CN115352520B - 一种方向盘调节装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方向盘调节装置及控制方法，其装置包括方向盘、转向柱外壳体、拨杆、转向柱上芯轴、转向柱下芯轴、转向柱芯轴套管、前后调节导杆、直线电机、电磁离合器、电磁离合器导杆、电磁离合器导轨以及滑块；所述直线电机和电磁离合器导轨均设在转向柱外壳体内，直线电机与电磁离合器导轨相连，电磁离合器导杆可在电磁离合器内左右滑动并且端部与滑块相连，电磁离合器可沿电磁离合器导轨滑动设置，滑块和前后调节导杆相连，前后调节导杆固定在转向柱芯轴套管上，转向柱芯轴套管可转动的套在转向柱上芯轴上，转向柱芯轴套管与转向柱外壳体之间滑动相连。只需要一个直线电机即可控制方向盘四向调节，结构简单。

Description

一种方向盘调节装置及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车方向盘调节技术领域，尤其是涉及一种方向盘调节装置及控制方法。

背景技术

目前市场上的方向盘调节装置多为手动四向调节和旋转电机电动四向调节装置；手动调节的调节精度难以控制，难以调节到驾驶员理想位置，影响驾驶感受；现存的电动四向调节装置，需要两组电机、蜗轮蜗杆机构和丝杠传动机构配使用，其存在结构复杂，成本较高，需要较大的安装空间等问题。

如中国专利CN105946958A公开了一种电动四向调节转向管柱机构及其调节方法，该机构包括管柱总成、摆动管总成、转向柱支架、转向柱总成、位移电机、位移传感器、位移蜗轮蜗杆减速机、位移蜗杆座、角度电机、角度传感器、角度蜗轮蜗杆减速机、角度蜗杆座、控制器及调节按钮；需要两组电机以及蜗轮蜗杆机构，结构复杂，成本高，不便于布置和安装。

发明内容

针对现有技术不足，本发明是提供一种方向盘调节装置及控制方法，其通过单个电机实现调节，结构简单，成本低，便于布置和安装。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种方向盘调节装置，包括方向盘、转向柱外壳体、拨杆、转向柱上芯轴、转向柱下芯轴、转向柱芯轴套管以及前后调节导杆，还包括直线电机、电磁离合器、电磁离合器导杆、电磁离合器导轨以及滑块；所述直线电机和电磁离合器导轨均设在转向柱外壳体内，直线电机与电磁离合器导轨相连，电磁离合器导杆可在电磁离合器内左右滑动并且端部与滑块相连，电磁离合器可沿电磁离合器导轨滑动设置，滑块和前后调节导杆相连，前后调节导杆固定在转向柱芯轴套管上，转向柱芯轴套管可转动的套在转向柱上芯轴上，转向柱芯轴套管与转向柱外壳体之间滑动相连。

所述转向柱外壳体内设有直线电机次级传动杆，直线电机次级传动杆的下端与直线电机相连，直线电机次级传动杆的上端与电磁离合器导轨相连。

所述转向柱外壳的内壁上设有内壁导轨，转向柱芯轴套管与内壁导轨间隙配合设置。

所述转向柱芯轴套管通过上下设置的转向柱上芯轴上轴承和转向柱上芯轴下轴承安装在转向柱上芯轴上。

所述转向柱外壳体内设有第一导轨和第二导轨，滑块包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和第二滑块分别对应电磁离合器导杆两端设置，第一滑块沿第一滑轨滑动设置，第二滑块沿第二滑轨滑动设置。

所述方向盘连接在转向柱上芯轴上，转向柱上芯轴通过转向轴芯花键与转向柱下芯轴连接，转向柱下芯轴通过转向柱下芯轴轴承与转向柱外壳体相连。

所述电磁离合器导轨设置在第一导轨和第二导轨之间。

还包括第一滑块锁止机构和第一滑块连接杆，所述第一滑块和前后调节导杆之间通过第一滑块连接杆相连，所述第一滑块锁止机构设在第一导轨上并与第一滑块连接杆相连。

还包括第二滑块连接杆、V型杠杆以及V型杠杆锁止机构；所述第二滑块和V型杠杆之间通过第二滑块连接杆相连，V型杠杆通过V型杠杆锁止机构与转向柱外壳体连接，V型杠杆上端通过拨杆轴承与拨杆连接。

一种所述方向盘调节装置的控制方法，包括以下步骤：

S1、首先控制器记忆第一滑块和第二滑块的位置，直线电机带动直线电机次级传动杆伸缩运动，直线电机次级传动杆带动电磁离合器在电磁离合器导轨内滑动，控制方向盘前后调节时，控制器根据所记忆第一滑块的位置，调节直线电机驱动电磁离合器到达指定的位置，此时控制器控制电磁离合器驱动电磁离合器导杆与第一滑块连接，直线电机驱动第一滑块进一步带动前后调节导杆，来带动转向柱芯轴套管运动，转向柱芯轴套管通过转向柱上芯轴上轴承和转向柱上芯轴下轴承带动转向柱上芯轴运动，转向柱上芯轴通过转向轴芯花键与转向柱下芯轴发生相对运动，从而带动方向盘前后调节；前后调节完成后，第一滑块锁止机构对第一导轨和滑块连接杆进行锁止，电磁离合器断电使电磁离合器导杆回到原位；

S2、控制方向盘上下调节时，控制器根据所记忆第二滑块的位置，调节直线电机驱动电磁离合器到达指定的位置，此时控制器控制电磁离合器驱动电磁离合器导杆与第二滑块连接，直线电机驱动第二滑块进一步带动V型杠杆运动，V型杠杆通过绕转向柱外壳体支架转动，带动拨杆上下运动，拨杆通过转向柱外壳体带动转向柱上芯轴上下运动，转向柱上芯轴带动方向盘进行上下调节，调节完成后，V型杠杆锁止机构对V型杠杆和转向柱外壳体支架进行锁止，电磁离合器断电使电磁离合器导杆回到原位。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

该方向盘调节装置及控制方法设计合理，只需要一个直线电机即可控制方向盘四向调节，简化了方向盘四向调节的结构，结构简单、节省了成本，对安装空间要求较小，便于布置和安装。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明调节装置俯视图。

图2为本发明调节装置剖视图。

图3为本发明前后调节零件轴视图。

图4为本发明上下调节零件轴视图。

图5为本发明第二滑块示意图。

图6为本发明第一滑块示意图。

图7为本发明第二滑块、导轨以及连杆示意图。

图8为本发明第一滑块、导轨、连杆以及锁止机构示意图。

图中：

1方向盘、2转向柱上芯轴、3拨杆、4转向柱外壳体支架、5第一导轨、6第一滑块、7直线电机次级传动杆、8转向柱外壳体安装螺母、9安装支架、10直线电机、11第二滑块、12第二导轨、13电磁离合器导杆、14电磁离合器、15电磁离合器导轨、16转向柱外壳体、17转向柱上芯轴上轴承、18转向柱下芯轴、19转向轴芯花键、20转向柱上芯轴下轴承、21转向柱下芯轴轴承、22转向柱芯轴套管、23第一滑块连接杆、24直线电机安装支架、25前后调节导杆、26V型杠杆、27V型杠杆锁止机构、28第二滑块连接杆、29第一滑块锁止机构、30拨杆轴承。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1至图8所示，该单直线电机式方向盘调节装置简化了方向盘四向调节的结构，其装置包括方向盘1、转向柱上芯轴2、拨杆3、转向柱外壳体支架4、第一导轨5、第一滑块6、直线电机次级传动杆7、转向柱外壳体安装螺母8、安装支架9、直线电机10、第二滑块11、第二导轨12、电磁离合器导杆13、电磁离合器14、电磁离合器导轨15、转向柱外壳体16、转向柱上芯轴上轴承17、转向柱下芯轴18、转向轴芯花键19、转向柱上芯轴下轴承20、转向柱下芯轴轴承21、转向柱芯轴套管22、第一滑块连接杆23、直线电机安装支架24、前后调节导杆25、V型杠杆26、V型杠杆锁止机构27、第二滑块连接杆28、第一滑块锁止机构29以及拨杆轴承30。

直线电机安装支架固定在转向柱外壳体内壁上，直线电机10固定安装在直线电机安装支架24上，直线电机次级传动杆7连接在直线电机10次级上，直线电机次级传动杆7与电磁离合器导轨15固定连接。

电磁离合器导杆13可以在电磁离合器14内左右滑动，分别与第一滑块6和第二滑块11连接，电磁离合器14可以沿电磁离合器导轨15滑动，电磁离合器导轨15安装在转向柱外壳体16。

第一滑块6可以沿第一导轨5滑动，第一导轨5固定安装在转向柱外壳体16上，第一滑块连接杆23分别与第一滑块6和前后调节导杆25固定连接，前后调节导杆25固定在转向柱芯轴套管22上，转向柱芯轴套管22通过转向柱上芯轴上轴承17和转向柱上芯轴下轴承20安装在转向柱上芯轴2上，转向柱芯轴套管22与转向柱外壳体16内壁导轨接触。

第一滑块锁止机构29安装在第一导轨5上用于锁止第一滑块连接杆23。所述第二滑块11安装在第二导轨12上，既可以沿第二导轨12滑动，也可以沿第二导轨12上下滑动，第二滑块连接杆28分别与第二滑块11和V型杠杆26固定连接，V型杠杆26通过V型杠杆锁止机构27与转向柱外壳体支架4连接，V型杠杆26另一端通过拨杆轴承30与拨杆3连接。

方向盘1连接在转向柱上芯轴2上，转向柱上芯轴2通过转向轴芯花键19与转向柱下芯轴18连接，转向柱下芯轴18通过转向柱下芯轴轴承21与转向柱外壳体16相连。

电磁离合器导轨15为弧形结构，电磁离合器导轨设置在第一导轨和第二导轨中间位置处，结构紧凑，便于布置。转向柱外壳体16上设有转向柱外壳体安装螺母8与安装支架9，安装固定简便可靠。

本发明单直线电机式方向盘调节装置结构设计合理，用一个直线电机代替了两个传统四向调节装置的旋转式驱动电机；通过一个直线电机就可以对车辆方向盘分别进行上下调节和前后调节；简化了方向盘四向调节的结构，结构简单、节省了成本，对安装空间要求较小，便于布置和安装。

本发明单直线电机式方向盘调节装置的控制方法为：

首先控制器记忆第一滑块6和第二滑块11的位置，直线电机10带动直线电机次级传动杆7伸缩运动，直线电机次级传动杆7带动电磁离合器14在电磁离合器导轨15内滑动，控制方向盘前后调节时，控制器根据所记忆第一滑块6的位置，调节直线电机10驱动电磁离合器14到达指定的位置，此时控制器控制电磁离合器14驱动电磁离合器导杆13与第一滑块6连接，直线电机10驱动第一滑块6进一步带动前后调节导杆25，来带动转向柱芯轴套管22运动，转向柱芯轴套管22通过转向柱上芯轴上轴承17和转向柱上芯轴下轴承20带动转向柱上芯轴2运动，转向柱上芯轴2通过转向轴芯花键19与转向柱下芯轴18发生相对运动，从而带动方向盘1前后调节；调节完成后，第一滑块锁止机构29对第一导轨5和第一滑块连接杆23进行锁止，电磁离合器14断电使电磁离合器导杆13回到原位；

控制方向盘上下调节时，控制器根据所记忆第二滑块11的位置，调节直线电机10驱动电磁离合器14到达指定的位置，此时控制器控制电磁离合器14驱动电磁离合器导杆13与第二滑块11连接，直线电机10驱动第二滑块11进一步带动V型杠杆26运动，V型杠杆26通过绕转向柱外壳体支架4转动，带动拨杆3上下运动，拨杆3通过转向柱外壳体16带动转向柱上芯轴2上下运动，转向柱上芯轴2带动方向盘进行上下调节，调节完成后，V型杠杆锁止机构27对V型杠杆26和转向柱外壳体支架4进行锁止，电磁离合器14断电使电磁离合器导杆13回到原位。

本发明提出一种单直线电机式方向盘调节装置及控制方法，手动调节装置存在调节精度较差的问题，本发明是通过电机调节精度可控；一般传统的旋转电机四向调节装置，需要两组电机、蜗轮蜗杆换向结构和丝杠传动结构的配合，结构复杂，成本较高，需要较大的安装空间，本发明只需要一个直线电机即可控制方向盘四向调节，简化了方向盘四向调节的结构，结构简单、节省了成本，对安装空间要求较小。

上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种方向盘调节装置，包括方向盘、转向柱外壳体、拨杆、转向柱上芯轴、转向柱下芯轴、转向柱芯轴套管以及前后调节导杆，其特征在于：还包括直线电机、电磁离合器、电磁离合器导杆、电磁离合器导轨以及滑块；所述直线电机和电磁离合器导轨均设在转向柱外壳体内，直线电机与电磁离合器导轨相连，电磁离合器导杆可在电磁离合器内左右滑动并且端部与滑块相连，电磁离合器可沿电磁离合器导轨滑动设置，前后调节导杆固定在转向柱芯轴套管上，转向柱芯轴套管可转动的套在转向柱上芯轴上，转向柱芯轴套管与转向柱外壳体之间滑动相连；

所述转向柱外壳体内设有直线电机次级传动杆，直线电机次级传动杆的下端与直线电机相连，直线电机次级传动杆的上端与电磁离合器相连；

所述转向柱外壳体内设有第一导轨和第二导轨，滑块包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和第二滑块分别对应电磁离合器导杆两端设置，第一滑块沿第一滑轨滑动设置，第二滑块沿第二滑轨滑动设置；

所述转向柱芯轴套管通过上下设置的转向柱上芯轴上轴承和转向柱上芯轴下轴承安装在转向柱上芯轴上；

所述方向盘连接在转向柱上芯轴上，转向柱上芯轴通过转向轴芯花键与转向柱下芯轴连接，转向柱下芯轴通过转向柱下芯轴轴承与转向柱外壳体相连；

所述电磁离合器导轨设置在第一导轨和第二导轨之间；

还包括第一滑块锁止机构和第一滑块连接杆，所述第一滑块和前后调节导杆之间通过第一滑块连接杆相连，所述第一滑块锁止机构设在第一导轨上并与第一滑块连接杆相连；

还包括第二滑块连接杆、V型杠杆以及V型杠杆锁止机构；所述第二滑块和V型杠杆之间通过第二滑块连接杆相连，V型杠杆通过V型杠杆锁止机构与转向柱外壳体连接，V型杠杆上端通过拨杆轴承与拨杆连接。

2.如权利要求1所述方向盘调节装置，其特征在于：所述转向柱外壳体的内壁上设有内壁导轨，转向柱芯轴套管与内壁导轨间隙配合设置。

3.一种如权利要求2所述方向盘调节装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

S1、首先控制器记忆第一滑块和第二滑块的位置，直线电机带动直线电机次级传动杆伸缩运动，直线电机次级传动杆带动电磁离合器在电磁离合器导轨内滑动，控制方向盘前后调节时，控制器根据所记忆第一滑块的位置，调节直线电机驱动电磁离合器到达指定的位置，此时控制器控制电磁离合器驱动电磁离合器导杆与第一滑块连接，直线电机驱动第一滑块进一步带动前后调节导杆，来带动转向柱芯轴套管运动，转向柱芯轴套管通过转向柱上芯轴上轴承和转向柱上芯轴下轴承带动转向柱上芯轴运动，转向柱上芯轴通过转向轴芯花键与转向柱下芯轴发生相对运动，从而带动方向盘前后调节；前后调节完成后，第一滑块锁止机构对第一导轨和第一滑块连接杆进行锁止，电磁离合器断电使电磁离合器导杆回到原位；

S2、控制方向盘上下调节时，控制器根据所记忆第二滑块的位置，调节直线电机驱动电磁离合器到达指定的位置，此时控制器控制电磁离合器驱动电磁离合器导杆与第二滑块连接，直线电机驱动第二滑块进一步带动V型杠杆运动，V型杠杆通过绕转向柱外壳体支架转动，带动拨杆上下运动，拨杆通过转向柱外壳体带动转向柱上芯轴上下运动，转向柱上芯轴带动方向盘进行上下调节，调节完成后， V型杠杆锁止机构对 V型杠杆和转向柱外壳体支架进行锁止，电磁离合器断电使电磁离合器导杆回到原位。