用于转向柱组件的球式联接组件制造技术

一种用于自主或半自主车辆的转向柱组件，其包括方向盘和刚性地联接至方向盘的上部转向轴。还包括操作性地联接至上部转向轴的下部转向轴。还包括球式联接组件，球式联接组件包括被保持在上部转向轴内的多个球，被置于第一径向位置中的球将所述球与上部转向轴和下部转向轴接合从而将转向轴处于联接状态，被置于第二径向位置中的球使所述球与上部转向轴和下部转向轴中的至少一个脱离接合从而将转向轴处于脱开状态。

【技术实现步骤摘要】
用于转向柱组件的球式联接组件
本文描述的专利技术涉及转向柱组件，并且更具体地，涉及实施在自主或半自主车辆中的用于转向柱组件的球式联接组件。
技术介绍
随着汽车工业朝向自主驾驶车辆的方向迈进，将会有先进驾驶员辅助系统(ADAS)，其允许使用传感、转向和制动技术来自主控制车辆。在ADAS车辆上实施转向可包括将驱动接口(例如，方向盘)与转向致动器脱开。然而，在自主驾驶模式期间，旋转着的驱动接口可能对驾驶员造成困惑、不便或甚至是伤害。解决移动接口的问题将有助于自主车辆技术和可行性的总体发展。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方案，用于自主或半自主车辆的转向柱组件包括方向盘(steeringwheel)。还包括刚性地联接至方向盘的上部柱转向轴。还包括操作性地联接至上部柱转向轴的下部柱转向轴。还包括用于使上部柱转向轴和下部柱转向轴在联接状态与脱开状态之间切换的球式联接组件。球式联接组件包括被保持在上部柱转向轴内的多个球。球式联接组件还包括多个凹穴(pocket，袋部)，所述多个凹穴彼此周向间隔且由下部转向轴限定，每个凹穴的尺寸设置为接收多个球之中一个球的一部分。球式联接组件还包括围绕所述球的轴环，所述轴环具有设置成与所述球接触的内壁的角状部。球式联接组件还包括轴环致动机构，所述轴环致动机构用于使轴环选择性地在联接状态与脱开状态之间轴向平移。根据本专利技术的另一个方案，一种用于自主或半自主车辆的转向柱组件包括方向盘。还包括刚性地联接至方向盘的上部柱转向轴。还包括操作性地联接至上部柱转向轴的下部柱转向轴。还包括用于使上部柱转向轴和下部柱转向轴在联接状态与脱开状态之间切换的球式联接组件。球式联接组件包括多个球，所述球被保持在由下部柱转向轴限定于单个轴向平面中的相应孔内。球式联接组件还包括设置在下部柱转向轴的膛孔内且能在所述膛孔中轴向平移的中心销。球式联接组件还包括由中心销限定的环形凹部。球式联接组件还包括中心销致动机构，所述中心销致动机构使中心销轴向平移，被置于第一径向位置处的球使上部柱转向轴和下部柱转向轴处于脱开状态，其中第一径向位置使球被置于环形凹部内，设置在第二径向位置处的球使上部柱转向轴和下部柱转向轴处于联接状态，其中第二径向位置使所述球被置于抵靠中心销的径向外表面并位于下部柱转向轴的孔和上部柱转向轴的孔中，联接状态提供上部柱转向轴和下部柱转向轴的共同旋转，脱开状态允许上部柱转向轴和下部柱转向轴的独立旋转。根据本专利技术的又一个方案，用于自主或半自主车辆的转向柱组件包括方向盘。还包括刚性地联接至方向盘的上部柱转向轴。还包括操作性地联接至上部柱转向轴的下部柱转向轴。还包括球式联接组件，所述球式联接组件包括被保持在上部柱转向轴内的多个球，设置在第一径向位置中的球从而使上部柱转向轴和下部柱转向轴处于联接状态，其中所述第一径向位置使所述球与上部柱转向轴和下部柱转向轴接合，设置在第二径向位置中的球使上部柱转向轴和下部柱转向轴处于脱开状态，其中第二径向位置使所述球与上部柱转向轴和下部柱转向轴中的至少一个脱开。从以下结合附图给出的描述中，将更加显现以上和其它优点。附图说明在本说明书的最后，在权利要求书中具体指出并明确要求保护被认为是本专利技术的主题。从以下结合附图给出的详细描述中，更加容易显现本专利技术的前述和其它特征及优点，附图中：图1是根据本公开的一个方案的转向柱组件处于联接状态的局部剖视图；图2是图1的转向柱组件处于脱开状态的局部剖视图；图3是根据本公开的另一个方案的转向柱组件处于联接状态的局部剖视图；以及图4是图3的转向柱组件处于脱开状态的局部剖视图。具体实施方式现在参照附图，其中将参照具体实施例描述本专利技术但并非对其加以限制，附图示出了自主车辆的转向柱组件的各种特征。如本文所述的，实施例提供了一种可靠且有效的组件，其允许驾驶员将方向盘与下部转向轴脱开以便在自主模式下使用车辆，同时将方向盘保持在固定位置(静止位置)。转向柱组件是先进驾驶员辅助系统(ADAS)的一部分，能够操纵及控制车辆的其它参数以使车辆在无需驾驶员直接参与的情况下操作。自主或半自主驾驶是指这样的车辆，其被构造成在无需来自驾驶员的持续输入(例如，转向、加速、制动等)的情况下执行操作并且可配备有允许使用传感、转向和/或制动技术来自主或半自主控制车辆的技术。参照图1和图2，示出了根据本实施例的转向柱组件10的一部分。转向柱组件10包括下部柱转向轴12(文中也称作下部转向轴)，该下部柱转向轴操作性地联接至车轮控制结构(未示出)，从而允许驾驶员输入车轮控制并接收响应于车轮移动的反馈。柱套(columnjacket)围绕下部转向轴12的一部分。转向输入装置(诸如所示的方向盘16)经由上部柱转向轴17(文中也称作上部转向轴)操作性地联接至下部转向轴12以允许用户以人工驾驶模式控制车辆。上部转向轴17通过花键连接等刚性地固定至方向盘16，以确保方向盘16和上部转向轴17的共同旋转。在图1中示出处于人工驾驶模式下的转向柱组件10。在人工驾驶模式下，上部转向轴17联接(也称作旋转地联接)至下部转向轴12。上部转向轴17和下部转向轴12的联接(或旋转地联接)状态致使方向盘16和下部转向轴12共同旋转，因此部件的旋转是相互依赖的。相反地，在自主驾驶模式期间，会出现上部转向轴17和下部转向轴12的脱开状态(图2)。脱开(或旋转地脱开)状态致使方向盘16和下部转向轴12独立旋转，因此响应于车轮角运动的下部转向轴12的旋转不需要或者不引起方向盘16的旋转。本文公开的转向柱组件10给驾驶员提供了在联接状态与脱开状态之间切换以及在人工驾驶模式与自主驾驶模式之间切换的能力。与通过花键配合组件实现的下部转向轴12和方向盘16之间的持续固定关系相对比，本文描述的实施例使用至少一个(但通常是多个)球18来建立联接状态或脱开状态。所述多个球18是球式联接组件的一部分并且以一对一的关系被固定在由上部转向轴17限定的球保持结构(诸如多个相应的孔19)中。所述多个孔19彼此周向间隔且每个孔的尺寸均被设计成将多个球18中的一个球轴向且周向地保持在其中。下部转向轴12限定多个凹穴20，所述凹穴设置在共同的轴向平面中且彼此周向间隔。所述多个凹穴20延伸至下部转向轴12的一径向深度，该径向深度允许球18被部分地设置于凹穴中，但同时球18的一部分要从凹穴中径向向外突出。在下部转向轴12与上部转向轴17和方向盘16的联接状态中，球18位于凹穴20中。球从凹穴20中径向突出以与凹穴表面接合且与限定上部转向轴17的孔19的壁接合。因此，当球18位于下部转向轴12的凹穴20中时，建立了方向盘16与下部转向轴12之间的扭矩传输。为了将球18保持在凹穴20中并且阻止球18的径向移动，一轴环30的内壁26设置成与球18接触。更具体地，内壁26的角状部32的最内侧位置与球18接触。轴环30设置在上部转向轴17与柱壳体结构(columnhousingstructure，柱容置结构)23之间。由于内壁26的角状部32的存在，内壁26的一部分与球18间隔以在某些状态下允许球18径向移动，如本文详细描述的。设有一轴环致动机构40以使轴环30选择性地轴向平移，从而控制角状部32的与球18邻接的部分，因为该定位确定球18是径向保持于凹穴20内还是可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自主或半自主车辆的转向柱组件，其具有方向盘，所述组件包括：上部柱转向轴，其刚性地联接至所述方向盘；下部柱转向轴，其操作性地联接至所述上部柱转向轴；以及球式联接组件，其用于使所述上部柱转向轴和所述下部柱转向轴在联接状态与脱开状态之间切换，所述球式联接组件包括：多个球，其被保持在所述上部柱转向轴内；多个凹穴，其彼此周向间隔且由所述下部转向轴限定，每个凹穴的尺寸被设置为接收所述多个球之中一个球的一部分；围绕所述球的轴环，所述轴环具有设置成与所述球接触的内壁的角状部；和轴环致动机构，其使所述轴环选择性地在联接状态与脱开状态之间轴向平移。

【技术特征摘要】
2017.02.21 US 15/438,1091.一种用于自主或半自主车辆的转向柱组件，其具有方向盘，所述组件包括：上部柱转向轴，其刚性地联接至所述方向盘；下部柱转向轴，其操作性地联接至所述上部柱转向轴；以及球式联接组件，其用于使所述上部柱转向轴和所述下部柱转向轴在联接状态与脱开状态之间切换，所述球式联接组件包括：多个球，其被保持在所述上部柱转向轴内；多个凹穴，其彼此周向间隔且由所述下部转向轴限定，每个凹穴的尺寸被设置为接收所述多个球之中一个球的一部分；围绕所述球的轴环，所述轴环具有设置成与所述球接触的内壁的角状部；和轴环致动机构，其使所述轴环选择性地在联接状态与脱开状态之间轴向平移。2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述球被置于第一径向位置处时，所述球被置于所述凹穴内以使所述上部柱转向轴和所述下部柱转向轴处于联接状态，所述球被置于第二径向位置处时，所述球被从所述凹穴移开以使所述上部柱转向轴和所述下部柱转向轴处于脱开状态，所述联接状态提供所述上部柱转向轴和所述下部柱转向轴的共同旋转，所述脱开状态允许所述上部柱转向轴和所述下部柱转向轴的独立旋转，所述转向柱组件还包括由所述下部柱转向轴限定的环形凹部，所述环形凹部延伸到的径向深度小于所述多个凹穴的径向深度，当所述球位于第二径向位置中时所述球沿所述环形凹部自由旋转。3.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述轴环致动机构还包括：驱动结构，其与所述轴环接合；以及连杆，其联接至所述驱动结构以使得所述轴环轴向平移。4.根据权利要求3所述的转向柱组件，其中，所述连杆被固定至所述转向柱组件的柱壳体结构。5.根据权利要求2所述的转向柱组件，其中，所述轴环致动机构还包括致动器，所述致动器与所述连杆接合以致动所述连杆的移动。6.根据权利要求5所述的转向柱组件，其中，所述致动器包括电螺线管，在所述电螺线管的第一状态下所述电螺线管偏压所述连杆以将球定位在所述第一径向位置中，所述电螺线管能切换至第二状态以允许球移动至所述第二径向位置。7.根据权利要求6所述的转向柱组件，其中，所述轴环致动机构还包括弹簧，当所述电螺线管处于所述第二状态时，所述弹簧轴向地偏压所述驱动结构以将所述球定位在所述第二径向位置中。8.根据权利要求2所述的转向柱组件，其中，所述轴环包括磁体，所述磁体位于邻近所述内壁以将所述球径向向外地吸引至所述第二径向位置。9.根据权利要求1所述的转向柱组件，还包括电螺线管，所述电螺线管具...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·马格纳斯，J·S·比姆，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：美国,US