具有可收放轮辋和扭矩限制器的机动车辆方向盘

技术领域

本发明主要涉及机动车辆方向盘。

更具体而言，本发明涉及具有可变向或可收放轮毂的方向盘。

背景技术

在车辆方向盘的现有技术中，例如从美国专利文献US-B1-10 562 558已知一种机动化折叠方向盘系统，包括：具有轮辋的方向盘，轮辋形成大体连续的环，轮辋可枢转地连接中心结构，中心结构被构造成用于安装在转向柱上，该系统包括电动马达，该电动马达被构造成使轮辋从对应于车辆驱动状态的竖直位置枢转到大致水平的收起或缩回位置，从而可以实现方向盘及其轮辋的其他用途或使用。此外，该方向盘系统包括一个或多个将轮辋锁定在其竖直驱动位置上的附加系统，其中每个附加系统呈专用锁定系统的形式。这种设计尺寸尤其大，既笨重又昂贵。此外，现有技术中的方向盘不能警示使用者或驾驶员在位于驱动位置的方向盘或收起位置的方向盘转向期间最好不要止动方向盘。此外，现有技术中的方向盘在方向盘被驾驶员止动的情况下不能保护方向盘组件或驾驶员。

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，特别是首先提出一种机动车辆方向盘，其中至少一部分轮辋是枢轴驱动的，其可以受到保护防止被使用者或驾驶员止动，同时也保护后者并警告他这种止动的危险，同时提出一种紧凑而经济的枢轴驱动和止动组件。此外，方向盘内集成旋转装置的可用体积小，需要所有组件都必须非常紧凑。紧凑型驱动马达的缺点是产生的扭矩较低。这种较低的扭矩很容易被使用者止动，进而损坏马达。因此，根据现有技术的方向盘能够警示使用者或驾驶员在位于驱动位置的方向盘或收起位置的方向盘转向期间最好不要止动方向盘，同时装备有足够强大的致动器来实现此目的。

发明内容

为此，本发明的第一方面涉及一种车辆方向盘，包括：

-中心部分如方向盘轮毂；

-活动结构，包括在以下位置之间，相对于中心部分可枢转安装的至少一部分轮辋：

-驱动位置，驾驶员可在该位置驾驶车辆；

-至少一个收起位置；

-活动结构在驱动位置和收起位置之间的枢转驱动的致动器；以及

-在致动器和活动结构之间运动的传递机构，其特征在于，方向盘或传递机构包括扭矩限制器，用于限制传递至活动结构上的扭矩。

这允许提供一种结构紧凑、经济实用的方向盘，同时还允许保护方向盘，使其在使用者或驾驶员紧握方向盘枢转时不会产生过大的扭矩，从而保护方向盘组部件和驾驶员本身。此外，这允许将足够强大实现该功能的致动器集成至方向盘，同时限制受伤和损坏风险。

换言之，扭矩限制器设置成用于限制致动器与活动结构之间传递的扭矩或旋转力(包括朝向和来自活动结构的扭矩或旋转力)。

有利地，扭矩限制器可以设置成用于至少暂时性地将致动器与活动结构脱开，超过致动器与活动结构之间的预定扭矩。

换言之，在超过预定扭矩时，扭矩限制器可以完全或部分阻止致动器和活动结构之间的扭矩传递。

术语离合器指的是一种允许在不停止致动器的情况下，建立或中断致动器与运动部件之间的通信(分别为连接和脱开)。

一般来说，离合器不是扭矩限制器。实际上，离合器允许例如使致动器与运动部件耦合，而无需考虑扭矩限制。在某些情况下，例如车辆离合器，如果致动器达到或输出最大扭矩，离合器甚至设计为不会打滑或脱开。在这种情况下，离合器可设置为承受致动器的最大扭矩而不打滑或脱开，安全系数为10％、20％，甚至更高。

在运动链中安装扭矩限制器正常是为了防止打滑，即在输入扭矩不超过最大值的情况下传递扭矩或运动。当输入扭矩超过最大值时，扭矩限制器允许打滑，甚至使传递链脱开。扭矩限制器的作用就像机械保险丝，既可以是可逆的(如果待传递的扭矩低于最大扭矩，扭矩限制器可以自动再次传递扭矩和/或运动)，也可以是不可逆的(一旦触发，扭矩限制器就不能再传递扭矩和/或运动，直到重新设置或更换扭矩限制器为止)。

这允许提出一种方向盘，其允许警示不正常使用方向盘的使用者，并请使用者松开方向盘，以避免受伤或损坏方向盘。

有利地，致动器和活动结构之间的预定扭矩可以等于或大于0.9Nm，优选地等于或大于1Nm，最优选地等于或大于1.2Nm。

这允许确保方向盘组件的安全以及使用者或驾驶员的安全。

有利地，扭矩限制器可以包括至少一个第一沟槽，以及至少一个突起，至少一个突起设置成：

-当扭矩限制器连接时，至少一个突起容纳在第一沟槽内，以及

-当扭矩限制器脱开时，至少一个突起从第一沟槽中脱出。

有利地，扭矩限制器可以还包括与第一沟槽相邻的第二沟槽，突起设置成：

-从第一沟槽中脱出后重新容纳在第二沟槽中。

换言之，当突起重新容纳时，扭矩限制器会重新连接。

这允许提出一种具有扭矩限制器的方向盘，这种方向盘易于制造，结构紧凑，允许避免任何伤害或材料损坏，同时，如果使用者在枢转时仍握住方向盘，则会(通过噪音和/或轻微的冲击，如“啪”、“咔嗒”或“咔哒”声)警示使用者存在不希望的运行。其也可以在驾驶员预定时间内(例如100ms)握住方向盘发挥作用，预定时间即扭矩限制器不脱开的时间。此外，这允许在扭矩过大的情况下，通过切换到相邻的沟槽，继续确保枢转功能，从而允许方向盘仍可使用。当然，如果在突起进入相邻沟槽后，待传递的扭矩仍然大于预定扭矩，则扭矩限制器再次脱开，并切换到再下一个沟槽，依此类推。

有利地，第一沟槽可以是径向延伸的凹槽，而突起可以是突出的、径向延伸的肋，设置成用于与凹槽接合。

凹槽指在部件(如金属或钢制成的部件)的厚度上切出的狭长凹口，横截面可以是矩形的，用于装配或容纳滑动部件。

而且，突起也可以是鞍形的。

有利地，第一沟槽可以是凹口，扭矩限制器还可以包括第一板簧，该板簧径向延伸以形成突起，并设置成用于与凹口接合。

凹槽指在固体(此处为金属)或物体上切出的切口，且其移除一部分。

有利地：

第一沟槽可以是孔，

-突起可以是设置在扭矩限制器旋转轴远端的销，以及

-扭矩限制器可包括由柔性材料制成的部分，该部分设置在销和扭矩限制器旋转轴之间。

这允许根据建造变型提出具有扭矩限制器的方向盘。

有利地，传递机构还可以包括第二板簧，其设置成将突起压入第一沟槽。第二板簧可以设置成用于将驱动板压靠在输入齿形构件上。

这允许调整预定扭矩，并确保各元件良好压合，尤其是使得补偿运行间隙。

有利地，方向盘或传递机构还可以包括扭矩限制器在活动结构中或活动结构附近的预定位置(例如驱动位置)止动或锁定装置。这允许确保当活动结构被锁定在驱动位置时，扭矩限制器不会处于中间位置，从而导致在传递链上产生不适当的残余间隙。可以设置完全的止动或锁定，即使致动器和活动结构之间无法进行相对滑动，或可以设置止动或锁定，即对扭矩限制器施加额外的张力，使其仅在驱动位置上以比驱动位置以外更大的扭矩进行滑动。在完全止动或锁定的情况下，可以提供分度装置，使活动结构在中心部分内成一体；在全止动或锁定为施加额外张力的情况下，可以设想斜坡或凸轮，在弹性构件上施加额外张力，从而在扭矩限制器中强加摩擦力。

有利地，扭矩限制器止动装置可以是设置成用于限制扭矩限制器的轴向移动的添加的板。

有利地，致动器可以是马达。

这允许提出一种结构紧凑、性能可靠的致动器。

有利地，扭矩限制器可以包括两个圆盘，每个圆盘都有平的摩擦面，并在平的摩擦面上相对设置，包括至少一个压缩弹簧，压缩弹簧设置成用于将两个圆盘相互压紧。

这允许避免扭矩限制器停留在中间位置，从而导致运行间隙。

有利地，传递机构可以包括：

-与致动器成一体的驱动板，

-输入齿形构件，设置成用于由致动器通过扭矩限制器驱动，

-输入齿形构件，直接或间接地设置成用于驱动活动结构向其收起位置旋转。

扭矩限制器可以设置在致动器和活动结构之间。扭矩限制器可以设置在驱动板和输入齿形构件之间。

有利地：

-第一沟槽设置在输入齿形构件和驱动板中的一者中，以及

-突起设置在输入齿形构件和驱动板的另一者上。

这允许提出布局紧凑的方向盘。

本发明的另一方面涉及包括根据第一方面的方向盘的车辆。

这允许提出一种具有方向盘和扭矩限制器的车辆，该方向盘和扭矩限制器的布置紧凑而经济，允许避免对使用者或驾驶员造成损害和伤害，尤其是当使用者或驾驶员握住方向盘枢转时，同时警示驾驶员注意这种危险，并请他把手从方向盘上移开。

附图说明

通过以下作为非限制性示例给出并通过附图示出的本发明的若干个实施方式的详细描述，可以更为清楚地了解本发明所述的其他特征和优势。

[图1]图1为机动车辆方向盘的第一实施方式的透视图，图中所示处于轮辋驱动位置；

[图2]图2为图1中所示的方向盘的俯视图；

[图3]图3为细节透视图，其中示出了装配图1和图2所示的方向盘的运动传递机构的一部分组件；

[图4]图4为待安装在根据第一实施例的方向盘上的扭矩限制器的分解详细透视图；

[图5]图5为第一实施例中扭矩限制器与图4相对的一侧的分解详细透视图；

[图6]图6为根据第一实施例的扭矩限制器的装配详细透视图；

[图7]图7为根据第一实施例的扭矩限制器的装配剖视图和仰视图；

[图8]图8为根据第一实施例的扭矩限制器及周围环境的剖视图和仰视图；

[图9]图9为根据第二实施例的扭矩限制器的剖视图和仰视图；

[图10]图10为根据第二实施例的扭矩限制器在与图9相对的一侧的透视图；

[图11]图11为根据第三实施例的扭矩限制器的透视图；

[图12]图12为根据第三实施例的扭矩限制器的在与图11相对的一侧的分解透视图；

具体实施方式

图1和图2示出了方向盘10，其包括通过辐条14连接中心部分16(也称为轮毂)的轮辋12，轮辋被设置成可以将方向盘接合到车辆的转向柱或电动变速箱上(未示出)。

为了改善车辆用途和使用的人体工程学，轮辋12至少部分地相对于中心部分16铰接安装，从而能够绕垂直于方向盘转轴的主轴A1在两个方向上枢转，以便角定位在以下位置：

-或者处于所谓的驱动位置，在驱动位置，轮辋12的平面通常与中心部分16的轴线方向正交，而中心部分16的轴线方向与车辆行驶时方向盘和转向柱的旋转轴线相吻合；

-或在收起位置，也称为控制台位置，在该位置，轮辋12的平面相对于中心部分16的方向倾斜，尤其是为了使用者可以在轮辋12上放置电脑等。

改变角位置的可能性不一定限于整个轮辋12的枢转，还可以仅涉及轮辋12的一部分——例如仅一半轮辋，这种部分轮辋在本发明的含义中构成轮辋的活动结构。

作为非限制性示例，为了驱动轮辋12枢转，方向盘10在此包括驱动和止动轮辋12的横向模块M。横向模块M在此被设置成邻近方向盘10的后辐条14。

模块M主要集合了电动致动器18、致动器18和轮辋12之间的传递机构20(或驱动机构20)以及方向盘(或直接传递机构)，方向盘(或直接传递机构)包括用于限制可传递至轮辋12的扭矩的扭矩限制器100。

图3示出了传递机构20，其具有：

-属于传递机构20的运动输入小齿轮24，传递机构由致动器18围绕第二轴A2(也称为转动轴A2)转动驱动；

-轮辋12的枢转驱动小齿轮26，其始终与输入小齿轮24啮合(作为非限制性示例，驱动小齿轮26绕轮辋12的主枢转轴A1转动安装)。

为了在两个方向上转动连接驱动小齿轮24和轮辋12，图3还示出了轮毂34，该轮毂能够与轮辋12转动地连成一体并且穿过驱动小齿轮26轴向延伸。

此外，在此制成螺旋弹簧形式的弹簧46，插入到向前轴向延伸的驱动小齿轮26的轮辋27和轮毂34之间，其始终确保驱动小齿轮26的弹力复位。

如图1和图2所示，模块M在此包括两个平行的加强板50，它们之间设置有输入小齿轮24和驱动小齿轮26，以及轮毂34，这些不同组件也是相对于这两个加强板50转动安装的。此外，电动致动器18固定到前加强板50上。

输入小齿轮24均构成运动的带齿输入构件，运动至少被传递至驱动小齿轮26。

作为改型，可以用带齿的内冠状件或者细长或非细长的带齿齿条来代替输入小齿轮24。

致动器18例如是转动电动马达18(或马达18)，其可以结合或不结合变速箱或齿轮减速器以构成电动齿轮马达。在这种情况下，转动输出轴直接或间接驱动输入带齿构件，例如输入小齿轮24。

作为改型，输出轴可以驱动螺母蜗杆系统的螺钉，以通过齿条形构件在两个方向上驱动带齿输入构件。

扭矩限制器优选地与输入小齿轮24，也称为带齿输入构件，共轴安装。

图4为待安装在根据第一实施例的方向盘1上的扭矩限制器100的分解详细透视图。

优选地，驱动机构20包括由致动器18驱动的驱动板60。优选地，驱动板60与马达轴18成一体。

扭矩限制器100在此包括三个肋61，位于驱动板60垂直于旋转轴A2的平面上。肋61是突起的示例。驱动板60还包括设置成用于与输入小齿轮24的轮毂25啮合的轴62。

扭矩限制器100还包括第二板簧63，用于将小齿轮24压靠在驱动板60上。第二板簧63可以是波形垫圈、波形弹簧、锥形垫圈，甚至是螺旋弹簧。

优选地，肋61均匀分布在驱动板60的表面上，即每120度分布一个。可设置驱动板60上的肋61可多可少。

图5是方向盘10根据第一实施例与图4相对的一侧的扭矩限制器100的分解详细透视图。

小齿轮24包括十二个凹槽64。优选地，凹槽64均匀分布在小齿轮24的表面上，面向驱动板60。凹槽64设置成用于容纳肋61，即它们具有相应的形状。凹槽64是沟槽(或第一沟槽或第二沟槽)的示例。

当驱动板60与小齿轮24装配在一起时，肋61就容纳于凹槽64中。因此，扭矩可在驱动板60和小齿轮24之间传递。当待传递的扭矩大于预定扭矩时，肋61将从凹槽64中脱开。如果马达18继续转动，肋61就会重新容纳于与脱开前所在的凹槽64相邻的凹槽64中。这样，向使用者或驾驶员就会听到咔哒声，请他松开方向盘1，使方向盘1枢转，而不会损坏方向盘1的组件或让使用者受伤。这样，制成了触觉装置。此外，扭矩限制器的脱开会导致小齿轮24沿轴A2轴向移动。

这样，第二板簧63就会将肋61压入凹槽64中。

图6是根据方向盘10的第一实施例的扭矩限制器100的组装详细透视图。

图中所示的驱动小齿轮26具有固定在驱动小齿轮26上的添加的板26b。当活动结构12处于定位之中或接近预定位置，例如处于驱动位置时，添加的板26b用于止动扭矩限制器100。这允许确保扭矩限制器100在活动结构锁定在驱动位置时，不能处于中间位置，通常是肋61未啮合到凹槽64中。

图7为方向盘10根据第一实施例的扭矩限制器100的装配剖视图和仰视图。

当待传递的扭矩低于预定扭矩时，肋61位于凹槽64中(即驱动板60与小齿轮24连接啮合)。当待传递的扭矩大于预定扭矩时，肋片61就会从凹槽64中脱开(相当于驱动板60与小齿轮24脱开)。当驱动板60继续转动时，肋61可以在此容纳于相邻的凹槽64中。

优选地，三条肋61中的一条肋61用于将驱动板60对准小齿轮24的中心，另外两条肋61用于在脱开(或解锁)时平衡系统。

换言之，沟槽是一个径向延伸的凹槽64，而突起则是突出的、径向延伸的肋61，设置成用于接合在凹槽64中。

通过调整肋61和凹槽64和/或第二板簧63的几何形状，可以调整预定扭矩。

此外，还可以在肋61处或凹槽64之间设置圆面，以防止扭矩限制器100止动在中间位置，即确保在传递的扭矩大于预定扭矩时，肋61可以轻松地与相邻的凹槽64啮合。此外，这允许限制在相邻凹槽64中重新容纳肋61所需的扭矩。

图8为方向盘10根据第一实施例的扭矩限制器100及周围环境的剖视图和仰视图。

马达18包括与输入小齿轮24共轴的轴18a，第二板簧63设置在小齿轮24和传递机构20的轴承70之间，以确保小齿轮24压靠在驱动板60上。如上所述，第二板簧63确保肋61压入凹槽64(图8中未显示)。

图9为方向盘10根据第二实施例的扭矩限制器100的装配剖视图和仰视图。

其他实施例的参考编号尽可能用于共同的元件。

扭矩限制器100包括驱动弹簧圈形式的第一板簧80，该板簧具有朝向小齿轮24中的凹口84之一突出的两个突起81。板簧80在小齿轮24内部压靠在具有内肋83的凸缘82上。突起81可以通过凸缘82上的两个相应开口与凹口84啮合。凹口84是沟槽(或第一沟槽或第二沟槽)的示例。

与之前一样，当待传递的扭矩小于预定扭矩时，突起81就会容纳在凹口84中。当待要传递的扭矩大于预定扭矩时，突起81可以从凹口84中脱开，并在马达18继续旋转时还可以与相邻的凹口84啮合。

换言之，沟槽是凹口84，而第一板簧80从凸缘82沿径向向外延伸，以形成突起81，并与凹口84啮合。

通过选择第一板簧80的刚度、突起81的尺寸和凹口84的形状，可以调节预定扭矩。

扭矩限制器100的脱开会驱动突起81相对于小齿轮24径向移动。

图10是方向盘10根据第二实施例的扭矩限制器100的透视图。

扭矩限制器100是从与图9相反的一侧示出的。

图11是方向盘10根据第三实施例的扭矩限制器100的透视图。

扭矩限制器100包括传递轴90，用于通过斜面95传递马达18的扭矩。扭矩限制器100还包括设置在柔性部分93远端的销91。柔性部分93与传递轴90成一体，形成片簧。小齿轮24还包括用于容纳销91的孔94。孔94是沟槽(或第一沟槽或第二沟槽)的示例。销91是突起的示例。

换言之，沟槽是孔94，突起是设置在扭矩限制器100旋转轴远端的销91，以及扭矩限制器100包括由柔性材料制成的部分93，该部分设置在销91与小齿轮24和扭矩限制器100旋转轴A2之间。

扭矩限制器100的脱开驱动销91的轴向运动。

图12为扭矩限制器100与图11相对的一侧的透视图。

因此，销91设置为与传递轴90的旋转轴A2保持预定的径向距离，这允许通过选择柔性材料，例如薄弹簧钢片、塑料或聚合材料甚至是复合材料(金属片或杆，如钢、与塑料材料如塑料、聚合物复制模铸，可选与填充材料，如纤维、例如硅树脂、橡胶、聚酰胺、聚丙烯、可选玻璃纤维复制模浇铸......)，调整预定的扭矩。

已知在不背离本发明范畴的情况下，可对适用于本领域技术人员的本说明书中所述的本发明的各种实施例进行显而易见的多种修改和改进。

此外，可以与实施例组合。