Механизм регулировки и фиксации рулевого колеса
Механизм регулировки и фиксации рулевого колеса, содержащий трубу, соединенную с валом рулевого управления таким образом, что вал вращается вместе с трубой, и хомут, установленный с возможностью скольжения на трубе, хомут соединен с трубой таким образом, что труба вращается вместе с хомутом.
Область техники, к которой относится полезная модель
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к механизмам, облегчающим регулировку положения рулевого колеса транспортного средства относительно водителя транспортного средства.
Уровень техники
Известно, что транспортные средства могут иметь телескопический механизм регулировки рулевого колеса, чтобы водитель мог регулировать положение рулевого колеса в продольном направлении. Обычно такой телескопический механизм регулировки выполнен встроенным в рулевую колонку таким образом, что в продольном направлении вместе с рулевым колесом двигаются все элементы: подушка безопасности водителя, кожух рулевой колонки, ключ зажигания и другие компоненты.
В частности, из US 4,516,440 известна телескопическая рулевая колонка с запорным механизмом. Из US 4,901,593 известен механизм рулевой колонки, который обеспечивает как наклон, так и телескопическое движение. В US 2004/0113408 представлено устройство рулевой колонки с телескопическими фиксирующими средствами. Также телескопические механизмы рулевых колонок известны, например, из документов JP 2007045276, JP 2004075053 и ЕР 0379790.
Известные конструкции имеют ряд недостатков. Во-первых, телескопический механизм часто требует элементов принудительной фиксации (в отличие от более простого фрикционного стопора) для предотвращения проскальзывания и удержания положения рулевого колеса и подушки безопасности в случае аварии. Во-вторых, часто требуется специальная накладка для того, чтобы закрывать зазор между кожухом рулевой колонки и отверстием панели приборов на всем диапазоне хода телескопического устройства. Кроме того, для обеспечения хода телескопического устройства в рулевой колонке требуется большой пучок проводов. Также трудно сконструировать модульное устройство рулевой колонки, которое обеспечивает регулировку наклона как вручную, так и на электроприводе.
Предложенная конструкция механизма регулировки и фиксации рулевого колеса направлена на устранение указанных недостатков.
Раскрытие полезной модели
В одном варианте осуществления настоящего изобретения механизм регулировки и фиксации рулевого колеса содержит трубу, соединенную с валом рулевого управления для обеспечения вращения вала вместе с трубой, и хомут, соединенный с трубой с возможностью скольжения, причем хомут соединен с трубой таким образом, что труба вращается вместе с хомутом.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения механизм регулировки и фиксации рулевого колеса содержит трубу, соединенную с возможностью вращения с валом рулевого управления таким образом, чтобы предотвратить перемещение трубы параллельно оси вала, и хомут, соединенный с возможностью вращения с трубой таким образом, чтобы обеспечить движение хомута параллельно оси вала.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения узел рулевого колеса содержит хомут, выполненный с возможностью соединения с возможностью вращения с валом рулевого управления транспортного средства таким образом, чтобы обеспечить перемещение хомута параллельно оси вала, и рулевое колесо, соединенное с хомутом таким образом, чтобы обеспечить вращение хомута вместе с валом.
Краткое описание чертежей
На чертежах, иллюстрирующих варианты осуществления настоящего изобретения:
На Фиг.1 показан участок узла колонки рулевого управления, изображенный в разрезе (вид сбоку), содержащий механизм регулировки и фиксации рулевого колеса в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.2 показан поперечный разрез (вид сзади) варианта осуществления изобретения, показанного на Фиг.1.
На Фиг.3 показан участок узла колонки рулевого управления, изображенный в разрезе (вид сбоку), в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.4 показан поперченный разрез (вид сзади) варианта осуществления изобретения, показанного на Фиг.3.
Осуществление полезной модели
Одни и те же номера позиций относятся к одним и тем же элементам в следующем далее описании изобретения.
На Фиг.1 и 2 показан участок узла 13 колонки рулевого управления, который включает в себя механизм 12 регулировки и фиксации рулевого колеса в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и 2, механизм регулировки и фиксации рулевого колеса приводится в действие вручную.
Как известно из уровня техники, узел колонки рулевого управления, как правило, установлена между рулевым колесом 40 и карданным валом (не показан), который затем соединен с механизмом рулевого управления (не показан) для управления передними колесами транспортного средства. Водитель управляет транспортным средством, поворачивая рулевое колесо.
В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и 2, узел 13 колонки рулевого управления содержит вал 16 рулевого управления. Вал 16 рулевого управления соединяет рулевое колесо 40 с карданным валом и механизмом рулевого управления. В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и 2, вал 16 содержит ряд канавок 17, сформированных вдоль наружной поверхности вала для обеспечения зацепления с дополнительными желобками 20k, расположенными в полости задней части трубы 20 (описано ниже). Принудительное зацепление между канавками 17 и желобками 20k обеспечивает вращение вала 16 вместе с трубой 20. Другими словами, труба 20 соединена с возможностью вращения с валом 16. В настоящем документе под элементами, «соединенными с возможностью вращения», подразумеваются элементы, соединенные между собой таким образом, чтобы обеспечивать их согласованное вращение. Кроме использования канавок, могут применяться другие способы для соединения вала 16 с трубой 20 для обеспечения вращения вала 16 вместе с трубой 20.
В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и 2, труба 20 охватывает, по меньшей мере, часть вала 16 рулевого управления и соединена с валом рулевого управления известным образом так, что вращение трубы 20 вызывает согласованное вращение вала рулевого управления, как описано выше. Труба 20 может иметь наружную форму, выполненную с возможностью зацепления с дополнительными элементами, сформированными на корпусной части 22d фиксирующего элемента 22, выполненного в виде хомута, (описано ниже), для упрощения зацепления между трубой 20 и хомутом 22 и вращения трубы 20 вместе с хомутом 22, и/или для обеспечения зазора между наружной поверхностью 20а трубы и внутренней поверхностью 22а корпусной части 22d хомута. В показанном варианте осуществления изобретения труба 20 имеет наружную поверхность шестиугольной формы, которая вставляется во внутреннюю полость 22b согласованной формы, определяемой внутренней поверхностью 22а хомута. Однако, в зависимости от требований конкретного применения также возможны другие формы наружной поверхности 20а трубы и внутренней поверхности 22а хомута. Труба 20 может быть прикреплена к валу 16 болтом (с использованием болта 92, как показано на Фиг.1 и 2) или другим подходящим способом. Труба 20 может быть изготовлена из металлического материала, полимерного материала или любого другого подходящего материала.
Хомут 22 установлен с возможностью перемещения вдоль трубы 20. Хомут 22 содержит корпусную часть 22d и крепежную часть 22f. Корпусная часть 22d хомута охватывает, по меньшей мере, часть трубы 20 рулевой колонки и соединена с трубой таким образом, что вращение хомута 22 вызывает согласованное вращение трубы 20. Корпусная часть 22d хомута может иметь внутреннюю форму, выполненную с возможностью зацепления с дополнительными элементами, сформированными вдоль наружной стороны трубы 20 для упрощения зацепления между трубой 20 и хомутом 22 и вращения трубы 20 вместе с хомутом 22, и/или для обеспечения зазора между наружной поверхностью 20а трубы и внутренней поверхностью 22а хомута. В показанном варианте осуществления изобретения корпусная часть 22d хомута имеет внутреннюю поверхность 22а шестиугольной формы, которая образует шестиугольную внутреннюю полость 22b, выполненную с возможностью установки в нее наружной поверхности 20а трубы. Однако, в зависимости от требований определенных применений также возможны другие формы наружной поверхности 20а трубы и внутренней поверхности 22а хомута. Хомут 22 может быть изготовлен из металлического материала или любого другого подходящего материала.
В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и 2, внутренняя поверхность 22а хомута находится на расстоянии от наружной поверхности 20а трубы для обеспечения достаточного зазора между трубой и хомутом для установки между ними ряда прокладок 24. Прокладки 24 могут быть соответственно расположены по поверхности трубы 20 между внутренней поверхностью 22а и наружной поверхностью 20а для обеспечения плавного движения с возможностью скольжения с низким коэффициентом трения хомута 22 относительно трубы 20. Прокладки 24 могут быть прикреплены к хомуту 22, к трубе 20, или и к трубе 20, и к хомуту 22. В одном из вариантов осуществления изобретения для облегчения плавного движения с возможностью скольжения с низким коэффициентом трения хомута 22, прокладки 24 изготовлены из материала, имеющего относительно низкие коэффициенты статического и динамического трения относительно материалов, из которых изготовлены труба 20 и/или хомут 22. В данном варианте осуществления изобретения прокладки 24 изготовлены из полиамида или любого другого подходящего полимерного материала.
Крепежная часть 22f хомута выполнена с возможностью установки на нее съемного механизма фиксации или блокировки хомута. В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и 2, крепежная часть 22f хомута содержит пару противолежащих расположенных на расстоянии друг от друга выступов 22g и 22j. Выступы 22g и 22j содержат соответствующие отверстия (не показаны), в которые вставляется болт 28. Выступы 22g и 22j расположены на расстоянии друг от друга и выполнены (вместе с корпусной частью 22d хомута) таким образом, что после размыкания блокировочного устройства 26 (описано ниже), выступы 22g и 22j имеют тенденцию удаляться друг от друга на расстояние, при котором сила зажима и крепления хомута 22 на трубе 20 уменьшается до значения, при котором пользователь может перемещать хомут вдоль прокладок 24. Таким образом, крепление хомута становится относительно слабым, что позволяет ему скользить вдоль трубы 20.
В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и 2, съемное блокировочное устройство соединено с хомутом 22. Блокировочное устройство 26 позволяет ослаблять и затягивать хомут 22 на трубе 20. Устройство 26 содержит болт 28 со стержнем размером, обеспечивающим прохождение через отверстия 22k и 22m выступов, и головки 28b размером, обеспечивающим примыкание к выступу 22g для предотвращения полного прохождения болта через отверстия 22k и 22m.
Кулачковый механизм 30 установлен на болте 28 для фиксации хомута 22 в заданном положении на трубе 20, способом, описанным ниже. В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и 2, кулачковый механизм 30 содержит первый кулачок 32, находящийся в зацеплении с выступом 22j, второй кулачок 34, находящийся в зацеплении с первым кулачком 32, рычаг 36, соединенный со вторым кулачком 34 таким образом, чтобы обеспечить вращение второго кулачка согласованно с вращением рычага, и фиксатор 38 кулачка, обращенный к болту 28, и входящий в зацепление с рычагом 36 для прижимания второго кулачка 34 к первому кулачку 32. Второй кулачок 34, в свою очередь, прижимается к первому кулачку 32. Первый кулачок 32 фиксируется относительно выступа 22j. Первый 32 и второй 34 кулачки содержат поверхности 32а и 34а, которые расположены напротив друг за друга и находятся в зацеплении.
Поверхности 32а и 34а содержат выступы и углубления (не показаны), выполненных таким образом, что вращение второго кулачка 32 в первом направлении по отношению к стационарному первому кулачку способствует перемещению первого кулачка 32 вдоль болта 28 от головки 28b болта, из-за воздействия на хомут 22 для разделению выступов 22g и 22j дальше друг от друга. Таким образом, данное вращение второго кулачка размыкает механизм фиксации. Это позволяет выступам 22j и 22g отодвинуться друг от друга, ослабляя крепление хомута 22 и позволяя ему скользить вдоль трубы 20 в направлении, указанном стрелками А и В, посредством прокладок 24.
Выступы и углубления вдоль поверхностей кулачков 32а и 34а также выполнены таким образом, чтобы после перемещения хомута 22 вдоль трубы 20 для установки нужного положения рулевого колеса, вращение второго кулачка 34 во втором направлении, противоположном первому направлению вызывает перемещение первого кулачка вдоль болта 28 по направлению к головке 28b болта. Это заставляет выступ 22j двигаться по направлению к выступу 22g, таким образом затягивая хомут на трубе 20 и фиксируя хомут в новом положении, соответствующем нужному положению рулевого колеса 40. Рычаг 36 может затем быть зафиксирован в новом угловом положении.
Также могут быть использованы и другие виды механизмов блокировки.
Рулевое колесо 40 соответственно соединено с хомутом 22 с помощью обычных спиц или других подходящих соединительных элементов 40а таким образом, что вращение колеса 40 вызывает согласованное вращение трубы 22.
Кожух 44 рулевого колеса закрывает часть трубы 20, вдоль которой хомут 22 установлен с возможностью вращения. В кожухе 44 рулевого колеса выполнен ряд вытянутых желобков 44а. Желобки 44а расположены по поверхности кожуха рулевого колеса таким образом и имеют такой размер, чтобы обеспечить возможность прохождения соединительных элементам 40а рулевого колеса 40 от наружной стороны кожуха колеса до внутренней стороны кожуха, где спицы соединяются с хомутом 22. Желобки также выполнены с возможностью обеспечения перемещения соединительных элементов 40а вдоль их длины для осуществления регулировки положения хомута 22 и рулевого колеса 40, соединенного с ним. Кожух 44 может быть изготовлен из металлического материала, полимерного материала или любого другого подходящего материала.
Кожух 46 колонки рулевого управления закрывает участок колонки рулевого управления перед кожухом 44 рулевого колеса. Этот участок колонки рулевого управления может содержать, например, пружину 50 для функционального соединения (с помощью одного или более проводов 58) электрической системы транспортного средства с сиреной автомобиля (не показана), системой подушек безопасности (не показана) и с любыми другими электрическими устройствами, расположенными внутри пустотелого кожуха 96, размещенного в задней части участка 12 узла 13 колонки рулевого управления, как показано на Фиг.1. Провода 58 могут быть подведены вдоль узла колонки рулевого управления между хомутом 22 и трубой 20, или вдоль наружной части хомута.
Как видно из вышеприведенного описания и приложенных чертежей, вал 16 рулевого управления, участок колонки рулевого управления, вдоль которой установлен хомут 22 с возможностью скольжения, и кожух 96, вмещающий боковую подушку безопасности водителя, и другие устройства не двигаются вперед или назад, а также в вариантах осуществления настоящего изобретения данные элементы не должны перемещаться для выбора положения колеса, регулируемого водителем. Для изменения положения колеса 40 в соответствии с предпочтениями водителя, необходимо лишь разомкнуть блокировочное устройство 26, сдвинуть колесо вдоль трубы 20 в нужное положение и привести в действие блокировочное устройство для фиксации колеса в нужном положении.
Как показано на Фиг.3 и 4, в другом варианте осуществления изобретения участок 112 узла 113 колонки рулевого управления положение рулевого колеса 40 не регулируется вручную. Вместо этого используется автоматическая система регулировки положения рулевого колеса. Вариант осуществления изобретения, показанный на Фиг.3 и 4, по существу аналогичен варианту осуществления изобретения, показанному на Фиг.1 и 2.
Вариант осуществления изобретения, показанный на Фиг.3 и 4, включает в себя вал 116 рулевого управления и трубу 120, функционально соединенную с валом рулевого управления таким образом, что вращение трубы 120 вызывает согласованное вращение вала рулевого управления, как было описано ранее. Однако, в варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.3 и 4, прокладки 24 не устанавливаются между хомутом 122 и трубой 120. Вместо этого, для обеспечения движения с низким коэффициентом трения хомута 122 относительно трубы 120, ряд шариковых подшипников 199 установлены с возможностью качения в противоположных дорожках 120r и 122r, сформированных в трубе 120 и хомуте 122, соответственно.
Кроме того, вместо использования блокировочного устройства 26, запускаемого вручную, выступы 122g и 122j на хомуте 122 прикрепляются друг к другу при помощи болтового соединения 189 или другого механизма, подходящего для поддержания выступов в таком положении, в котором труба 120 находится в надежном зацеплении с хомутом 122 для обеспечения вращения трубы 120 вместе с хомутом и для обеспечения сохранения расположения подшипников 199 в дорожках.
Хомут 122 также имеет конец 122е, функционально соединенный с зубчатой передачей 200 или другим подходящим механизмом передачи движения для преобразования движения выходного вала 201 двигателя 202 (например, двигателя исполнительного механизма) в движение хомута 122 вдоль трубы 120, как это описано ранее. Двигатель 202 может быть приведен в действие с помощью системы управления, установленной на колонке или на приборной панели (не показано). Приведение в действие двигателя приводит к автоматическому перемещению хомута 122 вдоль трубы 120, устраняя необходимость вручную менять положение колеса 40. Хомут 122 и соединенное с ним колесо 40 блокируются в нужном положении посредством зацепления между шестернями зубчатой передачей 200.
Как описано выше, механизм регулировки и фиксации рулевого колеса содержит трубу, соединенную с валом рулевого управления таким образом, что вал вращается вместе с трубой, а хомут установлен с возможностью скольжения и фиксации на трубе, хомут соединен с трубой таким образом, что труба вращается вместе с хомутом.
Кроме того, как описано выше, механизм регулировки и фиксации рулевого колеса содержит трубу, соединенную с возможностью вращения с валом рулевого управления для предотвращения перемещения трубы параллельно оси вала, и хомут, соединенный с возможностью вращения с трубой для обеспечения перемещение хомута параллельно оси вала.
Кроме того, как описано выше, узел рулевого колеса содержит хомут, выполненный с возможностью соединения с возможностью вращения с валом рулевого управления транспортного средства для обеспечения перемещения хомута параллельно оси вала, и рулевое колесо, соединенное с хомутом для вращения хомута вместе с рулевым колесом.
Следует понимать, что вышеприведенные описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения приведены в качестве иллюстраций. Как таковые, различные структурные и рабочие свойства, раскрытые в данном документе, могут быть изменены, однако ни одно из них не должно выходить за рамки настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.
1. Механизм регулировки и фиксации рулевого колеса, содержащий:
трубу, соединенную с возможностью вращения с валом рулевого управления для предотвращения перемещения трубы параллельно оси вала; и
хомут, соединенный с возможностью вращения с трубой таким образом, чтобы обеспечивать перемещение хомута параллельно оси вала.
2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что хомут выполнен с возможностью скольжения относительно трубы.
3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что хомут выполнен с возможностью блокировки в положении вдоль трубы.
4. Механизм по п.1, отличающийся тем, что хомут выполнен с возможностью качения относительно трубы вдоль подшипников, установленных между хомутом и трубой.
5. Механизм по п.1, содержащий также рулевое колесо, соединенное с хомутом таким образом, что хомут вращается вместе с колесом.
6. Колонка рулевого управления транспортного средства, содержащая механизм регулировки и фиксации рулевого колеса по п.1.
7. Транспортное средство, содержащее механизм регулировки и фиксации рулевого колеса по п.1.
8. Узел рулевого колеса, содержащий:
хомут, выполненный с возможностью вращательного соединения с валом рулевого управления транспортного средства для обеспечения перемещения хомута параллельно оси вала; и
рулевое колесо, соединенное с хомутом таким образом, что хомут вращается вместе с колесом.
9. Колонка рулевого управления транспортного средства, содержащая узел рулевого колеса по п.8.
10. Транспортное средство, содержащее узел рулевого колеса по п.8.
