限位装置、线控转向系统和车辆的制作方法

1.本技术涉及车辆技术领域，特别是涉及限位装置、线控转向系统和车辆。


背景技术：

2.相关技术中，转向系统的方向盘模块和转向机一般通过万向节或者齿轮等机械部件连接，方向盘模块与转向机能够进行机械传动。在转向系统方向盘模块转动角度达到极限位置，转向机本身结构允许的转动角度也会达到极限。换言之，在极限位置时，转向机本身结构会具有机械限位的作用。转向机的机械限位会通过万向节或者齿轮等机械传动传递至方向盘模块，使得方向盘模块也能够得到限位。但是，线控转向系统取消了方向盘模块和转向机之间的机械连接。方向盘模块与转向机的采用了局域网连接的方式将方向盘的转动信息传递至转向机。这样就使得转向机的机械限位无法传递至方向盘模块。在线控转向系统进行转向时，转向机达到转动极限的位置后，由于机械限位无法传递至方向盘，则方向盘仍然能够继续转动。这样可能导致方向盘出现过度转动的情况，会使方向盘模块与转向机失去关联，导致驾驶危险系数上升。


技术实现要素：

3.本技术的实施例提供限位装置、线控转向系统和车辆，能够限制转轴转动过度。
4.第一方面，本技术实施例提供一种限位装置。限位装置包括壳体、转轴、丝杠、第一限位器、第二限位器和滑动部。壳体内部具有限位腔体。转轴具有限位轴段，限位轴段至少部分穿设于限位腔体。丝杠设置于限位轴段外周。第一限位器设置于限位轴段，且位于丝杠的其中一端。第二限位器设置于限位轴段，且位于丝杠的另一端。滑动部设置于限位腔体内，与壳体滑动连接，且与丝杠螺纹连接，以使转轴能够通过转动带动滑动部移动。其中，第一限位器具有第一限位部，第二限位器具有第二限位部，滑动部靠近第一限位器的一侧凸设有第一抵接部，滑动部靠近第二限位器的一侧凸设有第二抵接部。滑动部通过移动使第一抵接部与第一限位部抵接，或者使第二抵接部与第二限位部抵接。
5.第二方面，本技术实施例提供一种线控转向系统。线控转向系统包括转向盘、转向管柱和上述的限位装置。转向盘连接转向管柱且同轴设置，限位装置的转轴连接转向管柱且同轴设置。
6.第三方面，本技术实施例提供一种车辆。车辆包括车架、车轮以及上述的线控转向系统。线控转向系统设置于车架，且与车轮传动连接。
7.本技术的有益效果是：通过在转轴的限位轴段上设置丝杠，并且设置于丝杠螺纹配合的滑动部，使得转轴的转动能够通过丝杠传递至滑动部。由于滑动部与壳体滑动连接，则转轴的转动能够通过丝杠转变为滑动部的移动。转轴的转动可以是逆时针转动也可以是顺时针转动。转轴在逆时针转动时，滑动部沿着转轴的轴向朝向转轴的其中一端移动。转轴顺时针转动时，滑动部沿着转轴的轴向朝向转轴的另一端移动。滑动部在沿着转轴轴向分别移动至丝杠的两端时，滑动部的第一抵接部或第二抵接部能够与设置于丝杠两端的第一
限位器的第一限位部或第二限位器的第二限位部抵接。第一抵接部与第一限位部抵接时，滑动部由于第一限位器的限制，不再能够朝向第一限位器继续移动；第二抵接部与第二限位部抵接时，滑动部由于第二限位器的限制，不再能朝向第二限位器继续移动。滑动部不能够再移动后，由于滑动部与丝杠螺纹连接，则丝杠不能够继续转动，进一步转轴也不能够继续转动。如此设置，就能够将转轴顺时针或者逆时针的转动角度进行限制，使转轴在朝向一个方向转动一定角度后，能够被第一限位器或者第二限位器限位，从而限制了转轴转动过度。
附图说明
8.图1是本技术车辆实施例的结构示意图；
9.图2是本技术线控转向系统的结构示意图；
10.图3是本技术限位装置的结构示意图；
11.图4是图3所示限位装置一实施例的细节结构示意图；
12.图5是图4所示限位装置的爆炸结构示意图；
13.图6是图3所示限位装置另一实施例的细节结构示意图；
14.图7是图6所示限位装置的局部结构的示意图；
15.图8是图3所示限位装置中滑动部一实施例的结构示意图
16.图9是图3所示限位装置中滑动部另一实施例的结构示意图；
17.图10是图4中第一限位器和丝杠一实施方式的结构示意图；
18.图11是图4中第二限位器一实施方式的结构示意图；
19.图12是图7中第一限位器、第二限位器和丝杠一实施方式的结构示意图；
20.图13是图4中第一限位器、第二限位器和丝杠一实施方式的结构示意图；
21.图14是图4中第一限位器、第二限位器、丝杠和滑块一实施方式的结构示意图；
22.图15是图3中壳体一实施例的结构示意图；
23.图16是图3中壳体另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.参阅图1，本技术车辆1实施例包括车架20、车轮30以及线控转向系统10。线控转向系统10设置于车架20，且与车轮30传动连接。车轮30可以通过转向节或者主轴等安装在车架20上，再经过车辆1的传动系统与发动机连接。车轮30可以包括两个转向轮，线控转向系统10能够在驾驶员的操作或者自动驾驶系统的指令下，带动两个转向轮同时进行转向运动，从而使车辆1进行转向操作。
26.参阅图2，线控转向系统10包括转向盘11、转向管柱12和限位装置100。转向盘11连接转向管柱12且同轴设置。驾驶员能够通过控制转向盘11来输入车辆1转向所需的转角或者转矩等转向信息，该信息能够传递至转向管柱12。限位装置100能够限制转向管柱12朝向
一个方向转过的最大角度，从而限制转向管柱12转向过度，进而限制转向盘11继续转动，减少了驾驶员转动转向盘11过度的情况。
27.线控转向系统10还包括转向传感器(图未示)和转向机(图未示)。转向传感器可以是转角传感器或者转矩传感器等。转向管柱12可以与转向传感器连接，从而使转向传感器能够通过转向管柱12检测到转向盘11的转角和转矩等参数。转向机与车辆1的车轮30传动连接，且与转向传感器通信连接。转向传感器检测到的转角和转矩等转向信息能够发送至转向机，转向机能够根据转向信息控制车轮30进行转向运动。转向机或者车轮30上也可以设置有行驶传感器，例如位移传感器、转角传感器或者位移传感器等。行驶传感器能够检测车轮30或者转向机的运行参数，从而传递给车辆1中控系统或者其他控制元件。
28.线控转向系统10还包括路感电机13和减速器14，路感电机13与减速器14传动连接，减速器14与转向管柱12传动连接。减速器14能够改变路感电机13输出的转速和扭矩，使路感电机13的输出能够与转向管柱12的转动适配。行驶传感器检测到的转矩或者其他信号能够传递至路感电机13。路感电机13能够根据转向机或者车轮30在实际路面受到的转矩等路面信息产生相应的扭矩，并将扭矩通过转向管柱12传递至转向盘11，从而使驾驶员能够根据转向盘11转动扭矩的大小来判断实际的路面情况，以及使转向盘11与能够根据路面信息调整转动角度。
29.下面对限位装置100的具体结构做出示例性介绍。
30.参阅图3至图5，限位装置100包括壳体120、转轴110、丝杠130、第一限位器140、第二限位器150和滑动部160。壳体120内部具有限位腔体，壳体120能够容纳各个部件，并且可以将各个部件包围，从而隔档外部的灰尘等杂质，减少内部各个部件受到外部的干扰，增加工作的稳定性。线控转向系统10的减速器14具有外壳，限位装置100的壳体120与外壳相对固定设置，例如可拆卸连接或一体设置。具体可以是壳体120设置有凸缘，通过螺栓或铆钉等固定件穿过壳体120凸缘和减速器14的外壳，从而将二者连接。或者限位装置100壳体120与减速器14外壳可以是通过铸造或者注塑等工艺一体成型设置，不做具体限定。
31.转轴110具有限位轴段，限位轴段至少部分穿设于限位腔体，转轴110能够相对壳体120转动。转轴110连接线控转向系统10的转向管柱12且同轴设置。限位轴段能够承载和安装丝杠130、第一限位器140、第二限位器150和滑动部160等部件。转轴110可以与线控转向系统10的转向管柱12连接且同轴设置，转轴110能够跟随转向管柱12和转向盘11进行旋转。转轴110的旋转受到限制后，也能够将限制作用通过转向管柱12传递至转向盘11。可选地，线控转向系统10中的转向管柱12与限位装置100中的转轴110可以是同一零件。
32.丝杠130设置于限位轴段外周。丝杠130能够跟随转轴110转动。丝杠130可以与限位轴段一体设置，例如在转轴110上通过车削等手段制作出一段螺纹。或者丝杠130可以与限位轴段键联接，例如通过平键或者花键等进行连接。
33.第一限位器140设置于限位轴段，且位于丝杠130的其中一端。第二限位器150设置于限位轴段，且位于丝杠130的另一端。滑动部160设置于限位腔体内，与壳体120滑动连接，且与丝杠130螺纹连接，以使转轴110能够通过转动带动滑动部160移动。
34.滑动部160与第一限位器140抵接时的位置与滑动部160与第二限位器150抵接时的位置之间的行程即为滑动部160在丝杠130上的行程。可选地，滑动部160在丝杠130上的行程小于丝杠130上螺纹的有效长度。如此设置，滑动部160不会移动至丝杠130上螺纹长度
的尽头，能够有效减少滑动部160与丝杠130旋合过紧，导致转轴110转动所需力矩变大的情况。
35.在另一实施例中，参阅图6、图9和图12，丝杠130上螺旋设置有第一滚珠槽131。滑动部160的内周设置有第二滚珠槽167，第二滚珠槽167与部分第一滚珠槽131配合形成滚珠通道(未标注)。限位装置100还包括回珠器180，回珠器180具有回珠通道(未标注)，回珠通道的一端与滚珠通道的一端连通，回珠通道的另一端与滚珠通道的另一端连通，以供滚珠通道和回珠通道的滚珠(图9示出，但未标注)进行循环。其中，随着滑动部160沿着丝杠130的移动，第一滚珠槽131与第二滚珠槽167配合的部分是在不断变化的。
36.丝杠130与滑动部160构成的滚珠通道以及回珠器180的回珠通道使得滚珠能够在滚珠通道和回珠通道内滚动。转轴110在转动的过程中能够带动丝杠130转动，丝杠130的转动能够促使滚珠进行滚动。随着滚珠在滚珠通道内和回珠通道内的滚动，转轴110的转动能够转变为滑动部160的移动。通过滚珠传动的方式，会使滑动部160的行程无法超过第一滚珠槽131在丝杠130上的长度，并且即使在滑动部160与第一限位器140或第二限位器150抵接时，继续施加扭矩，滚珠传动的方式也不易将滑动部160与丝杠130的相对移动卡死。滚珠传动的方式还具有更高的精确度，能够更加精确控制转轴110转动角度与滑动部160移动距离的关系。
37.进一步地，在上述实施例的基础上，转轴110能够带动丝杠130进行转动，转轴110的转动就能够转变为滑动部160的移动。转轴110可以逆时针旋转，也可以顺时针旋转。例如，转轴110向一个方向旋转时，会带动滑动部160沿着转轴110的轴线方向向第一限位器140和第二限位器150的其中一个移动。转轴110向另一方向旋转时，会带动滑动部160沿着转轴110的轴线方向向第一限位器140和第二限位器150中的另一个移动。其中，转轴110旋转方向与滑动部160移动方向关系的具体实施例可以根据具体设计，通过调整丝杠130外螺纹和滑动部160内螺纹的旋向，或者第一滚珠槽131和第二滚珠槽167的旋向来确定。
38.下面以转轴110顺时针旋转时，滑动部160朝向第一限位器140移动；转轴110逆时针旋转时，滑动部160朝向第二限位器150移动为例对本技术实施例做出示例性介绍，其他实施例中同理，不再赘述。
39.转轴110顺时针旋转，则滑动部160朝向第一限位器140移动。滑动部160与第一限位器140抵接后，则滑动部160无法再继续朝向第一限位器140的方向移动，滑动部160的移动受到限制。由于滑动部160与丝杠130传动连接，且丝杠130与转轴110是同轴转动，滑动部160的移动受到限制后，转轴110的转动也会受到限制，也即滑动部160朝向第一限位器140的移动到达了极限位置，转轴110顺时针的转动达到了极限位置，此时转轴110无法继续顺时针转动，只能逆时针转动。如此就能够限制转轴110在顺时针方向转动过度。转轴110逆时针旋转时，滑动部160朝向第二限位器150移动，与上述限制顺时针方向转动过度同理，滑动部160与第二限位器150抵接后，也能够限制转轴110在逆时针方向的转动过度。
40.具体而言，参阅图10和图11，第一限位器140凸设有第一限位部141，第一限位部141具有第一止动面142。第二限位器150凸设有第二限位部151，第二限位部151具有第二止动面152。第一限位部141自第一限位器140朝向滑动部160凸设，第二限位部151自第二限位器150朝向滑动部160凸设。
41.参阅图8，滑动部160靠近第一限位器140的一侧朝向第一限位器140凸设有第一抵
接部161，第一抵接部161具有第一抵接面163。滑动部160靠近第二限位器150的一侧朝向第二限位器150凸设有第二抵接部162。第二抵接部162具有第二抵接面164。滑动部160通过移动使第一抵接部161与第一限位部141抵接，或者使第二抵接部162与第二限位部151抵接，以使第一抵接面163与第一止动面142抵接或者使第二抵接面164与第二止动面152抵接。
42.以滑动部160朝向第一限位器140移动为例做示例性介绍：转轴110转动带动滑动部160朝向第一限位器140移动。在滑动部160移动的过程中，第一限位部141和第一抵接部161之间并无干涉。随着滑动部160的继续移动，第一限位部141的第一止动面142和第一抵接部161的第一抵接面163会彼此抵接，二者产生干涉，使滑动部160无法继续移动，使转轴110无法继续转动。第一抵接部161与第一限位部141的设置，使得滑动部160与第一限位器140无需通过端面直接抵接，能够使滑动部160与第一限位器140间隔设置，进而减少滑动部160移动至丝杠130上螺纹有效长度的端部的可能，减少了滑动部160与丝杠130之间螺纹旋死的可能。滑动部160朝向第二限位器150移动同理，不再赘述。
43.其中，第一抵接部161和第一限位部141抵接时，第一抵接面163和第一止动面142配合形成面接触，从而使第一抵接部161和第一限位部141彼此之间的作用力的能够较为均匀的分布。
44.进一步地，限制转轴110转动时，滑动部160以及第一限位器140主要是受扭矩的作用，则具体作用在滑动部160和第一限位器140上的力的方向是与限位轴段的切向平行的。将第一止动面142、第二止动面152、第一抵接面163和第二抵接面164的法线方向与限位轴段在该处的切向方向平行设置，就能够使得第一止动面142与第一抵接面163的法线方向与滑动部160和第一限位器140的受力方向平行。如此，就能够增加第一止动面142和第一抵接面163的承载能力，有利于增加限制转轴110转动的稳定性。第二抵接面164和第二止动面152同理，不再赘述。可选地，转轴110的轴线处于第一止动面142和第一抵接面163内，也即第一止动面142与第一抵接面163抵接时的抵接面积能够最大，以进一步增加抵接时的稳定性。
45.在其他实施方式中，参阅图7，滑动部160朝向第一限位器140的移动到达极限位置时，滑动部160朝向第一限位器140的端面与第一限位器140朝向滑动部160的端面抵接。滑动部160朝向第一限位器140的移动到达极限位置时，滑动部160朝向第二限位器150的端面与第二限位器150朝向滑动部160的端面抵接。如此设置，能够简化滑动部160、第一限位器140和第二限位器150的结构，使限位装置100整体结构的装配能够更加紧凑。
46.下面对第一限位器140、第二限位器150和丝杠130的实施方式做示例性介绍：
47.在一实施例中，参阅图10至图12，第一限位器140与丝杠130一体设置，第二限位器150与丝杠130插接设置，第一限位器140、第二限位器150和丝杠130套设于限位轴段的外周。如此能够便于丝杠130、第一限位器140和第二限位器150的装配。可选地，本实施例也可以是第二限位器150与丝杠130一体设置，第一限位器140与丝杠130插接设置。
48.在另一实施例中，参阅图13，第一限位器140与丝杠130一端插接设置，第二限位器150与丝杠130另一端插接设置，第一限位器140、第二限位器150和丝杠130套设于限位轴段外周。具体而言，第一限位器140设置有至少一个第一插接孔143，第二限位器150设置有至少一个第二插接孔153，丝杠130两端分别设置有与第一插接孔143对应的第一插接部132和与第二插接孔153对应的第二插接部133。第一插接部132插设于第一插接孔143，第二插接
部133插接于第二插接孔153，从而将第一限位器140和第二限位器150与丝杠130连接。
49.进一步地，丝杠130的一端周向间隔设置有两个第一插接部132，丝杠130的另一端的周向间隔设置有两个第二插接部133，两个第一插接部132的连线和两个第二插接部133的连线呈夹角设置。两个第一插接部132和两个第二插接部133能够使丝杠130与第一限位器140和第二限位器150之间的扭矩分布的较为均匀，有利于提升整体结构的稳定性。可选地，两个第一插接部132的连线和两个第二插接部133的连线垂直设置。如此能够使得丝杠130与第一限位器140和第二限位器150产生相互作用力时，产生的作用力能够在丝杠130的轴向间隔分布，从而使得丝杠130的受力较为均匀，从而提升其结构稳定性。
50.在又一实施例中，参阅图14，第一限位器140、第二限位器150和丝杠130一体设置，第一限位器140、第二限位器150和丝杠130套设于限位轴段外周。滑动部160包括第一滑动部160a和第二滑动部160b，二者分别套设于丝杠130外围，且相互连接。
51.上述实施例中，第一限位器140和第二限位器150是与丝杠130连接的，所以第一限位器140和第二限位器150是跟随转轴110一起转动的。如此，在滑动部160与第一限位器140抵接时，滑动部160不能移动，第一限位器140不能够继续转动。转轴110的转动一方面通过滑动部160与丝杠130的螺纹配合被限制，另一方面通过第一限位器140将抵抗转动的扭矩传递至丝杠130而被限制，从而增强了限制转轴110过度转动的效果。
52.在其他实施例中，第一限位器140和第二限位器150可以安装于壳体120或者与壳体120一体设置，第一限位器140与第二限位器150套设在限位轴段外周，与限位轴段间隙配合。换言之，转轴110转动时，第一限位器140和第二限位器150不会跟随转轴110转动。
53.参阅图8、图15和图16，在一实施例中，滑动部160与壳体120的滑动连接可以参见如下示例性描述。
54.壳体120设置有滑槽121，滑动部160设置有滑块165，滑块165与滑槽121滑动配合。其中，滑槽121可以贯穿壳体120的侧壁设置，也可以通过壳体120侧壁的弯折形成，在此不做具体限定。限位装置100还包括衬套166，衬套166设置于滑动部160与壳体120内壁之间，且套设于滑块165外周。衬套166能够减少滑块165与滑槽121之间的摩擦力，从而使滑动部160的滑动更为顺畅，并且也能够减少滑动部160在滑动时的噪声。
55.进一步地，壳体120设置有至少两个滑槽121，滑槽121贯穿壳体120的侧壁设置。滑动部160设置有至少两个与滑槽121滑动配合的滑块165。其一所述滑块165自滑动部160外周靠近第一限位器140的一端向远离所述转轴110轴线的第一方向延伸，另一滑块165自滑动部160外周靠近第二限位器150的一端向背离第一方向的第二方向延伸。其中，第一方向和第二方向平行，但朝向相反。如此设置，能够使得滑块165的设置能够间隔出空间，为回珠器180的安装让位，从而能够便于回珠器180的安装。
56.参阅图16，至少两个滑槽121自壳体120靠近第一限位器140的一端沿转轴110的轴线方向向第一限位器140朝向第二限位器150的方向延伸，其一滑槽121的延伸长度短于另一滑槽121的延伸长度。如此设置，能够使得滑动部160在朝向第二限位器150移动时，位置不同的滑块165能够同时与滑槽121的端壁抵接。其中，滑块165与滑槽121的端壁抵接时，滑动部160与第二限位器150抵接，从而使得滑槽121的端壁和第二限位器150能够同时对滑动部160的滑动起到限位作用。两个滑槽121靠近第一限位器140的一端可以齐平设置，或者滑动部160能够从两个滑槽121靠近第一限位器140的一端脱出。
57.结合图4和图5，限位装置100还包括紧固件170，紧固件170可以是螺母或者卡簧等，不做具体限定。紧固件170套设于转轴110，位于第二限位器150远离第一限位器140的一端，以限制第一限位器140、第二限位器150和丝杠130相对于转轴110的移动。如此能够减少各个部件的轴向窜动，增加限位装置100限制转动的稳定性。
58.综上所述，通过在转轴110的限位轴段上设置丝杠130，并且设置于丝杠130螺纹配合的滑动部160，使得转轴110的转动能够通过丝杠130传递至滑动部160。由于滑动部160与壳体120滑动连接，则转轴110的转动能够通过丝杠130转变为滑动部160的移动。或者通过丝杠130与滑动部160构成的滚珠通道以及回珠器180的回珠通道使得滚珠能够在滚珠通道和回珠通道内滚动。转轴110在转动的过程中能够带动丝杠130转动，丝杠130的转动能够促使滚珠进行滚动，进而使得转轴110的转动能够传递至滑动部160。由于滑动部160与壳体120滑动连接，则转轴110的转动能够转变为滑动部160的移动。
59.转轴110的转动可以是逆时针转动也可以是顺时针转动。转轴110在逆时针转动时，滑动部160沿着转轴110的轴向朝向转轴110的其中一端移动。转轴110顺时针转动时，滑动部160沿着转轴110的轴向朝向转轴110的另一端移动。滑动部160在沿着转轴110轴向分别移动至丝杠130的两端时，滑动部160的第一抵接部161或第二抵接部162能够与设置于丝杠130两端的第一限位器140的第一限位部141或第二限位器150的第二限位部151抵接。第一抵接部161与第一限位部141抵接时，滑动部160由于第一限位器140的限制，不再能够朝向第一限位器140继续移动；第二抵接部162与第二限位部151抵接时，滑动部160由于第二限位器150的限制，不再能朝向第二限位器150继续移动。滑动部160不能够再移动后，由于滑动部160与丝杠130传动连接，则丝杠130不能够继续转动，进一步转轴110也不能够继续转动。如此设置，就能够将转轴110顺时针或者逆时针的转动角度进行限制，使转轴110在朝向一个方向转动一定角度后，能够被第一限位器140或者第二限位器150限位，从而限制了转轴110转动过度。
60.以上仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。