CN103661249B - 一种方向盘锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种方向盘锁定装置，包括锁舌（3）、用于给锁舌（3）提供动力的电机及用于容纳锁舌（3）和电机的壳体（4），在锁舌（3）和壳体（4）之间安装有圆柱弹簧，在锁舌（3）锁定的过程中，位于锁舌（3）上的支撑台（5）使得圆柱弹簧压缩变形，积聚弹性势能，当锁舌（3）处于锁定位置后，圆柱弹簧的弹性势能最大；在解锁时，电机反转，带动锁舌（3）退出，圆柱弹簧的恢复自身形状将弹性形变积聚的弹性势能释放推动锁舌（3），为锁舌（3）退出转向轴（1）提供助力，使得方向盘锁定装置的解锁性能增强。

Description

一种方向盘锁定装置

技术领域

本发明涉及一种方向盘锁定装置。

背景技术

现有各类电动方向盘锁的机械结构通常直接采用电机驱动，通过传动结构，旋转运动变为直线运动，使电机的扭矩转换成解锁拉力，实现解锁目的。市场上的方向盘锁的传动结构增加解锁拉力的办法有两种：一是增加电机功负载扭矩；二是增加传动比。前者同时增大了工作电流及不利于噪声控制；后者必然会增加方向盘锁的结构体积及制造成本。

发明内容

本发明的一个目的在于克服上述现有技术之一的不足，提供了一种解锁性能好的方向盘锁定装置。

一种方向盘锁定装置，包括：

可在锁定位置和解锁位置之间移动的锁舌，

用于传递动力推动锁舌往复直线运动的动力机构，及

用于容纳锁舌和动力机构的壳体，所述壳体具有一端开口的空腔，所述壳体的开口覆盖有用于封闭开口的盖板，所述锁舌和动力机构均位于所述空腔内，

沿着锁舌运动方向，在锁舌和壳体的内壁之间设有用于为解锁提供助力的第一弹性件。

进一步地，所述锁舌设有用于支撑所述第一弹性件的支撑台，所述支撑台位于所述锁舌的侧壁上，所述支撑台朝向锁舌锁定方向具有平面。

进一步地，所述壳体具有用于锁舌通过的通孔。

进一步地，所述壳体的内壁上设有用于第一弹性件定位的沟槽，所述沟槽沿锁舌运动方向延伸设置，所述第一弹性件和支撑台可滑动地位于所述沟槽，所述沟槽沿锁舌运动方向设有用于定位第一弹性件的凸起。

进一步地，所述第一弹性件为圆柱弹簧，所述圆柱弹簧一端套设所述凸起，所述圆柱弹簧的另一端抵靠在所述支撑台上。

进一步地，所述动力机构包括蜗杆、齿轮组件以及电机，电机的转轴与蜗杆共轴连接，所述齿轮组件与蜗杆啮合，所述齿轮组件包括用于具有螺纹的螺杆和与螺杆啮合螺纹传动的斜齿轮，所述斜齿轮具有内螺纹，所述螺杆与内螺纹螺纹传动，所述蜗杆与斜齿轮涡轮传动。

进一步地，所述锁舌设有支撑台的一端从锁舌本体两侧壁延伸形成两个延伸壁，所述两个延伸壁上均具有沿所述锁舌运动方向设置的腰形孔，所述螺杆通过销轴与腰形孔配合可移动地连接于锁舌的延伸壁之间。

进一步地，所述锁舌朝向螺杆的一端设有弹簧孔，所述弹簧孔内容纳有用于支撑锁舌的第二弹性件，所述第二弹性件一端支撑在弹簧孔内，所述第二弹性件另一端支撑在螺杆上。

进一步地，所述螺杆设有便于锁舌定向移动的导向块，所述壳体具有用于对锁舌移动进行导向的导向槽，所述导向槽沿锁舌运动方向设置在壳体的内壁上，所述导向块可滑动地位于所述导向槽内。

进一步地，所述壳体的开口覆盖有用于封闭开口的盖板，所述盖板设有用于支撑齿轮组件的凹槽，所述斜齿轮抵靠在凹槽的立壁上，所述凹槽内部设有用于顶起螺杆的弹片，所述螺杆具有一端用于电机空转的空转区，所述电机空转时，螺杆的一端抵靠在所述弹片上。

进一步地，所述转向轴锁包括用于锁止和解锁的锁舌及用于支撑锁舌的支撑部，所述锁舌可在所述支撑部内往复解锁和锁止。

进一步地，所述导向块还设有用于提示锁舌是否锁止的感应器，所述支撑部沿锁舌运动方向设有条形开口，所述感应器在条形开口内沿锁舌运动方向往复运动，所述控制电路设有与感应器配合产生解锁或者锁止信号的检测器，所述感应器通过所述条形开口与检测器配合产生解锁信号或者锁止信号。

通过在锁舌运动方向上锁舌和壳体之间增加弹性件，使得锁舌在锁定过程中不断压缩弹性件，在锁舌处于锁定位置，弹性件的弹性势能最大，当在锁舌解锁时候，弹性件迅速释放所储存的弹性势能，增大了锁舌解锁的回复力，提高了解锁性能。

附图说明

图1是本发明方向盘锁定装置的一种实施例的与转向柱及立柱管装配完成的结构示意图。

图2是本发明方向盘锁定装置的一种实施例的结构剖视图。

图3是本发明方向盘锁定装置的一种实施例的壳体的结构剖视图。

图4是本发明方向盘锁定装置的一种实施例的锁舌及螺杆的结构示意图。

图5是图4中的A-A图。

图6是本发明方向盘锁定装置的一种实施例的盖板的结构示意图。

图7是本发明方向盘锁定装置的一种实施例的支撑部和条形开口的结构示意图。

图8是本发明方向盘锁定装置的一种实施例的螺杆的结构示意图。

其中：转向轴1；立柱管2；锁舌3；壳体4；支撑台5；第一弹性件6；沟槽7；凸起8；螺杆9；斜齿轮10；蜗杆11；第二弹性件12；导向块13；弹簧孔14；盖板15；通孔16；延伸壁17；腰型孔18；凹槽19；弹片20；空转区21；支撑部22；条形开口23；感应器24。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在汽车上，通常通过转向轴1将方向盘和车轮连接起来，当方向盘旋转时候，转向轴1也旋转，车轮转向至方向盘的旋转角相对应的转向角。通常为了支撑转向轴1，汽车上还安装有用于支撑转向轴1的立柱管2，转向轴1可转动的容纳在立柱管2中，本发明中提到的方向盘锁定装置即安装在立柱管2上，通过本装置锁定转向轴1，进而将与转向轴1连接的方向盘锁定，当方向盘锁定装置处于锁定位置，方向盘也处于锁定状态，防止方向盘转动；当方向盘锁定装置处于解锁位置，方向盘处于解锁状态，允许方向盘转动，通过行车电脑控制电机工作，实现方向盘锁定装置的在锁定和解锁之间切换。

如图1所示，本发明提供的一种方向盘锁定装置，包括：可在锁定位置和解锁位置之间移动的锁舌3，当处于所述锁定位置，所述锁舌3禁止转向轴1转动，并且当处于所述解锁位置时，所述锁舌3允许所述转向轴1转动；用于传递动力推动锁舌往复直线运动的动力机构及用于容纳锁舌3和动力机构的壳体4，所述壳体4具有一端开口的空腔，所述锁舌3和动力机构均位于所述空腔内，为了增大解锁时候锁舌的回复力，沿着朝向锁定位置的方向上，在锁舌3和壳体4的内壁之间支撑有用于为解锁提供助力的第一弹性件6。

所述壳体4具有一端开口的空腔，所述壳体4的开口覆盖有用于封闭开口的盖板15，电机的转轴与蜗杆11共轴连接，齿轮组件可转动地支撑在所述盖板15上，所述齿轮组件与蜗杆11啮合，锁舌3和齿轮组件均安装在空腔内，壳体4具有一用于锁舌3锁定或者解锁转向轴的通孔16，锁舌3在锁定位置或者解锁位置之间可直线往复移动地限制在所述通孔16中，通孔16与转向轴1配合，锁舌3处于锁定位置时，锁舌3伸出通孔16；锁舌3处于解锁位置时，锁舌3退回通孔16内。

结合图2所示，所述锁舌3设有用于支撑所述第一弹性件6的支撑台5，所述支撑台5位于所述锁舌3的侧壁上，所述支撑台5朝向锁舌3锁定方向具有平面，采用支撑台5支撑第二弹性件12，便于在锁舌3在锁定过程对第一弹性件6压缩，第一弹性件6不容易脱出，另外，用于安装第一弹性件6的部位设计为平面，有利于第一弹性件6的安放，不容易滑落。

结合图3所示，所述壳体4的内壁上设有用于第一弹性件6定位的沟槽7，所述沟槽7沿锁舌运动方向延伸设置在所述壳体4的内壁上，所述第一弹性件6和支撑台5可滑动地位于所述沟槽7中，所述沟槽7设有用于定位第一弹性件6的凸起8，凸起8沿锁舌运动方向设置在沟槽7内，所述第一弹性件6为圆柱弹簧，所述圆柱弹簧一端套设在所述凸起8上，圆柱弹簧的另一端抵靠在支撑台5上，通常在压缩圆柱弹簧的过程中，圆柱弹簧很容易发生扭曲，在壳体4内壁上开设沟槽7安放圆柱弹簧，能够使得圆柱弹簧在沟槽7内沿着直线方向被移动压缩。

结合图4和图5所示，所述动力机构包括蜗杆11、齿轮组件以及电机，电机的转轴与蜗杆11共轴连接，所述齿轮组件与蜗杆11啮合，电机转动通过蜗杆11将动力传输至齿轮组件，齿轮组件进而推动锁舌运动，齿轮组件包括用于具有螺纹的螺杆9和与螺杆9啮合螺纹传动的斜齿轮10，所述斜齿轮10具有内螺纹，所述螺杆9与内螺纹螺纹传动，所述蜗杆11与斜齿轮（10）的轮齿涡轮传动，所述斜齿轮10可转动地抵靠在盖板上，蜗杆11与斜齿轮（10）的轮齿啮合后带动斜齿轮10转动，通过螺纹传动，螺杆9旋出，斜齿轮10与螺杆9产生相对位移，由于斜齿轮10抵靠在盖板15上，所以螺杆9相对斜齿轮10位置变化，进而推动锁舌3完成锁定操作。

结合图4所示，所述锁舌3设有支撑台5的一端从锁舌本体两侧壁延伸形成两个延伸壁17，所述两个延伸壁17上均具有沿所述锁舌3运动方向设置的腰形孔18，所述螺杆9通过销轴与腰形孔18配合可移动地连接于锁舌3的延伸壁17之间。

结合图5所示，所述锁舌3朝向螺杆9的端部设有弹簧孔14，所述弹簧孔14内安装用于支撑锁舌3的第二弹性件12，所述第二弹性件12一端支撑在弹簧孔14内，所述第二弹性件12另一端支撑在螺杆9的端部，采用腰型孔和第二弹性件12的设计，锁舌3可以和螺杆9之间产生相对位移，可以使得锁舌3在锁定过程与转向轴1柔性接触，有效缓冲碰撞力，避免刚性接触造成锁舌3损坏。

所述螺杆9设有便于锁舌3定向移动的导向块13，所述壳体4具有用于对锁舌3移动进行导向的导向槽，所述导向槽沿锁舌3运动方向设置在壳体4的内壁上，所述导向块13可滑动地位于所述导向槽内。

结合图6所示，所述盖板15设有用于支撑齿轮组件的凹槽19，所述斜齿轮10抵靠在凹槽19的立壁上，所述凹槽19内部设有用于顶起螺杆9的弹片20，解锁时电机反转，螺杆9带动锁舌运动至解锁状态时候，由于电机在工作过程中持续转动，螺杆9需要与蜗杆11分离，所以螺杆9设有一端没有螺纹的空转区21，当蜗杆11转动螺杆9的空转区21，没有螺纹的啮合，蜗杆11空转，螺杆9不发生转动，此时为了防止螺杆9继续滑落，螺杆9的一端抵靠在所述弹片20上，保持螺杆9的位置不变，在电机正转时，螺杆9的螺纹可以直接与蜗杆11啮合，重新推动锁舌3锁止工作。

结合图7所示，转向轴锁包括用于锁止和解锁的锁舌3及用于支撑锁舌3的支撑部22，所述锁舌可在所述支撑部22内往复解锁和锁止，所述支撑部22设有便于所述感应器24通过的条形开口23，所述条形开口23沿锁舌运动方向延伸。

结合图7和图8所示，为了能够及时将方向盘锁定装置的锁止和解锁状态反馈，导向块13还设有用于提示锁舌是否锁止的感应器24，所述感应器24在条形开口23内沿锁舌3运动方向往复运动，所述控制电路设有与感应器24配合产生解锁或者锁止信号的检测器，所述感应器24通过所述条形开口23与检测器配合产生解锁信号或者锁止信号，在本实施例中，感应器24为磁铁，检测器为磁铁感应器24，当磁铁靠近磁铁感应器24时，磁铁感应器24发出锁舌锁止信号，当磁铁远离磁铁感应器24时，磁铁感应器24检测不到磁铁，磁铁感应器24发出解锁信号，磁铁可在条形开口23内往复移动，可以靠近和远离电路板上的磁铁感应器24，从而产生锁止或者解锁状态信号。

下面介绍一下本发明提供的方向盘锁定装置工作情况：

在锁定过程中，电机的转动通过涡轮传动和螺纹传动转换成锁舌3的直线运动插入转向轴1中，此时，在锁舌3的带动下，圆柱弹簧被压缩产生形变量，积聚弹性势能，锁舌3处于锁定位置时，圆柱弹簧的弹性势能最大；在解锁过程中，电机反转，锁舌3在电机的带动下退出转向轴1，锁舌3除了受电机转化来的拉力，还受到圆柱弹簧恢复自身形变产生的弹力，对锁舌3退出转向轴1产生助力作用，可以实现锁舌3快速退出，提高解锁性能。

本发明提供的一种方向盘锁定装置，包括锁舌3、用于给锁舌3提供动力的电机及用于容纳锁舌3和电机的壳体4，在锁舌3和壳体4之间安装有圆柱弹簧，在锁舌3锁定的过程中，位于锁舌3上的支撑台5使得圆柱弹簧压缩变形，积聚弹性势能，当锁舌3处于锁定位置后，圆柱弹簧的弹性势能最大；在解锁时，电机反转，带动锁舌3退出，圆柱弹簧的恢复自身形状将弹性形变积聚的弹性势能释放推动锁舌3，为锁舌3退出转向轴1提供助力，使得方向盘锁定装置的解锁性能增强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种方向盘锁定装置，包括：

可在锁定位置和解锁位置之间移动的锁舌（3），

用于传递动力推动锁舌往复直线运动的动力机构，及

用于容纳锁舌（3）和动力机构的壳体（4），所述壳体具有一端开口的空腔，所述锁舌（3）和动力机构均位于所述空腔内，其特征在于，

沿着锁舌（3）运动方向，在锁舌（3）和壳体（4）的内壁之间设有用于为解锁提供助力的第一弹性件（6），

所述动力机构包括蜗杆（11）、齿轮组件以及电机，电机的转轴与蜗杆（11）共轴连接，所述齿轮组件与蜗杆（11）啮合，所述齿轮组件包括用于具有螺纹的螺杆（9）和与螺杆（9）啮合螺纹传动的斜齿轮（10），所述斜齿轮（10）具有内螺纹，所述螺杆（9）与内螺纹螺纹传动，所述蜗杆（11）与斜齿轮（10）蜗轮传动，

所述壳体（4）的开口覆盖有用于封闭开口的盖板（15），所述盖板（15）设有用于支撑齿轮组件的凹槽（19），所述斜齿轮（10）抵靠在凹槽（19）的立壁上，所述凹槽（19）内部设有用于顶起螺杆（9）的弹片（20），所述螺杆（9）具有一端用于电机空转的空转区（21），所述电机空转时，螺杆（9）的一端抵靠在所述弹片（20）上。

2.根据权利要求1所述的方向盘锁定装置，其特征在于，所述锁舌（3）设有用于支撑所述第一弹性件（6）的支撑台（5），所述支撑台（5）位于所述锁舌（3）的侧壁上，所述支撑台（5）朝向锁舌（3）锁定方向具有便于第一弹性件（6）抵靠的平面。

3.根据权利要求2所述的方向盘锁定装置，其特征在于，所述壳体（4）具有用于锁舌（3）通过的通孔（16）。

4.根据权利要求3所述的方向盘锁定装置，其特征在于，所述壳体（4）的内壁上设有用于第一弹性件（6）定位的沟槽（7），所述沟槽（7）沿锁舌运动方向延伸设置，所述第一弹性件（6）和支撑台（5）可滑动地位于所述沟槽（7），所述沟槽（7）沿锁舌运动方向设有用于定位第一弹性件（6）的凸起（8）。

5.根据权利要求4所述的方向盘锁定装置，其特征在于，所述第一弹性件（6）为圆柱弹簧，所述圆柱弹簧一端套设所述凸起（8），所述圆柱弹簧的另一端抵靠在所述支撑台（5）上。

6.根据权利要求1所述的方向盘锁定装置，其特征在于，所述锁舌（3）设有支撑台（5）的一端从锁舌本体两侧壁延伸形成两个延伸壁（17），所述两个延伸壁（17）上均具有沿所述锁舌运动方向设置的腰形孔（18），所述螺杆（9）通过销轴与腰形孔（18）配合可移动地连接于锁舌（3）的延伸壁（17）之间。

7.根据权利要求1所述的方向盘锁定装置，其特征在于，所述锁舌（3）朝向螺杆（9）的一端设有弹簧孔（14），所述弹簧孔（14）内容纳有用于支撑锁舌（3）的第二弹性件（12），所述第二弹性件（12）一端支撑在弹簧孔（14）内，所述第二弹性件（12）另一端支撑在螺杆（9）上。

8.根据权利要求6所述的方向盘锁定装置，其特征在于，所述螺杆（9）设有便于锁舌（3）定向移动的导向块（13），所述壳体（4）具有用于对锁舌（3）移动进行导向的导向槽，所述导向槽沿锁舌（3）运动方向设置在壳体（4）的内壁上，所述导向块（13）可滑动地位于所述导向槽内。

9.根据权利要求1所述的方向盘锁定装置，其特征在于，所述方向盘锁定装置包括用于支撑锁舌的支撑部（22），所述锁舌可在所述支撑部（22）内往复解锁和锁止。