CN116135666A - 用于车辆的转向系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的转向系统和车辆，转向系统包括：输入轴、输出轴、解耦装置、手感装置。输出轴与输入轴可耦合且可解耦，解耦装置包括解耦移动件，解耦移动件在耦合位置和解耦位置之间可移动，当解耦移动件位于耦合位置时解耦移动件与输入轴和输出轴中的另一个耦合且传递扭矩，当解耦移动件位于解耦位置时解耦移动件与输入轴和输出轴中的另一个解耦且断开扭矩的传递。手感装置与解耦移动件可分离地配合，当解耦移动件位于解耦位置时解耦移动件适于与手感装置配合以模拟输入轴传递扭矩时的手感。由此，增加回馈的力度和阻尼感，提高用户的使用体验，对于车辆的转向系统的改动较小即可实现手感模拟，可以降低研发制造的成本。

Description

用于车辆的转向系统和车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种用于车辆的转向系统和车辆。

背景技术

随着生活水平的提高，车载娱乐系统的多样化成为提升车型竞争力的重要手段。为了满足消费者更多的要求，近些年陆续有开发出基于转向盘交互的车载娱乐应用，如竞速类游戏与车辆转向系统结合，驾驶员得到真实的操作反馈从而提升游戏体验。

相关技术中，主要基于丝杆螺母传动方案实现转向器解耦与耦合功能及基于带轮传动方案实现解耦状态下的转向手感功能，实现转向器的解耦和耦合难度较大，成本较高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于车辆的转向系统和车辆。

根据本发明实施例的用于车辆的转向系统包括：输入轴、输出轴、解耦装置、手感装置。所述输出轴与所述输入轴可耦合且可解耦，所述解耦装置设在所述输入轴和所述输出轴中的其中一个上，所述解耦装置包括解耦移动件，所述解耦移动件在耦合位置和解耦位置之间可移动，当所述解耦移动件位于所述耦合位置时所述解耦移动件与所述输入轴和所述输出轴中的另一个耦合且传递扭矩，当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述解耦移动件与所述输入轴和所述输出轴中的所述另一个解耦且断开扭矩的传递。所述手感装置与所述解耦移动件可分离地配合，当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述解耦移动件适于与所述手感装置配合以模拟所述输入轴传递扭矩时的手感。

由此，通过在输入轴与输出轴中一个上设置解耦装置，以实现解耦移动件在耦合位置和解耦位置之间移动，便于输入轴和输出轴之间断开或者连接，控制扭矩在输入轴与输出轴之间的传递，并且解耦移动件位于解耦位置时，可以与手感装置配合模拟转向系统的手感，增加回馈的力度和阻尼感，提高用户的使用体验，对于车辆的转向系统的改动较小即可实现手感模拟，可以降低研发制造的成本。

在一些实施例中，所述解耦移动件套设在所述输入轴外，且所述解耦移动件沿所述输入轴的轴向在所述耦合位置和所述解耦位置之间可移动。

在一些实施例中，所述解耦装置进一步包括：解耦电机、丝杠，所述丝杠与所述解耦电机传动连接，所述丝杠套设在所述解耦移动件外，所述丝杠与所述解耦移动件沿所述输入轴的轴向固定且在所述输入轴的周向上可相对转动，当所述解耦电机工作时所述丝杠带动所述解耦移动件沿所述输入轴的轴向一起移动。

在一些实施例中，所述解耦装置还包括：传动蜗杆、传动涡轮，所述传动蜗杆与所述解耦电机相连，所述传动涡轮与所述传动蜗杆啮合，且所述传动涡轮具有与所述丝杠螺纹配合的螺纹部。

在一些实施例中，所述的用于车辆的转向系统进一步包括：电磁锁单元，所述电磁锁单元包括电磁锁感应器，所述电磁锁感应器在锁定位置和解锁位置之间可移动。当所述电磁锁感应器位于锁定位置时所述电磁锁感应器与所述丝杠配合以限定所述丝杠沿所述输入轴的轴向移动，当所述电磁锁感应器位于解锁位置时所述电磁锁感应器与所述丝杠脱离配合以使所述丝杠沿所述输入轴的轴向可移动。

在一些实施例中，所述的用于车辆的转向系统进一步包括：位置传感器，所述位置传感器邻近所述丝杠设置，所述位置传感器用于检测所述解耦移动件的位置。

在一些实施例中，所述解耦移动件与所述输入轴之间设有滑移组件，所述解耦移动件与所述输入轴通过所述滑移组件传递扭矩。

在一些实施例中，所述解耦移动件和所述输出轴中的其中一个上形成有至少一个耦合齿槽，所述解耦移动件和所述输出轴中的另一个上设有至少一个耦合齿，当所述解耦移动件位于所述耦合位置时所述耦合齿配合在所述耦合齿槽内，当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述耦合齿脱离所述耦合齿槽。

在一些实施例中，所述手感装置包括：手感电机、传动组件，所述传动组件与所述手感电机传动连接，所述传动组件与所述解耦移动件可分离地配合，当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述解耦移动件适于与所述传动组件配合以模拟所述输入轴传递扭矩时的手感。

在一些实施例中，所述解耦移动件和所述传动组件中的其中一个上形成有至少一个配合齿槽，所述解耦移动件和所述传动组件中的另一个上设有至少一个配合齿。当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述配合齿适于配合在所述配合齿槽内，当所述解耦移动件位于所述耦合位置时所述配合齿脱离所述配合齿槽。

在一些实施例中，所述传动组件包括蜗杆和与所述蜗杆配合的涡轮，所述蜗杆与所述手感电机相连，所述解耦移动件与所述涡轮可分离地配合。

在一些实施例中，所述传动组件包括主动带轮、从动带轮、以及绕设在所述主动带轮和所述从动带轮外的皮带，所述主动带轮与所述手感电机相连，所述解耦移动件与所述从动带轮可分离地配合。

在一些实施例中，所述传动组件包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与所述手感电机相连，所述解耦移动件与所述从动齿轮可分离地配合。

在一些实施例中，所述的用于车辆的转向系统进一步包括：角度限位装置，所述角度限位装置用于限定所述输入轴的最大转动角度。

根据本发明第二方面实施例的车辆包括上述实施例中任一项所述的用于车辆的转向系统。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的转向系统的示意图。

图2是根据本发明一个实施例的解耦装置的示意图。

图3是根据本发明另一个实施例的解耦装置的示意图。

图4是根据本发明实施例的解耦装置轴和转向器的剖视示意图。

图5是根据本发明实施例的解耦装置和输入轴部分的结构示意图。

图6是根据本发明实施例的解耦装置与电磁锁单元的剖视示意图。

图7是根据本发明实施例的角度限位装置的剖视示意图。

图8是根据本发明实施例的位置传感器的剖视示意图。

图9是根据本发明实施例的解耦装置和手感装置的部分结构示意图。

图10是根据本发明实施例的解耦装置和传动涡轮的示意图。

图11是根据本发明实施例的手感装置使用带轮传递扭矩的剖视示意图。

图12是根据本发明实施例的手感装置使用二级齿轮传递扭矩的剖视示意图。

图13是根据本发明一个实施例的手感装置使用三级齿轮传递扭矩的剖视示意图。

图14是根据本发明另一个实施例的手感装置使用三级齿轮传递扭矩的剖视示意图。

附图标记：

转向系统100；

输入轴10；滑移组件11；输出轴20；

解耦装置30；解耦移动件31；解耦电机32；丝杠33；传动蜗杆34；传动涡轮35；壳体36；

耦合齿a；耦合齿槽b；配合齿c；配合齿槽d；内锁紧螺母e；外锁紧螺母f；挡圈 g；轴承h；紧固件n；

手感装置40；手感电机41；传动组件42；蜗杆421；涡轮422；主动带轮423；从动带轮424；皮带425；主动齿轮426；从动齿轮427；张紧支架428；中间齿轮429；

电磁锁单元50；电磁锁感应器51；

位置传感器60；传感器主体61；检测磁钢62；磁钢套63；

角度限位装置70；限位圆盘71；限位导轨72；限位滑块73；限位销钉74；弹簧片 75；凸台76；

转向器80；转向管柱90；转向盘101。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面参考图1- 图14描述根据本发明实施例的用于车辆的转向系统100和车辆。

根据本发明实施例的用于车辆的转向系统100包括：输入轴10、输出轴20、解耦装置30、手感装置40。输出轴20与输入轴10可耦合且可解耦，解耦装置30设在输入轴10和输出轴20中的其中一个上，解耦装置30包括解耦移动件31，解耦移动件31在耦合位置和解耦位置之间可移动，当解耦移动件31位于耦合位置时解耦移动件31与输入轴10和输出轴20中的另一个耦合且传递扭矩，当解耦移动件31位于解耦位置时解耦移动件31与输入轴10和输出轴20中的另一个解耦且断开扭矩的传递。手感装置40与解耦移动件31可分离地配合，当解耦移动件31位于解耦位置时解耦移动件31适于与手感装置40配合以模拟输入轴10传递扭矩时的手感。

如图1-图4所示，解耦装置30可以设置在输出轴20靠近输入轴10的一端，或者解耦装置30设置在输入轴10靠近输出轴20的一端，输入轴10与输出轴20可以在其中一个轴的轴向上实现耦合和解耦，从而实现扭矩在输入轴10与输出轴20之间传递或者断开连接。例如，输入轴和输出轴可以相对设置。

这里以解耦移动件31设置在输入轴10为例说明解耦装置30、输入轴10和输出轴20之间的运动关系。例如，解耦移动件31可以在设置在输入轴10朝向输出轴20的一端，例如，解耦移动件31设于输入轴10，输入轴10与转向盘相连，输出轴20与转向器相连，当解耦移动件31位于耦合位置时，解耦移动件31与输出轴20中耦合且传递扭矩，当解耦移动件31位于解耦位置时，解耦移动件31与输出轴20分离，且适于与手感装置40配合，进而能够给模拟传递扭矩的手感，增加娱乐时的用户的体验。

由此，通过在输入轴10与输出轴20中一个上设置解耦装置30，以实现解耦移动件31在耦合位置和解耦位置之间移动，便于输入轴10和输出轴20之间断开或者连接，控制扭矩在输入轴10与输出轴20之间的传递，并且解耦移动件31位于解耦位置时，可以与手感装置配合模拟转向系统100的手感，增加回馈的力度和阻尼感，提高用户的使用体验，对于车辆的转向系统100的改动较小即可实现手感模拟，可以降低研发制造的成本。

在一些实施例中，如图4所示，解耦移动件31套设在输入轴10外，且解耦移动件 31沿输入轴10的轴向在耦合位置和解耦位置之间可移动。解耦移动件31在输入轴10 的下端部的周向上与输入轴10连接，并且解耦移动件31的下端部凸出输入轴10设置，解耦移动件31可以沿着输入轴10的轴向运动，解耦移动件31可以套接在输入轴10外并且相对输入轴10做轴向运动。

由此，解耦移动件31套设在输入轴10外，且在耦合位置和解耦位置件移动，可以便于通过解耦移动件31实现输入轴10和输出轴20的断开与连接，控制输入轴10与输出轴20之间扭矩的传递，增加输入轴10独立转动的便捷性，增加车辆转向系统100的多样性，以使输入轴10和输出轴20在解耦位置和耦合位置之间自由切换，提高解耦移动件31与输出轴20配合的可靠性。

如图5所示，解耦装置30进一步包括：解耦电机32、丝杠33以及丝杠33与解耦电机32传动连接，丝杠33套设在解耦移动件31外，丝杠33与解耦移动件31沿输入轴10的轴向固定且在输入轴10的周向上可相对转动，当解耦电机32工作时丝杠33带动解耦移动件31沿输入轴10的轴向一起移动。

解耦电机32设置在解耦装置30内，解耦电机32的电机输出轴为第一电机轴，第一电机轴与丝杠33传动连接，适配后的解耦电机32和丝杠33，解耦电机32的第一电机轴的旋转运动带动丝杠33直线运动，将旋转运动转化为丝杠33的直线运动(沿着输入轴10的轴向运动)，丝杠33可以设置在解耦移动件31的外周，且在输入轴10的轴向上解耦移动件31可以与丝杠33可拆卸连接。

由此，通过设置解耦电机32和丝杠33，可以将解耦电机32的第一电机轴转动转变为丝杠33在输入轴10的轴向上的移动，丝杠33可以带动解耦移动件31沿输入轴10 的轴向方向移动，如此设置的传动方式简单，可以节约解耦装置30的安装空间，以使解耦装置30更加小型化和集成化。

进一步地，如图5所示，解耦装置30还包括：传动蜗杆34以及传动涡轮35，传动蜗杆34与解耦电机32相连，传动涡轮35与传动蜗杆34啮合，且传动涡轮35具有与丝杠33螺纹配合的螺纹部。

传动蜗杆34的一端与解耦电机32的传动涡轮35连接，传动蜗杆34的另一端与丝杠33的螺纹部适配，以将解耦电机32的扭矩通过传动蜗杆34传递给丝杠33，实现丝杠33的运行。传动蜗杆34可以与解耦电机32的第一电机轴一体设计，使用传动涡杆代替第一电机轴，以使解耦电机32与传动蜗杆34一起转动。

由此，通过在解耦装置30内设置涡轮蜗杆副和涡轮丝杠副结构，以使传动涡轮35可以将力传递给丝杠33，便于将旋转运动转变成直线运动，实现多级调节。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，转向系统100进一步包括电磁锁单元50。电磁锁单元50包括电磁锁感应器51，电磁锁感应器51在锁定位置和解锁位置之间可移动。当电磁锁感应器51位于锁定位置时电磁锁感应器51与丝杠33配合以限定丝杠33 沿输入轴10的轴向移动，当电磁锁感应器51位于解锁位置时电磁锁感应器51与丝杠 33脱离配合以使丝杠33沿输入轴10的轴向可移动。

电磁锁单元50连接在解耦装置30的一侧，电磁锁感应器51设置在电磁锁单元50内，电磁锁单元50可以与丝杠33实现配合，电磁锁感应器51与丝杠33止抵时，电磁锁感应器51处于锁定位置，电磁锁感应器51与丝杠33分离时，电磁锁感应器51处于解锁位置。电磁锁单元50包括锁舌，具体地，电磁锁感应器51接受车辆的主控制系统的信号，例如，反馈给电磁锁感应器51解耦信号时，电磁锁感应器51控制锁舌实现与丝杠33的分离，丝杠33在脱离电磁锁感应器51的限位后可以沿输入轴10的轴向方向移动，可以完成解耦的工作；例如，反馈给电磁锁感应器51耦合信号时，电磁锁感应器51控制锁舌与丝杠33配合，丝杠33在与锁舌配合后实现耦合的工作。在电磁锁单元50不介入工作的情况下，解耦装置30始终处于耦合位置，可以实现扭矩从输入轴10 传递至输出轴20。

由此，通过在车辆的转向系统100中设置电磁锁单元50，以使电磁锁单元50中的电磁锁感应器51与丝杠33可以在锁定位置和解锁位置之间移动，电磁锁感应器51与丝杠33适配，可以增加转向系统100的安全性，避免解耦装置30出现异常导致丝杠33 的移动，影响转向系统100的使用寿命，与丝杠33和传动涡轮35的配合共同实现对解耦装置30的双重保护作用。

如图8所示，转向系统100进一步包括：位置传感器60，位置传感器60邻近丝杠33设置，位置传感器60用于检测解耦移动件31的位置。位置传感器60通过紧固件n 与解耦装置30的壳体36实现固定，位置传感器60可以通过检测解耦移动件31的实时位置，实现对电磁锁单元50和解耦移动件31运动的控制。位置传感器60主要包括传感器主体61、检测磁钢62及磁钢套63，传感器主体61通过紧固件n紧固于解耦装置 30的壳体36的下部，磁钢套63通过螺纹连接固定于丝杠33的周面上，同时磁钢套63 能够与传感器主体61保证同轴度。检测磁钢62压装于磁钢套63内部，由于丝杠33和解耦移动件31均固定在输入轴10的周向并与输入轴10进行固定，丝杠33与解耦移动件31轴向相对位置确定，故传感器主体61通过对检测磁钢62的位置检测即可反映出解耦移动件31所处位置，从而将工作状态反馈给转向系统100。

由此，在转向系统100中设置位置传感器60用于检测解耦移动件31的位置，可以及时判断解耦装置30是否处于耦合位置或者解耦位置，进而可以明确转向系统100当前处于的状态，以使主控制系统可以更好的做出相应的反馈信号，实现对转向系统100 的监测。

可选地，如图4-图6所示，解耦移动件31与输入轴10之间设有滑移组件11，解耦移动件31与输入轴10通过滑移组件11传递扭矩。例如，解耦装置30处于耦合状态时，滑移组件11套设在输入轴10上，解耦移动件31位于滑移组件11外并与滑移组件11 适配，输入轴10的转矩可以通过滑移组件11传递给解耦移动件31，输入轴10、滑移组件11和解耦移动件31在输入轴10的轴向上相对位置固定。例如，滑移组件11可以为球滑移组件11，球滑移组件可以消除输入轴10与解耦移动件31之间的轴向间隙。

由此，在解耦移动件31与输入轴10之间设置滑移组件11，可以增加输入轴10与解耦移动件31的连接紧密性，可以通过滑移组件11实现扭矩的传递，可以消除输入轴 10与解耦移动件31之间的轴向间隙。

在一些实施例中，图6和图10所示，解耦移动件31和输出轴20中的其中一个上形成有至少一个耦合齿槽b，解耦移动件31和输出轴20中的另一个上设有至少一个耦合齿a，当解耦移动件31位于耦合位置时耦合齿a配合在耦合齿槽b内，当解耦移动件 31位于解耦位置时耦合齿a脱离耦合齿槽b。例如，耦合齿槽b与耦合齿a均为对应设置的多个。

可以理解的是，解耦移动件31用户输出轴20之间通过耦合齿a和耦合齿槽b适配，实现解耦移动件31和输出轴20的连接，以将扭矩从输入轴10经解耦移动件31传递至输出轴20。例如，解耦移动件31的朝向输出轴20的一端设置有耦合齿a，输出轴20 朝向解耦移动件31的一端设有耦合齿槽b，在解耦移动件31耦合时，输出轴20的耦合齿a可以与解耦移动件31的耦合齿槽b适配，输出轴20的耦合齿槽b可以与解耦移动件31的耦合齿a适配。

由此，通过设置在耦合位置相互配合的耦合齿a和耦合齿槽b，以使解耦移动件31和输出轴20在耦合位置实现耦合齿a和耦合齿槽b的适配，用以传递转矩，设置连接的方式简单，便于解耦移动件31和输出轴20的适配和分离，结构稳定性高。

如图9所示，手感装置40包括：手感电机41、传动组件42，传动组件42与手感电机41传动连接，传动组件42与解耦移动件31可分离地配合，当解耦移动件31位于解耦位置时解耦移动件31适于与传动组件42配合以模拟输入轴10传递扭矩时的手感。

手感装置40可以通过紧固件n连接于解耦装置30的壳体36上，传动组件42部分设于解耦装置30内，传动组件42与手感电机41连接控制传动组件42的运动。手感装置40在解耦移动件31处于解耦位置时参与转向系统100的工作，此时传动组件42的一端与手感电机41连接，另一端与解耦移动件31连接。

由此，通过在转向系统100中设置手感装置40，手感装置40可以模拟输入轴10传递扭矩时的手感，可以增加扭矩由输入轴10传递至解耦移动件31时的手感，提高用户的使用体验，以使用户在解耦位置下操作输入轴10时为用户增加阻尼感，可以模拟不同的道路和转向角度，增加用户使用该转向系统100时的真实体验感。

在一些实施例中，如图12所示，解耦移动件31和传动组件42中的其中一个上形成有至少一个配合齿槽d，解耦移动件31和传动组件42中的另一个上设有至少一个配合齿c。当解耦移动件31位于解耦位置时配合齿c适于配合在配合齿槽d内，当解耦移动件31位于耦合位置时配合齿c脱离配合齿槽d。

例如，解耦移动件31靠近手感装置40的一端设置有配合齿c，传动组件42远离手感电机41的一端上可以形成有配合齿槽d，在解耦移动件31处于解耦位置时，解耦移动件31的配合齿c可以与传动组件42的配合齿槽d适配，用以实现扭矩的传递。

由此，在解耦移动件31和传动组件42中的一个上设置配合齿c，在解耦移动件31和传动组件42的另一个上设置配合齿槽d，配合齿c与配合齿槽d在解耦移动件31的移动方向上相对设置。以使解耦移动件31在解耦位置时，解耦移动件31与传动组件42 适配实现扭矩的传递，以使解耦移动件31在耦合位置时，解耦移动件31与传动组件42 分离，传动组件42不参与工作，便于处于解耦位置时，传动组件42的工作，增加传动组件42与解耦移动件31扭矩传递的便捷性，配合齿c和配合齿槽d的适配可以增加连接的牢固性。降低扭矩传递过程中的损失，降低传动组件42的反馈的手感。

下面结合图1-图12具体描述本申请的的手感装置的四个具体实施例。

实施例一

如图9和图10所示，传动组件42包括蜗杆421和与蜗杆421配合的涡轮422，蜗杆421与手感电机41相连，解耦移动件31与涡轮422可分离地配合。

手感电机41的输出轴20为第二电机轴，可以将第二电机轴加工为蜗杆421，蜗杆421与手感电机41连接，手感电机41通过紧固件n安装于壳体36上，蜗杆421的自由端(远离手感电机41的一端)通过压装在壳体36内的轴承h完成定位，端面用螺塞锁紧并涂螺纹密封胶实现密封。涡轮422通过轴承h与解耦装置30的输入轴10定位，从轴承h外圈一侧抵接于涡轮422的轴肩，另一侧通过挡圈g轴向定位，内圈一侧抵接于解耦装置30的输入轴10的轴肩，另一侧通过挡圈g轴向定位，从而实现涡轮422相对输入轴10的轴向相对位置固定。涡轮422的下端可以加工为三角齿，涡轮422与解耦装置30内的外锁紧螺母f上端的三角齿构成一组牙嵌式离合器，涡轮422下端的齿形不做具体限定，应当都在保护范围内。外锁紧螺母f为防止运动过程中螺纹松动，与解耦移动件31连接处局部焊接形成刚性连接，增加连接处的结构强度。同时，手感电机 41的涡轮422和蜗杆421与解耦电机32的传动涡轮35和传动蜗杆34可设置合适的参数，从而简化加工刀具的种类的使用，降低工艺制造的难度，简化工艺流程。

传动组件42包括蜗杆421和与蜗杆421配合的涡轮422的结构时，且解耦移动件 31处于解耦位置时，驾驶员的驱动转向扭矩通过与转向盘101连接的转向管柱90传递至输入轴10，输入轴10通过花键配合将扭矩传递至解耦移动件31，解耦移动件31在解耦电机32驱动下向上运动至解耦移动件31靠上方向上的三角齿与涡轮422啮合，经蜗杆421与涡轮422的配合实现传递扭矩，进而将扭矩传递至手感电机41，此时手感电机41即可通过施加一定转矩来模拟负载，即模拟道路阻力，使驾驶员得到符合当前预期的转向盘101手感。当处于解耦位置时，解耦移动件31与输出轴20完全脱开啮合，可相对自由转动，从而实现了转向系统100机械传递链的中断。例如，当处于游戏模式时，驾驶员对转向盘101的操作将无法将扭矩传递至轮端，即实现了对转向系统100的解耦。

由此，传动组件42包括蜗杆421和与蜗杆421配合的涡轮422，蜗杆421与手感电机41相连，解耦移动件31与涡轮422可分离地配合，可以增加手感装置40反馈手感的平顺性，提高手感装置40与解耦装置30连接的结构紧凑性。

实施例二

如图11所示，传动组件42包括主动带轮423、从动带轮424、以及绕设在主动带轮423和从动带轮424外的皮带425，主动带轮423与手感电机41相连，解耦移动件31 与从动带轮424可分离地配合。

手感电机41的输出轴20可以为主动带轮423或者主动带轮423与输出轴20连接，手感电机41通过紧固件n安装于手感装置40内的张紧支架428上，张紧支架428设置在手感装置40内部形成对主动带轮423和从动带轮424的支撑，张紧支架428内环与外环具有一偏心距，并且可以通过紧固件n安装于壳体36内，调整张紧支架428相对于壳体36的角度即可调整主动带轮423与从动带轮424的中心距，从而实现对皮带425 的张紧。从动带轮424通过轴承h与输入轴10定位，轴承h外圈一侧抵接于从动带轮 424轴肩，另一侧通过挡圈g轴向定位，内圈一侧抵接于输入轴10轴肩，另一侧通过挡圈g轴向定位，从而实现从动带轮424相对机构输入轴10的轴向相对位置固定。从动带轮424下方压装有皮带425挡圈g，避免皮带425脱出啮合，并且从动带轮424下端可以加工为三角齿，与外锁紧螺母f上端的三角齿构成一组牙嵌式离合器。手感电机41、主动带轮423和从动带轮424安装完成后，可以通过铜质的密封板及螺钉组件完成解耦装置30的密封。外锁紧螺母f可以防止运动过程中螺纹松动，与解耦移动件31连接处局部焊接形成刚性连接。

其工作过程为：解耦移动件31处于解耦位置时，驾驶员的驱动转向扭矩通过转向管柱90传递至输入轴10，输入轴10通过花键配合将扭矩传递至解耦移动件31，解耦移动件31在解耦电机32驱动下向上运动，直到解耦移动件31上端的三角齿与从动带轮 424啮合实现传递的扭矩，从动带轮424通过皮带425将力矩传递至主动带轮423和手感电机41，此时手感电机41即可通过施加一定转矩来模拟负载，即模拟道路阻力，使驾驶员得到符合当前预期的转向盘101手感。当处于解耦状态时，解耦移动件31与输出轴20完全脱开啮合，可相对自由转动，从而实现了转向系统100机械传递链的中断。例如，当处于游戏模式时，驾驶员对转向盘101的操作将无法传递至轮端，即实现了对转向系统100的解耦。

由此，传动组件42包括主动带轮423和从动带轮424，以使输入轴10上的扭矩可以经解耦移动件31、从动带轮424、主动带轮423传递至手感电机41，扭矩传递的方式简单，已于实现过载保护，传动组件42的传动比精准，运行的过程比较平稳，可以有效降低车辆的噪音。

实施例三

结合图12，传动组件42包括相互啮合的主动齿轮426和从动齿轮427，主动齿轮426与手感电机41相连，解耦移动件31与从动齿轮427可分离地配合。

手感电机41通过紧固件n安装于壳体36上，手感电机41通过壳体36的定位端面进行安装定位，同时手感电机41的电机轴有定位端面且具有定位销钉，从动齿轮427 通过定位销钉轴向定位在电机轴的端面上，紧固件n将从动齿轮427固定在手感电机 41的电机轴上。与从动齿轮427配合的主动齿轮426可以通过双列角接触轴承h固定在输入轴10上，双列角接触球轴承h外圈一侧抵接主动齿轮426的轴肩，另一侧通过挡圈g轴向定位，双列角接触球轴承h内圈一侧抵接输入轴10的轴肩，另一侧通过挡圈g 轴向定位，从而实现主动齿轮426与输入轴10的安装定位。主动齿轮426的下端设计为三角形的T形齿，同时内锁紧螺母e的上端也设计为三角形的T形齿，例如，在解耦装置30处于游戏模式且需要手感电机41反馈手感时，解耦移动件31处于解耦位置，主动齿轮426与内锁紧螺母e啮合，构成一组牙嵌式离合器实现手感的反馈功能。

需要说明的是，解耦装置30处于耦合位置时，驾驶员的驱动转向扭矩通过转向管柱 90传递至输入轴10，输入轴10通过滑移组件11配合将扭矩传递至位于滑移组件11外的解耦移动件31上，解耦移动件31在耦合状态下与输出轴20啮合传递扭矩，实现扭矩的传递，以使转向盘101能够实现对轮端的操控。

解耦装置30处于解耦位置时，实现解耦的过程为：解耦电机32驱动传动蜗杆34，传动蜗杆34带动与之配合的传动涡轮35运动，传动涡轮35与丝杠33的螺纹配合随动，解耦移动件31与丝杠33通过双列角接触轴承h固定连接，即解耦移动件31在解耦电机32驱动下，沿着输入轴10的向上运动，上行至解耦移动件31上端的三角齿与从动齿轮427啮合，进而扭矩传递给主动齿轮426和与主动齿轮426连接的手感电机41。驾驶员的驱动转向扭矩通过转向管柱90传递至输入轴10，输入轴10通过与滑移组件11 配合将扭矩传递至位于滑移组件11外与滑移组件11连接的解耦移动件31上，解耦移动件31上端的三角齿与从动齿轮427啮合传递扭矩，从动齿轮427通过主动齿轮426 将力矩传递至手感电机41，此时手感电机41即可通过施加一定转矩来模拟负载，即模拟道路阻力，使驾驶员得到符合当前预期的转向盘101手感。当解耦装置30处于解耦状态时，解耦移动件31与输出轴20完全脱开啮合，可相对自由转动，从而实现了转向系统100机械传递链的中断。例如，当处于游戏模式时，驾驶员对转向盘101的操作将无法传递至轮端，即实现了对转向系统100的解耦。

实施例四

如图13和图14所示，与实施例三不同的是，在主动齿轮426与从动齿轮427之间设置了中间齿轮429，以使传动组件42实现多级传动，增加齿轮传动比的范围，便于对手感装置40和解耦装置30内部空间的利用，传动的可靠性高。

由此，传动组件42包括相互啮合的主动齿轮426和从动齿轮427，主动齿轮426与手感电机41相连，解耦移动件31与从动齿轮427可分离地配合，可以降低加工制造的成本，扭矩传递过程的稳定性更高。

在一些实施例中，如图7所示用于车辆的转向系统100进一步包括：角度限位装置70，角度限位装置70用于限定输入轴10的最大转动角度。

角度限位装置70主要包括限位圆盘71、限位导轨72、限位滑块73、限位销钉74，弹簧片75及装配组件。限位圆盘71为角度限位装置70中的主动件，限位圆盘71下加工有四个小凸台，压装于传动组件42中，完成轴向定位。限位圆盘71上还加工有沿周向延伸的螺旋形凹槽，螺旋形的凹槽可以构成为内凸轮，同时凹槽上设有两个限位挡块，限位挡块位于限位凹槽的两个端部。限位导轨72通过紧固件n固定于壳体36，弹簧片 75安装于限位导轨72与限位滑块73内部，可减少导轨与滑块之间的摩擦，提高工作效率。限位滑块73可沿导轨方向自由滑动，导轨可以沿着限位圆盘71的周向延伸，为了避免限位滑块73在轴向上松动，可以通过设置弹性涂层进行预紧及防磨。同时，限位滑块73具有插入限位圆盘71内部沟槽的限位销钉74，并加工有与限位圆盘71限位挡块适配的限位凸台。当转向盘101转动时，输入轴10随之转动，可以带动限位圆盘71 转动，限位圆盘71内部具有凹槽，凹槽在限位圆盘71旋转时对滑块的导向销产生沿导轨方向的推力，当转动圈数达到设计限值时，滑块沿导轨方向移动到恰好使限位圆盘71 的限位挡块与滑块限位凸台抵接的位置，此时在结构强度允许的力矩下方向盘无法继续转动，从而实现转向限位功能。

由此，设置角度限位装置70可以避免转向盘101无限制的转动，增加对转向系统100内部时钟弹簧等的保护，增加对转向盘101的限位，控制转向盘101的转动角度，增加驾驶员的手感和使用体验。

根据本发明第二方面实施例的车辆包括上述实施例中任一项的用于车辆的转向系统 100。

结合图1-图14，车辆的转向系统100包括转向盘101、转向管柱90、解耦装置30 和转向器80，驾驶员控制转向盘101对转向盘101施加一个扭矩，扭矩经过转向管柱 90传递至与转向管柱90远离转向盘101一端的端部连接的解耦装置30，解耦装置30 的输出轴20在转向器80的控制下，将扭矩传递给转向器80输出轴20，实现输出轴20 与轮端之间扭矩的传递。

输入轴10与输出轴20之间可以通过滚针轴承h配合保证其同轴度，输入轴10与壳体36之间的配合定位通过轴承h实现，轴承h外圈一侧抵接上壳体36轴肩，另一侧通过挡圈g轴向定位，内圈一侧抵接上输入轴10轴肩，另一侧通过挡圈g轴向定位，从而实现输入轴10与壳体36的安装定位，由于轴承h内圈与输入轴10形成动密封关系，为了保证整个机构防尘防水等级符合要求，可以使用油封外圈压装于壳体36上。丝杠 33通过双列角接触轴承h完成与解耦移动件31的轴向定位，双列角接触轴承h的外圈抵接丝杠33轴肩，另一侧通过内锁紧螺母e消除轴向间隙，内圈一侧抵接解耦移动件 31轴肩，另一侧通过外锁紧螺母f消除轴向间隙，共同与解耦移动件31组成了滑块总成。解耦移动件31耦合时，解耦移动件31与输入轴10可以通过球滑移组件11完成扭矩的传递，并消除轴向间隙，输出轴20上端与解耦移动件31齿轮处于啮合状态。

在需要解耦移动件31处于解耦时，解耦装置30的传动涡轮35与解耦电机32的传动蜗杆34构成涡轮422蜗杆421副，而涡轮422又与丝杠33组成螺纹副，可将电机的旋转运动转换为丝杠33沿输入轴10的轴向运动，丝杠33通过内部的双列角接触轴承h 可以保证同轴度，并将这种运动传递至解耦移动件31，涡轮422通过双列角接触轴承h 安装在壳体36的下部，且双列角接触轴承h外圈一侧抵接下壳体36轴肩，另一侧通过挡圈g轴向定位，内圈一侧抵接涡轮422轴肩，另一侧通过挡圈g轴向定位，从而实现涡轮422与壳体36的安装定位。可通过控制解耦电机32实现解耦移动件31轴向的运动，通过设置适当的导程角实现机构自锁，可以保证解耦移动件31在驱动到位后可处于被压紧状态，实现可靠的连接关系。导程角指的是涡轮422与解耦移动件31之间啮合形成的，可以保证解耦移动件31和涡轮422啮合的紧密。

具体地，在主控制系统给与解耦装置30由耦合位置移动到解耦位置信号时，解耦电机32工作带动传动蜗杆34运转，传动蜗杆34与传动涡轮35适配，同时传动涡轮35 与丝杠33适配，在传动涡轮35和丝杠33作用下，解耦电机32的转动被转化成丝杠33 沿输入轴10的轴向的直线运动。丝杠33远离传动涡轮35的一端与解耦移动件31连接，且丝杠33与解耦移动件31之间设置有滑块，在滑块和相关轴承h的共同作用下，丝杠 33与解耦移动件31在轴向上相对位置固定，解耦移动件31会随着丝杠33的运动而运动，以使解耦移动件31从耦合位置移动到解耦位置。在解耦移动件31从耦合位置到解耦位置的过程中，电磁锁单元50的电磁锁感应器51可以收缩，解除对丝杠33端部的限位，以使丝杠33能够沿着输入轴10的轴向带着解耦移动件31向上运动以使解耦移动件31抵达解耦位置，实现解耦移动件31与输出轴20的断开。

当解耦移动件31处于解耦位置时，这里以手感装置40的传动组件42包括蜗轮蜗杆421为例，驾驶员给转向盘101施加一定的扭矩，扭矩经输入轴10、滑移组件11传递至解耦移动件31，解耦移动件31的上端与涡轮422适配，涡轮422与手感装置40的蜗杆421适配，蜗杆421可以为手感电机41的输出轴20，最终扭矩传递至手感电机41，手感电机41可以模拟输入轴10传递扭矩时的手感，增加用户的使用体验。在转动转向盘101的过程中，由于转向系统100处于解耦状态，转向器80中的齿条限位功能丧失，为了避免转向盘101无限制的转动，在解耦装置30的下部设置角度限位装置70，限位滑块73可以沿着限位导轨72移动，并且在限位圆盘71上设置限位挡块，限位挡块在限位导轨72的端部对限位滑块73的进行限位，限位滑块73、限位导轨72均设于限位圆盘71上，且限位导轨72呈现出螺旋状，限位滑块73上连接有限位销钉74，限位滑块73与限位导轨72适配，限位销钉74插入限位导轨72内。限位圆盘71转动的过程中，限位滑块73会受到沿限位导轨72方向的力，限位滑块73在凹槽内移动可以使限位挡块和限位凸台止抵，以使在限位圆盘71的结构强度范围内，实现对转向盘101的转向限位。

由此，在车辆中使用该转向系统100，可以增加车辆转向系统100的多样性，以使转向盘101和轮端能够相互独立工作，增加的解耦装置30可以实现解耦移动件31在耦合位置和解耦位置之间移动，改进的方式简单，扭矩传递的方式简洁，有利于对现有车型进行改进。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种用于车辆的转向系统，其特征在于，包括：

输入轴；

输出轴，所述输出轴与所述输入轴可耦合且可解耦；

解耦装置，所述解耦装置设在所述输入轴和所述输出轴中的其中一个上，所述解耦装置包括解耦移动件，所述解耦移动件在耦合位置和解耦位置之间可移动，当所述解耦移动件位于所述耦合位置时所述解耦移动件与所述输入轴和所述输出轴中的另一个耦合且传递扭矩，当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述解耦移动件与所述输入轴和所述输出轴中的所述另一个解耦且断开扭矩的传递；

手感装置，所述手感装置与所述解耦移动件可分离地配合，当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述解耦移动件适于与所述手感装置配合以模拟所述输入轴传递扭矩时的手感。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述解耦移动件套设在所述输入轴外，且所述解耦移动件沿所述输入轴的轴向在所述耦合位置和所述解耦位置之间可移动。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述解耦装置进一步包括：

解耦电机；

丝杠，所述丝杠与所述解耦电机传动连接，所述丝杠套设在所述解耦移动件外，所述丝杠与所述解耦移动件沿所述输入轴的轴向固定且在所述输入轴的周向上可相对转动；

当所述解耦电机工作时所述丝杠带动所述解耦移动件沿所述输入轴的轴向一起移动。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述解耦装置还包括：

传动蜗杆，所述传动蜗杆与所述解耦电机相连；

传动涡轮，所述传动涡轮与所述传动蜗杆啮合，且所述传动涡轮具有与所述丝杠螺纹配合的螺纹部。

5.根据权利要求3所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，进一步包括：

电磁锁单元，所述电磁锁单元包括电磁锁感应器，所述电磁锁感应器在锁定位置和解锁位置之间可移动；

当所述电磁锁感应器位于锁定位置时所述电磁锁感应器与所述丝杠配合以限定所述丝杠沿所述输入轴的轴向移动，当所述电磁锁感应器位于解锁位置时所述电磁锁感应器与所述丝杠脱离配合以使所述丝杠沿所述输入轴的轴向可移动。

6.根据权利要求3所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，进一步包括：

位置传感器，所述位置传感器邻近所述丝杠设置，所述位置传感器用于检测所述解耦移动件的位置。

7.根据权利要求2所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述解耦移动件与所述输入轴之间设有滑移组件，所述解耦移动件与所述输入轴通过所述滑移组件传递扭矩。

8.根据权利要求2所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述解耦移动件和所述输出轴中的其中一个上形成有至少一个耦合齿槽，所述解耦移动件和所述输出轴中的另一个上设有至少一个耦合齿；

当所述解耦移动件位于所述耦合位置时所述耦合齿配合在所述耦合齿槽内，当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述耦合齿脱离所述耦合齿槽。

9.根据权利要求1所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述手感装置包括：

手感电机；

传动组件，所述传动组件与所述手感电机传动连接，所述传动组件与所述解耦移动件可分离地配合；

当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述解耦移动件适于与所述传动组件配合以模拟所述输入轴传递扭矩时的手感。

10.根据权利要求9所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述解耦移动件和所述传动组件中的其中一个上形成有至少一个配合齿槽，所述解耦移动件和所述传动组件中的另一个上设有至少一个配合齿；

当所述解耦移动件位于所述解耦位置时所述配合齿适于配合在所述配合齿槽内，当所述解耦移动件位于所述耦合位置时所述配合齿脱离所述配合齿槽。

11.根据权利要求9所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述传动组件包括蜗杆和与所述蜗杆配合的涡轮，所述蜗杆与所述手感电机相连，所述解耦移动件与所述涡轮可分离地配合。

12.根据权利要求9所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述传动组件包括主动带轮、从动带轮、以及绕设在所述主动带轮和所述从动带轮外的皮带，所述主动带轮与所述手感电机相连，所述解耦移动件与所述从动带轮可分离地配合。

13.根据权利要求9所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，所述传动组件包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与所述手感电机相连，所述解耦移动件与所述从动齿轮可分离地配合。

14.根据权利要求1所述的用于车辆的转向系统，其特征在于，进一步包括：

角度限位装置，所述角度限位装置用于限定所述输入轴的最大转动角度。

15.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-14中任一项所述的用于车辆的转向系统。

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