能轴向调节的伸缩转向轴组件的制作方法

1.在本文中描述的实施例涉及车辆转向系统，并且特别涉及一种能轴向调节的伸缩转向轴组件。


背景技术：

2.交通工具(诸如汽车、卡车、运动型多功能车、跨界车、小型货车、船舶、飞机、全地形车、休闲车或其他合适的车辆/交通工具)包括各种转向系统方案，例如线控转向和驾驶员界面转向。这些转向系统方案通常包括转向柱，用以将转向输入转换成与转向联动装置(steering linkage)相互作用的输出以最终导致车轮(或其他元件)使车辆/交通工具转动。某些转向柱能在多个位置之间进行轴向调节。在过去，能进行轴向调节的转向柱的功能是提供手轮(hand wheel，操纵盘)位置的灵活性，且利于针对不同体型的驾驶员的驾驶位置较舒适。然而，现在有机会进行大得多的伸缩行程，其也可被称为收起(stow，收纳)行程(即，当不需要手轮时)。例如，可以将手轮重新定位成更远离驾驶员，以允许他/她进行除操作车辆/交通工具之外的其他事情，诸如当停车时使用笔记本电脑进行工作。其他示例包括具有自动驾驶能力的车辆，使得当车辆处于自动驾驶模式中时，可以将手轮收起。
3.显著地移动至收起位置的转向柱组件可能很长。转向柱的大得多的长度给封装带来了挑战。设计可收起型转向柱的限制因素是转向轴组件的轴线(shaft line)，因为轴线的内部叠缩距离(collapse distance)必须允许沿整个收起行程的运动。解决上述的封装挑战将在需要完全收起能力的转向柱的行业中广受欢迎。


技术实现要素：

4.根据本公开的一个方面，一种能轴向调节的转向柱组件，包括第一护套和第二护套，其中，第一护套能相对于第二护套轴向地调节。转向柱组件还包括转向轴组件，所述转向轴组件设置在第一护套和第二护套内。转向轴组件包括第一轴。转向轴组件还包括第二轴，所述第二轴与第一轴接触。转向轴组件还包括第三轴，所述第三轴与第二轴接触，其中，第一轴、第二轴和第三轴能相对于彼此轴向地调节。
5.根据本公开的另一方面，一种设置在车辆转向系统中的护套组件内的转向轴组件。转向轴组件包括第一轴。转向轴组件还包括第二轴，其中，第一轴和第二轴能相对于彼此轴向地调节。转向轴组件还包括第三轴，其中，第一轴、第二轴和第三轴能相对于彼此轴向地调节，并且其中，第一轴、第二轴和第三轴共享一公共的轴向纵轴线。
6.这些和其他的优点及特征将从以下结合附图的详细描述中变得显而易见。
附图说明
7.在说明书随附的权利要求中特别地指出并明确要求保护被视为本发明的主题。本发明的上述及其他特征和优点从以下结合附图的详细描述中显而易见，其中：
8.图1大体上示出了具有用于车辆/交通工具的转向系统的一车辆；
9.图2是转向系统处于伸展位置的转向柱的正视横截面图；
10.图3是处于缩回位置的转向柱的正视横截面图；
11.图4是转向柱的转向轴组件的正视横截面图；以及
12.图5是图4的部分v的放大视图，其示出了转向轴组件的行程止动特征部。
具体实施方式
13.以下讨论针对本公开的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个可能比其他实施例描述得更加详细，但是所公开的实施例不应被解释为或以其他方式用于限制本公开的范围(包括权利要求)。此外，本领域技术人员将理解的是，以下描述具有广泛的应用，并且对任何实施例的讨论仅意味着对该实施例的例示，而非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被受限于该实施例。
14.如前述，交通工具(诸如汽车、卡车、运动型多功能车、跨界车、小型货车、船舶、飞机、全地形车、休闲车或其他合适的车辆/交通工具)包括各种转向系统方案，例如，线控转向和驾驶员界面转向。这些转向系统方案通常包括转向柱，用以将转向输入转换成与转向联动装置相互作用的输出以最终导致车轮(或其他元件)使车辆/交通工具转动。某些转向柱能在多个位置之间进行轴向调节。在过去，能进行轴向调节的转向柱的功能是提供手轮位置的灵活性，且利于针对不同体型的驾驶员的驾驶位置较舒适。然而，现在有机会进行大得多的伸缩行程，其也可以称为收起行程(即，当不需要手轮时)。例如，可以将手轮重新定位成进一步远离驾驶员，以允许他/她进行除操作车辆/交通工具之外的其他事情，诸如当停车时使用笔记本电脑进行工作。其他示例包括具有自动驾驶能力的车辆，使得当车辆处于自动驾驶模式中时，可以将手轮收起。对于显著较大量的伸缩和收起能力，常规的转向柱解决方案将不对任何普通乘用车的仪表板的后部与仪表板的前部之间进行封装。
15.现在参照附图，其中在本文中示出并描述了各种实施例，但不限于此，图1至图5示出了能轴向调节的转向柱组件的多个实施例，该转向柱组件具有改进的封装和其他操作上的益处。这种轴向可调节性是由允许其间有轴向运动的两个或更多个转向柱部分(例如护套、支架、轨道和/或类似物)之间的相对运动、以及允许其间有轴向运动的多个转向轴部分之间的相对运动导致的。轴向运动是指由多个部件之间相对伸缩、滑动或平移运动而产生的运动。
16.首先参照图1，根据本公开的原理，概略性地示出了车辆20。车辆20可以包括任何合适的车辆(诸如汽车、卡车、运动型多功能车、小型货车、跨界车、任何其他乘用车、任何合适的商用车辆、或其他任何合适的车辆)。虽然车辆20可以是具有轮并用以在道路上使用的乘用车，但是本公开的原理可以应用于其他交通工具(诸如飞机、牵引车、船或其他合适的交通工具)。车辆20可以包括推进系统30，诸如点火系统、电子系统或其组合。
17.在一些实施例中，车辆20还可以包括转向系统40。转向系统40可以被配置为驾驶员界面转向系统、自动驾驶系统或允许驾驶员界面和自动转向二者的系统。转向系统可以包括输入装置42(诸如方向盘)，其中，驾驶员可以通过转动方向盘以机械方式提供转向输入。转向柱组件44包括转向柱45，该转向柱沿着从输入装置42至输出组件46的轴线延伸。输出组件46可以包括小齿轮轴组件、i型轴、万向节(cardan joint，卡登接头)、线控转向部件或常规上位于输入装置42对面的任何特征。
18.转向柱45可以包括至少两个轴向可调节的部分，例如，第一部分48和第二部分50，该第一部分和第二部分相对于彼此在轴向上可调节。在一些实施例中，上述至少两个在轴向上可调节的部分还可以包括设置在第一部分48与第二部分50之间的至少一个第三部分49。第一部分48和第二部分50可以分别地配置为护套，诸如上护套和下护套。应理解的是，第一部分48和第二部分50可以是转向柱45的其他结构特征，诸如支架、轨道、其他装置或其组合。轴向运动可以包括滑动、伸缩、平移、其他轴向运动或其组合。
19.转向柱45在从伸展位置(图2)至缩回位置(图3)的一系列位置之间可移动。在伸展位置中，第一部分48相对于第二部分50沿轴向移动，使得输入装置42位于车辆的操作员附近。在缩回位置中，第一部分48相对于第二部分50沿轴向移动，使得当与伸展位置比较时，输入装置42位于离车辆操作员更远的位置。在一些实施例中，缩回位置可以对应于将输入装置42收起。例如，在自动驾驶期间，将输入设备42放置在收起位置中可能是有益的。在操作中，第一部分48与第二部分50之间的轴向移动可以通过操作者手动移动来实现，或通过伸缩致动器以机电方式实现。该轴向移动在伸展位置、缩回位置与任何中间位置之间进行调节。
20.转向齿轮组件54可以通过转向齿轮输入轴56连接至输出组件46。转向齿轮组件54可以被配置为齿条-小齿轮装置(rack-and-pinion)、循环球式转向齿轮或者与自动及驾驶员界面转向系统相关联的任何其他类型的转向齿轮装置。转向齿轮组件54随后可以经由输出轴60连接至驱动轴58。输出轴60可以包括转向臂(pitman arm，转向摇臂)和扇形齿轮和/或各种传统部件。输出轴60被操作性地连接至转向齿轮组件54，使得转向齿轮输入轴56的旋转引起输出轴60的响应移动，并且导致驱动桥使轮62转动。
21.现在参照图2和图3，其更详细地示出了转向柱组件44。特别地，第一护套48和第二护套50被示出为相对于彼此处于伸展位置(图2)和缩回(或收起)位置(图3)。如图所示，可以包括一个或多个致动器组件以便利于转向柱45的各种移动，诸如倾斜或俯仰调节。此外，在本文中公开的实施例中，转向柱在轴向上可调节，以使转向柱45在伸展位置与缩回位置之间移动。在一些实施例中，轴向调节可以由操作员手动地进行，或者可以通过致动器以机电方式完成。在所示的实施例中，第一护套48是上护套，第二护套50是下护套，并且在转向柱45的轴向调节期间，第一护套48由第二护套50以伸缩方式接纳。
22.转向柱45包括转向轴组件100，并沿着纵轴线x随其一起延伸。转向柱45部分地封闭在上护套48和下护套50内，并在第一端部102(例如，上端部)与第二端部104(例如，下端部)之间延伸。转向轴组件100包括三个或更多个轴，它们在整个转向柱45的轴向运动期间相对于彼此在轴向上可调节。
23.在所示的实施例中，转向轴组件100包括第一轴106、第二轴108和第三轴110。在一些实施例中，第一轴106从第一端部112延伸至第二端部114，其第一轴106的第一端部112对应于转向柱45的第一端部102。在一些实施例中，输入装置42(诸如方向盘)被操作性地联接至第一轴106的第一端部112。第一轴106限定了第一孔116，其第一轴106的第二端部114限定了通往第一孔116的开口。第二轴108从第一端部118延伸至第二端部120。第二轴108限定了第二孔122，其第二轴108的第二端部120限定了通往第二孔112的开口。第三轴110从第一端部124延伸至第二端部126。
24.如所示的，第二轴108的一部分设置在第一轴106的第一孔116内。特别地，第二轴
108的从第二轴108的第一端部118朝向第二轴108的第二端部120延伸的部分被设置在第一孔116内。类似地，第三轴110的一部分被设置在第二轴108的第二孔122内。特别地，第三轴110的从第三轴110的第一端部124朝向第三轴110的第二端部126延伸的部分被设置在第二孔122内。
25.第一轴106与第二轴108之间的接触或联接可以通过轴106、108之间的直接接触或间接接触(例如，联接接头)来实现。在所示的实施例中，通过花键接口来实现直接连接。特别地，第一孔116包括第一孔多个花键130，第二轴包括与第一孔多个花键130接触的多个第二轴外花键132。类似地，虽然第二轴108与第三轴110之间的接触或联接可以直接地或间接地进行，但所示的实施例示出了通过花键接口进行的方向连接。特别地，第二孔122包括第二孔多个花键134，第三轴110包括与第二孔多个花键134接触的多个第三轴外花键136。花键连接确保转向轴组件110的轴106、108、110一起旋转，同时仍允许它们之间的伸缩运动和轴向运动。
26.在操作中，在转向柱45从伸展位置(图2)移动至收起位置(图3)期间，第二轴108的较大部分设置在第一孔116内。类似地，在转向柱45从伸展位置移动至收起位置期间，第三轴110的较大部分设置在第二孔122内。换言之，转向轴组件100在从伸出位置移动至收起位置期间叠缩至显著较短的长度，同时将所有的轴(或轴段)保持在相同轴线(即，纵向轴线)中。因此，容纳了全收起行程范围，同时提供较短的轴向封装。
27.虽然以上转向轴组件100被示出和描述为具有设置在第二轴108内的第三轴110和设置在第一轴106内的第二轴108，但是应当能够想到反过来也是对的。具体而言，在一些实施例中，第一轴106可以在第二轴108内伸缩，而第二轴108可以在第三轴110内伸缩。
28.现在参照图4和图5，其示出了转向轴组件100的止动特征部或保持特征部。具体而言，第一轴106包括与第一轴106的第二端部114接近的第一轴止动特征部140。第一轴止动特征部140相对于第一孔116和转向轴组件100的纵向轴线径向向内地突出。第二轴108包括第二轴突出部142，该第二轴凸出部从第二轴108的外表面144径向向外地延伸以接触第一轴止动特征部140，用以限定第二轴108相对于第一轴106的轴向止动位置。类似地，第二轴108包括与第二轴108的第二端部120接近的第二轴止动特征部146。第二轴止动特征部146相对于第二孔122和转向轴组件100的纵向轴线径向向内地突出。第三轴110包括第三轴突出部148，该第三轴凸出部从第三轴110的外表面150径向向外地延伸以接触第二轴止动特征部146，用以限定第三轴110相对于第二轴108的轴向止动位置。
29.虽然仅结合有限数量的实施例详细地描述了本发明，但应容易理解的是，本发明不限于这些公开的实施例。相反，可以修改本发明以包括迄今为止未描述的但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替换或等效布置。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但应当理解的是，本发明的各方面可以仅包括描述的实施例中的一些实施例。而且，任何一个实施例的任何特征、元件、部件或优点能够被用于任何其他实施例。因此，本发明不应被视为受到上文描述的限制。

技术特征：
1.一种能轴向调节的转向柱组件，包括：第一护套；第二护套，其中，所述第一护套能相对于所述第二护套轴向地调节；以及转向轴组件，设置在所述第一护套和所述第二护套内，所述转向轴组件包括：第一轴；第二轴，所述第二轴与所述第一轴接触；以及第三轴，所述第三轴与所述第二轴接触，其中，所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴能相对于彼此轴向地调节。2.根据权利要求1所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，所述第一轴从第一轴第一端部延伸至第一轴第二端部，其中，所述第一轴限定了在所述第一轴第二端部处的第一开口和从所述第一开口延伸的第一轴孔，其中，所述第二轴从第二轴第一端部延伸至第二轴第二端部，其中，所述第二轴限定了在所述第二轴第二端部处的第二开口和从所述第二开口延伸的第二轴孔，其中，所述第二轴第一端部设置在所述第一轴孔内。3.根据权利要求2所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，所述第三轴从第三轴第一端部延伸至第三轴第二端部，其中，所述第三轴第一端部设置在所述第二轴孔内。4.根据权利要求3所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，所述第一护套能在伸展位置与收起位置之间轴向地调节，其中，在从所述伸展位置移动至所述收起位置的期间，所述第二轴的较大部分设置在所述第一轴孔内。5.根据权利要求3所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，所述第一护套能在伸展位置与收起位置之间轴向地调节，其中，在从所述伸展位置移动至所述收起位置期间，所述第三轴的较大部分设置在所述第二轴孔内。6.根据权利要求3所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，所述第一护套能在伸展位置与收起位置之间轴向地调节，其中，在从所述伸展位置移动至所述收起位置期间，所述第二轴的较大部分设置在所述第一轴孔内，并且其中，在从所述伸展位置移动至所述收起位置期间，所述第三轴的较大部分设置在所述第二轴孔内。7.根据权利要求3所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，所述第一轴包括与所述第一轴第二端部接近的第一轴止动特征部，所述第一轴止动特征部径向向内地突出，其中，所述第二轴包括第二轴突出部，所述第二轴突出部从所述第二轴的外表面径向向外地延伸而接触所述第一轴止动特征部，以限定所述第二轴相对于所述第一轴的轴向止动位置。8.根据权利要求3所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，所述第二轴包括与所述第二轴第二端部接近的第二轴止动特征部，所述第二轴止动特征部径向向内地突出，其中，所述第三轴包括第三轴突出部，所述第三轴突出部从所述第三轴的外表面径向向外地延伸而接触所述第二轴止动特征部，以限定所述第三轴相对于所述第二轴的轴向止动位置。9.根据权利要求2所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，手轮被能操作地联接至所述第一轴第一端部。10.根据权利要求3所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，所述第一轴孔包括多个第一孔花键，而所述第二轴包括与所述多个第一孔花键接触的多个第二轴外花键。11.根据权利要求3所述的能轴向调节的转向柱组件，其中，所述第二轴孔包括多个第二孔花键，而所述第三轴包括与所述多个第二孔花键接触的多个第三轴外花键。
12.一种设置在车辆转向系统中的护套组件内的转向轴组件，所述转向轴组件包括：第一轴；第二轴，其中，所述第一轴和所述第二轴能相对于彼此轴向地调节；以及第三轴，其中，所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴能相对于彼此轴向地调节，并且其中，所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴共同具有一公共的轴向纵轴线。13.根据权利要求12所述的转向轴组件，其中，所述第一轴从第一轴第一端部延伸至第一轴第二端部，其中，所述第一轴限定了在所述第一轴第二端部处的第一开口以及从所述第一开口延伸的第一轴孔，其中，所述第二轴从第二轴第一端部延伸至第二轴第二端部，其中，所述第二轴限定了在所述第二轴第二端部处的第二开口以及从所述第二开口延伸的第二轴孔，其中，所述第二轴第一端部设置在所述第一轴孔内。14.根据权利要求13所述的转向轴组件，其中，所述第三轴从第三轴第一端部延伸至第三轴第二端部，其中，所述第三轴第一端部设置在所述第二轴孔内。15.根据权利要求14所述的转向轴组件，其中，所述第二轴包括与所述第二轴第二端部接近的第二轴止动特征部，所述第二轴止动特征部径向向内地突出，其中，所述第三轴包括第三轴突出部，所述第三轴突出部从所述第三轴的外表面径向向外地延伸而接触所述第二轴止动特征部，以限定所述第三轴相对于所述第二轴的轴向止动位置。16.根据权利要求13所述的转向轴组件，其中，手轮被操作性地联接至所述第一轴第一端部。17.根据权利要求14所述的转向轴组件，其中，所述第一轴孔包括多个第一孔花键，而所述第二轴包括与所述多个第一孔花键接触的多个第二轴外花键。18.根据权利要求14所述的转向轴组件，其中，所述第二轴孔包括多个第二孔花键，并且所述第三轴包括与所述多个第二孔花键接触的多个第三轴外花键。

技术总结
一种能轴向调节的转向柱组件包括第一护套和第二护套，其中，第一护套能相对于第二护套轴向地调节。该转向柱组件还包括转向轴组件，该转向轴组件设置在第一护套和第二护套内。该转向轴组件包括第一轴。该转向轴组件还包括第二轴，该第二轴与第一轴接触。该转向轴组件还包括第三轴，该第三轴与第二轴接触，其中，第一轴、第二轴和第三轴能相对于彼此轴向地调节。地调节。地调节。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：操纵技术IP控股公司
技术研发日：2023.01.28
技术公布日：2023/7/31