汽车转向系统的制作方法

本申请涉汽车领域，尤其涉及一种智能化的汽车转向系统。

背景技术：

在汽车产业新四化(电动化、网联化、智能化、共享化)的浪潮下，现有的汽车方向盘功能单一，已逐渐难以满足汽车电动化与智能化的需求。一方面固定姿态的方向盘无法适应不同身材的驾驶员，驾驶员通常需要通过调节前排座椅位置来适应方向盘的固定位置，进而获得舒适的方向盘操控体验。但这样的调节也将影响到后排乘客的乘坐空间和舒适性。

另一方面，随着自动驾驶技术的发展，汽车将逐渐过渡到无人驾驶的状态。而当汽车处在无人驾驶的状态时，方向盘不仅不起作用，而且占据车内空间，影响驾驶员乘坐感受。

技术实现要素：

本申请提出一种智能化的汽车转向系统，具体包括如下技术方案：

一种汽车转向系统，包括方向盘以及连接于方向盘、与所述方向盘连接的主轴、转向装置以及伸缩装置，所述转向装置和所述伸缩装置依次套设于所述主轴上，所述主轴相对于所述转向装置沿所述主轴的轴线方向滑动，所述主轴与所述伸缩装置转动连接，所述主轴还固定连接有抵接部，所述伸缩装置包括伸缩电机、传动部和滑动部，所述滑动部套设于所述转向装置的外侧，并与所述抵接部连接，所述伸缩电机通过所述传动部控制所述滑动部沿所述轴线的方向移动，所述滑动部带动所述抵接部沿所述轴线的方向移动以调整所述方向盘的高度。

其中，所述汽车转向系统还包括电子控制单元，所述主轴在所述方向盘和所述抵接部之间还套设有转向角感应器和转矩感应器，所述转向角感应器和所述转矩感应器分别与所述电子控制单元连接，所述电子控制单元通过所述转向角感应器和所述转矩感应器感知所述方向盘的转向操作。

其中，所述汽车转向系统还包括减速部和扭矩反馈电机，所述减速部与所述转向装置和所述扭矩反馈电机相连接，所述扭矩反馈电机连接于所述电子控制单元，所述电子控制单元用于根据所述方向盘的转向操作控制所述扭矩反馈电机提供的反馈扭矩，并将所述反馈扭矩输出至所述减速部。

其中，所述转向装置包括沿所述主轴的轴线方向延伸的键槽，所述主轴与所述转向装置之间通过置于所述键槽内的平键实现滑动连接。

其中，所述转向装置与所述伸缩装置之间设有连接轴承，所述连接轴承用于实现所述主轴与所述伸缩装置之间的滑动连接。

其中，所述滑动部包括丝杠筒，所述滑动部通过所述丝杠筒与所述传动部之间通过丝杠连接，所述传动部驱动所述丝杠筒转动以实现所述滑动部沿所述主轴的轴线移动。

其中，所述传动部与所述伸缩电机之间通过齿轮传动，所述传动部还包括惰轮，所述惰轮用于调整所述伸缩电机与所述传动部之间的传动比。

其中，所述方向盘包括把手，所述把手内置有加热部，所述加热部用于加热所述把手。

其中，所述方向盘包括连接于所述把手和所述主轴之间的操控区，所述操控区内置有多媒体装置，所述多媒体装置包括视频播放器和音频播放器。

其中，所述多媒体装置还包括视频采集器和音频采集器。

本申请汽车转向系统通过连接于方向盘与车身之间的主轴来实现方向盘转向操作传递至车身的功能。其中所述主轴通过与所述转向装置的滑动连接以实现转向操作传递至所述车身，所述主轴还通过与所述伸缩装置的转动连接以实现调整所述方向盘高低的效果。其中，所述伸缩装置包括伸缩电机、传动部和滑动部，所述主轴还固定连接有抵接部，所述伸缩装置通过所述伸缩电机控制所述传动部以实现所述滑动部沿所述主轴的轴线移动，所述滑动部进而带动所述抵接部移动以实现所述方向盘的伸缩移动。本申请汽车转向系统在实现转向操作传递的同时，还可以朝向驾驶员伸缩以调整所述方向盘的高度，提升了驾驶员的驾驶体验，增大了汽车的前排驾乘空间以及驾驶员的舒适度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本申请一种实施例中提供的汽车转向系统的示意图；

图2是本申请另一种实施例中提供的汽车转向系统的示意图；

图3是本申请又一种实施例中提供的汽车转向系统的示意图；

图4是本申请实施例中提供的汽车转向系统的方向盘的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

请参看图1所示的本申请汽车转向系统10，其用于控制汽车的转向操作。汽车转向系统10包括方向盘100和主轴200，其中主轴200连接于方向盘100与汽车的车身(图中未示)之间。主轴200外还依次套设有转向装置300和伸缩装置400。转向装置300和伸缩装置400都与主轴200同轴设置。主轴200与转向装置300之间设置为滑动连接，即主轴200可以相对于转向装置300沿主轴200的轴线201方向滑动位移。主轴200与伸缩装置400之间为转动连接，即主轴200可以与伸缩装置400发生相对转动，或描述为伸缩装置400可以绕着轴线201转动，或面描述为伸缩装置400以所述轴线201为转动轴相对于主轴200转动。

进一步的，主轴200上还固定设置有抵接部210。伸缩装置400包括有伸缩电机410、传动部420和滑动部430。伸缩装置400通过滑动部430与主轴200同轴设置，且滑动部430套设于转向装置300的外侧，即转向装置300的外圈位置。滑动部430与抵接部210相互配合，滑动部430沿垂直于所述轴线201的方向部分伸入抵接部210。或描述为抵接部210的一部分设置于伸缩装置400与方向盘100之间，抵接部210的另一部分设置于伸缩装置400远离方向盘100的一侧。由此，配合伸缩装置400与主轴200的转动连接，滑动部430可以通过与抵接部210的配合驱动主轴200沿轴线201的方向滑动位移。伸缩电机410固定于车身上，伸缩电机410通过传动部420与滑动部430配合，传动部420将伸缩电机410的转动动力转化为滑动部430沿轴线201方向的直线运动，进而使得伸缩电机410能够控制滑动部430沿轴线201方向的移动动作。然后，滑动部430通过与抵接部210的配合，带动抵接部210同步沿轴线201的方向移动以实现方向盘100的高度调整，比如抬升方向盘100或下压方向盘100，以适应不同身材的驾驶员。

因为主轴200与转向装置300的滑动连接，因此主轴200在随滑动部430滑动的过程中，主轴200能够相对于转向装置300也做相对滑动，并不会影响到转向装置300对主轴200转动动作的传动感应功能。也即为，本申请汽车转向系统10能够通过方向盘100的转动，带动主轴200以及转向装置300同步转动，以实现方向盘100控制汽车方向的基本功能。进一步的，因为伸缩装置400与主轴200的配合，本申请汽车转向系统10还可以实现方向盘100的高度调整，比如抬升方向盘100或下压方向盘100，进而在不同身材驾驶员使用本申请转向系统10驾驶汽车时，能够通过方向盘100的伸缩来调整方向盘100的高度，保证前排驾驶位的驾乘空间，获得更舒适的驾驶体验。

需要提出的是，传动部420将伸缩电机410的转动动力转化为滑动部430的直线运动，在现有技术中存在多种实现方式。其实现方式至少包括丝杠、链传动、带传动、曲柄连杆以及蜗轮蜗杆等传动方式，都可以实现这一运动方式的转换。因此，本申请对转动部420的具体实现方式并不做特别限定。在图1的实现方式中采用了齿轮传动结合丝杠的传动方式，具体结构请参见后续实施例的描述。

一种实施例请参见图2，汽车转向系统10还包括电子控制单元(electroniccontrolunit，ecu)500。主轴200在方向盘100和抵接部210之间还套设有转向角感应器510和转矩感应器520。转向角感应器510用于感应主轴200的转动角度，转矩感应器520用于感应主轴200的转动力矩。转向角感应器510和转矩感应器520分别与电子控制单元500连接，转向角感应器510将感应到的主轴200的转动角度传输给电子控制单元500，同时转矩感应器520将感应到的主轴200的转动力矩传输给电子控制单元500，以使得电子控制单元500通过转向角感应器510和转矩感应器520感知驾驶员对方向盘100的转向操作。电子控制单元500相较于现有的机械式转向结构，具备空间小、转向可控性高等特点，能够进一步提升本申请汽车转向系统10的驾驶体验。

电子控制单元500是实现汽车线性转向系统(steerbywire,sbw)的主要元件。不同于传统转向系统中方向盘与转向执行机构机械固连的方式，线性转向系统的驾驶员输入接口(方向盘100)和执行机构(转向轮)之间是通过电子控制单元500的电子信号进行连接的。电子控制单元500通过转向角感应器510和转矩感应器520实现对驾驶员转向操作的感应，并将其转化为汽车车轮的转向动作。而在执行机构一侧，电子控制单元500可以先后连接转向电动机560、机械转向机构570(如齿轮齿条)和角位移传感器580等，来实现对转向轮的控制。在一实施例中，电子控制单元500还可连接车速传感器550，该车速传感器550用于实时监测汽车的行驶速度。在一实施例中，电子控制单元500还可连接横摆角速度传感器(图中未示)、加速度传感器(图中未示)等元件，以提高汽车的操纵稳定性。

一种实施例，如图2所示，汽车转向系统10还包括减速部530和扭矩反馈电机540。减速部530分别与转向装置300和扭矩反馈电机540相连接，且扭矩反馈电机540与电子控制单元500相连接。电子控制单元500根据方向盘100的转向操作，如转动角度和转动力矩等输入信息，来控制扭矩反馈电机540提供的反馈扭矩，并将该反馈扭矩输出至减速部530。减速部530将反馈扭矩传递给转向装置300，并通过转向装置300与主轴200之间的滑动连接关系，使得主轴200可以将反馈扭矩通过方向盘100回馈给驾驶员。由此电子控制单元500可以模拟传统转向系统的扭矩反馈给驾驶员，保证驾驶员在控制汽车转向过程中通过反馈扭矩感知汽车的转向动作。

请参见图3，图3为图1结构中伸缩装置400达到轴线201方向的最大行程时的汽车转向系统10示意图。转向装置300内部设置了沿主轴200的轴线201方向延伸的键槽310，主轴200与转向装置300之间通过置于键槽310内的平键320实现滑动连接。即平键320可以凸设于主轴200上，也可以作为与主轴200分离的独立零件与主轴200之间固定连接，并使得主轴200在其周向上与转向装置300之间实现相对位置的固定，而在沿轴线201的方向上，通过平键320在键槽310中的滑动动作，可以使得主轴200相对于转向装置300做相对滑动。

一种实施例，伸缩装置400中的滑动部430套设于转向装置300之外。当滑动部430绕轴线201转动时，为避免滑动部430的转动动作带动转向装置300随之转动，并造成不必要的转向操作，因此在转向装置300与伸缩装置400之间还设有连接轴承330。连接轴承330使得滑动部430可以绕转向装置300旋转，也即连接轴承330得以实现主轴200与伸缩装置400之间的滑动连接。

在图1和图3的实施例中可以看出，滑动部430与传动部420之间通过丝杠连接。滑动部430包括套设于滑动部430的本体与转向装置300之间的丝杠筒431，滑动部430的本体通过丝杠螺母432与丝杠筒431转动连接，当转动部420接收到伸缩电机410的转动输出后，将伸缩电机410的转动动作传递至丝杠筒431的转动动作。丝杠筒431通过与丝杠螺母432的转动配合，带动丝杠螺母432沿轴线201方向移动，丝杠螺母432再带动滑动部430的本体移动以实现滑动部430沿主轴200的轴线201方向移动。

而在传动部420与伸缩电机410之间，传动部420与伸缩电机410通过齿轮传动。伸缩电机410通过带动传动部420的驱动齿轮421转动，而使得传动部420的从动齿轮422转动，进而从动齿轮422通过与丝杠筒431的啮合带动丝杠筒431转动。为了调整驱动齿轮421和从动齿轮422之间的传动比，以及缩减传动部420的体积，传动部420还在驱动齿轮421和从动齿轮422之间设置了至少一个惰轮423。惰轮423与伸缩电机410一样与车身连接，惰轮423用于将驱动齿轮421的转动动作传递给从动齿轮422，进而调整伸缩电机410与传动部420之间的传动比，同时还缩小了传动部420的体积。

一种实施例请参见图4，方向盘100包括把手110，把手110内还设置有加热部120，加热部120用于加热把手110，以在外界温度较冷时能提升把手110的温度，进一步提升驾驶体验。在图4的实施例中，加热部120采用电阻丝的方式实施，且加热部120设有四个，四个加热部120沿把手110的周向均布于方向盘100内部。

一种实施例，方向盘100还包括连接于把手110和主轴200之间的操控区130。操控区130内置有多媒体装置600。多媒体装置600包括视频播放器610和音频播放器620。由此，本申请方向盘100具备了播放视频和音频的功能。在汽车中控台面积有限的情况下，在方向盘100中设置视频播放器610和音频播放器620，可以释放汽车中控台的面积用于布置其余汽车组件或操控按键。而本申请方向盘100也通过视频和音频的播放功能提升了驾驶体验。

一种实施例，多媒体装置600还包括视频采集器630和音频采集器640。视频采集器630可用于捕捉用户的面部信息，并根据用户的面部信息确定用户身份、用户生理状态等参数。视频采集器630在采集到用户身份之后，可以根据用户身份来自动调整方向盘100的高度，以适应不同用户的不同驾驶习惯或身材。视频采集器630在采集到用户生理状态之后，可以通过用户的面部表情来判断用户是否处于疲劳状态，进而通过视频播放器610和音频播放器620来对驾驶员进行提醒。另一方面，音频采集器640可以用于接收用户的语音指令，实现对多媒体装置600的声控等功能。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。