专利名称：电动转向锁紧装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于汽车防盗的锁紧装置，尤其涉及一种电动转向锁紧装置，用于控制汽车或其它类型机动车的转向机构如方向盘。
背景技术：
出于机动车防盗的目的，在现有技术中具有多种电动转向锁紧装置，用于在泊车时锁紧方向盘下面的转向轴，防止方向盘转动。
图1表示一种现有技术中典型的电动转向锁紧装置的原理结构图。如图1所示，电动转向锁紧装置100主要包括一个锁杆102、位于转向轴101上的锁槽103以及驱动装置(未图示)，其中，通过驱动装置的驱动，使得锁杆102能够伸入到锁槽103内以便阻止转向轴转动或者从锁槽中分离以便允许转向轴转动。
在这种电动转向锁紧装置中，当锁杆102伸入到锁槽中时，如图1所示，由于轮胎和路面之间的摩擦阻力会导致锁槽103对锁杆102产生较大的摩擦力X而使锁杆102被紧紧地夹紧在锁槽103中，所以在驱动装置施加相对较小的驱动力时锁杆102不能顺利地从锁槽103中脱离。
为了解决该技术问题，CN 1572606 A公开了一种电动转向锁紧装置，用于驱动锁杆伸出或者缩回，其中在驱动装置驱动锁杆从锁槽中缩回时产生回缩力，该锁杆在锁槽内移动时的回缩力大于锁杆在锁槽外移动时的回缩力，从而能驱动锁杆顺利地从锁槽中脱离。
具体而言，如图2所示，该锁紧装置10的基本结构包括一个作为凸轮从动件的锁杆15，锁杆15的一端具有接触元件16，一个作为驱动部件的与接触元件16相接触的片状凸轮17，以及一个作为驱动装置的驱动电机(未图示)，其中，锁杆15可操作地伸入到位于转向轴11上的锁槽13中或者从锁槽13中缩回，片状凸轮17以旋转杆16为旋转中心旋转，并通过与接触元件16的接触而操纵锁杆11的伸缩运动，驱动电机通过齿轮减速机构驱动片状凸轮17旋转。如图2所示，通过片状凸轮17的外形轮廓，决定了锁杆15能以不同速度进行伸缩运动，即片状凸轮17的外形轮廓中的区域S1对应锁杆15以第一速度V1在锁槽13内的运动，区域S2对应锁杆15以第二速度V2在锁槽13外的运动，其中第一速度V1小于第二速度V2。因此，由于第一速度V1相对较小，所以能产生相对较大的扭矩，能够将锁杆15顺利地从锁槽13中拔出；同时，由于第二速度V2相对较大，所以在锁杆15从锁槽13中脱离之后能高速回缩，从而不会出现锁紧装置的打开迟延。
CN 1706696 A公开了一种电机驱动转向锁紧装置，其目的是减小锁紧装置的尺寸以及增加锁杆从锁槽中的回缩力。该锁紧装置的主要特征在于，电机驱动一个圆柱形的旋转体旋转，在旋转体的内表面上形成有纵向沟槽；锁杆的后端具有圆柱部分，该圆柱部分插入到旋转体内部，该圆柱部分的外表面上具有凸轮沟槽；旋转体被保持在凸轮沟槽和纵向沟槽内，因此，通过旋转体的旋转，旋转体在凸轮沟槽和纵向沟槽内移动，从而带动锁杆纵向移动，以便使锁杆的前端插入到转向轴外表面上的锁槽内或者从锁槽内脱离。
在上述两篇参考文献中，都是通过凸轮机构将电机的动力传递给锁杆，以驱动锁杆相对于锁槽进行移动，因此结构相对比较复杂。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种结构简单的电动转向锁紧装置。
本实用新型提供的锁紧装置包括位于转向轴上的至少一个锁槽；套装在转向轴周围且侧壁上具有至少一个与所述锁槽相对应的开口的转向管柱；具有锁紧位置和解锁位置的锁杆；以及用于驱动所述锁杆在锁紧位置和解锁位置之间移动的驱动装置；其中，所述驱动装置包括旋转套筒，该旋转套筒的一端固定有通过电机驱动旋转的齿轮，另一端的表面上具有第一螺纹；所述锁杆包括锁头、推拉杆和缓冲装置，其中所述锁头的前端能插入到锁槽中以及从锁槽中分离，所述推拉杆的后端表面上具有与所述旋转套筒表面上的第一螺纹啮合的第二螺纹，所述锁头与所述推拉杆利用所述缓冲装置弹性连接；通过所述第一螺纹与所述第二螺纹之间的啮合，所述旋转套筒与所述锁杆的后端接合而驱动锁杆轴向移动。
本实用新型的转向锁紧装置结构简单，制造成本低廉。
图1是现有技术中一种典型的电动转向锁紧装置的结构原理图。
图2是现有技术中另一种电动转向锁紧装置的结构示意图。
图3和图4是本实用新型电动转向锁紧装置的结构示意图，其中在图3中锁杆的前端伸入到锁槽中，在图4中锁杆的前端从锁槽中脱离。
图5和图6是本实用新型电动转向锁紧装置中驱动装置的结构示意图，其中在图5中锁杆被驱动伸出，在图6中锁杆被驱动回缩。
图7是本实用新型电动转向锁紧装置中锁杆与锁槽部分的详细结构图。
图8是本实用新型电动转向锁紧装置的装配示意图。
附图标记说明1 转向轴2 锁杆21 锁头22 推拉杆23 缓冲装置24 第一凸台
25 凸起3齿轮31 第二凸台4旋转套筒5斜面6限位杆61 第一凸臂62 第二凸臂7永磁体8限位垫9螺栓91 凹槽10 螺母11 支架12 电机13 外壳14 电控单元15 转向管柱16 锁槽17 套筒件具体实施方式
下面，通过参考附图对具体实施方式
的详细说明来进一步说明本实用新型的电动转向锁紧装置的结构和工作方式。
本实用新型的电动转向锁紧装置主要包括位于转向轴1上的至少一个锁槽16；套装在转向轴1周围且侧壁上具有至少一个与所述锁槽16相对应的开口的转向管柱15(见图8)；前端能够穿过转向管柱侧壁上的开口而插入到锁槽16中以及从锁槽16中脱离的锁杆2；以及用于驱动锁杆2相对于锁槽16前后运动的驱动装置；其中，所述驱动装置包括旋转套筒4(见图5、图6)，该旋转套筒4的一端具有通过电机驱动旋转的齿轮3，另一端的表面上具有第一螺纹；所述锁杆2的后端表面上具有第二螺纹；所述锁杆2的后端通过所述第一螺纹与所述第二螺纹之间的啮合而与所述旋转套筒4接合。
图3是锁杆2的前端伸入到锁槽16中的状态示意图，此时锁杆2的位置被称为“锁紧位置”。图4是锁杆2的前端从锁槽16中退出的状态示意图，此时锁杆2的位置被称为“解锁位置”。
如图3和图4所示，在转向轴1的外表面上可以设置有多个锁槽16，这些锁槽16平行于转向轴1的轴向平行设置，且优选围绕转向轴1的外圆周彼此等间隔设置。通常，考虑到锁槽的加工性以及转向轴的强度等问题，锁槽16并不是直接设置在转向轴1的外表面上，而是设置在一个套筒件17的外圆周上，然后将该套筒件17套接固定在转向轴1上，套接固定可以采用二者之间的紧配合或者焊接等现有技术。
如图3、4以及图5、6所示，在本实用新型的转向锁紧装置中，在泊车时，启动电机12驱动齿轮3旋转，然后带动旋转套筒4旋转，通过旋转套筒4表面上的第一螺纹和锁杆2表面上的第二螺纹之间的旋转啮合，驱动锁杆2朝向转向柱1移动，使锁杆2的前端插入到转向柱1的锁槽16中，从而阻止方向盘转动。要解锁时，通过控制单元控制电机12反向旋转，从而驱动锁杆2从锁槽中退出，方向盘可以自由转动。
在本实用新型的转向锁紧装置中，所述锁杆2可以采用单一结构的锁杆2，但优选采用组合结构的锁杆2。在本实用新型的一种实施方式中，所述锁杆包括锁头21、推拉杆22和缓冲装置23，例如弹簧23。锁头21的前端能插入到锁槽16中以及从锁槽16中分离，所述推拉杆22的后端表面具有与所述旋转套筒4上的第一螺纹啮合的第二螺纹，所述锁头21与所述推拉杆22利用所述弹簧23弹性连接。因此，在转向锁紧装置的锁紧过程中，当锁头21没有与锁槽16对准而顶到锁槽16旁边的凸台上时，所述电机12继续正常工作，所述旋转套筒4也正常旋转并驱动与之螺纹啮合的推拉杆22继续向前移动，但是锁头21由于顶到锁槽16旁边的凸台上而不再移动。在这种情况下，通过弹簧23的弹性作用可以缓冲和吸收锁头21与推拉杆22之间的相对位移，从而能够避免由于电机继续工作的同时锁头21不能插入到锁槽16中而破坏锁紧装置中的零部件。之后，通过旋转方向盘时转向轴1稍微转动，所述锁头21可以通过弹簧23的弹性力而轻松的滑动到锁槽16中而完成正常的锁紧操作。如果在锁头21与锁槽16对准的情况下，正常情况下弹簧23将处于正常状态而不起作用。如果在启动电机12驱动锁头21插入到锁槽16中时存在惯性力的情况下，即锁头21已经接触到锁槽16底面之后仍然具有向前运动的趋势时，所述弹簧23同样可以起到缓冲作用，吸收锁头21对锁槽16底面的冲击力，从而可以避免转向锁紧装置受到损坏。
如图5和图6所示，本实用新型的转向锁紧装置还可以包括平行于锁杆2前后运动的方向设置的且能够旋转的限位杆6，该限位杆6上靠近锁杆2的一端具有第一凸臂61，在锁杆2侧面的相应位置具有第一凸台24；通过所述限位杆6的旋转，所述第一凸臂61能够与所述第一凸台24接合或者与之分离。通过这种结构，可以提高转向锁紧装置的运行安全性。具体而言，在车辆正常行驶过程中，如果由于驾驶员的误操作或者装置本身的故障，而驱动锁杆2插入到锁槽16中，阻止车辆的方向盘转动，则将会导致非常严重的后果。因此，为了避免这种潜在的危险性，提出了上述的限位杆6结构。在车辆行驶之前，锁杆2处于离开锁槽16的解锁位置。此时，通过控制限位杆6旋转，使所述限位杆6上的第一凸臂61摆动到与锁杆2上的所述第一凸台24相接合的位置(如图6所示)，限制锁杆2轴向移动。因此，即使电机12被误操作而启动，由于锁杆2上的第一凸台24受到限位杆6上的第一凸臂61的阻挡，锁杆2也不会向前移动而进入到锁槽16中，从而大大增加了安全性。在泊车而需要锁紧方向盘时，首先操作限位杆6反向旋转，使限位杆6上的第一凸臂61摆动而离开锁杆2上的第一凸台24，解除二者之间的接合状态。然后，再通过上述的操作过程，启动电机12将锁杆2驱动插入到锁槽16中。
为了进一步提高转向锁紧装置的操作安全性，保证车辆行驶安全，如图5和图6所示，所述限位杆6上靠近齿轮3的一端还可以具有第二凸臂62，在齿轮3侧面的相应位置则具有第二凸台31；通过所述限位杆6的旋转，所述第二凸臂62能够与所述第二凸台31接合或者与之分离。
第二凸臂62和第二凸台31之间的工作原理与上述的第一凸臂61和第一凸台24基本相同。在车辆正常行驶之前，第二凸臂62摆动到与第二凸台31相接合的位置，可以阻止齿轮3转动。在需要锁紧本实用新型的锁紧装置时，首先通过限位杆6的旋转使第二凸臂62和第二凸台31分离，然后再执行上述的锁紧操作。
所述限位杆6的旋转可以通过现有的多种手段予以实现。在本实用新型中，作为例子，可以采用电磁控制的手段。具体而言，所述限位杆6上可以具有永磁体7，转向锁紧装置中具有电控单元14，所述永磁体7由所述电控单元14产生的电流磁场驱动而带动所述限位杆7旋转。所述限位杆6可旋转地被支撑在转向锁紧装置的外壳13内。在旋转限位杆6，使第一凸臂61与锁杆2上的第一凸台24分离时，为了精确控制这种分离操作，所述限位杆6上在对应第一凸臂61的位置可以具有限位垫8，通过所述限位杆6的旋转，所述第一凸臂61在所述限位垫8和所述第一凸台24之间摆动。
另外，为了协调控制限位杆6的旋转和电机12的启动或停止，所述电控单元14优选利用传感器检测锁杆2的位置(锁紧位置和解锁位置)来相应控制电机12的启动或停止以及限位杆6的旋转。例如，在车辆泊车时，锁杆2还处于解锁位置时，电控单元14首先根据锁杆2所处的解锁位置的位置信号，控制限位杆6旋转，使第一和第二凸臂与锁杆2上相应的第一和第二凸台分离，当第一凸臂61从第一凸台24上摆动到限位垫8上之后，停止限位杆6的继续旋转；然后，控制电机12启动，驱动锁杆2的前端从解锁位置移动到锁紧位置，即驱动锁杆2的前端插入到锁槽16中，从而实现车辆方向盘的锁紧状态而达到防盗之目的。在需要驾驶车辆时，所述电控单元14首先根据锁杆2所处的锁紧位置的位置信号，控制电机12启动，驱动锁杆2从锁紧位置移动到解锁位置，即驱动锁杆2的前端退出锁槽16；之后，电控单元14再启动电流磁场驱动限位杆6旋转，使第一和第二凸臂与相应的锁杆2上的第一和第二凸台相接触，从而阻止锁杆2轴向移动。然后，再启动发动机，汽车处于一种可驾驶状态。
如图3、4、10所示，本实用新型的锁紧装置包括外壳13以及固定在所述转向管柱15上的支架11，所述外壳13通过紧固件安装在所述支架11上。所述支架11可以简单地通过焊接固定在转向管柱15上。所述紧固件可以是简单的螺栓9和螺母10。在将外壳13安装到支架上时，将螺栓9分别穿过外壳13和支架侧壁上的通孔，之后利用螺栓9予以紧固。
为了进一步加强防盗目的，优选地在所述螺栓9的中间部位具有凹槽91，在所述锁杆2上的对应位置具有凸起25，在锁杆2处于锁紧位置时，所述凸起25容纳于所述凹槽91之内。在这种情况下，当本实用新型的转向锁紧装置在泊车而处于锁紧状态时，即锁杆2处于锁紧位置时，由于锁杆2上的凸起25容纳在螺栓9上的凹槽91内，因此即使松开螺母10，所述螺栓9也无法从锁紧装置上拆卸下来，因此避免了通过拆卸锁紧装置而实现盗窃的目的。
如图7所示，为了容易驱动锁杆2插入到锁槽16中或者从锁槽16中退出，所述锁杆或者锁头的前端表面优选形成为斜面5。
通过上述的实施方式对本实用新型的电动转向锁紧装置进行了详细说明，但本实用新型并不限于上述具体的实施方式，并且本实用新型的改进之处也不仅仅局限于汽车上的电动转向锁紧装置，还可以应用于其它场合的一般的旋转锁紧装置，例如应用于带有转向装置的其它车辆上、机械领域中使用的带有旋转轴的机器上，等等。对于后者而言，本实用新型可以提供一种旋转锁紧装置，包括位于旋转轴上的至少一个锁槽；具有锁紧位置和解锁位置的锁杆；以及用于驱动所述锁杆在锁紧位置和解锁位置之间移动的驱动装置；所述驱动装置包括旋转套筒，该旋转套筒的一端固定有齿轮，另一端的表面上具有第一螺纹；所述锁杆的后端表面上具有第二螺纹；通过所述第一螺纹与所述第二螺纹之间的啮合，所述旋转套筒与所述锁杆的后端接合而驱动锁杆轴向移动。在这种锁紧装置中，所述锁杆可以通过机械的、电动的或者液压的等手段进行驱动，或者甚至可以采用手动的方式进行驱动，所有这些都将落入本实用新型的保护范围之内。
通过这种旋转锁紧装置，对于工业中使用的一般的机器而言，可以在机器停机时方便地锁紧机器中的旋转轴，增加工业生产和机器维护的安全性。对于带有转向轴的其它车辆而言，例如摩托车、电动车、自行车等等，通过利用这种旋转锁紧装置，可以增加这些车辆的安全性能及防盗性能。
权利要求1.一种电动转向锁紧装置，该装置包括位于转向轴上的至少一个锁槽；套装在转向轴周围且侧壁上具有至少一个与所述锁槽相对应的开口的转向管柱；具有锁紧位置和解锁位置的锁杆；以及用于驱动所述锁杆在锁紧位置和解锁位置之间移动的驱动装置；其特征在于，所述驱动装置包括旋转套筒，该旋转套筒的一端固定有通过电机驱动旋转的齿轮，另一端的表面上具有第一螺纹；所述锁杆包括锁头、推拉杆和缓冲装置，其中所述锁头的前端能插入到锁槽中以及从锁槽中分离，所述推拉杆的后端表面上具有与所述旋转套筒表面上的第一螺纹啮合的第二螺纹，所述锁头与所述推拉杆利用所述缓冲装置弹性连接。
2.根据权利要求1所述的电动转向锁紧装置，其特征在于所述锁紧装置还包括平行于锁杆前后运动的方向设置的且能够旋转的限位杆，该限位杆上靠近锁杆的一端具有第一凸臂，在锁杆侧面的相应位置具有第一凸台；通过所述限位杆的旋转，所述第一凸臂能够与所述第一凸台接合或者与之分离。
3.根据权利要求2所述的电动转向锁紧装置，其特征在于所述限位杆上靠近齿轮的一端具有第二凸臂，在齿轮侧面的相应位置具有第二凸台；通过所述限位杆的旋转，所述第二凸臂能够与所述第二凸台接合或者与之分离。
4.根据权利要求1所述的电动转向锁紧装置，其特征在于所述锁紧装置还包括平行于锁杆前后运动的方向设置的且能够旋转的限位杆，该限位杆上靠近锁杆的一端具有第一凸臂，在锁杆侧面的相应位置具有第一凸台；通过所述限位杆的旋转，所述第一凸臂能够与所述第一凸台接合或者与之分离；所述限位杆上靠近齿轮的一端具有第二凸臂，在齿轮侧面的相应位置具有第二凸台；通过所述限位杆的旋转，所述第二凸臂能够与所述第二凸台接合或者与之分离；所述限位杆上具有永磁体，所述驱动装置具有电控单元，所述永磁体由所述电控单元产生的电流磁场驱动而带动所述限位杆旋转。
5.根据权利要求4所述的电动转向锁紧装置，其特征在于所述限位杆上对应第一凸臂的位置具有限位垫，通过所述限位杆的旋转，所述第一凸臂在所述限位垫和所述第一凸台之间摆动。
6.根据权利要求1所述的电动转向锁紧装置，其特征在于所述锁紧装置包括外壳以及固定在所述转向管柱上的支架，所述外壳通过紧固件安装在所述支架上。
7.根据权利要求6所述的电动转向锁紧装置，其特征在于所述紧固件包括螺栓和螺母，所述外壳和所述支架的相对侧面具有通孔，所述螺栓穿过所述通孔并通过所述螺母紧固。
8.根据权利要求7所述的电动转向锁紧装置，其特征在于所述螺栓的中间部位具有凹槽，所述锁杆上的相应位置具有凸起，当锁杆处于锁紧位置时，所述凸起容纳在所述凹槽中。
9.根据权利要求1所述的电动转向锁紧装置，其特征在于所述锁槽为多个，彼此平行且等间隔地设置在转向轴的外表面上；所述转向管柱上的开口至少为一个，与至少一个锁槽相对应。
10.一种旋转锁紧装置，包括位于旋转轴上的至少一个锁槽；具有锁紧位置和解锁位置的锁杆；以及用于驱动所述锁杆在锁紧位置和解锁位置之间移动的驱动装置，其特征在于所述驱动装置包括旋转套筒，该旋转套筒的一端固定有齿轮，另一端的表面上具有第一螺纹；所述锁杆包括锁头、推拉杆和缓冲装置，其中所述锁头的前端能插入到锁槽中以及从锁槽中分离，所述推拉杆的后端表面上具有与所述旋转套筒表面上的第一螺纹啮合的第二螺纹，所述锁头与所述推拉杆利用所述缓冲装置弹性连接。
专利摘要本实用新型提供一种结构简单的电动转向锁紧装置，该锁紧装置包括位于转向轴上的至少一个锁槽；前端能够插入到锁槽中以及从锁槽中分离的锁杆；以及用于驱动所述锁杆移动的驱动装置；其中，所述驱动装置包括旋转套筒，该旋转套筒的一端固定有通过电机驱动旋转的齿轮，另一端的表面上具有第一螺纹；所述锁杆包括锁头、推拉杆和缓冲装置，其中所述锁头的前端能插入到锁槽中以及从锁槽中分离，所述推拉杆的后端表面上具有与所述旋转套筒表面上的第一螺纹啮合的第二螺纹，所述锁头与所述推拉杆利用所述缓冲装置弹性连接；通过所述第一螺纹与所述第二螺纹之间的啮合，所述旋转套筒与所述锁杆的后端接合而驱动锁杆轴向移动。
文档编号B60R25/02GK2936851SQ20062012330
公开日2007年8月22日 申请日期2006年8月3日 优先权日2006年8月3日
发明者彭旺 申请人:比亚迪股份有限公司