CN101456427A - 包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统 - Google Patents

Abstract

一种包括互相偏离的转向柱和转向盘齿轮以便将转向盘的转矩传递到转向柱的转向系统。通过使用将转向盘和转向柱相互连接的偏移的转矩传递结构，使容纳在转向盘的转向盘毂中的气囊模块独立安装，从而使气囊模块不与转向盘一起旋转。这样的配置允许具有不对称的最佳形状的衬垫展开，以避免接触乘客的胸部。由于气囊模块不旋转，所以可显著改善标志的设计可见性。

Description

包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统

技术领域

本发明涉及车辆转向系统，且更具体地，涉及一种包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统，其中气囊模块的安装独立于转向盘的旋转。

背景技术

通常，车辆的安全装置被分类为防止事故发生的主动安全装置(制动器、防抱死制动系统或ABS，牵引力控制系统或TCS和导航系统)和当事故发生时保护乘客的被动安全装置(安全带、气囊和预张紧器)。

在这些安全装置中，气囊系统是一种在发生乘客二次碰撞之前对气囊充气以便在碰撞中保护乘客的装置。气囊系统通常邻近驾驶员座椅和/或乘客座椅设置，以便防止驾驶员和/或乘客的面部受伤。

在气囊系统中，驾驶员座椅的气囊模块通常安装于转向盘的盘毂上。因此，当转向盘转动时，气囊模块也会转动。

由于如上所述，气囊模块与转向盘一起旋转，所以使用一种特殊的连接件，即用于将线束连接到旋转部件(如转向盘)上的所谓的SRC盘簧电缆(clock spring)，以防止与充气装置连接的电缆或信号线受到转动的干扰。

然而，安装在转向盘上并且通常在转向期间与转向盘一起转动的驾驶员座椅的气囊具有各种限制。例如，无论转向盘的位置如何，在气囊工作期间展开的气囊衬垫均应展开以便充分保护驾驶员。因此，气囊衬垫应当总是具有对称的形状，并且驾驶员座椅的气囊不能象乘客座椅的气囊那样具有不对称的最佳形状。另外，由于展开的衬垫的下部会强烈地压迫乘客的胸部，所以乘客可能受伤。

此外，由于形成在驾驶员座椅的气囊模块上的标志与转向盘一起转动，所以标志的设计可见性恶化。另外，设置于防撞垫上以检测驾驶员在转向盘上打瞌睡的传感器取决于转向盘的转动而可能被覆盖。所以，传感器的性能恶化。

本发明背景技术部分中所公开的信息只是为了增强对本发明的一般背景的理解，而不应被理解为是承认或以任何形式暗示该信息形成本领域技术人员已公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供了一种包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统。根据该车辆转向系统，将转向力传递至转向柱的转向盘和安装在转向盘的盘毂上的气囊模块独立连接，而不使用SRC盘簧电缆，使得无论转向盘如何旋转，气囊模块均不转动。因此，无论转向盘的位置如何，气囊衬垫均可展开并且可具有不对称的最佳形状，使得乘客的胸部不会受损压迫。因此，能够避免不必要的伤害。

另外，本发明的各个方面提供了一种包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统，由于无论转向盘如何旋转，气囊模块均不转动，所以该系统可显著改善形成于驾驶员座椅的气囊模块上的标志的设计可见性。

此外，本发明的各个方面提供了一种包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统，由于无论转向盘如何旋转，气囊模块均不转动，所以该系统无论转向盘的位置如何均能够改善检测驾驶员在转向盘上打瞌睡的传感器的性能。

本发明的一方面涉及一种包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统，该车辆转向系统包括：包括转向盘毂的转向盘，包括小齿轮的转向柱，转矩传递组件，电路连接组件，和/或气囊模块，其中转向柱包括的小齿轮与用于移动使车轮转向的横拉杆的齿条啮合，并且转向柱由柱壳围绕且由轴承支撑，以便将转矩从转向盘传递到位于转向盘附近的转向柱的上端；转矩传递组件通过齿轮将转向盘与转向柱连接使得转向盘的轴线偏离转向柱的轴线，并且将转向盘的转矩传递到转向柱；在电路连接组件中与ACU(气囊控制单元)连接的线束围绕柱壳，且该电路连接组件位于转向盘和转向柱之间的空间中，并与转向盘的转向盘毂的中心部分连接；气囊模块包括安装支架和衬垫罩(cushioncover)，安装支架容纳由于充气装置喷射气体而从转向盘展开的衬垫，充气装置接收ACU的控制信号并工作以产生高压气体，并且该安装支架容纳在转向盘的转向盘毂中，该衬垫罩被插入转向盘毂中，被配置成在衬垫展开期间破裂，并且被装配到安装支架上，使得不将转向盘的转矩传递至衬垫罩。

转矩传递组件可包括连接于转向柱端部的柱齿轮，内部形成空间并且与柱齿轮啮合从而使转向柱偏离的转向盘齿轮，和/或从转向盘齿轮整体延伸且牢固地固定到转向盘的下部以使转向盘齿轮旋转的转向盘连接凸台。

在安装支架上可形成钩状连接端，并且该钩状连接端可配合到衬垫罩的槽中。

电路连接组件可包括导线入口管、导线出口管和导线，导线入口管位于转向盘齿轮的内部空间中，并与转向盘连接凸台一体形成，其中导线入口管的端部从柱壳突出；导线出口管与导线入口管连接以便通过转向盘连接凸台连接至充气装置；导线从导线入口管沿着导线出口管连接至充气装置。

在导线入口管上可形成导线变向管，以便沿着转向盘的轴线引导导线。

朝向乘客展开的气囊模块的衬垫可具有不对称结构，其包括被配置为避免与乘客的胸部接触的凹部。

车辆转向系统还可包括设置于气囊模块上并检测驾驶员在转向盘上打瞌睡的传感器。

根据本发明的各个方面，气囊模块可包括独立于转向盘的旋转安装的不对称的最佳的缓冲垫，而不使用SRC盘簧电缆。因此，能够保护乘客，同时胸部不会被从转向盘展开的气囊衬垫伤害性地压迫。而且，由于在气囊模块上形成的标志不旋转，所以能够显著改善标识的设计可见性。

此外，由于根据本发明各个方面的气囊模块无论转向盘如何转动均不旋转，因此总是能够保持用于检测驾驶员在转向盘上打瞌睡的传感器的性能。所以能够保持最佳的安全行驶性能。

本发明的方法和装置还具备其他特征和优点，这些特征和优点通过本文结合的附图和以下的具体实施方式将会显而易见或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的一些原理。

附图说明

图1(a)、1(b)、1(c)和1(d)是示出根据本发明各个方面的包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统的结构的视图；

图2(a)、2(b)和2(c)是示出根据本发明各个方面的包括不旋转的气囊模块的转向柱的结构的视图；

图3(a)和3(b)是示出根据本发明各个方面的包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统的操作的视图；并且

图4是示出根据本发明各个方面的不旋转的气囊的操作的视图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施方式，其实例在附图中示出并在以下予以说明。虽然将结合示例性的实施方式来说明本发明，但是应当理解的是，本说明并非意在将本发明限制为这些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施方式，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的原理和范围内的各种替换形式、改型、等效形式和其它实施方式。

图1是示出根据本发明各个方面的包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统的结构的视图。根据本发明的各个示例性实施方式的转向系统包括转向柱3，变速箱和气囊模块10。转向柱通过齿轮与转向盘8连接，以便将转向盘的转矩传递至转向柱。变速箱包括小齿轮20，其与用于使连接于两个车轮的横拉杆移动的齿条30啮合，并且通过转向柱3的旋转使齿条30移动。气囊模块与通过连接于转向盘8的转向柱3的一部分连接于转向盘的线束相连接，且安装在转向盘8的转向盘毂9上，而不受转向盘8的旋转的影响。

为此，转矩传递组件4通过齿轮将转向盘8连接到转向柱3上，并传递转矩。转矩传递组件包括柱齿轮5、转向盘齿轮6和转向盘连接凸台7。柱齿轮连接于转向柱3的端部。转向盘齿轮6内形成中空空间以与柱齿轮5内接，即，与柱齿轮5充分啮合，同时在转向盘齿轮6和柱齿轮5之间提供贯通的空间，如图1(b)中所示。转向盘连接凸台从转向盘齿轮6整体延伸，并且牢固地固定到转向盘8的下部，以便旋转转向盘齿轮6。

在此情况下，转矩传递组件4使转向柱3的轴线偏离转向盘8的轴线。其原因在于使转向盘齿轮6在一侧与转向柱3的柱齿轮5内接，而将连接到气囊模块10的线束置于另一侧。

而且，柱齿轮5由小齿轮构成，并且形成于转向柱3的端部。此外，与转向盘齿轮6一体形成的转向盘连接凸台7被柱壳1覆盖，该柱壳围绕转向柱3并且与转向盘8连接。

另外，通过配合到柱壳1上的轴承2支撑转向柱3的端部和转向盘连接凸台7。

此外，当转向盘8的转向力通过转向柱3和小齿轮20传递到齿条30时，变速箱通过调整小齿轮20的直径，来实现与转向盘8的操作对应的车轮的运动，该小齿轮由转向柱3带动，并具有与转向盘8不同的转数，即，具有大约1；1.3的齿数比。

另外，气囊模块10包括充气装置11、衬垫12、安装支架13和衬垫罩14。充气装置接收来自ACU(气囊控制单元)的控制信号，并操作以产生高压气体。衬垫由于充气装置11喷射气体而从转向盘8中展开。安装支架容纳与充气装置11连接的衬垫12，并且被容纳在转向盘8的转向盘毂9中。衬垫罩插入转向盘毂9中，在衬垫12展开期间破裂，并且配合到安装支架13上使得转向盘8的转矩不会传递至衬垫罩。

在此情况下，在安装支架13上形成钩状连接端，并且该钩状连接端配合到衬垫罩14的槽中。所以，即使转向盘毂9与转向盘8一起旋转，也只有衬垫罩14与转向盘毂9一起旋转。

另外，气囊模块10利用电路连接组件15，与用于供应ACU控制信号和电力的线束连接。而且，如图2(a)、2(b)和2(c)中所示，电路连接组件15包括导线入口管16，导线出口管17和导线18。导线入口管的端部从柱壳1突出，且导线入口管位于与转向盘连接凸台7一体形成的转向盘齿轮6的内部空间中。导线出口管与导线入口管16连接，从而通过转向盘连接凸台7与充气装置11连接。导线从导线入口管16沿着导线出口管17连接至充气装置11。

在此情况下，导线出口管17穿过转向盘连接凸台7，而不受转向盘连接凸台的转动的影响。

另外，导线变向管16a形成于导线入口管16上，并与导线出口管17连接。导线变向管16a在转向盘8的轴线上引导导线18。

也就是说，导线变向管16a朝向一侧延伸，以补偿导线入口管16的偏移，导线入口管插入一侧空间中，即与转向盘连接凸台7一体形成的转向盘齿轮6的中空空间，并且导线出口管17在其中心延伸。

另外，在气囊模块10上设置有用于检测驾驶员在转向盘上打瞌睡的传感器19。由于气囊模块10不受转向盘8的转动的影响，所以相比于传感器安装在转向柱罩或防撞垫上的情况，传感器的性旋得以进一步改善。

下面将参照附图详细说明根据本发明各个示例性实施方式的车辆转向系统的操作。

在根据本发明的各个方面的转向系统中，虽然互相偏移，但是转向盘8与转向柱3通过齿轮连接，以便将转向盘8的转矩传递到转向柱3。而且，通过使用转向盘8和转向柱3的偏移的转矩传递结构，将容纳在转向盘8的转向盘毂9中的气囊模块10独立安装，而不与转向盘8一起旋转。因此，当衬垫12展开时，其具有可被最优化的不对称的形状，以避免与乘客的胸部接触或者减少压迫接触，以将作用于乘客胸部的力降至最小并减少对乘客胸部的伤害。而且，由于气囊模块10不旋转，所以能够改善标志的设计可见性。

根据本发明各个方面的转向系统将转向盘8的转矩传递到转向柱3，同时转向盘和转向柱互相偏离。即，如图1(a)至1(d)中所示，转向系统具有以下结构。也就是说，包括小齿轮20的转向柱3与转向盘8偏离布置，该小齿轮与用于移动横拉杆的齿条30啮合，通过固定到转向盘8上的转向盘齿轮6使柱齿轮5与偏移的转向柱3的端部啮合，并且通过设置于转向盘齿轮6的中空空间中的线束将ACU的控制信号传递到安装在转向盘8上的气囊模块10。

因此，当驾驶员旋转转向盘8时，施加到转向盘8上的转矩经由转向盘连接凸台7传递到转向盘齿轮6，如图3(a)和3(b)中所示，并且转向盘齿轮6的旋转带动内接的柱齿轮5沿与转向盘相同的方向旋转。

在此情况下，柱齿轮5容纳在穿过壳体(cowl)横向构件CM的柱壳1中，并被支撑且布置在与变速箱连接的转向柱3的端部上。因此，当与转向盘齿轮6内接时，柱齿轮旋转。

柱齿轮5的旋转带动转向柱3旋转，并带动设置于转向柱端部的小齿轮20旋转。当由于小齿轮20的旋转而被移动时，齿条30使与两个车轮连接的横拉杆移动。由于齿条30的移动，车轮被对应于转向盘8的转向力转向。

在此情况下，如果在产生最终于转向柱3的端部输出的转矩的小齿轮20的设计时调节小齿轮的直径，则可调节由转向盘8旋转的转向盘齿轮6的转数与将转矩传递到转向柱3的柱齿轮5的转数之间的差值。

当如上所述通过旋转转向盘8执行转向操作时，无论转向盘8如何旋转，安装在转向盘8的转向盘毂9上的气囊模块10均不转动。这是因为与衬垫罩14连接的安装支架13的结构，该衬垫罩安装在转向盘毂9上，容纳与充气装置11连接的衬垫12，并且在衬垫12展开期间破裂。

也就是说，由于安装支架13和衬垫罩14通过钩和槽互相配合，所以转向盘8的转矩只通过固定在转向盘8上的转向盘连接凸台7来传递。

因此，在柱壳1中，导线入口管16通过导线变向管16a连接到导线出口管17，而与转向盘8的旋转无关，其中导线入口管16位于转向柱3的柱齿轮5内接的转向盘齿轮6的内部空间中，导线出口管17与充气装置11连接，且导线变向管16a补偿导线入口管16和转向盘8之间的偏移。

所以，与ACU连接并通过导线入口管16、导线变向管16a和导线出口管17与充气装置11连接的导线18同样与转向盘8的旋转无关地旋转，并且在气囊展开期间将控制信号从ACU传递到充气装置11。

如上所述无论转向盘8如何旋转均不转动的气囊模块10，在操作期间不会压迫乘客P的胸部。如图4中所示，朝向乘客P展开的衬垫12总是处于最佳位置。所以，当衬垫12展开时，衬垫12具有不压迫乘客P的胸部，即，配置为避免接触乘客P的胸部的凹形部分K。即使朝向乘客P展开，凹形部分K也会形成不接触乘客P的胸部的非接触区域UC。

为了在所附权利要求中便于解释和精确限定，术语“上”、“下”等用于参照示例性实施方式的特征的附图中显示的位置来描述这些特征。

为了例示和说明的目的，已给出了关于本发明的具体示例性实施方式的前述说明。它们并非意在穷举或者将本发明限定于所公开的精确形式，并且显而易见在上述教导的启示下能够出现多种改进和变化。选择和说明这些示例性实施方式是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使本领域的其它技术人员能够得出并且使用本发明的各种示例性实施方式及其各种替换方案和改型。这里的意图在于本发明的范围由在此所附的权利要求及其等价形式来限定。

Claims (7)

1.一种包括不旋转的气囊模块的车辆转向系统，该车辆转向系统包括：

包括转向盘毂的转向盘；

包括小齿轮的转向柱，所述小齿轮与用于移动使车轮转向的横拉杆的齿条啮合，并且所述转向柱由柱壳围绕且由轴承支撑，以便将转矩从所述转向盘传递到邻近所述转向盘设置的所述转向柱的上端；

转矩传递组件，其通过齿轮将所述转向盘与所述转向柱连接，以使所述转向盘的轴线偏离所述转向柱的轴线，并且将所述转向盘的转矩传递到所述转向柱；

电路连接组件，其中与ACU(气囊控制单元)连接的线束围绕所述柱壳，所述电路连接组件布置于所述转向盘和所述转向柱之间的空间中，并与所述转向盘的转向盘毂的中心部分连接；和

气囊模块，其包括安装支架和衬垫罩，所述安装支架容纳由于充气装置喷射气体而从所述转向盘展开的衬垫，所述充气装置接收来自所述ACU的控制信号并操作以产生高压气体，并且所述安装支架容纳在所述转向盘的所述转向盘毂中；所述衬垫罩插入所述转向盘毂中，被配置成在所述衬垫展开期间破裂，并且被配合到所述安装支架上，使得不将所述转向盘的转矩传递到所述衬垫罩。

2.如权利要求1所述的车辆转向系统，其中所述转矩传递组件包括：

与所述转向柱的端部连接的柱齿轮；

内部形成中空空间并且与所述柱齿轮啮合使得所述转向柱偏移的转向盘齿轮；和

从所述转向盘齿轮整体延伸，并牢固地固定到所述转向盘的下部以使所述转向盘齿轮旋转的转向盘连接凸台。

3.如权利要求1所述的车辆转向系统，其中在所述安装支架上形成钩状连接端，并且所述钩状连接端配合到所述衬垫罩的槽中。

4.如权利要求1所述的车辆转向系统，其中所述电路连接组件包括：

导线入口管，其位于所述转向盘齿轮的内部空间中，并与所述转向盘连接凸台一体形成，其中所述导线入口管的端部从所述柱壳突出；

导线出口管，其与所述导线入口管连接，以便通过所述转向盘连接凸台连接至所述充气装置；和

导线，其从所述导线入口管沿着所述导线出口管连接至所述充气装置。

5.如权利要求4所述的车辆转向系统，其中在所述导线入口管上形成导线变向管，以便沿着所述转向盘的轴线引导所述导线。

6.如权利要求1所述的车辆转向系统，其中朝向乘客展开的所述气囊模块的衬垫具有不对称结构，其包括被配置为避免与所述乘客的胸部接触的凹部。

7.如权利要求1所述的车辆转向系统，还包括：

设置于所述气囊模块上并且检测驾驶员在所述转向盘上打瞌睡的传感器。

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