CN111169526B - 与气囊系统组合工作的转向柱设备 - Google Patents

Abstract

与气囊系统组合工作的转向柱设备，可包括：可移动单元，该可移动单元在其前端部分处与方向盘组装以被来回驱动；引导单元，被安装在可移动单元的后端部分以引导可移动单元的来回移动；驱动单元，设置在引导单元中以驱动可移动单元；和致动器单元，被配置为将驱动单元固定至引导单元，并且设置有与气囊的操作信号协作地被触发的充气机，以被操作以在其向前方向上产生推进力。

Description

与气囊系统组合工作的转向柱设备

技术领域

本发明总体上涉及一种与气囊系统一起工作的转向柱设备。更具体地，本发明涉及一种与气囊系统一起工作的转向柱设备，该转向柱设备能够通过与气囊的操作协作来减小方向盘和驾驶员之间的距离从而保护驾驶员。

背景技术

通常，车辆的转向设备是用于任意改变车辆的行进方向的装置，其可以包括：操作机构，包括驾驶员直接操纵的方向盘；转向轴，通过联接到方向盘而旋转；和转向柱，安装有到转向轴的倾斜工具和伸缩工具以用于操作所需的附加器械；齿轮机构；连杆机构；等等。这里，倾斜工具用于在其竖直方向上调节方向盘，而伸缩工具用于在向前和向后方向上调节方向盘。因此，驾驶员适当地调节倾斜工具和伸缩工具，使得方向盘可以以最佳姿势操作。

近来，气囊设置在方向盘中，以通过防止驾驶员在正面车辆碰撞期间直接与方向盘碰撞而将驾驶员受到伤害的危险性减到最小。

同时，随着自主车辆的发展变得更加活跃，预期伸缩体积将增加以确保给予驾驶员宽的内部空间。例如，在自主模式中，驾驶员不需要操纵方向盘，因此可以应用大量的伸缩功能以将方向盘推向防撞垫，以确保给予宽的内部空间。

然而，当通过执行自主模式在方向盘完全套叠地收缩的状态下发生碰撞时，尽管已展开方向盘中提供的气囊，但是由于方向盘和驾驶员之间的距离太远而不能使驾驶员受到充分的保护。

在本发明背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且可以不被视为对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种与气囊系统一起工作的转向柱设备。该转向柱设备配置成通过与气囊的操作协作减小方向盘和驾驶员之间的距离来充分保护驾驶员。

在本发明的各个方面中，提供了一种与气囊系统一起工作的转向柱设备，其中该转向柱设备与具有气囊的方向盘组装在一起并且以伸缩方式(telescopically)被驱动，该设备包括：可移动单元，在可移动单元的前端部分处可移动单元与方向盘组装在一起以被来回(back and forth，前后)驱动；引导单元，被安装在可移动单元的后端部分处，以引导可移动单元的来回移动；驱动单元，设置在引导单元中用于驱动可移动单元；和致动器单元，被配置为将驱动单元固定至引导单元，并且设置有与气囊的操作信号协作触发的充气机，以被操作以沿向前方向产生推进力并且沿向前方向一体地驱动可移动单元与驱动单元，同时释放驱动单元和引导单元的固定状态；其中引导单元包括：引导杆，被插入穿过可移动单元的后端部分，以引导可移动单元的来回移动；和引导罩，覆盖引导杆并与引导杆的外周表面隔开一间隙，并引导可移动单元的来回移动；其中引导罩包括：第一引导槽，驱动单元的一部分被接合在第一引导槽中以引导驱动单元的移动；和第二引导槽，致动器单元的一部分被接合在第二引导槽中以引导致动器单元的移动。

可移动单元可包括可移动主体，该可移动主体配置成使得其前端部分形成有组装方向盘的组装区域，并且其后端部分在被固定至驱动单元的同时形成有由引导单元引导的连接区域。

驱动单元可包括：驱动主体，其通过致动器单元安装到引导单元；支架，设置在驱动主体中，使得充气机安装到其上；以及滑杆，被配置为通过从驱动主体插入引导单元的第二引导槽而被引导；并且致动器单元可包括：充气机；固定板，被配置成将滑杆固定在第二引导槽的预定位置；以及至少一个销，被配置成将固定板固定至引导罩，其中至少一个销被充气机操作产生的爆炸反作用力破坏，以释放固定板和引导罩之间的固定状态。

至少一个销可以由塑料材料制成。

驱动单元还可包括：螺杆，设置成在与可移动单元的移动平行的方向上从驱动主体延伸；以及马达，设置成沿着螺杆被来回驱动，并且配置成由第一引导槽引导并连接到可移动单元，一体地来回驱动可移动单元。

转向柱设备还可包括控制单元，该控制单元被配置成与气囊的操作信号协作地操作致动器单元。

根据本发明的示例性实施例，有利的是，由于方向盘和驾驶员之间的距离通过充气机与气囊的操作信号协作操作而迅速减小，因此当方向盘中提供的气囊展开时，气囊可以最大限度地保护驾驶员。

即使在自主模式下方向盘完全套叠地收缩的状态下发生碰撞，结合气囊的展开信号，方向盘和驾驶员之间的距离也可以迅速减小，从而最大限度地确保在自主模式下保护驾驶员。

本发明的方法和设备具有其他的特征和优点，这可从并入本文的所附附图和随后的具体实施方式中得到更详细的描述或者将更加易于理解，附图和具体实施方式一起用于解释本发明的原理。

附图说明

图1和图2是示出根据本发明示例性实施例的与气囊系统一起工作的转向柱设备的视图；

图3是示出与根据本发明的示例性实施例的气囊系统一起工作的转向柱设备的重要部分的视图；

图4是示出与根据本发明的示例性实施例的气囊系统一起工作的转向柱设备的操作之前的状态的视图；

图5是示出与根据本发明的示例性实施例的气囊系统一起工作的转向柱设备的操作之后的状态的视图；以及

图6、图7和图8是示出与根据本发明示例性实施例的气囊系统一起工作的转向柱设备的操作状态的视图。

可以理解，附图不一定按比例绘制，呈现了说明本发明基本原理的各种特征的略微简化的表示。这里公开的本发明的具体设计特征，包括例如具体的尺寸、方向、位置和形状，这些将部分地由特别预期的应用和使用环境确定。

在附图中，附图标记在附图的若干图中指代本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但是应该理解，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反地，本发明不仅旨在涵盖示例性实施例，而且还涵盖各种替换、修改、等效物和其他实施例，其可以包括本发明的精神和范围内。

图1和图2是示出根据本发明示例性实施例的与气囊系统一起工作的转向柱设备的视图；和图3是示出根据本发明示例性实施例的与气囊系统一起工作的转向柱设备的重要部分的视图。

如附图所示，根据本发明的示例性实施例的与气囊系统一起工作的转向柱设备1，其中转向柱设备与具有气囊A的方向盘W组装并且以伸缩方式被驱动，大致包括：可移动单元100，该可移动单元在其前端部分处与方向盘W组装以被来回驱动；引导单元200，被安装到可移动单元100的后端部分，以引导可移动单元100的来回移动；驱动单元300，设置在引导单元200中以驱动可移动单元100；以及致动器单元400，设置有与气囊A的操作信号协作触发的充气机410，以在被操作以沿其向前方向产生推进力的同时沿向前方向一体地驱动可移动单元100以及驱动单元300。转向柱设备还可包括控制单元500，该控制单元被配置成与气囊A的操作信号协作地操作致动器单元400。

可移动单元100和引导单元200是设置成使得转向柱设备1以伸缩方式被驱动的单元，其中当可移动单元100在引导单元200中沿向前和向后方向被驱动时，方向盘W的位置在其向前和向后方向上改变。这里，向前和向后方向指的是可移动单元100和引导单元200的轴向方向，其中，向前方向指的是组装在可移动单元100中的方向盘W在靠近驾驶员的方向上移动的方向，而向后方向指的是方向盘W在远离驾驶员的方向上移动的方向。

可移动单元100包括可移动主体110，该可移动主体被配置成使得其前端部分形成有组装区域111，方向盘W组装到该组装区域，并且其后端部分形成有连接区域112，该连接区域在被固定至驱动单元300的同时由引导单元200引导。这里，可移动主体110可以是设置在车辆的普通转向系统中的转向轴。

引导单元200包括：引导杆210，其插入穿过可移动单元100，优选地，穿过可移动主体110的后端部分，以引导可移动主体110的来回移动；以及引导罩220，被配置成覆盖引导杆210，该引导罩与引导杆210的外周表面隔开预定间隙，并引导引导杆210的来回移动。

因此，可移动主体110设置在引导杆210和引导罩220之间，并且沿着引导杆210的外周表面和引导罩220的内表面在由引导杆210和引导罩220限定的空间中滑动，沿向前和向后方向上操作。

这里，引导罩220的侧表面形成有用于引导驱动单元300的移动的第一引导槽221，以及用于引导致动器单元400的移动的第二引导槽222。第一引导槽221和第二引导槽222在同一直线上彼此间隔开地形成。当然，第一引导槽221和第二引导槽222可以形成为彼此连通。

同时，由于可移动主体110被驱动的距离是根据第一引导槽221和第二引导槽222的长度设定，因此第一引导槽221和第二引导槽222优选形成为具有足够的长度，这样使得可以充分地驱动可移动主体。例如，由于传统上，方向盘W从25mm的距离被驱动，但是在应用自主模式的车辆中，该距离可以设定为150mm或更大，因此第一引导槽221的长度和第二引导槽222的长度优选设定为150mm或更大。

用于提供驱动力以来回驱动可移动单元100的驱动单元300包括：驱动主体310，被安装到引导单元200；螺杆320，设置成在与可移动主体110的驱动方向平行的方向上从驱动主体310的前端部分延伸；以及马达330，设置成沿螺杆320来回被驱动。

这里，螺杆320优选地平行于第一引导槽221设置。

此外，马达330的一部分通过第一引导槽221连接到可移动主体110，并且沿着螺杆320来回被驱动，一体地来回驱动可移动单元100。

在本发明的示例性实施例中，马达330的该部分可以是连接杆355。

同时，驱动单元300还设置有用于连接到致动器单元400的部件，该部件根据气囊A的展开信号快速操作。

例如，驱动主体310的后端部分设置有支架340和滑动杆350，其中致动器单元400设置在支架340中，而滑动杆350插入穿过第二引导槽222并由此被引导。

致动器单元400被配置为将驱动单元300的驱动主体310固定至引导单元200的引导罩220的外表面并且与气囊A的操作信号协作地被触发，以在释放驱动单元300和引导单元200的固定状态的同时，一体地驱动可移动主体110和驱动主体310，该致动器单元400包括：充气机410，其作为用于快速驱动该驱动主体310的工具；固定板420和至少一个销430，用于将设置在驱动主体310中的滑杆350固定至引导罩220的外表面上。

充气机410被布置在支架340中，而支架340设置在驱动主体310中，并且充气机通过与气囊A的操作信号协作地被触发而在向前方向上产生推进力。这里，推进力是由爆炸力产生的力，即，当填充在充气机中的气体爆炸时产生的爆炸反作用力，并且推进力的方向优选地设定为驱动主体310和可移动主体110移动使得方向盘W靠近驾驶员的方向上。换句话说，在本发明的示例性实施例中，推进力的方向向后产生。

在本发明的示例性实施例中，充气机410的一端连接到比如车身的固定构件，并且充气机410的另一端连接到支架340，这样使得当充满在充气机中的气体爆炸时产生爆炸反作用力时，推进力使驱动主体310和可移动主体110沿方向盘W靠近驾驶员的方向移动。

固定板420用于将滑杆350固定至第二引导槽222的预定位置，并且被配置成固定至第二引导槽222的预定位置，这样使得滑杆350固定至所穿过的预定位置。

至少一个销430用于将固定板420固定至引导罩220，并且通常地设置为一体地穿过固定板420和引导罩220，以将固定板420固定至引导罩上。然而，如果由于发生碰撞且充气机410操作而产生推进力的话，则至少一个销被推进力破坏并且释放在固定板420和引导罩220之间的固定状态。为此，至少一个销430通常保持刚性以将固定板420固定至引导罩220，但是具有由充气机410中产生的推进力破坏的刚性。因此，至少一个销430优选地通过注塑塑料材料来制造。

控制单元500通常被配置为向马达330提供由驾驶员的操作产生的用于驱动单元300的马达330的操作信号。此外，当通过设置在车辆中的各种检测装置检测到车辆的碰撞信号时，控制单元500将碰撞信号提供给气囊A以展开气囊A。在本发明的示例性实施例中，控制单元500向充气机410提供信号以结合用于展开气囊A的信号来操作充气机410。控制单元500可以单独提供，但是可以通过将这样的功能添加到车辆中提供的电子控制单元500(ECU)来设置。

将参照附图描述如上所述配置的根据本发明示例性实施例的与气囊系统一起工作的转向柱设备的操作状态。

图4是示出与根据本发明的示例性实施例的气囊系统一起工作的转向柱设备的操作之前的状态的视图；图5是示出与根据本发明的示例性实施例的气囊系统一起工作的转向柱设备的操作之后的状态的视图；和图6、图7和图8是示出根据本发明示例性实施例的与气囊系统一起工作的转向柱设备的操作状态的视图。

通常，如图4所示，维持驱动单元300固定至引导单元200的状态。因此，当需要可移动单元100的来回驱动时，通过操作马达330沿着螺杆320在向前和向后方向上驱动该可移动单元，这样使得组装到可移动主体110的组装区域111的方向盘W的位置可以进行调节。例如，在自主模式中，为驾驶员确保足够的空间，如图6所示，可移动单元100移动到完全套叠地收缩状态下。

当在瞬时状态下检测到碰撞信号时，从控制单元500发送用于展开气囊A的信号，并且将用于操作充气机410的信号与用于展开气囊的信号一起提供给充气机410。这样，如图5和7所示，充气机410进行操作并产生推进力，由此至少一个销430被破坏并且驱动主体310和引导罩220之间的固定状态被释放，并且可移动主体110与驱动主体310一体地向其前方移动。结果，组装到可移动主体110的组装区域111的方向盘W朝向靠近驾驶员的方向移动，并且方向盘W和驾驶员之间的间隙减小。这里，可移动主体110的移动距离d由第二引导槽222的长度来确定。插入第二引导槽222中的滑杆350在第二引导槽222的前侧端部分处被阻断，以确定最大移动点。

当可移动主体110与驱动主体310一体地向前移动时，如图8所示气囊A同时展开，使得气囊A可以充分保护驾驶员。

为了方便解释和在所附权利要求中准确定义，术语“上部”、“下部”、“内”、“外”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前部”、“后部”、“后”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”用于参考图中所示的这些特征的位置来描述示例性实施例的特征。

已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的特定示例性实施例的前述描述。它们并不是要穷尽或将本发明限制到所述的具体形式，而是在上述教导下明显地可以作出许多修改和改变。所选择和描述的示例性实施例是为了解释本发明的某些原理和它们的实际应用情况，以使得本领域技术人员能作出和利用本发明的各种示例性实施例，及其各种替换例和修改例。因此，本发明的范围意在由所附的权利要求书和其等价物予以定义。

Claims (9)

1.一种与气囊系统组合工作的转向柱设备，其中所述转向柱设备与具有气囊的方向盘组装在一起并且以伸缩方式被驱动，所述转向柱设备包括：

可移动单元，在所述可移动单元的前端部分处所述可移动单元与所述方向盘组装在一起以被来回驱动；

引导单元，被安装在所述可移动单元的后端部分处，以引导所述可移动单元的来回移动；

驱动单元，被固定至所述引导单元以驱动所述可移动单元；和

致动器单元，将所述驱动单元固定至所述引导单元，并且设置有充气机，所述充气机配置成与所述气囊的操作信号协作地被触发，其中，所述充气机被配置成产生推进力并且在所述可移动单元的向前方向上一体地驱动所述可移动单元和所述驱动单元，同时在所述充气机产生所述推进力时释放所述驱动单元和所述引导单元的固定状态；

其中所述引导单元包括：

引导杆，被插入穿过所述可移动单元的后端部分，以引导所述可移动单元的来回移动；和

引导罩，覆盖所述引导杆并与所述引导杆的外周表面隔开一间隙，并引导所述可移动单元的来回移动；

其中所述引导罩包括：

第一引导槽，所述驱动单元的一部分被接合在所述第一引导槽中以引导所述驱动单元的移动；和

第二引导槽，所述致动器单元的一部分被接合在所述第二引导槽中以引导所述致动器单元的移动。

2.根据权利要求1所述的转向柱设备，其中所述可移动单元包括：

可移动主体，该可移动主体具有前端部分和后端部分，

该可移动主体的前端部分形成有组装区域，所述方向盘被配置成组装到所述组装区域；

该可移动主体的后端部分形成有连接区域，所述连接区域被固定到所述驱动单元并由所述引导单元引导。

3.根据权利要求1所述的转向柱设备，其中所述驱动单元包括马达，并且所述马达由连接杆通过所述第一引导槽连接到所述可移动单元，所述连接杆通过所述第一引导槽连接所述马达和所述可移动单元。

4.根据权利要求1所述的转向柱设备，其中所述第一引导槽和所述第二引导槽沿着所述引导杆的纵向方向串联对齐。

5.根据权利要求1所述的转向柱设备，

其中所述驱动单元包括：

驱动主体，由所述致动器单元安装到所述引导单元；

支架，设置在所述驱动主体中，其中所述充气机安装到所述支架；和

滑杆，其中所述滑杆的第一端联接到所述驱动主体，而所述滑杆的第二端联接到所述第二引导槽，并通过所述致动器单元的操作沿所述引导单元的所述第二引导槽选择性地被引导。

6.根据权利要求5所述的转向柱设备，其中所述致动器单元包括：

所述充气机；

固定板，该固定板将所述滑杆的所述第二端在所述第二引导槽的预定位置中固定至所述引导罩；和

至少一个销，该至少一个销将所述固定板固定至所述引导罩处，

其中所述至少一个销被由所述充气机的操作产生的爆炸反作用力破坏，以释放所述固定板和所述引导罩之间的固定状态。

7.根据权利要求6所述的转向柱设备，其中所述至少一个销由塑料材料制成。

8.根据权利要求6所述的转向柱设备，其中所述驱动单元还包括：

螺杆，设置成在与所述可移动单元的移动平行的方向上从所述驱动主体延伸；和

马达，设置成沿着所述螺杆被来回驱动，并且被配置成由所述第一引导槽引导，该第一引导槽安装有连接杆，以连接所述马达和所述可移动单元，来回驱动所述可移动单元。

9.根据权利要求1所述的转向柱设备，该转向柱设备还包括：

控制单元，该控制单元被配置为与所述气囊的所述操作信号协作地操作所述充气机。

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