CN116215641A - 方向盘装置 - Google Patents

Abstract

方向盘装置(10)，包括：方向盘(1)，所述方向盘能够绕旋转轴线(X)旋转；转向轴(2)；静止外壳(3)，所述静止外壳至少部分地覆盖转向轴(2)并支撑至少一个附件(41、42、43)；多个联接元件(50、60)，所述联接元件适于将方向盘(1)联接到转向轴(2)，使得方向盘的旋转引起所述转向轴旋转，其中，每个联接元件(50、60)与转向轴(2)一体地旋转并且能够沿轴向方向以可滑动方式在上位置与下位置之间移动，并且其中，每个联接元件(50、60)以可拆卸方式连接到方向盘(1)，每个联接元件(50、60)在其上位置连接到方向盘(1)，使得方向盘(1)的旋转引起所述联接元件(50、60)的旋转，并且在其下位置与方向盘(1)断开连接，使得方向盘(1)的旋转不会引起所述联接元件(50、60)的旋转。

Description

方向盘装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的方向盘装置。

本发明能够应用于重型车辆(例如卡车、公共汽车以及建筑设备)或其它车辆(例如轿车)。

背景技术

传统车辆都装有方向盘来控制车轮的定向。这样的方向盘由方向盘环、毂以及将方向盘环连接到该毂的一个或多个径向辐条组成。方向盘毂使转向轴旋转。其它附件，例如安全气囊或喇叭垫(hornpad)，也可以容纳在或设置在方向盘毂上。

此外，传统车辆包括通常位于方向盘后方的仪表板上的信息显示器。该位置阻碍了驾驶员读取这些显示器所提供的信息的能力，因为径向辐条可能在视线内。

为了解决这种可见性问题，现有技术的解决方案提出将信息显示器放在方向盘上。这些解决方案允许将信息显示器定位得更靠近驾驶员眼睛，并避免由径向辐条产生的遮挡。

然而，在这些已知解决方案中，信息显示器与方向盘一起旋转。这会导致其它的可见性问题，特别是当这些信息显示器包括燃油表、速度计或转速表时：如果方向盘转动太多，则驾驶员无法容易地读取这些仪表。

发明内容

本发明的目的是提供一种方向盘装置，其提供了对传统车辆的可视性问题的解决方案，同时避免了这些现有技术解决方案的缺点。

该目的通过根据本发明的方向盘装置来实现。

本发明的如此构造的方向盘装置由于信息显示器集成在方向盘中而允许将这些信息显示器定位得更靠近驾驶员的眼睛，因而提高了驾驶员的可视性。此外，这些信息显示器在方向盘装置中是静止的，所显示的信息的可读性不受方向盘旋转的影响。

在以下描述中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。

附图说明

参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。

在这些图中：

图1是根据本发明的第一实施例的方向盘装置的透视图，

图2是图1的方向盘装置的分解图，

图3是图1的方向盘装置的外壳的透视图，

图4是引起图1的方向盘装置中的转向轴旋转的联接机构的透视图，

图5是图1的方向盘装置的方向盘的透视图，

图6是当图4的联接机构联接到方向盘时的与图5类似的视图，

图7是根据本发明的第二实施例的方向盘装置的透视图，

图8是图7的方向盘装置的分解图，

图9是图7的方向盘装置的外壳的透视图，

图10是引起图7的方向盘装置中的转向轴旋转的联接机构的透视图，

图11是图7的方向盘装置的方向盘的透视图，并且

图12是当图10的联接机构联接到方向盘时的与图11类似的视图。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的方向盘装置的第一实施例。在本实施例中，方向盘装置10包括：方向盘1，该方向盘1能够绕旋转轴线X旋转；转向轴2；静止外壳3，该静止外壳3至少部分地覆盖转向轴2；以及联接机构5，该联接机构5适于将方向盘1联接到转向轴2，使得方向盘的旋转引起该转向轴旋转。在以下段落中参考图3至图6详细公开了联接机构5。该方向盘装置10适于安装到车辆的转向柱(未示出)上，可选的拨杆组7被定位在外壳3与该转向柱之间。

方向盘装置10还包括设置在方向盘1的中央区域中的中央控制台4，其位于将外环12连接到中央冠部14的径向辐条11上方，中央控制台4被部分地收容在中央冠部14内。该中央控制台4可以用于各种目的，它尤其可以包括一个或多个附件，例如图1和图2所示的安全气囊模块42和多信息显示单元41。代替这些附件或者除了这些附件之外，还可以使用其它附件。例如，中央控制台4还可以包括喇叭垫。其它附件(例如开关43)可以固定地连接到外壳3的左和右凸状翼部311、313或与左和右凸状翼部311、313成一体，这些翼部311、313在径向上围绕中央冠部14设置，所述开关43经由电线44电连接到控制单元(未示出)。还可以提供其它电线44，以向安全气囊模块42供应电流。

中央控制台4通过任何传统的连接手段固定地连接到静止外壳3。因而，当方向盘1旋转时，中央控制台4保持静止。无论方向盘的角位置如何，中央控制台4的这种静止位置都允许由多信息显示单元41显示的信息始终对驾驶员可见。以相同方式，安全气囊模块42的静止位置允许安全气囊始终处于最佳位置，以保证驾驶员的最大安全性。此外，这种不旋转的安全气囊模块42避免了添加其上安装有电线44的时钟-弹簧转子(clock-springrotor)，所述时钟-弹簧转子在现有技术的方向盘中会跟随安全气囊模块的旋转。

图3是图2所示的外壳3的放大图，开关43和电线44未被示出。该外壳3包括由单个横折件32连接的上部分31和下部分33。上部分31包括中央基部312，该中央基部312是基本扁平且圆形的，并且被安放在与轴线X垂直的平面内。支撑所述开关43的翼部311、313从中央基部312的两个径向相对的外周边缘向上突出。下部分33包括近侧部331和远侧部332，近侧部331比远侧部332更靠近上部分31。近侧部331具有环形形状并通过横折件32连接到上部分31的中央基部312，所述横折件32适于在所述中央基部312与所述近侧部331的上外周边缘334之间维持恒定的轴向间距。远侧部332具有平行六面体形状并且包括八个侧面335以及与近侧部331邻接的八边形上表面333，其中四个侧面335设有矩形开口336，拨杆组7的拨杆穿过这些矩形开口336突出。横折件32在上端321与下端322之间延伸，该上端321由上部分31的中央基部312的直端边缘限定，该下端322由近侧部331的上外周边缘334的半球形部限定。横折件32包括沿轴向方向安放的第一平面段323和垂直于第一平面段323的第二平面段324，第一平面段323沿着上端321与上部分31成一体，并且第二平面段324沿着下端322与下部分33成一体。

如图3中通过虚线示出的，近侧部331的内周设置有限定闭合路径的凹槽34。凹槽34包括上段341和下段342，所述上段341和下段342的形状像环的一部分并且彼此轴向隔开。该上段和下段由两个中间段343连结，这两个中间段343相对于由所述上段341和下段342限定的相应平面倾斜地延伸。下段342的至少一部分与横折件32的下端322轴向对齐。如在以下段落中详细解释的，该凹槽34限定了在方向盘的旋转期间由方向盘装置10的联接元件50遵循的路径。特别地，凹槽34的上段341适于限定所述联接元件50的上位置，而下段342适于限定所述联接元件50的下位置。更具体地，凹槽34被构造成使得：当联接元件50处于它们的下位置时，这些联接元件50轴向定位在横折件32下方，而当联接元件50处于它们的上位置时，这些联接元件50在与旋转轴线X垂直的平面内与横折件32对齐。

图4是图2所示的联接机构5的放大图。该联接机构5包括以规则的角度间隔围绕转向轴2布置的四个联接元件50。每个联接元件50均由基本平坦的圆形基部52和从所述基部52轴向突出的两个联接齿形成，这两个联接齿分别是远侧联接齿51和近侧联接齿53，近侧齿53的高度大于远侧齿51的高度。每个联接元件50的远侧联接齿51和近侧联接齿53在径向方向上对齐。转向轴2包括限定旋转轴线X的轴21和同轴地安装在轴21上的盘形托盘22。托盘22在其外周上设有一系列四个近侧槽口23，每个近侧槽口23被构造成能够滑动地收容联接元件50之一的近侧齿53。因而，可以在联接元件50旋转时将扭矩传递到转向轴2，或者反向地，可以在转向轴2旋转时将扭矩传递到联接元件50。近侧齿53根据联接元件50的位置而在槽口23内轴向移动。该位置源于从联接元件50的远侧联接齿51的外部侧突出的半球形凸件54在外壳3的凹槽34内的接合。因而，当凸件54遵循由凹槽34的上段341限定的路径时，联接元件50处于其上位置，而当凸件54遵循由凹槽34的下段342限定的路径时，联接元件50处于其下位置。在该下位置，联接元件50被定位在横折件32下方，因而避免了由于横折件32的存在而对联接元件50的移动进行限制(如果联接元件50被恒定地保持在其上位置，则联接元件50将抵靠在横折件32上)。因而，由凹槽34限定的特殊路径允许联接元件50绕旋转轴线X的360°旋转。

联接元件50的旋转源于方向盘1的旋转。实际上，如图5和图6中所示，方向盘1的中央冠部14设有一系列四个远侧槽口16，每个远侧槽口16均由从中央冠部14的内周13突出的一对相邻段15限定。每个远侧槽口16被构造成：当所述联接元件50处于它们的上位置(对应于图6所示的联接元件50’的位置)时，收容联接元件50的远侧联接齿51，因而在方向盘1旋转时确保向所述联接元件50的扭矩传递。当联接元件50处于它们的下位置(对应于图6所示的联接元件50”的位置)时，该远侧齿51从远侧槽口16中脱出，但是，由于近侧齿53的更大的高度，近侧齿53仍然被收容在近侧槽口23内。因而，在该下位置，由方向盘1产生的扭矩不传递到联接元件50”。然而，联接元件50”由于近侧齿53被接合在近侧槽口23中而旋转，该近侧槽口23在联接元件50’的作用下传递由转向轴2产生的扭矩。在所示出的实施例中，方向盘装置1被构造成使得：无论方向盘1的角位置如何，至少三个联接元件50处于其上位置。在本发明的可替选实施例中，方向盘装置1可以仅包括三个联接元件50或不止四个联接元件50。在本发明的进一步的可替选实施例中，凹槽34可以包括两个或更多个下段342，每个下段342与外壳3的将上部分31和下部分33连接的对应横折件32沿轴向对齐。

图7和图8示出了根据本发明的方向盘装置的第二实施例。具有与第一实施例的那些功能和设计类似的功能和设计的该第二实施例的元件具有相同的附图标记。在该实施例中，方向盘装置10包括：方向盘1，该方向盘1能够绕旋转轴线X旋转；转向轴2；静止外壳3，该静止外壳3至少部分地覆盖转向轴2；以及联接机构6，该联接机构6适于将方向盘1联接到转向轴2，使得方向盘的旋转引起转向轴的旋转。在以下段落中参考图9至图12详细公开了联接机构6。该方向盘装置10适于安装到车辆的转向柱(未示出)，可选的拨杆组7被定位在外壳3与该转向柱之间。

方向盘装置10还包括设置在方向盘1的中央区域中的中央控制台4，其位于将外环12连接到环形中央冠部14的径向辐条11上方，中央控制台4被部分地收容在中央冠部14内。该中央控制台4可以用于各种目的，它尤其可以包括一个或几个附件，例如安全气囊模块42和适于向安全气囊模块42供应电流的电线44。

中央控制台4通过任何传统的连接手段固定地连接到静止外壳3。因而，当方向盘1旋转时，中央控制台4保持静止。中央控制台4的这种静止位置允许安全气囊模块42始终处于最佳位置，以保证驾驶员的最大安全性。这种不旋转的安全气囊模块42固定地连接到其上安装有电线44的时钟-弹簧定子45，所述时钟-弹簧定子45被容纳在中央冠部14内。被同轴地安装在中央冠部14与外壳3之间的环形滚珠轴承46允许方向盘1相对于外壳3绕旋转轴线X的旋转。

图9是图8中所示的外壳3的放大图。该外壳3包括由横折件32连接的上部分31和下部分33。上部分31包括中央基部312，该中央基部312是大致扁平且矩形的，并且被安放在与轴线X垂直的平面内。下部分33包括近侧部331和远侧部332，该近侧部331比远侧部332更靠近上部分31。近侧部331具有环形形状并由横折件32连接到上部分31的中央基部312，所述横折件32适于在所述中央基部312与所述近侧部331的上外周边缘334之间维持恒定的轴向间距。远侧部332具有平行六面体形状并且包括八个侧面335以及与近侧部331邻接的八边形上表面333，其中三个侧面335设有矩形开口336，拨杆组7的拨杆通过这些矩形开口336突出。横折件32包括与轴向方向垂直的两个平面段324、以及与这两个平面段324邻接的沿轴向方向安放的大致环形段325。每个平面段324沿着下端322与下部分33成一体，该下端322由近侧部331的上外周边缘334的半球形部限定。大致环形段325通过沿轴向方向延伸的四个支柱326连接到上部分31。每个支柱326在上端321处与上部分31成一体。

如图9中通过虚线示出的，近侧部331的内周设有限定闭合路径的凹槽34。凹槽34包括两个上段341和两个下段342，所述上段341和下段342的形状像环的一部分并且彼此轴向隔开。每个上段341由两个中间段343连结到下段342，这两个中间段343相对于由所述上段341和下段342限定的相应平面倾斜地延伸。每个下段342的至少一部分与横折件32的一个下端322轴向对齐。如在以下段落中详细解释的，该凹槽34限定了在方向盘的旋转期间、方向盘装置10的联接元件60所遵循的路径。特别地，凹槽34的每个上段341适于限定所述联接元件60的上位置，而每个下段342适于限定所述联接元件60的下位置。更具体地，凹槽34被构造成使得：当联接元件60处于它们的下位置时，这些联接元件60被沿轴向定位在横折件32下方，而当联接元件60处于它们的上位置时，这些联接元件60在与旋转轴线X垂直的平面内与横折件32对齐。

图10是图8所示的联接机构6的放大图。该联接机构6包括以规则的角度间隔围绕转向轴2布置的四个联接元件60。每个联接元件60由弧形翘板(arc-shapedspindle)构成，该弧形翘板包括中央环63和两个远侧联接销(分别是左联接销61’和右联接销61”)，这两个远侧联接销通过两个弯曲臂(分别是左臂62’和右臂62”)连接到中央环63。中央环63具有带齿的内周，该带齿的内周具有与转向轴2的所述带齿的外周互补的形状，使得当中央环63的齿与转向轴2的齿接合时，中央环63被同轴地安装在转向轴2上。因而，当联接元件60旋转时，扭矩可以被传递到转向轴2，或者反向地，当转向轴2旋转时，扭矩可以传递到联接元件60。此外，这种布局允许联接元件60相对于转向轴2的轴向移动。中央环63根据联接元件60的位置而沿着转向轴2轴向移动。该位置源于分别从联接元件60的左臂62’和右臂62”的外部侧突出的两个半球形凸件(分别是左凸件64’和右凸件64”)被接合在外壳3的凹槽34内。因而，当凸件64’、64”遵循由凹槽34的上段341限定的路径时，联接元件60处于其上位置，而当凸件64’、64”遵循由凹槽34的下段342限定的路径时，联接元件60处于其下位置。在该下位置，联接元件60被定位在横折件32下方，因而避免了由于横折件32的存在而对联接元件60的移动进行限制(如果联接元件60被恒定地保持在其上位置，则联接元件60将抵靠在横折件32上)。因而，由凹槽34限定的特殊路径允许联接元件60绕旋转轴线X的360°旋转。

联接元件60的旋转源于方向盘1的旋转。实际上，如图11和图12中所图示的，方向盘1的中央冠部14在其面向外壳3的底面141处设有一系列八个轴向定向的孔口18。这些孔口18被构造成：当联接元件60处于它们的上位置(对应于图12所示的联接元件60’的位置)时，这些孔口18收容联接元件60的联接销61’、61”，因而在方向盘1旋转时确保向所述联接元件60的扭矩传递。当联接元件60处于它们的下位置(对应于图12所示的联接元件60”的位置)时，它们的联接销61’、61”从孔口18中脱出。因而，在该下位置，由方向盘1产生的扭矩不传递到联接元件60”。然而，由于联接元件的中央环63与转向轴2的齿轮式接合，所以联接元件60”旋转。在所示出的实施例中，方向盘装置1被构造成使得：无论方向盘1的角位置如何，至少一个联接元件60处于其上位置。在本发明的可替选实施例中，方向盘装置1可以仅包括三个联接元件60或不止四个联接元件60。在本发明的进一步的可替选实施例中，凹槽34可以仅包括一个下段342或者三个或更多个下段342，每个下段342与外壳3的将上部分31和下部分33连接在一起的对应横折件32轴向对齐。

应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；相反，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内做出许多修改和变型。

Claims (15)

1.一种方向盘装置(10)，包括：

方向盘(1)，所述方向盘(1)能够绕旋转轴线(X)旋转；

转向轴(2)；

静止外壳(3)，所述静止外壳(3)至少部分地覆盖所述转向轴(2)并支撑至少一个附件(41、42、43)；

多个联接元件(50、60)，所述多个联接元件(50、60)适于将所述方向盘(1)联接到所述转向轴(2)，使得所述方向盘的旋转引起所述转向轴的旋转，

其特征在于，每个联接元件(50、60)均与所述转向轴(2)一体地旋转并且能够沿轴向方向以可滑动方式在上位置与下位置之间移动，并且，每个联接元件(50、60)以可拆卸方式连接到所述方向盘(1)，每个联接元件(50、60)在每个联接元件(50、60)的上位置连接到所述方向盘(1)，使得所述方向盘(1)的旋转引起所述联接元件(50、60)的旋转，并且在每个联接元件(50、60)的下位置与所述方向盘(1)断开连接，使得所述方向盘(1)的旋转不会引起所述联接元件(50、60)的旋转。

2.根据权利要求1所述的方向盘装置(10)，其中，所述外壳(3)包括上部分(31)和下部分(33)，所述上部分(31)和所述下部分(33)由至少一个横折件(32)连接，当所述联接元件(50、60)处于所述联接元件(50、60)的下位置时，所述至少一个横折件(32)被轴向定位在所述联接元件(50、60)上方，因而允许所述联接元件绕所述旋转轴线的旋转，而当所述联接元件(50、60)处于所述联接元件(50、60)的上位置时，所述至少一个横折件与所述联接元件(50、60)在与所述旋转轴线(X)垂直的平面内对齐。

3.根据权利要求1或2所述的方向盘装置(10)，其中，每个联接元件(50、60)均包括半球形凸件(54、64’、64”)，所述半球形凸件(54、64’、64”)被接合在所述外壳(3)的凹槽(34)内，因而允许所述联接元件(50、60)绕所述旋转轴线(X)的旋转。

4.根据权利要求3所述的方向盘装置(10)，其中，所述凹槽(34)限定闭合路径，使得：当所述凸件(54、64’、64”)完全遵循所述闭合路径时，每个联接元件(50、60)绕所述旋转轴线(X)旋转360°。

5.根据权利要求3所述的方向盘装置(10)，其中，所述凹槽(34)包括至少一个上段(341)和至少一个下段(342)，所述上段(341)和所述下段(342)彼此轴向隔开，所述至少一个上段(341)限定所述联接元件(50、60)的上位置，并且所述至少一个下段(342)限定所述联接元件(50、60)的下位置。

6.根据权利要求1或2所述的方向盘装置(10)，其中，每个联接元件(50)由基本平坦的圆形基部(52)和从所述基部(52)轴向突出的两个齿形成，所述两个齿分别是远侧齿(51)和近侧齿(53)，所述远侧齿(51)和所述近侧齿(53)在径向方向上对齐，其中，所述方向盘(1)包括中央冠部(14)，所述中央冠部(14)在所述中央冠部(14)的内周(13)上设有一系列远侧槽口(16)，每个远侧槽口(16)被构造成当所述联接元件(50)处于所述联接元件(50)的上位置时收容所述联接元件(50)之一的所述远侧齿(51)，因而在所述方向盘(1)旋转时确保向所述联接元件(50)的扭矩传递，当所述联接元件(50)处于所述联接元件(50)的下位置时，所述远侧齿(51)从所述远侧槽口(16)中脱出，并且其中，所述转向轴(2)包括盘形托盘(22)，所述盘形托盘(22)在所述盘形托盘(22)的外周上设有一系列近侧槽口(23)，每个近侧槽口(23)均被构造成：无论所述联接元件的位置如何，都收容所述联接元件(50)之一的所述近侧齿(53)，因而在所述联接元件(50)旋转时确保向所述转向轴(2)的扭矩传递或反向的扭矩传递。

7.根据权利要求6所述的方向盘装置(10)，其中，所述近侧齿(53)的高度大于所述远侧齿(51)的高度，使得：在所述联接元件(50)的下位置，所述近侧齿(53)仍被收容在所述近侧槽口(23)中。

8.根据权利要求1或2所述的方向盘装置(10)，其中，所述转向轴(2)具有带齿的外周，其中，每个联接元件(60)由弧形翘板构成，所述弧形翘板包括中央环(63)和两个远侧销，所述两个远侧销分别是左销(61’)和右销(61”)，所述两个远侧销通过两个弯曲臂连接到所述中央环(63)，所述两个弯曲臂分别为左臂(62’)和右臂(62”)，其中，所述中央环(63)具有带齿的内周，所述中央环(63)被同轴地安装在所述转向轴(2)上，使得所述中央环(63)的齿与所述转向轴(2)的齿接合，因而在所述联接元件(60)旋转时确保向所述转向轴(2)的扭矩传递或反向的扭矩传递，同时允许所述联接元件(60)相对于所述转向轴(2)的轴向移动，并且其中，所述方向盘(1)包括中央冠部(14)，所述中央冠部(14)设有一系列轴向定向的孔口(18)，所述孔口(18)适于当所述联接元件处于所述联接元件的上位置时收容所述联接元件(60)的所述左销(61’)和所述右销(61”)，因而在所述方向盘(1)旋转时确保向所述联接元件(60)的扭矩传递，当所述联接元件处于所述联接元件的下位置时，所述左销(61’)和所述右销(61”)从所述孔口(18)中脱出。

9.根据权利要求1或2所述的方向盘装置(10)，其中，所述至少一个附件(41、42、43)被固定地连接至所述外壳(3)。

10.根据权利要求1或2所述的方向盘装置(10)，其中，所述至少一个附件(43)与所述外壳(3)成一体。

11.根据权利要求6所述的方向盘装置(10)，其中，所述中央冠部(14)至少部分地容纳所述至少一个附件(41、42)。

12.根据权利要求11所述的方向盘装置(10)，其中，所述中央冠部(14)容纳环形支撑元件(45)，所述环形支撑元件(45)被固定地连接到所述外壳(3)并支撑电线(44)。

13.根据权利要求12所述的方向盘装置(10)，还包括环形滚珠轴承(46)，所述环形滚珠轴承(46)被同轴地安装在所述中央冠部(14)与所述外壳(3)之间，所述滚珠轴承(46)允许所述方向盘(1)相对于所述外壳(3)绕所述旋转轴线(X)的旋转。

14.根据权利要求1或2所述的方向盘装置(10)，其中，所述至少一个附件选自由以下项组成的组：显示单元(41)、安全气囊模块(42)、开关(43)以及喇叭垫。

15.一种车辆，其包括根据权利要求1至14中的任一项所述的方向盘装置(10)。

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