CN1726572A - 转向柱组件 - Google Patents

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威廉·E·博斯提克
阿利克斯·凯尼格
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Gao Tian - Petrie Co
Takata Petri Inc
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Gao Tian - Petrie Co
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Abstract

根据本发明，一种车辆转向柱(10)被设计成可以提供与车辆电子***(12)和车辆转向机构(14)的组件化的快速连接。一个转向盘(36)以一种常见的方式与一个钟表弹簧(34)连接，从而提供与转向盘(36)的电子通讯。一个电导管(36)沿着转向柱(10)的长度方向延伸，并优选地由一种刚性材料构成。电导管(26)包括第一末端和第二末端，用于提供从钟表弹簧(34)到与转向柱(10)的相对转向盘(36)的一端上的车辆电子***之间的电子通讯。第一圆柱形延长件(44)从转向盘(36)中延伸，并将转向盘(36)连接到车辆转向机构(14)中。第一圆柱形延长件(44)包括构成为阳模配合或阴模配合的第一端(86)。第二圆柱形延长件(46)从转向机构(14)中延伸，用于与第一圆柱形延长件(44)连接，因而第二圆柱形延长件包括形成为阳模配合或阴模配合的第二端(90)，与第一圆柱形延长件(44)的第一端(86)相对并相互配合。通过使第一端(86)和第二端(90)相配合，第一和第二延长件(44)和(46)以一种锁紧的方式产生机械连接。电导管(26)固定在第一圆柱形延长件(44)上，因此第二电子连接器(22)沿着第一圆柱形延长件(44)纵向布置，当第一圆柱形延长件(44)与第二圆柱形延长件(46)配合时，第二电子连接器(22)可以提供同时的电子和机械连接。

Description

转向柱组件
相关申请的交叉引用
本申请要求2002年12月13日提交的临时申请No.60/433,247的权利，在这儿通过引用与本文结合。
技术领域
本发明总的涉及车辆转向组件，更特别地涉及一种组件化的转向柱，它可以更加便利使转向柱与相关车辆组装。
背景技术
汽车设计者目前的一个目标是通过简化车辆装配厂中的装配过程而使其优化。其中一个趋势是通过一个管理供应商而协调各种零部件的制造。
对于转向柱组件，常见的装配过程是在车辆装配厂中将转向柱的各种部件装配成一个完整的转向柱。这一般涉及相对繁复的加工步骤，包括将每个转向柱部件电气连接到车辆的电路***中。因此，例如，必须单独将每个零件连接到转向柱上或连接到仪表板下的各种插孔上。
对于转向柱与车辆转向机构的机械连接，一般必须通过相对复杂和费时的步骤才能将转向柱连接到车辆转向机构上。因此，在车辆装配厂中简化转向柱的装配，以节省时间并简化与车辆之间连接的复杂程度，是本技术领域中的一个进步。
发明内容
根据本发明，设计了一种转向柱，它可以提供与车辆电子***和车辆转向机构的组件化的快速连接。转向盘以一种常见的方式连接到一个钟表弹簧上，从而提供与转向盘之间的电子通讯。该钟表弹簧包括用于与车辆电子***通信的第一电子连接器。一条电导管在转向柱的长度方向上延伸，优选为刚性材料构成。该电导管包括第一末端和第二末端，用于提供从钟表弹簧到位于与转向盘相对的转向柱的一端上的车辆电子***之间的电子通讯。在电导管的第一末端的第一电子连接器将电导管连接到车辆电子***上。在电导管的第二末端的第二电子连接器将钟表弹簧与电导管连接，以提供转向盘、钟表弹簧和车辆电路***之间的电子通讯。
优选地，至少一个辅助电子连接器形成在电导管上，用于与至少一个转向柱部件例如方向灯组件之间的电气连接。在该辅助电子连接器的周围形成有一个对接点，从而为电导管和转向盘部件之间的直接通信提供一个底座。当然在多个电子连接器的周围形成多个对接点用于与多个各自的部件直接通信也是可以的。将部件对接在电导管中可以建立起该部件与车辆电子***之间的电子通讯。
该转向柱还可以包括固定在车辆转向机构附近的一个摇杆，车辆电路***的一个***电子插孔固定在该摇杆上，从而在调整转向柱的倾斜度时可以便利转向柱的电子通讯。
第一圆柱形延长件从转向盘上伸出，用于连接转向盘和车辆转向机构。第一圆柱形延长件包括结构为阳模配合或阴模配合的第一末端。第二圆柱形延长件从转向机构或接收器毂上伸出，用于与第一圆柱形延长件连接，其中第二圆柱形延长件包括形成为阳模配合或阴模配合的第二末端，与第一圆柱形延长件的第一末端相对并与之配合。
通过将第一末端和第二末端配合，第一延长件和第二延长件就以相互锁紧的结构而机械连接。电子导管固定在第一圆柱形延长件上，而第一电子连接器沿着第一圆柱形延长件而纵向导向，从而当第一圆柱形延长件与第二圆柱形延长件相互配合时同时提供电子和机械连接。当转向柱与***插孔和车辆转向机构并列时，可以便利车辆内的转向柱的组件化装配。
附图说明
图1描述了本发明一个实施例的分解图，该实施例与接收器机械毂上的上倾斜转向机构结合时特别有利。
图2描述了本发明一个实施例的分解图，该实施例与一个固定或“低倾角”的接收器机械毂结合时特别有利。
图3是根据本发明的电导管的透视图。
图4是根据本发明的电导管的透视和局部剖视图。
图5是转向柱组件和车辆转向机构与电子***之间的接口的透视图。如图所示，一个接收器或车辆***插头优选地固定在车辆结构上，一旦转向柱对接在该接收器上，它就与一个相应的导管插孔配合。
具体实施方式
对照图1，图中显示了根据本发明的一个组件化转向柱组件10的分解图。该转向柱组件10具有一个组件化的***式的特性，可分别用于该转向柱10和车辆电路***12以及车辆转向机构14之间的电子和机械连接。如图中示意性所示，一个接收器16固定在车辆的横梁上，优选为在仪表板54之下，其中该接收器16可便利转向柱10的组件对接，并优选为可滑动地承受转向柱10。
在本发明的第一个方面，优选地连接在车辆电路***12的一个对应的线束20上的第一电子连接器或车辆***插孔18被固定在接收器16中，并提供车辆电路***12和转向柱电路***21之间的电子通讯。车辆电路***12为一种常见的设计形式，优选地包括一个解码功能，可用于一般沿着转向柱10发生的各种转换。自然地，转向柱电路***21也被优选地设计成为补足车辆电力***12的解码功能。因此，如本技术领域中所常见的，在转向柱电路***21中具有一个编码模块或电路，例如，模拟数据在被传送到车辆电路***12中之前，会先被转换成数字数据。相对应的第二电子连接器22位于转向柱10的一端上，从而在转向柱10与接收器16对接时，第一和第二插头18和22相互配合，以便建立起车辆和转向柱10之间的电子通讯。根据本发明，第二电子连接器22位于电导管26的第一端24上，并将各种转向柱部件28或至少一个转向柱部件28集成到至少一个或更多的对应的电子连接器32中，该电子连接器32优选为沿着电导管26的长度方向布置。换句话说，转向柱10的每个电子部件28在电气上与一个指定的沿电导管26布置的辅助电子连接器32连接。转向柱10的各种子组件或部件28可以直接与电导管26电气连接，也可以通过中间电路而进行远程通信。
例如，如图中所示，一个钟表弹簧34被优选地应用在紧接转向盘36的后部，并以常见的方式安装在转向盘36上。为了描述，如通过引用而与本文结合的美国专利No.5,704,633所述的一个典型钟表弹簧34可以被连接在该转向柱10和转向盘36上。与此一致，该钟表弹簧34可以被集成在一个包括转向盘36、气囊38和钟表弹簧34的组件中。
如图中所示，转向盘36包括一个枢轴40和一个框架42。一个实心的柱形杆或第一圆柱形延长件44，其外部或外螺旋形花键(exvolute spline)，被压铸或焊接等而固定在框架42上，并与之共用通过框架42中心而延伸的轴45。这样，当柱形杆44固定在框架42上，就从转向盘36的后部伸出，并远离驾驶员的位置，从而在转向盘36和机械毂或接收器16的第二圆柱形延长件46之间提供机械连接。换句话说，该柱形杆44与机械毂46同轴布置并在其中可以滑动，这样，一旦对接装配后的转向柱10，该柱形杆44的外花键或凹槽48就与机械毂46的内部或渐开线花键(involute spline)50接合。另外，该柱形杆44也可以是一个具有内部或渐开线花键或凹槽50的管套或内孔状的部件。在这种情况下，接收器16的机械毂46就相应为一个外凸状而不是内孔状的部件，这样，当转向柱10***到接收器16中，管套44的内花键50就与优选地布置在机械毂***的外花键48接合。不管是哪种形式，在符合组件化概念而机械连接转向柱10的时候，可以确定的是第一和第二圆柱形延长件44和46在转向柱10长度的中间位置上的结合是特别有用的。该管套或柱形杆44同时也作用为一个支架，使得某些转向柱部件28在与电导管26产生电子通讯时可以在该管套44周围放射状地定向。因此，电导管26也基本上沿着该管套44的长度方向延伸，为在管套44周围放射状地定向的这些部件28提供电子接口。
在一个优选实施例中，环形的钟表弹簧34放射状地沿管套周围布置，紧临转向盘36的后方，并朝向仪表板54。钟表弹簧34优选地咬合或以其它方式固定在转向盘36的后部。一个气囊组件38固定在转向盘36的前方，与钟表弹簧34相对，但与一种常见的方式与该钟表弹簧34电子通讯。换句话说，如美国专利No.5,704,633所述，气囊组件38固定到钟表弹簧34上时将转向盘36夹在中间。根据本发明，电导管26的电子接触器与钟表弹簧34上相应的电子接触器产生电子通讯或相互配合。因此，该钟表弹簧34上的第三个插头或电子连接器56与电导管26相应的第四个插头或电子连接器58配合和接合。在一个优选实施例中，电导管26被整体地浇铸在钟表弹簧34的底座上，从而以与管套相同的方向沿转向盘36的后部延伸。但是，钟表弹簧34并不需要被浇铸在电导管26中，而是可以连接在电导管26上而形成一个组件。
这样，当发生碰撞事故时，该钟表弹簧34以常见的方式传送碰撞传感器(没有示出)的一个信号，从而触发气囊38。从转向盘36上的部件中伸出多个电子接头，并以常见的方式而连接到钟表弹簧34上。一个转向盘后盖60优选地咬合在钟表弹簧34之上。电导管26从该后盖60内的一个开口62中通过。如有需要，钟表弹簧34可以布置在后盖60的后部，同时仍然与转向盘36上的部件28电子通讯。
如图中所示，至少有一个或优选地有多个不同的辅助插头、插孔以及/或者电子连接器64可以沿着电导管26的长度方向布置，以利于其它功能部件28的固定和电子通讯。或者，转向盘36可以包含车辆操作所需的全部功能开关。如图所示，示例性的辅助电子连接器64包含基本放射状向外延伸的铜片或基质间片66或插脚或插孔66，从而便于与各个部件28相应的电子连接器产生电子通讯。至少有一个对接点68，而优选地有多个对接点68，每个对接点68优选地对应每个功能部件28，以便于部件28与其相应的辅助电子连接器64之间的电子通讯。因此，对接点68可能包含一对基本平行的凹槽，横过电导管26的纵轴线45或与之平行，它们与各个部件28上的一对相应的导向延长件配合，从而便于该部件与电导管26的可滑动的结合，也便于与相对的基质间片66的配合。或者，对接点68可以包含一个由***护套72包围着的插头或插孔70，在一个对应部件上的插头或插孔74与之连接时，它可以提供刚性的结合点。
如通过引用而结合在本文中的美国专利No.6,225,582所示，可将一个中心布置的支撑板结合在电导管26中，以方便转向柱开关的移除和更换。如该专利申请所述的对应的电路***可以如上所述那样实施。或者，如通过引用而结合在本文中的美国专利No.6,417,468所述那样，被集成在转向柱开关中的电子插头可以被用于将开关连接到电导管26上。典型的转弯信号和危险警告控制装置可以如通过引用而结合在本文中的美国专利No.4,016,380所述的那样进行设计。实际上，在转向柱10中任何有用的部件28都可以如上所述那样连接。当然也可以使用其它常见的或适当的电子连接器64。
转向柱10的各种部件28都是通过本技术领域中常见的方法制造而成。例如，转向盘36可以具有一个枢轴40和框架42，该框架为压铸而成，并通过常见的泡沫浇铸加工处理而涂上一层有弹性的涂料。若有需要，第一圆柱形延长件44可以被压铸成为转向盘36整体的一部分，从而避免在该延长件44形成之后再单独将它固定在转向盘36上。各种电子部件28可以由本技术领域中现有的制造商所提供。例如，德国Valeo Schalter和Sensoren有限公司和/或日本Yazaki公司可以提供如通过引用而结合在本文中的美国专利No.6,183,005和6,417,468所述的各种转向柱部件28。另外，各种电子连接器可以如通过引用而结合在本文中的美国专利No.6,132,229，6,116,919，3,993,936，6,475,005和6,386,909所述那样制造而成，然后再与常见部件28结合。电导管26可以由刚性聚合物浇铸而成，同时镶嵌与电导管26一并延伸的铜线66和/或铜管或金属管66。换句话说，各种连接器64可以通过常见的方法制造而成。可以设想的是，机械毂或第二圆柱形延长件46以及摇杆76(在下面说明)可以通过压铸或其它方法而形成，然后在原始设备制造商和/或车辆转向机构14制造商例如伊顿(Eaton)的合作下，结合到横梁78中。通过这种方式，在机械毂46的第一电子连接器18上的***电路12也可以通过与原始设备制造商的合作而提供。
图5是转向柱组件10和接收器16之间接口的透视图。如图所示，第一插头或接收器插头18被固定到车架78上，以便一旦转向柱10与接收器16对接，插头18就与第二电子连接器或电导管插头22配合。一个凸轮锁紧器80可枢轴转动地位于接收器插口18周围，用于辅助将电导管插头22牢固地结合在接收器插口18上。下面将进一步说明机械毂或第二圆柱形延长件46和圆柱形支架或第一圆柱形延长件44之间的连接。如图所示，可以简单地通过螺栓连接或将至少一个接收器支架82固定到至少一个转向柱支架84上而使转向柱10牢固地连接在接收器16上。
需要强调的是，根据本发明，将所有转向柱电路***21连接到一个导管26上便利了转向柱10同时的电子和机械对接：通过支架44和机械毂46的配合而实现机械对接，以及，通过接收器16和导管26的第一和第二插头18和22的结合而实现电子连接。与相关的技术不同，将支架44结合到转向盘36的中心上，并且将电路***集成到一个电导管26中，而不使用传统的多个插头，使得可以在装配点上实现一步连接。实际上，各种转向柱部件线路被合并到与一个而不是多个接收器插头18连接的一个电导管26中。因此，本发明便利了在装配厂中在组件化安装之前整个转向柱10的完整装配。这样，简单地将转向柱10***和固定到接收器中就可以完成在装配厂中简化的电子和机械连接。
另外还需要强调的是，第二电子连接器22被固定在与第一圆柱形延长件44的第一末端86相对应的一点上，从而在连接转向柱10和车辆时保证了一致的机械和电子对准。代表固定件的螺栓88可以用于使转向柱10牢靠地固定在接收器和/或仪表板54上。
最后，管状或圆柱形杆44可以被设计成可适应于倾斜转向。如通过引用而结合到本文中的美国专利No.5,606,892所述，在需要进行倾斜转向时，接收器16的机械毂46可以包含凹嵌在仪表板54上的一个“低倾角”或低支点。或者，它可以在机械毂46与转向柱杆44连接的位置上包含一个结合在机械毂中的上倾转向机构。一种典型的倾斜转向机构如通过引用而结合在本文中的美国专利No.6,450,058所述。在一个低倾角实施例中，如图5所示的接收器插头18将优选地固定在机械毂46的支点和转向盘36之间的一个位置上。连接到接收器插头18上的一个软线束20可以适应于机械毂46倾斜或转动动作的任何变化。通过这种方式，该倾斜转向机构也可以配备一个与软线束20连接的接收器插头18，从而便利了倾斜转向，同时又保持了组件化的概念。在本技术领域中的任何一名普通技术人员可以理解，其它已知的设计可在不影响本文所述的组件化概念的情况下被加以应用。
另外，与软线束20连接的接收器插头18可以被固定在枢轴摇杆76或底座上的横梁78上，从而一旦倾斜，可以使接收器插头18的角度适应于转向柱10的角度。通过这种方式，机械毂或第二圆柱形延长件46可以通过一种常见的方式而连接到车辆转向机构14上，但仍然固定在摇杆76上，以保证一致的机械和电子对准。
上述的说明仅用于描述的目的，并不在任何方面对本发明进行限制。因此，本技术领域中的那些熟练技术人员可以理解，在不偏离如上所述以及如附加权利要求所述的本发明的范围内，可以将各种修改应用在上述公开的实施例中。

Claims (15)

1.一种用于机动车上的连接到车辆电子***和车辆转向机构上的转向柱包括：一个转向盘；
一个与所述转向盘电子通讯的钟表弹簧，所述的钟表弹簧包括第一电子连接器，用于与所述的车辆电子***通信；
一个电导管，该电导管包括用于提供从所述的钟表弹簧到所述的车辆电子***的电子通讯的第一末端和第二末端；以及
在与所述的车辆电子***连接的所述电导管的所述第一末端上的第二电子连接器；和
在与所述钟表弹簧的所述第一电子连接器连接的所述电导管的所述第二末端上的第三电子连接器；
其中贯穿转向柱的电子通讯是通过将所述的电导管连接到所述的车辆电子***上而建立的。
2.权利要求1中的转向柱，其中所述的转向柱进一步包括：
至少一个放射状地位于所述电导管周围的辅助电子连接器；
至少一个与所述的至少一个辅助电子连接器电子通讯的部件；以及
在所述的至少一个辅助电子连接器周围的一个对接点，用于将所述的至少一个部件安装在所述的电导管上。
3.权利要求1中的转向柱，进一步包括：
在所述的电导管上的多个辅助电子连接器，每个辅助电子连接器放射状地布置在所述的电导管周围；
与所述多个电子连接器电子通讯的多个部件，每个所述的部件对应一个各自的辅助电子连接器；以及
多个对接点，每个所述的对接点对应所述多个辅助电子连接器的各自的一个并布置于其周围，每个所述的对接点用于安装所述多个部件中相应的一个，
其中将多个部件对接在所述的电导管上建立了所述多个部件与所述车辆电子***之间的电子通讯。
4.权利要求2中的转向柱，其中所述的至少一个辅助电子连接器是由第一组电子基质间片所形成的，而所述的至少一个部件是由第二组电子基质间片所形成的，从而一旦将所述的至少一个辅助电子连接器对接在所述的部件上，所述的第一组电子基质间片就和所述的第二组电子基质间片配合在一起，从而便利了所述的部件与所述的车辆电子***之间的电子通讯。
5.权利要求2中的转向柱，其中所述的至少一个辅助电子连接器是由一个电子插孔所形成，而所述的至少一个部件是由一个插头所形成，该插头包含至少一个插脚，从而一旦将所述的至少一个辅助电子连接器对接在所述的部件上，所述的插头就会和所述的电子插孔结合，从而便利了所述部件和所述车辆电子***之间的电子通讯。
6.权利要求1中的转向柱，其中所述的电导管是由铜线所形成。
7.权利要求2中的转向柱，其中所述的对接点包括一对反向的沟槽，而所述的至少一个部件具有与所述沟槽相配合的***，从而便利了在所述的至少一个辅助电子连接器和所述的至少一个部件之间的可滑动的接合。
8.权利要求2中的转向柱，其中所述的对接点包括一个从所述的至少一个辅助电子连接器上延伸的管套，而所述的部件至少部分地通过所述的管套而被固定在所述的至少一个辅助电子连接器上。
9.权利要求1中的转向柱，其中所述的车辆电子***包括一个***电子插孔，而所述的第二电子连接器包括一个插头，该插头具有至少一个插脚，从而一旦在所述的车辆内装配时，所述的第一电子连接器与所述的***电子插孔相互结合。
10.权利要求9中的转向柱，其中所述的转向柱进一步包括一个安装在所述转向机构附近的摇杆，从而在调整所述的转向柱的斜度时，所述的***电子插孔被固定在所述的摇杆上，从而便利与所述的转向柱之间的电子通讯。
11.一种固定在车辆转向机构上的转向柱，所述的转向柱包括：
一个转向盘；
从所述的转向盘上延伸的第一圆柱形延长件，用于与所述的车辆转向机构连接，所述的第一圆柱形延长件包括形成为外凸形接头或内凹形接头的第一末端；
从所述的转向机构上延伸的第二圆柱形延长件，用于与所述的第一圆柱形延长件连接，所述的第二圆柱形延长件包括形成为外凸形接头或内凹形接头的第二末端，该第二末端与所述的第一末端相对并互相配合，从而使所述的第一和第二延长件以一种锁和键的结构而机械连接。
12.权利要求11中的转向柱，其中所述的第一末端形成有多个纵向延伸并平行的沟槽和凹槽，而所述的第二末端形成有第二对应的多个纵向延伸并平行的凹槽，从而在第一延长件与第二延长件相互结合时，所述的第一组多个凹槽与所述的第二组多个凹槽构成一种锁和键的关系。
13.权利要求11中的转向柱，其中所述的第一末端上具有渐开线花键，第二末端上有外螺旋形花键，从而在第一延长件与第二延长件相互结合时，所述的渐开线花键和所述的外螺旋形花键构成一种锁和键的关系。
14.一种用于机动车上的连接到车辆电子***和车辆转向机构上的转向柱，包括：一个转向盘；
一个与所述转向盘电子通讯的钟表弹簧，所述的钟表弹簧包括第一电子连接器，用于与所述的车辆电子***通信；
一个包括第一末端和第二末端的电导管，在所述第一末端上的第二电子连接器，和在所述第二末端上的第三电子连接器；
一个安装在所述第二末端附近并且在所述车辆上的车辆***电子插孔，所述的第二电子连接器与所述的车辆***插孔相互配合；
位于至少一个辅助电子连接器周围的一个对接点，用于将所述的至少一个部件安装在所述的电导管上；
从所述的转向盘上延伸的第一圆柱形延长件，用于与所述的车辆转向机构连接，所述的第一圆柱形延长件包括形成为外凸形接头或内凹形接头的第一末端；以及
从所述的转向机构上延伸的第二圆柱形延长件，用于与所述的第一圆柱形延长件连接，所述的第二圆柱形延长件包括形成为外凸形接头或内凹形接头的第二末端，该第二末端与所述的第一末端相对并互相配合，
从而使所述的第一和第二延长件以一种锁和键的结构而机械连接，并且，所述的第二电子连接器沿着所述的第一圆柱形延长件布置，从而便利第一和第二延长件之间以及第二电子连接器和车辆***插孔之间的同时对齐和接合。
15.权利要求14中的转向柱，其中所述的转向柱进一步包括：
至少一个辅助电子连接器；
至少一个与所述的至少一个辅助电子连接器电子通讯的部件；以及
位于所述的至少一个辅助电子连接器周围的一个对接点，用于将所述的至少一个部件安装在所述的电导管上。
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