CN113423614A - 时钟弹簧方向盘动力组件 - Google Patents

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赖利·T·哈兰
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Abstract

本发明涉及用于为至少一个电导体提供通路以将电流从车辆或船舶电源供应到方向盘的***，该方向盘包括至少一个用于加热的工作元件或控制装置。本发明利用在由壳体安装件和壳体基部形成并包封在壳体盖中的通道内的时钟弹簧组件，以便使方向盘无限旋转而同时仍然保持用于将电流经时钟弹簧传送到车轮的路径。

Description

时钟弹簧方向盘动力组件
相关申请
本申请要求于2018年12月18日提交的题为“CLOCK SPRING STEERING WHEELPOWER ASSEMBLY(时钟弹簧方向盘动力组件)”的美国临时申请No.62/781,406的权益，该申请的全部内容通过参引并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及用于为从电源到车辆的方向盘的至少一个电导体提供通路的***。
背景技术
已经开发出多种装置和***用于在加热方向盘时提供舒适感。这些解决方案种的大多数中所存在的主要问题在于方向盘上的加热元件必须被供以电流。
一种解决方案是创建一个方向盘衬套。例如，在US 4,549,069中公开了用于方向盘的电加热的盖。盖呈环状地延伸的筒形衬套的形状，该衬套沿着所述衬套上的线分开，所述线面向并平行于方向盘的轮缘，该方向盘待安装在盖上，并且盖封围该轮缘。衬套包含一组通电加热元件和在已安装衬套后设置在加热元件与轮缘之间的热绝缘体，以防止热量流入方向盘和转向柱。
另一种方法是提供穿过转向柱的电气通路。大多数情况下，将电源连接至方向盘中的加热元件的线材必须穿过静止的转向柱。这产生的迫切问题在于方向盘本身必须相对于静止的转向柱转动。因此，由于线材随着方向盘的不断旋转而移动，通常会遇到管理线材的问题。还有一个问题是保护内部电流传输***免受灰尘和各元件的影响。
因此，需要一种将动力和控制信号从方向盘传输到车辆以及将动力和控制信号从车辆传输到方向盘、同时保持密封以防止灰尘和水侵入的装置。
发明内容
本发明涉及用于为从电源到方向盘的至少一个电导体、包括方向盘中或方向盘上的至少一个工作元件、提供通路的***。方向盘的工作元件可以包括示例性加热元件，一个或多个电导体连接至该示例性加热元件。替代性地，方向盘可以包括用于车辆功能件的控制装置，例如用于与电导体连接的无线电、电话等的控制装置。更具体地，本发明的若干实施方式包括从电源和通/断开关经转向柱到示例性方向盘加热元件的电导体通路，该电导体通路对在方向盘相对于保持静止的转向柱转动时发生的连续卷绕和解绕具有适应性。具体地，本发明是一种用于方向盘旋转的抗元件时钟弹簧组件。
本发明通常包括可以由铝制成的基部、围绕基部的O形环密封件、设置在基部与旋转分离器之间的带状线缆、具有在轴向上设置在带状线缆内的防尘圈唇(wiper lip)的旋转轴密封件、具有设置在旋转分离器的对面面部上的防尘圈唇(wiper lip)的旋转轴密封件、以及上塑料壳体。
在一实施方式中，本发明是一种时钟弹簧方向盘动力组件，该时钟弹簧方向盘动力组件用于在允许方向盘无限旋转的同时向方向盘提供电流，该方向盘动力组件包括：壳体安装件，该壳体安装件用于连接至车辆或船舶；时钟弹簧组件，该时钟弹簧组件连接至壳体安装件，所述时钟弹簧组件包括位于第一端端部处的连接至所述车辆或船舶的电连接件以及位于第二端部处的连接至方向盘的电连接件；壳体基部组件，该壳体基部组件设置成在时钟弹簧组件内自由旋转，时钟弹簧组件的所述第二端部延伸穿过壳体基部；以及壳体盖，该壳体盖连接至壳体基部，所述壳体基部保持时钟弹簧组件和壳体安装件。
时钟弹簧方向盘动力组件可以包含设置在壳体盖与壳体基部组件之间的O形环。
时钟弹簧方向盘动力组件可以包含绕壳体盖的周缘设置的多个夹，所述夹接合壳体基部组件内的插孔。
时钟弹簧方向盘动力组件可以包含设置在壳体基部组件与壳体安装件之间的内双唇缘密封件，所述内双唇缘密封件由内密封件弹簧夹保持到位。时钟弹簧方向盘动力组件还可以包括设置在壳体安装件与壳体盖之间的外双唇缘密封件，其中，外双唇缘密封件由外密封件弹簧夹保持到位。
时钟弹簧方向盘动力组件可以包括与时钟弹簧组件连接的电连接件，该电连接件是柱状电极。
时钟弹簧方向盘动力组件在时钟弹簧组件的第二端部处包括导体，该导体穿过固定的壳体通向电连接器柱。替代地，可以有多个导体穿过固定的壳体通向电连接器柱。
时钟弹簧方向盘动力组件包括一定的几何形状，其中，壳体盖、壳体基部和壳体安装件的组件限定用于时钟弹簧组件的通道，所述通道定尺寸成用于时钟弹簧的基于旋转的膨胀和收缩。
在一实施方式中，本发明包括一种时钟弹簧方向盘动力组件，该时钟弹簧方向盘动力组件用于在允许方向盘无限旋转的同时向方向盘提供电流，方向盘时钟弹簧动力组件包括：固定的壳体安装件，所述固定的壳体安装件包括从第一面部延伸的一对柱和从对面的面部延伸的时钟弹簧基部；可旋转的壳体基部，该壳体基部包括筒形基部柱，该基部柱与壳体安装件的时钟弹簧基部中的孔口配合；时钟弹簧，该时钟弹簧绕时钟弹簧基部设置；以及壳体盖，该壳体盖形成绕时钟弹簧和壳体安装件的筒状件；所述壳体盖包括用以与壳体基部连接的紧固件；其中，所述时钟弹簧和壳体基部能够顺时针或逆时针自由旋转超过360度，同时仍保持与壳体安装件的电连接。
时钟弹簧方向盘动力组件还可以包括内双唇缘密封件和外双唇缘密封件，其中，内双唇缘密封件定位在壳体基部与壳体安装件之间，并且外双唇缘密封件定位在壳体盖与壳体安装件之间。
本发明还可以包括一种通过无限旋转接头向方向盘供应电流的方法，该方法包括：
将方向盘连接到壳体基部，所述壳体基部包括中空轴以接合车辆或船舶的转向组件；
将壳体安装件连接至车辆或船舶；
将时钟弹簧设置在壳体安装件与壳体基部之间，所述时钟弹簧在第一端部处固定地附接至壳体安装件并且在第二端部处以可旋转的方式连接至壳体基部；并且
经壳体安装件将电源线连接至时钟弹簧；
其中，电流经时钟弹簧传送出来并且然后传送到方向盘。
以上概述并不旨在描述本公开的主题的每个所图示的实施方式或所有实现方式。随后的附图和详细描述更具体地例示了各种实施方式。
附图说明
参照附图考虑各个实施方式的下列详细描述，可以更完全地理解本发明的主题，在附图中：
图1是方向盘和时钟弹簧动力组件的立体图；
图2是方向盘的正视图；
图3是方向盘的后视平面图；
图4是方向盘和时钟弹簧动力组件的分解立体图；
图5是方向盘和时钟弹簧动力组件的正视立体图；
图6是时钟弹簧动力组件的立体分解图；
图7是时钟弹簧动力组件的前侧立体图；
图8是时钟弹簧动力组件的后侧立体图；
图9是时钟弹簧动力组件的横截面图；
图10是时钟弹簧动力组件的壳体基部的横截面图；以及
图11是时钟弹簧动力组件的壳体安装件的横截面图。
尽管各个实施方式能够修改为各种改型和替代形式，但各个实施方式的细节已经在附图中通过示例示出并且将被详细描述。然而，应该理解，目的不在于将所要求保护的发明限于所描述的特定实施方式。相反，目的是覆盖落入由权利要求书所限定的主题的精神和范围内的所有改型、等同方案和替代方案。
具体实施方式
本发明是一种时钟弹簧方向盘动力组件，该时钟弹簧方向盘动力组件提供动来自车辆或船舶行进的动力，通过时钟弹簧方向盘动力组件到达方向盘。方向盘允许进行各种控制或方向盘加热，同时允许方向盘无限旋转。
图1至图5是附接有时钟弹簧方向盘动力组件10的方向盘20的视图。时钟弹簧方向盘动力组件10通常设置在方向盘20与车辆或船舶的转向单元之间。电源线延伸穿过转向单元或转向组件并延伸到时钟弹簧方向盘动力组件10。虽然未示出，但转向轴从转向单元、经时钟弹簧方向盘动力组件10延伸到方向盘20。该轴通过任意常规紧固装置连接到方向盘20。方向盘20和转向单元可以用在船舶、汽车或其他机动或非机动车辆上。
图2是方向盘20的正视平面图。在第一实施方式中，在方向盘20的中央处设置有电连接器柱31以提供与安装到方向盘控制装置或由方向盘控制装置控制的任意附件的电连接。图3图示了带有时钟弹簧方向盘动力组件10的方向盘20的后视图。
图4是时钟弹簧方向盘动力组件10的一实施方式的各元件的分解立体图。时钟弹簧方向盘动力组件10包括壳体盖22、内双唇缘环23、双唇缘外环24、壳体安装件25、时钟弹簧26、O形环27和壳体基部28。壳体基部28可以包括一对相对的面向前方的紧固件安装件29，紧固件安装件29轴向地延伸穿过方向盘20中的安装孔30。方向盘20还包括电连接器孔口32。电连接器柱31从壳体基部28轴向地延伸穿过电连接器孔口32。
图5描绘了具有已安装好的时钟弹簧方向盘动力组件10的方向盘20的立体图。电连接器柱31从壳体基部28轴向地延伸穿过电连接器孔口32。相对的面向前方的紧固件安装件29轴向地延伸穿过方向盘20中的安装孔30。紧固件安装件的数量及其穿过方向盘的相对位置可以根据方向盘的设计和电连接件的位置而变化。
图6是时钟弹簧动力组件10的立体分解图。注意到图4和图6图示了相同的时钟弹簧方向盘动力组件10，但具有如通过壳体安装件25可注意到的不同的旋转状态。
时钟弹簧方向盘动力组件10包括壳体盖22、内双唇缘环23、双唇缘外环24、壳体安装件25、时钟弹簧26、O形环27和壳体基部28。
壳体盖22的形状通常为筒形，并且壳体盖22限定开放的中央通道33。壳体盖22包括绕盖配合面34的周缘设置的一系列夹35。夹35包括用于固定地连接至壳体基部28的凸缘或接合特征部。壳体盖22包括位于对面的外侧37上的唇缘36，以用于将时钟弹簧动力组件10的各元件保持在盖22内。
为了将时钟弹簧动力组件10密封起来以免受环境条件的影响，内双唇缘环23和双唇缘外环24定位在壳体安装件25的对面的侧部上。内双唇缘环23和双唇缘外环24可以具有类似的构造，这种构造具有平滑连续的外周缘39和几何形状不同的内周缘40以允许压缩密封。夹38、诸如弹簧夹可以用来相对于壳体安装件25保持内双唇缘环23和双唇缘外环24的相对位置。
在图6中，壳体安装件25包括圆形中央凸缘41，该圆形中央凸缘41的直径定尺寸成使得其能够紧密地配装在壳体盖22内。时钟弹簧基部42从中央凸缘41朝向壳体基部28轴向地延伸。时钟弹簧基部42是筒状件，其限定用于与壳体基部28配合的孔口。壳体安装件25还可以包括从中央凸缘41延伸的线缆入口43，以用于保持时钟弹簧26的位置。转向轴孔口44位于圆形中央凸缘41的对面的侧部上。一对相对的臂部45和46从转向轴孔口延伸，并朝向内双唇缘环23和双唇缘外环24延伸。臂部45和46在其远端端部包括安装凸缘47。线缆壳体50包括至少一个轴向通路48，以用于经时钟弹簧方向盘动力组件10提供动力。转向轴孔口44的直径大于时钟弹簧基部42的直径。
时钟弹簧26包括平坦的柔性线缆。时钟弹簧26的内径部包绕时钟弹簧基部42并且坐置在圆形中央凸缘41上。时钟弹簧26包括方向盘连接器49，该方向盘连接器49从时钟弹簧26的外周缘朝向壳体基部28延伸。方向盘连接器49包括一系列直角台阶以将线缆从壳体安装件25的外径部引导至壳体基部28的电连接器柱31。车辆连接器线缆51从时钟弹簧26轴向地延伸至壳体安装件25。壳体安装件25的线缆入口43限定用于车辆连接器线缆51的孔口。
壳体基部28包括上面部52，连接器柱29和电连接器柱31从该上面部朝向方向盘20延伸。时钟弹簧面部53位于上面部52的对面的侧部上。时钟弹簧面部53包括与壳体安装件25配合的筒形基部柱54。平面搁板55从筒形基部柱54的外周缘延伸至壳体基部28的外周缘。O形环29设置在绕壳体基部28的周缘的O形环通道56内以与壳体盖22一起提供密封。
图7和图8以立体图图示了时钟弹簧方向盘动力组件10。图7描绘了从方向盘一侧观察的视图。连接器柱29轴向地延伸远离壳体基部28。连接器柱29根据与方向盘的配合要求可以具有多种形状和尺寸。电连接器柱31图示为具有多个通道。
图8图示了从陆地交通工具或水上交通工具的一侧观察的时钟弹簧方向盘动力组件10的立体图。车辆连接器线缆51和壳体安装件25的相对的臂部45和46从时钟弹簧方向盘动力组件10轴向地延伸。
图9至图11描绘了时钟弹簧方向盘动力组件10和部件—壳体安装件25和壳体基部28的横截面图。如图9所描绘的，内部双唇缘密封件23定位在壳体基部28与壳体安装件25之间。外双唇缘密封件24定位在壳体盖22与壳体安装件25之间。夹38用于绕壳体基部28和壳体安装件25将外双唇缘件24和内双唇缘件23锁定在相对位置。
在操作中，电流经车辆连接器线缆51至时钟弹簧26而被提供给方向盘20。方向盘连接器49又经壳体基部28中的孔口31将电流从时钟弹簧26供给方向盘。壳体安装件25相对于壳体基部28处于固定位置。壳体安装件25连接到海上或陆地交通工具。相反，壳体基部28随方向盘20自由旋转360度。时钟弹簧26提供旋转接头两侧之间的柔性连接。
在本文中已经描述了***、装置和方法的各个实施方式。这些实施方式仅以示例的方式给出并且不旨在限制所要求保护的发明的范围。此外，应当理解，已经描述的实施方式的各种特征可以以各种方式组合以产生许多附加的实施方式。此外，虽然对于所公开的实施方式已经描述用于使用的各种材料、尺寸、形状、构型和位置等，但除了那些公开的之外的其他材料、尺寸、形状、构型和位置等可以在不超过所要求保护的发明的范围的情况下被采用。
相关领域的普通技术人员将认识到，本发明的主题可以包括比上述任何单独的实施方式中所示出的特征更少的特征。本文中描述的实施方式并不意味着是对本发明主题的各种特征可以被组合的方式的穷举性呈现。因此，实施方式不是特征的互斥组合；相反，如本领域普通技术人员所理解的，各种实施方式可以包括从不同的单独的实施方式中选择的不同的单独的特征的组合。此外，相对于一个实施方式描述的元件可以在其他实施方式中实施，即使在这种实施方式中没有描述时也可以实施，除非另有指示。

Claims (14)

1.一种时钟弹簧方向盘动力组件，所述时钟弹簧方向盘动力组件用于在允许方向盘无限旋转的同时向所述方向盘提供电流，所述方向盘动力组件包括：
壳体安装件，所述壳体安装件用于连接至车辆或船舶；
时钟弹簧组件，所述时钟弹簧组件连接至所述壳体安装件，所述时钟弹簧组件包括位于第一端部处的连接至所述车辆或船舶的电连接件以及位于第二端部处的连接至所述方向盘的电连接件；
壳体基部组件，所述壳体基部组件设置成在所述时钟弹簧组件内自由旋转，所述时钟弹簧组件的所述第二端部延伸穿过所述壳体基部；以及
壳体盖，所述壳体盖连接至所述壳体基部，所述壳体基部保持所述时钟弹簧组件和所述壳体安装件。
2.根据权利要求1所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，在所述壳体盖与所述壳体基部组件之间设置有O形环。
3.根据权利要求1所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，绕所述壳体盖的周缘设置有多个夹，所述夹接合所述壳体基部组件内的插孔。
4.根据权利要求1所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，在所述壳体基部组件与所述壳体安装件之间设置有内双唇缘密封件。
5.根据权利要求4所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，所述内双唇缘密封件由内密封件弹簧夹保持就位。
6.根据权利要求1所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，在所述壳体安装件与所述壳体盖之间设置有外双唇缘密封件。
7.根据权利要求6所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，所述外双唇缘密封件由外密封件弹簧夹保持就位。
8.根据权利要求1所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，所述时钟弹簧组件连接的电连接件是柱状电极。
9.根据权利要求1所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，所述时钟弹簧组件的所述第二端部包括导体，所述导体穿过固定的壳体通向电连接器柱。
10.根据权利要求9所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，多个导体穿过固定的壳体通向电连接器柱。
11.根据权利要求1所述的时钟弹簧方向盘动力组件，其中，所述壳体盖、所述壳体基部和所述壳体安装件的组件限定用于所述时钟弹簧组件的通道，所述通道定尺寸成用于时钟弹簧的基于旋转的膨胀和收缩。
12.一种时钟弹簧方向盘动力组件，所述时钟弹簧方向盘动力组件用于在允许方向盘无限旋转的同时向所述方向盘提供电流，所述方向盘时钟弹簧动力组件包括：
固定的壳体安装件，所述固定的壳体安装件包括从第一面部延伸的一对柱和从对面的面部延伸的时钟弹簧基部；
可旋转的壳体基部，所述壳体基部包括筒形基部柱，所述基部柱与所述壳体安装件的所述时钟弹簧基部中的孔口配合；
时钟弹簧，所述时钟弹簧绕所述时钟弹簧基部设置；以及
壳体盖，所述壳体盖形成绕所述时钟弹簧和所述壳体安装件的筒状件；
所述壳体盖包括用以与所述壳体基部连接的紧固件；
其中，所述时钟弹簧和所述壳体基部能够顺时针或逆时针自由旋转超过360度，同时仍保持与所述壳体安装件的电连接。
13.根据权利要求13所述的时钟弹簧方向盘动力组件，还包括内双唇缘密封件和外双唇缘密封件，其中，所述内双唇缘密封件定位在所述壳体基部与所述壳体安装件之间，并且所述外双唇缘密封件定位在所述壳体盖与所述壳体安装件之间。
14.一种通过无限旋转接头向方向盘供应电流的方法，所述方法包括；
将方向盘连接至壳体基部，所述壳体基部包括中空轴以接合车辆或船舶的转向组件；
将壳体安装件连接至所述车辆或船舶；
将时钟弹簧设置在所述壳体安装件与所述壳体基部之间，所述时钟弹簧在第一端部处固定地附接至所述壳体安装件并且在第二端部处以可旋转的方式连接至所述壳体基部；以及
经所述壳体安装件将电源线连接至所述时钟弹簧；
其中，电流经所述时钟弹簧传送出来并且然后传送到所述方向盘。
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