CN111806550A - 用于转向柱的位置识别组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于转向柱的位置识别组件。该组件可以包括安装支架、转向柱、传感器和控制器。安装支架可限定通向腔的开口。转向柱可被安装到安装支架，以至少部分地平移入和平移出腔，并且转向柱可沿其限定一个或多个物理特征。传感器可以固定到安装支架以检测物理特征。一个或多个物理特征中的每一个可以布置在转向柱上，使得当转向柱在位置之间平移时，传感器检测一个或多个物理特征，并且可以向控制器发送反映该一个或多个物理特征的信号。控制器被编程以基于所接收的信号来识别转向柱位置。

Description

用于转向柱的位置识别组件

背景技术

检测组件可以用于识别转向组件的伸缩式转向柱的位置。在一个示例中，传感器可以检测转向柱组件的齿轮的角度，并将检测到的角度转换为转向柱的相对线性位置。然而，该检测组件需要成本高昂的部件，并且需要导致部件的磨损的部件接触操作。此外，包括上述齿轮的组件的尺寸超过可接受的包装约束。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种用于转向柱的位置识别组件。用于转向柱的位置识别组件包括安装支架、转向柱、传感器和控制器。安装支架用于固定至转向组件的一部分，并限定通向腔的开口。转向柱安装到安装支架，以至少部分地平移入和平移出腔，并且转向柱沿其限定一个或多个物理特征。传感器固定在安装支架，以检测转向柱的一个或多个物理特征。控制器与传感器通信。一个或多个物理特征中的每一个布置在转向柱上，使得当转向柱在相邻于传感器的位置之间平移时，传感器检测到一个或多个物理特征，并且向控制器发送反映该一个或多个物理特征的信号。控制器被编程以基于所接收的信号来识别转向柱位置。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种转向柱位置检测组件。转向柱位置检测组件包括支架、护套部件、伸缩柱、磁体、传感器和控制器。支架用于安装至转向组件的一部分并限定腔。护套部件被固定到支架，并且包括第一护套部件和第二护套部件。伸缩柱被设置在第二护套部件内，以在至少第一位置和第二位置之间平移。其中一个位置是伸缩柱至少部分地设置在腔内的位置。磁体固定在伸缩柱。传感器固定到与通向腔的开口相邻的第一护套部件，以识别磁体的磁场强度。控制器与传感器通信并且被编程为响应于接收到来自传感器的识别磁体的磁场强度的信号，识别伸缩柱的位置。

根据本公开的又一个实施例，提供了一种转向柱位置识别组件。转向柱位置识别组件包括支架、转向柱外壳、传感器和控制器。支架限定腔和通向该腔的开口。转向柱安装到支架以进行平移。传感器与开口相邻地安装到支架。控制器与传感器通信并且被编程为基于传感器信号的接收来相对于一个或多个预定区域识别转向柱外壳的绝对位置。一个或多个预定区域中的每一个反映用于控制器输出的操作命令。

通过以下结合附图的描述，这些以及其他优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在说明书的结尾处的权利要求中特别指出并明确要求保护被视为本发明的主题。通过以下结合附图的详细描述，本发明的前述和其他特征以及优点将变得显而易见，其中：

图1是转向组件的一部分的示例的透视图；

图2是转向柱组件的一部分的示例的透视图，示出了处于第一位置的柱组件；

图3是图2的转向柱组件的部分的透视图，示出了处于第二位置的柱组件；

图4A是示出传感器输出与检测到的柱组件位置的物理特征之间关系的示例的表；

图4B是示出传感器输出与柱组件位置之间的关系的示例的图表；

图5A是示出图2的柱组件的第一位置相对于预定位置区域的示例的俯视图；

图5B是示出图2的柱组件的第二位置相对于预定位置区域的示例的俯视图；以及

图5C是示出图2的柱组件的第三位置相对于预定位置区域的示例的俯视图。

具体实施方式

现在参考附图，其中将参考具体实施例描述本发明，但不限于此。图1示出了转向组件的示例，转向组件在本文中通常称为转向组件10。转向组件10在图1中示出为被设置在车辆12内。转向组件10可以帮助将来自方向盘16的用户输入转换为车辆12的直接移动。在该示例中，车辆12是汽车，但是可以预期到，在不脱离本公开的范围的情况下，转向组件10可以用于帮助转向其他类型的交通工具，例如卡车、轮船、飞机或其他类似交通工具。

转向组件10可以包括可旋转地固定到电动助力转向组件18的方向盘16。电动助力转向组件18可以可操作地连接到齿条齿轮系统20或线控转向系统(未示出)。方向盘16、电动助力转向组件18以及齿条齿轮系统20可彼此布置以基于驾驶员的输入指导车辆12的前轮组24(图1中仅示出一个前轮24)的移动。例如，齿条齿轮系统20可以通过转向节和拉杆可操作地连接到前轮组24中的每一个，以传递来自方向盘16的驾驶员输入，以使前轮组24中的每一个移动。

转向组件10可以与控制器29通信。控制器29可以包括编程以指导转向组件10的部件的操作和/或指导车辆12的其他部件的操作。该编程例如可以基于接收到的信号或检测到的车辆状况触发一个或多个车辆操作命令的输出。方向盘16可在其中包括安全气囊组件，并且控制器29可包括编程以指导安全气囊组件的操作。

可选地，转向组件10可以与诸如高级驾驶员辅助系统等的自转向单元30通信。自转向单元30可以包括编程以在没有对方向盘16的驾驶员输入的情况下指导车辆12的移动。

图2和图3是示出转向组件的一部分的示例的透视图，其中示出柱组件处于两个位置，该柱组件在本文中通常称为转向柱组件50。转向柱组件50可以包括位置识别组件的部件，以帮助识别转向柱位置。与现有技术的组件相比，该位置识别组件可以在操作期间不需要部件彼此接触而进行操作，该部件例如现有技术组件的齿轮。在图2中，转向柱组件50被示出为处于第一位置，其也被称为收起位置。在图3中，转向柱组件50被示出为处于第二位置，其也被称为伸出位置。转向柱组件50包括用于支撑和安装转向柱组件50的支架54。支架54可以被构造成用于安装到转向组件(例如转向组件10)的一部分。

转向柱组件50还可包括具有第一护套部件和第二护套部件58的护套部。第一护套部件也可以被称为上护套部件或转向柱外壳64，第二护套部件58也可以被称为下部护套部件。预期到支架54和第二护套部件58可以被形成为单个部件或分离的部件。

支架54和/或第二护套部件58可以限定腔60。腔60的尺寸可以为容纳转向柱组件50的一部分，例如转向柱外壳64。转向柱外壳64可以限定尺寸为容纳转向柱66的一部分的腔。转向柱66可以是伸缩式转向柱。

在一个示例中，支架54和转向柱外壳64可彼此布置为使得转向柱外壳64可至少在第一位置和第二位置之间至少部分地平移入和平移出腔60。转向柱外壳64可以与马达机构(未示出)机械连通以指导平移。还可以预期到，转向柱外壳64可以与非机动机构(未示出)机械连通以指导平移。这样，固定至转向柱66的方向盘68可相对于与其相邻定位的驾驶员移动，以限定方向盘68与驾驶员之间的各种距离。这些各种距离可由转向柱组件50检测，并且例如与如本文进一步描述的用于车辆操作命令的触发器相关联。

例如，转向柱组件50可以包括被设置在支架54或第二护套组件58上的传感器70。传感器70可以位于与由支架54或第二护套组件58限定的开口72相邻。还可以预期到，传感器70可以被定位在转向组件50的其他位置处。例如，传感器70可以基于传感器70检测一个或多个物理特征的能力而定位在一个位置。传感器70可以与控制器73电连通。虽然在图3中控制器73被示为单个单元，但是本领域技术人员将理解，控制器73或特定车辆可包括多于一个控制器以指导车辆部件和系统的操作。还可以预期到，转向柱组件50可以包括多于一个传感器70。

例如，第二传感器(未示出)可以被安装在另一个位置，并且控制器73可以包括编程以基于从两个传感器接收的信号来识别转向柱或转向柱外壳位置。具有两个传感器可以提高识别转向柱或转向柱外壳位置的可靠性。传感器70和第二护套部件58可以彼此布置为使得传感器70可以看到(have a view to)转向柱外壳64，而在其之间没有任何铁质材料。传感器70可以与转向柱外壳64一起布置以识别其位置。传感器70可以是霍尔效应传感器。霍尔效应传感器可以是反向偏压的。反向偏压的霍尔效应传感器包括磁体。

在一个示例中，传感器70可基于检测到的由转向柱外壳64限定的物理特征来识别转向柱外壳64的位置。在这一示例中，转向柱外壳64可限定一个或多个物理特征，例如一个或多个开口74。一个或多个开口74中的每一个可以是穿过或部分地穿过转向柱外壳64的孔或狭槽。一个或多个开口74中的每一个也可以被形成为限定可由传感器70检测的锥形形状。一个或多个开口74可沿着转向柱外壳64定位，以对应于如本文进一步所述的多个预定区域之一。一个或多个开口74之间的间隔也可以由传感器70检测。

可以预期到，在一个实施例中，没有转向柱外壳64，一个或多个开口74可以沿着转向柱66本身定位。一个或多个开口74中的每一个可以被调整大小、改变形状或被放置在一个位置，以对应于多个预定区域之一。在另一示例中，一个或多个开口74可以彼此布置以限定对应于多个预定区域之一的图案。图案的示例可以包括沿着转向柱外壳64的一个或多个物理特征的布置，其中随后的开口或狭槽可以具有不同的尺寸或形状。在一个示例中，一个或多个开口74可以彼此依序被限定和/或布置，其中一个或多个开口74中的第一个是短而宽的狭槽，第二个是长而窄的狭槽，第三个是没有任何狭槽的一个位置。可以预期到，一个或多个物理特征的尺寸、形状和布置也可以基于制造益处。

由转向柱外壳64限定的物理特征也可以是具有不同材料的一个或多个材料层或部件部分。转向柱外壳64可以由第一材料和第二材料形成。在一个示例中，第一材料可以是铁类金属(ferrous metal)，第二材料可以是非铁金属。铁类金属的示例包括碳基钢，非铁金属的示例包括塑料、铝和黄铜。转向柱外壳64的形成可以使第一材料和第二材料彼此相邻地对准。当转向柱外壳64平移经过传感器70时，传感器70可以检测到这种材料变化(在图3的线75处表示的材料变化)。然后，传感器70可以向控制器73发送反映该变化的信号。控制器73可包括编程以识别包括材料变化的区域，并将转向柱外壳64的位置与如本文进一步所述的多个预定区域之一相关联。

在这些示例中，物理特征可以与传感器70一起被布置，使得传感器70检测到物理特征，然后向控制器73发送反映该物理特征的信号。物理特征还可以改变其周围的可由传感器70检测的磁场。控制器73然后可以基于接收到的信号来识别转向柱外壳64的位置，并且基于所识别的位置来输出操作命令。操作命令的示例包括允许安全气囊展开、阻止安全气囊展开、允许或阻止车辆启动以及指导转向柱外壳64本身的移动。

图4A是示出在转向柱组件的传感器检测到的物理特征与柱外壳位置和/或转向柱位置之间的关系的示例的表，其在本文中通常称为表100。应当注意，表100中所示的值是特定于具体类型的传感器，并且对于其他类型的传感器，值可以是不同的。第一列104包括与诸如转向柱外壳64之类的转向组件的一部分的物理特征有关的信息。第二列106包括与第一列104的物理特征的检测到的磁场强度有关的信息，表示为诸如传感器70之类的传感器的百分比输出。检测到的磁场强度还可以反映磁场幅度或磁场方向。例如，当检测到的物理特征是空气时(例如，传感器邻近开放空间并检测到该开放空间)，传感器的百分比输出可以基本上等于可识别的百分之二十五。作为另一示例，当物理特征是固体时(例如，传感器与固体特征相邻并且检测到该固体特征)，传感器的百分比输出基本上等于可识别的百分之四十七。

在另一个示例中，转向柱组件50可以包括用于基于检测到的磁体的磁场强度来识别转向柱位置的部件。在该示例中，磁体77可以被设置在转向柱外壳64的第一端79上。第一端79可以与支架54相对。可以预期到，在不背离本公开的范围的情况下，磁体77可以被设置在转向柱外壳64上的其他位置处。磁体77的示例包括薄片磁体、稀土磁体和铁氧体磁体。另外，可以改变每个物理特征的长度、宽度、深度和/或它们之间的间隔，以提供不同的传感器检测场景，以帮助识别一个或多个物理特征中的每一个的磁场强度。

控制器73可以包括编程以基于检测到的磁体77的磁场强度来识别转向柱外壳64的位置。例如，控制器73可以从传感器70接收识别磁体77的磁场强度的信号。控制器73可以访问表，例如表100，并基于检测到的磁场强度来识别转向柱外壳的位置。

图4B是示出在传感器中检测到的磁场强度和柱外壳位置或转向柱位置之间的关系的示例的图表，在本文中通常称为图表200。X轴204代表转向柱或转向柱外壳的行进距离。在一个示例中，行进距离可以与转向柱或转向柱外壳的收起位置与完全伸出位置之间的平移有关。Y轴206代表传感器(例如传感器70)的百分比输出。曲线210代表磁场强度与转向柱或转向柱外壳的物理特征的位置的映射比较。绘图200可以被存储在控制器73内或可由控制器73访问，以帮助基于从传感器70接收到的信号来识别转向柱外壳64的位置。

例如，图表200上的第一位置212可以反映传感器(例如传感器70)的百分比输出基本等于百分之四十七，或者是在百分之四十五与百分之四十九之间的百分比值。第一位置212可以反映传感器70检测转向柱外壳64或转向柱66的固体部分，例如处于收起位置并且在第一预定区域内。图表200上的第二位置214可以反映传感器70的百分比输出基本上等于百分之三十五，或者是在百分之三十三与百分之三十七之间的百分比值。

第二位置214可以反映转向柱外壳64处于中间伸出位置并且在第二预定区域内，并且传感器70检测到长度基本等于五毫米的狭槽。图表200上的第三位置216可以反映传感器70的百分比输出基本上等于百分之二十八，或者是在百分之二十六与百分之三十之间的百分比值。第三位置216可以反映转向柱外壳64或转向柱66处于伸出位置并且在第三预定区域内，并且传感器70检测到长度基本等于十毫米的狭槽。

这样，控制器73可以在接收到反映检测到的磁场强度的传感器信号时访问表100和/或图表200，并基于此来识别转向柱外壳64或转向柱66的位置。然后，控制器73可以输出与转向柱外壳64或转向柱66的识别位置有关的操作命令。

图5A至图5C是示出转向柱组件50的诸如转向柱外壳64或转向柱66之类的部件相对于预定位置区域的示例性位置的俯视示意图。在图5A中，转向柱外壳64被示出为处于第一位置或收起位置。第一位置可以由转向柱外壳64的一部分定位在第一预定区域502内来进一步限定。在图5B中，转向柱外壳64被示出为处于第二位置或中间伸出位置。第二位置可以由转向柱外壳64的一部分在第二预定区域504内或转向柱外壳64的一部分在第一预定区域502和第二预定区域504内来进一步限定。在图5C中，转向柱外壳64被示出为处于第三位置或完全伸出位置。第三位置可以由转向柱外壳64的一部分在第三预定区域506内或转向柱外壳64的一部分在第一预定区域502、第二预定区域504和第三预定区域内来进一步限定。所示的位置反映了转向柱外壳64或转向柱66的平移能力的示例，不过应当理解，转向柱外壳64或转向柱66可以平移至如图5A至5C中所示的三个位置之间的一个或多个位置。

如上所述，转向柱外壳64或转向柱66可相对于支架54和/或第二护套部件58平移。转向柱外壳64或转向柱66的位置可对应于预定位置区域。预定位置区域中的每一个可以反映其中可以触发或阻止触发各种车辆操作命令的区域。

例如，第一预定区域502可以对应于转向柱外壳64处于图5A所示的第一位置。在该第一预定区域502中，方向盘(例如方向盘16)可以与驾驶员间隔开可接受的距离以允许安全气囊展开。控制器73可以包括编程以例如在转向柱外壳64被识别为位于第一预定区域502内时允许安全气囊展开。

作为另一个示例，第二预定区域504可以对应于转向柱外壳64处于图5B所示的第二位置。在该第二预定区域504中，方向盘可以与驾驶员间隔开可接受的距离以允许安全气囊展开。控制器73可以包括编程以例如在转向柱外壳64被识别为在第二预定区域504内时允许车辆起动。

作为又一个示例，第三预定区域506可以对应于转向柱外壳64处于图5C所示的第三位置。在该第三预定区域506中，方向盘可以与驾驶员间隔开对于允许安全气囊展开不可接受的距离。控制器73可以包括编程以例如在转向柱外壳64被识别为在第三预定区域506内时阻止安全气囊展开。

尽管仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应当容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。而是，可以对本发明进行修改，以结合至此未描述但与本发明的精神和范围相适应的任何数量的变更、改变、替换或等同布置。另外，尽管已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，本发明的方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不应被视为受前述描述的限制。

Claims (20)

1.一种用于转向柱的位置识别组件，包括：

安装支架，用于固定到转向组件的一部分并限定腔和通向所述腔的开口；

转向柱，其被安装到所述安装支架，用于至少部分地平移入和平移出所述腔，所述转向柱沿其限定一个或多个物理特征；

传感器，其被固定到所述安装支架，用于检测所述转向柱的所述一个或多个物理特征；以及

控制器，其与所述传感器通信，

所述一个或多个物理特征中的每一个被布置在所述转向柱上，以便当所述转向柱在与所述传感器相邻的位置之间平移时，所述传感器检测所述一个或多个物理特征，并且向所述控制器发送反映该一个或多个物理特征的信号，所述控制器被编程以基于接收到的信号识别转向柱位置。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述传感器是反向偏压的霍尔效应传感器。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述一个或多个物理特征中的每一个限定图案、开口或狭槽中的一个。

4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述控制器还被编程为基于接收到的传感器信号来识别一个或多个预定区域内的所述转向柱位置。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述控制器还被编程为响应于检测到所述转向柱在所述一个或多个预定区域中的一个区域内，输出对应于所述一个或多个预定区域中的一个相应区域的系统操作命令。

6.根据权利要求5所述的组件，其中，所述系统操作命令是允许安全气囊展开命令、允许车辆启动命令、禁止车辆启动命令或阻止安全气囊展开命令中的一个。

7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述一个或多个物理特征是彼此间隔开预定距离的一对开口，所述控制器还被编程为输出对应于检测到所述一对开口之间的所述预定距离的操作命令。

8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述一个或多个物理特征是至少两个材料层，每个材料层由与所述至少两个材料层中的另一个不同的材料制成，所述传感器与所述安装支架的所述腔一起布置，以检测所述转向柱中所述两个材料层的材料差异。

9.一种转向柱位置检测组件，包括：

支架，用于安装到转向组件的一部分并且限定腔；

护套部件，其被固定到所述支架，并且包括第一护套部件和第二护套部件；

伸缩柱，其被设置在所述第二护套部件内，以在至少第一位置和第二位置之间平移，其中一个位置是所述伸缩柱至少部分地被设置在腔内的位置；

磁体，其被固定到所述伸缩柱；

传感器，其与通向所述腔的开口相邻地固定到所述第一护套部件，以识别所述磁体的磁场强度；以及

控制器，其与所述传感器通信，并被编程以响应于接收到来自所述传感器的识别所述磁体的所述磁场强度的信号，识别所述伸缩柱的位置。

10.根据权利要求9所述的组件，其中，所述控制器还被编程为基于识别的磁场强度来识别所述伸缩柱相对于一个或多个预定区域的位置。

11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述控制器还被编程为：响应于识别到相对于所述一个或多个预定区域的伸缩柱位置，输出允许安全气囊展开的命令或者输出阻止安全气囊展开的命令。

12.根据权利要求10所述的组件，其中，所述一个或多个预定区域包括对应于允许安全气囊展开的操作命令的第一预定区域、对应于允许车辆启动的操作命令的第二预定区域以及对应于禁止安全气囊展开的操作命令的第三预定区域。

13.根据权利要求9所述的组件，其中，所述磁体在与所述支架相对的柱端部处被固定至所述伸缩柱。

14.根据权利要求9所述的组件，其中，所述传感器是反向偏压的霍尔效应传感器。

15.一种转向柱位置识别组件，包括：

支架，其限定腔和通向所述腔的开口；

转向柱外壳，其被安装到所述支架以进行平移；

传感器，其与所述开口相邻地安装到所述支架；以及

控制器，其与所述传感器通信，

所述控制器被编程以基于接收到传感器信号来相对于一个或多个预定区域识别所述转向柱外壳的绝对位置，所述一个或多个预定区域中的每一个反映用于由所述控制器输出的操作命令。

16.根据权利要求15所述的组件，其中，所述转向柱外壳沿所述转向柱外壳的主体限定一个或多个开口，所述一个或多个开口中的每个对应于所述一个或多个预定区域中的一个，所述传感器是霍尔效应传感器，以检测所述一个或多个开口中的开口，所述控制器还被编程为将检测到的开口与对应于所述一个或多个预定区域的操作命令相关联。

17.根据权利要求15所述的组件，其中，所述转向柱外壳包括至少两种不同的材料，所述至少两种不同的材料彼此相邻以限定材料转变区域，所述传感器与所述转向柱一起布置，以在所述转向柱外壳通过所述材料转变区域平移时，检测所述材料转变区域，所述控制器还被编程为响应于检测到所述材料转变区域而输出操作命令。

18.根据权利要求17所述的组件，所述操作命令是允许车辆启动、阻止车辆启动、允许安全气囊展开或阻止安全气囊展开中的一个。

19.根据权利要求15所述的组件，还包括磁体，所述转向柱外壳包括第一端和第二端，所述磁体被安装到所述第二端，所述传感器和所述磁体彼此布置成使得所述传感器能够检测所述磁体的磁场强度，所述控制器还被编程为基于检测到的磁场强度输出操作命令。

20.根据权利要求15所述的组件，还包括磁体，所述转向柱外壳包括第一端和第二端，所述磁体被安装到所述第二端，所述传感器和所述磁体彼此布置成使得所述传感器能够检测所述磁体的磁场强度，所述控制器还被编程为访问磁场输出图表，该磁场输出图表包括检测到的磁场强度与预定区域的相关性，所述控制器还被编程为基于相关的预定区域来输出操作命令。

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