CN219487545U - 角度限制机构、转向系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及车辆转向系统技术领域，尤其涉及一种角度限制机构、转向系统以及车辆。该角度限制机构，设置在转向连接筒与转向轴之间，所述转向连接筒与车身连接，所述转向轴与转向盘连接，包括：传动套，内侧面上设有传动段，外侧面上设有外螺纹段，所述传动段套设在所述转向轴上；套筒，所述转向连接筒套设在所述套筒上，并与所述套筒固定连接；所述套筒的两端对应地设有与所述外螺纹段的两端面相配合的周向限位件。该角度限制机构，利用传动套的外螺纹段的末端端面来进行限位，能够在左极限位置或右极限位置时，利用第一端面或第二端面与周向限位件的抵接，将扭矩完全传递出去，而且周向限位件只需要承受相应的扭矩即可，不需要承受轴向力。

Description

角度限制机构、转向系统以及车辆

技术领域

本公开涉及车辆转向系统技术领域，尤其涉及一种角度限制机构、转向系统以及车辆。

背景技术

传统转向系统中的转向机和中间轴等机械结构，可以限制方向盘的转动角度；然而线控转向系统取消了传统转向系统上的中间轴机械连接，若不增加特别设计的角度限制机构，连接在HWA(线控转向手感模拟器，Hand Wheel Actuator)上的方向盘将可以无角度限制范围的转动，这种转动方式不仅会破坏装配在HWA上的组合开关等器件，超角度行程的方向盘转动还会扰乱HWA的转角信号，导致HWA控制困难，因此需要在线控转向系统中增加角度限制机构来保护车辆的转向系统以及保证行车安全，角度限制机构能够在驾驶员将转向盘顺时针或逆时针转动一定角度时，使其无法沿该方向继续转动。

现在使用的角度限制机构往往是通过一对螺纹配合的螺纹筒的端面相抵实现转向角度限制的功能，其中一个螺纹筒与转向连接筒连接，另一个螺纹筒与转向轴连接，转动转向轴时，带动内侧的螺纹筒沿轴向运动，直至其与外侧的螺纹筒的轴向端面相抵，利用二者的抵接实现内侧的螺纹筒的轴向限位，此时转向盘也无法继续沿之前的转动方向继续转动；这种结构的扭矩转化成的轴向力较大，端面容易发生过度形变或者螺纹会被破坏。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种角度限制机构、转向系统以及车辆。

第一方面，本公开提供了一种角度限制机构，设置在转向连接筒与转向轴之间，所述转向连接筒与车身连接，所述转向轴与转向盘连接，包括：

传动套，内侧面上设有传动段，外侧面上设有外螺纹段，所述传动段套设在所述转向轴上，所述传动段与所述转向轴在其径向上凹凸配合，以形成周向限位结构，所述传动段上设有沿其轴向延伸的滑槽，所述滑槽用于与所述转向轴滑动连接；

套筒，所述转向连接筒套设在所述套筒上，并与所述套筒固定连接，所述套筒套设在所述传动套上，所述套筒的内侧面设有与所述外螺纹段螺纹配合的内螺纹段；所述套筒的两端对应地设有与所述外螺纹段的两端面相配合的周向限位件；

所述传动套具有左极限位置和右极限位置，

在所述左极限位置，位于所述套筒第一端的所述周向限位件与所述传动套的外螺纹段的第一端面相抵；

在所述右极限位置，位于所述套筒第二端的所述周向限位件与所述传动套的外螺纹段的第二端面相抵。

可选的，所述外螺纹段的第一端面的所在平面与第二端面的所在平面均过其轴线。

可选的，所述套筒的第一端和第二端对应地可拆卸连接有第一端盖和第二端盖；

所述周向限位件包括设置在所述第一端盖上的第一限位件和设置在所述第二端盖上的第二限位件；

在所述左极限位置，所述第一限位件与所述外螺纹段的第一端面相抵；

在所述右极限位置，所述第二限位件与所述外螺纹段的第二端面相抵。

可选的，所述第一端盖和所述第二端盖对应地通过第三限位件和第四限位件与所述套筒周向限位。

可选的，所述第三限位件和所述第四限位件对应地设置在所述第一端盖和所述第二端盖上，所述套筒上开设有与所述第三限位件和所述第四限位件沿所述套筒的轴向插接配合的插槽。

可选的，所述第一限位件和所述第二限位件对应的设置在所述第三限位件和所述第四限位件上。

可选的，所述第一限位件上设有沿周向延伸的第一加强筋，所述第二限位件上设有沿周向延伸的第二加强筋。

可选的，所述第一加强筋和所述第二加强筋上均设有用于避让所述外螺纹段的坡面结构。

可选的，所述第一端盖和/或所述第二端盖上设有第五限位件，所述第五限位件沿所述第一端盖和/或所述第二端盖的径向向外凸起，并与所述转向连接筒周向限位。

可选的，所述第五限位件与所述第三限位件相对设置在所述第一端盖上；

和/或所述第五限位件与所述第四限位件相对设置在所述第二端盖上。

可选的，所述第一端盖和/或所述第二端盖上沿其径向设有螺纹孔，所述螺纹孔用于螺纹连接所述转向连接筒上的螺钉。

可选的，所述第一端盖和所述第二端盖上均设有与所述套筒的内壁插接配合的凸台结构，且所述第一端盖和所述第二端盖的外径与所述套筒的外径相同。

所述传动段为内花键结构，所述转向轴上设有与所述传动段花键配合的外花键结构，所述传动套通过所述传动段与所述转向轴花键连接。

第二方面，本公开提供了一种转向系统，包括如上所述的角度限制机构、与转向盘连接的转向轴以及转向连接筒；

所述角度限制机构的所述传动套与所述转向轴花键连接；

所述角度限制机构的所述套筒与所述转向连接筒连接。

第三方面，本公开提供了一种车辆，包括如上所述的转向系统。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的角度限制机构，该角度限制机构在工作时，首先通过转向轴利用传动段和滑槽带动传动套转动，套筒与传动套之间的螺纹会推动传动套朝向套筒的第一端或第二端移动，此时传动套自身的转动和轴向上的平移能够在左极限位置时，使第一端面与套筒第一端的周向限位件相抵，在右极限位置时，使第二端面与套筒第二端的周向限位件相抵；利用传动套的外螺纹段的末端端面来进行限位，能够在左极限位置或右极限位置时，利用第一端面或第二端面与周向限位件的抵接，将扭矩完全传递出去，而且周向限位件只需要承受相应的扭矩即可，不需要承受轴向力(这种抵接方式没有将扭矩转化为施加在套筒端部上的轴向力)，因此能够有效地避免套筒的端部以及螺纹连接处的形变问题，保证了整个角度限制机构的可靠性和安全性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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为本公开实施例所述的角度限制机构安装在转向轴和转向连接筒之间的结构示意图；

图2为本公开实施例所述的角度限制机构中的第五限位件与转向连接筒连接处的结构示意图；

图3为本公开实施例所述的角度限制机构的结构示意图；

图4为本公开实施例所述的角度限制机构中传动套、第一端盖和第二端盖的相对位置示意图；

图5为本公开实施例所述的角度限制机构中传动套的结构示意图；

图6为图5的剖视图；

图7为本公开实施例所述的角度限制机构中套筒的结构示意图；

图8为图7的剖视图；

图9为本公开实施例所述的角度限制机构中第一端盖的结构示意图；

图10为本公开实施例所述的角度限制机构中第二端盖的结构示意图。

其中，1、传动套；11、传动段；12、外螺纹段；121、第一端面；122、第二端面；2、套筒；21、内螺纹段；22、第一端盖；23、第二端盖；24、插槽；31、第一限位件；32、第二限位件；33、第三限位件；34、第四限位件；35、第五限位件；4、转向轴；5、转向连接筒；51、螺钉；61、第一加强筋；62、第二加强筋；63、坡面结构；7、螺纹孔；8、凸台结构。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于此，本实施例提供一种角度限制机构、转向系统以及车辆，该角度限制机构在工作时，首先通过转向轴利用传动段和滑槽带动传动套转动，套筒与传动套之间的螺纹会推动传动套朝向套筒的第一端或第二端移动，此时传动套自身的转动和轴向上的平移能够在左极限位置时，使第一端面与套筒第一端的周向限位件相抵，在右极限位置时，使第二端面与套筒第二端的周向限位件相抵；利用传动套的外螺纹段的末端端面来进行限位，能够在左极限位置或右极限位置时，利用第一端面或第二端面与周向限位件的抵接，将扭矩完全传递出去，而且周向限位件只需要承受相应的扭矩即可，不需要承受轴向力(这种抵接方式没有将扭矩转化为施加在套筒端部上的轴向力)，因此能够有效地避免套筒的端部以及螺纹连接处的形变问题，保证了整个角度限制机构的可靠性和安全性。下面通过具体的实施例对其进行详细说明：

参照图1至图8所示，本实施例提供的一种角度限制机构，设置在转向连接筒5与转向轴4之间，转向连接筒5与车身连接，转向轴4与转向盘连接，包括：传动套1，内侧面上设有传动段11，外侧面上设有外螺纹段12，传动段11套设在转向轴4上，传动段11与转向轴4在其径向上凹凸配合，以形成周向限位结构，传动段11上设有沿其轴向延伸的滑槽，滑槽用于与转向轴4滑动连接；套筒2，转向连接筒5套设在套筒2上，并与套筒2固定连接，套筒2套设在传动套1上，套筒2的内侧面设有与外螺纹段12螺纹配合的内螺纹段21；套筒2的两端对应地设有与外螺纹段12的两端面相配合的周向限位件；传动套1具有左极限位置和右极限位置，在左极限位置，位于套筒2第一端的周向限位件与传动套1的外螺纹段12的第一端面121相抵；在右极限位置，位于套筒2第二端的周向限位件与传动套1的外螺纹段12的第二端面122相抵。

该角度限制机构在工作时，首先通过转向轴4利用传动段11和滑槽带动传动套1转动，套筒2与传动套1之间的螺纹会推动传动套1朝向套筒2的第一端或第二端移动，此时传动套1自身的转动和轴向上的平移能够在左极限位置时，使第一端面121与套筒2第一端的周向限位件相抵，在右极限位置时，使第二端面122与套筒2第二端的周向限位件相抵。

其中，利用传动套1的外螺纹段12的末端端面来进行限位，能够在左极限位置或右极限位置时，利用第一端面121或第二端面122与周向限位件的抵接，将扭矩完全传递出去，而且周向限位件只需要承受相应的扭矩即可，不需要承受轴向力(这种抵接方式没有将扭矩转化为施加在套筒2端部上的轴向力)，因此能够有效地避免套筒2的端部以及螺纹连接处的形变问题，保证了整个角度限制机构的可靠性和安全性。

继续参照图5所示，外螺纹段12的第一端面121的所在平面与第二端面122的所在平面均过其轴线；也就是说，至少一条传动套1的直径会过第一端面121所在的平面或第二端面122所在的平面；这样设置能够在左极限位置或右极限位置时，进一步保证传动套1向周向限位件传递扭矩时不会出现其他方向的分力而影响整个角度限制机构的结构稳定性，使周向限位件与第一端面121或第二端面122抵接时能够是正对的姿态，保证扭矩的传递过程更加平稳、直接，减少其它方向分力的干扰。

继续参照图1至图4所示，套筒2的第一端和第二端对应地可拆卸连接有第一端盖22和第二端盖23；应当能够理解的是，第一端盖22和第二端盖23可以通过螺栓连接在套筒2上，也可以通过卡接、扣接等方式进行连接；周向限位件包括设置在第一端盖22上的第一限位件31和设置在第二端盖23上的第二限位件32；在左极限位置，第一限位件31与外螺纹段12的第一端面121相抵；在右极限位置，第二限位件32与外螺纹段12的第二端面122相抵；通过第一端盖22和第二端盖23的设置，更加方便整个角度限制机构的装配，更容易将套筒2套设在传动套1上。

需要说明的是，外螺纹段12可以是一头螺纹，为了提升扭转强度，外螺纹段12还可以设计成二头螺纹、三头螺纹甚至四头螺纹，同时，第一限位件31和第二限位件32的个数也随之调整，这样设计能够通过多个第一限位件31、多个第二限位件32以及外螺纹段12的多个端面更好的分散轴向力。

在一些实施例中，第一端盖22和第二端盖23对应地通过第三限位件33和第四限位件34与套筒2周向限位；第三限位件33和第四限位件34能够保证第一端盖22和第二端盖23在受到传动套1向其传递的扭矩时，能够利用套筒2为两个端盖提供相反的作用力，实现转向盘的角度限制功能。

继续参照图3以及图7至图10所示，第三限位件33和第四限位件34对应地设置在第一端盖22和第二端盖23上，套筒2上开设有与第三限位件33和第四限位件34沿套筒2的轴向插接配合的插槽24；应当能够理解的是，插槽24是沿轴向开设在套筒2侧壁上的，插槽24是通过其周向上的侧壁与第三限位件33或第四限位件34在周向上的侧壁相抵来实现套筒2对第三限位件33或第四限位件34的周向限位动作；而且沿轴向插接配合的第三限位件33与插槽24以及第四限位件34与插槽24能够配合两个端盖的插接动作一同实现插接连接；整个装配过程简单方便，效率更高。

在一些实施例中，第一限位件31和第二限位件32对应的设置在第三限位件33和第四限位件34上；由于第三限位件33和第四限位件34会使第一端盖22和第二端盖23上的局部结构进行加厚处理，因此也能提高第一限位件31和第二限位件32与端盖的连接强度，进一步提高整个角度限制机构的可靠性；当外螺纹段12为二头螺纹、三头螺纹甚至四头螺纹时，第三限位件33和第四限位件34的数量也可以对应的第一限位件31和第二限位件32相同，同时也可以通过一个第三限位件33对多个第一限位件31进行支撑，通过一个第四限位件34对多个第二限位件32进行支撑。

在进一步的实施例中，第一限位件31上设有沿周向延伸的第一加强筋61，第二限位件32上设有沿周向延伸的第二加强筋62；应当能够理解的是，第一限位件31上设有用于与第一端面121相抵的平面，第一加强筋61在该平面相背的一侧进行延伸，从而能够第一限位件31提供更大的支撑力；第二限位件32上设有用于与第二端面122相抵的平面，第二加强筋62在该平面相背的一侧进行延伸，从而能够第二限位件32提供更大的支撑力；其中第一加强筋61和第二加强筋62可以连接在第一端盖22和第二端盖23的本体上。

继续参照图4、图9和图10所示，第一加强筋61和第二加强筋62上均设有用于避让外螺纹段12的坡面结构63；该坡面结构63能够在左极限位置或右极限位置保证外螺纹段12不会与第一加强筋61和第二加强筋62发生接触，进一步避免螺纹受损的情况发生，同时也能防止第一端盖22或第二端盖23被外螺纹段12提供的轴向力从套筒2上顶出。

在进一步的实施例中，第一端盖22和/或第二端盖23上设有第五限位件35，第五限位件35沿第一端盖22和/或第二端盖23的径向向外凸起，并与转向连接筒5周向限位；应当能够理解的是，套筒2还设有与第五限位件35插接配合的插槽24，此时第五限位件35能够将套筒2和转向连接筒5一同实现周向限位。

在一些实施例中，第五限位件35与第三限位件33相对设置在第一端盖22上；和/或第五限位件35与第四限位件34相对设置在第二端盖23上；这种设置方式能够对第一端盖22或第二端盖23的自身结构进行保护，防止其出现过度形变，第五限位件35能够与第三限位件33或第四限位件34形成对称结构，更好的分散周向力，使整个结构的受力方式更加合理。

在进一步的实施例中，第一端盖22和/或第二端盖23上沿其径向设有螺纹孔7，螺纹孔7用于螺纹连接转向连接筒5上的螺钉51；在一些实施例中，螺纹孔7还可以通过插接的方式与螺钉51进行连接，只要能够实现第一端盖22或第二端盖23与转向连接筒5的轴向限位以及周向限位即可；通过螺纹孔7和螺钉51的设置，能够进一步增加整个角度限制机构与转向连接筒5的连接稳定性。

继续参照图4、图9和图10所示，第一端盖22和第二端盖23上均设有与套筒2的内壁插接配合的凸台结构8，且第一端盖22和第二端盖23的外径与套筒2的外径相同；通过凸台结构8的设置，不仅能够对第一端盖22和第二端盖23进行径向上的限位，同时还能使整个角度限制机构的外壁更加平整，也能使套筒2的外壁、第一端盖22的外壁以及第二端盖23的外壁均能支撑到转向连接筒5的内壁上。

需要说明的是，套筒2的外壁与转向连接筒5的内壁相抵，此时传动套1和套筒2组合形成转向轴4和转向连接筒5之间的径向支撑轴承结构，能够保证转向轴4与转向连接筒5的同轴度以及整个转向系统的稳定性，防止转向轴4在工作时发生径向上的窜动。

继续参照图1至图6所示，传动段11为内花键结构，所述滑槽为传动段11上相邻的两个齿牙之间的间隙形成，转向轴4上设有与传动段11花键配合的外花键结构，传动套1通过传动段11与转向轴4花键连接；这样设置既保证了转向轴4能够稳定驱动传动套1转动，又能避免转向轴4对传动套1向左极限位置或右极限位置的滑动形成干涉。

第二方面，本公开提供了一种转向系统，包括如上的角度限制机构、与转向盘连接的转向轴4以及转向连接筒5；角度限制机构的传动套1与转向轴4花键连接；角度限制机构的套筒2与转向连接筒5连接。

第三方面，本公开提供了一种车辆，包括如上所述的转向系统。

具体实现方式和实现原理与上述实施例相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照上述角度限制机构实施例的描述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种角度限制机构，设置在转向连接筒与转向轴之间，所述转向连接筒与车身连接，所述转向轴与转向盘连接，其特征在于，包括：

传动套，内侧面上设有传动段，外侧面上设有外螺纹段，所述传动段套设在所述转向轴上，所述传动段与所述转向轴在其径向上凹凸配合，以形成周向限位结构，所述传动段上设有沿其轴向延伸的滑槽，所述滑槽用于与所述转向轴滑动连接；

套筒，所述转向连接筒套设在所述套筒上，并与所述套筒固定连接，所述套筒套设在所述传动套上，所述套筒的内侧面设有与所述外螺纹段螺纹配合的内螺纹段；所述套筒的两端对应地设有与所述外螺纹段的两端面相配合的周向限位件；

所述传动套具有左极限位置和右极限位置，

在所述左极限位置，位于所述套筒第一端的所述周向限位件与所述传动套的外螺纹段的第一端面相抵；

在所述右极限位置，位于所述套筒第二端的所述周向限位件与所述传动套的外螺纹段的第二端面相抵。

2.根据权利要求1所述的角度限制机构，其特征在于，所述外螺纹段的第一端面的所在平面与第二端面的所在平面均过其轴线。

3.根据权利要求1所述的角度限制机构，其特征在于，所述套筒的第一端和第二端对应地可拆卸连接有第一端盖和第二端盖；

所述周向限位件包括设置在所述第一端盖上的第一限位件和设置在所述第二端盖上的第二限位件；

在所述左极限位置，所述第一限位件与所述外螺纹段的第一端面相抵；

在所述右极限位置，所述第二限位件与所述外螺纹段的第二端面相抵。

4.根据权利要求3所述的角度限制机构，其特征在于，所述第一端盖和所述第二端盖对应地通过第三限位件和第四限位件与所述套筒周向限位。

5.根据权利要求4所述的角度限制机构，其特征在于，所述第三限位件和所述第四限位件对应地设置在所述第一端盖和所述第二端盖上，所述套筒上开设有与所述第三限位件和所述第四限位件沿所述套筒的轴向插接配合的插槽。

6.根据权利要求4所述的角度限制机构，其特征在于，所述第一限位件和所述第二限位件对应的设置在所述第三限位件和所述第四限位件上。

7.根据权利要求6所述的角度限制机构，其特征在于，所述第一限位件上设有沿周向延伸的第一加强筋，所述第二限位件上设有沿周向延伸的第二加强筋。

8.根据权利要求7所述的角度限制机构，其特征在于，所述第一加强筋和所述第二加强筋上均设有用于避让所述外螺纹段的坡面结构。

9.根据权利要求4所述的角度限制机构，其特征在于，所述第一端盖和/或所述第二端盖上设有第五限位件，所述第五限位件沿所述第一端盖和/或所述第二端盖的径向向外凸起，并与所述转向连接筒周向限位。

10.根据权利要求9所述的角度限制机构，其特征在于，所述第五限位件与所述第三限位件相对设置在所述第一端盖上；

和/或所述第五限位件与所述第四限位件相对设置在所述第二端盖上。

11.根据权利要求4所述的角度限制机构，其特征在于，所述第一端盖和/或所述第二端盖上沿其径向设有螺纹孔，所述螺纹孔用于螺纹连接所述转向连接筒上的螺钉。

12.根据权利要求3所述的角度限制机构，其特征在于，所述第一端盖和所述第二端盖上均设有与所述套筒的内壁插接配合的凸台结构，且所述第一端盖和所述第二端盖的外径与所述套筒的外径相同。

13.根据权利要求1至12任一项所述的角度限制机构，其特征在于，所述传动段为内花键结构，所述转向轴上设有与所述传动段花键配合的外花键结构，所述传动套通过所述传动段与所述转向轴花键连接。

14.一种转向系统，其特征在于，包括权利要求1至13任一项所述的角度限制机构、与转向盘连接的转向轴以及转向连接筒；

所述角度限制机构的所述传动套与所述转向轴花键连接；

所述角度限制机构的所述套筒与所述转向连接筒连接。

15.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求14所述的转向系统。