车辆仪表台自动调节机构及方法与流程

本发明涉及一种车辆仪表台自动调节机构，用于车辆仪表台的自动调节，本发明还涉及一种车辆仪表台自动调节方法。

背景技术：

传统的商用车，包括客车、卡车等车辆的仪表台均为固定式仪表台，仅方向盘可以进行高度和角度的调节，仪表板并不能进行高度和角度的调节。车辆仪表板上布置有多个按钮和车载信息显示、交互屏，如车门开闭按钮、多媒体屏等，随着车联网技术、车载多媒体技术等的发展，驾驶员在驾驶车辆时，与仪表板的交互越来越多，如果仪表板不能像方向盘一样进行高度和角度调节，会增加驾驶员操作仪表板上设备的难度，势必会降低整个仪表台的人机工程性能，影响驾驶的舒适性和安全性。因此，出现了方向盘和仪表板整体可调节的仪表台，例如cn201810261437.9，公开了一种智能调节整体式仪表台，包括智能化仪表、调节机构；所述智能化仪表读取驾驶人员体表信息，并根据体表信息控制调节机构调节仪表台的显示界面、操作开关和转向系统位置，使其与驾驶人员相适配，提高了驾驶人员的舒适性和安全性。此结构中只涉及到调节机构并没有涉及调节后的锁紧机构，也未提及如何实现仪表台的高度和角度的无极调节及锁定，所以其调节可靠性和实用性并不高。

检索到的角度和高度自动调节的相关现有专利如下：

cn201080002227.x-方向盘的位置调节装置；

cn201210129610.2-多功能护理床椅；

cn201280011497.6-车辆用悬架装置、其几何学调节方法及汽车；

cn201310218314.4-自动调节方向盘倾斜位；

cn201310249080.x-一种工程机械仪表台分离式外罩壳；

cn201320358272.x-一种工程机械仪表台锁紧机构；

cn201520583344.x-一种多功能轻便型农用机；

cn201720930311.7-一种压力机滑块上死点锁死机构；

cn201811266156.9-一种多功能的艺术设计用电脑绘图专用装置；

cn201821045580.6-方向盘转向柱及车辆；

cn201821413174.0-一种工程机械仪表台转向柱；

cn201910096082.7-一种玻璃切割雕刻一体机；

cn201910102848.8-一种骨科翻身辅助护理病床。

现有技术的高度及角度调节机构还有待进一步改进，以实现精准可靠的无级调节以及调节后及时有效锁定，这也正是本发明研究的目的。

技术实现要素：

本发明提供的车辆仪表台自动调节机构，实现精准可靠的无级位置调节以及调节后的及时有效锁定，减轻驾驶员操作仪表台上设备的难度，提升仪表台的人机工程性能，从而提升驾驶的舒适性和安全性，本发明还提供一种车辆仪表台自动调节方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

车辆仪表台自动调节机构，包括与车体连接的基座和连接件，仪表台和方向盘分别装在连接件上，连接件与基座可转动连接，其特征在于还包括用于带动连接件相对于基座运动的电动调节装置和用于限制连接件相对于基座运动且可弹性伸缩的锁定装置，所述的锁定装置将连接件弹性压紧在基座上并通过弹性回缩消除连接件对基座的压紧，电动调节装置和锁定装置均由控制器统一协调控制。

优选的，所述的电动调节装置包括可自动上下伸缩的上推杆组件和平行设置于上推杆组件下方且可自动上下伸缩的下推杆组件，上推杆组件和下推杆组件的下端分别固定在基座上，上推杆组件上端与连接件可活动连接，下推杆组件上端与连接件铰接。

优选的，所述的上推杆组件包括两个上电动推杆和连接两个上电动推杆且与上电动推杆垂直的上轴，下推杆组件包括两个与上电动推杆平行的下电动推杆和连接两个下电动推杆且与上轴平行的下轴，上电动推杆和下电动推杆分别以方向盘所在位置为中心左右对称分布，上电动推杆的下端固定在基座上，上轴连接两个上电动推杆的上端且与连接件可活动连接，下电动推杆的下端固定在基座上，下轴连接两个下电动推杆的上端且与连接件铰接，上电动推杆和下电动推杆结构相同。

优选的，所述的上轴的端部贯穿连接件与上电动推杆上端固定，连接件供贯穿上轴的孔为长度方向垂直于上轴的条形通孔，下轴通过轴承与连接件可转动连接，下轴与轴承内圈过盈配装，轴承外圈与连接件固定。

优选的，所述的自动锁定装置包括套装在上轴上且可沿轴向弹性伸缩的上锁定组件和平行安装于上锁定组件下方且可沿轴向弹性伸缩的下锁定组件，下锁定组件位于下轴的正下方，连接件通过上锁定组件和下锁定组件沿轴向的弹性力压紧在基座上，并通过上锁定组件和下锁定组件的弹性回缩松开对基座的压紧。

优选的，所述的基座上固定有锁紧安装轴，锁紧安装轴平行设置于下轴的正下方，下锁定组件套装在锁紧安装轴上，锁紧安装轴的端部贯穿连接件且固定在基座上；

所述的上锁定组件为套装在上轴上的锁紧气缸，连接件上部和基座上部从内到外叠装于上锁定组件端部外侧，上锁定组件沿轴向向连接件上部施加压力，将连接件压紧在基座上，下锁定组件为套装在锁紧安装轴上的锁紧气缸，连接件下部和基座下部从内到外叠装于下锁定组件端部外侧，下锁定组件沿轴向向连接件下部施加压力，将连接件压紧在基座上，上锁定组件和下锁定组件结构相同。

优选的，所述的上锁定组件包括套装在上轴上的缸体、沿轴向装在缸体内且呈t字型的活塞杆、装在缸体一端且呈t字型的缸体端盖和沿轴向压缩在活塞杆和缸体端盖之间的弹簧，活塞杆一端从缸体中伸出将连接件压紧在基座上，缸体上开有用于进气的进气口，通过进气口导入气体推动活塞杆向内运动，消除对连接件的压紧，并进一步压缩弹簧。

根据权利要求所述的车辆仪表台自动调节机构，其特征在于所述的上锁定组件中的活塞杆伸出缸体的一端压紧在压紧管上，压紧管压紧在连接件上，下锁定组件中的活塞杆伸出缸体的一端压紧在垫块上，垫块压紧在连接件上，压紧管套在上轴上，垫块套在锁紧安装轴上。

优选的，所述的活塞的内端具有用于缸体端盖内端伸入的轴向环形槽，轴向环形槽与缸体端盖内端间隙配合，且缸体端盖上具有环形定位面，环形定位面与活塞杆内端端面轴向隔开，活塞杆向内运动，使活塞杆内端端面与环形定位面抵靠，限制活塞杆的进一步运动，缸体端盖抵在定位于缸体内壁上的定位法兰上，且缸体端盖外端伸出缸体与连接件直接或间接抵靠。

车辆仪表台自动调节方法，其特征在于采用以上所述的车辆仪表台自动调节机构进行调节，调节过程是：驾驶员向控制器发出调节信号，控制器接收到调节信号之后，先向自动锁定装置发出解除锁定信号，消除连接件与基座的压紧，再向自动调节装置发出启动信号控制自动调节装置运动调节仪表台和方向盘的位置，自动调节装置在运动过程中将运动数据实时反馈到控制器中，控制器对反馈数据进行分析计算得到仪表台和方向盘的实时高度和角度并进行显示，驾驶员根据控制器的实时显示数据和乘座感知向控制器发出终止信号控制自动调节装置停止运动，之后控制器向自动锁定装置发出锁定信号控制自动锁定装置将仪表台和方向盘的位置锁定。

发明的有益效果是：

本发明的车辆仪表台自动调节机构，包括基座、连接件、电动调节装置和锁定装置，方向盘和仪表台装在连接件上，基座与车体连接，通过电动调节装置带动连接件运动从而实现方向盘和仪表台高度及角度的调节，通过锁定装置的锁定限制连接件的运动，从而实现调节后的位置锁定，可根据不同的使用需求实现精准可靠的无级位置调节以及调节后的及时有效锁定，减轻驾驶员操作仪表台上设备的难度，提升仪表台的人机工程性能，从而提升驾驶的舒适性和安全性。

电动调节装置包括上推杆组件和下推杆组件，上推杆组件上端与连接件可活动连接，下推杆组件上端与连接件铰接，通过上推杆组件和下推杆组件的配合，实现连接件的升降和/或摆动，从而带动仪表台及方向盘升降和/或摆动，实现其高度与角度的调节，通过对上推杆组件和下推杆组件的安装位置、伸缩幅度及速度的设计满足不同的驾驶室空间对仪表台和方向盘的调节要求，电动调节装置的结构简单，高度与角度的无级调节易于实现。

自动锁定装置包括上锁定组件和下锁定组件，上锁定组件可将连接件上部压紧在基座上部，下锁定组件可将连接件下部压紧在基座下部，通过上下两个位置的压紧来确保连接件的位置被锁定，达到调节后对位置的有效锁定，上锁定组件和下锁定组件均通过活塞杆在缸体中的运动以及弹簧对活塞杆的弹性压力来实现将连接件压紧在基座上或消除连接件对基座的压紧，上锁定组件和下锁定组件的运动幅度小、结构配合可靠，可快速切换锁定和消除锁定的状态，实现对仪表台和方向盘位置的及时有效锁定，结构可靠性高，实用性强。

附图说明

图1为具体实施方式中的车辆仪表台自动调节机构结构示意图。

图2为图1的局部示意图。

图3为图2的局部示意图。

图4为下锁定组件装在锁紧安装轴上的结构示意图。

图5为图4的局部示意图。

图6为车辆仪表台自动调节机构对仪表台和方向盘进行角度和高度调节的结构示意图。

图7为车辆仪表台自动调节机构的控制过程框图。

具体实施方式

下面结合图1至图7对本发明的实施例做详细说明。

车辆仪表台自动调节机构，包括与车体连接的基座1和连接件4，仪表台2和方向盘3分别装在连接件4上，连接件4与基座1可转动连接，其特征在于还包括用于带动连接件4相对于基座1运动的电动调节装置5和用于限制连接件4相对于基座1运动且可弹性伸缩的锁定装置6，所述的锁定装置6将连接件4弹性压紧在基座1上并通过弹性回缩消除连接件4对基座1的压紧，电动调节装置5和锁定装置6均由控制器统一协调控制。

如图所示的车辆仪表台自动调节机构，包括基座1、连接件4、电动调节装置5和锁定装置6，方向盘3和仪表台2装在连接件4上，基座1与车体连接，通过电动调节装置5带动连接件4运动从而实现方向盘2和仪表台3高度及角度的调节，通过锁定装置3的锁定限制连接件的运动，从而实现调节后的位置锁定，可根据不同的使用需求实现精准可靠的无级位置调节以及调节后的及时有效锁定，减轻驾驶员操作仪表台上设备的难度，提升仪表台的人机工程性能，从而提升驾驶的舒适性和安全性。

其中，所述的电动调节装置5包括可自动上下伸缩的上推杆组件51和平行设置于上推杆组件51下方且可自动上下伸缩的下推杆组件52，上推杆组件51和下推杆组件52的下端分别固定在基座1上，上推杆组件51上端与连接件4可活动连接，下推杆组件52上端与连接件4铰接。当上推杆组件51和下推杆组件52同速且同步运动时，仪表台2和方向盘3做升降运动，所在高度改变，而上推杆组件51和下推杆组件52做同步但不同速运动时，仪表台2和方向盘3做升降和摆动的复合运动，仪表台2和方向盘3的高度和角度同时被改变，其中仪表台2和方向盘3摆动的圆心位置就是下推杆组件52与连接件4铰接的位置，而摆动的半径即上推杆组件51上端与下推杆组件52上端之间的直线距离。因此可以通过设计上推杆组件和下推杆组件的安装位置、伸缩幅度和速度来满足不同驾驶室空间的对仪表台和方向盘的调节要求。

其中，所述的上推杆组件51包括两个上电动推杆51.1和连接两个上电动推杆51.2且与上电动推杆51.2垂直的上轴51.2，下推杆组件52包括两个与上电动推杆51.1平行的下电动推杆52.1和连接两个下电动推杆52.1且与上轴51.2平行的下轴52.2，上电动推杆51.1和下电动推杆52.1分别以方向盘3所在位置为中心左右对称分布，上电动推杆51.1的下端固定在基座1上，上轴51.2连接两个上电动推杆51.1的上端且与连接件4可活动连接，下电动推杆52.1的下端固定在基座1上，下轴52.2连接两个下电动推杆52.1的上端且与连接件4铰接，上电动推杆51.1和下电动推杆52.1结构相同。上电动推杆51.1伸缩带动上轴51.2运动，下电动推杆52.1伸缩带动下轴52.2运动，使连接件4运动，当上电动推杆51.1和下电动推杆52.1的伸缩速度不相同时，连接件4会以下轴52.2所在位置为圆心发生上下摆动。

其中，所述的上轴51.2的端部贯穿连接件4与上电动推杆51.1上端固定，连接件4供贯穿上轴51.2的孔为长度方向垂直于上轴51.2的条形通孔41，下轴52.2通过轴承42与连接件4可转动连接，下轴52.2与轴承42内圈过盈配装，轴承42外圈与连接件4固定。如图6所示，以垂直方向为z轴，车辆进行方便为x轴，下轴52.2为仪表台2和方向盘3的摆动圆心位置，下电动推杆52.1下端与下轴52.2之间的直线距离为b，下电动推杆52.1下端与上电动推杆51.1上端的垂直直线距离为a，下电动推杆52.1和上电动推杆51.1之间的直线距离为c,当上电动推杆51.1和下电动推杆51.1伸缩速度不同时，连接件做升降和摆动的复合运动，摆动角度为，将上电动推杆51.1和下电动推杆52.1中分别与电位计信号连接，电位计将上电动推杆51.1和下电动推杆52.1的伸缩位移实时反馈至控制器中，控制器根据接收到的反馈数据，即可分析计算出仪表台和方向盘的实时高度和角度，并根据调节需求控制下推杆组件52和上推杆组件51的停止运动，从而实现对高度和角度的精准无极调节。

其中，所述的自动锁定装置6包括套装在上轴51.2上且可沿轴向弹性伸缩的上锁定组件61和平行安装于上锁定组件61下方且可沿轴向弹性伸缩的下锁定组件62，下锁定组件62位于下轴52.2的正下方，连接件4通过上锁定组件61和下锁定组件62沿轴向的弹性力压紧在基座1上，并通过上锁定组件61和下锁定组件62的弹性回缩松开对基座1的压紧。上锁定组件61可将连接件4上部压紧在基座1上部，下锁定组件62可将连接件4下部压紧在基座1下部，通过上下两个位置的压紧来确保连接件4的位置被锁定，达到调节后对位置的有效锁定。

其中，所述的基座1上固定有锁紧安装轴11，锁紧安装轴11平行设置于下轴52.2的正下方，下锁定组件62套装在锁紧安装轴11上，锁紧安装轴11的端部贯穿连接件4且固定在基座1上；所述的上锁定组件61为套装在上轴51.2上的锁紧气缸，连接件4上部和基座1上部从内到外叠装于上锁定组件61端部外侧，上锁定组件61沿轴向向连接件4上部施加压力，将连接件4压紧在基座1上，下锁定组件62为套装在锁紧安装轴11上的锁紧气缸，连接件4下部和基座1下部从内到外叠装于下锁定组件62端部外侧，下锁定组件62沿轴向向连接件4下部施加压力，将连接件4压紧在基座1上，上锁定组件61和下锁定组件62结构相同。从附图中可以看出上锁定组件61的位置与上推杆组件51相对应，下锁定组件62的位置与下推杆组件52相对应，在上锁定组件61和下锁定组件62处于锁定状态下，上推杆组件51所在位置的连接件上部被压紧在基座1上，下推杆组件52所在位置的连接件下部也被压紧在基座1上，连接件4上下两个可动部件均被压紧在基座1上，锁定可靠性高。

其中，所述的上锁定组件61包括套装在上轴51.2上的缸体7、沿轴向装在缸体7内且呈t字型的活塞杆8、装在缸体7一端且呈t字型的缸体端盖9和沿轴向压缩在活塞杆8和缸体端盖9之间的弹簧10，活塞杆8一端从缸体7中伸出将连接件4压紧在基座1上，缸体7上开有用于进气的进气口71，通过进气口71导入气体推动活塞杆8向内运动，消除对连接件4的压紧，并进一步压缩弹簧10。如图4所示，仪表台2和方向盘3处于锁紧状态时，进气口71不导入气体，处于压缩状态的弹簧10将活塞杆8向外推，活塞杆8一端伸出缸体7将弹簧10的弹性压紧力传递到连接件4上，使连接件4压紧在基座1上，当需要对仪表台和方向盘进行调节时，将高压气体从进气口71导入，由于活塞杆8呈t字型将缸体7内空间分成了p0和p1两个腔室，将高压气体导入时，p1腔室的压力增大，进而推动活塞杆8向内运动，进一步压缩弹簧10，活寒杆10内向运动后，其端出端向内缩进不能再将弹簧的压紧力传递至连接件4，消除连接件4对基座1的压紧，解决锁定，使得连接件4与基座1可相对转动，仪表台和方向盘位置可调节。

其中，所述的上锁定组件61中的活塞杆8伸出缸体7的一端压紧在压紧管63上，压紧管63压紧在连接件4上，下锁定组件62中的活塞杆8伸出缸体7的一端压紧在垫块64上，垫块64压紧在连接件4上，压紧管63套在上轴51.2上，垫块64套在锁紧安装轴11上。上锁定组件61通过压紧管63传递压紧力，上锁定组件64通过垫块64传递压紧力，减少上锁定组件61和下锁定组件62的空间体积和重量，从而减少整个调节机构的重量，便于轻便调节。

其中，所述的活塞8的内端具有用于缸体端盖9内端伸入的轴向环形槽81，轴向环形槽81与缸体端盖9内端间隙配合，且缸体端盖9上具有环形定位面91，环形定位面91与活塞杆8内端端面轴向隔开，活塞杆8向内运动，使活塞杆8内端端面与环形定位面91抵靠，限制活塞杆8的进一步运动，缸体端盖9抵在定位于缸体7内壁上的定位法兰72上，且缸体端盖9外端伸出缸体7与连接件4直接或间接抵靠。通过轴环形槽81与缸体端盖9内端的间隙配合，对活塞杆8的运动进行导向，保证活塞杆8运动方向一致性，通过活塞杆8内端面与环形定位面91抵靠配合，对活塞杆8的运动位移进行限定，减小活塞杆8的运动幅度，避免活塞杆8运动过限，只要活塞杆8对连接件4的压紧力减小至零，则可停止运动，上锁定组件和下锁定组件的运动幅度小、结构配合可靠，可快速切换锁定和消除锁定的状态，实现对仪表台和方向盘位置的及时有效锁定，结构可靠性高，实用性强。

本发明还保护一种车辆仪表台自动调节方法，其特征在于以上所述的车辆仪表台自动调节机构进行调节，调节过程是：驾驶员向控制器发出调节信号，控制器接收到调节信号之后，先向自动锁定装置6发出解除锁定信号，消除连接件4与基座1的压紧，再向自动调节装置5发出启动信号控制自动调节装置5运动调节仪表台和方向盘的位置，自动调节装置5在运动过程中将运动数据实时反馈到控制器中，控制器对反馈数据进行分析计算得到仪表台和方向盘的实时高度和角度并进行显示，驾驶员根据控制器的实时显示数据和乘座感知向控制器发出终止信号控制自动调节装置5停止运动，之后控制器向自动锁定装置6发出锁定信号控制自动锁定装置6将仪表台和方向盘的位置锁定。

如图7所示，驾驶员向控制器发出信号来控制仪表台和方向盘高度和/或角度的调节，并在调节后对仪表台和方向盘的位置进行锁定，其中控制器可以为交互式液显操控设备也可以是安装在驾驶室的控制开关和控制设备，其中自动调节机构中通过上推杆组件和下推杆组件中的电位计实现将运动数据，如上电动推杆和下电动推杆的伸缩位移实时反馈至控制器中，控制器根据接收到的反馈数据，即可分析计算出仪表台和方向盘的实时高度和角度，再根据调节需求控制下推杆组件和上推杆组件的停止运动，完成调整，调节完成后，控制器再控制锁定装置将位置锁定，将仪表台和方向盘位置定位。以上所述的车辆仪表台自动调节方法实现精准可靠的无级位置调节以及调节后的及时有效锁定，减轻驾驶员操作仪表台上设备的难度，提升仪表台的人机工程性能，从而提升驾驶的舒适性和安全性。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。