本实用新型涉及车辆技术领域,具体涉及一种转向管柱总成、转向操纵机构及车辆。
背景技术：
众所周知，在车辆中，转向管柱总成的主要功能是把方向盘的扭矩传递给转向中间轴和转向器，在车辆碰撞时避免对驾驶员等造成伤害。同时它也提供管柱角度调节、防盗、转向管柱护罩安装和电器开关安装等功能。
参考图1，目前转向管柱总成转向轴转角通过传动轴02及万向节01传递至转向器，传动轴02贯穿驾驶室底部，驾驶室翻转时传动轴活动范围大，占用较多底盘空间，需要对贯穿孔进行密封处理，而且结构较复杂，在发生正面碰撞时粗大的传动轴易将转向轴及方向盘推向驾驶员，对驾驶员造成严重伤害。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有转向管柱总成结构复杂、安全性低等缺陷，提出一种转向管柱总成，简化结构设计，提高驾驶安全。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：
一种转向管柱总成，包括转向轴和转向柱管，所述转向柱管套装在转向轴外，转向轴包括转向轴前端和转向轴末端，转向轴前端连接方向盘，转向轴末端为与转向器连接端；所述转向柱管通过支架与车身固定连接，转向轴和转向柱管构成转动副，其特征在于，还包括转角传感器、与转角传感器连接的控制单元以及与控制单元连接的伺服电机，所述伺服电机输出轴与转向器相连；所述转角传感器设置在转向轴的末端，转角传感器将转向轴转角转化为电信号传输到控制单元，由控制单元处理输入的信号并控制伺服电机转动进而控制转向器，实现汽车转向。
进一步的,所述控制单元(ECU)包括微处理器(CPU)、与微处理器(CPU)连接的存储器、A/D转换器及I/O接口模块，所述A/D转换器通过I/O接口模块与微处理器相连。
进一步的,所述转向轴与转向管柱通过上下轴承压装过盈配合。
进一步的,所述转角传感器为电磁式传感器、光电式传感器、霍尔式传感器或基于陀螺仪的转角传感器中的任一种。
进一步的,所述控制单元包括多个转角传感器输入接口，以适应不同的传感器类型，提高控制单元的适用范围。
进一步的,所述转向柱管内部设有吸能结构。
本实用新型还提出一种转向操纵机构，所述转向操纵机构包括上述所述的转向管柱总成，开发成本低，简化装配过程
本实用新型另外还提出一种转向操纵机构，所述车辆包括上述所述转向操纵机构，及转向管柱总成，所述转向柱管通过支架与车身固定连接，简化结构设计，降低成本同时提高车辆安全性能。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
本实用新型所述的转向管柱总成在转向轴末端安装转角传感器，转角传感器传递信号给控制单元，控制单元处理信号控制伺服电机转动，伺服电机与转向器相连，取消目前使用的传动轴与万向节及其配套密封件，简化结构；同时在车辆发生正面碰撞时由于没有现存结构中的传动轴将转向轴及方向盘推向驾驶员，配合合理的前围设计转向轴及方向盘在正面碰撞的时候可向前溃缩，增大了驾驶员在事故中的生存空间，提升安全性能；由于使用控制单元控制伺服电机，改变控制单元的信号源可为自动驾驶提供转向方案。
附图说明
图1为现有转向管柱总成结构示意图；
图2为本实用新型实施例1所述转向管柱总成结构示意图；
图3为本实用新型实施例1所述转向管柱总成原理图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。在下面的描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例。
实施例1，参考图2，一种转向管柱总成，包括转向轴1和转向柱管2，所述转向柱管2套装在转向轴1外，转向轴1包括转向轴前端和转向轴末端，转向轴前端连接方向盘，转向轴末端为与转向器连接端；所述转向柱管2通过支架4与车身固定连接，转向轴1和转向柱管2构成转动副，还包括转角传感器3、与转角传感器3连接的控制单元5以及与控制单元5连接的伺服电机6，所述伺服电机输出轴与转向器相连；所述转角传感器3设置在转向轴末端，转角传感器3将转向轴转角转化为电信号传输到控制单元5，由控制单元5处理输入的信号并控制伺服电机6转动进而控制转向器，实现汽车转向。
如图2所示，为本实施例转向管柱总成原理图，所述控制单元(ECU)包括微处理器(CPU)、与微处理器(CPU)连接的存储器、A/D转换器及I/O接口模块，所述A/D转换器通过I/O接口模块与微处理器相连。所述微处理器(CPU)采用ST的ST10系列单片机，也可以采用其他型号的可实现等同功能的单片机，本实施例中控制单元采用非标控制模块，可作为独立的控制器，也可以集成于现有的汽车中控系统中，接收并处理来自转角传感器的信号，并控制伺服电机转动，取消目前使用的传动轴与万向节及其配套密封件等，简化结构设计，提高转向管柱的通用性。
本实施例中，所述转角传感器为电磁式传感器、光电式传感器、霍尔式传感器或基于陀螺仪的转角传感器中的任一种，优选电磁式转角传感器，传感器型号的选取属于技术人员公知常识，在此不做详述；所述转向轴末端固定套装有转角传感器衬套，转向轴外固定设有转角传感器定位架，所述转角传感器定位架与转角传感器衬套相配合，所述转角传感器3套装在转角传感器衬套上，转角传感器3的测量圈与转角传感器衬套固定相连，转角传感器3的基座与转向柱管2固定相连，转角传感器3将转向轴转角转化为电信号传输到控制单元5，由控制单元5处理输入的信号并控制伺服电机6转动，伺服电机6输出轴与转向器相连，实现汽车转向。所述控制单元包括多个转角传感器输入接口，以适应不同的传感器类型，提高控制单元的适用范围。
另外，所述转向轴1与转向柱管2通过上下轴承压装过盈配合，且所述转向柱管2内部设有吸能结构，以减少对人体的伤害，所述吸能结构为现有技术，在此不做详细阐述。
实施例2，本实施例提出一种转向操纵机构，所述转向操纵机构包括实施例1所述的转向管柱总成，开发成本低，简化装配过程，提高汽车安全性能。
实施例3，本实施例提出一种车辆，所述车辆包括实施例2所述转向操纵机构，所述转向柱管2通过支架4与车身固定连接，简化结构设计，降低成本同时提高车辆安全性能。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。