CN219969760U - 线控转向限位机构及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及车辆转向技术领域，公开一种线控转向限位机构及车辆，转向轴、传动组件、限位壳体和保护套管。转向轴用于与方向盘连接。传动组件与转向轴连接，传动组件用于将转向轴的旋转运动输出为直线运动，传动组件包括滑块。限位壳体活动套接传动组件，限位壳体具有限位槽，滑块滑动设置于限位槽中。保护套管套接至少部分限位壳体，以使限位槽和滑块位于保护套管的内部。应用本申请的技术方案，保护套管套接限位壳体，使得限位槽和滑动设置于限位槽的滑块位于保护套管内，防止异物进入传动组件中，进而防止因异物落入而造成传动组件磨损及传动波动加大，提高了传动组件的使用寿命，即提高线控转向限位机构的使用寿命。

Description

线控转向限位机构及车辆

技术领域

本申请实施例涉及车辆转向技术领域，尤其涉及一种线控转向限位机构及车辆。

背景技术

随着电子技术及控制技术的发展，汽车智能化成为未来发展方向。转向系统作为实现智能驾驶最重要系统，其开发也得到了极大的发展，从传统的液压转向、到电机助力转向、再发展到适应未来智能汽车的线控转向。

在线控转向中，方向盘与转向执行机构无机械连接，完全通过线束实现电子信息交互。当方向盘转动时，方向盘的转角通过传感器转换成电信号，并传输到转向执行机构使其行动。在实际应用中，因方向盘与转向执行机构无机械连接，为防止方向盘无限转动，因此会在极限位置通过路感模拟电机施加一反向力矩(约30Nm)以实现软件限位。但软件可靠性较差，一旦失效方向盘将无限转动，随之转向执行机构也跟着转动，导致转向车轮过度转向，甚至与周边零部件发生干涉，从而使汽车失控，造成严重的安全事故，因此需要提供线控转向限位机构，防止方向盘过度转向。

然而，现有的线控转向限位机构存在着使用寿命低的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种线控转向限位机构及车辆，能够提高线控转向限位机构的使用寿命。

一方面，本申请实施例提供一种线控转向限位机构，包括：

转向轴，所述转向轴用于与方向盘连接；

传动组件，所述传动组件与所述转向轴连接，所述传动组件用于将所述转向轴的旋转运动输出为直线运动，所述传动组件包括滑块；

限位壳体，所述限位壳体活动套接所述传动组件，所述限位壳体具有限位槽，所述滑块滑动设置于所述限位槽中；

保护套管，所述保护套管套接至少部分所述限位壳体，以使所述限位槽和所述滑块位于所述保护套管的内部。

在其中一个实施例中，所述转向轴包括第一轴体和第二轴体，所述第一轴体的一端用于与所述方向盘连接，所述第一轴体的另一端用于与所述第二轴体连接，所述第二轴体与所述传动组件连接，所述保护套管的一端可转动套接所述第一轴体，所述保护套管的另一端套接所述限位壳体。

在其中一个实施例中，所述第一轴体和所述第二轴体中的一个设置有连接键，所述第一轴体和所述第二轴体中的另一个设置有键槽，所述连接键滑动设置于所述键槽中。

在其中一个实施例中，所述连接键与所述键槽远离所述传动组件的端部的间隔形成溃缩距离。

在其中一个实施例中，所述限位槽与所述第一轴体之间的距离大于或等于所述溃缩距离。

在其中一个实施例中，所述溃缩距离大于或等于60mm，所述溃缩距离小于或等于100mm。

在其中一个实施例中，所述保护套管包括第一管体和第二管体，所述第二管体套接所述限位壳体，所述第一管体的一端可转动套接所述第一轴体，所述第一管体的另一端与所述第二管体连接形成第一连接点和和第二连接点，所述第一连接点和所述第二连接点沿所述转向轴的长度方向间隔分布。

在其中一个实施例中，所述第一管体套接所述第二管体，所述第一管体的内侧壁具有沿所述转向轴的长度方向间隔分布的第一凸块和第二凸块，所述第二管体的外侧壁具有沿所述转向轴的长度方向间隔分布的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凸块嵌设于所述第一凹槽形成第一连接点，所述第二凸块嵌设于所述第二凹槽形成所述第二连接点。

在其中一个实施例中，所述转向轴包括滚珠丝杆，所述传动组件还包括螺母，所述螺母与所述滚珠丝杆相配合，所述滑块连接于所述螺母的外侧面。

另一方面，本申请实施例还提供一种车辆，所述车辆包括方向盘和上述任意一项所述的线控转向限位机构，所述方向盘与所述线控转向限位机构的转向轴连接。

有益效果：方向盘旋转，带动与之连接的转向轴旋转，传动组件将转向轴的旋转运动输出为直线运动，使得滑块在限位壳体的限位槽内直线滑动，限位槽限制滑块的滑动距离，即限定了方向盘的旋转角度，防止方向盘无限旋转，保护套管套接限位壳体，使得限位槽和滑动设置于限位槽的滑块位于保护套管内，防止异物(例如灰尘、泥土、树叶等)进入传动组件中，进而防止因异物落入而造成传动组件磨损及传动波动加大，提高了传动组件及转向轴的使用寿命，即提高线控转向限位机构的使用寿命。

附图说明

图1为本申请实施例提供的线控转向限位机构的结构示意图；

图2为图1中的A处局部放大图；

图3为图1中的线控转向限位机构沿M-M线的剖视图；

图4为图3中的线控转向限位机构沿N-N线的剖视图；

图5为图3中的B处局部放大图；

图6为图3中的C处局部放大图。

附图标记：

1-转向轴；11-第一轴体；111-键槽；12-第二轴体；121-连接键；122-滚珠丝杆；

2-传动组件；21-滑块；22-螺母；

3-限位壳体；31-限位槽；

4-保护套管；41-第一管体；42-第二管体；43-第一连接点；431-第一凸块；432-第一凹槽；44-第二连接点；441-第二凸块；442-第二凹槽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

下面介绍本申请实施例提供的车辆及线控转向限位机构。

本申请实施例的车辆包括方向盘和线控转向限位机构。

请参考图1至图3，本申请实施例的线控转向限位机构，包括转向轴1、传动组件2、限位壳体3和保护套管4。转向轴1用于与方向盘连接。传动组件2与转向轴1连接，传动组件2用于将转向轴1的旋转运动输出为直线运动，传动组件2包括滑块21。限位壳体3活动套接传动组件2，限位壳体3具有限位槽31，滑块21滑动设置于限位槽31中。保护套管4套接至少部分限位壳体3，以使限位槽31和滑块21位于保护套管4的内部。换言之，保护套管4可以套接整个限位壳体3，也可以套接部分限位壳体3，只需要套接到限位壳体3的限位槽31，则相当于也套接了位于限位槽31内的滑块21。

其中，车辆的方向盘旋转，带动与之连接的转向轴1旋转，传动组件2将转向轴1的旋转运动输出为直线运动，使得滑块21在限位壳体3的限位槽31内直线滑动，限位槽31限制滑块21的滑动距离，从而限定了方向盘的旋转角度，防止方向盘无限旋转，保护套管4套接限位壳体3，使得限位槽31和滑动设置于限位槽31的滑块21位于保护套管4内，防止异物(例如灰尘、泥土、树叶等)进入传动组件2中，进而防止因异物落入而造成传动组件2磨损及传动波动加大，提高了传动组件2的使用寿命，即提高线控转向限位机构的使用寿命。

本申请实施例中，转向轴1用于与方向盘连接，能够随着方向盘的转动而同步转动，同时，转向轴1受到阻挡停止转动，也会限制方向盘继续转动。转向轴1具有长度方向X，即转向轴1的轴向。转向轴1为刚性轴，可以是金属轴、陶瓷轴或塑料轴。例如，转向轴1为钢制轴、铝制轴、聚丙烯轴等，在此对转向轴1的材质不做唯一限定。转向轴1可以一端与方向盘连接，另一端与传动组件2连接，从而缩短转向轴1的长度，有利于减小本申请提供的线控转向限位机构的体积。

转向轴1可以全部位于保护套管4内，也可以部分位于保护套管4内。当转向轴1全部位于保护套管4内时，转向轴1的端部可以通过联轴器或其他中间部件与位于保护套管4外部的方向盘连接。转向轴1可以一端露出于保护套管4而与方向盘连接，转向轴1露出于保护套管4的长度不做具体的限定。转向轴1可以通过焊接、卡接、压接、粘接、螺纹连接、紧固件连接等方式与方向盘固定连接。例如，转向轴1的端部通过花键副螺栓与方向盘固定连接。

转向轴1可以一体成型，也可以包括两个以上轴体，两个以上轴体分开制造再组装起来。

在一些实施例中，结合图3和图4，转向轴1包括第一轴体11和第二轴体12。第一轴体11的一端用于与方向盘连接，第一轴体11的另一端用于与第二轴体12连接，使得第一轴体11的长度尽可能地减小，有利于缩短转向轴1的长度。第二轴体12与传动组件2连接。其中，传动组件2可以连接在第二轴体12靠近第一轴体11的端部，也可以连接在第二轴体12的中部，也可以连接在第二轴体12远离第一轴体11的端部，即本实施例对传动组件2在第二轴体12上的连接位置不做具体限定。

保护套管4的一端可转动套接第一轴体11，保护套管4的另一端套接限位壳体3。由于第二轴体12与传动组件2连接，即传动组件2的滑块21位于第二轴体12，则限位壳体3套接传动组件2，相当于套接第二轴体12。保护套管4套接限位壳体3，相当于套接第二轴体12，如此，保护套管4既套接第一轴体11，又套接第二轴体12，基本套接了整个转向轴1，保护转向轴1和传动组件2，使得转向轴1及传动组件2隐藏，避免外露。

可选地，保护套管4和第一轴体11之间设置轴承，实现二者可转动连接。

可选地，第二轴体12通过轴承可转动地安装于车辆的车身上。

可选地，保护套管4的一端套接于第一轴体11，允许第一轴体11的端部露出于保护套管4而与方向盘连接，从而保护套管4基本包裹第一轴体11，尽可能地保护和隐藏第一轴体11。

本实施例中，由于保护套管4转动套接第一轴体11，又间隙套接第二轴体12，从而保护套管4可以实现第一轴体11和第二轴体12之间不可沿转向轴1的长度方向X移动，即第一轴体11和第二轴体12之间可以固定连接，也可以活动连接。例如，第一轴体11和第二轴体12之间可以是粘接、焊接、卡接、滑动连接、抵接、螺纹连接或紧固件连接等。

在其中一个实施例中，结合图3和图4，第一轴体11和第二轴体12中的一个设置有连接键121，第一轴体11和第二轴体12中的另一个设置有键槽111，连接键121滑动设置于键槽111中。在平时，第一轴体11和第二轴体12受到保护套管4的连接约束，不能相互滑动。当车辆发生碰撞时，保护套管4发生溃缩，从而第一轴体11能够朝向第二轴体12滑动，实现缓冲，避免方向盘在碰撞过程中对驾驶员造成严重伤害的要求。

具体地，结合图3和图4，第一轴体11设置有键槽111，第二轴体12设置有连接键121，连接键121与键槽111远离传动组件2的端部的间隔形成溃缩距离D，能够限定在发生碰撞时，方向盘及第一轴体11的溃缩范围，避免对驾驶员造成严重伤害。

可选地，溃缩距离D大于或等于60mm，例如，溃缩距离D为60mm、70mm、80mm、90mm、或者大于90mm。由于溃缩距离D至少为60mm，保证了具有足够的缓冲长度，满足了车规要求的碰撞安全要求。

可选地，溃缩距离D小于或等于100mm，避免溃缩距离D无限增大，造成转向轴1的长度过长，线控转向限位机构的体积过大，同时，过大的溃缩距离D也没有必要，存在长度浪费。

可选地，第一轴体11和第二轴体12装配后，连接键121位于键槽111靠近传动组件2的端部。如此，在满足相同尺寸的溃缩距离D要求下，键槽111的长度最短，有利于减小转向轴1的长度。

可选地，限位槽31与第一轴体11之间的距离E大于或等于溃缩距离D。即限位槽31靠近第一轴体11的端部和第一轴体11靠近限位槽31的端部之间的距离E不小于溃缩距离D，避免第一轴体11及保护套管4在溃缩距离D内碰撞到位于限位槽31中的滑块21等限位结构，造成无法继续溃缩，造成驾驶员二次伤害。

具体地，第二轴体12的端部用于与第一轴体11滑动配合，第二轴体12的中部或第二轴体12的另一端用于与传动组件2连接，即滑块21不设置在第一轴体11和第二轴体12的连接处，不会阻碍溃缩缓冲。

可以理解，在其他实施例中，第二轴体12套接第一轴体11，第二轴体12设置有键槽111，第一轴体11设置有连接键121，同样能够实现滑动配合及溃缩保护。

在其中一个实施例中，连接键121的数量为多个，多个连接键121绕长度方向X间隔分布在第一轴体11或第二轴体12的外周壁，键槽111为多个，多个键槽111绕长度方向X间隔分布在相对应的第二轴体12或第一轴体11的内周壁，提高第一轴体11和第二轴体12之间的结合力。具体地，第一轴体11和第二轴体12花键副连接。例如，第一轴体11设置有花键套，第二轴体12设置有花键轴。

在一个实施例中，结合图3至图5，保护套管4包括第一管体41和第二管体42，第二管体42套接限位壳体3，第一管体41的一端可转动套接第一轴体11，第一管体41的另一端与第二管体42连接形成第一连接点43和和第二连接点44，第一连接点43和第二连接点44沿转向轴1的长度方向X间隔分布。如此，第一连接点43和第二连接点44之间的间隔用于供保护套管4发生溃缩，实现缓冲。

具体地，第一管体41套接第二管体42，第一管体41的内侧壁具有沿转向轴1的长度方向X间隔分布的第一凸块431和第二凸块441，第二管体42的外侧壁具有沿转向轴1的长度方向X间隔分布的第一凹槽432和第二凹槽442，第一凸块431嵌设于第一凹槽432形成第一连接点43，第二凸块441嵌设于第二凹槽442形成第二连接点44。如此，溃缩结构位于第一管体41的内部，避免外露。第一管体41和第二管体42之间通过凸块和凹槽的配合，能够在碰撞的冲击力下，凸块挤压凹槽的槽壁，实现缓冲。

本申请实施例中，将旋转运动输出为直线运动的传动组件2的结构形式有很多。

在其中一个实施例中，结合图2和图6，转向轴1包括滚珠丝杆122，具体地，第二轴体12的一部分为滚珠丝杆122。传动组件2还包括螺母22。螺母22与滚珠丝杆122相配合，滑块21连接于螺母22的外侧面。换言之，转向轴1和传动组件2之间为滚珠丝杆副配合，实现将转向轴1的旋转运动转换为滑块21的直线运动。由于滚珠丝杆副传动效率高、间隙小，传动精度高、传动摩擦小，运行平稳，不会产生可感力矩波动及卡滞感，完全将对方向盘的转动手感影响降到最低。

其中，本实施例中，工作人员可以通过限位槽31的长度限定、滚珠丝杆122的螺纹参数限定等，精确地控制滑块21的最大移动距离以及移动精度，进而精确控制方向盘的转动精度及转角范围。

具体地，滚珠丝杆副包括丝杠、螺母22、滚珠等零部件构成，通过滚珠做滚动运动来实现传动，因此，它的滚动摩擦力特别小，不会对运动速度产生影响；启动力矩小，能保证实现微小的微进给传动；传动效率和精度高；可在方向盘转动过程中，将旋转运动转化为直线运动，并保证低的传动变化，从而保证良好的转向手感。

在其他实施例中，传动组件2除了为滚珠丝杆副结构外，还可以是蜗杆副结构、齿轮齿条结构、凸轮结构、滚子丝杠结构、曲柄连杆结构等等，在此不再一一赘述。

具体地，限位槽31的长度方向X可以和转向轴1的长度方向X相同，也可以不相同。例如，上述的滚珠丝杆副可以实现限位槽31的长度方向X可以和转向轴1的长度方向X相同。例如，蜗杆副结构、齿轮齿条结构、凸轮结构等可以实现限位槽31的长度方向X可以和转向轴1的长度方向X不相同。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种线控转向限位机构，其特征在于，所述线控转向限位机构包括：

转向轴，所述转向轴用于与方向盘连接；

传动组件，所述传动组件与所述转向轴连接，所述传动组件用于将所述转向轴的旋转运动输出为直线运动，所述传动组件包括滑块；

限位壳体，所述限位壳体活动套接所述传动组件，所述限位壳体具有限位槽，所述滑块滑动设置于所述限位槽中；

保护套管，所述保护套管套接至少部分所述限位壳体，以使所述限位槽和所述滑块位于所述保护套管的内部。

2.根据权利要求1所述的线控转向限位机构，其特征在于，所述转向轴包括第一轴体和第二轴体，所述第一轴体的一端用于与所述方向盘连接，所述第一轴体的另一端用于与所述第二轴体连接，所述第二轴体与所述传动组件连接，所述保护套管的一端可转动套接所述第一轴体，所述保护套管的另一端套接所述限位壳体。

3.根据权利要求2所述的线控转向限位机构，其特征在于，所述第一轴体和所述第二轴体中的一个设置有连接键，所述第一轴体和所述第二轴体中的另一个设置有键槽，所述连接键滑动设置于所述键槽中。

4.根据权利要求3所述的线控转向限位机构，其特征在于，所述第一轴体设置有所述键槽，所述第二轴体设置有连接键，所述连接键与所述键槽远离所述传动组件的端部的间隔形成溃缩距离。

5.根据权利要求4所述的线控转向限位机构，其特征在于，所述限位槽与所述第一轴体之间的距离大于或等于所述溃缩距离。

6.根据权利要求4所述的线控转向限位机构，其特征在于，所述溃缩距离大于或等于60mm，所述溃缩距离小于或等于100mm。

7.根据权利要求3所述的线控转向限位机构，其特征在于，所述保护套管包括第一管体和第二管体，所述第二管体套接所述限位壳体，所述第一管体的一端可转动套接所述第一轴体，所述第一管体的另一端与所述第二管体连接形成第一连接点和和第二连接点，所述第一连接点和所述第二连接点沿所述转向轴的长度方向间隔分布。

8.根据权利要求7所述的线控转向限位机构，其特征在于，所述第一管体套接所述第二管体，所述第一管体的内侧壁具有沿所述转向轴的长度方向间隔分布的第一凸块和第二凸块，所述第二管体的外侧壁具有沿所述转向轴的长度方向间隔分布的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凸块嵌设于所述第一凹槽形成第一连接点，所述第二凸块嵌设于所述第二凹槽形成所述第二连接点。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的线控转向限位机构，其特征在于，所述转向轴包括滚珠丝杆，所述传动组件还包括螺母，所述螺母与所述滚珠丝杆相配合，所述滑块连接于所述螺母的外侧面。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括方向盘和权利要求1至9任意一项所述的线控转向限位机构，所述方向盘与所述线控转向限位机构的转向轴连接。