汽车方向盘自动调节装置、基于落水逃生的方向盘调节控制系统及其控制方法
阅读说明：本技术 汽车方向盘自动调节装置、基于落水逃生的方向盘调节控制系统及其控制方法 (Automatic adjusting device for automobile steering wheel, steering wheel adjusting control system based on drowning escape and control method thereof ) 是由 李伟民 刘琦 孟祥� 王佳文 陆吴平 于 2021-03-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种汽车方向盘自动调节装置,包括与方向盘连接的活动管柱和与车身仪表板固定连接的固定支架,活动管柱下端固定连接有活动管柱支架,活动管柱支架通过转向节与固定管柱转动连接,还包括手动锁止机构、自动锁止机构、调节驱动机构和伸缩手柄机构。本发明还提供一种基于落水逃生的方向盘调节控制系统,包括控制器和液位传感器,液位传感器位于车轮轮毂上端,控制器的信号输入端与液位传感器通讯连接,控制器的信号输出端分别与角度锁止电机、角度调节电机通讯连接。本发明还提供一种上述控制系统的控制方法,用于当液位超过设定液位时,自动解锁活动管柱并调节活动管柱的角度和伸缩手柄,从而增加逃生空间、实现快速逃生。(The invention discloses an automatic adjusting device for an automobile steering wheel, which comprises a movable pipe column connected with the steering wheel, a fixed support fixedly connected with an instrument panel of an automobile body, a manual locking mechanism, an automatic locking mechanism, an adjusting driving mechanism and a telescopic handle mechanism, wherein the lower end of the movable pipe column is fixedly connected with a movable pipe column support, and the movable pipe column support is rotatably connected with the fixed pipe column through a steering knuckle. The invention also provides a steering wheel adjusting and controlling system based on escape from falling into water, which comprises a controller and a liquid level sensor, wherein the liquid level sensor is positioned at the upper end of the wheel hub, the signal input end of the controller is in communication connection with the liquid level sensor, and the signal output end of the controller is in communication connection with an angle locking motor and an angle adjusting motor respectively. The invention also provides a control method of the control system, which is used for automatically unlocking the movable pipe column and adjusting the angle of the movable pipe column and the telescopic handle when the liquid level exceeds the set liquid level, thereby increasing the escape space and realizing quick escape.)
技术领域
本发明涉及汽车落水逃生技术领域，具体地指一种汽车方向盘自动调节装置、基于落水逃生的方向盘调节控制系统及其控制方法。
背景技术
汽车在意外落水之后，驾乘人员需要尽快逃生，现有技术的一般做法是将车窗的一角设置紧急逃生爆破区，并在车上配有逃生锤用于锤破车窗玻璃，但是现实情况中，由于驾驶员被方向盘限制了活动空间、以及需要解锁安全带，往往无法第一时间进行紧急逃生，需要手动解锁安全带以及调节方向盘的倾角，错失了最佳的逃生时机，给驾乘人员造成重大安全隐患。
现有的方向盘调节机构一般都是手动调节，通过下拉仪表板下方的调节手柄，使方向盘角度调节机构解锁，然后手动推动方向盘转动一定角度，最后松开调节手柄进行方向盘角度锁止。上述手动调节机构在紧急逃生时费时费力，不利于快速逃生。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种汽车方向盘自动调节装置、基于落水逃生的方向盘调节控制系统及其控制方法，该装置和系统可以增加逃生空间、实现快速逃生。
为实现上述目的，本发明提供一种汽车方向盘自动调节装置，包括与方向盘连接的活动管柱和与车身仪表板固定连接的固定支架，所述活动管柱下端固定连接有活动管柱支架，所述活动管柱支架通过转向节与固定管柱转动连接，还包括：
还包括手动锁止机构，所述手动锁止机构包括解锁转轴，所述解锁转轴用于将固定支架与活动管柱支架铰接，所述解锁转轴的一端固定连接有解锁手动杆，所述解锁转轴与活动管柱支架之间还设有用于限制两者相对移动的手动锁止限位机构；所述解锁手动杆与固定支架之间还设有用于自动驱动解锁手柄转动的自动锁止机构，所述活动管柱支架与固定支架之间还设有用于自动驱动活动管柱支架转动的调节驱动机构。
进一步地，所述自动锁止机构包括固定在固定支架上的角度锁止电机，以及连接在角度锁止电机输出轴与解锁手动杆之间的自动锁止传动机构；
进一步地，所述调节驱动机构包括固定在固定支架上的角度调节电机，以及连接在角度调节电机输出轴与活动管柱支架之间的角度调节传动机构。
进一步地，还包括伸缩手柄机构，所述伸缩手柄机构包括与解锁手动杆活动套接的伸缩手柄，所述伸缩手柄与解锁手动杆之间连接有复位弹簧，所述伸缩手柄与解锁手动杆之间还设有用于限制两者相对移动的自动限位机构。
进一步地，所述自动限位机构包括设置在伸缩手柄上的限位槽和设置在解锁手动杆上的限位块，所述解锁手动杆上开有竖向的凹槽，所述凹槽底部设有电磁铁，所述电磁铁通过弹簧连接有铁片，所述铁片上端与限位块固定连接。
进一步地，所述手动锁止限位机构包括与解锁转轴同轴连接的凸轮，所述凸轮上端与齿块的平面端抵接，所述活动管柱支架上固定设有与齿块啮合的齿板。
进一步地，所述自动锁止传动机构包括与角度锁止电机输出轴固定连接的锁止主动齿轮，所述解锁手动杆靠解锁转轴一端固定连接有锁止从动齿轮，所述锁止主动齿轮与所述锁止从动齿轮啮合。
进一步地，所述角度调节传动机构包括与角度调节电机输出轴固定连接的齿轮，所述齿轮与固定连接在活动管柱支架上的齿条啮合。
本发明还提供一种基于落水逃生的方向盘调节控制系统，包括上述所述的汽车方向盘自动调节装置，还包括控制器和液位传感器，所述液位传感器位于车轮轮毂上端，所述控制器的信号输入端与液位传感器通讯连接，所述控制器的信号输出端分别与角度锁止电机、角度调节电机通讯连接。
进一步地，所述控制器的信号输出端还与电磁铁通讯连接。
本发明还提供一种基于落水逃生的方向盘调节控制系统的控制方法，液位传感器获取液位信息，当液位大于或等于设定液位时，先控制角度锁止电机带动解锁手动杆旋转，使活动管柱与固定管柱解锁，然后控制角度驱动电机带动活动管柱往远离驾驶员方向转动至极限位置，最后控制角度锁止电机带动解锁手动杆反向旋转，使活动管柱与固定管柱之间锁止。
进一步地，当液位大于或等于设定液位时，控制电磁铁通电，使伸缩手柄往解锁手动杆一侧收缩。
本发明的有益效果：自动调节方向盘角度，增加逃生空间、实现快速逃生。本发明可以通过判断在落水条件下，控制自动锁止机构完成活动管柱与固定管柱的解锁，再控制调节驱动机构带动活动管柱往远离驾驶员方向转动至极限位置，这样增加了驾驶员的逃生空间，使驾驶员第一时间迅速的打开门窗逃生。
附图说明
图1为本发明自动调节装置的结构示意图一。
图2为本发明自动调节装置的结构示意图二。
图3为齿块与齿板的位置示意图。
图4为本发明自动锁止机构的结构示意图。
图5为本发明调节驱动机构的结构示意图。
图6为伸缩手柄机构的结构示意图。
图7为限位块与凹槽的局部示意图。
图8为本发明方向盘调节控制系统的示意图。
图中各部件标号如下：活动管柱111、固定管柱112、活动管柱支架114、固定支架115、调节驱动机构120、角度调节电机121、齿轮122、齿条123、手动锁止机构130、解锁手动杆132、解锁转轴133、凸轮134、齿块135、齿板136、自动锁止机构140、角度锁止电机141、锁止主动齿轮142、锁止从动齿轮143、伸缩手柄机构150、伸缩手柄151、腔体152、复位弹簧153、限位块154、限位槽155、凹槽156、铁片157、弹簧158、电磁铁159、控制器200、液位传感器300。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1～7所示，一种汽车方向盘自动调节装置，包括与方向盘连接的活动管柱111和与车身仪表板固定连接的固定支架115，活动管柱111下端外侧固定套接有活动管柱支架114，活动管柱支架114通过转向节与固定管柱112的上端转动连接，还包括手动锁止机构130，手动锁止机构130包括解锁转轴133，解锁转轴133用于将固定支架112与活动管柱支架114铰接，解锁转轴133的一端固定连接有解锁手动杆132，解锁转轴133与活动管柱支架114之间还设有用于限制两者相对移动的手动锁止限位机构，本实施例中，手动锁止限位机构包括与解锁转轴133同轴连接的凸轮134，凸轮134上端与齿块135的平面端抵接，凸块134的一端为平面齿，另一端为平面，活动管柱支架114上固定设有与齿块135啮合的齿板136，齿板136的一端面为平面齿。当解锁手动杆位于锁止位置时，凸轮的最大半径边缘处与齿块接触，齿块与齿板处于啮合状态，使得活动管柱支架与活动管柱相对固定支架和固定支架管柱限位锁止；当手持解锁手动杆转动时，带动凸轮同轴转动，使得齿块相对解锁转轴向下运动，从而与齿板脱离啮合，完成活动管柱的解锁，当活动管柱以转向节为轴转动一定角度时，会带动齿板也一起运动，齿板上有齿的一端仍然对着齿块，当手持解锁手动杆反向转动回到锁止位置时，带动齿块重新与齿板啮合，完成活动管柱的锁止。
本实施例中，还包括自动锁止机构140，自动锁止机构140包括固定在固定支架115上的角度锁止电机141，以及连接在角度锁止电机141输出轴与解锁手动杆132之间的自动锁止传动机构，自动锁止传动机构包括与角度锁止电机141输出轴固定连接的锁止主动齿轮142，解锁手动杆132靠解锁转轴133一端固定连接有锁止从动齿轮143，锁止主动齿轮142与锁止从动齿轮143啮合。这样，角度锁止电机启动时可以电动锁止主动轮荷锁止从动轮旋转，从而带动解锁转轴和解锁手动杆一起旋转，使得齿块与齿板脱开啮合或者恢复啮合，完成自动解锁和锁止过程。
本实施例中，还包括调节驱动机构120，调节驱动机构120包括固定在固定支架115上的角度调节电机121，以及连接在角度调节电机121输出轴与活动管柱支架114之间的角度调节传动机构。角度调节传动机构包括与角度调节电机121输出轴固定连接的齿轮122，齿轮与固定连接在活动管柱支架114上的齿条123啮合。这样，当开启角度调节电机时，角度调节电机通过齿轮旋转带动齿条平移，从而使得活动管柱支架与活动管柱一起相对固定支架和固定管柱转动，实现活动管柱的角度自动调节。
作为一种优选方案，还包括伸缩手柄机构150，伸缩手柄机构150包括伸缩手柄151，伸缩手柄151开有腔体152，解锁手动杆132的一端插入腔体152与伸缩手柄活动套接，腔体152的底部与解锁手动杆132的一端之间连接有复位弹簧153，伸缩手柄151与解锁手动杆132之间还设有用于限制两者相对移动的自动限位机构。自动限位机构包括设置在伸缩手柄151上的限位槽155和设置在解锁手动杆132上的限位块154，解锁手动杆132上开有竖向的凹槽156，凹槽156底部设有电磁铁159，电磁铁159通过弹簧158连接有铁片157，铁片157上端与限位块154固定连接。这样，在正常情况下，电磁铁不通电，限位块位于限位槽中，弹簧处于伸长状态，伸缩手柄处于伸出状态；当电磁铁通电后，产生了磁场，从而吸引铁片向下运动，从而使得限位块脱离与限位槽的限位，伸缩手柄在复位弹簧的回复力作用下，向解锁手动杆一端收缩运动，这样当调节活动管柱的角度时，解锁手动杆与伸缩手柄为斜向驾驶员方向，伸缩手柄收缩后避免了对驾驶员的活动造成干扰，增大了逃生空间。
如图8所示，本发明还提供一种基于落水逃生的方向盘调节控制系统，包括上述的汽车方向盘自动调节装置，还包括控制器200和液位传感器300，液位传感器300位于车轮上端的挡泥板上，控制器200的信号输入端与液位传感器300通讯连接，控制器200的信号输出端分别与角度锁止电机141、角度调节电机121以及电磁铁159通讯连接。
上述基于落水逃生的方向盘调节控制系统的控制方法为：液位传感器300每间隔一定时间实时获取液位信息，当液位大于或等于设定液位时，说明水位已经完全超过液位传感器了，具有一定先控制角度锁止电机141带动解锁手动杆132旋转，同时，控制电磁铁通电使活动管柱111与固定管柱112解锁，然后控制角度驱动电机121带动活动管柱111往远离驾驶员方向转动至极限位置，最后控制角度锁止电机141带动解锁手动杆132反向旋转，使活动管柱111与固定管柱112之间锁止。这样实现了活动管柱角度的自动调节和锁止，节省了驾驶员手动调节的时间，也增加了驾驶员的逃生空间，使驾驶员第一时间迅速的打开门窗逃生。
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