CN113562059A - 一种方向盘和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方向盘和车辆，属于车辆技术领域。该方向盘包括盘毂和盘环，盘毂上设有第一磁性件；盘环为可伸缩的弹性件，弹性件首尾连接并围合于盘毂外形成盘环，盘环上间隔分布有多个与第一磁性件相对应的第二磁性件，多个第二磁性件朝向第一磁性件方向的磁极相同，多盘环与盘毂连接并同步转动；第一磁性件或第二磁性件的磁力方向和磁力大小可调，第二磁性件在第一磁性件的作用下靠近盘毂或远离盘毂。本发明通过第一磁性件对第二磁性件的斥力使得第二磁性件向远离盘毂的方向移动，从而使得盘环变大，通过第一磁性件对第二磁性件的吸力使得第二磁性件向靠近盘毂方向移动，从而使得盘环变小，从而使得方向盘的大小可以调节，以适应不同的驾驶员。

Description

一种方向盘和车辆

技术领域

本发明属于车辆技术领域，特别涉及一种方向盘和车辆。

背景技术

现有汽车方向盘均硬性连接在转向管柱上方，在车辆发生侧面碰撞时，人体前倾，存在磕碰方向盘风险，导致乘员受到严重伤害。由于现有的方向盘直径固定，当整车发生碰撞时，会导致驾驶员撞击在方向盘本体上方，而此时方向盘直径越大对人体造成的伤害就会越大。另外，方向盘直径固定，因不同驾驶员间存在力量不均情况，导致一部分人觉得方向盘转向重，一部分人觉得方向盘转向轻，导致驾驶员驾驶感受不佳，无法满足所有驾驶员的驾乘感受。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种方向盘，以解决现有技术中方向盘直径固定会导致驾驶员驾乘感受不佳的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种方向盘，包括：

盘毂，所述盘毂上设有第一磁性件；

盘环，所述盘环包括可伸缩的弹性件，所述弹性件首尾连接并围合于所述盘毂外，所述盘环上间隔分布有多个与所述第一磁性件相对应的第二磁性件，多个第二磁性件朝向所述第一磁性件方向的磁极相同，多所述盘环与所述盘毂连接并同步转动；其中，

所述第一磁性件或所述第二磁性件的磁力方向和磁力大小可调，所述第二磁性件在第一磁性件的作用下靠近所述盘毂或远离所述盘毂。

作为可选的，为了更好的实现本发明，所述弹性件包括多个刚性部和多个可伸缩的弹性部，多个所述刚性部和多个所述弹性部交替连接形成所述弹性件，每个所述刚性部上均设有所述第二磁性件，所述刚性部与所述盘毂活动连接。

作为可选的，为了更好的实现本发明，每个所述刚性部与所述盘毂之间连接有连接件，所述连接件的一端与所述刚性部固定连接，所述连接件的另一端与所述盘毂滑动连接，所述刚性部通过所述连接件与所述盘毂同步转动。

作为可选的，为了更好的实现本发明，所述盘毂包括盘毂本体和底座，所述盘毂本体位于所述底座上方并与所述底座固定连接，所述第一磁性件设于所述盘毂本体，所述底座的上表面设有滑槽，所述连接件滑动连接于滑槽中，所述滑槽的延伸方向与所述第二磁性件的移动方向相同。

作为可选的，为了更好的实现本发明，所述连接件上具有第一限位件，所述滑槽内具有第二限位件，所述第一限位件与所述第二限位在垂直于所述底座表面的方向限位配合。

作为可选的，为了更好的实现本发明，所述盘环包括外盘环和内盘环，所述内盘环与所述外盘环同轴设置，所述内盘环的刚性部与所述外盘环的刚性部通过辐条固定连接。

作为可选的，为了更好的实现本发明，所述第一磁性件为电磁铁，所述第二磁性件为永磁铁。

作为可选的，为了更好的实现本发明，所述方向盘还包括可调节电流大小和电流方向的调节器，所述调节器与所述第一磁性件电连接。

作为可选的，为了更好的实现本发明，所述第一磁性件为环形电磁铁。

本发明还提供了一种车辆，该车辆包括上述的方向盘和转向管柱，所述盘毂与所述转向管柱固定连接。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

本发明提供了一种方向盘，在盘毂上设置第一磁性件，在盘环上设置第二磁性件，通过第一磁性件对第二磁性件的斥力使得第二磁性件向远离盘毂的方向移动，从而使得盘环变大，通过第一磁性件对第二磁性件的吸力使得第二磁性件向靠近盘毂的方向移动，从而使得盘环变小，从而使得方向盘的大小可以调节，以适应不同的驾驶员。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一视角爆炸图；

图2是本发明另一视角的爆炸图；

图3是盘毂与盘环连接结构示意图；

图4是图3中滑槽与连接件的截面示意图。

图中：

100-盘毂；110-盘毂本体；120-底座；130-螺纹孔；140-螺栓；

200-盘环；210-刚性部；220-弹性部；230-辐条；

310-第一磁性件；320-第二磁性件；

400-转向管柱；

510-滑槽；520-连接件；530-第一限位件；540-第二限位件；

600-调节器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本实施例通过提供一种方向盘，解决了现有技术中方向盘直径固定所导致的驾驶员驾乘感受不佳的技术问题。

如图1和图2所示，方向盘包括盘毂和盘环。

盘毂100与车辆的转向管柱400固定连接。具体的，盘毂100包括盘毂本体110和底座120，盘毂本体110位于底座120的上方，并且盘毂本体110与底座120可拆卸连接或者一体成型，底座120与车辆的转向管柱400连接。具体的，盘毂本体110与底座120的固定连接方式可以是螺栓140连接实现固定，也可以是卡扣连接实现固定，还可以是焊接实现固定。优选的，在底座12的中心开设有贯穿底座的连接孔130，在盘毂本体110上设有与连接孔130相对应的螺纹段，通过螺纹端与连接孔130的连接将盘毂本体110拧紧在底座120上，从而将盘毂本体110与底座120固定连接。本实施例不对螺纹孔130和连接孔的数量做具体限制。另外，盘毂本体110和盘毂100底座120均为圆柱体，并且盘毂本体110和底座120同轴设置，从而使得盘毂100在转动过程中不会发生上下摆动。当然，盘毂本体110和底座120也可以是其他的形状，例如：正多棱柱、球型等其他任意的形状。

盘毂100上设有第一磁性件310，第一磁性件310可以是电磁铁，也可以是永磁体。在本实施例中，第一磁性件310固定于盘毂本体110上，第一磁性件310可以位于盘毂本体110的表面，也可以位于盘毂本体110的内部，只要能够保证第一磁性件310所产生的磁力能够始终与第一盘环200上的第二磁性件320之间发生相吸作用或者相斥作用即可。当然，第一磁性件310也可以固定在底座120上，但第一磁性件310固定在底座120上后，第一磁性件310更加靠近车辆的中控台，第一磁性件310产生的磁力可能会影响中控台的正常工作。

盘环200包括可伸缩性的弹性件，弹性件的首尾两端连接并围合在盘毂100外，并且盘环200与盘毂100位于同一水平面上，通过弹性件长度方向伸缩可以改变盘环200的周长。盘环200与盘毂100连接并同步转动，盘环200上设有多个与第一磁性件310相对应的第二磁性件320，多个第二磁性件320间隔分布在构成盘环200的弹性件上，并且多个朝向第一磁性件310方向的磁极均相同，多个第二磁性件320均能够第一磁性件310相互作用。第二磁性件320可以是电磁铁，也可以是永磁体。第一磁性件310与第二磁性件320之间的斥力以及吸力均大于弹性件的弹力，从而使得第二磁性件320通过第一磁性件310移动时，能够带动弹性件伸缩变形。

当第一磁性件310朝向第二磁性件320的磁极与第二磁性件320朝向第一磁性件310的磁极相同时，第一磁性件310和第二磁性件320相互排斥，从而使得多个第二磁性件320在第一磁性件310的斥力作用下朝向远离盘毂100的方向直线移动，从而使得相邻两个第二磁性件320的间距增大，第二磁性件320与盘毂100之间的间距增大，弹性件在多个第二磁性件320的作用下长度被拉长，从而增大了盘环200的周长，增大了方向盘尺寸，由于第一磁性件310与第二磁性件320的距离越远，要实现相互吸引或者相互排斥时所需的磁力也就越大，因此，在第一磁性件310移动至一定距离后，弹性件的回弹力与第一磁性件310推动第二磁性件320的斥力相等，此时第二磁性件320不再朝远离第一磁性件310的方向移动，盘环200保持悬浮状态、盘环200的尺寸不再变化。。

当第一磁性件310朝向第二磁性件320的磁极与第二磁性件320朝向第一磁性件310的磁极相反时，第一磁性件310和第二磁性件320相互吸引，从而使得第二磁性件320在第一磁性件310的吸力作用下朝向靠近盘毂100的方向直线移动，相邻两个第二磁性件320的间距减小，第二磁性件320与盘毂100之间的间距减小，弹性件在自身弹力的作用下长度变短，从而减小了盘环200的周长，减小了方向盘尺寸。

当第一磁性件310和第二磁性件320均为永磁体时，可以手动或自动的调整永磁体的磁极方向，实现第一磁性件310和第二磁性件320之间产生相斥作用力或相吸作用力。可以通过调整永磁体的磁力大小，使盘环200保持在驾驶员所适合的尺寸大小。

当第一磁性件310和/或第二磁性件320为电磁铁时，可以通过调整电磁铁的通电电流方向来调整电磁铁的磁极方向，实现第一磁性件310和第二磁性件320之间产生相斥作用力或相吸作用力。可以通过改变电磁铁的通电电流大小，来调整电磁铁的磁力大小，使盘环200保持在驾驶员所适合的尺寸大小。

在本实施例中，第一磁性件310选用电磁铁，第二磁性件320选用永磁铁。第一磁性件310的数量可以为一个，也可以为多个。当第一磁性件310的数量为一个时，第一磁性件310选用环形电磁铁，使得环形电磁铁向外发散的磁极为相同磁极，环形电磁铁向内聚拢的磁极为另一相同磁极。多个第二磁性件320以第一磁性件310为中心圆周均匀分布在刚性部210上。当第一磁性件310的数量为多个时，多个第一磁性件310以盘毂100为中心圆周均匀分布在盘毂100的侧壁上，多个第二磁性件320以盘毂100为中心圆周均匀分布，并且第一磁性件310和第二磁性件320相互对应。

如图1和图2所示，方向盘还包括调节器600，调节器600通过电线与电磁铁连接，即调节器600与第一磁性件310连接，通过调节器600控制输入电磁铁的电流大小以及电流方向，从而改变电磁铁的磁力大小和磁力方向。调节器600可以固定在方向盘上，也可以固定在车辆的其他位置。

进一步的，弹性件包括多个刚性部210和多个可伸缩的弹性部220。弹性部220的伸缩方向为弹性部220的长度方向。多个刚性部210和多个弹性部220交替连接形成弹性件，这里的交替连接指的是刚性部210的两端均连接有弹性部220，弹性部220的两端均连接有刚性部210。每个刚性部210上均设有第二磁性件320，这样设置，能够使得第二磁性件320均匀分布在盘环200上。刚性部210和弹性部220的截面形状优选为圆形，以便于驾驶员手握盘环200，当然，刚性部210和弹性部220的截面形状还可以为矩形或椭圆形。盘环200可以是圆环形，也可是椭圆形，还可以是正多边形等其他任意首尾连接的封闭结构体。盘环200在第一磁性件310的作用下变大或变小时，盘环200均能够与盘毂100保持同轴。刚性部210的数量和弹性部220的数量可以为两个、三个、四个甚至更多，本实施例不对刚性部210的具体数量和弹性部220的具体数量做出限制。当刚性部210的数量足够多时，盘环200趋近于圆环型。弹性部220可以是弹簧，也可以是具有伸缩性能的弹性橡胶件。为了避免驾驶员控制方向盘转向时，拉动弹性部220造成弹性部发生变形而影响方向盘的转动，因此，可以将弹性部220的弹力设置成大于方向盘的转动所需的转向拉力。

当然，刚性部210还可以设置在弹性部220内部作为弹性件的内部骨架，弹性部220包裹在刚性部210外，多个弹性部220首尾连接后与刚性部210共同形成弹性件。刚性部210还可以设置在弹性部220外部作为弹性件的外部骨架，刚性部210包裹在部分弹性部220外，多个弹性部220首尾连接形成后与刚性部210共同形成弹性件。另外，刚性部210和弹性部220的表面还可以包裹一层装饰套。弹性件也可以只包括可伸缩弹性部220，由弹性部220首尾连接形成盘环，弹性部220的弹力大于方向盘转向所需的转向拉力。例如，盘环由一条压缩弹簧首尾连接，第二磁性件320固定在弹簧上，在满足弹簧的弹力大于方向盘转动所需的转向拉力的条件下，也能够实现盘环的尺寸变大或变小。

刚性部210可以为直杆，也可以为弧形杆，还可以是其他异性的弯曲形状。优选的，刚性部210为弧形部，这样，刚性部210和弹性部220所构成的盘环200为为圆环。

每个刚性部210与盘毂100之间均通过连接件520连接，连接件520的一端与刚性部210固定连接，连接件520的另一端与盘毂100滑动连接。连接件520与刚性部210的固定连接方式可以是螺栓140固定连接，也可以是卡扣固定连接，还可以是焊接等其他固定连接方式，在本实施例中对连接件520与刚性部210的固定连接方式不做具体的限制。第二磁性件320在第一磁性件310的磁力作用下移动发生移动时，第二磁性件320会带动刚性部210和连接件一同移动，使得连接件520在盘毂100上滑动，连接件520的滑动方向与对应的刚性部210上的第二磁性件320的移动方向相同，刚性部210通过连接件520实现与盘毂100的同步转动。

如图3和图4所示，具体的，底座120的上表面设有滑槽510，连接件520滑动连接于滑槽510中，滑槽510的延伸方向与第二磁性件320的移动方向相同，即滑槽510沿底座120的径向延伸，这样设置，可以使得多个第二磁性件320在第一磁性件310的作用下同时移动时，所带动的刚性部210和连接件520的移动方向与第二磁性件320的移动方向一致，使得盘环200变大或变小后，其轮廓形状大体保持相同。

如图4所示，进一步的，在连接件520上设有第一限位件530，第一限位件530位于连接件520伸入滑槽510的一端与连接件520固定连接，且第一限位件530与底座120的上表面平行，第一限位件530的延伸方向与滑槽510的延伸方向相交。第一限位在滑槽510内设有第二限位件540，第二限位件540位于滑槽510的槽口处并且第二限位件540与底座120固定连接，第二限位件540位于第一限位件530的上方，即第二限位件540位于第一限位件530沿垂直于底座120上表面方向移动的路径上，第一限位件530与第二限位在垂直于所述底座120表面的方向限位配合，以限制第一限位件530沿垂直于底座120上表面的方向移动，从而使得盘环200能够始终与盘毂100保持连接，防止盘环200沿垂直于底座120上表面的方向移动。具体的，第一限位件530与连接件520构成燕尾块或T形块，滑槽510上设置第二限位件540后使得滑槽510形成与燕尾块相对应的燕尾槽或者与T形块相对应的T形槽。

作为本发明的另一实施例方式，可以采用连杆机构代替连接件，即在每个刚性部210与盘毂100之间连接有连杆机构，连杆机构由至少两个连杆构成，连杆与连杆之间通过销轴连接实现转动，同时销轴连接也能够使得连杆与连杆只能绕销轴平面转动，连杆与刚性部210之间、连杆与盘毂100之间均通过销轴实现转动，并且，每个连杆的转动方向均相互平行，这样，在调整连杆机构的安装位置之后，能够使得连杆机构只能沿盘毂100的径向所在平面转动和伸缩，这样设置，在驾驶员拉动盘环200转动时，连杆机构会带动盘毂100同步转动。同时，在第二磁性件320向第一磁性件310移动时，连杆机构弯折收缩，在第二磁性件320背向第一磁性件310移动时，连杆机构向外展开。

在本实施例中，盘环200的数量为两个，分别为内盘环200和外盘环200，内盘环200和外盘环200同轴设置，并且外盘环200包围在内盘环200外，当外盘环200和内盘环200均为圆环时，即外盘环200的直径大于内盘环200的直径。并且外盘环200与内盘环200之间具有一定的间距，外盘环200上的每个刚性部210与内盘环200上对应的刚性部210之间连接有辐条230，通过辐条230实现外盘环200与内盘环200的同步转动。多个辐条230可以呈放射状，也可以相互交错，还可以相互平行。本实施例不对辐条230的具体安装方式进行限制。当然，根据实际所需的方向盘的大小，盘环200的数量可以相应的调整，盘环200的数量可以是一个，也可以是大于两个的更多个。

本发明还提供了一种车辆，该车辆包括上述的方向盘和转向管柱400，盘毂100与转向管柱400固定连接，转向管柱400位于车辆的驾驶室内。调节器600与车辆的ACU相连接，当车辆启动后，ACU控制调节器600的电流方向，使得第一磁性件310与第二磁性件320相互排斥，盘环200尺寸变大。当车辆发生碰撞时，车辆传感器将碰撞信号传入ACU中，ACU控制调节器600的电流方向改变，使得第一磁性件310与第二磁性件320相互吸引，同时ACU控制调节器600的电流迅速增大，使得第一磁性件310对第二磁性件320之间的吸力迅速增大，在第一磁性件310和第二磁性件320以及弹性件的弹力作用下，盘环200尺寸迅速缩小，从而减小了方向盘的大小，减小了方向盘与驾驶员的接触面积，从而在一定程度上减少了驾驶员所受到的伤害。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种方向盘，其特征在于，包括：

盘毂，所述盘毂上设有第一磁性件；

盘环，所述盘环包括可伸缩的弹性件，所述弹性件首尾连接并围合于所述盘毂外，所述盘环上间隔分布有多个与所述第一磁性件相对应的第二磁性件，多个第二磁性件朝向所述第一磁性件方向的磁极相同，多所述盘环与所述盘毂连接并同步转动；其中，所述第一磁性件或所述第二磁性件的磁力方向和磁力大小可调，所述第二磁性件在第一磁性件的作用下靠近所述盘毂或远离所述盘毂。

2.根据权利要求1所述的一种方向盘，其特征在于，所述弹性件包括多个刚性部和多个可伸缩的弹性部，多个所述刚性部和多个所述弹性部交替连接形成所述弹性件，每个所述刚性部上均设有所述第二磁性件，所述刚性部与所述盘毂活动连接。

3.根据权利要求2所述的一种方向盘，其特征在于，每个所述刚性部与所述盘毂之间连接有连接件，所述连接件的一端与所述刚性部固定连接，所述连接件的另一端与所述盘毂滑动连接，所述刚性部通过所述连接件与所述盘毂同步转动。

4.根据权利要求3所述的一种方向盘，其特征在于，所述盘毂包括盘毂本体和底座，所述盘毂本体位于所述底座上方并与所述底座固定连接，所述第一磁性件设于所述盘毂本体，所述底座的上表面设有滑槽，所述连接件滑动连接于滑槽中，所述滑槽的延伸方向与所述第二磁性件的移动方向相同。

5.根据权利要求4所述的一种方向盘，其特征在于，所述连接件上具有第一限位件，所述滑槽内具有第二限位件，所述第一限位件与所述第二限位在垂直于所述底座表面的方向限位配合。

6.根据权利要求2所述的一种方向盘，其特征在于：盘环的数量为多个，多个所述盘环同轴设置，相邻两个盘环上的刚性部通过辐条固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种方向盘，其特征在于，所述第一磁性件为电磁铁，所述第二磁性件为永磁铁。

8.根据权利要求2所述的一种方向盘，其特征在于，所述方向盘还包括可调节电流大小和电流方向的调节器，所述调节器与所述第一磁性件电连接。

9.根据权利要求2所述的一种方向盘，其特征在于：所述第一磁性件为环形电磁铁。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的方向盘和转向管柱，所述盘毂与所述转向管柱固定连接。

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