CN112706825A - 转向离合器、转向***和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆领域，公开了一种转向离合器、转向***和车辆，转向离合器(100)包括：外套筒(1)，用于与车辆的转向机(200)连接且设有套筒内腔；连接轴组件，用于与车辆的方向盘(300)连接且连接轴组件的底端***套筒内腔；接合件(2)，套设在外套筒(1)的内周壁与连接轴组件的底端的外周壁之间且能够沿轴向移动；以及驱动装置，用于驱动接合件(2)在第一轴向位置与第二轴向位置之间轴向移动；其中，接合件(2)在第一轴向位置时，连接轴组件与外套筒(1)耦合，接合件(2)在第二轴向位置时，连接轴组件与外套筒(1)解耦。本发明通过设置转向离合器，在保证车辆能够正常转向行驶的前提下，使车辆适于进行仿真驾驶游戏。

Description

转向离合器、转向***和车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种转向离合器、转向***和车辆。

背景技术

在现有的车辆中，转向管柱和转向机长期处于啮合状态，因此在停车状态下，操控方向盘转动必然会带动轮胎运动。当需要在车辆中进行仿真驾驶游戏时，存在方向盘旋转自由度过小、轮胎与地面反复摩擦而造成轮胎严重磨损等问题。换句话说，在现有的车辆中不适宜也无法进行仿真驾驶游戏。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种转向离合器、转向***和车辆，能够使方向盘与转向机在接合状态和分离状态之间切换，以使得车辆适于进行仿真驾驶游戏。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种转向离合器，该转向离合器包括：

外套筒，用于与车辆的转向机连接且设有套筒内腔；

连接轴组件，用于与车辆的方向盘连接且所述连接轴组件的底端***所述套筒内腔；

接合件，套设在所述外套筒的内周壁与所述连接轴组件的底端的外周壁之间且能够沿轴向移动；以及

驱动装置，用于驱动所述接合件在第一轴向位置与第二轴向位置之间轴向移动；

其中，所述接合件在所述第一轴向位置时，所述连接轴组件与所述外套筒耦合，所述接合件在所述第二轴向位置时，所述连接轴组件与所述外套筒解耦。

可选地，所述转向离合器包括上下间隔地设置在所述套筒内腔中的上轴承和下轴承，所述连接轴组件依次穿连所述上轴承和所述下轴承，所述接合件设置为能够在所述上轴承和所述下轴承之间的套筒内腔区域内沿轴向移动。

可选地，所述外套筒包括套筒本体和盖合在所述套筒本体的顶部的套筒端盖，所述上轴承设置在所述套筒端盖内，所述下轴承设置在所述套筒本体的底端。

可选地，所述接合件的外周壁形成有接合件外花键且内周壁形成有接合件内花键，所述外套筒的内周壁形成有套筒内花键，所述连接轴组件包括轴套和插装在所述轴套内的连接轴本体，所述轴套的下端的外周壁形成有轴套外花键；

其中，所述接合件外花键、所述接合件内花键、所述套筒内花键以及所述轴套外花键均沿轴向延伸，所述接合件外花键与所述套筒内花键之间形成花键配合连接，所述接合件内花键与所述轴套外花键之间形成花键配合连接。

可选地，所述套筒内花键的轴向长度不小于所述接合件内花键的轴向长度和所述轴套外花键的轴向长度之和；

和/或，所述接合件外花键呈梯形，相邻的所述套筒内花键之间形成有匹配于所述接合件外花键的套筒内花键槽部。

可选地，所述驱动装置包括固定连接在所述外套筒的外周壁上的驱动电机，所述驱动电机包括沿轴向伸出的电机轴组件，所述电机轴组件的外周壁上形成有电机轴外螺纹，所述接合件的外周壁上形成有接合件外螺纹，所述外套筒的周壁设有沿径向贯通的套筒周壁槽，所述电机轴外螺纹穿过所述套筒周壁槽与所述接合件外螺纹螺接以形成丝杆螺母传动。

可选地，所述驱动装置包括能够沿轴向移动的升降驱动杆，所述升降驱动杆设置在所述套筒内腔中且与所述接合件固定连接。

可选地，所述转向离合器还包括万向节，所述万向节的顶端连接于所述外套筒的底部且底端用于与所述转向机连接。

本发明第二方面提供了一种转向***，该转向***包括转向管柱、转向机以及上述的转向离合器，所述转向离合器连接在所述转向管柱与所述转向机之间。

本发明第三方面提供了一种采用上述转向***的车辆。

在本发明中，当转向离合器中的驱动装置驱动接合件移动至第一轴向位置时，连接轴组件、接合件和外套筒依次传动连接，从而在操控方向盘转动时转向机能够跟随运动，即保证车辆能够正常转向行驶。当驱动装置驱动接合件移动至第二轴向位置时，连接轴组件与接合件脱离连接，从而使方向盘与转向机互不约束，以使得车辆能够适于进行仿真驾驶游戏。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的具体实施方式中的一种转向***的示意图；

图2为本发明的具体实施方式中的一种转向离合器的剖视图；

图3为图2中的轴套的立体图；

图4为图2中的接合件的立体图；

图5为图2中的外套筒的立体图；

图6为图2中的轴套、连接轴本体、上轴承以及下轴承的装配示意图；

图7为本发明的具体实施方式中的车辆的结构框图。

附图标记说明：

1000 车辆

100 转向离合器 200 转向机

300 方向盘 400 转向管柱

1 外套筒 2 接合件

3 轴套 4 连接轴本体

5 上轴承 6 下轴承

7 电机轴组件 8 万向节

1a 套筒本体 1b 套筒端盖

1c 套筒内花键 1d 套筒周壁槽

2a 接合件外花键 2b 接合件内花键

2c 接合件外螺纹 3a 轴套外花键

7a 电机轴外螺纹

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

下面参考附图描述根据本发明的转向离合器、转向***和车辆。

如图1至图6所示，本发明的第一示例性实施例提供了一种转向离合器100，转向离合器100包括外套筒1、连接轴组件、接合件2和驱动装置。外套筒1用于与车辆的转向机200连接且设有套筒内腔，连接轴组件用于与车辆的方向盘300连接且连接轴组件的底端***套筒内腔，接合件2套设在外套筒1的内周壁与连接轴组件的底端的外周壁之间且能够沿轴向移动，驱动装置用于驱动接合件2在第一轴向位置与第二轴向位置之间轴向移动。其中，在第一轴向位置，连接轴组件、接合件2和外套筒1依次传动连接，在第二轴向位置，连接轴组件与接合件2脱离连接。

通过设置上述结构，当驱动装置驱动接合件2移动至第一轴向位置时，连接轴组件、接合件2和外套筒1依次传动连接，从而在操控方向盘300转动时转向机200能够跟随运动，即保证车辆能够正常转向行驶。当驱动装置驱动接合件2移动至第二轴向位置时，连接轴组件与接合件2脱离连接，从而使方向盘300与转向机200互不约束，以使得车辆能够适于进行仿真驾驶游戏。

在一种实施例中，参照图2，转向离合器100包括上下间隔地设置在套筒内腔中的上轴承5和下轴承6，连接轴组件依次穿连上轴承5和下轴承6，接合件2设置为能够在上轴承5和下轴承6之间的套筒内腔区域内沿轴向移动。在此结构下，无论驱动装置是将接合件2驱动至第一轴向位置或第二轴向位置，连接轴组件始终不会从外套筒1中脱离，从而保证转向离合器100能够在接合状态和分离状态之间顺畅切换。

在一种实施例中，外套筒1包括套筒本体1a和盖合在套筒本体1a的顶部的套筒端盖1b，上轴承5设置在套筒端盖1b内，下轴承6设置在套筒本体1a的底端。通过将外套筒1设置为包括套筒本体1a和套筒端盖1b的盖合组装结构，可便于安装套筒内腔中的零件，例如，便于将上轴承5安装在套筒端盖1b内和将下轴承6安装在套筒本体1a内。

在一种实施例中，接合件2的外周壁形成有接合件外花键2a且内周壁形成有接合件内花键2b，外套筒1的内周壁形成有套筒内花键1c，连接轴组件包括轴套3和插装在轴套3内的连接轴本体4，轴套3的下端的外周壁形成有轴套外花键3a。其中，接合件外花键2a、接合件内花键2b、套筒内花键1c以及轴套外花键3a均沿轴向延伸，接合件外花键2a与套筒内花键1c之间形成花键配合连接，接合件内花键2b与轴套外花键3a之间形成花键配合连接。通过在轴套3、接合件2和外套筒1之间形成花键配合连接，在保证连接轴本体4、轴套3、接合件2和外套筒1实现依次传动连接的情况下，使得接合件2能够在第一轴向位置与第二轴向位置之间轴向移动，从而使转向离合器100能够在接合状态和分离状态之间切换。

当然，轴套3、接合件2和外套筒1之间的具体连接方式不仅限于本实施例中的连接方式，还可以采用卡扣连接等，但需要保证接合件2能够沿轴向运动，从而保证转向离合器100能够在接合状态和分离状态之间切换。

为保证接合件2能够完全脱离与轴套3之间的连接以使得转向离合器100能够切换至分离状态，可限定套筒内花键1c的轴向长度不小于接合件内花键2b的轴向长度和轴套外花键3a的轴向长度之和。

在一种实施例中，接合件外花键2a呈梯形，相邻的套筒内花键1c之间形成有匹配于接合件外花键2a的套筒内花键槽部，即套筒内花键槽部呈梯形。在此结构下，接合件外花键2a与套筒内花键槽部的接触面积较大，有利于减小磨损。且接合件外花键2a与套筒内花键槽部相对于轴线形成一定角度，能够补偿配合间隙(包括加工或机构运动磨损造成的间隙等)。此外，梯形花键的装配面的精密加工要求和装配要求均低于矩形花键，有利于节约成本。

在一种实施例中，驱动装置可包括固定连接在外套筒1的外周壁上的驱动电机，该驱动电机包括沿轴向伸出的电机轴组件7，电机轴组件7的外周壁上形成有电机轴外螺纹7a，接合件2的外周壁上形成有接合件外螺纹2c，外套筒1的周壁设有沿径向贯通的套筒周壁槽1d，电机轴外螺纹7a穿过套筒周壁槽1d与接合件外螺纹2c螺接以形成丝杆螺母传动。换言之，当驱动电机驱动电机轴组件7旋转时，由于电机轴组件7上的电机轴外螺纹7a与接合件2上的接合件外螺纹2c螺接，且由于接合件2受到轴套3和外套筒1的周向限位作用，因此使得接合件2能够沿轴向位移。

或者，在另一种实施例中，驱动装置可包括能够沿轴向移动的升降驱动杆，该升降驱动杆设置在套筒内腔中且与接合件固定连接。由于升降驱动杆设置在套筒内腔中，因此无需在外套筒1的周壁开槽，因此可简化转向离合器100的结构。

在一种实施例中，参照图1，可将转向离合器100设置在方向盘300与转向机200之间的原有的中间轴中。在此结构下，转向离合器100还包括万向节8，万向节8的顶端连接于外套筒1的底部且底端用于与转向机200连接。当然，在其他实施例中，也可将转向离合器100设置在方向盘300与转向机200之间的其他位置，只要保证转向离合器100能够在接合状态和分离状态之间切换即可。例如，可将转向离合器100设置在方向盘300与转向机200之间的原有的转向管柱中。

本发明的第二示例性实施例提供了一种转向***，该转向***包括转向管柱400、转向机200以及上述的转向离合器100。其中，转向离合器100连接在转向管柱400与转向机200之间，例如，转向离合器100可设置在转向***的原有的中间轴中，或者转向离合器100可设置在转向***的原有的转向管柱400中。

如图7所示，本发明的第三示例性实施例提供了一种采用上述转向***的车辆1000，该车辆1000可以是汽车、新能源车等各种类型的车辆。

由于本发明的第二示例性实施例的转向***以及本发明的第三示例性实施例的车辆1000均采用了上述转向离合器100，因此均具有该转向离合器100的全部优点、功能和效果，此处不再重复赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种转向离合器，其特征在于，所述转向离合器(100)包括：

外套筒(1)，用于与车辆的转向机(200)连接且设有套筒内腔；

连接轴组件，用于与车辆的方向盘(300)连接且所述连接轴组件的底端***所述套筒内腔；

接合件(2)，套设在所述外套筒(1)的内周壁与所述连接轴组件的底端的外周壁之间且能够沿轴向移动；以及

驱动装置，用于驱动所述接合件(2)在第一轴向位置与第二轴向位置之间轴向移动；

其中，所述接合件(2)在所述第一轴向位置时，所述连接轴组件与所述外套筒(1)耦合，所述接合件(2)在所述第二轴向位置时，所述连接轴组件与所述外套筒(1)解耦。

2.根据权利要求1所述的转向离合器，其特征在于，所述转向离合器(100)包括上下间隔地设置在所述套筒内腔中的上轴承(5)和下轴承(6)，所述连接轴组件依次穿连所述上轴承(5)和所述下轴承(6)，所述接合件(2)设置为能够在所述上轴承(5)和所述下轴承(6)之间的套筒内腔区域内沿轴向移动。

3.根据权利要求2所述的转向离合器，其特征在于，所述外套筒(1)包括套筒本体(1a)和盖合在所述套筒本体(1a)的顶部的套筒端盖(1b)，所述上轴承(5)设置在所述套筒端盖(1b)内，所述下轴承(6)设置在所述套筒本体(1a)的底端。

4.根据权利要求1所述的转向离合器，其特征在于，所述接合件(2)的外周壁形成有接合件外花键(2a)且内周壁形成有接合件内花键(2b)，所述外套筒(1)的内周壁形成有套筒内花键(1c)，所述连接轴组件包括轴套(3)和插装在所述轴套(3)内的连接轴本体(4)，所述轴套(3)的下端的外周壁形成有轴套外花键(3a)；

其中，所述接合件外花键(2a)、所述接合件内花键(2b)、所述套筒内花键(1c)以及所述轴套外花键(3a)均沿轴向延伸，所述接合件外花键(2a)与所述套筒内花键(1c)之间形成花键配合连接，所述接合件内花键(2b)与所述轴套外花键(3a)之间形成花键配合连接。

5.根据权利要求4所述的转向离合器，其特征在于，所述套筒内花键(1c)的轴向长度不小于所述接合件内花键(2b)的轴向长度和所述轴套外花键(3a)的轴向长度之和；

和/或，所述接合件外花键(2a)呈梯形，相邻的所述套筒内花键(1c)之间形成有匹配于所述接合件外花键(2a)的套筒内花键槽部。

6.根据权利要求1所述的转向离合器，其特征在于，所述驱动装置包括固定连接在所述外套筒(1)的外周壁上的驱动电机，所述驱动电机包括沿轴向伸出的电机轴组件(7)，所述电机轴组件(7)的外周壁上形成有电机轴外螺纹(7a)，所述接合件(2)的外周壁上形成有接合件外螺纹(2c)，所述外套筒(1)的周壁设有沿径向贯通的套筒周壁槽(1d)，所述电机轴外螺纹(7a)穿过所述套筒周壁槽(1d)与所述接合件外螺纹(2c)螺接以形成丝杆螺母传动。

7.根据权利要求1所述的转向离合器，其特征在于，所述驱动装置包括能够沿轴向移动的升降驱动杆，所述升降驱动杆设置在所述套筒内腔中且与所述接合件固定连接。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的转向离合器，其特征在于，所述转向离合器(100)还包括万向节(8)，所述万向节(8)的顶端连接于所述外套筒(1)的底部且底端用于与所述转向机(200)连接。

9.一种转向***，其特征在于，所述转向***包括转向管柱(400)、转向机(200)以及根据权利要求1～8中任意一项所述的转向离合器(100)，所述转向离合器(100)连接在所述转向管柱(400)与所述转向机(200)之间。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆(1000)包括根据权利要求9所述的转向***。

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