CN218967004U - 转向管柱及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请适用于汽车构造技术领域，提出一种转向管柱及汽车，转向管柱，包括：固定支架；外管，外管可摆动地连接于固定支架；内轴，内轴可沿外管的轴向滑动地穿设于外管内；角度调节机构，角度调节机构分别与固定支架、外管相连，角度调节机构用于使外管相对固定支架摆动；伸缩调节机构，伸缩调节机构分别与外管、内轴相连，伸缩调节机构用于使内轴沿外管的轴向相对外管滑动；驱动件，驱动件具有两输出端，且两输出端分别与角度调节机构、伸缩调节机构传动连接连；本申请利用单一驱动件实现对转向管柱的四向调节，减轻了转向管柱的重量，降低了方向盘共振的情况发生；同时还减小了空间占用。

Description

转向管柱及汽车

技术领域

本申请属于汽车构造技术领域，尤其涉及一种转向管柱及汽车。

背景技术

随着人们对汽车操纵舒适性及驾乘感的要求不断提高，世界各大汽车厂商不断在功能配置以及汽车操纵方面投入了大量的研究及创新。其中方向盘是驾驶员接触及使用最为频繁的汽车部件之一，转向系统是驾驶员使用最多的系统之一。方向盘相对驾驶员座椅的位置决定了驾驶员的驾驶姿态，其位置是否合适决定了驾驶员的驾驶舒适性。由于驾驶车辆人员的身高、体重等均不一致，为了尽可能的照顾不同的消费者，需要采用新技术来满足方向盘的倾斜和伸缩调节。

目前车辆方向盘调节是通过转向管柱上的调节结构进行角度和伸缩的调节，存在机械调节和电动调节两种结构形式。电动调节中为了实现角度和伸缩的调节，转向管柱上需要布置两个电机并配合相应的调节而机构实现调节，该设置结构复杂，会导致布置空间不足且对空间需求更大，设计难度更高；且该设置转向管柱重量较重，会导致转向系统模态的降低，进而导致方向盘出现共振风险。

实用新型内容

针对上述问题，本申请提供了一种转向管柱及汽车，至少解决了在先技术中的电动调节转向管柱结构复杂且空间需求大的问题。

本申请实施例提供一种转向管柱，包括：

固定支架；

外管，所述外管可摆动地连接于所述固定支架；

内轴，所述内轴可沿所述外管的轴向滑动地穿设于所述外管内；

角度调节机构，所述角度调节机构分别与所述固定支架、所述外管相连，所述角度调节机构用于使所述外管相对所述固定支架摆动；

伸缩调节机构，所述伸缩调节机构分别与所述外管、所述内轴相连，所述伸缩调节机构用于使所述内轴沿所述外管的轴向相对所述外管滑动；

驱动件，所述驱动件具有两输出端，且两所述输出端分别与所述角度调节机构、所述伸缩调节机构传动连接。

在一实施例中，所述驱动件包括两分别构成所述输出端的输出轴。

在一实施例中，所述转向管柱还包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器分别设于两所述输出轴远离所述驱动件的一端，一所述输出轴通过所述第一离合器与所述角度调节机构传动连接，另一所述输出轴通过所述第二离合器与所述伸缩调节机构传动连接。

在一实施例中，所述角度调节机构包括第一丝杠和第一螺母，所述第一螺母铰接于所述外管；所述第一丝杠的一端铰接于所述固定支架并与所述驱动件相连，所述第一丝杠的另一端穿过所述第一螺母并与所述第一螺母形成丝杠螺母副，所述第一丝杠的一端与一所述输出轴连接，以在所述输出轴的驱动下围绕自身轴线转动。

在一实施例中，所述角度调节机构还包括第一轴套，所述第一轴套铰接于所述固定支架，所述第一丝杠的一端可围绕自身轴线转动地穿设于所述第一轴套中。

在一实施例中，所述外管上设有角度调节支架，所述第一螺母铰接于所述角度调节支架。

在一实施例中，所述伸缩调节机构包括第二丝杠和第二螺母，所述第二螺母连接于所述内轴上，且所述第二螺母与所述内轴在所述外管的轴向上的位置相对固定；所述第二丝杠的一端可围绕自身轴线转动地连接于所述外管，所述第二丝杠的另一端穿过所述第二螺母并与所述第二螺母形成丝杠螺母副，所述第二丝杠的一端与一所述输出轴连接，以在所述输出轴的驱动下围绕自身轴线转动。

在一实施例中，所述伸缩调节机构还包括第二轴套，所述第二轴套固定连接于所述外管上，所述第二丝杠的一端可围绕自身轴线转动地穿设于所述第二轴套。

在一实施例中，所述内轴上设有伸缩调节支架，所述第二螺母设于所述伸缩调节支架上。

本申请实施例还提供一种汽车，包括：

所述的转向管柱；以及

方向盘，所述方向盘连接于所述转向管柱的所述内轴的一端。

本申请实施例针对在先技术中的电动调节转向管柱重量较重且易导致方向盘共振，结构复杂且空间需求大的问题的做出改进设计，利用单一驱动件实现对转向管柱伸缩、角度的四向调节，减轻了转向管柱的重量，从而改善了转向系统模态降低的情况，降低了方向盘共振的情况发生；同时还减小了空间占用，降低了设计难度，实用性强。

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为本申请实施例提供的转向管柱的立体示意图。

图2为图1所示的转向管柱的主视示意图。

图中标记的含义为：

100、转向管柱；

10、固定支架；

20、外管；21、角度调节支架；

30、内轴；31、伸缩调节支架；

40、角度调节机构；41、第一丝杠；42、第一螺母；43、第一轴套；

50、伸缩调节机构；51、第二丝杠；52、第二螺母；53、第二轴套；

61、驱动件；62、第一离合器；63、第二离合器。

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，以下结合附图即实施例，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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

目前车辆方向盘调节是通过转向管柱上的调节结构进行角度和伸缩的调节，存在机械调节和电动调节两种结构形式。电动调节中为了实现角度和伸缩的调节，转向管柱上需要布置两个电机并配合相应的调节而机构实现调节，该设置结构复杂，会导致布置空间不足且对空间需求更大，设计难度更高；且该设置转向管柱重量较重，会导致转向系统模态的降低，进而导致方向盘出现共振风险。

由此本申请提供一种转向管柱，利用单一驱动件实现对转向管柱伸缩、角度的四向调节，减轻了转向管柱的重量，从而改善了转向系统模态降低的情况，降低了方向盘共振的情况发生；同时还减小了空间占用，降低了设计难度。

为了说明本申请所述的技术方案，下面结合具体附图及实施例来进行说明。

参考图1、图2，本申请第一方面实施例提供的转向管柱100包括固定支架10、外管20、内轴30、角度调节机构40、伸缩调节机构50和驱动件61。

固定支架10用于为外管20和角度调节机构40提供固定基础；固定支架10可以是框架结构，也可以是箱型构件、U形构件或其他各种形状的构件；固定支架10的材质可以是金属材质，也可以是塑料或其他各种符合设计要求的材质。

外管20的一端可摆动地连接于固定支架10，以便于外管20在角度调节机构40的作用下相对固定支架10摆动，具体的，外管20的一端铰接于固定支架10；同时外管20还用于为内轴30、伸缩调节机构50和驱动件61提供固定基础，外管20转动时可带动内轴30、伸缩调节机构50和驱动件61同步转动。

内轴30穿设于外管20中，且内轴30能够沿外管20的轴向滑动，以达到伸缩的效果，同时内轴30还能够在外管20内绕外管20的轴线旋转，以实现传输转向扭矩。

外管20可以为筒形构件，也可以为槽形构件或其他各种能够使内轴30穿过的构件；外管20与内轴30的材质可以为金属材质，也可以是塑料或其他各种符合设计要求的材质。

角度调节机构40分别与固定支架10、外管20相连，角度调节机构40用于带动外管20相对固定支架10绕外管20与固定支架10的铰接点摆动，而外管20摆动还会带动内轴30同步运动，以实现转向管柱100的角度调节；角度调节机构40可以是电动伸缩杆，此时电动伸缩杆的一端铰接于固定支架10且另一端铰接于外管20，电动伸缩杆伸缩可带动外管20相对固定支架10转动，角度调节机构40也可以是气缸或其他各种调节构件；角度调节机构40还可以是齿轮组结构，此时一齿轮与外管20的转轴相连且另一齿轮与驱动件61相连，驱动件61可通过齿轮传动使外管20相对固定支架10转动，角度调节机构40也可以是丝杠螺母或其他各种机械结构。

伸缩调节机构50分别与外管20、内轴30相连，伸缩调节机构50用于带动内轴30沿着外管20的轴向运动，以实现管柱的伸缩调节，即长度调节；伸缩调节机构50可以是电动伸缩杆，此时电动伸缩杆的一端固定于外管20且另一端固定于内轴30，电动伸缩杆伸缩可带动内轴30相对外管20沿内轴30的轴向运动，伸缩调节机构50还可以是气缸或其他各种调节构件；伸缩调节机构50还可以是齿轮齿条结构，此时齿条固定于内轴30，且齿轮可转动地连接于外管20，齿轮转动可通过齿条带动内轴30相对外管20沿内轴30的轴向运动，伸缩调节机构50还可以是丝杠螺母或其他各种机械结构。

驱动件61具有两输出端且该两输出端分别与角度调节机构40、伸缩调节机构50传动连接，驱动件61为电机、气缸等独立的元件且能够同时为角度调节机构40、伸缩调节机构50提供动力；当角度调节机构40、伸缩调节机构50为气缸时，驱动件61可以是气泵且通过气管同时与角度调节机构40、伸缩调节机构50相连，以同时为角度调节机构40、伸缩调节机构50供气；当角度调节机构40、伸缩调节机构50为齿轮组、齿轮齿条结构时，驱动件61可以是电机并通过双输出端同时与角度调节机构40、伸缩调节机构50相连，以同时驱动角度调节机构40、伸缩调节机构50中的齿轮；驱动件61可以设于外管20上，也可以根据需要设于其他位置。

本实施例的有益效果在于：设置单一驱动件61同时驱动角度调节机构40、伸缩调节机构50，以实现转向管柱100的四向调节，减轻了转向管柱100的重量，从而改善了转向系统模态降低的情况，降低了方向盘共振的情况发生；同时还减小了空间占用，降低了方向盘转向结构的设计难度。

参考图1、图2，在一实施例中，外管20上设有角度调节支架21，角度调节机构40与外管20相连的一端与角度调节支架21相连，角度调节机构40通过作用于角度调节支架21的力带动外管20转动。

参考图1、图2，在一实施例中，内轴30上设有伸缩调节支架31，伸缩调节机构50与内轴30相连的一端与伸缩调节支架31相连，伸缩调节机构50通过作用于伸缩调节支架31的力带动内轴30相对外管20沿内轴30的轴向运动。

参考图1、图2，在一实施例中，角度调节机构40包括第一螺母42和第一丝杠41。

第一螺母42铰接于外管20，且第一螺母42可随外管20的转动而同步运动。

第一丝杠41的一端可围绕自身轴线转动地连接于固定支架10并与驱动件61相连，驱动件61可带动第一丝杠41绕第一丝杠41的轴向旋转；第一丝杠41的另一端穿过第一螺母42并与第一螺母42形成丝杠螺母副，第一丝杠41旋转可带动第一螺母42沿第一丝杠41的轴向运动，因外管20的一端可摆动地连接于固定支架10，故第一螺母42沿第一丝杠41的轴向运动可带动外管20绕外管20与固定支架10的转动连接处转动。

可以理解的，因外管20摆动轨迹的圆心与第一丝杠41摆动轨迹的圆心并不同心，故为保证第一螺母42能够沿第一丝杠41流畅的运动而不会出现卡顿、卡死等情况，第一螺母42与外管20铰接，且第一螺母42能够相对外管20转动。

参考图1，本实施例中，第一螺母42铰接于角度调节支架21，具体的，第一螺母42通过转轴铰接于角度调节支架21，且该转轴沿第一螺母42的径向延伸。

本实施例中，角度调节机构40还包括第一轴套43，第一轴套43铰接于固定支架10；第一丝杠41的一端可围绕自身轴线转动地穿设于第一轴套43内，第一丝杠41可在第一轴套43内绕第一丝杠41的轴向旋转，因外管20在相对固定支架10摆动的过程中，第一丝杠41需同步摆动，故第一轴套43铰接于固定支架10，且第一轴套43与固定支架10的铰接轴沿第一丝杠41的径向延伸。

第一丝杠41的一端穿过第一轴套43与驱动件61相连。

本实施例的有益效果在于：提供了角度调节机构40的具体结构，通过设置第一丝杠41与第一螺母42，使得第一丝杠41绕第一丝杠41的轴向旋转即可带动外管20相对固定支架10转动；选择丝杠螺母副的结构相较于齿轮组结构或其他机械结构节省了空间，而丝杠螺母副的结构相较于电动伸缩杆、气缸或其他构件则简化了结构。

参考图1、图2，在一实施例中，伸缩调节机构50包括第二螺母52和第二丝杠51。

第二螺母52设于内轴30上，且第二螺母52运动能够带动内轴30同步运动。

第二丝杠51的一端转动连接于外管20，第二丝杠51可在外管20上绕第二丝杠51的轴向旋转，且第二丝杠51可随外管20的摆动而同步转动；第二丝杠51的另一端穿过第二螺母52并与第二螺母52形成丝杠螺母副，第二丝杠51绕第二丝杠51的轴向旋转可带动第二螺母52沿第二丝杠51的轴向运动，并以此带动内轴30相对外管20沿内轴30的轴向运动。

可以理解的，因内轴30相对外管20的运动方向与第二螺母52相对第二丝杠51的运动方向平行，故第二螺母52可以固定连接于内轴30，第二螺母52也可以转动连接于内轴30，第二螺母52的固定连接方式可以是焊接、卡接或其他各种固定连接方式。

参考图1，本实施例中，第二螺母52设于伸缩调节支架31上，第二螺母52可以固定连接于伸缩调节支架31，第二螺母52也可以转动连接于伸缩调节支架31，第二螺母52的固定连接方式可以是焊接、卡接或其他各种固定连接方式。

本实施例中，伸缩调节机构50还包括第二轴套53，第二轴套53设于外管20上，因在内轴30相对外管20的伸缩运动中，第二丝杠51相对外管20仅旋转而不发生位置变化，故第二轴套53可以固定连接于外管20，也可以转动连接于外管20，第二轴套53的固定连接方式可以是焊接、卡接或其他各种固定连接方式。

第二丝杠51的一端可围绕自身轴线转动地穿设于第二轴套53内并与驱动件61相连，第二丝杠51能够在驱动件61的驱动下在第二轴套53内绕第二丝杠51的轴向旋转，并带动第二螺母52沿第二丝杠51的轴向运动。

本实施例的有益效果在于：提供了伸缩调节机构50的具体结构，通过设置第二丝杠51与第二螺母52，使得第二丝杠51绕第二丝杠51的轴向旋转即可带动内轴30沿外管20的轴向运动；选择丝杠螺母副的结构相较于齿轮组结构或其他机械结构节省了空间，而丝杠螺母副的结构相较于电动伸缩杆、气缸或其他构件则简化了结构。

参考图1、图2，在一实施例中，驱动件61为双输出端动力元件，驱动件61可以是驱动电机，也可以是回转气缸或其他动力元件；驱动件61包括两输出端，且两输出端分别与角度调节机构40、伸缩调节机构50传动连接。

在一些实施例中，驱动件61为气泵，此时角度调节机构40、伸缩调节机构50为气缸，驱动件61通过气管同时与角度调节机构40、伸缩调节机构50相连，以同时为角度调节机构40、伸缩调节机构50供气；在另一些实施例中，驱动件61为电机，角度调节机构40、伸缩调节机构50为齿轮组、齿轮齿条结构，驱动件61通过双输出端同时与角度调节机构40、伸缩调节机构50相连，以同时驱动角度调节机构40、伸缩调节机构50中的齿轮。

本实施例中，驱动件61包括两分别构成输出端的输出轴，两输出轴分别与第一丝杠41、第二丝杠51相连，以使得驱动件61能够带动第一丝杠41、第二丝杠51转动。

可以理解的，因第一丝杠41的一端设于固定支架10上，而当外管20相对固定支架10转动时第一丝杠41与驱动件61之间将会出现位置变化，故将输出轴设为软轴，也即输出轴和对应丝杆之间软轴传动，以保证动力的稳定输出，其中，该软轴是一种刚性很小，具有弹性，可自由弯曲传动的轴，用于联接不同一轴线和不在同一方向或有相对运动的两轴以传递旋转运动和扭矩，能把旋转运动和转矩灵活地传到任何位置；又因驱动件61向第一丝杠41仅输出回转动力，而不涉及其他精密传动，故将输出轴设置为软轴即可实现动力的稳定输出。

这里需要说明的是，上述描述并不应当理解为对输出轴和对应丝杆之间传动方式上的限制。例如，在另一实施方式当中，输出轴和对应丝杆之间设置有能够补偿两轴之间所出现相对位移的柔性联轴器，如此设置依然能够实现保证动力稳定输出的目的；在不影响实施目的的前提下，实施人员可以依据实际情况而具体选择输出轴和对应丝杆之间的传动方式，本申请对此不作特别限定。

可以理解的，两输出轴也可通过柔性传动件与第一丝杠41、第二丝杠51传动连接。

参考图2，本实施例中，转向管柱100还包括第一离合器62与第二离合器63，第一离合器62和第二离合器63分别设于两输出端远离驱动件61的一端；且两输出端中的任一输出端通过第一离合器62与第一丝杠41相连，两输出端中的另一输出端通过第二离合器63与第二丝杠51相连。

通过控制第一离合器62与第二离合器63的开关状态，使得驱动件61能够既能够同时为第一丝杠41、第二丝杠51提供动力，也可仅单独为第一丝杠41或第二丝杠51提供动力，使得角度调节和伸缩调节既能够同时进行，也能够单独对角度或伸缩长度进行调节。

第一离合器62与第二离合器63可以是机械离合器，也可以是电磁离合器、液压离合器或其他各种离合器；可选的，第一离合器62与第二离合器63均为电磁离合器，电磁离合器动作快，结构简单，空间占用小且重量较小，适合本实施例提供的转向管柱100使用。

本实施例的有益效果在于：提供了驱动件61的具体结构，通过设置转轴，使得驱动件61能够稳定的向角度调节机构40和伸缩调节机构50提供动力；通过设置第一离合器62和第二离合器63，使得角度调节机构40和伸缩调节机构50既能够同时动作，也能够独立动作。

本申请第一方面实施例的有益效果在于：

1、设置单一驱动件61同时驱动角度调节机构40、伸缩调节机构50，以实现转向管柱100的四向调节，减轻了转向管柱100的重量，从而改善了转向系统模态降低的情况，降低了方向盘共振的情况发生；同时还减小了空间占用，降低了设计难度；

2、将角度调节机构40和伸缩调节机构50均设置为丝杠螺母副的结构，减小了空间占用，简化了结构，进一步减低了转向管柱100的重量；

3、设置软轴驱动第一丝杠41和第二丝杠51，使得驱动件61能够稳定的向角度调节机构40和伸缩调节机构50提供动力；

4、通过设置第一离合器62和第二离合器63，使得角度调节机构40和伸缩调节机构50既能够同时动作，也能够独立动作，保证了转向管柱100能够根据需求四向调节至任一位置。

本申请第二方面的实施例提供一种汽车，包括转向管柱100以及方向盘。

转向管柱100的固定支架10固定连接于汽车，并以此为外管20和角度调节机构40提供固定基础；在一些实施例中，固定支架10设于汽车仪表盘下方的汽车内饰之内，使得外管20能够相对仪表盘转动，内轴30则穿过汽车内饰延伸至汽车驾驶舱内。

方向盘连接于内轴30置于汽车驾驶舱内的一端，使用者能够通过角度调节机构40调节方向盘的高度，以适应不同身高的使用者；使用者还能通过伸缩调节机构50调节方向盘与使用者之间的距离，以适应不同臂长、不同腿长的使用者。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转向管柱，其特征在于，包括：

固定支架；

外管，所述外管可摆动地连接于所述固定支架；

内轴，所述内轴可沿所述外管的轴向滑动地穿设于所述外管内；

角度调节机构，所述角度调节机构分别与所述固定支架、所述外管相连，所述角度调节机构用于使所述外管相对所述固定支架摆动；

伸缩调节机构，所述伸缩调节机构分别与所述外管、所述内轴相连，所述伸缩调节机构用于使所述内轴沿所述外管的轴向相对所述外管滑动；

驱动件，所述驱动件具有两输出端，且两所述输出端分别与所述角度调节机构、所述伸缩调节机构传动连接。

2.根据权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，所述驱动件包括两分别构成所述输出端的输出轴。

3.根据权利要求2所述的转向管柱，其特征在于，所述转向管柱还包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器分别设于两所述输出轴远离所述驱动件的一端，一所述输出轴通过所述第一离合器与所述角度调节机构传动连接，另一所述输出轴通过所述第二离合器与所述伸缩调节机构传动连接。

4.根据权利要求2所述的转向管柱，其特征在于，所述角度调节机构包括第一丝杠和第一螺母，所述第一螺母铰接于所述外管；所述第一丝杠的一端可铰接于所述固定支架并与所述驱动件相连，所述第一丝杠的另一端穿过所述第一螺母并与所述第一螺母形成丝杠螺母副，所述第一丝杠的一端与一所述输出轴连接，以在所述输出轴的驱动下围绕自身轴线转动。

5.根据权利要求4所述的转向管柱，其特征在于，所述角度调节机构还包括第一轴套，所述第一轴套铰接于所述固定支架，所述第一丝杠的一端可围绕自身轴线转动地穿设于所述第一轴套中。

6.根据权利要求4所述的转向管柱，其特征在于，所述外管上设有角度调节支架，所述第一螺母铰接于所述角度调节支架。

7.根据权利要求2所述的转向管柱，其特征在于，所述伸缩调节机构包括第二丝杠和第二螺母，所述第二螺母连接于所述内轴上，且所述第二螺母与所述内轴在所述外管的轴向上的位置相对固定；所述第二丝杠的一端可围绕自身轴线转动地连接于所述外管，所述第二丝杠的另一端穿过所述第二螺母并与所述第二螺母形成丝杠螺母副，所述第二丝杠的一端与一所述输出轴连接，以在所述输出轴的驱动下围绕自身轴线转动。

8.根据权利要求7所述的转向管柱，其特征在于，所述伸缩调节机构还包括第二轴套，所述第二轴套固定连接于所述外管上，所述第二丝杠的一端可围绕自身轴线转动地穿设于所述第二轴套。

9.根据权利要求7所述的转向管柱，其特征在于，所述内轴上设有伸缩调节支架，所述第二螺母设于所述伸缩调节支架上。

10.一种汽车，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的转向管柱；以及

方向盘，所述方向盘连接于所述转向管柱的所述内轴的一端。

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