CN107867317A - 用于车辆的转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的转向柱，其包括：一输入轴，其具有一第一端，所述输入轴的第一端连接至一转向轴，其中一扭矩传感器附着于所述输入轴的外周表面；一输出轴，其具有一第一端，所述输出轴的第一端连接至所述输入轴的第二端，所述输出轴的第二端连接至一小齿轮轴，其中一蜗轮耦接至所述输出轴的外周表面；一扭杆，所述扭杆具有一第一端和一第二端，所述扭杆的第一端和第二端分别耦接至所述输入轴的内周表面和所述输出轴的内周表面；以及一支撑组件，所述支撑组件耦接至所述输入轴的第二端的外周表面和所述输出轴的第一端的内周表面。

Description

用于车辆的转向柱

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的转向柱。尤其特别地，本发明涉及一种用于车辆的转向柱，其能够减小整个体积和重量，同时确保输入轴和输出轴不会被扭转(twisted)，也不会脱离在一部位内的常规位置(regular position)，在该部位上，提供一来自马达、扭矩传感器等的转向辅助力的蜗杆轴和蜗轮相耦接。

背景技术

通常，用于车辆的转向装置使用一助力转向***作为辅助助力机构，以减小驾驶员所施加的作用力。助力转向***分为液压助力转向***和电动助力转向***，其中所述液压助力转向***通过使用一引擎力来操作一液压泵，从而使用液压来辅助一转向力；所述电动助力转向***使用电动马达。

所述液压助力转向***是通过检测方向盘的旋转，并且使用从一引擎所接收到的扭矩来操作一液压泵，以及将液压传送至一例如为汽缸且设置在齿条杆或转向轴上的驱动单元，从而协助驾驶员的转向力。

所述电动助力转向***是通过检测方向盘的旋转，以操作一安装在齿条或转向轴上的马达，从而协助旋转运动，于是，能够平稳地操作转向装置。所述电动助力***通常分为齿条辅助型电动助力转向***(rack assist type electric power steering system，简称R-EPS)以及柱型电动助力转向***(column type electric power steeringsystem，简称C-EPS)。

以下，将结合参考一电动助力转向***来进行描述。

图1是一种传统车辆转向装置的透视图。图2是一种传统车辆转向柱的局部剖视图。

如图所示，传统车辆转向装置包括：一转向***100和一辅助助力装置120，所述转向***100从方向盘101延伸至相对的车轮108；所述辅助助力装置120给所述转向***100提供转向辅助力。

所述转向***100包括：一转向轴102，所述转向轴102的一端连接至方向盘101，并且与方向盘101一起旋转，所述转向轴102的另一端通过一对万向节103连接至小齿轮轴104。

另外，所述小齿轮轴104通过一齿条齿杆机构105连接至一齿条杆，在所述齿条杆的相对两端通过横拉杆106和转向节臂107连接至车轮108。所述齿条齿杆机构105是由彼此相啮合的小齿轮111和齿条112所构成的，其中所述小齿轮111形成在所述小齿轮轴104上，所述齿条112形成在所述齿条杆的外周表面的一侧。因此，当驾驶员操作方向盘101时，在所述转向***100内会产生一扭矩，车轮108通过齿条齿轮机构105和横拉杆106所传送的扭矩而转向。

所述辅助助力装置120包括：一扭矩传感器125，所述扭矩传感器125用于检测驾驶员施加在方向盘101上的扭矩，并且输出一与所检测到的扭矩成比例的电信号；一电子控制单元123(electronic control unit，简称ECU)，所述电子控制单元123用于根据所述扭矩传感器125所传送的电信号而生成一控制信号；一马达130，所述马达130用于根据所述电子控制单元123所传送的控制信号而产生一辅助助力；以及一减速器140，所述减速器140包括一蜗轮141和一蜗杆轴143，所述减速器140用于将所述马达130所产生的辅助助力传送至所述转向轴102。

另外，所述转向轴102包括：一输入轴215、一下转向轴210和一上转向轴205，其中所述下转向轴210通过一销225耦接至所述输入轴215，所述上转向轴205耦接至所述下转向轴210。该些轴为彼此耦接，并且对准到相同的中心轴。所述上转向轴205连接至所述方向盘(图中未示)。所述输入轴215压配至所述输出轴220，以传送所述方向盘的转向力。

所述下转向轴210的下端***至所述输入轴215，并且通过所述销225耦接至所述输入轴215和一扭杆230。将形成在所述下转向轴210上端的外周表面上的锯齿235和形成在所述上转向轴205的内周表面上的锯齿235紧密配合，并且使所述锯齿235塑料成型，以至所述锯齿235彼此耦接，通过上述方式使得所述下转向轴210的上端与所述上转向轴205相耦接。

如上所述的传统车辆的转向柱存在以下问题：输入轴和输出轴会被扭转或偏离在一区域中的常规位置，在该区域上，提供一来自马达、扭矩传感器等的转向辅助力的蜗杆轴和蜗轮相耦接。这样，就不能够提供一正确的转向辅助力。

另外，由于难以改变耦接至所述转向柱的所述辅助助力机构或类似结构的位置，且不易减小所述转向柱的体积，鉴于这样的转向柱的结构，因此，有必要提供一种新的转向柱，以减小转向柱的体积和重量。

发明内容

尤其特别地，本发明涉及一种用于车辆的转向柱，其能够减小整个体积和重量，同时确保输入轴和输出轴不会被扭转，也不会脱离在一部位内的常规位置，在该部位上，提供一来自马达、扭矩传感器等的转向辅助力的蜗杆轴和蜗轮相耦接。

进一步，本发明的方面不限于此，本领域技术人员可以通过以下描述而清楚地理解本发明的其他未述方面。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种用于车辆的转向柱，其包括：一输入轴，所述输入轴具有一第一端，所述输入轴的第一端连接至一转向轴，其中一扭矩传感器附着于所述输入轴的外周表面；一输出轴，所述输出轴具有一第一端，所述输出轴的第一端连接至所述输入轴的第二端，所述输出轴的第二端连接至一小齿轮轴，其中一蜗轮耦接至所述输出轴的外周表面；一扭杆，所述扭杆具有一第一端和一第二端，所述扭杆的第一端和第二端分别耦接至所述输入轴的内周表面和所述输出轴的内周表面；以及一支撑组件，所述支撑组件耦接至所述输入轴的第二端的外周表面和所述输出轴的第一端的内周表面。

根据本发明上述用于车辆的转向柱，其能够减小整个体积和重量，同时确保输入轴和输出轴不会被扭转，也不会脱离在一部位内的常规位置，在该部位上，提供一来自马达、扭矩传感器等的转向辅助力的蜗杆轴和蜗轮相耦接。

附图说明

结合参考以下的附图和详细说明将更好地理解本发明的上述和其他的目的、特性和优势，其中：

图1是一种用于车辆的转向装置的透视图；

图2是一种用于车辆的转向柱的局部剖视图；

图3是根据本发明的一种用于车辆的转向柱的一部分的分解透视图；

图4是根据本发明的一种用于车辆的转向柱的一部分的局部剖视图；

图5是根据本发明的一种用于车辆的转向柱的一部分的局部剖视图；

图6是根据本发明的一种用于车辆的转向柱的一部分的透视图；

图7是图4所示的一部分的放大剖视图。

具体实施方式

以下，结合参考附图，将具体描述本发明的具体实施例。在添加附图标记给每一附图中的构件时，值得注意的是，尽管显示在不同的附图中，但是它们表示相同或相似的构件。此外，在本发明的下文描述中，如果并入本文的已知功能和配置的详细描述会使本发明的主题变得不清楚，那么将其省略。

另外，在描述本发明的构件时，可以使用术语，例如第一、第二、A、B、(a)、(b)等类似词。这些术语仅是为了将一结构构件与其他结构构件区别出来，并且一相应结构构件的属性、次序、顺序等不应受限于该术语。应当指出，当在说明书中描述一个构件与另一个构件“连接”“耦接”“接合”时，虽然说明第一个构件可以直接地与第二个构件“连接”“耦接”“接合”，一第三个构件也可能在第一个构件与第二构件之间“连接”“耦接”“接合”。

图3是根据本发明的一种用于车辆的转向柱的一部分的分解透视图。图4是根据本发明的一种用于车辆的转向柱的一部分的局部剖视图。图5是根据本发明的一种用于车辆的转向柱的一部分的局部剖视图。图6是根据本发明的一种用于车辆的转向柱的一部分的透视图。图7是图4所示的一部分的放大剖视图。

如图所示，根据本发明的一种用于车辆的转向柱，其包括：一输入轴310，所述输入轴310具有一第一端，所述输入轴310的第一端连接至一转向轴(如图1所示的标号102)，其中一扭矩传感器340附着于所述输入轴310的外周表面；一输出轴320，所述输出轴320具有一第一端，所述输出轴320的第一端连接至所述输入轴310的第二端，所述输出轴320的第二端连接至一小齿轮轴(如图1所示的标号104)，其中一蜗轮301耦接至所述输出轴320的外周表面；一扭杆302，所述扭杆302具有一第一端和一第二端，所述扭杆302的第一端和第二端分别耦接至所述输入轴310的内周表面和所述输出轴320的内周表面；以及一支撑组件330，所述支撑组件330耦接至所述输入轴310的第二端的外周表面以及所述输出轴320的第一端的内周表面。

所述扭矩传感器340耦接至连接于所述转向轴的所述输入轴310的外周表面，以当驾驶员操作方向盘并通过所述辅助助力机构向所述输出轴320传送一转向辅助力时，测量所产生的扭矩。

此处，所述辅助助力机构包括：一扭矩传感器340，所述扭矩传感器340，用于当驾驶员操作方向盘时，检测一扭矩，并且输出一与所检测的扭矩成比例的电子信号；一电子控制单元(图中未示)，所述电子控制单元用于根据从所述扭矩传感器340所传送的电子信号而产生一控制信号；一马达，所述马达用于根据从所述电子控制单元所传送的控制信号而产生一辅助助力；以及一蜗杆轴303和一蜗轮301，所述蜗杆轴303和所述蜗轮301用于将所述马达所产生的辅助助力传送至所述输出轴320。

所述输出轴320的第一端连接至所述输入轴310的第二端，所述蜗轮301耦接至所述输出轴320的外周表面。所述输出轴320的第二端通过一万向接头连接至所述小齿轮轴。所述扭杆302的第一端和第二端分别耦接至所述输入轴310的内周表面和所述输出轴320的内周表面。

另外，为了确保所述输入轴310和所述输出轴320能够平稳地同轴操作，因此，一支撑组件330置于所述输入轴310的第二端的外周表面和所述输出轴320的第一端的内周表面之间。

进一步，所述输出轴320的第一端包括：一突出部320b，所述突出部320b为轴向地突出。所述输入轴310包括：一第一小直径部310b，所述输入轴310在与所述扭矩传感器340座接的外周表面的直径是减小的，以形成所述第一小直径部310b，以使所述输出轴320的突出部320b耦接至所述输入轴310的所述第一小直径部310b的外周侧。

所述输入轴310包括：一第二小直径部310a，所述输入轴在所述第一小直径部310b的一顶端的直径是减小的，以形成所述第二直径部310a，以使所述支撑组件330耦接在所述输出轴320的内周表面和所述第二小直径部310a的外周表面之间。

另外，所述输出轴320的第一端包括：一增大直径部320a，所述输出轴320在一所述扭杆302所***的***孔320c内的直径为径向向外扩大，以形成所述增大直径部320a，使得所述支撑组件330可以耦接在所述增大直径部320a的内周表面和所述第二小直径部310a的外周表面之间。

同时，所述输出轴320包括：一第一阶状部320d，所述第一阶状部320d在所述突出部320b一顶端的外周表面上径向地突出，以使所述蜗轮301的一侧端被所述第一阶状部320d所支撑，并且所述蜗轮301的所述侧端与所述第一阶状部320d相耦接。因此，通过所述蜗杆轴303旋转的蜗轮301适合于旋转所述输出轴320而不会滚离或脱离一常规位置。

另外，所述输出轴320设有一第三小直径部320e，所述输出轴320在所述蜗轮301所座接的外周表面的顶端处的直径是减小的，以形成所述第三小直径部320e，其中一第一轴承307耦接至所述第三小直径部320e的外周表面。如图4所示的，所述第一轴承307的内圈的一端耦接至一锁紧螺母308，并且被所述锁紧螺母308轴向地支撑，其中所述锁紧螺母308耦接至所述输出轴320的外周表面。所述第一轴承307的外圈的一端耦接至一锁紧螺丝(lockscrew)309，并且被所述锁紧螺丝309轴向地支撑，其中所述锁紧螺丝309耦接至一壳体350的内周表面。

另外，如图5所示，所述第一轴承307是按以下方式耦接：所述第一轴承307的内圈的所述端耦接至所述锁紧螺母308，并且被所述锁紧螺母308轴向地支撑；所述第一轴承307的外圈的所述端耦接至一支架306，并且被所述支架306轴向地支撑，其中所述支架306耦接至所述壳体350的外侧。

因此，所述第一轴承307的相对两端被形成在所述第三小直径部320e一侧的阶状部、所述锁紧螺母308、所述锁紧螺丝309、所述支架306等稳定且轴向地支撑，进而同轴地支撑所述输出轴320和所述输入轴310而不会滚离或脱离一常规位置。

另外，所述输入轴310包括：一第二阶状部310c，所述第二阶状部310c在所述扭矩传感器340所座接的所述输入轴310外周表面的一顶端径向地突出，以使所述扭矩传感器340的一侧端被所述第二阶状部310c所支撑，并且所述扭矩传感器340的所述侧端与所述第二阶状部310c相耦接。因此，所述扭矩传感器340能够准确地测量所述输入轴310的扭矩而不会滚离或脱离一常规位置。

一第二轴承305的一侧被与其相对的所述输入轴310的第二阶状部310c所支撑，并且所述第二轴承305与所述输入轴310的外周表面相耦接。所述第二轴承305的另一侧被第一壳体350a的一内阶状部所支撑，并且与所述第一壳体350a的所述内阶状部相耦接。因此，所述第二轴承305可以同轴地支撑所述输出轴320和所述输入轴310而不会滚离或脱离一常规位置。

耦接至所述输入轴310和所述输出轴320的所述第一轴承307、所述第二轴承305、所述蜗轮301、所述扭矩传感器340等内嵌在(embed)所述壳体350内。通过将第一壳体350a和第二壳体350b相互耦接并装配在一起以形成所述壳体350。

同时，所述支撑组件330包括：一筒状外侧组件331和多个旋转组件333，其中所述多个旋转组件333设置在所述外侧组件331的内周表面331a，并且沿圆周方向彼此相隔开，所述多个旋转组件333可旋转地耦接至所述外侧组件331的内周表面。因此，所述输入轴310可以被所述输出轴320同轴地支撑，所述输入轴310的旋转可以按以下方式被支撑：所述输入轴310在旋转时不会偏向至任意一侧。偶尔，会使用圆柱形衬套。

另外，通过将所述支撑组件330耦接至并且轴向地支撑一介于所述第一轴承307和所述第二轴承305之间的所述输入轴310和所述输出轴320的连接部，所述输入轴310与所述输出轴320之间的耦合力和所述第一壳体350a与所述第二壳体350b之间的耦合力从所述输入轴310增大至所述输出轴320。因此，可以减小所述输入轴310、所述输出轴320、所述第一壳体350a和所述第二壳体350b的整个体积和重量，并且即使传送一从所述马达所输入的传送助力和一从外部所引入的碰撞力时，也不会使得所述输入轴310、所述输出轴320、所述第一壳体350a和所述第二壳体350b被扭转，也不会使其脱离常规位置。

至少两个支撑组件330耦接在所述第二小直径部310a的外周表面上，并且彼此轴向地间隔开。在本发明中，通过一示例表明两个支撑组件330耦接在按一预定距离轴向地彼此间隔开的位置上。当至少两个支撑组件330按上述方式耦接时，所述输入轴310的第二端与所述输出轴320的第一端彼此耦接的位置的支撑力和耦接力得到增加。

根据本发明具有上述结构和形状的用于车辆的转向柱，可以减小整个体积和重量，同时确保所述输入轴和所述输出轴不会被扭转，也不会脱离在一部位内的常规位置，在该部位上，提供一来自马达、扭矩传感器等的转向辅助力的蜗杆轴和蜗轮相耦接。

甚至如上文所述，本发明的实施例中所有构件是以单个单元结合而成，或是以单个单元结合地进行操作，本发明的实施例不仅仅限于此。在不脱离本发明的范围情况下，在所有结构构件中，至少两个构件可以选择性结合和操作。

此外，术语，例如“包括”、“构成”、“具有”意味着一个或多个相应组件存在，除非它们被明确地描述为相反意思。它应该被理解为包括一个或多个组件在内。包含技术、科学或其他方面的所有术语所达成一致的意思与本领域的技术人员通常所理解的意思是相同的，除非它有别的定义。通常一个在字典中有所定义的术语要根据上下文的相关描述来进行解释，而不应该理想化，或者超出本意来进行解释，除非在本发明中有明确的定义。

尽管本发明的优选实施例已经说明了用途，但是本领域的技术人员在不脱离本发明的范围和发明的精神的情况下能够理解不同的修改、补充和替代，这些修改、补充和替代也应视为本发明的保护范围。因此，在本发明中所披露的实施例意在说明本发明的技术思想的范围，并且该些实施例并不限定本发明的范围。本发明的范围要根据附属的权利要求，例如所有的技术想法包括等同于本发明的权利要求范围，来进行解释。

Claims (10)

1.一种用于车辆的转向柱，其特征在于，包括：

一输入轴，所述输入轴具有一第一端，所述输入轴的第一端连接至一转向轴，其中一扭矩传感器附着于所述输入轴的外周表面；

一输出轴，所述输出轴具有一第一端，所述输出轴的第一端连接至所述输入轴的一第二端，所述输出轴的第二端连接至一小齿轮轴，其中一蜗轮耦接至所述输出轴的外周表面；

一扭杆，所述扭杆具有一第一端和一第二端，所述扭杆的第一端和第二端分别耦接至所述输入轴的内周表面和所述输出轴的内周表面；以及

一支撑组件，所述支撑组件耦接至所述输入轴的第二端的外周表面和所述输出轴的第一端的内周表面。

2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述输出轴的第一端包括：一突出部，所述突出部为轴向突出；所述输入轴包括：一第一小直径部，所述输入轴在与所述扭矩传感器座接的外周表面的直径是减小的，以形成所述第一小直径部，使得所述突出部耦接至所述第一小直径部的外周侧；以及

所述输入轴包括：一第二小直径部，所述输入轴在所述第一小直径部的一顶端的直径是减小的，以形成所述第二直径部，使得所述支撑组件耦接在所述输出轴的内周表面和所述第二小直径部的外周表面之间。

3.根据权利要求2所述的转向柱，其特征在于，所述输出轴的第一端包括：一增大直径部，所述输出轴在一所述扭杆所***的***孔内的直径为径向向外扩大，以形成所述增大直径部，使得所述支撑组件耦接在所述增大直径部的内周表面和所述第二小直径部的外周表面之间。

4.根据权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述输出轴包括：一第一阶状部，所述第一阶状部在所述突出部一顶端的外周表面上径向地突出，以使所述蜗轮的一侧端被所述第一阶状部所支撑，并且所述蜗轮的所述侧端与所述第一阶状部相耦接；以及

一第三小直径部，所述输出轴在所述蜗轮所座接的外周表面的顶端处的直径是减小的，以形成所述第三小直径部，其中一第一轴承耦接至所述第三小直径部的外周表面；以及

所述输入轴包括：一第二阶状部，所述第二阶状部在所述扭矩传感器所座接的所述输入轴外周表面的一顶端径向地突出，以使所述扭矩传感器的一侧端被所述第二阶状部所支撑，并且所述扭矩传感器的所述侧端与所述第二阶状部相耦接。

5.根据权利要求4所述的转向柱，其特征在于，所述第一轴承的内圈耦接至一锁紧螺母，并且被所述锁紧螺母轴向地支撑，其中所述锁紧螺母耦接至所述输出轴的外周表面。

6.根据权利要求5所述的转向柱，其特征在于，所述第一轴承的外圈耦接至一锁紧螺丝，并且被所述锁紧螺丝轴向地支撑，其中所述锁紧螺丝耦接至一壳体的内周表面。

7.根据权利要求5所述的转向柱，其特征在于，所述第一轴承的外圈耦接至一支架，并且被所述支架轴向地支撑，其中所述支架耦接至所述壳体的外侧。

8.根据权利要求4所述的转向柱，其特征在于，一第二轴承的一侧被与其相对的所述输入轴的第二阶状部所支撑，并且所述第二轴承与所述输入轴的外周表面相耦接。

9.根据权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述支撑组件包括：一筒状外侧组件和多个旋转组件，其中所述多个旋转组件设置在所述外侧组件的内周表面上，并且沿圆周方向彼此相隔开，所述多个旋转组件可旋转地耦接至所述外侧组件的内周表面。

10.根据权利要求6所述的转向柱，其特征在于，至少两个支撑组件耦接在所述第二小直径部的外周表面上，并且彼此轴向地间隔开。