CN118323245A - 转向轴组件 - Google Patents

Abstract

一种转向轴组件，包括轴，所述轴具有端部区域，用于通过机械紧固件连接到另一部件，轴在轴的端部区域内包括从轴径向向外延伸的突起。转向轴组件还包括环标志物，该环标志物能联接到轴的端部区域，环标志物包括凹部，该凹部被定位成在环标志物和轴的期望相对轴向位置处接收轴的突起，以在期望旋转位置处旋转地对准环标志物和轴。

Description

转向轴组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2023年1月12日提交的美国临时专利申请序列号63/438,586的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本文公开的实施例涉及交通工具转向系统，并且更具体地，涉及转向轴组件以及与其组装相关的方法。

背景技术

转向系统包括转向轴组件，该转向轴组件将转向输入装置(例如，方向盘)与一些类型的输出部件或组件相连接，以执行交通工具的转向操纵。中间转向轴通常是转向轴组件的一部分。由于各种因素(包括严密的环境、从交通工具下方组装、低照明、组装期间需要与交通工具一起行走、有限的周期时间)，OEM(原始设备制造商)可能难以将中间转向轴准确地组装到交通工具中。伴随这些复杂性，必须采取特殊的考虑，以确保中间转向轴通过螺栓的连接仅能在准确的位置中进行，使得不会错误地发生“误组装”。

一种解决方案包括带有标志物(flag)的环，标志物与轴连接件(shaftconnection)一起定向并卡扣在轴连接件上，当轴部分地接合在轭内时，阻止螺栓穿过轭孔。在组装期间，环标志物必须在引入和保持肩部上伸展，并且在其按压到位后，环将卡扣在凹槽中。直到将环按压特定距离后，环标志物才与轴具有几何对准。因此，组装过程需要组装工具将环标志物与轴锯齿正确地对准，这带来了损坏轴锯齿的风险。轴上的接收对准几何形状不能被成型而是必须被机加工出来，这导致更高的成本。

发明内容

根据本公开的一方面，转向轴组件包括轴，该轴具有端部区域，该端部区域通过机械紧固件联接到另一部件，该轴包括在轴的端部区域内从轴径向向外延伸的突起。转向轴组件还包括环标志物，该环标志物能联接到轴的端部区域，环标志物包括凹部，该凹部被定位成在环标志物与轴的期望相对轴向位置处接收轴的突起，以在期望旋转位置处旋转地对准环标志物和轴。

根据本公开的另一方面，提供了一种组装转向轴组件的方法。该方法包括将从轴的端部部分径向向外延伸的突起与由环标志物的内壁限定的凹部对准。该方法还包括在突起设置在凹部内的情况下，将轴插入穿过由环标志物限定的开孔，以提供环标志物相对于轴的期望旋转位置。该方法还包括使轴轴向地移动到相对于环标志物的期望轴向位置。

从下面结合附图的描述，这些以及其他优点和特征将变得更加明显。

附图说明

被认为是本发明的主题在说明书结尾处的权利要求中被特别指出并清楚地要求保护。从下面结合附图的详细描述中，本发明的前述特征和其他特征以及优点将是明显的，其中：

图1是交通工具转向系统的示意图；

图2是交通工具转向系统的转向轴组件的接头区域的一部分的立体图；

图3是转向轴组件的轴的立体图；

图4是接头区域的剖视图；

图5是处于第一组装位置的环标志物和轴的剖视图；

图6是处于第二组装位置的环标志物和轴的剖视图；

图7是处于第三组装位置的环标志物和轴的剖视图；

图8是接头区域的端视图；以及

图9是接头区域的俯视图。

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可能比其他实施例描述得更详细，但是所公开的实施例不应该被解释为或者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，并且任何实施例的讨论仅意味着作为该实施例的示例，而不旨在暗示本公开(包括权利要求)的范围限于该实施例。

首先参考图1，根据本公开的原理大体示出了交通工具(vehicle，车辆)20。交通工具20可包括任何合适的交通工具，诸如轿车、卡车、运动型多用途车、小型货车、跨界车、任何其他乘用交通工具、任何合适的商用交通工具或任何其他合适的交通工具。虽然交通工具20可以是具有轮子并用于道路上使用的乘用交通工具，但是本公开的原理也可以应用于其他交通工具，诸如飞机、拖拉机、船或其他交通工具。交通工具20可包括推进系统30，诸如点火系统、电子系统或其组合。

交通工具20还包括转向系统40。转向系统40可被配置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40可以包括输入装置42(诸如方向盘)，其中驾驶员可以通过转动方向盘来机械地提供转向输入。转向柱组件44包括转向柱45，该转向柱沿着一轴线从输入装置42延伸到输出组件46。输出组件46可包括小齿轮轴组件、I轴、万向接头、线控转向部件或传统上与输入装置42相对定位的任何特征。

转向柱45可以包括至少两个轴向可调节部分，例如上套管(jacket)48和下套管50，它们相对于彼此是轴向可调节的。在一些实施例中，至少两个轴向可调节部分还可包括设置在上套管48和下套管50之间的一个或多个第三部分49。应当理解，转向柱45的其他结构特征件可以是上套管48和下套管50的一部分，诸如支架、轨道、其他装置或其组合。

转向柱45可在从完全延伸位置到完全缩回位置的一系列位置上移动。在完全延伸位置中，上套管48和下套管50轴向移动，以使得输入装置42位于交通工具操作者的附近。在缩回位置中，上套管48和下套管50轴向移动，以使得与延伸位置相比，输入装置42位于更远离交通工具操作者的位置。在一些实施例中，缩回位置可以对应于收纳(stewing)输入设备42。例如，在自主驾驶期间将输入设备42放置在收纳位置中可能是有益的。在操作中，上套管48和下套管50的轴向移动可以通过操作者的手动移动来实现或者通过伸缩致动器以机电方式来实现。这种轴向移动在延伸位置、缩回位置和任何中间位置之间进行调节。

转向齿轮组件54、输出组件46和转向输入装置42可以通过转向轴组件56连接。转向齿轮组件54可被配置为齿轮齿条(rack-and-pinion)、循环滚珠型转向齿轮或与自主转向系统和驾驶员界面转向系统相关联的任何其他类型的转向齿轮。转向齿轮组件54然后可以通过输出轴60连接到驱动轮轴58。输出轴60可以包括连杆臂(pitman arm，毕特门臂)和扇形齿轮和/或各种传统部件。输出轴60可操作地连接到转向齿轮组件54，使得转向轴组件56的旋转导致输出轴60的响应性移动，并导致驱动轮轴转动轮子62。应当理解，此处描述的转向部件可以是线控转向系统的一部分，或者是包括在部件的跨距(span)上的直接机械链接的转向部件。

参考图2，示出了转向轴组件56的一部分，特别是示出了中间轴70的端部部分，该中间轴可联接到连接部件，诸如轭(未示出)。中间轴70沿转向柱轴线延伸。中间轴70的示出部分可称为接头区域72，中间轴70在该接头区域处联接到连接部件(例如，轭)。还示出了环标志物74，该环标志物用作防错装置，该防错装置便于中间轴70与另一连接部件的联接。

另一结构构件(例如，轭)限定了用于销或螺栓插入的孔，以联接到中间轴70。期望的是在特定轴向位置处联接中间轴70和另一结构构件。此处描述的实施例便于在这种期望位置处进行精确且可靠的联接。环标志物74包括环形部76和标志物部78。环形部76是基本圆柱形的构件，其尺寸制定为将中间轴70的端部部分接收于其中。与环形部76相比，标志物部78在轴向上更长。标志物部78阻止销、螺栓等的插入，直到连接构件轴向移动到标志物部78不再阻止销或螺栓插入的程度。

现在参考图3和图4，环标志物74包括由环形部76的内壁82限定的一个或多个凹形几何特征件80，以及从中间轴70的一部分的外径86突出的一个或多个凸形几何特征件84。在所示的实施例中，中间轴70上的(多个)凸形几何特征件84是挤压凸片(pinch tab，捏片)，但是也可以考虑替代的突出特征。在所示实施例中，由环标志物74限定的(多个)凹形几何特征件80是接收凹口，但是也可以考虑替代的几何形状。无论凹形几何特征件80和凸形几何特征件84的具体几何形状和尺寸如何，对准几何特征件可以在中间轴70上被形成而不是被加工出来，从而降低成本。

在需要按压过程之前，几何特征件80、82允许环标志物对准几何特征件80组装成与中间轴70的特征件82接合，以克服中间轴70的端部部分的引入锥形部88，从而消除了用于将环标志物74与中间轴70正确地定向的特殊组装工具的需要。换句话说，在用于最终轴向安装的按压过程之前(见图5至图7中的组装阶段)，环标志物74旋转地定位在相对于中间轴70的期望对准中。

中间轴70的引入直径基本上等于环标志物74的环形部76的内径，以确保中间轴70的凸形特征件82在环标志物74的凹形特征件80内的正确定向。中间轴70上的保持肩部90(图5至图7)潜藏在环标志物安装区域直径的下方，并且保持唇部92存在于环标志物74的环形部76的内径上，其卡扣在凹槽中。通过移动对准几何特征件80、82来减小从中间轴70的端部突出的环标志物74延伸的截面，这样，出于强度的原因沿环直径存在角撑板(gusset，甲胄)94，如图8和图9中所示。

图5至图7示出了中间轴70和环标志物74到期望相对轴向位置的轴向联接进程(axial progression of coupling)。具体来说，当环标志物74轴向前进时，环标志物74相对于中间轴70被移位以定位一通路(例如，孔)，螺栓将穿过该通路以使中间轴70与另一结构构件联接。

虽然仅关于有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应该容易理解本发明不限于这些公开的实施例。相反，本发明可以被修改以包含此前未描述但却与本发明的精神和范围相当的任何数量的变化、改变、代替或等效布置。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是将理解本发明的方面可以仅包括所描述的实施例的一些。因此，本发明不应被视为受前述描述的限制。

Claims (15)

1.一种转向轴组件，包括：

轴，所述轴具有端部区域，以通过机械紧固件联接到另一部件，所述轴在所述轴的所述端部区域内包括从所述轴径向向外延伸的突起；以及

环标志物，所述环标志物能联接到所述轴的所述端部区域，所述环标志物包括凹部，所述凹部被定位成在所述环标志物和所述轴的期望相对轴向位置处接收所述轴的所述突起，以在期望旋转位置处旋转地对准所述环标志物和所述轴。

2.根据权利要求1所述的转向轴组件，其中所述突起是彼此轴向地对准且彼此周向地隔开的多个突起中的一个。

3.根据权利要求2所述的转向轴组件，其中所述环标志物的所述凹部是彼此轴向地对准且彼此周向地隔开的多个凹部中的一个。

4.根据权利要求1所述的转向轴组件，其中所述突起是挤压凸片。

5.根据权利要求1所述的转向轴组件，其中所述环标志物的所述凹部被限定在所述环标志物的内壁内。

6.根据权利要求5所述的转向轴组件，还包括定位在所述轴的所述端部区域处的引入锥形部。

7.根据权利要求6所述的转向轴组件，还包括定位在所述环标志物的所述内壁上的保持唇部，其中所述保持唇部卡扣配合在所述轴的所述引入锥形部上，以限定所述期望相对轴向位置。

8.根据权利要求1所述的转向轴组件，其中所述环标志物还包括：

环形部，所述环形部限定开孔以接收所述轴；以及

标志物部，所述标志物部从所述环形部延伸，其中所述标志物部阻挡紧固件的插入，直到所述环标志物和所述轴位于所述期望相对轴向位置处。

9.根据权利要求8所述的转向轴组件，其中所述标志物部相对于所述环形部在轴向上更长。

10.根据权利要求1所述的转向轴组件，其中所述环标志物包括至少一个角撑板。

11.根据权利要求1所述的转向轴组件，其中所述轴是中间轴，并且待与所述中间轴联接的部件是轭。

12.一种组装转向轴组件的方法，包括：

将从轴的端部部分径向向外延伸的突起与由环标志物的内壁限定的凹部对准；

将轴插入穿过由环标志物限定的孔，同时使所述突起设置在所述凹部内，以提供所述环标志物相对于所述轴的期望旋转位置；以及

将所述轴轴向地移动到相对于所述环标志物的期望轴向位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述轴相对于所述环标志物的所述期望轴向位置通过将定位在所述环标志物的所述内壁上的保持唇部卡扣配合在所述轴的引入锥形部上来限定。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述轴的多个突起与由所述环标志物限定的多个凹部对准，以将所述轴相对于所述环标志物对准。

15.根据权利要求12所述的方法，其中在将所述保持唇部卡扣配合在所述引入锥形部上之前，将所述突起插入所述凹部内。