体不脱落，尼龙垫圈能降低旋转摩擦力，弹簧垫圈保证两齿轮端面紧密贴合不松动，进一步提升了装置的稳定性。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明行星齿轮摇头装置的结构图；
图3为图2中A-A方向的剖视图；
图4为图3中B-B方向的剖视图；
图5为本发明行星齿轮摇头装置的运动结构示意图；
图6为本发明限位螺钉和限位凸台的位置结构图；
图7为本发明的装置与方向盘和驾驶室横梁连接的整体结构图。
图中标记：1-安装支架，2-下滑块，3-上下调节电机，4-第一电机支架，5-调节电机螺钉，6-上滑块，7-滑块螺栓，8-摇头电机，9-第二电机支架，10-摇头电机支架螺栓，11-柱管支架，12-转向柱管，13-转向轴，14-固定螺栓，15-花键轴，16-行星齿轮摇头装置，17-滑动支架，18-螺杆螺母，19-拉杆，20-螺杆，21-限位螺钉，22-限位凸台；
16.1-行星齿轮，16.2-太阳齿轮，16.3-活动块，16.4-偏心轴，16.5-轴用弹性挡圈，16.6-弹簧垫圈，16.7-尼龙垫圈，16.8-压缩弹簧。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种车辆大角度电动调节转向管柱，包括转向轴13，转向轴13的一端连接有方向盘，转向轴13的另一端连接有转向柱管12，转向轴13与转向柱管12之间连接有轴承，转向柱管12通过固定螺栓14连接有柱管支架11，柱管支架11对称的两外侧面上分别连接有行星齿轮摇头装置16，行星齿轮摇头装置16上设置有偏心轴16.4内花键孔，两行星齿轮摇头装置16的偏心轴16.4内花键孔之间连接有穿过柱管支架11内部的花键轴15，花键轴15连接有摇头电机8，摇头电机8的电机轴上设置有与花键轴15配合的花键内孔。
如图1所示，本发明包含转向轴13，通过轴承固定在转向柱管12的内孔中，可自由转动，转向轴13上端设计有花键、螺纹及定位锥面用于安装固定方向盘，柱管支架11通过螺栓固定在转向柱管12法兰面上，少齿差行星齿轮16.1一端与滑动支架17连接，另一端与柱管支架11连接，左右对称布置。花键轴15从摇头电机8输出轴的花键内孔中穿过，两端分别穿入左右两个行星齿轮摇头装置16的偏心轴16.4内花键孔。
摇头电机8通过安装支架1采用螺栓固定连接在滑动支架17上，当电机工作时，电机输出轴通过花键轴15驱动行星齿轮摇头装置16的偏心轴16.4，带动摇头装置的行星齿轮16.1相对固定齿轮转动，达到方向盘前后调整的目的。
实施例2
在实施例1的基础上，行星齿轮摇头装置16包括与花键轴15连接的偏心轴16.4，偏心轴16.4内花键孔设置于偏心轴16.4内，偏心轴16.4上分别滑动连接有太阳齿轮16.2和行星齿轮16.1，太阳齿轮16.2的内齿与行星齿轮16.1的外齿相互啮合，太阳齿轮16.2与行星齿轮16.1之间为少齿差行星齿轮16.1传动结构。
偏心轴16.4上设置有活动块16.3，活动块16.3安装于行星齿轮16.1与偏心轴16.4之间且组成偏心轴16.4的一部分，活动块16.3与偏心轴16.4之间连接有压缩弹簧16.8，活动块16.3与行星齿轮16.1的内圆面接触连接。偏心轴16.4上分别安装有轴用弹性挡圈16.5和弹簧垫圈16.6，太阳齿轮16.2与偏心轴16.4之间连接有尼龙垫圈16.7。
如图6所示，行星齿轮16.1的外圆面上连接有两个限位螺钉21，柱管支架11上设置有位于两个限位螺钉21之间的限位凸台22。
如图2-4所示，装置中行星齿轮16.1为外齿轮，太阳齿轮16.2为内齿轮，其中，太阳齿轮16.2比行星齿轮16.1多一齿，本发明中行星齿轮16.1设计为41齿，太阳齿轮16.2设计为42齿，模数m＝1，压力角＝20°，偏心轴16.4具有包括直径30和直径18的多段轴段，偏心轴16.4Ф30外圆与行星轮内孔滑动配合，偏心轴16.4的Ф18外圆与太阳轮内孔滑动配合，偏心轴16.4的Ф30外圆与Ф18外圆之间设置0.712的偏心距，保证了行星轮与太阳轮正常啮合，偏心轴16.4小端设计有挡圈槽，轴用弹性挡圈16.5保证各零件连为一体不脱落，尼龙垫圈16.7能降低旋转摩擦力，弹簧垫圈16.6保证两齿轮端面紧密贴合不松动。
如图5中的运动示意图，当行星轮固定时(与滑动支架17固定连接)，转动偏心轴16.4，太阳轮由偏心轴16.4带动转动1齿，输入输出传动比i＝42，大传动比可以保证方向盘位置自锁不动摇。为保证行星齿轮16.1与太阳齿轮16.2无侧隙啮合，本发明偏心轴16.4的Ф30外圆处设计有活块，活块下面有两根压缩弹簧16.8支承，弹簧力通过活块传递给行星齿轮16.1，保证行星齿轮16.1始终与太阳齿轮16.2轮齿紧密啮合。
实施例3
在实施例1的基础上，摇头电机8通过第二电机支架9和摇头电机8支架螺栓连接有滑动支架17，滑动支架17外围滑动连接有安装支架1，安装支架1上连接有上下调节电机3，上下调节电机3连接有螺杆20，螺杆20上套设有螺杆螺母18，螺杆螺母18连接有拉杆19，拉杆19与滑动支架17连接。
安装支架1固定连接有驾驶室横梁，安装支架1上设置有多个上滑槽和下滑槽，上滑槽和下滑槽内分别安装有上滑块6和下滑块2，滑动支架17通过上滑块6与上滑槽滑动连接，拉杆19通过下滑块2穿过滑动支架17与下滑槽滑动连接，上滑块6和下滑块2均通过滑块螺栓7连接滑动支架17与安装支架1。
上下调节电机3与安装支架1之间连接有第一电机支架4，第一电机支架4通过调节电机螺钉5固定于安装支架1上。
安装支架1外部与驾驶室固定连接，支架上设计有滑槽，且滑动支架17能够沿滑槽方向滑动。上下调节电机3通过支架采用螺钉固定在安装支架1上，上下调节电机3输出轴为M螺杆20，拉杆19两端与滑动支架17上的下滑块2连接，螺杆螺母18即M异形螺母固定在拉杆19上，上下调节电机3输出轴螺杆20穿过M异形螺母，当电机工作时，通过输出螺杆20正反转，M异形螺母在螺杆20上移动，并通过拉杆19推拉滑动支架17进行上下移动，实现方向盘上下位置调节。除此以外，外置控制器通过两个调节电机内部的位置传感器记忆位置数据，实现方向盘多组位置一键自动调整到位功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种车辆大角度电动调节转向管柱，其特征在于，包括转向轴(13)，所述转向轴(13)的一端连接有方向盘，所述转向轴(13)的另一端连接有转向柱管(12)，转向轴(13)与转向柱管(12)之间连接有轴承，所述转向柱管(12)通过固定螺栓(14)连接有柱管支架(11)，柱管支架(11)对称的两外侧面上分别连接有行星齿轮摇头装置(16)，行星齿轮摇头装置(16)上设置有偏心轴(16.4)内花键孔，两行星齿轮摇头装置(16)的偏心轴(16.4)内花键孔之间连接有穿过柱管支架(11)内部的花键轴(15)，所述花键轴(15)连接有摇头电机(8)，所述摇头电机(8)的电机轴上设置有与花键轴(15)配合的花键内孔。
2.根据权利要求1所述的一种车辆大角度电动调节转向管柱，其特征在于，所述行星齿轮摇头装置(16)包括与花键轴(15)连接的偏心轴(16.4)，所述偏心轴(16.4)内花键孔设置于偏心轴(16.4)内，所述偏心轴(16.4)上分别滑动连接有太阳齿轮(16.2)和行星齿轮(16.1)，太阳齿轮(16.2)的内齿与行星齿轮(16.1)的外齿相互啮合，所述太阳齿轮(16.2)与行星齿轮(16.1)之间为少齿差行星齿轮(16.1)传动结构。
3.根据权利要求2所述的一种车辆大角度电动调节转向管柱，其特征在于，所述偏心轴(16.4)上设置有活动块(16.3)，所述活动块(16.3)安装于行星齿轮(16.1)与偏心轴(16.4)之间且组成偏心轴(16.4)的一部分，活动块(16.3)与偏心轴(16.4)之间连接有压缩弹簧(16.8)，活动块(16.3)与行星齿轮(16.1)的内圆面接触连接。
4.根据权利要求2所述的一种车辆大角度电动调节转向管柱，其特征在于，所述偏心轴(16.4)上分别安装有轴用弹性挡圈(16.5)和弹簧垫圈(16.6)，所述太阳齿轮(16.2)与偏心轴(16.4)之间连接有尼龙垫圈(16.7)。
5.根据权利要求2所述的一种车辆大角度电动调节转向管柱，其特征在于，所述行星齿轮(16.1)的外圆面上连接有两个限位螺钉(21)，所述柱管支架(11)上设置有位于两个限位螺钉(21)之间的限位凸台(22)。
6.根据权利要求1所述的一种车辆大角度电动调节转向管柱，其特征在于，所述摇头电机(8)通过第二电机支架(9)和摇头电机(8)支架螺栓连接有滑动支架(17)，所述滑动支架(17)外围滑动连接有安装支架(1)，所述安装支架(1)上连接有上下调节电机(3)，所述上下调节电机(3)连接有螺杆(20)，所述螺杆(20)上套设有螺杆螺母(18)，所述螺杆螺母(18)连接有拉杆(19)，所述拉杆(19)与滑动支架(17)连接。
7.根据权利要求6所述的一种车辆大角度电动调节转向管柱，其特征在于，所述安装支架(1)固定连接有驾驶室横梁，安装支架(1)上设置有多个上滑槽和下滑槽，所述上滑槽和下滑槽内分别安装有上滑块(6)和下滑块(2)，所述滑动支架(17)通过上滑块(6)与上滑槽滑动连接，所述拉杆(19)通过下滑块(2)穿过滑动支架(17)与下滑槽滑动连接，所述上滑块(6)和下滑块(2)均通过滑块螺栓(7)连接滑动支架(17)与安装支架(1)。
8.根据权利要求6所述的一种车辆大角度电动调节转向管柱，其特征在于，所述上下调节电机(3)与安装支架(1)之间连接有第一电机支架(4)，所述第一电机支架(4)通过调节电机螺钉(5)固定于安装支架(1)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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