CN105667569B - 一种危险情况下角度可变的缓冲吸震方向盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种危险情况下角度可变的缓冲吸震方向盘，能够在车辆高速紧急制动及发生碰撞时吸收冲击载荷，同时方向盘角度发生变化进而增大与驾驶员身体的接触面积，保护驾驶员的安全。在车辆低速制动及路面颠簸时，液压安全方向盘也可以吸收部分冲击载荷，减轻因震动冲击对驾驶员的伤害，改善驾驶员的驾驶舒适度，提高车辆的平顺性及操纵稳定性。转向轴上活塞缸与下活塞缸采用花键连接不仅可以减小径向尺寸，还可实现大扭矩的传递。该液压安全方向盘利用液压油小孔阻尼实现对转向轴及转向盘上的震动冲击的吸收，保护驾驶员的安全，且该发明结构简单，可有效的降低制造和装配难度，进而降低使用成本。

Description

一种危险情况下角度可变的缓冲吸震方向盘

技术领域

本发明属于道路交通安全领域，涉及方向盘，具体涉及一种危险情况下角度可变的缓冲吸震方向盘。

背景技术

近年来，随着国内汽车保有量的不断增加，车辆的交通安全问题也日渐突出，交通安全被越来越多的人所关注。在现有的车辆交通行驶中，由于驾人员驾驶技术的良莠不齐，以及多数人在驾驶汽车时对高速的追究，故在车辆高速行驶发生交通事故时引起的驾驶员伤亡事故更为惨重。

在车辆高速行驶时，当车辆进行紧急制动或发生碰撞时，由于车辆的惯性较大，以及驾驶员由于惯性作用发生身体前倾，此时驾驶员容易与方向盘发生碰撞，特别在高速紧急制动时安全气囊没有打开时对驾驶员的生命安全带来极大的威胁。现有的转向操纵机构中，连接转向操纵机构支架和方向盘的转向轴主要以刚性的管柱结构组成，在碰撞发生时不能发生挠性变形，更不能吸收紧急制动及碰撞产生的震动冲击载荷，对驾驶员的生命安全不能起到一定的保护作用。因此设计一款能够在紧急制动及车辆发生碰撞时保护驾驶员生命安全的转向操纵机构显得十分必要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种危险情况下角度可变的缓冲吸震方向盘，解决现有转向操纵机构的不足，提供一种能够在车辆高速紧急制动及发生车辆碰撞时转向轴可伸缩，进而去吸收车辆紧急制动及碰撞是产生的冲击载荷。同时，转向轴的角度可发生变化，进一步的实现方向盘与驾驶员前倾时成相互平行，增大方向盘与驾驶员身体的接触面积，保护驾驶员的生命安全。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种危险情况下角度可变的缓冲吸震方向盘，包括转向轴和安装在转向轴上的转盘，所述的转向轴包括上活塞缸和下活塞缸，下活塞缸通过导向键和导向键槽的配合套在上活塞缸内使得上活塞缸能够在轴向相对于下活塞缸伸缩运动；

下活塞缸上套有复位弹簧，复位弹簧的一端顶在固结在下活塞缸的外壁上的第一挡圈上，复位弹簧的另一端顶在固结在上活塞缸的外壁上的第二挡圈上；

下活塞缸伸入上活塞缸的端部盖有端盖，下活塞缸伸出上活塞缸的端部盖有转向轴底座，使得下活塞缸内部成为一个密闭的腔体，下活塞腔内部安装有活塞，活塞和转向轴底座之间的下活塞腔内部固定安装有隔离座，活塞和隔离座将下活塞腔内部分割为三个腔体，从端盖到转向轴底座依次分割为伸张腔、压缩腔和补偿腔；伸张腔、压缩腔和补偿腔中充满液压油，补偿腔与外部的液压油补偿泵相连；

活塞上设置有液压油从压缩腔向伸张腔单向运动的流通阀，活塞上还设置有液压油从伸张腔向压缩腔单向运动的伸张阀；隔离座上设置有液压油从压缩腔向补偿腔单向运动的压缩阀，隔离座上还设置有液压油从补偿腔向压缩腔单向运动的补偿阀；

上活塞缸远离下活塞缸的端部固结有转向轴顶盖，转向轴顶盖与转盘相连，转向轴顶盖上固结有活塞杆的一端，活塞杆的另一端伸入端盖与活塞相连。

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的转向轴底座上可拆卸式固定安装有转动套筒座，转动套筒座套在转动支撑轴上，转动支撑轴可拆卸式固定安装在耳座支承上，耳座支承固结在转向轴支撑杆的一端，转向轴支撑杆的另一端安装在转向轴支架上；

转动支撑轴的径向加工有盲孔，转向轴底座和转动套筒座上均加工有与盲孔同轴等径的通孔，盲孔和通孔组成一个转动锁定孔，转动锁定孔内的盲端固定有安全弹簧的一端，安全弹簧的另一端与安全销的一端相接触，安全销的另一端与顶杆的一端接触，顶杆的另一端伸出转动锁定孔的开放端并且穿过隔离座伸入压缩腔；

所述的顶杆为阶梯轴，顶杆的轴肩与隔离座接触时使得安全销的一部分在转动套筒座的转动锁定孔内，另一部分在转动支撑轴的转动锁定孔内，使得转动套筒座相对于转动支撑轴不能转动；安全弹簧的压缩极限使得安全销运动至刚好完全没入转动支撑轴的转动锁定孔内，顶杆与安全销分离，转动套筒座相对于转动支撑轴转动带动转向轴转动。

所述的隔离座上固结有限位套筒的一端，顶杆的轴肩顶在限位套筒的另一端上，使得转动套筒座相对于转动支撑轴不能转动。

所述的隔离座、限位套筒和转向轴底座均一体化固结在一起。

所述的转动套筒座的套筒外壁上固结有限位块，限位块在转动套筒座转动过程中与耳座支承接触限位，用于限制转向轴相对于转向轴支撑杆的转动角度。

所述的转动支撑轴通过固定安装板实现可拆卸式固定安装在耳座支承上。

所述的流通阀、伸张阀、压缩阀和补偿阀中均采用阀体弹簧。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明是一种液压安全方向盘，提供一种能够在车辆高速紧急制动及发生碰撞时吸收冲击载荷，同时方向盘角度发生变化进而增大与驾驶员身体的接触面积，保护驾驶员的安全。在车辆低速制动及路面颠簸时，液压安全方向盘也可以吸收部分冲击载荷，减轻因震动冲击对驾驶员的伤害，改善驾驶员的驾驶舒适度，提高车辆的平顺性及操纵稳定性。转向轴上活塞缸与下活塞缸采用花键连接不仅可以减小径向尺寸，还可实现大扭矩的传递。该液压安全方向盘利用液压油小孔阻尼实现对转向轴及转向盘上的震动冲击的吸收，保护驾驶员的安全，且该发明结构简单，可有效的降低制造和装配难度，进而降低使用成本。

附图说明

图1是本发明的正面整体结构示意图。

图2是本发明的俯视结构示意图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是图2的B-B剖视图。

图5是本发明的角度转动调节部分的放大结构示意图。

图6是转向轴支撑杆的结构示意图。

图7是转动套筒座的结构示意图。

图8是转动支撑轴的结构示意图。

图中各个标号的含义为：1-转向轴，2-转盘，3-上活塞缸，4-下活塞缸，5-导向键，6-导向键槽，7-复位弹簧，8-第一挡圈，9-第二挡圈，10-端盖，11-转向轴底座，12-活塞，13-隔离座，14-伸张腔，15-压缩腔，16-补偿腔，17-液压油补偿泵，18-流通阀，19-伸张阀，20-压缩阀，21-补偿阀，22-转向轴顶盖，23-活塞杆；24-转动套筒座，25-转动支撑轴，26-耳座支承，27-转向轴支撑杆，28-转向轴支架，29-转动锁定孔，30-安全弹簧，31-安全销，32-顶杆，33-轴肩，34-限位套筒，35-限位块，，36-固定安装板，37-阀体弹簧。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例：

遵从上述技术方案，如图1至图8所示，本实施例给出一种危险情况下角度可变的缓冲吸震方向盘，包括转向轴1和安装在转向轴1上的转盘2，所述的转向轴1包括上活塞缸3和下活塞缸4，下活塞缸4通过导向键5和导向键槽6的配合套在上活塞缸3内使得上活塞缸3能够在轴向相对于下活塞缸4伸缩运动；

下活塞缸4上套有复位弹簧7，复位弹簧7的一端顶在固结在下活塞缸4的外壁上的第一挡圈8上，复位弹簧7的另一端顶在固结在上活塞缸3的外壁上的第二挡圈9上；

下活塞缸4伸入上活塞缸的端部盖有端盖10，下活塞缸4伸出上活塞缸3的端部盖有转向轴底座11，使得下活塞缸4内部成为一个密闭的腔体，下活塞腔4内部安装有活塞12，活塞12和转向轴底座11之间的下活塞腔4内部固定安装有隔离座13，活塞12和隔离座13将下活塞腔4内部分割为三个腔体，从端盖10到转向轴底座11依次分割为伸张腔14、压缩腔15和补偿腔16；伸张腔14、压缩腔15和补偿腔16中充满液压油，补偿腔16与外部的液压油补偿泵17相连；

活塞12上设置有液压油从压缩腔15向伸张腔14单向运动的流通阀18，活塞12上还设置有液压油从伸张腔14向压缩腔15单向运动的伸张阀19；隔离座13上设置有液压油从压缩腔15向补偿腔16单向运动的压缩阀20，隔离座13上还设置有液压油从补偿腔16向压缩腔15单向运动的补偿阀21；

上活塞缸3远离下活塞缸4的端部固结有转向轴顶盖22，转向轴顶盖22与转盘2相连，转向轴顶盖22上固结有活塞杆23的一端，活塞杆23的另一端伸入端盖10与活塞12相连。

流通阀18、伸张阀19、压缩阀20和补偿阀21中均采用阀体弹簧37。

液压油补偿泵17由螺栓固定于耳座支承26上。

实施例2：

本实施例给出一种危险情况下角度可变的缓冲吸震方向盘，基本结构与实施例1相同，区别在于：所述的转向轴底座11上可拆卸式固定安装有转动套筒座24，转动套筒座24套在转动支撑轴25上，转动支撑轴25可拆卸式固定安装在耳座支承26上，耳座支承26固结在转向轴支撑杆27的一端，转向轴支撑杆27的另一端安装在转向轴支架28上；

转动支撑轴25的径向加工有盲孔，转向轴底座11和转动套筒座24上均加工有与盲孔同轴等径的通孔，盲孔和通孔组成一个转动锁定孔29，转动锁定孔29内的盲端固定有安全弹簧30的一端，安全弹簧30的另一端与安全销31的一端相接触，安全销31的另一端与顶杆32的一端接触，顶杆32的另一端伸出转动锁定孔29的开放端并且穿过隔离座13伸入压缩腔15；

所述的顶杆32为阶梯轴，顶杆32的轴肩33与隔离座13接触时使得安全销31的一部分在转动套筒座24的转动锁定孔29内，另一部分在转动支撑轴25的转动锁定孔29内，使得转动套筒座24相对于转动支撑轴25不能转动；安全弹簧30的压缩极限使得安全销31运动至刚好完全没入转动支撑轴25的转动锁定孔29内，顶杆32与安全销31分离，转动套筒座24相对于转动支撑轴25转动带动转向轴1转动。

隔离座13上固结有限位套筒34的一端，顶杆32的轴肩33顶在限位套筒34的另一端上，使得转动套筒座24相对于转动支撑轴25不能转动。

隔离座13、限位套筒34和转向轴底座11均一体化固结在一起。

转动套筒座24的套筒外壁上固结有限位块35，限位块35在转动套筒座24转动过程中与耳座支承26接触限位，用于限制转向轴1相对于转向轴支撑杆27的转动角度。

转动支撑轴25通过固定安装板36实现可拆卸式固定安装在耳座支承26上。

本申请的液压安全方向盘，提供一种能够在车辆高速紧急制动及发生碰撞时吸收冲击载荷，同时方向盘角度发生变化进而增大与驾驶员身体的接触面积，保护驾驶员的安全。在车辆低速制动及路面颠簸时，液压安全方向盘也可以吸收部分冲击载荷，减轻因震动冲击对驾驶员的伤害，改善驾驶员的驾驶舒适度，提高车辆的平顺性及操纵稳定性。

本发明的工作过程如下所述：

吸收冲击载荷：

当车辆高速行驶制动时及发生碰撞时，地面的冲击载荷以及车辆的惯性冲击作用会使驾驶员身体前倾，此时驾驶员会前压转盘2，与转盘2固定连接在一起的活塞杆23及与活塞杆23连接在一起的上活塞缸3会同时向下压缩复位弹簧7，此时上活塞缸3相对于下活塞缸4做轴向运动。

进一步地，活塞杆23推动活塞,12移动，压缩腔15中的液压油压力增大，此时液压油的压力推动流通阀18打开，液压油从压缩腔15通过流通阀18进入伸张腔14中。由于伸张腔14的容积小于压缩腔15的容积，压缩腔15的液压油压力依然很高，此时液压油的压力进一步地推动压缩阀20打开，液压油从压缩腔15通过压缩阀20进入补偿腔16中；液压油通过流经压缩阀20及流通阀18的小孔，由于小孔阻尼作用吸收冲击载荷。

进一步地，当冲击载荷消失时，由于复位弹簧7的弹力作用，活塞杆23连同活塞12将向上移动，此时伸张腔14的液压油受挤压作用推动伸张阀19打开，伸张腔14中液压油经伸张阀19流入压缩腔15中；由于压缩腔15的容积大于伸张腔14的容积，压缩腔15的压力较小，补偿腔16中的液压油推动补偿阀21打开，液压油由补偿腔16经补偿阀21流入压缩腔15中，最终达到压力平衡，转向轴1恢复正常工作位置状态。

转向轴安全保护工作过程：

进一步的，当车辆受到的冲击载荷威胁到驾驶员的生命安全时，活塞杆23及活塞12向下压缩的幅度增大，此时活塞杆23将会推动顶杆32进一步向下移动，顶杆32同时推动安全销31运动，挤压安全弹簧30，当安全销31运动到刚好没入转动支撑轴25的转动锁定孔29中时，安全销31脱离转动套筒座24，安全销31对转动套筒座24的周向限位作用消失，实现周向的解锁，此时转动套筒座24以转动支撑轴25为转动轴发生转动，转向轴1的角度发生变化，当转动套筒座24上的限位块35触碰到耳座支承26时停止转动，此时转盘2与驾驶员的身体接触面积最大，可以有效的保护驾驶员的生命安全。

进一步地，当危险解除时，驾驶员可以自行的转动转向轴1，此时此时转动套筒座24以转动支撑轴25为转动轴发生转动，当转动到转向轴1的正常工作位置时，安全弹簧30推动安全销31上移再次插入转动套筒座24的转动锁定孔29中，限制转动套筒座24周向转动，顶杆32也恢复正常的工作位置，顶杆32的轴肩33顶在限位套筒34的端部，安全销31的一部分在转动套筒座24的转动锁定孔29内，另一部分在转动支撑轴25的转动锁定孔29内，实现锁定，转向轴1可以正常的工作。

Claims (6)

1.一种危险情况下角度可变的缓冲吸震方向盘，包括转向轴(1)和安装在转向轴(1)上的转盘(2)，其特征在于：所述的转向轴(1)包括上活塞缸(3)和下活塞缸(4)，下活塞缸(4)通过导向键(5)和导向键槽(6)的配合套在上活塞缸(3)内使得上活塞缸(3)能够在轴向相对于下活塞缸(4)伸缩运动；

下活塞缸(4)上套有复位弹簧(7)，复位弹簧(7)的一端顶在固结在下活塞缸(4)的外壁上的第一挡圈(8)上，复位弹簧(7)的另一端顶在固结在上活塞缸(3)的外壁上的第二挡圈(9)上；

下活塞缸(4)伸入上活塞缸的端部盖有端盖(10)，下活塞缸(4)伸出上活塞缸(3)的端部盖有转向轴底座(11)，使得下活塞缸(4)内部成为一个密闭的腔体，下活塞腔(4)内部安装有活塞(12)，活塞(12)和转向轴底座(11)之间的下活塞腔(4)内部固定安装有隔离座(13)，活塞(12)和隔离座(13)将下活塞腔(4)内部分割为三个腔体，从端盖(10)到转向轴底座(11)依次分割为伸张腔(14)、压缩腔(15)和补偿腔(16)；伸张腔(14)、压缩腔(15)和补偿腔(16)中充满液压油，补偿腔(16)与外部的液压油补偿箱(17)相连；

活塞(12)上设置有液压油从压缩腔(15)向伸张腔(14)单向运动的流通阀(18)，活塞(12)上还设置有液压油从伸张腔(14)向压缩腔(15)单向运动的伸张阀(19)；隔离座(13)上设置有液压油从压缩腔(15)向补偿腔(16)单向运动的压缩阀(20)，隔离座(13)上还设置有液压油从补偿腔(16)向压缩腔(15)单向运动的补偿阀(21)；

上活塞缸(3)远离下活塞缸(4)的端部固结有转向轴顶盖(22)，转向轴顶盖(22)与转盘(2)相连，转向轴顶盖(22)上固结有活塞杆(23)的一端，活塞杆(23)的另一端伸入端盖(10)与活塞(12)相连；

所述的转向轴底座(11)上可拆卸式固定安装有转动套筒座(24)，转动套筒座(24)套在转动支撑轴(25)上，转动支撑轴(25)可拆卸式固定安装在耳座支承(26)上，耳座支承(26)固结在转向轴支撑杆(27)的一端，转向轴支撑杆(27)的另一端安装在转向轴支架(28)上；

转动支撑轴(25)的径向加工有盲孔，转向轴底座(11)和转动套筒座(24)上均加工有与盲孔同轴等径的通孔，盲孔和通孔组成一个转动锁定孔(29)，转动锁定孔(29)内的盲端固定有安全弹簧(30)的一端，安全弹簧(30)的另一端与安全销(31)的一端相接触，安全销(31)的另一端与顶杆(32)的一端接触，顶杆(32)的另一端伸出转动锁定孔(29)的开放端并且穿过隔离座(13)伸入压缩腔(15)；

所述的顶杆(32)为阶梯轴，顶杆(32)的轴肩(33)与隔离座(13)接触时使得安全销(31)的一部分在转动套筒座(24)的转动锁定孔(29)内，另一部分在转动支撑轴(25)的转动锁定孔(29)内，使得转动套筒座(24)相对于转动支撑轴(25)不能转动；安全弹簧(30)的压缩极限使得安全销(31)运动至刚好完全没入转动支撑轴(25)的转动锁定孔(29)内，顶杆(32)与安全销(31)分离，转动套筒座(24)相对于转动支撑轴(25)转动带动转向轴(1)转动。

2.如权利要求1所述的缓冲吸震方向盘，其特征在于：所述的隔离座(13)上固结有限位套筒(34)的一端，顶杆(32)的轴肩(33)顶在限位套筒(34)的另一端上，使得转动套筒座(24)相对于转动支撑轴(25)不能转动。

3.如权利要求2所述的缓冲吸震方向盘，其特征在于：所述的隔离座(13)、限位套筒(34)和转向轴底座(11)均一体化固结在一起。

4.如权利要求1所述的缓冲吸震方向盘，其特征在于：所述的转动套筒座(24)的套筒外壁上固结有限位块(35)，限位块(35)在转动套筒座(24)转动过程中与耳座支承(26)接触限位，用于限制转向轴(1)相对于转向轴支撑杆(27)的转动角度。

5.如权利要求1所述的缓冲吸震方向盘，其特征在于：所述的转动支撑轴(25)通过固定安装板(36)实现可拆卸式固定安装在耳座支承(26)上。

6.如权利要求1所述的缓冲吸震方向盘，其特征在于：所述的流通阀(18)、伸张阀(19)、压缩阀(20)和补偿阀(21)中均采用阀体弹簧(37)。