CN221519757U - 一种线控转向管柱、转向系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于转向设备技术领域，公开了一种线控转向管柱，包括轴壳体和转向轴，以及直线位移机构、位移传感器；所述转向轴在轴壳体内转动；所述直线位移机构设置在轴壳体上；所述位移传感器用于检测直线位移机构的运动距离；所述轴壳体和直线位移机构之间设置有沿转向轴轴线延伸的导向机构。本实用新型具有结构简单、容易实现的特点，可实现低成本制造。本实用新型还公开了一种转向系统及汽车。

Description

一种线控转向管柱、转向系统及汽车

技术领域

本实用新型属于转向设备技术领域，尤其涉及一种线控转向管柱、转向系统及汽车。

背景技术

现有的汽车转向系统由转向盘、转向管柱、中间轴、转向器等几部分组成，通过机械连接实现从方向盘到转向器的转向扭矩传递。

随着转向系统技术向线控转向技术快速发展，越来越多的转向系统取消了方向盘与车轮间的机械直接连接，通过传感器采集数据的方式来实现线控。

由于没有了机械连接，原有转向器实现的方向盘旋转圈数的定位就必须在转向管柱上体现，以避免转向过大导致时钟弹簧损坏。

而目前的方向盘旋转圈数定位的结构较为复杂，设计成本和制造成本较高。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种线控转向管柱，具有结构简单、容易实现的特点，可实现低成本制造。本实用新型还公开了一种转向系统及汽车。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种线控转向管柱，包括：

轴壳体和转向轴，所述转向轴在轴壳体内转动；

直线位移机构，所述直线位移机构设置在轴壳体上；以及

位移传感器，用于检测直线位移机构的运动距离；

其中，所述轴壳体和直线位移机构之间设置有沿转向轴轴线延伸的导向机构。

所述直线位移机构能够将旋转运动转变为直线运动，从而通过位移传感器检测直线位移机构的直线运动距离，从而将数据反馈而将直线位移机构的运动长度转换为转向轴的旋转圈数。

优选的，所述转向轴上设置有螺纹部，所述直线位移机构与螺纹部螺纹连接。

所述转向轴和直线位移机构通过螺纹的方式实现连接，所述轴壳体是相对静止的，因此，当转向柱转动时，直线位移机构能够在导向机构的引导下，沿螺纹部的轴线运动，从而使直线位移机构满足直线运动的要求。

优选的，所述直线位移机构包括：

运动块，所述运动块与螺纹部螺纹连接，所述运动块上设置有导向部；

其中，所述导向部与导向机构滑动配合。

所述导向部能够和导向机构实现滑动配合，即导向部在导向机构的延伸路径上运动，从而使得运动块仅能在导向机构的延伸路径上运动。

优选的，所述运动块的两端均开设有环槽。

所述环槽能够降低运动块的刚度，因而当直线位移机构在运动路径的末端较正常状态发生较大扭转，以达到模拟驾驶手感的目的。

优选的，还包括：

扭矩传感器，所述扭矩传感器设置在转向轴上；以及

路感模拟器，所述路感模拟器通过蜗轮蜗杆机构与转向柱连接；

其中，所述扭矩传感器和路感模拟器电连接。

由于运动块两端开设有环槽，因此当运动块位于运动路径末端时，若转向轴继续转动，则因阻力而能够产生扭力，扭矩传感器获取扭力后，反馈至路感模拟器，路感模拟器即可执行模拟动作，从而提高驾驶员的驾驶感受。

优选的，所述路感模拟器包括：

路感电机，所述路感电机通过蜗轮蜗杆机构与转向柱连接；以及

控制器，所述控制器电连接扭矩传感器和路感电机。

所述控制器用于接收扭矩传感器反馈的信号，然后再通过计算，将执行信号传递至路感电机，从而由路感电机将动力传递至转向轴，从而达到模拟目的。

优选的，所述螺纹部的两端均设置有定位卡环，以使直线位移机构在两个定位卡环之间运动。

所述运动块在两个定位卡环之间随着转向轴的转动而进行轴向往复移动，由此保证转向轴仅能够在预设旋转范围内转动，从而在避免过度转动的情况下确定转向柱的旋转圈数。

优选的，所述导向机构为开设在轴壳体上的直线凹槽，或设置在轴壳体上的直线凸块。

上述结构开设简单、容易实现，能够很好的降低成本。

转向系统，包括：

如上所述的线控转向管柱；以及

方向盘，所述方向盘与转向柱连接。

汽车，包括如上所述的转向系统。

和现有技术相比，本实用新型能够实现转向轴的旋转定位，由此满足自动驾驶的要求，本实用新型具有结构简单、成本低的优势；本实用新型能够在剔除相关机械结构的基础上，实现路感模拟，从而为驾驶员提供驾驶手感。

附图说明

图1为本实用新型实施例的示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本实用新型实施例中直线位移机构的设置示意图；

图4为本实用新型实施例另外一种技术方案中导向部的配置示意图。

图中：100-直线位移机构；1-轴壳体；2-转向轴；3-螺纹部；4-运动块；5-滑槽；6-导向块；7-直线凹槽；8-直线凸块；9-环槽；10-定位卡环；11-路感电机；12-控制器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

本实施例主要用于具有L3级自动驾驶条件的汽车的转向系统，通过本实施例，能够在实现线控转向的基础上，避免转向过大而导致时钟弹簧损坏。

如图1～图3所示，一种线控转向管柱，包括轴壳体1和转向轴2，以及直线位移机构100、位移传感器；所述转向轴2在轴壳体1内转动；所述直线位移机构100设置在轴壳体1上；所述位移传感器用于检测直线位移机构100的运动距离；所述轴壳体1和直线位移机构100之间设置有沿转向轴2轴线延伸的导向机构。

在本实施例中，所述轴壳体1设置有上支架和下支架，所述转向管柱通过上支架和下支架连接到整车CCB(汽车仪表板横梁)上。所述转向轴2的前端连接有方向盘，在自动驾驶过程中，转动方向盘时，所述转向柱转动，从而使直线位移机构100沿转向轴2的轴向直线运动，通过检测直线距离的长度，即可利用控制系统将该长度换算为转动圈数，从而在自动驾驶过程中，使方向盘在合理圈数内转动，避免过度转向而导致时钟弹簧损坏。

在本实施例中，所述转向轴2上设置有螺纹部3，所述直线位移机构100与螺纹部3螺纹连接。进一步的，所述直线位移机构100包括运动块4和导向部；所述运动块4与螺纹部3螺纹连接；所述导向部与运动块4可拆卸连接；所述导向部与导向机构滑动配合。

如图3所示，在本实施例中，所述导向机构为开设在轴壳体1上的滑槽5。所述导向部被配置为导向块6，其通过螺钉安装到滑动块上，由此，当转向轴2转动时，导向块6和滑槽5配合，为直线位移机构100提供运动限位，使得运动块4无法跟随转向轴2转动，因而在转向轴2位置相对确定的基础上，使得运动块4能够沿转向轴2的轴向运动。如图4所示，在本实施例另外一些技术方案中，所述导向部被配置为开始在运动块4上的直线凹槽7，所述导向机构为设置在壳体上的直线凸块8，由此，通过直线凹槽7和直线凸块8的配合同样能实现本实施例的技术效果。

在本实施例中，所述滑动块为减摩材料制成，以避免在转动方向盘时，具有更使直线运动机构具有更顺畅的直线运动，并且很好的避免滑槽5的槽面产生摩擦异响。

如图2和图3所示，汽车除了实现自动驾驶外，毫无疑义地，也可以由驾驶员主动驾驶，并且在自动驾驶的过程中，驾驶员也应当双手紧握方向盘，因此，在驾驶汽车的过程中，通过方向盘的作用力反馈，除了能够为驾驶员提供驾驶感受外，还能够使驾驶员通过反向盘反馈的作用力而判断当前形式情况，为了更好的为驾驶员提供驾驶感受，所述运动块4的两端均开设有环槽9。需要说明的是，直线位移机构100的直线运动具有极限位置，该极限位置通过设置在螺纹部3两端的定位卡环10实现，换言之，所述螺纹部3的两端均设置有定位卡环10，以使直线位移机构100在两个定位卡环10之间运动。由此，当运动块4接触任一个定位卡环10时，若方向盘试图继续转动，则转向轴2无法继续直线运动，使得方向盘被阻止继续转动，此时，通过环槽9使得运动块4产生压缩形变，使得该形变产生的作用力能够被反馈到驾驶员处，由此为驾驶员提供驾驶感受。所述环槽9可以是闭环的槽，也可以是并未首尾连通的槽。

如图1和图2所示，为了更好的为驾驶员提供驾驶感受，还包括扭矩传感器和路感模拟器；所述扭矩传感器设置在转向轴2上；所述路感模拟器通过蜗轮蜗杆机构与转向柱连接；所述扭矩传感器和路感模拟器电连接。进一步的，所述路感模拟器包括路感电机11和控制器12；所述路感电机11通过蜗轮蜗杆机构与转向柱连接；所述控制器12电连接扭矩传感器和路感电机11。在本实施例中，路感电机11和控制器12集成为一体。当运动块4压缩形变时，会产生较大扭力，此时，可通过扭矩传感器获取该扭力，所述扭矩传感器将扭力信号反馈至控制器12，所述控制器12将扭力信息进行相应的运算，获得对路感电机11的控制信号，之后路感电机11基于该控制信号启动，从而作用在转向轴2上，从而更好的为驾驶员提供驾驶感受。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种线控转向管柱，其特征在于，包括：

轴壳体和转向轴，所述转向轴在轴壳体内转动；

直线位移机构，所述直线位移机构设置在轴壳体上；以及

位移传感器，用于检测直线位移机构的运动距离；

其中，所述轴壳体和直线位移机构之间设置有沿转向轴轴线延伸的导向机构。

2.如权利要求1所述的一种线控转向管柱，其特征在于，所述转向轴上设置有螺纹部，所述直线位移机构与螺纹部螺纹连接。

3.如权利要求2所述的一种线控转向管柱，其特征在于，所述直线位移机构包括：

运动块，所述运动块与螺纹部螺纹连接，所述运动块上设置有导向部；

其中，所述导向部与导向机构滑动配合。

4.如权利要求3所述的一种线控转向管柱，其特征在于，所述运动块的两端均开设有环槽。

5.如权利要求4所述的一种线控转向管柱，其特征在于，还包括：

扭矩传感器，所述扭矩传感器设置在转向轴上；以及

路感模拟器，所述路感模拟器通过蜗轮蜗杆机构与转向柱连接；

其中，所述扭矩传感器和路感模拟器电连接。

6.如权利要求5所述的一种线控转向管柱，其特征在于，所述路感模拟器包括：

路感电机，所述路感电机通过蜗轮蜗杆机构与转向柱连接；以及

控制器，所述控制器电连接扭矩传感器和路感电机。

7.如权利要求2所述的一种线控转向管柱，其特征在于，所述螺纹部的两端均设置有定位卡环，以使直线位移机构在两个定位卡环之间运动。

8.如权利要求1所述的一种线控转向管柱，其特征在于，所述导向机构为开设在轴壳体上的直线凹槽，或设置在轴壳体上的直线凸块。

9.转向系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～8任一项所述的线控转向管柱；以及

方向盘，所述方向盘与转向柱连接。

10.汽车，其特征在于，包括如权利要求9所述的转向系统。