用于车辆的转向结构组件及其设计方法
【专利摘要】本发明公开了用于车辆的转向结构组件及其设计方法，其中，用于车辆的转向结构组件，包括转向柱和转向盘骨架；转向柱包括花键轴，转向盘骨架上具有与花键轴配合设置的花键套，花键轴与花键套之间通过花键接合；花键轴的外表面具有第一定位部，花键套的内表面具有与第一定位部配合的第二定位部；第一定位部为定位槽和定位齿中的一个，第二定位部为定位槽和定位齿中的另一个。本发明有效地解决或部分地改善现有技术中转向结构组件的设计和定位、安装过程中时钟弹簧易损、转向盘安装后不完全对正以及其它技术问题中的至少一个技术问题。
【专利说明】用于车辆的转向结构组件及其设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆装配领域，具体涉及一种用于车辆的转向结构组件及其设计方法。
【背景技术】
[0002]现有技术的转向盘在安装过程中，只能依靠与之配合传动的时钟弹簧结构来定位进行安装。时钟弹簧的材料一般为塑料和橡胶，而转向盘的安装一般都要经过几次的方位调整才能安装到位，导致时钟弹簧与转向盘配合的部位容易损坏失效。当两者的配合结构出现问题时，就会出现转向盘安装不正的情况，针对此情况可以在安装转向盘之前将时钟弹簧的定位销拔出予以转动时钟弹簧来使转向盘安装之正确的位置，但此操作严重违反了时钟弹簧的安装工艺，破坏了时钟弹簧的中间位置，使时钟弹簧的正反行程发生变化，会增大时钟弹簧的事故率。
[0003]同时，转向盘和时钟弹簧设计开发阶段，一般都是时钟弹簧匹配转向盘进行设计开发，再加上转向柱也没有与转向盘定位的相关结构，所以转向盘骨架数据设计就没有定位结构，经常出现转向盘数据找不到正确位置，只能靠肉眼去判断，这样设计的转向盘数据会有差异，结果会造成转向盘实际安装不完全对正的情况。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种用于车辆的转向结构组件及其设计方法，以解决或部分地改善现有技术中转向结构组件的设计和定位、安装过程中时钟弹簧易损、转向盘安装后不完全对正以及其它技术问题中的至少一个技术问题。
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆的转向结构组件，包括转向柱和转向盘骨架；所述转向柱包括花键轴，所述转向盘骨架上具有与所述花键轴配合设置的花键套，所述花键轴与所述花键套之间通过花键接合；所述花键轴的外表面具有第一定位部，所述花键套的内表面具有与所述第一定位部配合的第二定位部；所述第一定位部为定位槽和定位齿中的一个，所述第二定位部为定位槽和定位齿中的另一个；所述定位齿的形状和/或尺寸不同于其所在表面上的花键，且仅能够被所述定位槽容纳；所述定位槽和所述定位齿的位置设置成在将所述花键轴插入到所述花键套中且所述定位齿容纳在所述定位槽中时所述转向盘骨架相对于所述转向柱处于对正的角度。
[0006]进一步地，所述定位齿的宽度大于其所在表面上的花键的宽度。
[0007]进一步地，所述定位齿的宽度设置成占据其所在表面上的两个或更多个花键的宽度。
[0008]进一步地，所述花键轴的所述外表面上具有一个所述第一定位部，所述第一定位部相对于处于对正状态的所述转向柱处于十二点钟位置；并且，所述花键套的所述内表面上具有一个所述第二定位部，所述第二定位部相对于处于对正状态的所述转向盘骨架处于
十二点钟位置。[0009]根据本发明的另一方面，提供了一种用于车辆的转向结构组件的设计方法，所述转向结构组件包括转向柱和转向盘骨架；所述转向柱包括花键轴，所述转向盘骨架上具有与所述花键轴配合设置的花键套，所述花键轴与所述花键套之间通过花键接合，所述设计方法包括:
[0010]确定所述转向柱的转向柱设计结构数据，所述转向柱设计结构数据包括设置在所述花键轴的外表面的第一定位部的位置和尺寸数据；所述第一定位部为定位槽和定位齿中的一个；
[0011]基于所述转向柱设计结构数据，确定所述转向盘骨架的转向盘设计结构数据，所述转向盘设计结构数据包括设置在所述花键套的内表面的第二定位部的位置和尺寸数据；其中，所述第二定位部为所述定位槽和所述定位齿中的另一个；
[0012]其中，所述定位齿的形状和/或尺寸设计成不同于其所在表面上的花键，且仅能够由所述定位槽容纳；所述定位槽和所述定位齿的位置设计成在将所述花键轴插入到所述花键套中且所述定位齿容纳在所述定位槽中时所述转向盘骨架相对于所述转向柱处于对正的角度。
[0013]进一步地，所述定位齿的宽度设计成大于其所在表面上的花键的宽度。
[0014]进一步地，所述定位齿的宽度设计成占据其所在表面上的两个或更多个花键的宽度。
[0015]进一步地，在所述转向柱设计结构数据中，所述花键轴的所述外表面设计成具有一个所述第一定位部，并且所述第一定位部的位置设计成相对于处于对正状态的所述转向柱处于十二点钟位置；以及在所述转向盘设计结构数据中，所述花键套的所述内表面设计成具有一个所述第二定位部，并且所述第二定位部的位置设计成相对于处于对正状态的所述转向盘骨架处于十二点钟位置。
[0016]进一步地，所述转向结构组件还包括时钟弹簧，所述时钟弹簧分别与所述转向柱和所述转向盘骨架连接，所述设计方法还包括以下步骤:基于所述转向柱设计结构数据和所述转向盘设计结构数据，确定时钟弹簧的时钟弹簧设计结构数据及其相对于所述转向柱的钣金固定面和所述转向盘骨架的安装位置。
[0017]针对转向盘和时钟弹簧数据设计以及实际安装过程中难以对正的问题，可以先在正确的整车坐标系位置设计转向柱数据，然后在转向柱花键轴中特定的位置设置第一定位件来与转向盘进行配合定位，时钟弹簧再根据位于整车坐标系的转向柱钣金固定面和转向盘骨架来设计，这样转向盘的定位只需要通过花键套与花键轴进行定位安装，而不再依赖时钟弹簧，因此减小了时钟弹簧的事故率，同时也提高了转向盘的安装效率和安装质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1所示为本发明的转向结构组件的实施例的转向柱的结构示意图；
[0019]图2示出了图1的转向结构组件的A处放大示意图；
[0020]图3示出了本发明的转向结构组件的实施例的花键套的结构示意图；
[0021]图4示出了本发明的用于车辆的转向结构组件的设计方法的实施例的流程图。
【具体实施方式】[0022]下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。不同附图中的相同结构部分采用统一的附图标记。
[0023]图1至图3示出了按照本发明提供的一种用于车辆的转向结构组件的实施例，该转向结构组件特别用于车辆的转向操纵机构上。如图所示，本实施例的转向结构组件包括转向柱10和转向盘骨架。需要理解的是，由于本发明并不涉及转向盘骨架的整体结构，因此并未在附图中完整示出转向盘骨架，而是仅示出了转向盘骨架中与本发明相关的花键套30。转向柱10包括花键轴20。如前所述，转向盘骨架具有与花键轴20配合设置的花键套30。花键轴20的外表面上设置有沿周向排列的一系列第一花键22，花键套30的内表面上设置有沿周向排列的一系列第二花键32。花键轴20与花键套30之间通过花键接合。这样，借助花键轴20与花键套30的接合，转向盘骨架连接在转向柱10上并驱动转向柱10进行转动。花键轴20的外表面具有第一定位部，花键套30的内表面具有与第一定位部配合的第二定位部。如图2和图3所示，本实施例中的第一定位部为定位槽21，第二定位部为与定位槽配合的定位齿31。定位齿31类似于一个特殊的花键，其形状可以类似于第二花键32。但是，定位齿31的尺寸不同于其所在表面上的第二花键32，且仅能够被定位槽21容纳。定位槽21和定位齿31的位置设置成这样:在将花键轴20插入到花键套30中且定位齿31容纳在定位槽21中时转向盘骨架相对于转向柱处于对正的角度。
[0024]在安装转向盘骨架时，由于定位齿31仅能由定位槽21接纳，所以操作人员将定位槽21和定位齿31基本对准以后，然后将花键轴20插入到转向盘骨架的花键套30中。由于定位槽21和定位齿31的如前所述的位置设置，转向盘骨架相对于转向柱便必然处于对正的角度。这样转向盘的定位只需要通过花键套与花键轴进行定位安装，而不再依赖时钟弹簧，因此减小了时钟弹簧的事故率，同时也提高了转向盘的安装效率和安装质量。同时，对正转向盘骨架不再只靠肉眼去判断，通过定位槽和定位齿的定位结构，直接使转向盘骨架安装时便处于对正的状态，解决了转向盘实际安装不完全对正的问题。
[0025]在图3所示实施例中，定位齿31的宽度大于其所在表面上的第二花键32的宽度。例如，定位齿31的宽度设置成占据其所在表面上的两个第二花键32的宽度。此处的定位齿的宽度以及花键的宽度均是沿花键轴周向方向上的宽度。相应地，图2中所示定位槽21的宽度与定位齿31的宽度可以基本相同，以便容纳该定位齿31。在其它实施例中，定位齿31的宽度也可以选择为其它合适的且不同于第二花键32的宽度，例如占据更多个第二花键32的宽度。
[0026]在图2和图3所示实施例中，定位槽21和定位齿31的数量均为一个，且分别相对于处于对正状态的转向柱(或者说其花键轴20)和处于对正状态的转向盘骨架(或者说其花键套30)处于十二点钟位置。通常，在将转向盘骨架安装到转向柱上时，转向柱会处于基于对正的状态，这样，操作人员只需要将定位齿摆正到转向盘骨架的十二点钟位置，那么定位槽21和定位齿31就会处于操作人员的基本正前方位置，操作人员仅需略微调整即可将定位齿31与定位槽对准。这非常有利于操作人员进行对准操作，从而提高了转向盘的安装和定位效率。在其它实施例中，定位槽21和定位齿31也可以处于非十二点钟的其它位置，只要在花键轴20插入到花键套30中且定位齿31容纳在定位槽21中的情况下转向盘骨架相对于转向柱处于对正的角度即可。在其它实施例中，花键套30可以具有多个前述的定位齿31，花键轴20也可以相应地具有多个前述的定位槽21。尽管此时花键轴20可能能够沿多个方向中的任一方向都能插入到花键套30中(尤其是在该多个定位齿31和定位槽21分别沿周向等间距分布的情况下)，但是，只要该多个方向之间的角度差比较大，操作人员就能够判断沿哪个方向插入后能够使得转向盘骨架相对于转向柱处于对正的角度。
[0027]尽管在前文描述的各个实施例中，定位齿31均设置在花键套30的内表面上，且定位槽21均设置在花键轴20的外表面上，但是，很容易理解，一种与其等同的方案是:将定位齿设置在花键轴20的外表面上，而将定位槽设置在花键套30的内表面上。
[0028]从前文描述可知，对于按照本发明的转向结构组件，其在将转向柱与转向盘组装的过程中并不需要考虑转向结构组件中的时钟弹簧。而安装过程中对时钟弹簧的忽略是可以通转向结构组件的优化设计来实现的。因此，本发明还提供了一种用于车辆的转向结构组件的设计方法的实施例。该设计方法可以用来设计转向结构组件中的转向柱10和转向盘骨架和时钟弹簧(图中未示出)。如前文所述，转向柱10包括花键轴20，转向盘骨架上具有与花键轴20配合设置的花键套30，花键轴与花键套之间通过花键接合。时钟弹簧分别与转向柱和转向盘骨架连接。
[0029]本实施例的设计方法如图4所示，具体包括以下步骤:
[0030]S1:获取车辆的整车坐标系数据，并从整车坐标系数据中提取出与转向柱相关的设计结构数据，如反应转向柱的尺寸、形状和安装位置坐标等的数据。这是可以从现有技术中获取的数据。
[0031]S2:确定转向柱的转向柱设计结构数据。除现有技术中已知需确定或可以获取的设计结构数据之外，该转向柱设计结构数据还包括设置在花键轴的外表面的第一定位部的位置和尺寸数据。该第一定位部可以为如前文所述的定位槽21。
[0032]S3:基于转向柱设计结构数据，确定转向盘骨架的转向盘设计结构数据。除现有技术中已知需确定或可以获取各个设计结构数据之外，如转向盘骨架的尺寸、位置参数以及回转轴线位置等数据，数据转向盘设计结构数据还包括设置在花键套的内表面的第二定位部的位置和尺寸数据。其中，第二定位部可以为如前文所述的定位齿31。
[0033]S4:基于转向柱设计结构数据和转向盘设计结构数据，确定时钟弹簧的时钟弹簧设计结构数据及其相对于转向柱的钣金固定面和转向盘骨架的安装位置。
[0034]很容易理解，在上述设计方法中，第一定位部可以为定位槽，而第二定位部可以为定位齿。
[0035]在该设计方法中，定位齿的形状和/或尺寸设计成不同于其所在表面上的花键，且仅能够由定位槽容纳。定位槽和定位齿的位置设计成在将花键轴插入到花键套中且定位齿容纳在定位槽中时转向盘骨架相对于转向柱处于对正的角度。
[0036]优选地，定位齿的宽度设计成大于其所在表面上的花键的宽度。
[0037]可选地，定位齿的宽度设计成占据其所在表面上的两个个花键的宽度。需要说明的是，本领域技术人员可以根据具体的实际需要选择定位齿的占据宽度的大小，例如占据更多个花键的宽度。
[0038]在转向柱设计结构数据中，花键轴的外表面设计成具有一个第一定位部，并且第一定位部的位置设计成相对于处于对正状态的转向柱处于十二点钟位置；以及，在转向盘设计结构数据中，花键套的内表面设计成具有一个第二定位部并且第二定位部的位置设计成相对于处于对正状态的转向盘骨架处于十二点钟位置。[0039]通过上述设计方法可知，转向盘设计结构数据和转向柱设计结构数据，尤其是其中涉及转向盘骨架与转向柱的定位或者说安装关系的设计结构数据，均与时钟弹簧无关。时钟弹簧设计结构数据，尤其是其安装位置数据，仅与在步骤S2和S3中定位关系已经设计好了的转向柱设计结构数据和转向盘设计结构数据有关。因此，通过本实施例的设计方法制造出的转向结构组件在对转向盘的定位时只需要通过花键套与花键轴进行定位安装，而不再依赖时钟弹簧，因此减小了时钟弹簧的事故率，同时也提高了转向盘的安装效率和安装质量。同时，对正转向盘骨架不再只靠肉眼去判断，通过定位槽和定位齿的定位结构，直接使转向盘骨架安装时便处于对正的状态，解决了转向盘实际安装不完全对正的问题。
[0040]以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，并不用于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以对本发明的技术方案进行的修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种用于车辆的转向结构组件，包括转向柱(10)和转向盘骨架；所述转向柱(10)包括花键轴(20)，所述转向盘骨架上具有与所述花键轴(20)配合设置的花键套(30)，所述花键轴与所述花键套之间通过花键接合； 其特征在于，所述花键轴(20)的外表面具有第一定位部(21)，所述花键套(30)的内表面具有与所述第一定位部(21)配合的第二定位部(31);所述第一定位部(21)为定位槽和定位齿中的一个，所述第二定位部(31)为定位槽和定位齿中的另一个； 所述定位齿的形状和/或尺寸不同于其所在表面上的花键，且仅能够被所述定位槽容纳；所述定位槽和所述定位齿的位置设置成在将所述花键轴插入到所述花键套中且所述定位齿容纳在所述定位槽中时所述转向盘骨架相对于所述转向柱处于对正的角度。
2.根据权利要求1所述的转向结构组件，其特征在于，所述定位齿的宽度大于其所在表面上的花键的宽度。
3.根据权利要求2所述的转向结构组件，其特征在于，所述定位齿的宽度设置成占据其所在表面上的两个或更多个花键的宽度。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的转向结构组件，其特征在于，所述花键轴的所述外表面上具有一个所述第一定位部(21)，所述第一定位部(21)相对于处于对正状态的所述转向柱处于十二点钟位置；并且，所述花键套的所述内表面上具有一个所述第二定位部(31)，所述第二定位部(31)相对于处于对正状态的所述转向盘骨架处于十二点钟位置。
5.一种用于车辆的转向结构组件的设计方法，所述转向结构组件包括转向柱(10)和转向盘骨架；所述转向柱(10 )包括花键轴(20 )，所述转向盘骨架上具有与所述花键轴(20 )配合设置的花键套(30)，所 述花键轴与所述花键套之间通过花键接合，其特征在于， 所述设计方法包括: 确定所述转向柱的转向柱设计结构数据，所述转向柱设计结构数据包括设置在所述花键轴的外表面的第一定位部(21)的位置和尺寸数据；所述第一定位部(21)为定位槽和定位齿中的一个； 基于所述转向柱设计结构数据，确定所述转向盘骨架的转向盘设计结构数据，所述转向盘设计结构数据包括设置在所述花键套的内表面的第二定位部(31)的位置和尺寸数据；其中，所述第二定位部(31)为所述定位槽和所述定位齿中的另一个； 其中，所述定位齿的形状和/或尺寸设计成不同于其所在表面上的花键，且仅能够由所述定位槽容纳；所述定位槽和所述定位齿的位置设计成在将所述花键轴插入到所述花键套中且所述定位齿容纳在所述定位槽中时所述转向盘骨架相对于所述转向柱处于对正的角度。
6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述定位齿的宽度设计成大于其所在表面上的花键的宽度。
7.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，所述定位齿的宽度设计成占据其所在表面上的两个或更多个花键的宽度。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的设计方法，其特征在于， 在所述转向柱设计结构数据中，所述花键轴的所述外表面设计成具有一个所述第一定位部(21)，并且所述第一定位部(21)的位置设计成相对于处于对正状态的所述转向柱处于十二点钟位置；以及在所述转向盘设计结构数据中，所述花键套的所述内表面设计成具有一个所述第二定位部(31)，并且所述第二定位部(31)的位置设计成相对于处于对正状态的所述转向盘骨架处于十二点钟位置。
9.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述转向结构组件还包括时钟弹簧，所述时钟弹簧分别与所述转向柱和所述转向盘骨架连接，所述设计方法还包括以下步骤:基于所述转向柱设计结构数据和所述转向盘设计结构数据，确定时钟弹簧的时钟弹簧设计结构数据及其相对于所述 转向柱的钣金固定面和所述转向盘骨架的安装位置。
【文档编号】B62D1/10GK103538622SQ201310438084
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】张建祥, 祝贺, 周大永, 刘卫国, 潘之杰, 冯擎峰 申请人:浙江吉利控股集团有限公司, 浙江吉利汽车研究院有限公司