CN110758541B - 一种自适应吸能式汽车方向盘及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应吸能式汽车方向盘及其操作方法，涉及汽车方向盘技术领域，该方向盘设置有自适应吸能机构、方向盘组件以及助力转向机连杆，所述自适应吸能机构顶部从动端与所述方向盘组件底部的驱动端以及所述自适应吸能机构底部的驱动端与所述助力转向机连杆顶部的从动端之间均为固定连接，其中，所述自适应吸能机构中具有一级吸能结构以及二级吸能结构，当车辆与外界障碍物发生碰撞时，驾驶员因惯性的存在和方向盘发生碰撞时，因一级吸能结构以及二级吸能结构的存在，可以对驾驶员的胸部以及腹部进行有效的保护，从而可以进一步避免驾驶员造成额外的损伤，提高了行车的安全系数，提高了实用性。

Description

一种自适应吸能式汽车方向盘及其操作方法

技术领域

本发明涉及汽车方向盘技术领域，具体为一种自适应吸能式汽车方向盘及其操作方法。

背景技术

方向盘是汽车的操纵行驶方向的轮状装置，其功能是将驾驶员作用到转向盘边缘上的力转变为转矩后传递给转向轴，最初的汽车是用舵来控制驾驶的，把汽车行驶中产生的剧烈振动传递给驾驶者，增加其控制方向的难度，当发动机被改为安装在车头部位之后，由于重量的增加，驾驶员根本没有办法再用车舵来驾驶汽车了，方向盘这种新设计便应运而生，它在驾驶员与车轮之间引入的齿轮系统操作灵活，不仅如此，好的方向盘系统还能为驾驶者带来一种与道路亲密无间的感受。

但是现有汽车所使用的方向盘，在结构上不仅复杂，而且在功能上较为单一，当汽车与外界障碍物发生碰撞或发生侧翻时，会因惯性的存在产生巨大的冲击力，方向盘所产生的冲击力直接作用在驾驶员的腹部和胸部，造成驾驶员额外的伤害。

综上所述，我们提出了一种自适应吸能式汽车方向盘及其操作方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种自适应吸能式汽车方向盘及其操作方法，解决了汽车所使用的方向盘，在结构上不仅复杂，而且在功能上较为单一，当汽车与外界障碍物发生碰撞或发生侧翻时，会因惯性的存在产生巨大的冲击力，方向盘所产生的冲击力直接作用在驾驶员的腹部和胸部，造成驾驶员额外的伤害的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种自适应吸能式汽车方向盘，包括自适应吸能机构、方向盘组件以及助力转向机连杆，所述助力转向机连杆、自适应吸能机构以及方向盘组件按照从上至下的顺序形成依次串接的联动连接，所述自适应吸能机构顶部从动端与方向盘组件底部的驱动端以及自适应吸能机构底部的驱动端与助力转向机连杆顶部的从动端之间均为固定连接。

所述自适应吸能机构包括一根金属材质的轴杆，所述轴杆靠近底部驱动端的位置套设有滑动式轴套，所述轴杆的外部区段位于滑动式轴套的上方位置处活动套接有一根可伸缩的消能弹簧，所述轴杆的外部区段且位于消能弹簧的上方位置处固定套接安装有固定式轴套，所述轴杆的外部区段且位于固定式轴套上方的位置处通过轴承连接有安装盘组件，所述安装盘组件顶部端面的中心位置固定连接有连接帽的底端，所述连接帽的顶部端面固定连接有次级缓冲组件的底部端面，所述轴杆的从动端贯穿安装盘组件之后，依次贯穿连接帽和次级缓冲组件，所述滑动式轴套和固定式轴套之间对称安装有两组吸能框架。

优选的，所述轴杆顶部从动端的一侧面贯穿式固定开设有方向盘组件连接孔，所述滑动式轴套底部侧壁贯穿式固定开设有助力转向机连杆连接孔，所述滑动式轴套顶部侧壁以及固定式轴套侧壁的中间位置贯穿式固定开设有吸能框架连接孔。

优选的，所述两组吸能框架为结构和尺寸均相同的构件，所述吸能框架包括两根第一板条和两根第二板条，所述两根第一板条和两根第二板条均为相对立设置，所述第一板条和第二板条的首尾之间均通过销轴形成可转动的连接结构，所述两根第一板条以及两根第二板条共同形成了形状可发生变化的菱形结构，其中第一板条和第二板条相连接的两个拐角分别对应与滑动式轴套和固定式轴套转动连接。

优选的，所述安装盘组件包括圆形结构的承重盘体，所述承重盘体的最外侧边缘的内部固定开设有若干等距离分布的安装通孔，所述承重盘体的内部且位于若干安装通孔的内侧位置开设有减重槽孔，所述承重盘体的中心位置贯穿式固定开设有轴杆贯穿通孔。

优选的，所述次级缓冲组件包括固定串接在轴杆顶部外侧的过渡筒体，所述过渡筒体的内部为中空结构，且设置为拓位腔室，所述拓位腔室的内部固定设置有可伸缩的扁平弹簧，所述过渡筒体的内部且位于拓位腔室的上方位置处固定设置有限位盘体，所述过渡筒体的顶部端面固定连接有密封盖板，所述限位盘体和密封盖板的中心均固定开设有轴杆限位通孔。

优选的，所述轴杆的顶部从动端依次贯穿过渡筒体、扁平弹簧、两个轴杆限位通孔，并且延伸至密封盖板的上方，所述轴杆与限位盘体之间为固定式套接。

优选的，所述方向盘组件包括环状结构的握持盘体，所述握持盘体的中心位置固定设置有安全气囊盒，所述握持盘体的内侧端面与安全气囊盒的侧壁之间共同连接有若干联立杆，所述安全气囊盒的底部端面固定连接有轴筒。

本发明还公开了一种自适应吸能式汽车方向盘的操作方法，包括如下步骤：

S1、组装：首先，在进行碰撞试验之前，需要将自适应吸能机构的整体安装至方向盘组件上，安装时，需要让方向盘组件的底部驱动端与自适应吸能机构的顶部从动端固定连接；

S2、安装至待测车辆：所述步骤S1中，自适应吸能机构和方向盘组件的整体安装完成后，将自适应吸能机构和方向盘组件的整体拿取至待测车辆内部的驾驶位上，并对其进行安装处理，安装时，需要让自适应吸能机构的底部驱动端与待测车辆本身具备助力转向机连杆的从动端固定连接；

S3、安放假人：在所述步骤S2中待测车辆的驾驶位置上安放测试假人，假人的腹部以及胸前均需要安装冲击力的检测仪器；

S4、进行碰撞试验：利用碰撞测试所使用的滑车，将待测车辆固定在滑车上，让滑车带动待测车辆与障碍物发生碰撞；

S5、吸能效果测试：所述步骤S4中的待测车辆与障碍物发生碰撞时，包括如下两个阶段：

A、一级吸能阶段：汽车的头部与障碍物发生碰撞时，冲击力会直接作用在助力转向机连杆上，然后助力转向机连杆将冲击力传递给滑动式轴套，由于滑动式轴套可以沿着轴杆的轴向进行移动，因此，滑动式轴套会直接将冲击力传递给消能弹簧，促使消能弹簧发生收缩，消能弹簧的收缩会直接导致滑动式轴套和固定式轴套之间的距离缩短，起到了一定的吸能效果，另外，整个吸能框架会在滑动式轴套和固定式轴套靠近时，发生变形，同样起到吸能效果；

B、二级吸能阶段：经所述步骤A的一级吸能阶段以后，余下的冲击力会顺着轴杆传递至次级缓冲组件的内部，经过次级缓冲组件内部所设置扁平弹簧的吸能处理以及限位盘体的限位作用，起到了二级吸能的作用；

S6、数据记录：经步骤S5两个阶段的吸能处理，少部分冲击力传递给方向盘组件，当假人在惯性作用下与方向盘组件发生碰撞时，由于方向盘组件携带少部分冲击力，结合假人上所安装的冲击力检测仪器给出的数据，对其进行记录，即可。

有益效果

本发明提供了一种自适应吸能式汽车方向盘及其操作方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

1、该自适应吸能式汽车方向盘，通过设置有自适应吸能机构、方向盘组件以及助力转向机连杆，助力转向机连杆、自适应吸能机构以及方向盘组件按照从上至下的顺序形成依次串接的联动连接，自适应吸能机构顶部从动端与方向盘组件底部的驱动端以及自适应吸能机构底部的驱动端与助力转向机连杆顶部的从动端之间均为固定连接，其中，自适应吸能机构中具有一级吸能结构以及二级吸能结构，当车辆与外界障碍物发生碰撞时，驾驶员因惯性的存在和方向盘发生碰撞时，因一级吸能结构以及二级吸能结构的存在，可以对驾驶员的胸部以及腹部进行有效的保护，从而可以进一步避免驾驶员造成额外的损伤，提高了行车的安全系数，提高了实用性。

2、该自适应吸能式汽车方向盘的操作方法，利用了汽车碰撞试验的方式，对该自适应吸能式汽车方向盘的削减冲击力的性能进行测试，模拟了现实生活中汽车碰撞时的场景，并且在假人腹部以及胸前安装有检测冲击力的仪器，经过两级吸能处理后，剩余的冲击力作用在仪器的检测端，从而可以对该数据进行记录，方法科学合理，使用安全方便。

附图说明

图1为本发明的分解结构示意图；

图2为本发明的组装结构示意图；

图3为本发明自适应吸能机构的爆炸图；

图4为本发明自适应吸能机构的组合结构示意图；

图5为本发明吸能框架的结构示意图；

图6为本发明安装盘组件的结构示意图；

图7为本发明次级缓冲组件的分解结构示意图；

图8为本发明次级缓冲组件与轴杆的连接结构示意图；

图9为本发明方向盘组件的俯视图；

图10为本发明方向盘组件的正视图。

图中：1、自适应吸能机构；11、轴杆；12、滑动式轴套；13、助力转向机连杆连接孔；14、吸能框架连接孔；15、方向盘组件连接孔；16、消能弹簧；17、固定式轴套；18、吸能框架；181、第一板条；182、第二板条；183、销轴；19、安装盘组件；191、承重盘体；192、减重槽孔；193、安装通孔；194、轴杆贯穿通孔；110、连接帽；111、次级缓冲组件；1111、过渡筒体；1112、拓位腔室；1113、扁平弹簧；1114、限位盘体；1115、密封盖板；1116、轴杆限位通孔；2、方向盘组件；21、握持盘体；22、安全气囊盒；23、联立杆；24、轴筒；3、助力转向机连杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种自适应吸能式汽车方向盘，包括自适应吸能机构1、方向盘组件2以及助力转向机连杆3，助力转向机连杆3、自适应吸能机构1以及方向盘组件2按照从上至下的顺序形成依次串接的联动连接，自适应吸能机构1顶部从动端与方向盘组件2底部的驱动端以及自适应吸能机构1底部的驱动端与助力转向机连杆3顶部的从动端之间均为固定连接。

请参阅图3-4，自适应吸能机构1包括一根金属材质的轴杆11，轴杆11靠近底部驱动端的位置套设有滑动式轴套12，轴杆11的外部区段且位于滑动式轴套12的上方位置处活动套接有一根可伸缩的消能弹簧16，轴杆11的外部区段位于消能弹簧16的上方位置处固定套接安装有固定式轴套17，轴杆11的外部区段且位于固定式轴套17上方的位置处通过轴承连接有安装盘组件19，安装盘组件19顶部端面的中心位置固定连接有连接帽110的底端，连接帽110的顶部端面固定连接有次级缓冲组件111的底部端面，轴杆11的从动端贯穿安装盘组件19之后，依次贯穿连接帽110和次级缓冲组件111，滑动式轴套12和固定式轴套17之间对称安装有两组吸能框架18，轴杆11顶部从动端的一侧面贯穿式固定开设有方向盘组件连接孔15，滑动式轴套12底部侧壁贯穿式固定开设有助力转向机连杆连接孔13，滑动式轴套12顶部侧壁以及固定式轴套17侧壁的中间位置贯穿式固定开设有吸能框架连接孔14。

请参阅图5，两组吸能框架18为结构和尺寸均相同的构件，吸能框架18包括两根第一板条181和两根第二板条182，两根第一板条181和两根第二板条182均为相对立设置，第一板条181和第二板条182的首尾之间均通过销轴183形成可转动的连接结构，两根第一板条181以及两根第二板条182共同形成了形状可发生变化的菱形结构，其中第一板条181和第二板条182相连接的两个拐角分别对应与滑动式轴套12和固定式轴套17转动连接。

请参阅图6，安装盘组件19包括圆形结构的承重盘体191，承重盘体191的最外侧边缘的内部固定开设有若干等距离分布的安装通孔193，承重盘体191的内部且位于若干安装通孔193的内侧位置开设有减重槽孔192，承重盘体191的中心位置贯穿式固定开设有轴杆贯穿通孔194。

请参阅图7-8，次级缓冲组件111包括固定串接在轴杆11顶部外侧的过渡筒体1111，过渡筒体1111的内部为中空结构，且设置为拓位腔室1112，拓位腔室1112的内部固定设置有可伸缩的扁平弹簧1113，过渡筒体1111的内部且位于拓位腔室1112的上方位置处固定设置有限位盘体1114，过渡筒体1111的顶部端面固定连接有密封盖板1115，限位盘体1114和密封盖板1115的中心均固定开设有轴杆限位通孔1116，轴杆11的顶部从动端依次贯穿过渡筒体1111、扁平弹簧1113、两个轴杆限位通孔1116，并且延伸至密封盖板1115的上方，轴杆11与限位盘体1114之间为固定式套接。

请参阅图9-10，方向盘组件2包括环状结构的握持盘体21，握持盘体21的中心位置固定设置有安全气囊盒22，握持盘体21的内侧端面与安全气囊盒22的侧壁之间共同连接有若干联立杆23，安全气囊盒22的底部端面固定连接有轴筒24。

本发明还公开了一种自适应吸能式汽车方向盘的操作方法，包括如下步骤：

S1、组装：首先，在进行碰撞试验之前，需要将自适应吸能机构1的整体安装至方向盘组件2上，安装时，需要让方向盘组件2的底部驱动端与自适应吸能机构1的顶部从动端固定连接；

S2、安装至待测车辆：步骤S1中，自适应吸能机构1和方向盘组件2的整体安装完成后，将自适应吸能机构1和方向盘组件2的整体拿取至待测车辆内部的驾驶位上，并对其进行安装处理，安装时，需要让自适应吸能机构1的底部驱动端与待测车辆本身具备助力转向机连杆3的从动端固定连接；

S3、安放假人：在步骤S2中待测车辆的驾驶位置上安放测试假人，假人的腹部以及胸前均需要安装冲击力的检测仪器；

S4、进行碰撞试验：利用碰撞测试所使用的滑车，将待测车辆固定在滑车上，让滑车带动待测车辆与障碍物发生碰撞；

S5、吸能效果测试：步骤S4中的待测车辆与障碍物发生碰撞时，包括如下两个阶段：

A、一级吸能阶段：汽车的头部与障碍物发生碰撞时，冲击力会直接作用在助力转向机连杆3上，然后助力转向机连杆3将冲击力传递给滑动式轴套12，由于滑动式轴套12可以沿着轴杆11的轴向进行移动，因此，滑动式轴套12会直接将冲击力传递给消能弹簧16，促使消能弹簧16发生收缩，消能弹簧16的收缩会直接导致滑动式轴套12和固定式轴套17之间的距离缩短，起到了一定的吸能效果，另外，整个吸能框架18会在滑动式轴套12和固定式轴套17靠近时，发生变形，同样起到吸能效果；

B、二级吸能阶段：经步骤A的一级吸能阶段以后，余下的冲击力会顺着轴杆11传递至次级缓冲组件111的内部，经过次级缓冲组件111内部所设置扁平弹簧1113的吸能处理以及限位盘体1114的限位作用，起到了二级吸能的作用；

S6、数据记录：经步骤S5两个阶段的吸能处理，少部分冲击力传递给方向盘组件2，当假人在惯性作用下与方向盘组件2发生碰撞时，由于方向盘组件2携带少部分冲击力，结合假人上所安装的冲击力检测仪器给出的数据，对其进行记录，即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种自适应吸能式汽车方向盘，包括自适应吸能机构（1）、方向盘组件（2）以及助力转向机连杆（3），其特征在于，所述助力转向机连杆（3）、自适应吸能机构（1）以及方向盘组件（2）按照从上至下的顺序形成依次串接的联动连接，所述自适应吸能机构（1）顶部从动端与方向盘组件（2）底部的驱动端以及自适应吸能机构（1）底部的驱动端与助力转向机连杆（3）顶部的从动端之间均为固定连接；

所述自适应吸能机构（1）包括一根金属材质的轴杆（11），所述轴杆（11）靠近底部驱动端的位置套设有滑动式轴套（12），所述轴杆（11）的外部区段且位于滑动式轴套（12）的上方位置处活动套接有一根可伸缩的消能弹簧（16），所述轴杆（11）的外部区段位于消能弹簧（16）的上方位置处固定套接安装有固定式轴套（17），所述轴杆（11）的外部区段且位于固定式轴套（17）上方的位置处通过轴承连接有安装盘组件（19），所述安装盘组件（19）顶部端面的中心位置固定连接有连接帽（110）的底端，所述连接帽（110）的顶部端面固定连接有次级缓冲组件（111）的底部端面，所述轴杆（11）的从动端贯穿安装盘组件（19）之后，依次贯穿连接帽（110）和次级缓冲组件（111），所述滑动式轴套（12）和固定式轴套（17）之间对称安装有两组吸能框架（18）；

所述轴杆（11）顶部从动端的一侧面贯穿式固定开设有方向盘组件连接孔（15），所述滑动式轴套（12）底部侧壁贯穿式固定开设有助力转向机连杆连接孔（13），所述滑动式轴套（12）顶部侧壁以及固定式轴套（17）侧壁的中间位置贯穿式固定开设有吸能框架连接孔（14）；

所述两组吸能框架（18）为结构和尺寸均相同的构件，所述吸能框架（18）包括两根第一板条（181）和两根第二板条（182），所述两根第一板条（181）和两根第二板条（182）均为相对立设置，所述第一板条（181）和第二板条（182）的首尾之间均通过销轴（183）形成可转动的连接结构，所述两根第一板条（181）以及两根第二板条（182）共同形成了形状可发生变化的菱形结构，其中第一板条（181）和第二板条（182）相连接的两个拐角分别对应与滑动式轴套（12）和固定式轴套（17）转动连接；

所述安装盘组件（19）包括圆形结构的承重盘体（191），所述承重盘体（191）的最外侧边缘的内部固定开设有若干等距离分布的安装通孔（193），所述承重盘体（191）的内部且位于若干安装通孔（193）的内侧位置开设有减重槽孔（192），所述承重盘体（191）的中心位置贯穿式固定开设有轴杆贯穿通孔（194）。

2.根据权利要求1所述的一种自适应吸能式汽车方向盘，其特征在于，所述次级缓冲组件（111）包括固定串接在轴杆（11）顶部外侧的过渡筒体（1111），所述过渡筒体（1111）的内部为中空结构，且设置为拓位腔室（1112），所述拓位腔室（1112）的内部固定设置有可伸缩的扁平弹簧（1113），所述过渡筒体（1111）的内部且位于拓位腔室（1112）的上方位置处固定设置有限位盘体（1114），所述过渡筒体（1111）的顶部端面固定连接有密封盖板（1115），所述限位盘体（1114）和密封盖板（1115）的中心均固定开设有轴杆限位通孔（1116）。

3.根据权利要求2所述的一种自适应吸能式汽车方向盘，其特征在于，所述轴杆（11）的顶部从动端依次贯穿过渡筒体（1111）、扁平弹簧（1113）、两个轴杆限位通孔（1116），并且延伸至密封盖板（1115）的上方，所述轴杆（11）与限位盘体（1114）之间为固定式套接。

4.根据权利要求1所述的一种自适应吸能式汽车方向盘，其特征在于，所述方向盘组件（2）包括环状结构的握持盘体（21），所述握持盘体（21）的中心位置固定设置有安全气囊盒（22），所述握持盘体（21）的内侧端面与安全气囊盒（22）的侧壁之间共同连接有若干联立杆（23），所述安全气囊盒（22）的底部端面固定连接有轴筒（24）。

5.一种针对权利要求1所述自适应吸能式汽车方向盘的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、组装：首先，在进行碰撞试验之前，需要将自适应吸能机构（1）的整体安装至方向盘组件（2）上，安装时，需要让方向盘组件（2）的底部驱动端与自适应吸能机构（1）的顶部从动端固定连接；

S2、安装至待测车辆：所述步骤S1中，自适应吸能机构（1）和方向盘组件（2）的整体安装完成后，将自适应吸能机构（1）和方向盘组件（2）的整体拿取至待测车辆内部的驾驶位上，并对其进行安装处理，安装时，需要让自适应吸能机构（1）的底部驱动端与待测车辆本身具备助力转向机连杆（3）的从动端固定连接；

S3、安放假人：在所述步骤S2中待测车辆的驾驶位置上安放测试假人，假人的腹部以及胸前均需要安装冲击力的检测仪器；

S4、进行碰撞试验：利用碰撞测试所使用的滑车，将待测车辆固定在滑车上，让滑车带动待测车辆与障碍物发生碰撞；

S5、吸能效果测试：所述步骤S4中的待测车辆与障碍物发生碰撞时，包括如下两个阶段：

A、一级吸能阶段：汽车的头部与障碍物发生碰撞时，冲击力会直接作用在助力转向机连杆（3）上，然后助力转向机连杆（3）将冲击力传递给滑动式轴套（12），由于滑动式轴套（12）可以沿着轴杆（11）的轴向进行移动，因此，滑动式轴套（12）会直接将冲击力传递给消能弹簧（16），促使消能弹簧（16）发生收缩，消能弹簧（16）的收缩会直接导致滑动式轴套（12）和固定式轴套（17）之间的距离缩短，起到了一定的吸能效果，另外，整个吸能框架（18）会在滑动式轴套（12）和固定式轴套（17）靠近时，发生变形，同样起到吸能效果；

B、二级吸能阶段：经所述步骤A的一级吸能阶段以后，余下的冲击力会顺着轴杆（11）传递至次级缓冲组件（111）的内部，经过次级缓冲组件（111）内部所设置扁平弹簧（1113）的吸能处理以及限位盘体（1114）的限位作用，起到了二级吸能的作用；

S6、数据记录：经步骤S5两个阶段的吸能处理，少部分冲击力传递给方向盘组件（2），当假人在惯性作用下与方向盘组件（2）发生碰撞时，由于方向盘组件（2）携带少部分冲击力，结合假人上所安装的冲击力检测仪器给出的数据，对其进行记录，即可。