一种汽车方向盘振动发生装置以及方向盘的制作方法

1.本技术涉及汽车部件生产加工技术领域，具体涉及一种汽车方向盘振动发生装置以及方向盘。


背景技术：

2.方向盘振动作为一种触觉信号，主要用于疲劳驾驶、车道偏离等工况下对司机进行提醒。传统上的方向盘振动装置采用配备了偏心轮的旋转马达作为振动源，通过电机旋转时的离心力产生振动。一般这个振动电机安装在方向盘右下辐条靠近方向盘中部的位置。方向盘的振动是因电机上的不平衡配重旋转而产生的。
3.振动电机的成本较高，并且该电机无法单独更换，因此如果振动电机损坏了的话，必须更换整个方向盘，维护成本高昂此外，该设备的体积较大，需要安装在空间较大的方向盘中部，离直接感受振动的驾驶员手部较远，为了产生足够的振动，偏心轮部分的尺寸和重量往往较高，进一步增加了成本。同时，方向盘整体振动对安装在方向盘上的其它零件，如电气开关和安全气囊等也有影响，存在故障隐患。一些现有技术中，还提供了采用线性振动马达的技术方案该装置体积较小，可安装在方向盘外环内，但不能直接使用车载直流电源，需要附加的波形控制器才能工作，因而成本更高。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种汽车方向盘振动发生装置以及方向盘，由于采用衔铁撞击的振动结构，可以将设备体积做小，以达到能安装于方向盘辐条内的效果，同时安装于方向盘辐条内可以用较小的实际振幅提供较大的震感，并且产生的震动不影响与方向盘有连接的其他功能机构。
5.为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：
6.本技术提供一种汽车方向盘振动发生装置，包括：
7.外壳，为筒状，其内部设有滑动腔和线圈腔，所述滑动腔位于外壳中心，线圈腔设在滑动腔外侧，所述外壳的一端设置有静触片；
8.软磁体材质的衔铁，其滑动设置于滑动腔，所述衔铁的一端通过复位装置与外壳远离静触片的一端连接；
9.触发机构，其包括盘绕在线圈腔内的磁力线圈、设置在滑动腔内壁的第一触发位置、以及设置在滑动腔内壁或静触片的第二触发位置，所述磁力线圈由汽车供电；
10.当衔铁处于原位时，衔铁同时接触第一触发位置和第二触发位置，磁力线圈通电，所述衔铁被磁力线圈拉动远离静触片；
11.当衔铁与第二触发位置断开时，磁力线圈断电，所述衔铁被复位装置复位并撞击静触片产生振动。
12.在一些进一步的改进中，所述第二触发位置设置在滑动腔内壁；
13.所述衔铁上靠近静触片的一端设置有环形凹槽，且当衔铁处于原位时，环形凹槽
位于第二触发位置和静触片之间。
14.在一些进一步的改进中，所述第一触发位置和第二触发位置上均设置有金属环。
15.在一些进一步的改进中，所述静触片为橡胶材质。
16.在一些进一步的改进中，所述第二触发位置设置于静触片，所述静触片为导电材质，且静触片和磁力线圈之间互相绝缘。
17.在一些进一步的改进中，所述滑动腔为粗段和直径小于粗段的细段，所述细段设置在靠近静触片的一侧；
18.所述衔铁为阶梯轴结构，分为滑动设在粗段内的锤体和滑动设置在细段内的撞杆。
19.在一些进一步的改进中，所述外壳靠近缓冲装置的一端设置有可拆卸的后盖，所述缓冲装置抵接于后盖；
20.所述后盖上开设有排气孔，所述衔铁沿轴线方向开设有排气通道。
21.本技术还提供一种方向盘，包括：
22.所述方向盘的中一个或多个辐条内安装有如前述的汽车方向盘振动发生装置。
23.在一些进一步的改进中，所述汽车方向盘振动发生装置中设置有静触片的一端靠近于方向盘的辐圈。
24.在一些进一步的改进中，所述汽车方向盘振动发生装置和辐圈之间通过振动放大板连接；
25.所述振动放大板为u型，其中一臂贴合于辐圈钢管，所述振动放大板的u型底端抵接于方向盘的辐条钢板，另一臂与辐条钢板所在平面垂直且通过连接件与汽车方向盘振动发生装置连接。
26.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
27.本技术提供的一种方向盘振动发生装置，利用磁力线圈和衔铁的相互作用，使得汽车启动磁力线圈后，衔铁会在滑动腔内来回滑动，撞击静触片产生振动。这种振动方式结构简单，往复机构的行程为直线型，不产生周向运动，所以可以安装在截面尺寸较小的辐条内，更贴近于驾驶员手部，提高产生振动时驾驶员的振动感。同时较小的振动可以产生较大的振动感也意味着方向盘产生的实际振动会很小，避免对连接于方向盘的其他部件产生过多的影响。
28.同时利用本技术提供的方向盘振动发生装置的方向盘，可以直接通过电瓶向方向盘振动发生装置直接供电，。同时，由于方向盘振动发生装置整体体积较小，可以设置在辐条任意位置，而不必像传统的振动电机一般要将大部分结构设置在方向盘中心区域，可以尽可能的降低振动对方向盘转动轴、以及依附于方向盘转动轴的电气开关和安全气囊等结构的不良影响，同时可以提高驾驶员的震感，提高了提示效果。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本技术中一个汽车方向盘振动发生装置实施例处于原位时的剖视示意图。
31.图2为图1所示实施例中衔铁被磁力线圈拉起时的剖视示意图。
32.图3为另一种实施例中衔铁被磁力线圈拉起时的剖视示意图。
33.图4为本技术中一个方向盘的实施例的结构示意图。
34.图5为图4中沿a-a剖面的剖视图。
35.附图标记：
36.1、外壳；11、滑动腔；111、粗段；112、细段；12、线圈腔；13、静触片；14、后盖；141、排气孔；2、衔铁；21、锤体；22、撞杆；23、环形凹槽；24、排气通道；3、磁力线圈；4、第一触发位置；5、第二触发位置；6、复位装置；7、方向盘；71、辐圈钢管；72、辐条钢板；8、振动放大板。
具体实施方式
37.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
38.本技术提供一种汽车方向盘振动发生装置的实施例，如图1和图3所示，包括外壳1、衔铁2、磁力线圈3、第一触发位置4和第二触发位置5。
39.其中，外壳1为筒状，其内部设有滑动腔11和线圈腔12，上述滑动腔11位于外壳1中心，线圈腔12设在滑动腔11外侧，上述外壳1的一端设置有静触片13。具体的，外壳1一般为圆柱形筒，方便安装于汽车方向盘7的辐条内，也有一些的方向盘7的辐条接近方形，所以外壳1也可以设置成接近方形筒的结构。一般的实施例中，滑动腔11和线圈腔12的形状比较接近，以便于形成的磁场在衔铁2上的作用力更为均匀，滑动腔11和线圈腔12之间一般通过物理方式隔离，避免漏电。同时，在一些实施例中，整个外壳1被滑动腔11和线圈腔12分割为内衬和壳体，壳体与外界接触，一般采用绝缘材料防止漏电，同时也需要防止长期受磁场影响磁化，而内衬需要容纳衔铁2进行滑动，所以一般采用不导电且具有自润滑特性的材料，比如尼龙、聚甲醛以及聚四氟乙烯等材料制成。
40.软磁体材质的衔铁2，其滑动设置于滑动腔11，衔铁2的一端通过复位装置6与外壳1远离静触片13的一端连接。具体的，衔铁2一般采用能被磁化，但是磁化后不能长时间保持磁力的材料，一般为软铁，有一些实施例可以采用其他性质相近的材料。衔铁2需要一定的抗变形能力，避免在长期撞击后变形，卡住滑动腔11无法滑动。一般复位装置6是不导电的弹簧，也有一些实施例中也可以是气垫等其他弹性结构。
41.触发机构，其包括盘绕在线圈腔12内的磁力线圈3、设置在滑动腔11内壁的第一触发位置4、以及设置在滑动腔11内壁或静触片13的第二触发位置5，上述磁力线圈3由汽车供电。具体的，可以参见图1和图3，其中汽车的电瓶给磁力线圈3供能，用直流电源的符号表示，还设置有用于控制整个汽车方向盘振动发生装置的开关，开关主要是通过行车电脑进行控制，用以在需要的时候启动汽车方向盘振动发生装置。
42.本实施例在未通电时，衔铁2处于原位，磁力线圈3始终处于断电状态。当本实施例的磁力线圈3被汽车的行车电脑启动后，根据衔铁2所处位置有以下两种状态：
43.当衔铁2处于原位时，衔铁2同时接触第一触发位置4和第二触发位置5，磁力线圈3
通电，上述衔铁2被磁力线圈3拉动远离静触片13；
44.当衔铁2与第二触发位置5断开时，磁力线圈3断电，上述衔铁2被复位装置6复位并撞击静触片13产生振动。
45.在其中一类的实施例中，如图1和图2所示，上述第二触发位置5设置在滑动腔11内壁；
46.上述衔铁2上靠近静触片13的一端设置有环形凹槽23，且当衔铁2处于原位时，环形凹槽23位于第二触发位置5和静触片13之间。
47.具体的，在本实施例处于通电状态时，电路按照图1所示，以电源、第一触发位置4、衔铁2、第二触发位置5、磁力线圈3和电源这个回路导通。此时磁力线圈3产生吸引力，拉动衔铁2。
48.当衔铁2被拉动至环形凹槽23与第二触发位置5匹配时，第二触发位置5和衔铁2之间的连接被断开，使得上述回路断开，磁力线圈3断电，衔铁2失去吸引力，被复位装置6推动撞击在静触片13上。
49.而衔铁2被复位装置6推动撞击在静触片13上，又使得电源、第一触发位置4、衔铁2、第二触发位置5、磁力线圈3和电源这个回路导通，将衔铁2拉动。
50.只需要合理的设置磁力线圈3的磁力以及复位装置6的弹力大小，就可以使得衔铁2在整个振动装置内往复上述过程，持续产生振动。
51.其中部分实施例中，第一触发位置4和第二触发位置5是采用电触头等金属机构进行接触的。但是在实施过程中，接触面较小的金属机构容易因为轻微锈蚀等多种因素产生不导电的问题，为了解决这个问题，一般在第一触发位置4和第二触发位置5设置有增大接触面积的结构。
52.因此在一些优选的实施例中，上述第一触发位置4和第二触发位置5上均设置有金属环。具体的，金属环形状要与滑动腔11内壁相近，同时不能产生对衔铁2滑动的阻碍，并且金属环不能在磁力线圈3长期的作用下磁化。在图1所示实施例中，金属环采用的是铜环。
53.部分实施例中，静触片13采用的是金属或者硬质塑料材质，以期望得到更大更明显的振动，但是应用这类材料时，静触片13在产生振动的同时也会发出一定令人不悦的噪声，对驾驶员的驾驶过程有影响。
54.因此在一些优选的实施例中，上述静触片13为橡胶材质，可以仅传递振动，而发出的噪声相应的减小很多。
55.在另一类实施例中，上述第二触发位置5设置于静触片13，上述静触片13为导电材质。
56.具体的，在图3所示的实施例中，静触片13选用的铜片，将第二触发位置5设置在静触片13上，可以有效的规避第二触发位置5的锈蚀、磨损等意外情况导致汽车方向盘振动发生装置失灵，也相应的提高了本实施例的使用寿命。
57.另一方面，静触片13通常采用金属材质，可以更有效的传递振动，而避免振动逸散到空气中，使得方向盘的震感更强，并可以降低所需要的振幅，进而降低振动对方向盘7的轴以及依附于方向盘7轴部的其他零部件的影响。
58.在一些实施例中，调节磁力线圈3的磁力强度进而调节撞击力度是有一定的上限的，取决于衔铁2自身的质量和复位装置6的弹性，为了有效的提高衔铁2的撞击力度，需要
增大衔铁2质量。
59.上述滑动腔11为粗段111和直径小于粗段111的细段112，上述细段112设置在靠近静触片13的一侧；
60.上述衔铁2为阶梯轴结构，分为滑动设在粗段111内的锤体21和滑动设置在细段112内的撞杆22。
61.具体的，在本技术中，锤体21的质量和体积远大于撞杆22，同时将滑动腔11设置成阶梯型也有助于在复位装置6回弹力过强的时候将冲击传递到外壳1内腔上，避免过大的冲击击穿或者破坏静触片13形状，提高了静触片13的使用寿命。
62.在具体的使用过程中，如果整个结构装配比较紧密，体积又较小的情况下，其内部的气体会对装置产生不可忽视的影响，比如，以图1为例，如果衔铁2与滑动腔11的连接比较紧密，那么会导致衔铁2远离静触片13的时候，在衔铁2、滑动腔11和静触片13之间形成一个真空腔，阻碍衔铁2的运动。
63.因此在一些实施例中，上述外壳1靠近缓冲装置的一端设置有可拆卸的后盖14，上述缓冲装置抵接于后盖14；上述后盖14上开设有排气孔141，上述衔铁2的中心开设有排气通道24。
64.下面以图1所代表的实施例对本技术的方向盘振动发生装置进行说明：
65.在本实施例中，包括外壳1、衔铁2和触发机构。
66.其中，外壳1包括阶梯设置的滑动腔11和设置在滑动腔11外侧的线圈腔12，上述外壳1为塑料材质，防止长期使用后产生磁化效应将外壳1磁化，影响衔铁2的工作，同时外壳1上设置有可拆卸的后盖14，方便组装和维修，外壳1相对于后盖14的一端设置有静触片13，用以产生振动。
67.上述衔铁2为阶梯轴形，滑动设置在滑动腔11内，其中衔铁2分为较粗的锤体21和较细的撞杆22。而触发机构包括磁力线圈3、第一触发位置4和第二触发位置5。沿衔铁2的轴线设置有排气通道24，以平衡整个方向盘振动发生装置内部处于衔铁2两端空间的气压。而外壳1的后盖14上设置有排气孔141，用以平衡温度变化导致的方向盘振动发生装置的内外气压。
68.其中撞杆22上设置有环形凹槽23，环形凹槽23的尺寸一般大于第二触发位置5。第一触发位置4和第二触发位置5均设置在滑动腔11的细段112内，第一触发位置4和第二触发位置5处均通过铜环增大接触面积，而第一触发位置4和第二触发位置5和磁力线圈3之间的连接电路埋设在外壳1内，同时磁力线圈3的供电受汽车控制，本实施例中由行车电脑控制汽车电瓶向磁力线圈3提供直流电。
69.同时衔铁2通过复位装置6连接于外壳1，本实施例中复位装置6为弹簧，并且弹簧在初始状态处于一定的压缩状态，以保证在正常工作流程中，不会因为汽车颠簸等因素产生振动。
70.当行车电脑启动汽车方向盘振动发生装置时，此时，衔铁2被弹簧压在原位，电流以图1所示，由电源向第一触发位置4的铜环、再通过衔铁2本身传递向第二触发位置5的铜环、再由第二触发位置5的铜环通向磁力线圈3，最后，有磁力线圈3返回电源，形成一个回路。
71.此时，磁力线圈3得电，产生磁力将衔铁2向远离静触片13的方向拉动，而衔铁2在
运动过程中一直同时接触第一触发位置4的铜环和第二触发位置5的铜环，保持回路导通，因此磁力线圈3保持磁力。
72.当衔铁2上的环形凹槽23完全和第二触发位置5对应时，情况如图2所示，本实施例中，环形凹槽23的宽度略大于第二触发位置5，避免无法断开接触，此时回路从第二触发位置5和撞杆22之间断开，磁力线圈3失电，用以维持衔铁2的磁力消失，衔铁2在复位装置6的弹簧作用下猛烈撞击静触片13，产生振动。而此时回路重新导通，重复上述过程，实现振动的产生。
73.在另一种实施例中，结构如图3所示。
74.在本实施例中，包括塑料材质的外壳1，外壳1内设置有滑动腔11和线圈腔12，上述线圈腔12在滑动腔11外侧，在滑动腔11和线圈腔12的同一端设置有静触片13，静触片13是金属材质的，在本实施例中为铜质，在外壳1的另一端设置有后盖14，后盖14和外壳1可拆卸连接，同时后盖14上设置有平衡气压的排气孔141。
75.上述衔铁2为阶梯轴形，有较粗的锤体21和较细的撞杆22，并且滑动腔11依照衔铁2的形状也分为较粗的粗段111和较细的细段112，衔铁2的中轴线设置有平衡方向盘振动发生装置内部企业的排气通道24。衔铁2和后盖14之间通过塑料材质的复位装置6连接，当衔铁2处于原位时，复位装置6处于部分压缩的状态，用以将衔铁2抵接在静触片13上，保持衔铁2的稳定。
76.上述触发机构包括磁力线圈3、第一出发位置和第二触发位置5。
77.其中磁力线圈3和静触片13相抵触，使得磁力线圈3和静触片13互相导通，第一触发位置4设置在滑动腔11的粗段111，和衔铁2的锤体21相接触，而第二触发位置5设置在静触片13内。
78.本实施例中，磁力线圈3通过行车电脑控制电瓶供电，电路示意图可以参见图3，当行车电脑启动电瓶供电后，电流从电源正极出发，通过磁力线圈3流向第一触发位置4，有一些实施例中第一触发位置4也设置了铜环，通过第一触发位置4通向衔铁2，最后通过衔铁2与静触片13的接触从衔铁2流回负极，形成一个完整的回路。
79.当形成完整回路后，磁力线圈3得电，将衔铁2拉起，压缩复位装置6的弹簧。此时，回路从衔铁2和静触片13之间断开，磁力线圈3失电，复位装置6推动衔铁2撞击在静触片13表面，发出振动。同时，磁力线圈3重新得电，往复这个过程，就可以产生持续的振动。
80.本实施例的优势在于，利用衔铁2和静触片13作为电路通断的触发装置，而衔铁2和静触片13即使在频繁撞击以后，也很难因为变形、锈蚀等多种因素造成装置失效，因此使用寿命更久，同时少了诸如环形凹槽23等精细结构，加工和组装的难度更低。
81.本技术还提供一种方向盘7的实施例，如图4所示，上述方向盘7的中一个或多个辐条内安装有如前述任一实施例上述的汽车方向盘振动发生装置。具体的，一般的实施例中，方向盘7是采用内置骨架、外附发泡层的结构，有三个以上的辐条，辐条都是按照轴对称设在方向盘7上，以确保向两侧转动时手感相近。而一般的实施例中，如图4所示，上述汽车方向盘振动发生装置对称设置在左右两根辐条上，以保证两侧的振动平衡，以免长期单侧振动影响造成方向盘7产生偏移。应当注意的是，图4中的方向盘7振动发生组件为示意图，为了方便展示，仅表现了其中静触片13和衔铁2的结构，本领域技术人员可以根据前述实施例得到实际的结构。
82.利用本技术提供的方向盘振动发生装置的方向盘7，可以直接通过电瓶向方向盘振动发生装置直接供电，整体重量远比设置振动电机的方式的方向盘7轻。同时，由于方向盘振动发生装置整体体积较小，可以设置在辐条任意位置，而不必像传统的振动电机一般要将大部分结构设置在方向盘7中心区域，可以尽可能的降低振动对方向盘7转动轴、以及依附于方向盘7转动轴的电气开关和安全气囊等结构的不良影响，同时可以提高驾驶员的震感，提高了提示效果。
83.为了提高驾驶员的震感，以降低实际振动幅度，减少对方向盘7的影响，在一些更优选的实施例中，上述汽车方向盘振动发生装置中设置有静触片13的一端靠近于方向盘7的辐圈，使得振动位置与人手更为接近，人手的震感更大，因此振幅可以适当减小，对方向盘7上的其他部件影响更小。
84.一般的实施例中，方向盘7整体结构有辐圈钢管71和多个辐条钢板72构成骨架，在骨架外包覆发泡层形成完整的方向盘7。其中辐条钢板72是一块接近平板的直条形的结构。方向盘振动发生装置是直接安装在辐条钢板72上的，但是直接安装在辐条钢板72上，会造成静触片13和整个方向盘7结构接触不紧密，振动传递的过程中有大量损失，使得部分振动未有效的转化为驾驶员的震感。
85.因此在一些优选的实施例中，上述汽车方向盘振动发生装置和辐圈之间通过振动放大板8连接；上述振动放大板8为u型，其中一臂贴合于辐圈钢管71，上述振动放大板8的u型底端抵接于方向盘7的辐条钢板72，另一臂与辐条钢板72所在平面垂直且通过连接件与汽车方向盘振动发生装置连接。
86.具体的。上述如图5所示，图5为图4所示的方向盘7一个辐条的轴切面，而前述方向盘振动发生装置安装在振动放大版上，振动放大板8有一臂贴合于辐圈钢管71，另一臂与辐条钢板72垂直设置，而方向盘振动发生装置的靠近静触片13的一端通过连接件固定连接于振动放大板8的竖直臂，这样静触片13产生的振动可以直接传递到振动放大板8上，进而传递到辐圈钢管71，提高了振动传递效率，增大了驾驶员的震感，也相应的可以以较小的振幅就获得足够的震感，降低了方向盘振动发生装置对方向盘7的影响。
87.本技术不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。
88.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
89.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那
些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
90.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。