CN214112669U - 转向限位机构及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种转向限位机构和车辆。所述转向限位机构包括：转向轴和行星齿轮机构，行星齿轮机构用于对转向轴的转动进行限位，转向轴的一端用于与方向盘本体连接，行星齿轮机构的太阳轮与转向轴的另一端固定连接；行星齿轮机构的齿圈为内齿齿轮，齿圈的外周表面设置有第一部件，齿圈装配在行星轮和行星架之间，且所述齿圈相对所述行星架可转动；行星架上设置有与第一部件配合的第二部件；第一部件和第二部件可抵接以限制方向盘本体的转动。本申请将行星齿轮机构作为限位机构，太阳轮作为输入端，齿圈作为输出端，输入端和输出端同轴布置，减小了径向空间，结构更为紧凑，减轻了转向系统的布置压力。

Description

转向限位机构及车辆

技术领域

本申请涉及转向系统技术领域，更具体地，本申请涉及转向限位机构及车辆。

背景技术

在相关技术中，采用电机结合小齿轮与半圆大齿轮啮合传动的方法，通过控制大齿轮的转动来实现方向盘的限位，但是大齿轮的齿数至少要做到小齿轮齿数的3倍以上，才能实现较好的限位效果，这就导致大齿轮的尺寸较大，而且由于两齿轮不同轴布置，安装的中心距也较大，最终都会导致限位装置的整体尺寸过大，影响转向系统布置。

实用新型内容

本申请的目的旨在至少在一定程度上解决现有技术中限位机构结构繁琐，占用空间大的技术问题。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种转向限位机构。

本申请的第二个目的在于提出一种车辆。

为了实现上述目的，本申请第一方面实施例提出的转向限位机构：所述转向限位机构包括：转向轴，所述转向轴的一端用于与方向盘本体连接；行星齿轮机构；所述行星齿轮机构的太阳轮与所述转向轴的另一端固定连接；所述行星齿轮机构的齿圈为内齿齿轮，所述齿圈的外周表面设置有第一部件，所述齿圈装配在所述行星齿轮机构的行星轮和行星架之间，且所述齿圈相对所述行星架可转动；所述行星架上设置有与所述第一部件配合的第二部件；所述第一部件和所述第二部件可抵接以限制所述方向盘本体的转动。

可选地，所述行星架包括底板部和围绕所述底板部设置且凸出所述底板部的环形侧壁，所述第二部件设置在所述环形侧壁的内壁上。

可选地，所述第一部件为设置在所述齿圈外周表面上的限位块，所述第二部件为设置在所述行星架的所述环形侧壁内壁表面的限位槽；

或者，所述第一部件为设置在所述齿圈外周表面上的限位槽，所述第二部件为设置在所述行星架的侧壁内壁表面的限位块。

可选地，所述行星架的所述底板部的中部开设有减重孔，在所述减重孔的周向均匀布置有多个安装轴，所述行星轮设置有多个，所述多个行星轮设置在所述安装轴上且与所述齿圈传动连接。

可选地，所述太阳轮、所述转向轴、所述齿圈及所述行星架同轴布置。

可选地，所述行星齿轮机构的减速比不小于3。

可选地，所述太阳轮与所述转向轴一体成型。

可选地，所述太阳轮、所述行星轮和所述齿圈为斜齿轮。

本申请第二方面实施例提供一种车辆，包括方向盘本体和本申请第一方面实施例所述的转向限位机构，所述转向限位机构的转向轴与所述方向盘本体连接，以限制所述方向盘本体转动。

可选地，所述转向限位机构的齿圈与车辆转向系统的转向管柱的输入轴连接，所述行星架与所述转向管柱的安装支架连接。

上述技术方案，本申请将行星齿轮机构作为限位机构，并且在齿圈和行星架上设置相互配合的第一部件和第二部件，通过第一部件和第二部件的抵接实现转动限位，结构简单，太阳轮作为输入端，齿圈作为输出端，输入端和输出端同轴布置，减小了径向空间，结构更为紧凑，减轻了转向系统的布置压力。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例提供的转向限位机构的分解图；

图2是本申请一个实施例提供的行星齿轮机构的主视图；

图3是本申请一个实施例提供的行星齿轮机构的第一方向极限位置的主视图；

图4是本申请一个实施例提供的行星齿轮机构的第二方向极限位置的主视图；

图5是本申请又一个实施例提供的转向限位机构的结构图。

附图标记：

10为转向限位机构，1为转向轴，2为行星齿轮机构，21为太阳轮，22为行星轮，23为齿圈，231为第一部件，24为行星架，241为底板部，2411为减重孔，2412为安装轴，242为环形侧壁，2421为第二部件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

根据本申请的实施例，提供一种转向限位机构。参照图1-图5所示，所述转向限位机构包括：

转向轴1，所述转向轴1的一端用于与方向盘本体连接；

行星齿轮机构2；

所述行星齿轮机构2的太阳轮21与所述转向轴1的另一端固定连接；

所述行星齿轮机构2的齿圈23为内齿齿轮，所述齿圈23的外周表面设置有第一部件231，所述齿圈23装配在行星轮22和行星架24之间，且所述齿圈23相对所述行星架24可转动；

所述行星架24上设置有与所述第一部件231配合的第二部件2421；

所述第一部件231和所述第二部件2421可抵接以限制所述方向盘本体的转动。

参照图1所示，转向轴1包括两个端部，一端用于连接方向盘本体(图中未示出)，另一端用于连接太阳轮21，行星轮22装配在行星架24上且可自由转动，太阳轮21与行星轮22啮合传动连接，齿圈23装配在所述行星齿轮机构的行星轮22和行星架24之间，且所述齿圈23相对所述行星架24可转动；行星轮22和齿圈23啮合传动连接，行星架24固定，方向盘本体转动带动设置在输入轴上的太阳轮21转动，太阳轮21转动带动行星轮22自转，行星轮22自转的过程中带动齿圈23公转，齿圈23在转动的过程中第一部件231和第二部件2421相互抵接，对齿圈23的转动形成限制，方向盘本体也不能够继续沿同一方向进行转动，进而限制了方向盘本体的转动。

本申请将行星齿轮机构作为限位机构，相比于现有技术，在齿圈和行星架上设置相互配合的第一部件和第二部件，通过第一部件和第二部件的抵接实现转动限位，结构简单，太阳轮作为输入端，齿圈作为输出端，输入端和输出端同轴布置，减小了径向空间，结构更为紧凑，减轻了转向系统的布置压力。而且通过行星齿轮机构实现减速传动，转向限位机构的承载能力强，机构稳定，产品的可靠性高。

在本实施例中，如图1-2所示，所述行星架24包括底板部241和围绕所述底板部241设置且凸出所述底板部241的环形侧壁242，所述第二部件2421设置在所述环形侧壁242的内壁上。

可选地，所述第一部件231为设置在所述齿圈23外周表面上的限位块，所述第二部件2421为设置在所述行星架24的所述环形侧壁242内壁表面的限位槽；

或者所述第一部件231为设置在所述齿圈23外周表面上的限位槽，所述第二部件2421为设置在所述行星架24的所述环形侧壁242的内壁表面的限位块。

在一个具体的实施例中，参照图1-图5所示，第一部件231为限位块，第二部件2421为限位槽，第一部件231沿着齿圈23的外周表面向靠近行星架24的方向延伸，第二部件2421沿着行星架24的环形侧壁向远离齿圈23的方向凹陷形成供第一部件231移动的凹槽，齿圈23转动过程中，限位块在限位槽内运动与所述限位槽的槽壁相抵接，进而限制齿圈23的转动。

参照图3所示，限位块位于限位槽的的第一位置处，限位块的右侧面与限位槽的左侧面抵接，此时方向盘本体不能够再继续沿第一方向转动，进而限制方向盘本体的转动；参照图4所示，限位块位于限位槽的的第二位置处，限位块的左侧面与限位槽的右侧面抵接，此时方向盘本体不能够再继续沿第二方向转动，进而限制方向盘本体的转动。其中，第一方向可以为方向盘顺时针转动，第二方向可以为方向盘逆时针转动。

根据本申请的又一种实施方式，所述第一部件231还可以为设置在所述齿圈23外周表面上的限位槽，例如在齿圈23的外周表面上切割形成限位槽，所述第二部件2421为设置在所述行星架24的所述环形侧壁242的内壁表面的限位块，限位块向靠近限位槽的方向延伸，限位槽具有两个槽壁面，齿圈23在转动过程中，限位槽的两个槽壁面分别与限位块抵接，实现对齿圈23的转动限制，进而限制方向盘本体的转动。本实施例实现限制方向盘本体转动的方式简单，便于用户操作和维修。

如图1所示，所述行星架24的所述底板部241的中部开设有减重孔2411，在所述减重孔2411的周向均匀布置有多个安装轴2412，所述行星轮22设置有多个，所述多个行星轮22设置在所述安装轴2412上且与所述齿圈23传动连接。

本申请实施例的行星齿轮机构2的行星轮22设置为多个，限位机构的强度高，参照3-5所示，行星轮22可以设置为四个，四个行星轮22均布受力，提升了转向限位机构的可靠性。

具体而言，在本实施方式中，行星轮所受的圆周力和径向力可通过下述公式分别将计算：

F′_r＝F_ttana_w 公式(2)

其中，F_t——分度圆上的圆周力(N)；T——方向盘输入转矩(N.M)；

d——齿轮的分度圆直径(m)；F′_r——径向力(N)；a_w——压力角(°)。

通常成年男子打方向盘时输入的转矩T可达40N.M，d的大小跟转向轴的粗细有关，一般取20mm；齿轮a_w普遍为20°。将以上参数的数值代入公式(1)和(2)中，计算得到的圆周力F_t＝4000N和径向力F′_r＝1456N，通过上述计算结果可知，本实施例的圆周力F_t和径向力F′_r都很小，若行星齿轮的数量为n，则啮合齿收到的圆周力可减小至F_t/n，产品优化的空间充裕，强度高，因此行星架24上设置有减重孔2411，减重孔的设置不影响结构强度的同时可以实现产品的轻量化。

参照图1-5所示，所述太阳轮21、所述转向轴1、所述齿圈23及所述行星架24同轴布置。

在本实施例中，为了实现方向盘本体的三圈限位，所述行星齿轮机构的减速比不小于3。具体而言，齿圈23是一个内齿轮，模数与太阳轮21和行星轮22相同，因转向轴实现三圈限位的需要，根据行星齿轮结构的传动原理，其减速比需大于等于3，即齿圈23的齿数应是太阳轮21齿数的3倍及以上。齿圈23的外周表面有第一部件231，限位时，跟行星架24的环形侧壁的第二部件2421贴合，以此来起到限位作用。连接方向盘本体的转向轴1作为输入部件，齿圈23作为输出部件，转向轴1带动太阳轮21转动，通过齿轮啮合关系，分别带动行星齿轮22和齿圈23转动，按要求设计齿轮的模数和齿数，获得符合要求的减速比，最终通过齿圈23上的第一部件231和行星架24上的第二部件2421的配合来实现方向盘三圈限位的要求。当减速比大于3时，方向盘转动超过三圈，输出部件齿圈仅转动1圈，远远大于方向盘本体实现三圈限位的需求。同时，大于三圈限位的限位条件给了用车辆方向盘玩游戏很大的开发空间，能够匹配更多的方向盘本体转动圈数的需求。

本实施例中，参照图1-5所示，第一部件231为限位块，第二部件2421为限位槽时，限位槽的弧度可根据实际的减速比以及限位圈数设置。例如，为了实现方向盘的三圈限位需求，如果减速比等于3，限位槽的弧度较大约为360°，仅在限位槽中设置与第一部件231抵接的抵接块即可；如果减速比大于三，限位槽的弧度可适当减小。

参照图1所示，在本申请的一个实施例，太阳轮21与所述转向轴1一体成型，可减少装配程序，例如，转向轴可直接机器加工出齿轮外形，形成太阳轮。

参照图5所示，在本申请的一个实施例，所述太阳轮21、所述行星轮22和所述齿圈23为斜齿轮，齿轮均设置为斜齿轮可以使传动更平稳，减小NVH问题的风险。

本申请第二方面实施例提供一种车辆，包括方向盘本体和本申请第一方面实施例所述的转向限位机构，所述转向限位机构的转向轴与所述方向盘本体连接，以限制所述方向盘本体转动。本实施例提供的转向限位机构应用到车辆上，能够限制方向盘本体转动。例如所述车辆可以是各种公用车、家用车、赛车、游戏车等。

作为一种实施方式，所述转向限位机构的齿圈23与车辆转向系统的转向管柱的输入轴连接，所述行星架24与车辆的固定部件连接，如与所述转向管柱的安装支架连接，行星架与转向管柱的安装支架固定连接，其连接方式有多种，如焊接、键连接及铆接等，行星架固定实现行星齿轮机构的固定和支撑，保证结构。具体而言，在该转向限位机构安装在车辆上时，设置在齿圈23的第一部件231和设置在行星架24的第二部件2421配合，可以使方向盘回正时，可以顺时针打方向盘一圈半实现锁止，或者可以逆时针打方向盘一圈半实现锁止，即实现方向盘本体的三圈转动限位。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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申请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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种转向限位机构，其特征在于，所述转向限位机构包括：

转向轴，所述转向轴的一端用于与方向盘本体连接；

行星齿轮机构；

所述行星齿轮机构的太阳轮与所述转向轴的另一端固定连接；

所述行星齿轮机构的齿圈为内齿齿轮，所述齿圈的外周表面设置有第一部件，所述齿圈装配在所述行星齿轮机构的行星轮和行星架之间，且所述齿圈相对所述行星架可转动；

所述行星架上设置有与所述第一部件配合的第二部件；

所述第一部件和所述第二部件可抵接以限制所述方向盘本体的转动。

2.根据权利要求1所述的转向限位机构，其特征在于，

所述行星架包括底板部和围绕所述底板部设置且凸出所述底板部的环形侧壁，所述第二部件设置在所述环形侧壁的内壁上。

3.根据权利要求2所述的转向限位机构，其特征在于，

所述第一部件为设置在所述齿圈外周表面上的限位块，所述第二部件为设置在所述行星架的所述环形侧壁内壁表面的限位槽；

或者，所述第一部件为设置在所述齿圈外周表面上的限位槽，所述第二部件为设置在所述行星架的所述环形侧壁内壁表面的限位块。

4.根据权利要求2所述的转向限位机构，其特征在于，

所述行星架的所述底板部的中部开设有减重孔，在所述减重孔的周向均匀布置有多个安装轴，所述行星轮设置有多个，所述多个行星轮设置在所述安装轴上且与所述齿圈传动连接。

5.根据权利要求1所述的转向限位机构，其特征在于，

所述太阳轮、所述转向轴、所述齿圈及所述行星架同轴布置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的转向限位机构，其特征在于，

所述行星齿轮机构的减速比不小于3。

7.根据权利要求1-5任一项所述的转向限位机构，其特征在于，

所述太阳轮与所述转向轴一体成型。

8.根据权利要求1-5任一项所述的转向限位机构，其特征在于，

所述太阳轮、所述行星轮和所述齿圈为斜齿轮。

9.一种车辆，其特征在于，包括方向盘本体和权利要求1-8任一项所述的转向限位机构，所述转向限位机构的转向轴与所述方向盘本体连接，以限制所述方向盘本体转动。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述转向限位机构的齿圈与车辆转向系统的转向管柱的输入轴连接，所述行星架与所述转向管柱的安装支架连接。

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