一种汽车方向盘被动安全防护装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种汽车方向盘安全防护装置，是以偏转、压缩和变形缓冲等方式共同构成，由圆型方向盘与柱状转向管柱共同组成。正面碰撞时，方向盘与人接触，偏心自锁器9通过旋转下压并楔紧弹性金属板10吸收冲击能量，同时调整盘面角度，增大方向盘与人体的接触面积，减小撞击压强。撞击产生的大部分能量传递到转向管柱，转向管柱的上转动轴4压缩吸能并向前偏转。当人体头部因较大惯性向前运动并与方向盘上缘接触时，弹性盘缘7缓冲变形，降低头部与颈部受伤的可能。最后球面垫11将冲击能量传递到圆柱螺旋弹簧12，完成上转动轴4的压缩吸能过程。本实用新型安全可靠，易于制造与维护，可重复使用，能够广泛的应用在一般乘用车辆中。
【专利说明】一种汽车方向盘被动安全防护装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车被动安全防护的一种方法，特别涉及具有偏转、压缩缓冲及缓冲变形等方式共同构成的一种安全防护装置。
【背景技术】
[0002]随着社会的飞速发展，汽车在人们生活中的日益普及，汽车安全性能的指标越来越受到关注。在汽车正面碰撞时，无论是否配备气囊，人体都会与方向盘发生直接或间接碰撞接触。若方向盘刚度很大，这将会对人体造成严重伤害。目前，所使用较为成熟的方向盘防护机构虽然能够达到压缩吸能的目的，但没有很好的缓冲作用；方向盘对人体胸腹腔的伤害始终没有一个很好的解决方案；转向管柱只能轴向伸缩，不可以万向偏转，不能给人体因惯性向前位移而增加更多空间；现有转向机构中，碰撞时方向盘直接对人体头部与颈部的伤害这个问题并没有得到有效解决。
【发明内容】
[0003]本发明针对上述问题进行设计，提供一种结构简单、可靠性高、可重复使用的装置，以保护驾驶人员在危险状况下的生命安全。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:
[0005]汽车发生正面碰撞时，车辆由于一次碰撞而减速，人体受较大惯性力作用而继续向前运动。人体胸部首先会与方向盘下缘接触，这时，方向盘会根据人体胸腹部接触的位置调整角度，逐步使方向盘平面与驾驶员胸部平行，从而增大方向盘与胸部的接触面积，减小撞击压强。方向盘会一边调整角度一边吸收与人体胸部撞击时所产生的能量，停止在与胸部平行的位置时自我锁定。与此同时，转向管柱的上管柱会向前有一定的角度偏转，以增加人体向前运动的距离，上管柱与限位器的金属支撑弹片接触后，在此距离内增加方向盘与人体接触时间。在转向机构阻力作用下，胸部产生惯性力逐渐减小，而人头部还会以较大惯性力继续向前运动并与方向盘上缘接触。方向盘上缘的弹性盘缘吸收与人头部接触时产生的撞击能量，从而减小方向盘对人体头部的伤害。最后，转向管柱内的缓冲器开始沿轴向缓冲并逐步吸收剩余的能量。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本发明的主视图和首I]视图。其中，图1-1是主视图，图1-2是A-A首I]视图，图1-3是B-B剖视图，图1-4是局部放大剖视A图；
[0007]图2是本发明的外观图；
[0008]图3是本发明的方向盘外观图。其中，图3-1是方向盘外观图，图3-2是局部放大剖视B图；
[0009]图4是装置工作原理图。其中，图4-1是正常状态视图，图4-2是工作状态视图。
[0010]《附图中序号说明》[0011]I管柱，2限位法兰，3金属支撑弹片，4上转动轴，5法兰，6方向盘骨架，7弹性盘缘，8带轴盘缘，9偏心自锁器，10弹性金属板，11球面垫，12圆柱螺旋弹簧，13下转动轴，14弹性橡胶。
【具体实施方式】
[0012]参考附图对本发明进一步说明:如图1、图2所示，下端带有鼓型齿轮的上转动轴4，与带有内花键的管柱I安装在一起。球面垫11与圆柱螺旋弹簧12分别装在管柱I内，下转动轴13安装在管柱I下端，圆柱螺旋弹簧12预压紧并且通过碗形球面垫11沿轴线向上压紧上转动轴4 ;管柱I上端装有限位法兰2与金属支撑弹片3，两者共同对上转动轴4有限位控制作用。上转动轴4通过法兰5与方向盘骨架6相连。在方向盘骨架6下端安装有弹性金属板10，弹性金属板10上方装有偏心自锁器9。方向盘骨架6左右两个辐条不但能正常驾驶时起到转向作用外，还能绕辐条的轴线转动一定的角度，该转动动作是经过梅花形弹性联轴器传递到带轴盘缘8上的。如图1-3所示，梅花形弹性联轴器分别由预压紧的弹性橡胶14、带轴盘缘8的转轴和方向盘骨架6的套管组成。如图3-2所示，偏心自锁器9的辐条上端有方向盘盘缘，方向盘盘缘两端突出有两个键，而带轴盘缘8尾端有键槽，故而偏心自锁器9的键插入带轴盘缘8的键槽，实现键在键槽内滑动。两个带轴盘缘8由弹性盘缘7连接在一起,这样，由弹性盘缘7、带轴盘缘8、偏心自锁器9,共同构成方向盘的盘面。
[0013]整个装置的工作过程，如图4所示。在汽车发生正面碰撞时，车辆由于一次碰撞而减速，人体受较大惯性力作用而继续向前运动。装置的工作过程大致可分为四个阶段:
[0014]第一阶段，人体胸腹部首先会与装置中方向盘的偏心自锁器9上的直边方向盘盘缘接触(该盘缘端面面积较大)。然后，偏心自锁器9偏心轮开始转动。由于偏心轮的半径不断增大，因此辐条转动会引起键向键槽外滑动，偏心自锁器9在转动时会带动带轴盘缘8绕方向盘骨架6的辐条套管转动，使得整个方向盘的盘面绕着辐条轴转动。与此同时，由于带轴盘缘8绕着方向盘骨架6的辐条套管转动，方向盘骨架6的轴套管中凸出的键与带轴盘缘8旋转轴上的圆弧形槽共同压缩放在槽内的弹性橡胶14，因此弹性橡胶14产生反作用力，起到一级缓冲的作用。方向盘盘面因为胸腹部的压入而逐渐调整角度，以增加更大的接触面积，从而减小胸部压强。当偏心自锁器9偏心转动时，由于偏心自锁器9偏心轮的半径不断增大，偏心自锁器9旋转压下并楔紧弹性金属板10，使弹性金属板10发生变形并吸收冲击能量。在弹性橡胶14及偏心自锁器9共同的反向作用力下，方向盘盘面逐渐停止转动，偏心自锁器9停止转动并自锁，其余的冲击能量被传入下一级缓冲机构。
[0015]第二阶段，上转动轴4的冲击力压缩圆柱螺旋弹簧12，产生反弹力并缓冲运动。上转动轴4沿轴向脱离限位法兰2之后便能够自由偏转，由于冲击方向向前，上转动轴4会以较大的速度向前偏转，偏转到一定角度时上转动轴4接触到安装在限位法兰2上的金属支撑弹片3，金属支撑弹片3逐渐变形并缓冲来自上转动轴4的偏转能量，达到二级缓冲。
[0016]第三阶段，人的胸部产生惯性力逐渐减小，但头部还会以较大惯性力继续向前运动。人体头部在与弹性盘缘7接触时，由于弹性盘缘7会吸收人头部接触时产生的冲击能量并发生变形，因此能最大限度的保护人体的头部不受到严重伤害。
[0017]第四阶段，在限位法兰2与上转动轴4鼓型齿轮齿形的双重限制下，不断偏转的上转动轴4在向下压缩的过程中，停止偏转并逐渐回正。同时，球面垫11将剩余的较大冲击能量传递给圆柱螺旋弹簧12，被下转动轴13固定在管柱I内的圆柱螺旋弹簧12逐渐压缩缓冲并吸收能量，最终第三级缓冲机构吸收最后的冲击能量。
【权利要求】
1.一种汽车方向盘被动安全防护装置，其特征在于装置中上转动轴(4)与管柱(1)安装在一起；球面垫(11)装在管柱(1)内并与上转动轴(4)下端面接合；圆柱螺旋弹簧(12)卡入下转动轴(13)的弹簧座后，与转动轴(13)由管柱(1)下端安装；管柱(1)上端装有限位法兰(2)与金属支撑弹片(3);上转动轴(4)通过法兰(5)与方向盘骨架(6)相连；在方向盘骨架(6)下端板安装有弹性金属板(10)，弹性金属板(10)上方装有偏心自锁器(9)；方向盘骨架(6)左右两个辐条都是由预压紧的弹性橡胶(14)、带轴盘缘(8)的转轴和方向盘骨架(6)的套管组成；偏心自锁器(9)的辐条上端有方向盘盘缘，两个带轴盘缘(8)由弹性盘缘(7)连接在一起，这样，弹性盘缘(7)、带轴盘缘⑶和偏心自锁器(9)共同构成方向盘的盘面。
2.根据权利要求1所述的汽车方向盘被动安全防护装置，其特征是上转动轴(4)的下端带有鼓型齿轮，鼓型齿轮在带有内花键的管柱(1)内既可以上下移动又可以转动角度；管柱(1)上端装的限位法兰(2)与金属支撑弹片(3)，共同对上转动轴(4)有转角限位作用。
3.根据权利要求1所述的汽车方向盘被动安全防护装置，其特征是带轴盘缘(8)绕着方向盘骨架出)的辐条转动，方向盘骨架出)的辐条套管中凸出的键与带轴盘缘(8)旋转轴上的圆弧形槽共同压缩槽内的弹性橡胶(14)，弹性橡胶(14)产生反作用力。
4.根据权利要求1所述的汽车方向盘被动安全防护装置，其特征是在人体头部在与弹性盘缘(X)接触时,弹性盘缘(X)会吸收人头部接触时产生的冲击能量并发生变形。
5.根据权利要求1所述的汽车方向盘被动安全防护装置，其特征是偏心自锁器(9)的辐条上端的方向盘盘缘两端突出有两个键，而带轴盘缘(8)尾端有键槽，故而偏心自锁器(9)的键插入带轴盘缘⑶的键楷，实现键在键槽内滑动；偏心自锁器(9)在转动时会带动带轴盘缘(8)绕方向盘骨架(6)的辐条套管转动，使得整个方向盘盘面绕着轴转动。
6.根据权利要求1或权利要求5所述的汽车方向盘被动安全防护装置，其特征是当偏心自锁器(9)偏心转动时，由于偏心自锁器(9)偏心轮的半径不断增大，偏心自锁器(9)旋转压下并楔紧弹性金属板(10)，使弹性金属板(10)发生变形，最后偏心自锁器(9)停止转动并自锁。
【文档编号】B62D1/19GK203713951SQ201320381845
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】师育博 申请人:师育博