CN107380248A - 方向盘总成 - Google Patents

Abstract

一种机动车辆方向盘总成可以包括：包含槽和内部凹陷的环形部件，其中槽和内部凹陷围绕环形部件周向延伸，槽设置在环形部件的表面中并形成通向内部凹陷的孔；配置为连接到车辆支撑结构的支撑部，支撑部延伸穿过槽；以及连接到支撑部的引导部，引导部可滑动地设置在内部凹陷中，使得环形部件可旋转。

Description

方向盘总成

技术领域

本公开总体上涉及方向盘总成，并且特别地，尽管并不排他地涉及一种如下方向盘总成，该方向盘总成包含具有用于接收配置为支撑方向盘的支撑部的周向延伸槽的无轮毂方向盘。

背景技术

机动车辆方向盘是众所周知的，并且通常包含连接转向轴的轮毂。然而，方向盘轮毂占据了宝贵的空间，并且掩盖了另外可能用于显示目的的仪表板的一部分。简单地看下方向盘而不是看中央控制台就不那么分散驾驶员的注意力了。期望提供一种具有更开放视野的方向盘。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种例如用于机动车辆的方向盘总成，包含：

包含槽和内部凹陷的环形部件，其中槽和内部凹陷围绕环形部件周向延伸，槽设置在环形部件的表面中并在内部凹陷中形成孔；

配置为连接到车辆支撑结构的支撑部，支撑部延伸穿过槽；和

连接到支撑部的引导部，引导部可滑动地设置在内部凹陷中，使得环形部件是可旋转的。

环形部件可以包含中心轴线，环形部件可围绕中心轴线旋转。槽和内部凹陷可以围绕中心轴线周向延伸，例如以限定圆。环形部件可以是环形的。特别地，环形部件可以是圆环体，例如在中心轴线所在的平面中具有圆形横截面。

方向盘总成可以是无轮毂的。例如，中心轴线通过的环形部件的中心可存在空隙。因此，中心轴线可能偏离支撑部。支撑部可以设置在环状部件的底部。

环形部件可以形成用于车辆驾驶员转向的方向盘。或者，方向盘总成还可以包含另一个环形部件。另一个环形部件可以例如同心地连接到环形部件。另一个环形部件可以形成用于车辆的驾驶员保持的方向盘。另一个环状部件可以与环形部件位于相同的平面中，或者另一个环形部件可以位于与环形部件的平面间隔开的平面中。

引导部可以是弧形的。例如，引导部可以围绕内部凹陷的一部分延伸。或者，引导部可以是圆形的并且可以围绕内部凹陷的圆周延伸。

方向盘总成还可以包含设置在引导部和内部凹陷的内表面之间的一个或多个轴承。

支撑部和引导部可以是一体的，或者它们可以是在组装期间附接在一起的分离的部件。

方向盘总成还可以包含配置为确定环形部件例如相对于引导部的旋转位置的一个或多个传感器。一个或多个传感器可以配置为确定环形部件相对于在车辆行程之间是固定的或可变的基准的位置。

方向盘总成还可包含配置为指示由方向盘总成控制的车轮的方向的一个或多个灯。一个或多个灯可以配置为指示环形部件例如相对于在车辆行程之间是固定的或可变的基准的当前位置。

一个或多个灯可以设置在环形部件和/或另一个环形部件中。一个或多个灯可以周向地延伸或者可以周向地分布，例如，围绕环形部件或另一个环形部件。一个或多个灯可以布置成多排。每排可以指示环形部件的完整转向。

灯的功率可以通过引导部和环形部件之间的滑动电触头(例如电刷)、或者通过无线装置(例如经由导向或支撑部和环形部件中的电缆匝的电感应)来提供。类似地，灯的控制信号可以通过引导部和环形部件之间的滑动电触头(例如电刷)、或者通过无线装置(例如经由导向或支撑部和环形部件中的电缆匝的无线电波或电感应)来提供。

方向盘总成还可以包含在引导部和环形部件中的至少一个中的一个或多个磁体。传感器可以包含磁体。磁体可以配置为选择性地向环形部件施加力。施加到环形部件的力可以向驾驶员提供反馈，例如，力可以模拟驾驶员可以经由常规直接连接的方向盘从道路接收的反馈。磁体可以移动环形部件，例如，当车辆处于自主或半自主模式时。磁体可以是永久的或电磁体，例如，可以设置在引导部中的选择性地激活的电磁体，以及可以设置在环形部件中的永磁体。磁体可以分布在引导部和/或环形部件周围。

内部凹陷可以位于环形部件的径向内边缘和外边缘之间。当安装在车辆中时，槽可以设置在环形部件的背离车辆驾驶员的一侧。

槽的尺寸可以设置为使得在方向盘总成的使用过程中引导部不会从内部凹槽移除。

环形部件可以由两个或更多个部分组装，这当拆卸时可以将引导部放置在内部凹陷中。

支撑部的横截面可以是弯曲的，其中支撑部延伸穿过槽。支撑部的曲率可以对应于槽的曲率。支撑部的弯曲横截面可以允许较窄的槽孔。

方向盘总成还可以包含控制器，该控制器配置为基于环形部件的旋转位置来确定由方向盘总成控制的车轮的转向角。控制器可以配置为例如基于车辆的运行参数来选择环形部件和由方向盘总成控制的车轮之间的转向比。这样的运行参数可以包含车辆速度、车轮从中间位置的旋转程度、环形部件的旋转位置、驾驶模式等。控制器可以配置为在车辆行程之间将由方向盘总成控制的车轮重新对准到中间位置，例如当车辆停放或开始后续行程之前。

控制器可以控制上述一个或多个灯。控制器可以控制上述一个或多个磁体。

诸如机动车辆的车辆可以包含上述方向盘总成。

为了避免在说明书中不必要的重复工作和重复文本，仅关于一个或几个方面或实施例描述了某些特征。然而，应当理解的是，在技术上可能的情况下，关于任何方面或实施例描述的特征也可以与任何其它方面或实施例一起使用。

附图说明

为了更好地理解本公开，并且为了更清楚地示出如何实施本发明，现在将以示例的方式参照附图，其中：

图1是根据本公开的示例的方向盘总成的透视图；

图2是根据本公开的示例的方向盘总成的截面图；

图3A和3B是引导部和环形部件之间的两个示例轴承布置的截面图；

图4A和4B是两个示例引导部布置的截面图；

图5A和5B是两个示例内部凹陷布置的截面图；

图6是根据本公开的一个示例的方向盘总成的透视图；

图7是根据本公开的一个示例的方向盘总成的截面图；

图8A是根据本公开的一个示例的方向盘总成的主视图；和

图8B和8C是根据本公开的示例的方向盘总成的主视图和侧视图。

具体实施方式

根据需要，本文公开了详细的实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅仅是示例性的，并且可以以各种和替代形式来体现。附图不一定按比例；一些特征可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员不同地应用本公开的代表性基础。

参照图1至5，根据本公开的布置的方向盘总成10包含环形部件20和支撑部30。环形部件20可以形成用于车辆的驾驶员的保持和转向的方向盘。支撑部30将环形部件20连接到车辆的支撑结构40。例如，支撑结构40可以包含位于车厢前部的仪表板或相关结构。如图2所示，方向盘总成10还包含引导部50，其可滑动地设置在环形部件20的中空的内侧或内部凹陷22中。引导部50连接到支撑部30并且因此连接到支撑结构40。从而，引导部50刚性地连接到支撑结构40。相比之下，环形部件20可绕引导部50旋转。

参见图5A和5B，环形部件20还包含槽24，其围绕环形部件20周向延伸。槽24形成通向内部凹陷22中的孔。支撑部30延伸穿过槽24并且连接到内部凹陷22中的引导部50。槽24可以设置在环形部件20的远离车辆驾驶员的一侧。因此，槽24对于驾驶员可能不可见。

环形部件20围绕环形部件20的中心处的中心轴线旋转。槽24和内部凹陷22围绕中心轴线周向延伸以限定圆形。环形部件也可以是圆形的，并且也可以是环形体的。特别地，从图5A和5B可以看出，环形部件20的外表面可以是圆形的横截面，使得环形部件大体上限定环形体。然而应当理解的是，环形部件的横截面可以不是圆形的，并且横截面形状也可以围绕环形部件的圆周变化。

回到图1和图2，应当理解的是，空隙26可以存在于环形部件20的中心。因此，方向盘总成10可以是无轮毂的。支撑部30与环形部件20的中心径向间隔开。支撑部30可以在与环形部件的中心轴线平行的分量的方向上远离环形部件20延伸。支撑部30也可以在具有径向分量的方向上远离环形部件20延伸。换句话说，支撑部30可以轴向地和径向地朝向或远离中心轴线延伸。或者，支撑部30可以在平行于中心轴线的方向上延伸。

方向盘总成10可以布置成使得支撑部30设置在环形部件20的底部。支撑部30还可以在环形部件圆周的一部分上周向延伸。例如，支撑部可以周向地延伸，使得其围绕环形部件20的中心轴线对准30°或更小的角度。在支撑部30穿过环形部件20的槽24的情况下，支撑部30的横截面可以是弧形的，以便对应于槽24的弧。

现在参照图3A和3B，将描述引导部50和环形部件20之间的界面。如图3A所示，引导部50可直接与环形部件20相接触。特别地，内部凹陷22的径向宽度可对应于引导部50的径向宽度。因此，环形部件20可以滑动地接触引导部50。换句话说，内部凹陷的径向内表面22a可滑动地接触引导部的径向内表面50a，和/或内部凹陷的径向外表面22b可滑动地接触引导部的径向外表面50b。或者，如图3B所示，引导部50可以从内部凹陷22的径向内表面22a和/或径向外表面22b间隔开。第一排轴承60a可以设置在内部凹陷的径向内表面22a和引导部的径向内表面50a之间，和/或第二排轴承60b可以设置在内部凹陷的径向外表面22b和引导部的径向外表面50b之间。轴承60a、60b可以包含球或滚柱轴承或任何其它类型的轴承总成。尽管在图3B中未示出，但是应当理解的是，轴承60a、60b可以设置在相应的滚道内。

如图2所示，引导部50可以围绕内部凹陷22的整个圆周延伸，使得引导部50限定圆。然而，如图4A和4B所示，引导部50可以不围绕内部凹陷22的整个圆周延伸。如图4A所示，引导部可以是弧形的，其弧线对应于内部凹陷22的形状。如上面参照图3A和3B所述，轴承60a、60b可以设置在引导部50和内部凹陷的壁或外表面22a、22b之间，也可以不设置在引导部50和内部凹陷的壁或外表面22a、22b之间。相反，如图4B所示，引导部50的横截面可以不是弧形的，并且引导部50的横截面例如可以是矩形的。轴承60a、60b可以设置在引导部50和内部凹陷的径向内和外表面22a、22b之间。

再次参照图5A和5B，描述了通过包含中心轴线的平面的横截面图。如图5A所示，内部凹陷22的横截面可以是圆形的。类似地，引导部50的横截面也可以是圆形的。第一和第二轴承60a、60b的附加的行可以设置在引导部50和环形部件20之间的空间中。将第一和第二轴承60a、60b围绕引导部50和环形部件的内和外表面22a、22b之间的间隙的圆周分布可以有助于将负荷扩展到轴承上，并且可以提供能够抵抗径向和轴向负荷的轴承。图5A所示的轴承60a、60b可以是球轴承。相反，引导部50的横截面可以不是圆形的，并且引导部50的横截面例如可以是矩形的。类似地，内部凹陷22的横截面也可以不是圆形的，并且在图5B中所示的示例中，横截面可以是矩形的。同样，可以在轴向间隔开的位置处设置多排第一和第二轴承60a、60b。在图5B所示的示例中，轴承是球轴承，但是应当理解的是，图5B所示的多排球轴承可以由滚柱轴承代替。推力轴承60c、60d可以设置在引导部50的端壁和内部凹陷22处，以减少由于向环形部件20施加的轴向负荷而产生的摩擦力。

尽管未示出，内部凹陷22和引导部50可以具有不同的横截面形状。再次，虽然没有示出，但是可以在引导部50和内部凹陷的径向内表面和/或径向外表面之间设置圆锥滚柱轴承。这种圆锥滚柱轴承可以有利地承受径向和轴向负荷。可以提供一对相对的圆锥滚柱轴承以承受任一方向上的负荷。再次，虽然没有示出，但是可以省略第一和第二轴承总成60a、60b中的一个。间隙可以存在于引导部50与已经省略了第一或第二轴承的径向内表面22a或外表面22b之间。

如图5A和5B所示，槽24在径向方向上比内部凹陷22和引导部50窄。因此，防止环形部件20远离支撑部30的轴向移动。为了组装方向盘总成10，环形部件20可以由两部分形成，面向驾驶员的部分和面向仪表板的部分。引导部50可以设置在其中一个部分的内部凹陷中，并且该两个部分可以被设置在一起以将引导部50包围在内部凹陷22中。支撑部30和引导部50可以是分离的部件以组装过程中连接在一起，或者它们可以是一体的。在环形部件20由两个或更多个部件形成的情况下，环形部件20可以在组装两个部件之后例如用皮革或类似的材料被覆盖，以便隐藏两部分之间的任何连接部。

方向盘总成10还可以包含配置为确定环形部件20相对于引导部50的旋转位置的一个或多个传感器70。方向盘总成10可以形成线控驱动系统的一部分，并且控制器80可以控制车辆的车轮的方向位置，以便改变车辆行驶的方向。来自传感器70的数据可以由控制器80收集以确定环形部件20的角运动，并且可以相应地调整车辆的车轮的方向。因此，应当理解的是，本公开的方向盘总成10可以不包含直接连接到车辆的齿条和小齿轮转向系统的轮毂。

传感器70可以包含设置在环形部件20中的一个或多个第一传感器部72和设置在引导部50中的一个或多个第二传感器部74。第一和第二传感器部72和74可以协作以确定环形部件20的角运动。第二传感器部74可以向控制器80发送信号。作为示例，第一和第二传感器部72、74可以包含磁体，特别地，第一传感器部可以是永磁体而第二传感器部74可以是电磁体。或者，第二传感器部74可以是例如具有一个或多个匝的导线，其中磁体72可以感应出可以由控制器80随后检测的电流。多个第一传感器部72可以围绕环形部件的圆周分布，和/或多个第二传感器部74可以围绕引导部50的圆周分布。第一和第二传感器部72、74可以彼此面对，并且它们可以轴向间隔开发(如图5A和5B所示)或径向间隔开。

当第一传感器部72通过第二传感器部74时，信号可以被发送到控制器80。控制器80可以对接收到的信号的数量进行计数，以确定环形部件20已经被转动的角度。或者，在存在多个第二传感器部74的情况下，控制器可以监测哪个传感器部74接收信号以确定环形部件20的角位置。在替代布置中，传感器70可以使用光源和光检测器来确定环形部件20和引导部50的相对运动。环形部件20和引导部50的相对运动可以以可以由光检测器检测的方式改变来自光源的光，以便确定环形部件20的角运动。

方向盘总成10可以具有固定的基准，例如中间位置，该中间位置对应于车辆的车轮处于使车辆以直线移动的位置。环形部件20相对于引导部50的移动可以通过传感器70和控制器80相对于该基准确定。该基准可以以方向盘总成上的标记的形式，该标记对于驾驶员是可见的并指示中间位置。或者，基准位置可以通过方向盘总成上的一个或多个灯表示，如将在下面更详细地描述的。或者，方向盘总成10可以不具有固定的基准，并且控制器80可以仅考虑环形部件20和引导部50之间的相对运动。基准可以例如以常规方向盘的方式在车辆的行程之间被固定，或者该基准可以在车辆行程之间重置。例如，控制器80可以在车辆的行程之间将车辆的车轮返回到中间位置，并且车辆的驾驶员将知道方向盘总成10从中间位置开始。

现在参照图6，方向盘总成10还可以包含配置为指示由方向盘总成控制的车轮的方向的一个或多个灯90。一个或多个灯90可以指示环形部件20相对于上述基准的当前位置，该基准可以在车辆行程之间是固定的或可变的。如图6所示，灯可以设置在环形部件20中，并且可以围绕环形部件周向延伸。在存在多个灯90的情况下，灯可以围绕环形部件20的圆周分布。或者，可以提供围绕圆周延伸的单个灯，该圆周可以沿着灯的变化的长度被照亮。为了表示环形部件20的旋转数，可以设置多排灯。例如，第一排灯90a可以指示环形部件的第一旋转，以及第二排灯90b可以指示环形部件的第二旋转。

灯90的功率可以通过在引导部50和环形部件20之间的滑动电触头(例如电刷)来提供。或者，灯的功率可以通过无线装置——例如通过在引导部50和环形部件20中的电缆线圈的电感应——来提供。来自控制器80的灯90的控制信号可以使用相同的装置(例如滑动电触头或无线装置)发送。或者，灯90可以设置在引导部50中，并且环形部件的透明或半透明部分(例如圆周部分)可以允许驾驶员观察来自引导部的光。

参照图7，方向盘总成10还可以包含在引导部50和环形部件20中的至少一个中的一个或多个磁体102、104、106。磁体102、104、106如上所述可形成传感器70或者它们可以与传感器70分离。引导部50中的磁体102可以围绕引导部的圆周分布。类似地，环形部件20中的磁体104、106也可以围绕环形部件的圆周分布。磁体102、104、106可以是永磁体或电磁体，其可以由控制器80选择性地启动。例如，磁体102和引导部50可以是可操作地连接到控制器80的电磁体。相反，环状部件20中的磁体104、106可以是永磁体。引导部50中的电磁体102可以由控制器80顺序启动，以便向环形部件的磁体104、106施加力。以这种方式，可以将反馈力施加到环形部件20，其可以模拟驾驶员可能另外可从常规的直接连接的方向盘接收的反馈。引导部50中的电磁体102的顺序操作也可以用于旋转环形部件20，例如，如果车辆处于自主或半自主模式，并且期望方向盘总成10随着车辆的控制而旋转。

现在参照图8A、8B和8C，方向盘总成10还可以包含另一个环形部件110或第二环形部件110。另一个环形部件110可以经由沿含径向分量的方向延伸的一个或多个臂120连接到环形部件20。另一个环形部件110可以是大致圆形的并且可以与环形部件20同心，但是在另一种布置中，另一个环形部件可以不是圆形的。在图8A所示的示例中，另一个环形部件110具有比环形部件20更大的直径，然而，还可以设想，另一个环形部件110的直径可以小于环形部件20的直径。另一个环形部件110而不是环形部件20可以形成用于车辆的驾驶员保持的方向盘。这可以允许驾驶员的手自由地移动通过支撑部30。如图8B所示，另一个环形部件110可以在与环形部件20所在的平面间隔开的平面中。换句话说，环形部件20和另一个环形部件110可以轴向间隔开。或者，如图8C所示，另一个环形部件110和环形部件20可以位于同一平面中。在环形部件20和另一个环形部件110轴向间隔开的情况下，另一个环形部件110可以具有与环形部件20相同的直径。上述关于环形部件20所述的灯90可以附加地或替代地设置在另一个环形部件110中。用于灯90的功率和/或数据信号可以通过连接臂120传递到另一个环形部件110。

控制器80可以配置为选择环形部件20和由方向盘总成10控制的车轮之间的转向比。转向比可以基于车辆的运行参数，例如车辆速度、车轮从中间位置的旋转程度、环形部件的旋转位置、车辆的驾驶模式等。例如，转向比可以具有用于高速公路行驶的第一值，其中需要进行微调，并且当进行缓慢移动的操纵(例如停车)时，转向比可以具有第二值。如上所述，控制器80还可以配置为在车辆行程之间将由方向盘总成控制的车轮重新对准到中间位置，例如，当车辆已经停放或开始后续行程之前。以这种方式，方向盘总成不需要提供转向总成的中间位置的指示，并且车辆的驾驶员将知道车辆的车轮在开始行程之前处于中间位置。

控制器80可以控制上述灯90。特别地，控制器80可以从传感器70确定环形部件20的角度位置，并且因此可以确定要照亮哪个灯90以向驾驶员指示由转向总成10控制的车轮的位置。

应当理解的是，本公开不限于所公开的示例，并且在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下可以构建替代示例。

虽然上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不旨在描述本发明的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性的而不是限制性的，并且应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。另外，可以组合各种实现实施例的特征以形成本发明的其它实施例。

Claims (20)

1.一种机动车辆方向盘总成，包含：

环形部件，所述环形部件限定中空的内部凹陷和槽，所述槽提供通向所述凹陷的孔；

支撑部，所述支撑部连接到车辆支撑结构并且延伸穿过所述槽；和

引导部，所述引导部配置为连接到所述支撑结构并且可滑动地设置在所述内部凹陷中，以使得所述环形部件可围绕所述引导部旋转。

2.根据权利要求1所述的方向盘总成，其中所述引导部是弧形的。

3.根据权利要求1所述的方向盘总成，其中所述引导部具有圆形的横截面并且围绕所述内部凹陷延伸。

4.根据权利要求1所述的方向盘总成，进一步包含设置在所述引导部和所述内部凹陷的内表面之间的一个或多个轴承。

5.根据前述权利要求1所述的方向盘总成，其中所述支撑部和所述引导部是一体的。

6.根据权利要求1所述的方向盘总成，进一步包含配置为确定所述环形部件相对于所述引导部的旋转位置的一个或多个传感器。

7.根据权利要求6所述的方向盘总成，其中所述传感器包括磁体。

8.根据权利要求7所述的方向盘总成，其中所述磁体配置为选择性地将力施加到所述环形部件。

9.根据权利要求1所述的方向盘总成，进一步包含围绕所述环形部件设置并且配置为指示车轮的位置的一个或多个灯。

10.根据权利要求9所述的方向盘总成，其中，所述一个或多个灯配置为指示所述环形部件相对于所述引导部的当前位置。

11.根据权利要求10所述的方向盘总成，其中所述一个或多个灯围绕所述环形部件周向地延伸。

12.根据权利要求10所述的方向盘总成，其中所述一个或多个灯被布置成多排，每排指示所述环形部件的完整旋转。

13.根据权利要求1所述的方向盘总成，进一步包含连接到所述环形部件并且与所述环形部件同心的第二环形部件，其中所述第二环形部件形成方向盘的一部分。

14.根据权利要求1所述的方向盘总成，其中所述槽设置在所述环形部件面向所述支撑部的一侧。

15.根据权利要求1所述的方向盘总成，其中所述环形部件通过两个或更多个部分组装而成，以在拆卸时允许所述引导部放置在所述内部凹陷中。

16.一种方向盘总成，含：

环形部件，所述环形部件限定中空的内部凹陷和槽，所述槽提供通向所述内部凹陷的孔；和

引导部，所述引导部配置为连接到车辆支撑结构并且经由所述槽可滑动地设置在所述内部凹陷中，以允许所述环形部件围绕所述引导部旋转，同时保持所述环形部件固定到所述支撑结构。

17.根据权利要求16所述的方向盘总成，其中所述引导部具有圆形横截面并且围绕所述内部凹陷延伸。

18.根据权利要求1所述的方向盘总成，进一步包含配置为确定所述环形部件相对于所述引导部的旋转位置的一个或多个传感器。

19.根据权利要求1所述的方向盘总成，其中，所述槽设置在所述环形部件面向所述支撑部的一侧上。

20.根据权利要求1所述的方向盘总成，其中所述环形部件由两个或更多个部分组装而成，以允许在拆卸时将所述引导部放置在所述内部凹陷中。