CN103101567B - 一种方向盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方向盘装置，它包括用于连接方向盘支撑柄(26)的滑动轴(5)以及套接在滑动轴(5)外的缓冲弹簧(12)，滑动轴(5)的下端与传动机构传动连接；所述支撑柄(26)可在滑动套筒(6)上滑动，所述滑动轴(5)可在滑动套筒(6)内滑动；滑动轴(5)上设有齿条(8)以及设置在滑动套筒(6)上的机械锁紧装置(7)，方向盘(9)的高度是可以调整的；方向盘(9)A端受到冲击力时，驱使滑动轴(5)顺时针转动。当发生交通事故时，方向盘调整机构(27)可以发生转动使方向盘与司机的接触面积达到最大，加上所述的缓冲弹簧(2)具有缓冲效果，从而减轻或预防方向盘对司机的伤害。
Description
技术领域
本发明涉及汽车行驶方向控制设备，具体为一种方向盘装置。
背景技术
汽车方向盘装置是常见的车辆方向控制装置。传统的车辆方向控制装置由方向盘、传动轴和转向机构组成。
传统车辆方向控制装置的特点之一是方向盘直接安装在刚性传动轴上，车辆行驶时司机操作方向盘带动传动轴转动，通过转向机构实现对车辆前轮行驶方向的改变，从而实现车辆方向的控制。以上所述的传统车辆方向控制装置的缺点是：如果车辆以较高速度行驶时发生追尾、迎面相撞等交通事故，由于惯性的作用，司机很容易撞在方向盘上，由于传动轴和方向盘都是刚性而没有缓冲效果的，很容易撞伤司机，甚至有生命危险。
发明内容
本发明的目的是提供一种方向盘装置，解决传统方向盘装置没有缓冲效果容易撞伤司机的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种方向盘装置，它包括用于连接方向盘支撑柄的滑动轴以及套接在滑动轴外的缓冲弹簧，滑动轴的下端与传动机构传动连接。其特征在于：所述的滑动轴安装在滑动套筒内，滑动套筒内开有与滑动轴外侧面相配合的孔，使得滑动套筒与滑动轴既可以相对上下滑动也可以一起做同轴转动；滑动套筒上设有多边形导向块，滑动套筒与滑动轴之间设有机械锁紧装置；滑动套筒与支撑柄之间设有限位块，所述支撑柄内开的是与多边形导向块相配合的孔，使得支撑柄与多边形导向块既可以相对上下滑动也可以一起做同轴转动；所述支撑柄可在滑动套筒上滑动，所述滑动轴可在滑动套筒内滑动；由于滑动轴上设有齿条以及设置在滑动套筒上的机械锁紧装置，方向盘的高度是可以调整的；方向盘A端受到冲击力时，驱使滑动轴顺时针转动。采用这样的构造后，当辆车以较高速度相距一定距离时，控制单元和驱动单元开始工作，方向盘由于受到撞击而改变与水平面构成的角度，使司机与方向盘接触的面积达到最大，加上所述的缓冲弹簧具有缓冲效果，从而减轻或预防方向盘对司机的伤害，从而实现保护司机的目的。
作为本发明的进一步改进，滑动轴的下端可连接特殊球形齿轮，殊球形齿轮外设有与其配合的齿轮座，所述齿轮座安装在机架上，且齿轮座下端设有凸轮；机架上设有电动锁紧装置，电动锁紧装置位于齿轮座上的凸轮右下方，电动锁紧装置内部装有驱动器，驱动器连接驱动电路，驱动器的上端设有滚子，滚子与驱动器通过预紧弹簧连接，并且滚子与凸轮的外圆周表面接触；电动锁紧装置可通过电路自动控制也可手动控制，电动锁紧装置启动，安装在其上的滚子下行，从而所述的齿轮座可以转动。
所述特殊球形齿轮、特殊球齿齿轮和齿轮座组成一个调整机构。
机架上安装有传动机构，传动机构包括传动轴a、传动轴b以及齿轮副，传动机构操纵转向机构对车辆的行驶方向进行操控；在传动轴a的上端安装有特殊球齿齿轮，特殊球形齿轮与特殊球齿齿轮啮合；传动轴a的下端与传动轴b的上端通过齿轮副传动连接。
采用这样的构造后，齿轮设计的优点是一旦方向盘调整角度确定后不影响其灵活性，在方向盘旋转时任意角度上的转矩都相等，工作起来稳定调整角度较大。
作为本发明的更进一步改进，滑动轴的下端也可以通过万向联轴器与传动轴连接，万向联轴器安装在万向联轴器座内，万向联轴器座下部设有凸轮，机架上设有电动锁紧装置，当电动锁紧装置处于松开状态时，所述万向联轴器座可以在机架上转动，当电动锁紧装置处于锁紧状态时，电动锁紧装置通过设置在齿轮座下部的凸轮对万向联轴器座定位锁紧，所以方向盘与水平面所构成的角度是可以调的。该装置结构简单，易加工，成本低。电动锁紧装置工作起来，调整机构传动更加平稳。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的结构示意图
图2是本发明第二实施方式的结构示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
在图1所示的第一实施例中，滑动轴(5)的下端可连接特殊球形齿轮(311)，殊球形齿轮(311)外设有与其配合的齿轮座(111)，所述齿轮座(111)安装在机架(22)上，且齿轮座(111)下端设有凸轮(211)；机架(22)上设有电动锁紧装置(13)，电动锁紧装置(13)位于齿轮座(111)上的凸轮(211)右下方，电动锁紧装置(13)内部装有驱动器(16)，驱动器(16)连接驱动电路，驱动器(16)的上端设有滚子(14)，滚子(14)与驱动器(16)通过预紧弹簧(15)连接，并且滚子(14)与凸轮(211)的外圆周表面接触；电动锁紧装置(13)可通过电路自动控制也可手动控制，电动锁紧装置(13)启动，安装在其上的滚子(14)下行，从而所述的齿轮座(111)可以转动。
所述特殊球形齿轮(311)、特殊球齿齿轮(17)和齿轮座(111)组成一个调整机构(27)。
机架(22)上安装有传动机构(191)，传动机构(191)包括传动轴a(18)、传动轴b(21)以及齿轮副(20)，传动机构(191)操纵转向机构对车辆的行驶方向进行操控；在传动轴a(18)的上端安装有特殊球齿齿轮(17)，特殊球形齿轮(311)与特殊球齿齿轮(17)啮合；传动轴a(18)的下端与传动轴b(21)的上端通过齿轮副(20)传动连接。
当电动锁紧装置(13)处于松开状态时，所述齿轮座(111)可以在机架(22)上转动，即：齿轮座(111)、滑动轴(5)、滑动套筒(6)以及方向盘(9)作为一整体以经过O点垂直于纸面的直线为轴转动，并使得特殊球形齿轮(311)的轴线(23)与特殊球齿齿轮(17)的轴线(24)所组成的角度发生改变，在这个所述角度改变的过程中，由于特殊球形齿轮(311)和特殊球齿齿轮(17)是经过特殊设计的，可以保证特殊球形齿轮(311)和特殊球齿齿轮(17)保持完美的配合，当电动锁紧装置(13)处于锁紧状态时，电动锁紧装置(13)通过设置在齿轮座(311)下部的凸轮(211)对齿轮座(311)定位锁紧，所以方向盘(9)与水平面所构成的角度是可以调的。
使用时，控制单元根据辆车与前方车辆或障碍物的距离、当前车辆的行驶速度、路面情况等进行一系列运算，判断是否会发生事故，若结果是很可能发生事故，则控制单元发出指令，命令驱动单元工作，驱动单元产生驱动电流，驱动器(16)开始工作，安装在电动锁紧装置(13)上的滚子(14)下行，电动锁紧装置(13)松开，从而齿轮座(311)转动，当司机踩急刹车或者发生相撞时，司机胸部首先接触方向盘(1)的A端，方向盘(9)由于受到撞击而改变与水平面构成的角度，使司机与方向盘(9)接触的面积达到最大，加上所述的缓冲弹簧(12)具有缓冲效果，从而减轻或预防方向盘对司机的伤害，从而实现保护司机的目的。
在图2所示的第二实施例中，滑动轴(5)的下端也可以通过万向联轴器(312)与传动轴(192)连接，万向联轴器(312)安装在万向联轴器座(112)内。万向联轴器座(112)安装在机架(22)上，且万向联轴器座(112)下端设有与安装在机架(22)上的电动锁紧装置(13)相配合的凸轮(212)。所述万向联轴器(312)下端与传动机构(192)相连，传动机构(192)操纵转向机构对车辆的行驶方向进行操控。
所述方向盘(9)可以在滑动套筒(6)上滑动，由于方向盘(9)的支撑柄(26)与滑动套筒(6)之间设有缓冲弹簧(12)，所以当司机撞到方向盘上(9)时方向盘(9)具有缓冲作用；所述滑动轴(5)可以在滑动套筒(6)内滑动，由于滑动轴(5)上设有齿条(8)以及设置在滑动套筒(6)上的机械锁紧装置(7)，所以方向盘(9)的高度是可以调整的；当电动锁紧装置(13)处于松开状态时，所述万向联轴器座(112)可以在机架(22)上转动，即：万向联轴器座(112)、滑动轴(5)、滑动套筒(6)以及方向盘(9)作为一整体以经过万向联轴器(112)几何中心垂直于纸面的直线为轴转动，当电动锁紧装置(13)处于锁紧状态时，电动锁紧装置(13)通过设置在万向联轴器座(312)下部的凸轮(212)万向联轴器座(312)定位锁紧，所以方向盘(9)与水平面所构成的角度是可以调的。
使用时，控制单元根据辆车与前方车辆或障碍物的距离、当前车辆的行驶速度、路面情况等进行一系列运算，判断是否会发生事故，若结果是很可能发生事故，则控制单元发出指令，命令驱动单元工作，驱动单元使电动锁紧装置(13)松开，方向盘(9)由于受到撞击而改变与水平面构成的角度，使司机与方向盘(9)接触的面积达到最大，加上所述的缓冲弹簧(12)具有缓冲效果，从而减轻或预防方向盘对司机的伤害，从而实现保护司机的目的。
在上述的两个实施例中，电动锁紧装置(13)包括滚轮(14)、预紧弹簧(15)以及驱动器(16)，当处于锁紧状态时滚轮(14)由于受到预紧弹簧(15)的预紧力而使凸轮(211、212)与齿轮座(111)或万向联轴器座(112)的内表面产生自锁，从而实现对齿轮座(111)或万向联轴器座(112)的定位和锁紧；滑动轴(5)与方向盘(9)之间还设有顶升弹簧(11)，当手动开启机械锁紧装置(7)时，方向盘(9)在顶升弹簧(11)的作用下自动升到最高位置；方向盘(9)的高度和方向盘(9)旋转中心线(23)与水平面所成的角度均是可以手动调节的，从而实现根据个人情况对方向盘的全方位调整。
Claims (9)
1.一种方向盘装置，它包括用于连接方向盘支撑柄(26)的滑动轴(5)以及套接在滑动轴(5)外的缓冲弹簧(12)，滑动轴(5)的下端与传动机构传动连接，其特征在于：所述的滑动轴(5)安装在滑动套筒(6)内，滑动套筒(6)内开有与滑动轴(5)外侧面相配合的孔，使得滑动套筒(6)与滑动轴(5)既可以相对上下滑动也可以一起做同轴转动；滑动套筒(6)上设有多边形导向块(25)，滑动套筒(6)与滑动轴(5)之间设有机械锁紧装置(7)；滑动套筒(6)与支撑柄(26)之间设有限位块(10)，所述支撑柄(26)内开的是与多边形导向块(25)相配合的孔，使得支撑柄(26)与多边形导向块(25)既可以相对上下滑动也可以一起做同轴转动；所述支撑柄(26)可在滑动套筒(6)上滑动，所述滑动轴(5)可在滑动套筒(6)内滑动；滑动轴(5)上设有齿条(8)以及设置在滑动套筒(6)上的机械锁紧装置(7)，使方向盘(9)的高度可调节；方向盘(9)A端受到冲击力时，驱使滑动轴(5)顺时针转动。
2.根据权利要求1所述的一种方向盘装置，其特征在于：滑动轴(5)的下端连接特殊球形齿轮(311)，特殊球形齿轮(311)外设有与其配合的齿轮座(111)，所述齿轮座(111)安装在机架(22)上，且齿轮座(111)下端设有凸轮(211)；机架(22)上设有电动锁紧装置(13)，电动锁紧装置(13)位于齿轮座(111)上的凸轮(211)右下方，电动锁紧装置(13)内部装有驱动器(16)，驱动器(16)连接驱动电路，驱动器(16)的上端设有滚子(14)，滚子(14)与驱动器(16)通过预紧弹簧(15)连接，并且滚子(14)与凸轮(211)的外表面接触。
3.根据权利要求2所述的一种方向盘装置，其特征在于：电动锁紧装置(13)可通过电路自动控制也可手动控制，电动锁紧装置(13)启动，安装在其上的滚子(14)下行，使齿轮座(111)转动。
4.根据权利要求2所述的一种方向盘装置，其特征在于：所述特殊球形齿轮(311)、特殊球齿齿轮(17)和齿轮座(111)组成一个调整机构(27)。
5.根据权利要求2或3所述的一种方向盘装置，其特征在于：电动锁紧装置(13)处于松开状态时，所述齿轮座(111)在机架(22)上转动，齿轮座(111)、滑动轴(5)、滑动套筒(6)以及方向盘(9)作为一整体以经过O点垂直于纸面的直线为轴转动，并使得特殊球形齿轮(311)的轴线(23)与特殊球齿齿轮(17)的轴线(24)所组成的角度发生改变；电动锁紧装置(13)处于锁紧状态时，电动锁紧装置(13)通过设置在齿轮座(111)下部的凸轮(211)对齿轮座(111)定位锁紧。
6.根据权利要求2所述的一种方向盘装置，其特征在于：机架(22)上安装有传动机构(191)，传动机构(191)包括传动轴a(18)、传动轴b(21)以及齿轮副(20)，传动机构(191)操纵转向机构对车辆的行驶方向进行操控；在传动轴a(18)的上端安装有特殊球齿齿轮(17)，特殊球形齿轮(311)与特殊球齿齿轮(17)啮合；传动轴a(18)的下端与传动轴b(21)的上端通过齿轮副(20)传动连接。
7.根据权利要求1所述的一种方向盘装置，其特征在于：滑动轴(5)的下端通过万向联轴器(312)与传动机构(192)连接，万向联轴器(312)安装在万向联轴器座(112)内，万向联轴器座(112)下部设有凸轮(212)，机架(22)上设有电动锁紧装置(13)。
8.根据权利要求7所述的一种方向盘装置，其特征在于：所述万向联轴器(312)下端与传动机构(192)相连，传动机构(192)操纵转向机构对车辆的行驶方向进行操控。
9.根据权利要求7所述的一种方向盘装置，其特征在于：电动锁紧装置处于松开状态时，所述万向联轴器座可以在机架上转动，电动锁紧装置处于锁紧状态时，电动锁紧装置通过设置在万向联轴器座下部的凸轮对万向联轴器座定位锁紧。
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