CN109153400A - 用于操纵车辆转向运动的方向盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操纵车辆转向运动的方向盘。所述方向盘在此具有用于将方向盘支撑在车辆上的方向盘毂、方向盘轮圈以及至少两个将方向盘轮圈与方向盘毂连接的辐条。这些辐条可借助驱动机构伸缩，并且方向盘轮圈借此可相对于方向盘毂沿方向盘的旋转轴线的方向移动。驱动机构具有在此唯一的驱动马达，所述驱动马达用于操控至少两个辐条。

Description

用于操纵车辆转向运动的方向盘

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分的用于操纵车辆转向运动的方向盘。对于现有技术示例性参阅GB 357 614 A、GB 468 489 A和尤其是DE 10 2004 046 321 A1。

背景技术

目前在车辆中、尤其是在机动车中使用的常规方向盘为了适配车辆驾驶员的不同人体尺寸而能通过方向盘柱(方向盘支撑在该方向盘柱上)沿方向盘柱轴线的方向调节到优化的方向盘位置上。方向盘柱的高度和长度调节装置在此通常集成到方向盘柱壳体中。所述位置适配手动地进行或者在借助电机、螺杆、齿轮机械装置或旋转闭锁装置的情况下进行。

方向盘本身在此通常具有方向盘毂和方向盘轮圈以及将两者连接的辐条。现有技术中除了平的方向盘也已知碗形的方向盘。所述碗形的方向盘的特征在于，方向盘毂沿方向盘柱轴线看与方向盘轮圈间隔开。辐条因而在此不仅沿径向方向延伸(如在平的方向盘中是这种情况)，而且也沿方向盘或方向盘柱的轴向方向延伸，因此方向盘碗形地实施。

也以伸缩式方向盘柱的名称已知的方向盘柱的所述位置调节可以如已经说明的那样手动地进行或借助适合的执行器例如电机进行。

然而在这些伸缩式方向盘柱中不利的是，它们占据许多结构空间并且关于未来的行驶设计(例如自动驾驶)不提供必要的灵活性。

除了伸缩式方向盘柱的所述设计之外也已知如下方向盘，在该方向盘中，在上身和方向盘轮圈之间的距离适配可以通过调节方向盘毂和方向盘轮圈之间的距离来调节。例如GB 357 614A和GB 468 489A说明一种碗形的方向盘，在该方向盘中，辐条可伸缩并且因此方向盘毂和方向盘轮圈之间的距离可以个性化地按照期望来调节。该调节在最后所述的两个文献中手动进行，而在DE 10 2004 046 321 A1中提出一种方向盘，在该方向盘中，方向盘轮圈的至少一个区段相对于方向盘基体借助调节机构、更准确地说借助驱动机构在其位置方面可调节。

然而在该现有技术中不利的是，每个辐条一个驱动机构的使用带来提高的结构空间需求。因为尤其是在方向盘区域中由于需要集成安全构件(例如安全气囊)而只存在少量的结构空间来集成其他构件。

发明内容

因此，本发明的任务是，给出一种方向盘，其能够实现用于适配人体尺寸的舒适的调节机构，其中，所述调节机构能够尽可能好地并且在使用少量结构空间需求的情况下集成到方向盘中。

所述任务的解决方案通过具有权利要求1的特征的用于操纵车辆转向运动的方向盘得出。有利的构成和进一步构成是从属权利要求的内容。

提出一种方向盘，其除了用于将方向盘支撑在车辆上的方向盘毂之外还具有方向盘轮圈以及至少两个将方向盘轮圈与方向盘毂连接的辐条。这些辐条可借助一个适合的驱动机构伸缩，其中，方向盘轮圈能相对于方向盘毂沿方向盘的旋转轴线的方向移动。按照本发明，所述驱动机构具有唯一的驱动马达，该驱动马达用于操控至少两个辐条。

所述伸缩式方向盘辐条在此能够实现方向盘轮圈相对于方向盘毂的轴向移动(亦即沿方向盘旋转轴线的方向看)。基于方向盘轮圈的刚性几何结构而优选不设置方向盘辐条的径向的移动或长度变化。

在本发明的一种优选实施方式中，每个辐条分别具有一个可运动的子段和一个不可运动的子段。两个子段在此优选设置到彼此之中，其中，辐条的可运动的子段分别相对于辐条的不可运动的子段可伸缩或可移动或可运动。

例如可以在方向盘轮圈和方向盘毂之间设置所述类型的三个辐条，这三个辐条本身优选管状地或以空心圆柱体的形式构成。

在本发明的另一种优选设计中，这些辐条或至少两个辐条分别可偏转地与方向盘轮圈以及与方向盘毂连接。在此，优选每个辐条的不可运动的子段可偏转地与方向盘毂连接，并且每个辐条的可运动的子段可偏转地与方向盘轮圈连接。因此相应的各子段例如可以借助旋转活节或铰链连接在方向盘轮圈或方向盘毂上。可偏转的连接的旋转轴线在此沿方向盘的虚拟回转圆的切线方向延伸。通过辐条的相应子段的所述可偏转连接，所述系统静态地确定，其中，在方向盘毂和方向盘轮圈之间沿方向盘旋转轴线方向的距离变化可以通过延长或缩短辐条来实现。

在本发明的下一个优选实施方式中，驱动马达设置用于引起在方向盘毂中的至少两个辐条的长度变化。从那里出发，驱动马达可以操控或驱动至少两个所述辐条以用于长度变化。

在此优选，由驱动马达操控的所述至少两个辐条借助耦联装置与驱动马达耦联。这样的耦联装置保证所述至少两个辐条的同步的长度变化。与此对应，至少两个(优选三个)辐条这样相互耦联，使得它们的长度变化总是相同的。

所述耦联装置在此可以以不同的方式实现。

将方向盘的辐条与驱动马达耦联并且同时确保同步的长度变化的第一可能性是使用耦联杆。这样的耦联杆例如可以设置在旋转活节或铰链上，所述旋转活节或铰链将方向盘毂与辐条的两个子段之一连接。在例如在一个方向盘上有两个辐条的实施方式中，耦联杆可以在一个端部上与第一辐条的旋转活节固定连接并且在另一个端部上与第二侧的旋转活节固定连接。优选耦联杆的端部在旋转活节上的连接点偏心地设置并且设置在两个旋转活节的不同部位上。这样例如可以将耦联杆的所述一个端部的连接点偏心地设置在第一旋转活节上并且(沿车辆竖直方向看)设置在第一旋转活节的旋转轴线之上，将耦联杆的所述另一个端部偏心地设置在另一个旋转活节上并且(沿车辆竖直方向看)设置在所述另一个旋转活节的旋转轴线之下。驱动马达在此可以设置在旋转活节之一上并且只驱动所述辐条之一。在第一辐条由驱动马达引起长度变化时，所述第一辐条的第一方向盘毂侧的旋转活节旋转。通过与另一个辐条的方向盘毂侧的旋转活节的所述耦联，所述另一个辐条的方向盘毂侧的旋转活节也旋转，因此两个辐条的旋转角同步改变。辐条彼此间的同时且均匀的长度变化可以通过旋转活节借助耦联杆的机械耦联以简单的方式实现。在此，辐条借助所述耦联杆原理的耦联绝不限制于两个辐条，而是可以通过轻微的结构改变同样使用在多于两个辐条中。

用于实施所述耦联装置的第二可能性是使用柔性的轴。这样的柔性的或可弯曲的轴在车辆领域中例如在调节座椅位置、油箱盖、驻车制动绳和更多物品中已知。这些轴构成用于径向机电传递力的可弯曲的连接元件。在此，例如这样的柔性的轴可以直接与驱动马达和辐条耦联。所述柔性的轴又可以(在具有两个辐条的实施方式中)以相应一个端部(例如通过齿轮或锥齿轮)与相应一个辐条耦联并且然后同步驱动所述辐条。驱动马达的或其输出轴(该输出轴在该情况中直接与柔性的轴耦联)的旋转运动可以借助在辐条处的适合的机构转变为至少两个辐条的同步平移运动。

在本发明的下一个优选实施方式中，耦联装置除了两个已经所述的可能性之外还可以实施为可弯曲的牵引机构传动装置。例如所述耦联装置可以实施为皮带传动装置。

在此例如可以的是，驱动马达驱动传动带，所述传动带又分别通过小齿轮或小锥齿轮将力传递或引入辐条中。在具有多于两个辐条、例如在三个辐条的本发明的实施方式中，驱动马达的输出轴可以直接驱动第一辐条，而在借助齿带盘的情况下借助所述传动带驱动两个另外的辐条。

为了将力或运动从传动带或可弯曲的牵引机构传动装置传递到相应的辐条上，可以按照伸缩式辐条的实施形式例如使用所述小锥齿轮亦或圆柱小齿轮。

在本发明的一种优选实施方式中规定，所述耦联装置与设置在方向盘辐条处的螺杆螺纹耦联。在辐条的该实施形式中优选的是，耦联装置、亦即例如所述传动带驱动每个辐条的各一个小锥齿轮。该小锥齿轮的旋转轴线对应于方向盘毂侧的旋转活节或铰链的旋转轴线。小锥齿轮的旋转运动可以传递到锥齿轮上，所述锥齿轮又固定地与在方向盘的辐条中的螺杆连接。按照小锥齿轮的旋转方向，辐条的可运动的子段相对于辐条的不可运动的子段可以远离所述不可运动的子段运动或移动，或者至或朝所述不可运动的子段运动或移动，或者运动或移动到其中。该移动因此以有利的方式引起方向盘轮圈和方向盘毂之间的距离变化。

备选于最后所述的实施方式，同样可以代替所述小锥齿轮而使用圆柱小齿轮，在所述圆柱小齿轮中，旋转轴线同样对应于方向盘毂侧的旋转活节或铰链的旋转轴线。

在本发明的另一种优选实施方式中，耦联装置与设置在辐条处的可弯曲的牵引机构传动装置、亦即例如与带耦联。在此，所述圆柱小齿轮又可以驱动在辐条的不可运动的子段(亦即这样的子段，其例如与方向盘毂连接)中设置的带。借助适合的传动装置、例如借助小齿轮，可运动的子段例如可以借助齿条驱动或运动。按照旋转方向，辐条的不可运动的子段可以这样运动到可运动的子段中或从中运动出。

代替最后所述的皮带传动的小齿轮，同样可设想在两侧制齿的带，所述带的外齿部直接嵌接到齿条的齿部中。

即使在本发明的该实施方式中也能以机械简单的方式实现：仅利用一个驱动马达来机电调节方向盘。

按照本发明的技术的另一个优点是，附加于通过方向盘柱而存在的长度调节，可以使用长度可调节的伸缩式辐条，其中，轴向的调节行程变大并且能更个性化地调节与不同的人体尺寸或人体大小的适配。由此可以为车辆驾驶员在行驶时取得人体工程学的和健康的优点。

在使用按照本发明的结构作为方向盘的唯一的轴向定位可能性时，可以放弃在方向盘柱壳体中的位置调节机构。该壳体因此可以更节省空间地构造，这又积极作用于驾驶员的运动自由度。关于可能的未来技术例如自动驾驶(在其中，方向盘应该仅更可选地使用)，按照本发明的方向盘并且伴随此的变大的乘客空间具有大的优点。此外，方向盘的更简单的翻转或抽出机构也是可能的。

与未来的未来技术无关，通过按照本发明的技术伴随的变大的结构空间可以用于集成其他构件、例如平视显示器(Head-Up-Displays)。

附图说明

接着借助七个实施例进一步解释本发明。

图1和图2示出按照本发明类型的方向盘的俯视图和侧视图。

图3和图4分别示出按照本发明的方向盘连同其构件的一个其他实施方式。

图5、图6和图7示出按照本发明的方向盘的辐条的技术实施例的详细视图。

具体实施方式

在图1中在俯视图中示出按照本发明的方向盘的一个实施例。在此，所述方向盘具有方向盘轮圈1以及方向盘毂2，所述方向盘毂将方向盘支撑在未示出的车辆上。方向盘毂2和方向盘轮圈1在该具体的示例中通过三个可伸缩的辐条3相互连接。这些也称为伸缩式辐条的可伸缩的辐条3能够实现方向盘轮圈1相对于方向盘毂2沿方向盘的旋转轴线D方向的可移动性。在图2中在侧视图中示出按照本发明的方向盘的另一个实施例，其中可看出方向盘的旋转轴线D。在该示例中，方向盘具有两个可伸缩的辐条3。此外可看出，方向盘碗形地构造，也就是说方向盘毂2和方向盘轮圈1轴向(沿方向盘的旋转轴线D看)彼此间隔开，从而方向盘毂和方向盘轮圈共同与辐条3形成碗状的形状。

图3示出包括两个可伸缩的辐条3的按照本发明的方向盘的另一个实施例的俯视图。在此示出方向盘内用于辐条3长度调节所需要的构件。在这里是示意的附图，其中，一些接下来提到的构件在本发明的实际实施例中可以处于方向盘内部或者说在外部观察方向盘时不可见。

辐条3这样可伸缩或在其长度上可调节，使得在方向盘轮圈1和方向盘毂2之间的沿方向盘旋转轴线D看的轴向距离可以适配或改变。为了静态地确定整个运动系统并且能够实现辐条3的所述轴向调节，辐条3在其两个端部上分别以一个在该附图中只示意性表示的旋转活节4可偏转地支撑在方向盘轮圈1上和方向盘毂2上。旋转活节4的旋转轴线T在此沿方向盘的(未示出的或虚拟的)回转圆的切线方向延伸。为了确保辐条3的长度调节或可伸缩性，每个辐条3分别具有一个不可运动的子段3b以及一个相对于该不可运动的子段可移动的可运动的子段3a。在此，不可运动的子段3b与方向盘毂2通过一个旋转活节4并且可运动的子段3a与方向盘轮圈1通过另一个旋转活节4连接。用于实施各辐条3的长度调节而设置一个驱动机构。按照本发明，所述驱动机构具有一个唯一的驱动马达5，以用于操控至少两个辐条3。在该具体的示例中，所述驱动马达5设置在方向盘毂2中。为了向两个辐条3上均匀传递力或为了使辐条3的旋转活节4的旋转角同步并且借此为了能实现两个辐条3的相同或一样大的长度调节，辐条3通过耦联装置6与驱动马达5耦联。

所述耦联装置6在此可以以不同的方式实施。

图4示出用于实施耦联装置6的第一示例。在此，图3的耦联装置6构成为耦联杆7。耦联杆7固定地以分别一个端部连接在辐条3的分别一个方向盘毂侧的旋转活节4上。在此，耦联杆7这样与各旋转活节4连接，使得两个旋转活节的旋转角在两个旋转活节之一旋转时同步到另一个旋转活节上。因此，如果例如两个辐条3之一的方向盘毂侧的旋转活节4旋转，则耦联杆7与另一个辐条3的方向盘毂侧的旋转活节4的刚性连接同样引起所述旋转活节的旋转运动。两个辐条3因此总是具有相同的长度调节行程。在图4中未示出的驱动马达5例如可以在方向盘毂2中设置在方向盘毂侧的旋转活节4之一的直接附近并且操控两个辐条3之一。

用于使辐条3的长度调节行程同步的所述耦联装置6的实施方式的另一种可能性是使用可弯曲的牵引机构传动装置或传动带8，其只基本在图5-7中示出。在多于两个辐条、例如三个辐条3的实施方式中，一个辐条可以借助适合的传递环节例如小齿轮由驱动马达直接操控，而其他的两个辐条3借助未示出的齿带盘通过传动带8驱动或操控。

图5至7分别示出从耦联装置6或从传动带8到辐条3上的运动传递或力传递的多种可能的实施形式，以用于实施辐条的调节过程。这些实施形式在一个唯一的辐条3的详细视图中在俯视图中示出，该辐条如已经说明的那样借助旋转活节4分别可偏转地支撑在方向盘毂2上以及方向盘轮圈1上，并且该辐条3具有一个可运动的子段3a以及一个不可运动的子段3b。规定，按照本发明的方向盘的其他(或至少另一个)在图5-7中未示出的辐条3具有与接下来描述的辐条相同的结构或实施方式。

在图5中示出一个辐条3，对于该辐条而言，发生从传动带8通过一个轴9到小锥齿轮10上的力传递或运动传递。该小锥齿轮10将旋转运动传递到与在辐条3中的螺杆12固定连接的锥齿轮11上。该小锥齿轮10的旋转轴线在此对应于方向盘毂侧的旋转活节4的旋转轴线。螺杆12的旋转运动引起辐条3的可运动的子段3a的平移运动B。

在图6中示出从耦联装置6或传动带8到辐条3上的力传递或运动传递的另一种可能性。在此，传动带8通过轴9驱动小齿轮16或圆柱小齿轮16，所述小齿轮16本身再次将运动或力传递到处于辐条3的不可运动的子段3b中的带13上。带13将其运动传递到小齿轮14上，所述小齿轮设置在辐条3的不可运动的子段3b的与方向盘毂2背离的端部上。小齿轮14随后嵌接到齿条15中，所述齿条设置在辐条的可运动的子段3a上。由此，可运动的子段3a以平移的运动B相对于辐条3的不可运动的子段3b移动。

备选于在图6中示出的以皮带传动的小齿轮14，可以如在图7中示出的那样同样使用两侧制齿的带17，所述带的外齿部直接嵌接到齿条15的齿部中。

附图标记列表

1 方向盘轮圈

2 方向盘毂

3 辐条

3a 辐条的可运动的子段

3b 辐条的不可运动的子段

4 旋转活节

5 驱动马达

6 耦联装置

7 耦联杆

8 传动带

9 轴

10 小锥齿轮

11 锥齿轮

12 螺杆

13 带

14 齿轮

15 齿条

16 小齿轮

17 双面的齿带

D 方向盘的旋转轴线

Claims (10)

1.用于操纵车辆转向运动的方向盘，具有：

用于将方向盘支撑在车辆上的方向盘毂(2)，

方向盘轮圈(1)，以及

至少两个将方向盘轮圈(1)与方向盘毂(2)连接的辐条(3)，这些辐条(3)能借助驱动机构伸缩，并且方向盘轮圈(1)借此能相对于方向盘毂(2)沿方向盘的旋转轴线(D)的方向移动，

其特征在于，

所述驱动机构具有唯一的驱动马达(5)，所述驱动马达用于操控至少两个辐条(3)。

2.按照权利要求1所述的方向盘，其中，所述辐条(3)分别具有一个可运动的子段(3a)和一个不可运动的子段(3b)，这两个子段设置到彼此之中并且可运动的子段(3a)能相对于不可运动的子段(3b)伸缩。

3.按照权利要求1或2所述的方向盘，其中，辐条(3)可偏转地与方向盘毂(2)并且与方向盘轮圈(1)连接。

4.按照上述权利要求之一所述的方向盘，其中，驱动马达(5)设置在方向盘毂(2)中。

5.按照上述权利要求之一所述的方向盘，其中，所述至少两个辐条(3)通过耦联装置(6)与驱动马达(5)耦联。

6.按照上述权利要求之一所述的方向盘，其中，所述耦联装置(6)是耦联杆(7)。

7.按照上述权利要求1至5之一所述的方向盘，其中，耦联装置(6)是柔性的轴。

8.按照上述权利要求1至5之一所述的方向盘，其中，耦联装置(6)是可弯曲的牵引机构传动装置。

9.按照上述权利要求之一所述的方向盘，其中，耦联装置(6)与在辐条(3)处的螺杆螺纹(12)耦联。

10.按照上述权利要求1至9之一所述的方向盘，其中，耦联装置(6)与在辐条(3)处的可弯曲的牵引机构传动装置耦联。