CN106379402B - 可收缩转向柱系统、具有该可收缩转向柱系统的车辆和方法 - Google Patents

Abstract

转向柱系统，包括转向柱轴、联接至转向柱轴的转向输入装置、操作性地与转向输入装置一起布置的安全气囊、构造为使转向柱轴在收缩位置和驾驶位置之间平移的柱调节组件，以及构造为指示转向柱轴何时处于驾驶位置和转向柱轴何时处于收缩位置的第一连锁。当转向柱轴处于收缩位置中时，安全气囊不能眵展开，且当转向柱轴处于驾驶位置中时，安全气囊能够展开。

Description

可收缩转向柱系统、具有该可收缩转向柱系统的车辆和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月24日提交的美国临时专利申请序列号62/183,963的优先权，该文献的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

以下描述涉及转向柱组件，并且更具体地，涉及可收缩转向柱组件。

背景技术

车辆方向盘通常用于使车辆转向。当车辆装配有自动驾驶辅助系统(“ADAS”)时，由于自驱动系统使道路车轮转动，因此方向盘不需要旋转。这种不旋转允许转向柱和方向盘具有其它用途或目的。

因此，期望的是提供一种转向柱组件，其使得驾驶员能够操纵方向盘的位置或目的，同时仍然提供驾驶员保护。

发明内容

在本公开的一个实施例中，转向柱系统包括转向柱轴、联接至转向柱轴的转向输入装置、操作性地与转向输入装置一起布置的安全气囊、构造为使转向柱轴在收缩位置和驾驶位置之间平移的柱调节组件，以及构造为指示当转向柱轴何时处于驾驶位置和转向柱轴何时处于收缩位置的第一连锁(interlock)。当转向柱轴处于收缩位置中时，安全气囊不能够展开，且当转向柱轴处于驾驶位置中时，安全气囊能够展开。

在本公开的另一个实施例中，转向柱系统包括转向柱轴、联接至转向柱轴的转向输入装置、驾驶员约束、构造为使转向柱轴在收缩位置和驾驶位置之间平移的柱调节组件，以及构造为指示驾驶员约束是否锁定的第一连锁。当驾驶员约束锁定时，转向柱轴能够收缩，且当驾驶员约束未锁定时，转向柱轴不能够收缩。

在本公开的又一个实施例中，一种车辆包括转向柱系统。该转向柱系统包括转向柱轴、联接至转向柱轴的转向输入装置、操作性地与转向输入装置一起布置的安全气囊、驾驶员约束、构造为使转向柱轴在收缩位置和驾驶位置之间平移的柱调节组件，以及第一连锁和第二连锁中的至少一者，其中第一连锁构造为指示驾驶员约束是否锁定，第二连锁构造为指示转向柱轴何时处于驾驶位置及转向柱轴何时处于收缩位置。当转向柱轴处于收缩位置中时，安全气囊不能够展开，且当转向柱轴处于驾驶位置中时，安全气囊能够展开。当驾驶员约束锁定时，转向柱轴能够收缩，且当驾驶员约束未锁定时，转向柱轴不能够收缩。

在本发明的又一个实施例中，操作车辆的转向柱系统的方法包括：提供能够在收缩位置和驾驶位置之间运动的转向柱轴、使驾驶员约束运动至锁定位置和未锁定位置中的一者，以及，当驾驶员约束处于锁定位置中时使转向柱轴平移至收缩位置，且当驾驶员约束处于未锁定位置时禁止转向柱轴处于收缩位置。

这些和其它优点和特征将结合附图从以下描述中变得更加显而易见。

附图说明

本发明的主题在权利要求书中具体地指出并且明确地要求保护。本发明的前述和其它特征以及优点从以下结合附图的详细描述中显而易见，附图中：

图1是根据本公开的一个实施例的车辆和转向柱组件的示意图；

图2是当图1的转向柱组件处于附属/实用位置中时，用于图1的车辆的方向盘的实施例的平面图；

图3是图1的车辆的示意图，进一步展示转向柱组件的不同模式；

图4是与用于图1的车辆的方向盘的实施例接合的操作者的示意图；

图5A和5B示出展示根据本公开的一个实施例的车辆和转向柱组件的操作的流程图；以及

图6A和6B示出展示根据本公开的一个实施例的车辆和转向柱组件的操作的流程图。

具体实施方式

现在参考附图，其中将在不限制实施例的情况下描述实施例，图1图示车辆10的实施例，诸如装配有自动驾驶辅助转向(“ADAS”)的车辆，通常具有仪表板12和可收缩转向柱组件14。转向柱组件14通常包括转向柱轴16和连接至该转向柱轴16的转向输入装置(诸如方向盘18)。

在该示例性实施例中，转向柱组件14能够在收缩位置20、展开或驾驶位置22以及附属(accessory)或实用(utility)位置24之间运动。在收缩位置20中，组件14的部分(诸如方向盘18)布置为远离驾驶员，朝向或进入仪表板12，这为驾驶员提供了增加的空间。在图示的实施例中，仪表板12包括一个或多个接收区划或区域26，以接收转向柱组件14的一些或全部。例如，接收区域26可以构造为接收方向盘18，使得方向盘18及因此组件14可以收缩在仪表板12内并与其齐平。转向柱轴16和方向盘18在收缩位置20中的位移形成额外的座舱空间，以便驾驶员舒适和便利地执行非驾驶活动，包括但不限于，阅读、工作、娱乐、进食、发信息，等等。

在驾驶位置22，驾驶员可以使用方向盘18来使车辆10转向。方向盘18定位成在驾驶位置22中比在收缩位置20中更接近驾驶员46(图3)。而且，方向盘18在驾驶位置22中比在收缩位置20中距离仪表板20更远。虽然仅示出一个驾驶位置22，但是可利用多个驾驶位置22来舒适地适应不同的驾驶员46。在附属位置24，组件14的部分(诸如方向盘18)可以用于诸如阅读、工作或其它形式的娱乐的非驾驶活动。如此，方向盘18的至少一部分构造为不能够旋转，使得类似电脑或书籍的物体可放置在其上。例如，托盘桌或工作表面28可以连接至方向盘18或与方向盘18一体化，以使得这些活动能够实现，如图2中进一步描绘的那样。替代性地，仅方向盘18的轮圈(rim)或毂不能够旋转且包括附件(诸如钩)以支撑工作表面28。在其它实施例中，电子装置等(诸如但不限于平板电脑44)整合于静止方向盘18或工作表面28中。

在一个实施例中，转向柱组件14进一步包括转向柱调节组件30、分离组件32、扭矩接口组件34、一个或多个传感器36、双向锁38和延伸检测装置48。组件30、32、34，传感器36，锁38和装置48中的每一个在每个位置20、22、24中都与转向柱组件14相关联，然而，为了清晰起见，组件30、32、34，传感器36，锁38和装置48中的一者或多者并未在每个位置20、22、24中绘出。此外，组件30、32、34，传感器36，锁38和装置48中的任意两者或多者可以组合成单一系统，以便与转向柱组件14一起使用。调节组件30构造为使转向柱组件14运动以便驾驶员舒适(例如，伸缩或倾斜度调节)并且使组件14在收缩位置20和驾驶位置22之间运动。调节组件30可以包括一个或多个诸如马达的机械/电气机构。调节组件30还可以包括收缩机构，其使得驾驶员能够机械地、电气地或手动地使方向盘18从收缩位置20返回驾驶位置22。调节组件30包括可以使转向柱轴16和方向盘18前后运动的电气致动器。虽然分别绘出，但是延伸检测装置48可以替代地并入调节组件30。

在一个实施例中，分离组件32构造为选择性地使组件14的一个或多个部分(例如，轴16)从车辆转向齿轮31(图3中示意地示出)分离，使得方向盘18处于不可旋转模式。可以机械地或电气地，例如通过离合器、或者通过线控转向、或通过伺服致动器反向旋转来启用这种分离组件32。替代地或额外地，组件32可以为方向盘18提供反向旋转，以对抗由自动驾驶员辅助转向系统所引起的方向盘18的任何旋转，使得方向盘18作用且表现为不可旋转的。

此外，分离组件32允许转向柱轴16和方向盘18在车辆10中向前位移至收缩位置20，这是因为驾驶员46不再使用方向盘18来引导车辆10。收缩动作可通过以下方式实现，例如，通过长冲程，电气致动器通过开关和马达控制器响应驾驶员的意图，或者由驾驶员46手动地释放卡夹并将方向盘18和转向柱轴16向前推动至收缩位置20。在任意情形中，本文所描述的实施例使得转向柱轴16和方向盘18收缩远离驾驶员成为可能，从而提供用于非驾驶相关的活动(诸如工作、阅读和玩游戏)的空间。在收缩位置20中，方向盘18是超过距离驾驶位置22的正常人机工程学范围的预设距离。例如但不限制，方向盘18可以在驾驶员的正常驾驶位置22的前方大约100mm处。分离组件32还可用于当轴16和方向盘18处于驾驶位置22时，将组件14的一个或多个部分(例如，轴16)再联接至车辆转向齿轮31，使得驾驶员46能够使用方向盘18来引导车辆10，然而，当轴16和方向盘18处于收缩位置20或实用位置24时，分离组件32使组件14的一个或多个部分(例如，轴16)从车辆转向齿轮31分离，诸如图3中所示。

在一个实施例中，扭矩接口组件34构造为检测和监测对方向盘18的驾驶员扭矩输入(旋转和平移)，例如，以确定驾驶员46是否处于对车辆10的控制中，诸如图4所描绘的那样。如图1中进一步示出的，传感器36构造为检测和监测驾驶员舱条件、驾驶员条件、车辆环境和/或车辆控制系统。例如，传感器36可以：检测收缩的方向盘18和驾驶员46之间的可能引起对于驾驶员而言不安全的情形的物体，以安全地对车辆10重新进行控制；检测驾驶员46是否不处于安全地对车辆10重新进行控制的位置；和/或检测需要驾驶员46对车辆10重新进行控制的不期望的车辆动态。不论处于收缩位置20、展开/驾驶位置22还是附属/实用位置24，ADAS系统98都由来自可以定位在转向柱轴16或方向盘18上的扭矩接口组件34、传感器36和延伸检测装置48中的一者或多者的检测数据获知转向柱轴16和方向盘18的前后位置。传感器可以包括但不限于开关和电位计。

使转向柱轴16和方向盘18从驾驶位置22(或附属/实用位置24)运动至收缩位置20的收缩过程最终必须反转，以恢复驾驶员46对车辆10的转向控制。如果驾驶员46希望脱离自驾驶特征，驾驶员46可以通过抓握方向盘18上的传感器、向方向盘18施加转向扭矩或者传达意图以接手驾驶车辆10的其它感知手段来向ADAS系统98发出期望自转向的警示。即，驾驶员46应当能够向前触及、抓握方向盘18，且能够相对快速地将方向盘18带至驾驶位置22以恢复车辆10的转向。当返回驾驶位置22时，转向柱16和方向盘18是固定的，至少暂时地固定，诸如由分离组件32和/或可停用的、双向锁38固定在驾驶位置20的前后位置。当固定在驾驶位置20中时，车辆10经由转向柱轴16中的能量吸收机构40、方向盘18的变形和驾驶员的安全气囊42的展开提供了降低驾驶员的动能的能力(诸如可以产生于撞击)。然而，如果方向盘18和安全气囊42在收缩位置20中远离驾驶员46，则针对撞击事件中的驾驶员保护，安全气囊42可能不能理想地定位，并且撞击期间安全气囊42的展开可能不是有效的伤害减小装置。因此，根据本公开的实施例，当使转向柱轴16和方向盘18收缩远离正常驾驶位置22时，于是就将预备件(provision)放在恰当位置以确保驾驶员保护。

在一个实施例中，如图1中所示且在下文关于图5A和5B进一步描述的那样，提供电气连锁50(示意性地在驾驶员约束54的锁定部分52和控制器102之间示出)，其为控制器102提供驾驶员约束54是否与锁定部分52恰当地接合的信号(诸如经过激活电流或钝化电流)。控制器102控制转向柱调节组件30的致动器，并且如果驾驶员46尚未首先恰当地接合约束54，则防止转向柱轴16和方向盘18朝向仪表板12收缩。如图示的那样，约束54可以包括座椅安全带56和肩带58。此外，如果在驾驶时约束54从锁定部分52断开，则电气连锁50将向控制器102发信号，其能够致动调节组件30以使(motor，发动)方向盘18和转向柱轴16返回驾驶位置22。该动作还可以伴有视觉和听觉车辆警报。因此，虽然当方向盘18处于收缩位置20中时，驾驶员的安全气囊42定位成距驾驶员46更远，但是通过要求约束54接合在锁定部分52中改进了驾驶员保护。

关于图5A和5B描述用于上文所描述的系统的操作100。操作100的开始104，如图5A中所示，可以由图1中图解地示出的ADAS系统98的控制器102确定。控制器102可以接收来自但不限于，转向柱调节组件30、分离组件32、扭矩接口组件34、传感器36、双向锁38、延伸检测装置48以及车辆10内能够与控制器102通信的任何其它特征中的一者或多者的信息((多个)信号)。如框106所示，操作100将确定约束54是否闩锁(诸如与锁定部分52)。如果没有，那么不允许ADAS，如框108所示，且不允许方向盘18的进一步收缩，如框110所示。然而，如果在框106处确定约束54已闩锁，那么在框112处将确定ADAS系统98的ADAS开关是否打开。当ADAS开关未打开时，那么驾驶员46可提供方向控制，如框114所示。

当ADAS开关打开时，那么，如框116所示，ADAS系统98可以提供方向控制。如框118所示，控制器102进一步确定转向柱轴16是否已经分离，诸如由分离组件32分离。如果不是，那么如框120所示，驾驶员46保持双手离开方向盘18。如果转向柱轴16已分离，那么如框122所示，使方向盘18的旋转停止。

在操作100期间的一些时刻，驾驶员46会希望将方向盘18收缩远离驾驶位置22。控制器102将确定(诸如经由接收信号)，如框124所示，在收缩操作期间柱轴16和方向盘18是否收缩至位置20。如果不是，那么如框126所示，驾驶员46将保持双手离开方向盘18。然而，如果转向柱轴16和方向盘18已收缩，那么如框128所示，车辆10内的座舱空间扩大。此刻，ADAS系统98仍提供方向控制，如先前在框116处描写的。

操作100从图5A中的框128延伸至图5B中的框130。现在参考图5B中的框130，操作100确定(诸如通过使用连锁50)约束是否已经解锁。如果没有，即，如果约束50仍然闩锁，则不需要动作，如框132所示。然而，如框134所示，如果经由连锁50确定约束54已从锁定部分52解锁，那么ADAS系统98可以诸如通过听觉和视觉警报发布该解锁。如果约束54在预设时间段内(诸如几秒内)重新闩锁，如框136所确定的那样，则驾驶员46可以仍然保持手离开方向盘18，如先前在图5A中的框126所示。然而，如果在框136处确定约束54未在预设时间段内重新闩锁，那么如框138所示，方向盘18和转向柱轴16朝向驾驶员46延伸。ADAS系统98可以保持起作用(active)，如框140所示。在框142处确定转向柱轴16和方向盘18是否完全延伸至驾驶位置22。如果不处于完全延伸，则由于如框136所确定的约束54的未闩锁状态，方向盘18和转向柱轴16将继续延伸，如框138所示。然而，如果转向柱轴16和方向盘18完全延伸至驾驶位置22，如框142所确定的那样，则ADAS系统98将停止作用且驾驶员46将提供方向控制，如框144所示。框146表明操作100的结束，然而，应当理解的是，可以在框106(图5A)处重复操作100。

使转向柱轴16和方向盘18从收缩位置20延伸至驾驶位置22、或者从中间位置延伸至驾驶位置22的过渡时段大于撞击发生时驾驶员侧安全气囊42的展开时间段。此外，当使方向盘18从驾驶位置22收缩时，安全气囊42的展开将会将安全气囊42的后面放置在大于距安坐的驾驶员46的最佳距离的位置处，使得驾驶员的动能的减小将比车辆设计预期减少。因此，转向柱轴16进一步与连锁装置60配合，诸如来自电器装置延伸检测装置48或来自转向柱调节组件30的位置开关或电位计的电气信号，其可以进一步与控制器102通信以防止安全气囊在转向柱轴16不处于驾驶位置22的情形中展开。然而，当方向盘18处于驾驶位置22中时，允许安全气囊42的展开(安全气囊42起作用)。因此，当安全气囊42停止作用时，安全气囊42不能够展开，使得禁止展开安全气囊42的能力，并且当安全气囊42起作用时安全气囊42能够展开，使得能够具有展开安全气囊42的能力。

关于图6A和6B描述用于上文所描述的系统的操作200。如图6A中所示，操作200的开始204可由ADAS系统98的控制器102确定。如框206所示，操作200将确定ADAS系统98的ADAS开关是否打开。当ADAS开关未打开时，则如框208所示，驾驶员46可以提供方向控制，并且安全气囊42起作用(在撞击事件中能够展开)，如框210所示。

当ADAS开关打开时，那么如框206确定的，ADAS系统98可提供方向控制，如框212所示。此时，安全气囊42仍然起作用(在撞击事件中能够展开)，如框214所示。如框216所示，控制器102进一步确定转向柱轴16是否已经分离(诸如通过分离组件32)。如果不是，那么如框218所示，不需要动作。然而，如果转向柱轴16已分离，那么如框220所示，将进一步确定方向盘18是否已收缩或正在收缩。如果不是，那么如框222所示，不需要动作。然而，如果方向盘18已收缩，那么如框224所标注的，方向盘18以及因此安全气囊42将以大于针对最佳驾驶员保护所设计的距离的距离远离驾驶员46。

操作200从图6A中的框224延伸至图6B中的框226。额外参考图6B，其将进一步确定ADAS开关是否关闭，如框226所示，或驾驶员46是否抓握或扭转方向盘18，如框230所示。如果ADAS开关未关闭且驾驶员46未抓握或扭转方向盘18，那么如框228和232所示，不需要动作。然而，如果ADAS开关关闭和/或驾驶员46抓握或扭转方向盘18，则方向盘18(和转向柱轴16)开始延伸，如框234所示。ADAS系统98保持起作用，如框236所示，直到框238进一步确定转向柱轴16和方向盘18是否完全延伸。如果转向柱轴16和方向盘18未完全延伸至驾驶位置22，则方向盘18和转向柱轴16继续延伸，如框234中所标记的。然而，如果转向柱轴16和方向盘18完全延伸至驾驶位置22，则关闭ADAS系统98，如框240中所标记的，安全气囊42起作用(在撞击事件中能够展开)，如框242中所标记的。而且，在方向盘18和安全气囊42处于驾驶位置22中的情况下，如框244所标记的，驾驶员46提供方向控制，如框208(图6A)中所标记的。虽然框246表明操作200的结束，但是操作200将用确定ADAS开关是否打开来重复，如框206所示。

因此，操作100和200确保禁止驾驶员46使转向柱轴16收缩直到驾驶员约束54被固定，并且当方向盘18处于驾驶位置22中时安全气囊42是可操作的。在相同的车辆10中可以使用操作100和200中的一者或二者。

虽然已经结合仅有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应当容易地理解的是，本发明并不限于这些公开的实施例。而且，能够修改本发明以结合任何数量的未在前描述、但是与本发明的精神和范围相当的变型、变更、替代或等价布置。在描述本发明的背景中(尤其在以下权利要求的背景中)使用术语“一”和“一个”以及“该”和类似对象将解释为涵盖单数和复数两者，除非在本文中另外地指示或与上下文明显矛盾。此外，应进一步注意到，本文中的术语“第一”、“第二”等并不表示任何次序、数量或重要性，而是用于将一个元件与其它元件区分。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是将理解的是，本发明的方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不应被视为由前述描述所限制。

Claims (15)

1.转向柱系统，包括：

转向柱轴；

联接至所述转向柱轴的转向输入装置；

操作性地与所述转向输入装置一起布置的安全气囊；

柱调节组件，其构造为使所述转向柱轴在收缩位置和驾驶位置之间平移；

第一连锁，其构造为指示所述转向柱轴何时处于所述驾驶位置和所述转向柱轴何时处于所述收缩位置；以及

当所述转向柱轴处于所述收缩位置中时，所述安全气囊不能够展开，且当所述转向柱轴处于所述驾驶位置中时，所述安全气囊能够展开。

2.如权利要求1所述的转向柱系统，还包括驾驶员约束和第二连锁，所述第二连锁构造为指示所述驾驶员约束是否锁定，其中，当所述驾驶员约束锁定时，所述转向柱轴能够收缩，且当所述驾驶员约束未锁定时，所述转向柱轴不能够收缩。

3.如权利要求2所述的转向柱系统，其中，所述驾驶员约束包括座椅安全带和肩带中的至少一者。

4.如权利要求2所述的转向柱系统，还包括锁定部分，其构造为锁定所述驾驶员约束，其中所述第二连锁能够与所述锁定部分通信。

5.转向柱系统，包括：

转向柱轴；

联接至所述转向柱轴的转向输入装置；

驾驶员约束；

柱调节组件，其构造为使所述转向柱轴在收缩位置和驾驶位置之间平移；

第一连锁，其构造为指示所述驾驶员约束是否锁定；以及

当所述驾驶员约束锁定时，所述转向柱轴能够收缩，且当所述驾驶员约束未锁定时，所述转向柱轴不能够收缩。

6.如权利要求5所述的转向柱系统，其中，当所述转向柱轴处于所述收缩位置且所述第一连锁指示所述驾驶员约束未锁定时，所述转向柱调节组件使所述转向柱轴返回所述驾驶位置。

7.如权利要求5所述的转向柱系统，还包括安全气囊，其操作性地与所述转向输入装置一起布置。

8.如权利要求7所述的转向柱系统，还包括第二连锁，所述第二连锁构造为指示所述转向柱轴何时处于所述驾驶位置和所述转向柱轴何时处于所述收缩位置，其中，当所述转向柱轴处于所述收缩位置中时，所述安全气囊不能够展开，且当所述转向柱轴处于所述驾驶位置中时，所述安全气囊能够展开。

9.如权利要求5所述的转向柱系统，还包括分离组件，其构造为使所述转向输入装置从转向齿轮分离。

10.如权利要求5所述的转向柱系统，还包括扭矩接口组件，其构造为检测进入所述转向输入装置的扭矩输入。

11.如权利要求5所述的转向柱系统，还包括至少一个传感器，其构造为监测驾驶员舱条件、驾驶员条件、车辆环境和车辆控制系统中的至少一者。

12.如权利要求5所述的转向柱系统，其中，所述转向输入装置的至少一部分不能够旋转。

13.如权利要求12所述的转向柱系统，还包括工作表面，其联接至所述转向输入装置或与所述转向输入装置一体化。

14.一种车辆，包括转向柱系统，所述转向柱系统包括：

转向柱轴；

联接至所述转向柱轴的转向输入装置；

操作性地与所述转向输入装置一起布置的安全气囊；

驾驶员约束；

柱调节组件，其构造为使所述转向柱轴在收缩位置和驾驶位置之间平移；

第一连锁和第二连锁中的至少一者，所述第一连锁构造为指示所述驾驶员约束是否锁定，所述第二连锁构造为指示所述转向柱轴何时处于所述驾驶位置和所述转向柱轴何时处于所述收缩位置；

当所述转向柱轴处于所述收缩位置中时，所述安全气囊不能够展开，且当所述转向柱轴处于所述驾驶位置中时，所述安全气囊能够展开；并且，

当所述驾驶员约束锁定时，所述转向柱轴能够收缩，且当所述驾驶员约束未锁定时，所述转向柱轴不能够收缩。

15.如权利要求14所述的车辆，还包括自动驾驶辅助转向系统，其具有控制器，所述控制器构造为接收来自所述第一连锁和所述第二连锁中的至少一者的信号。