一种线控转向系统角度限位装置

技术领域

本发明属于汽车转向系统的技术领域，特别是涉及一种线控转向系统角度限位装置。

背景技术

线控转向系统指在驾驶员输入接口(方向盘)和执行机构(转向轮)之间是通过线控 (电子信号)连接的，针对有机械离合器连接的线控转向管柱，正常工作时机械离合器处于分离状态以实现驾驶员输入接口与执行机构的机械分离，依靠控制器控制转向执行机构转向并反馈路感信息给手感电机以模拟路况输出给接口方向盘。当控制器故障失效或下电后，机械离合器吸合以实现驾驶员输入接口与执行机构的连接，此时线控功能失效，整套系统转变成PEPS或REPS，方向盘的旋转角度因有机械离合的存在而控制在时钟弹簧的角度范围内。

但针对无机械离合器连接的线控转向管柱，便需要实现对转动角度的范围限制以免造成时钟弹簧因旋转角度超限而发生断裂。通常在线控转向系统中，多数是依靠控制器控制手感电机来实现对方向盘的转向角度限制，但当下电或控制失效后便无法实现对方向盘转向角度的约束限制，从而失去对时钟弹簧的保护。

现阶段，线控转向的发展趋势主要制约于线控功能的安全等级，机械离合器限制了线控转向系统灵活的布置方式及碰撞时的安全性。后续趋势在于提高系统的安全等级，从而去掉机械离合器以实现真正意义上的线控转向并降低成本。因此需要另一种角度限位装置来实现下电后对时钟弹簧的保护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种线控转向系统角度限位装置，实现线控转向系统下电后对方向盘转动角度的限制，达到保护时钟弹簧的目的，避免时钟弹簧因方向盘旋转角度超限而发生断裂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种线控转向系统角度限位装置，包括限位壳体、丝杆轴、连接件、限位滑套和限位螺栓，所述丝杆轴可沿中心轴转动地装套在限位壳体中，所述连接件包括一体结构的方向盘输出轴连接部和丝杆轴连接部，所述连接件通过丝杆轴连接部与丝杆轴紧固连接，所述限位滑套通过螺牙结构配合装套在丝杆轴上，所述限位滑套的相对两侧分别沿轴向开设有腰形槽，所述限位壳体的相对两侧分别安装有限位螺栓，两侧的限位螺栓的轴端分别插入到限位滑套两侧的腰形槽中，通过所述丝杆轴转动带动限位滑套前后移动，使得所述腰形槽前后两端分别与限位螺栓接触形成限位对方向盘的旋转角度进行限位。

所述方向盘输出轴连接部为抱箍式花键套，所述抱箍式花键套内部设有内花键和缺齿定位平面，所述抱箍式花键套与方向盘输出轴之间相对定位连接使得方向盘处于中间位置时，所述限位滑套位于限位行程的中间位置。

所述丝杆轴连接部与丝杆轴的端部过盈配合连接，所述丝杆轴连接部的内部设有对丝杆轴端部的安装深度进行限位的凸肩结构。

所述丝杆轴的后端部穿过轴承，所述轴承定位安装在限位壳体中。

所述丝杆轴的前端部穿过衬套，所述衬套套在轴承内圈，所述轴承定位安装在限位壳体中。

所述轴承的外圈两侧分别通过限位壳体的挡肩和卡簧进行轴向定位，所述卡簧的外圈部为斜面结构，所述限位壳体上设有斜口槽，所述卡簧的外圈部插入到斜口槽中、内圈部与轴承的外圈形成抵压。

所述轴承的内圈通过丝杆轴上的凸肩进行轴向定位。

所述衬套包括套环和设置于套环外侧的环形垫片，所述丝杆轴的前端部装套有调节螺母，所述调节螺母压紧环形垫片对轴承的内圈进行轴向定位。

所述限位壳体上设有与内腔连通的开槽，所述开槽的前后两侧分别设有台阶，所述限位滑套对应开槽的方向设有弓形槽，所述限位滑套处于限位行程的中间位置时，所述弓形槽的两侧棱边分别与两侧台阶的棱边对应，所述限位滑套处于限位位置时，所述弓形槽的一侧棱边与其中一侧台阶的棱边对应。

所述限位壳体上设有安装座，所述安装座的两侧分别设有螺栓安装孔。

有益效果

本发明能够在线控转向系统下电后，对方向盘的转动角度进行限位，达到保护时钟弹簧的目的，避免时钟弹簧因方向盘旋转角度超限而发生断裂，结构稳定性好，噪音低，易于装配。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图。

图2为本发明总成的结构示意图(前端视角)。

图3为本发明总成的结构示意图(后端视角)。

图4为限位滑套的结构示意图。

图5为连接件的平面结构示意图。

图6为图5中A-A剖面结构示意图。

图7为衬套的结构示意图。

图8为衬套的平面结构示意图。

图9为限位螺栓的结构示意图。

图10为限位螺栓的平面结构示意图。

图11为卡簧的结构示意图。

图12为限位滑套位于限位行程中间位置时与限位壳体之间的装配关系示意图(第一视角)。

图13为限位滑套位于限位行程中间位置时与限位壳体之间的装配关系示意图(第二视角)。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示的一种线控转向系统角度限位装置，包括限位壳体1、丝杆轴2、连接件3、轴承4、卡簧5、限位滑套6、限位螺栓7、衬套8和调节螺母9。

丝杆轴2可沿中心轴转动地装套在限位壳体1中。如图1所示，丝杆轴2的前端部和后端部分别通过轴承4提供了对丝杆轴2的旋转支撑。轴承4外圈均与限位壳体1间隙配合，外圈轴向定位依靠限位壳体1上的台阶挡肩与卡簧5。丝杆轴2的后端部穿过轴承4，后端部的轴承4内圈与丝杆轴2为间隙配合。丝杆轴2的前端部穿过衬套8，衬套8套在轴承4内圈，前端部的轴承4与衬套8为过盈配合，衬套8与丝杆轴2为间隙配合。后端部的轴承4内圈轴向定位依靠丝杆轴2的台肩，前端部的轴承4内圈依靠衬套8的环形垫片8-2及调节螺母9的锁紧。

参阅图2和图3，限位壳体1上设有安装座1-3，安装座1-3的两侧分别设有螺栓安装孔1-4。限位壳体1的安装座1-3与外部壳体通过图示两侧的螺栓安装孔1-4进行刚性连接，外部壳体结构相对整车衡量固定，即在角度限位系统中，此限位壳体1视作固定件，提供对其它部件的支撑力和对旋转后机械限位时的反作用扭矩。

参阅图5，连接件3包括一体结构的方向盘输出轴连接部3-1和丝杆轴连接部3-2。如图6随所示，方向盘输出轴连接部3-1为抱箍式花键套，抱箍式花键套的内花键3-3与外部方向盘输出轴的外花键为间隙配合，内花键3-3与外部方向盘输出轴的外花键上均存在缺齿定位平面3-4，以实现抱箍式花键套与方向盘输出轴之间相对固定的安装角度关系，即方向盘处于中间位置时，角度限位装置也对应处于限位行程的中间位置。当上述内外花键配合后，外部螺栓通过花键套上的光孔3-5拧入螺纹孔3-5，由外部螺栓提供的预紧力和花键套上的开槽结构3-7可实现花键处结构的弹性形变，从而缩小与外花键的配合间隙实现抱紧。至此，扭矩及角度可以由方向盘输入连接至本角度限位装置。

参阅图1，丝杆轴连接部3-2与丝杆轴2的端部过盈配合连接，丝杆轴连接部3-2的内部设有对丝杆轴2端部的安装深度进行限位的凸肩结构。

参阅图11，卡簧5的外圈部5-1为斜面结构，具有15°的斜口表面，限位壳体1上设有斜口槽。卡簧5在使用时可以与限位壳体1上对应的斜口槽进行斜面配合，使得卡簧5 的外圈部5-1插入到斜口槽中，使得内圈部5-2与轴承4的外圈形成抵压，从而提供一个指向轴承的压力以消除轴承4在轴向上的间隙，以避免因方向盘换向，轴承轴向窜动带来的噪音问题。

参阅图7和图8，衬套8包括套环8-1和设置于套环8-1外侧的环形垫片8-2。套环8-1的塑料润滑材质结构与丝杆轴2接触，以降低旋转摩擦。衬套8注塑时包含金属材质环形垫片8-2，其与调节螺母9接触。在调节螺母9通过螺纹拧入丝杆轴2前端部锁紧时，预紧轴向力作用于环形垫片8-2传递至轴承4内圈，增加了环形垫片8-2的受力强度，对轴承4的内圈进行轴向限位。

参阅图1和图4，限位滑套6与限位壳体1为间隙配合，通过梯形螺牙结构配合装套在丝杆轴2上。限位滑套6的相对两侧分别沿轴向开设有腰形槽6-1，限位壳体1的相对两侧分别通过螺纹孔安装有限位螺栓7。如图9和图10所示，限位螺栓7包括有弹性垫圈 7-1，末端为无螺纹光轴7-2。两侧的限位螺栓7的光轴7-2分别插入到限位滑套6两侧的腰形槽6-1中。当限位装置工作时，丝杆轴2旋转运动，通过梯形螺纹带动限位滑套6运动，限位滑套6因两侧腰形槽6-1均插有限位螺栓7的光轴7-2，限制其旋转自由度，限位滑套6沿轴向产生前后运动。通过所述丝杆轴2转动带动限位滑套6前后移动，使得所述腰形槽6-1前后两端分别与限位螺栓7接触形成限位，对方向盘的旋转角度进行限位。当方向盘单向转动540°度时，限位滑套6单向移动丝杆轴2参数对应的行程，此时限位滑套6两侧的腰形槽6-1与限位螺栓7的光轴7-2发生机械接触，实现旋转角度的限位功能。此时限位滑套6与轴承4在轴向方向仍存在一定的设计间隙量，目的为降低当限位螺栓7与限位环套6之间限位发生时作用扭矩带来的接触面预紧力。

参阅图3、图12和图13，限位壳体1上设有与内腔连通的开槽1-1，开槽1-1的前后两侧分别设有台阶1-2，限位滑套6对应开槽1-1的方向设有弓形槽6-2。当限位滑套6处于限位行程的中间位置时，弓形槽6-2的两侧棱边分别与两侧台阶1-2的棱边对应；当限位滑套6向前移动处于限位位置时，弓形槽6-2的后侧棱边与前侧台阶1-2的棱边对应；当限位滑套6向后移动处于限位位置时，弓形槽6-2的前侧棱边与后侧台阶1-2的棱边对应。通过限位滑块6的开槽棱边能与限位壳体1的开槽1-1的台阶棱边有唯一对应的位置关系，便于装配和应用时识别和定位限位滑块6在限位壳体1的内部位置。