CN118174099A - 时钟弹簧组件 - Google Patents

Abstract

一种时钟弹簧组件，该时钟弹簧组件包括静止的壳体和转子。静止的壳体和转子协作地限定腔室，该腔室容纳至少一个柔性带状电缆(501)，该柔性带状电缆沿第一旋转方向卷绕在转子上，并且该柔性带状电缆的一端固定在转子上、另一端固定在静止的壳体上。柔性带状电缆围绕转子(601)卷绕，并且在转子与静止的壳体之间建立电连接。断裂销(502)附接至至少一个带状电缆。狭槽(605)设置在壳体中，并且如果转子沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向过度卷绕，则狭槽捕获断裂销，使得断裂销阻挡带状电缆(501)进一步退绕。

Description

时钟弹簧组件

技术领域

本披露内容涉及一种时钟弹簧组件，更特别地涉及一种在时钟弹簧不正确安装时防止故障电信号的时钟弹簧组件。

背景技术

多年来，车辆已经配备有气囊碰撞系统。典型地，在车辆的旋转方向盘中布置一个气囊。在大多数情况下，方向盘配备有比如开关和按钮等的附加电输入装置，从而允许驾驶员在不把手从方向盘上放下来的情况下控制例如车辆的音频系统和电话系统或巡航控制设置。显然，要恰当操作电子部件和气囊，需要在车辆的可旋转方向盘与静止的接线之间可旋转的电连接。搁置在导电环上的电刷不适用于车辆，这是因为(特别是当发生事故时)电接触不够可靠。因此，在如今的车辆中，已经开发了时钟弹簧互连器(简称时钟弹簧)以用于在车辆的方向盘与静止的接线之间进行可旋转的电连接。时钟弹簧包括静止的壳体、可旋转的转子、以及盖。这些部件协作地限定容纳一个或若干个扁平带状电缆的腔室。带状电缆的一端与转子连接、另一端与车辆的静止的接线连接。带状电缆卷绕在转子上，并且当转子与方向盘一起旋转时，带状电缆退绕或卷紧。带状电缆足够长，从而允许方向盘从左止点转动到右止点。例如，卡车的方向盘可以转动+/-3.25圈，轿车的方向盘可以转动例如+/-1.5圈到2圈。这些参数仅是示例，其他实施方式也是可能的。在任何情况下，带状电缆足够长可使方向盘能够从其左止点转动到其右止点，以实现最大可能的转向角度。

恰当居中的时钟弹簧(即，时钟弹簧在安装在方向盘中处于中性位置时允许向左和向右转动相同的圈数)允许在长时间内不出问题正常工作。然而，如果例如必须在事故后必须更换时钟弹簧和/或气囊，则可能发生：更换的时钟弹簧没有安装在居中位置。如果由于带状电缆受到破坏，则通常会向驾驶员指示失效信号。失效信号(例如，警告灯打开)使驾驶员意识到问题。然而，还可能发生：带状电缆的退绕仅是受到阻碍，并没有触发失效信号，而生成的失效电信号可能触发气囊的充气，并且在最坏情况下会导致事故。

鉴于现有的时钟弹簧的限制，仍然期望改进的时钟弹簧来克服或至少改进开篇提到的问题中的一个或多个问题。

发明内容

根据第一方面，本披露内容提供了一种时钟弹簧组件，该时钟弹簧组件包括静止的壳体和转子。静止的壳体和转子协作地限定腔室，该腔室容纳至少一个柔性带状电缆，该柔性带状电缆沿第一旋转方向卷绕在转子上，并且该柔性带状电缆的一端固定在转子上、另一端固定在静止的壳体上。柔性带状电缆在转子与静止的壳体之间建立电连接。断裂销附接至至少一个带状电缆。狭槽设置在壳体中，并且如果转子沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向过度卷绕，则狭槽捕获断裂销，使得断裂销阻挡带状电缆进一步退绕。具体地，第一旋转方向是沿逆时针方向，第二旋转方向是沿顺时针方向，或者反之亦然。

时钟弹簧组件防止以下情况发生：时钟弹簧组件中的带状电缆上的导体路径受损坏，因此可能会导致故障电信号，在最坏的情况下，该故障电信号可能触发气囊的充气。

在一个实施例中，时钟弹簧组件包括分布附接至转子和静止的壳体的电连接器。电连接器由至少一个带状电缆连接。带状电缆在电连接器之间建立可靠且持久的电连接。

有利地，当在带状电缆已经由断裂销阻挡后转子进一步沿第二旋转方向转动时，带状电缆撕裂。电连接的失去是可检测到的、并且可以用于触发警告信号给驾驶员。

在一个实施例中，至少一个带状电缆从电连接器撕裂。

在有利的实施例中，狭槽是弯曲的。弯曲的狭槽改进了狭槽对断裂销的捕获。

在优选实施例中，时钟弹簧组件包括在腔室中的侧壁，当转子沿第一旋转方向过度转动时，该侧壁阻挡带状电缆。

已经发现断裂销延伸超过至少一个带状电缆的纵向边缘的一个或两个是有用的。形成一个或两个突出部的断裂销与壳体中的狭槽容易地接合。

如果断裂销形成两个突出部，则有利的是，时钟弹簧包括盖，该盖设置狭槽，该狭槽在转子沿第二旋转方向过度卷绕的情况下捕获断裂销。

断裂销可以被实现为延伸超过至少一个带状电缆的两个纵向边缘的、具有两个突出部的弹簧销。弹簧销可以促进两个突出部与狭槽的接合。

在优选实施例中，如果时钟弹簧组件安装在其居中位置，则当断裂销经过狭槽时，断裂销由至少一层带状电缆覆盖。这种布置确保恰当居中的时钟弹簧恰当地起作用，并且断裂销在时钟弹簧操作期间不与在壳体中的狭槽接合。

附图说明

本披露内容的示例性实施例在图中展示并且在以下描述中进行更详细地解释。在附图中，相同或相似的元件用相同或相似的附图标记引用。示出了：

图1具有电按钮的方向盘；

图2没有盖的时钟弹簧的立体图；

图3A、3B离开其居中位置朝向左手侧的时钟弹簧；

图3C具有带状电缆的时钟弹簧，其中带状电缆沿顺时针方向卷绕在转子上；

图4A至图4C离开其居中位置朝向右手侧的时钟弹簧；

图5A、5B具有断裂销的带状电缆；

图6A至图6C根据本披露内容的离开其居中位置朝向右手侧的时钟弹簧；

图7A、7B根据本披露内容的安装在其居中位置时的时钟弹簧；以及

图7C根据本披露内容的时钟弹簧的盖。

在附图中，相同或相似的部件用相同或相似的附图标记来标记。

具体实施方式

图1示出了车辆方向盘100，该车辆方向盘具有方向盘轮缘101、方向盘轮辐102、以及在方向盘100中心的冲击杯103。冲击杯103容纳驾驶员气囊和与气囊相关联的气囊点火器(未示出)。当定位在车辆中的传感器检测到事故时，向气囊点火器发送电信号以触发气囊点火器对气囊充气。

多个电按钮104、106布置在冲击杯103的左侧和右侧。例如，图1中的在左手侧上的电按钮104用于控制车辆的音频系统和电话系统。在同一实施例中，在右手侧上的电按钮106用于控制车辆的巡航控制系统。电按钮104、106以及气囊点火器与方向盘100一起转动。尽管如此，它们需要与静止的接线系统可靠地连接，该静止的接线系统提供与车辆的电子系统的连接。利用时钟弹簧实现这种可旋转的电连接。

图2以立体图示出了时钟弹簧组件(简称时钟弹簧200)。时钟弹簧200包括静止的壳体201，当时钟弹簧200安装在车辆中时，该静止的壳体例如固定到车辆的转向柱上。因此，壳体201保持静止。当安装在车辆中时，时钟弹簧200由盖封闭，该盖未在图2中示出以允许看到时钟弹簧200的内部。

转子202在壳体201中枢转、并且可以相对于壳体201旋转。时钟弹簧200的壳体201、转子202以及盖(未示出)协作地限定腔室203，该腔室容纳四个带状电缆，而在图2中仅三个带状电缆204a-c是可见的。在其他实施例中，时钟弹簧200包括少于或多于四个带状电缆。转子202与方向盘100一起旋转。在转子202旋转期间，带状电缆204a-c根据转子的旋转方向分别卷紧到转子和从转子退绕。每个带状电缆204a-c的一端与转子202机械连接、并且与定位在转子202上的插座206电连接。每个带状电缆204a-c的另一端与壳体201机械连接、并且与定位在壳体201上的插座207电连接。只要时钟弹簧200在安装时恰当地居中，时钟弹簧就建立了插座206与插座207之间的可靠且持久的连接。当时钟弹簧的中性位置与方向盘的中性位置重合时，时钟弹簧就是恰当地居中的。在制造车辆期间，例如通过锁定装置防止时钟弹簧的转子离开其居中位置从而确保时钟弹簧的恰当适中。然而，在工作人员经验较少的维修店中，时钟弹簧在重新安装时可能没有恰当地居中。以下解释了由时钟弹簧200没有恰当地居中导致的问题。

在其他的实施例中，一个或若干个插座206、207由插头替换。插头和插座通常被称为电连接器。

图3A示意性地展示了时钟弹簧300，其中转子301离开居中位置如箭头302所示地向左旋转半圈或整圈。时钟弹簧300包括定位在腔室304内的四个带状电缆303a-d，该腔室被限定在转子301与静止的壳体305之间。带状电缆303a-d一方面与定位在转子301上的插座306连接、并且与定位在壳体305上的插座307连接。如在图3A中可以看出，带状电缆303d几乎完全沿逆时针方向卷紧在转子301上。然而，由于与时钟弹簧300连接的方向盘尚未到达其左止点，所以带状电缆303d变成首先在壳体305的内壁309的边缘308上被拉紧，然后如图3B所示的被破坏。如果这种情况发生，则对车辆驾驶员告知警告信号，该警告信号指示存在技术缺陷，驾驶员可以通过访问维修店来解决问题。即使上述情况是不令人期望的，也可以容易地解决问题。以下所述的情况更成问题。

在其他实施例中，如在图3C中所示的，对于时钟弹簧300’，带状电缆303a-d沿顺时针方向卷绕在转子301上。但原则上时钟弹簧300’的功能与时钟弹簧300的功能相同。因此，不受一般性限制，以下仅参考具有沿逆时针方向卷绕在转子上的带状电缆的时钟弹簧。为了理解其他类型的时钟弹簧的功能，仅需互换旋转方向。

图4A展示了时钟弹簧300，其中转子301离开居中位置如箭头401所示地向右旋转半圈或整圈。在图4B中，转子301已经进一步向右手侧转动了大约45°。在图4C中，与图4A所示的情况相比，转子301已经向右手侧转动了大约90°。在图4C所示的情况中，带状电缆303c、303d的环路已经折叠，并且这些带状电缆的导体路径过度弯曲。过度弯曲可能损坏带状电缆303c、303d的导体路径，并且可能因此发生故障电信号。带状电缆303c、303d的过度弯曲不一定会触发警告信号，因此驾驶员不会意识到问题。在最坏的情况下，故障电信号可能随时触发气囊点火器。这甚至可能导致事故。

总而言之，可以说不会一直检测不到时钟弹簧安装在未居中位置并且向左旋转，这是因为一个带状电缆迟早会撕裂，并且失效信号(例如，警告灯)会告知驾驶员有关缺陷。与这种情况相比，如果螺旋弹簧安装在未居中位置并且向右旋转，则可能发生：随着操作螺旋弹簧，随着时间推移，一个或若干个带状电缆受到损坏，但驾驶员没有收到有关该缺陷的警告信号。为了改善这种情况，本披露内容提出了修改的时钟弹簧，其中当时钟弹簧安装在未居中位置并且偏向右手侧时，带状电缆也受到破坏或撕裂。

为此，本披露内容提出了使至少一个带状电缆501配备有断裂销502，如图5A所示，该断裂销在预定位置处附连至带状电缆501。断裂销502在带状电缆的一侧上延伸超过带状电缆501的纵向边缘503，形成突出部504。用双头箭头指示带状电缆501的宽度w。在图5B中示出了断裂销502’的替代性实施例，该断裂销同时延伸超过带状电缆501的纵向边缘503、506，形成两个突出部504。断裂销502’被实现为可以弹性地压缩的弹簧销。为简单起见，以下仅结合断裂销502来解释断裂销的功能。但原则上断裂销502’的功能是相同的。

如果时钟弹簧已经安装在未居中位置并且朝向右手侧，则断裂销502会破坏或撕裂带状电缆501。破坏单个带状电缆足以触发警告信号给驾驶员。因此，驾驶员可以注意到存在问题并且可以解决该问题。因此，时钟弹簧未居中并且偏向右手侧的情况变得与时钟弹簧未居中并且偏向左手侧的情况相当。

以下将描述修改的时钟弹簧的实施例。图6A示出了具有转子601的正确居中的时钟弹簧600，该转子在转到右手侧后到达其端部位置。时钟弹簧600进一步包括静止的壳体602，该静止的壳体设置有弯曲的狭槽605。时钟弹簧600包括三个常规的带状电缆303a-c，另外还包括具有断裂销502的带状电缆501作为第四带状电缆。在图6A所示的端部位置，断裂销502邻近弯曲的狭槽605但未被捕获在弯曲的狭槽605中。

图6B展示了时钟弹簧600以未居中方式安装并且朝向右手侧。在这种情况下，当转子601在已经向右手侧转动到达特定的旋转位置时，断裂销502由弯曲的狭槽605捕获。如果转子601继续向右手侧转动，则断裂销502与弯曲的狭槽605结合、并且阻挡带状电缆501的任何进一步移动。结果是，如图6C所示，带状电缆501从插座306上撕裂。检测到与带状电缆501相关联的电连接断开，从而触发给车辆的驾驶员的警告信号。

图7A和图7B展示了时钟弹簧600的简化图示，其中仅带状电缆501被示为单个带状电缆。当时钟弹簧600的转子601最初转向右手侧时，断裂销502经过弯曲的狭槽605而不与狭槽605接合，这是因为断裂销502仍由一层带状电缆501覆盖，从而防止断裂销与弯曲的狭槽605接合。如果时钟弹簧600已经恰当地居中安装，则在断裂销502沿相同旋转方向再次经过弯曲的狭槽605之前，与转子601连接的方向盘100就已到达方向盘的右止动点，断裂销502不与弯曲的狭槽605接合。然而，如果时钟弹簧600已经安装在未居中位置并且朝向右手侧，则如图6C所示，断裂销502与弯曲的狭槽605接合，并且带状电缆501从插座306上撕裂。

在利用具有延伸超过带状电缆501的两个纵向边缘503、506的两个突出部504的断裂销502’的实施例中，如图7C所示，时钟弹簧600的盖701设置有与狭槽605对应的狭槽702。突出部504分别同时进入狭槽605和狭槽702中。在该实施例中的断裂销502’的功能基本上与断裂销502的功能相同。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”并不排除多个。

单一单元或装置可以实现权利要求中叙述的多个元件的功能。在不同的从属权利要求中叙述单独的功能和元件这一事实并不意味着不可以有利地使用这些功能和元件的组合。

附图标记清单

100 方向盘 600 时钟弹簧

101 方向盘轮缘 601 转子

102 方向盘轮缘 602 壳体

103 冲击杯 605 狭槽

104、106 电按钮 701 盖

200 时钟弹簧 702 狭槽

201 壳体

202 转子

203 腔室

204a-c 带状电缆

206 插座

207 插座

300 时钟弹簧

301 转子

302 箭头

303a-d 带状电缆

304 腔室

305 壳体

306 转子上的插座

307 壳体上的插座

401 箭头

501 带状电缆

502 断裂销

503 带状电缆的边缘

504 突出部

506 带状电缆的边缘

Claims (10)

1.一种时钟弹簧组件，该时钟弹簧组件包括静止的壳体(201)和转子(601)，其中，该静止的壳体(201)和该转子(601)协作地限定腔室(203)，该腔室容纳至少一个柔性带状电缆(501)，该柔性带状电缆沿第一旋转方向卷绕在该转子(601)上，并且该柔性带状电缆的一端固定在该转子(601)上、另一端固定在该静止的壳体(305)上，其中，该柔性带状电缆(501)在该转子(601)与该静止的壳体(305)之间建立电连接，其特征在于，断裂销(502，502’)附接至该至少一个带状电缆(501)，狭槽(605)设置在该壳体中，并且如果该转子沿与该第一旋转方向相反的第二旋转方向过度卷绕，则该狭槽(605)捕获该断裂销(502，502’)，使得该断裂销阻挡该带状电缆(501)进一步退绕。

2.根据权利要求1所述的时钟弹簧组件，该时钟弹簧组件具有分别附接至该转子(601)和该静止的壳体(302)的电连接器(306，307)，其中，这些电连接器(306，307)由该至少一个带状电缆(501)连接。

3.根据权利要求1或2所述的时钟弹簧组件，其中，当在该带状电缆已经由该断裂销(502，502’)阻挡后该转子(601)进一步沿该第二旋转方向转动时，该带状电缆(501)撕裂。

4.根据权利要求3所述的时钟弹簧组件，其中，该至少一个带状电缆(501)从该电连接器(306)撕裂。

5.根据前述权利要求之一所述的时钟弹簧组件，其中，该狭槽(605)是弯曲的。

6.根据前述权利要求之一所述的时钟弹簧组件，其中，当该转子沿该第一旋转方向过度转动时，腔室(203)中的侧壁(309)阻挡该带状电缆(303d)。

7.根据前述权利要求之一所述的时钟弹簧组件，其中，该断裂销(502，502’)延伸超过该至少一个带状电缆(501)的纵向边缘(503,506)中的一个或两个。

8.根据权利要求7所述的时钟弹簧组件，其中，该断裂销(502’)被实现为延伸超过该至少一个带状电缆(501)的两个纵向边缘(503,506)的弹簧销。

9.根据权利要求7或8所述的时钟弹簧组件，其中，该时钟弹簧组件(600)包括盖(701)，该盖设置有狭槽(702)，如果该转子(601)沿该第二旋转方向过度卷绕，则该狭槽捕获该断裂销(502,502’)。

10.根据前述权利要求之一所述的时钟弹簧组件，其中，如果该时钟弹簧组件安装在其居中位置，则当该断裂销(502,502’)经过该狭槽(605)时，该断裂销由至少一层该带状电缆(501)覆盖。