可溃缩转向柱组件的制作方法
【专利摘要】一种用于车辆的可溃缩转向柱组件，其包括：套筒（1，2），其围绕转向柱轴；安装支架，其被固定到车辆的固定部件或与其成一体；支撑支架（3），其通过一个或多个易碎连接件（5）被固定到安装支架；夹紧机构（9），其可释放地将套筒（1，2）固定到支撑支架（3）；和阻挡部件（14），其相对于安装支架固定就位并且至少在夹紧机构（9）的未夹紧状态下提供不经过支架（3）的在夹紧机构（9）和安装支架之间的附加的力的路径。在轴向载荷施加到转向柱组件的情况下，当夹紧机构（9）未被锁定且已经达到其可允许的行程的端部时，至少一些载荷借助夹紧机构（9）和阻挡部件（14）沿附加的力的路径传递到安装支架。
【专利说明】可溃缩转向柱组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及在碰撞期间能溃缩的用于车辆的可溃缩转向柱组件的改进。
【背景技术】
[0002]用于汽车等的转向柱组件逐渐需要能在方向盘高度(称为倾角)方面被调节并且在很多情况下能在方向盘距离方面(称为伸缩)被调节。这要求柱的套筒(附连到方向盘的转向柱的轴在该套筒内可转动地布置)借助夹紧机构被固定到车辆，夹紧机构能被锁定和未被锁定，以分别防止或允许柱的套筒位置的调节。
[0003]典型的可调节的转向柱组件沿着附图的图1中所示的组件的轴线构造，并包括第一套筒部分100、第二套筒部分200和夹紧机构300，夹紧机构300包括固定到安装支架(未示出)的支撑支架500，安装支架又固定到车辆的固定部件。在本说明书的上下文中应该理解:安装支架典型地被固定到横梁(CCB)或形成横梁的一体部件，横梁从车辆的一侧延伸到另一侧，在仪表盘后面、司机的前面。第一和第二部分100、200被夹紧机构300可释放地接合，以便选择性地允许在第一和第二部分支架有相对移动的量，该相对移动的量是调节转向柱组件期间所需要的。通过锁定杆或手柄的移动或有时在电方面利用马达或也许利用液压部件或气动部件，夹紧机构能被解锁或锁定。当手柄解锁时，能调节方向盘的“伸缩”位置的“进进出出”和“倾角”位置的“增大减小”，直到到达预定极限。
[0004]通过释放夹紧机构和使第一部分100在第二部分200上伸缩地滑动，套筒的长度能被改变，从而改变有关方向盘的“伸缩”位置。通过相对于夹紧机构使两个套筒部分一起向上和向下移动，倾角能被调节。在一些组件中，只有伸缩和倾角中的一个可被调节。
[0005]当夹紧机构被锁定时，转向柱组件的长度被固定，并且由于借助夹紧机构从套筒刚性连接到倾角支架以及借助安装支架连接到车辆防止转向柱组件转动。在碰撞的情况下，期望转向柱组件以可控的方式溃缩。这有助于减小司机与方向盘或气囊碰撞时的力。在一个已知的配置中，利用成形的块部件(称为盒部件400)的形式的一个或多个易碎连接件，通过将支撑支架500易碎地连接到车辆，能实现该可控的溃缩。在碰撞时，在支撑支架上的力足够大，以便引起支撑支架脱离盒部件，因而允许支撑支架相对于车辆移动。
[0006]现有技术的配置的可能的问题是:如果夹紧机构300未被锁定并且轴向调节力F(该力很大)被施加到转向柱，那么能利用盒部件(其将支撑支架固定到车辆主体)被损坏或甚至被剪切的这种力导致伸缩套筒达到调节范围的端部。这是因为力的载荷路径被直接传递到在行程端部处的连接件。这将导致柱部分地或完全地与车辆脱离连接。
【发明内容】
[0007]根据第一方面，本发明提供一种用于车辆的可溃缩转向柱组件，其包括:
[0008]套筒，其围绕转向柱的轴；
[0009]安装支架，其固定到车辆的固定部件或与其形成一体件；
[0010]支撑支架，其借助一个或多个易碎连接件固定到安装支架，易碎连接件适于在受到预定载荷时断裂，以允许支撑支架相对于安装支架移动，
[0011]夹紧机构，其可释放地将套筒固定到支撑支架，当未夹紧时套筒相对于支撑支架可移动，以允许可溃缩转向柱组件调节伸缩，并且当夹紧时套筒相对于支撑支架固定就位，和
[0012]阻挡部件，其相对于安装支架固定就位，并且至少在夹紧机构未夹紧的状态下提供不经过支撑支架的在夹紧机构和安装支架之间的附加的力的路径，
[0013]由此在轴向力施加到转向柱组件的情况下，当夹紧机构未被锁定且已经达到其能允许的行程端部时，至少一些载荷借助夹紧机构和阻挡部件沿着所述附加的力的路径被传递到安装支架，以便保护易碎连接件不破裂。
[0014]阻挡部件可相对于安装支架固定就位，并且可形成安装支架的一体部分或在至少一种配置中形成构件的刚性地固定到安装支架的部分。
[0015]阻挡部件可包括当受到较小载荷时断开的第一部分和较结实的第二部分，夹紧机构在处于锁定状态时仅接合阻挡部件的较不结实的部分，并且在处于未被锁定的位置时接合较结实的部分，
[0016]使得在轴向载荷施加到转向柱组件的情况下，当夹紧机构锁定时阻挡部件的较不结实的部分从安装支架断开并随后允许载荷经过夹紧机构、经过易碎连接件传递到安装支架。
[0017]用“断开”来表示其可以任何其他形式剪断或变形(例如，通过压缩或弯曲或扭转)为其不再承受在即将从安装支架断开前施加到它的力。例如其可不完全剪断而是简单地刚
性变差。
[0018]因此本发明的组件直接向安装支架提供借助阻挡部件而接地的大的载荷，以保护当利用未夹紧的夹紧机构进行调节时的易碎连接件。但是，当夹紧机构夹紧时，大的载荷能代替地经过可断裂的易碎连接件，以允许支撑支架、并因而允许夹紧机构和套筒相对于安装支架移动。
[0019]阻挡部件可限定引导面，在从夹紧位置移动到未夹紧位置时夹紧机构的一部分将沿着所述引导面滑动，并且在调节伸缩期间，夹紧机构的一部分从阻挡部件的较结实的部分连续地延伸到阻挡部件的较不结实的部分。保持引导面与该帽部件总是接触有助于确保其正确地定位，以便在需要时提供力的路径。
[0020]夹紧机构可包括夹紧螺栓，套筒可包括夹紧螺栓贯穿经过其的至少一个细长槽，伸缩调节的极限位置由夹紧螺栓布置在槽的端部所处的位置限定，套筒布置在支撑支架的两个向下悬垂的臂之间，每个臂包括夹紧螺栓贯穿其的另一开口，并且阻挡部件的引导面的至少一部分在位于支撑支架的两个臂的外侧并朝向夹紧螺栓的一端的区域中接合夹紧螺栓。
[0021]夹紧螺栓可包括接合引导面的头部或帽部件，在夹紧时所述头部或其他帽部件接合在阻挡部件的较不结实的部分中的引导面，并且当移动到未夹紧位置时沿夹紧螺栓的轴线移动，以接合在阻挡部件的较结实的部分的区域中的引导面。连续的引导面允许其相对于阻挡部件的较结实的部分相对不受阻碍地滑动。头部或帽部件可在螺栓的端部处，或定位在延其长度的某一其他位置。头部或帽部件可限定另外的引导面，该另外的引导面与锁定机构的引导面互补。[0022]帽部件可包括低摩擦弓I导面，或可包括弓I导轮。其可螺纹连接在夹紧螺栓上。
[0023]当在轴向载荷作用下处于未夹紧的位置时，施加到转向组件的力将从夹紧机构传递到支撑支架和在它们接触夹紧螺栓的位置处的阻挡部件。
[0024]从力的路径位置的角度看，对于夹紧螺栓优选地是:在夹紧螺栓的每一端或在其轴线的中央接合阻挡部件，但实际上通常在承载锁定手柄的螺栓的端部没有足够的空间实现这种情况。因此阻挡部件可仅定为在另一端。
[0025]当阻挡部件接触仅在螺栓的一个端部区域中(而不是在支撑支架的臂的两侧或在套筒的轴线的中心)的夹紧螺栓时，将在实际的组件中观察到夹紧螺栓倾向于围绕与阻挡部件接触的区域枢转，以将一些载荷施加到支撑臂，然后这些载荷经过易碎连接件被传递到安装支架。典型地，支撑支架将通过两个易碎连接件连接到安装支架，每个易碎连接件从套筒的轴向中心线的相对的侧偏移或在该相对的侧上偏移。在与阻挡部件同一侧的套筒的那一侧上的连接件将在载荷作用下移动过来，而与夹紧螺栓在同一侧的另一连接件枢转。
[0026]因此，在一个配置中，为了相对于另一连接件和阻挡机构的组合所承载的载荷的比例来控制沿离阻挡机构最远的易碎连接件到安装支架的路径传递的载荷的比例，离阻挡机构最远的连接件可相比于夹紧螺栓接触阻挡机构的区域偏离套筒的轴线而偏离套筒的轴线更远的距离。
[0027]在一个配置中，离连接件的距离可大体是离阻挡机构的距离的两倍，以便相比于经过易碎连接件的力为两倍的力经过附加的路径。
[0028]使易碎连接件和阻挡部分的较不结实的部分断裂所需的载荷应被仔细地选择，以确保当组件未夹紧时连接件被保护，同时优化碰撞期间使组件溃缩所需的附加的力优化。
[0029]阻挡部件的较结实的部分应能承载超过组件上的最大期望载荷与使易碎连接件断裂所需的载荷之差的载荷。
[0030]在一个合适的配置中，至少一个易碎连接件可包括固定到安装支架的主体部分和固定到支撑支架的第二部分，该第二部分可选地借助一个或多个易碎销连接到第一部分。
[0031]阻挡部件可传统地被固定到易碎连接件的主体部分或包括其一部分。这允许在整个组件被提供到安装支架(其可以已经就位地固定到车辆)以前，套筒、夹紧机构和阻挡部件简单地组装到连接件。其也提供了当组件处于运送过程的时候在其被提供到安装支架以前对连接件的保护。阻挡部件可包括从主体部分向下悬吊且朝向下部区域承载引导面的刚性腿部件。
[0032]易碎连接件的第一部分可借助一个或多个螺钉或螺栓固定到安装支架。
[0033]套筒可伸缩，并包括内管和在内管上滑动的外管，反之亦然。伸缩是可调节的，并且组件也可调节倾角。这能通过使夹紧螺栓经过在支撑支架的臂中的槽而实现。在这种情况下，阻挡机构的引导面可成形为符合调节倾角时夹紧螺栓所遵循的路径。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]现在将参考本发明的附图，仅通过实例描述根据本发明的一个实施例:
[0035]图1是没有落在本发明的范围内的向柱组件的透视图；
[0036]图2是处于夹紧状态的本发明范围内的示例性转向柱组件的透视图；
[0037]图3是图2中所示的组件的由图2中的虚线界定的部分的放大的透视图；[0038]图4是处于未夹紧状态的本发明范围内的示例性转向柱组件的透视图；
[0039]图5是图4中所示的组件的由图4中的虚线界定的部分的放大的透视图。
[0040]图6是沿着处于夹紧状态的图2的组件的转向柱套筒的轴线的视图；
[0041]图7是沿着处于未夹紧状态的图2的组件的转向柱套筒的轴线的视图；
[0042]图8是图2的组件的一侧的视图；
[0043]图9是组件的一部分的一侧的放大视图，示出阻挡部件的引导面和帽部件的相对
位置；
[0044]图10是示出夹紧时图2的组件的帽部件接合阻挡部件的部分的剖视图；
[0045]图11是示出未夹紧时与图10相同的图4的组件的帽部件接合阻挡部件的部分的首丨J视图;
[0046]图12是经过套筒的中心截取的并且从上面观察的截面图，示出了夹紧螺栓的位置和该螺栓接合支架臂以及组件未夹紧时帽部件接合阻挡部件的冲击点；以及
[0047]图13是力示意图，示出阻挡部件和连接件在碰撞期间当载荷沿转向套筒的轴线施加时受到的力的路径和大小。
【具体实施方式】
[0048]附图中的图2至12示出应用于所谓的双调节型转向柱组件的本发明的实施例。这种柱能在伸缩(进出)和倾角(上下)方面被调节。本发明能同样地应用于单方面调节的柱。柱组件包括第一套筒部分I和第二套筒部分2，它们能相对于彼此伸缩以允许伸缩调节，并且能围绕枢转轴线沿弧线移动以允许倾角调节。伸缩机构允许由司机调节伸缩位置。
[0049]最接近方向盘的第一套筒部分I包括外管，该外管借助球轴承制成方向盘的轴I。更接近助力马达的第二套筒部分2包括内管，外管在内管上自由地伸缩滑动。在这些套筒的相连接的直径之间可具有特殊的衬套(未示出)，以减小滑动摩擦。
[0050]内套管和外套管1、2借助可释放的夹紧组件被固定就位，夹紧组件可借助锁定杆6操作，锁定杆6可由司机抓握。在脱离接合(未锁定、未夹紧)位置，外管I沿内管2自由地伸缩移动经过伸缩调节行程。当处于完全接合(锁定、夹紧)的位置时，夹紧组件借助相互接合的齿的形锁合将外管I固定到所谓的支撑支架3，所以内管和外管1、2不再伸缩地移动。该伸缩滑动动作使方向盘的轴向位置或“伸缩”位置被改变。
[0051]内管2的下端相对于车辆围绕横向轴线(称为倾角枢转轴线)枢转。在竖直平面中包括两个套筒的组件的转动导致方向盘的高度或“倾角”位置的改变。可选地，内管可固定到电动转向变速箱，变速箱自身在倾角枢转轴线处枢转安装到车辆结构。
[0052]支撑支架3固定到安装支架(未示出)，安装支架刚性地螺栓连接或焊接至车辆的固定部件，典型地是车辆横梁(CCB)。支撑支架3包括颠倒的U形架，该U形架具有两个臂4，臂4在套筒的任一侧上在内套管和外套管重叠的区域中向下延伸。该支撑支架3有助于防止转向柱在载荷作用下从一侧移动到另一侧。在锁定位置，夹紧组件将内套管和外套管
1、2在该支撑支架的臂4之间锁定就位。
[0053]支撑支架3通过两个易碎连接件5 (现有技术中通常称为盒部件)固定到安装支架，每个易碎连接件定位在套筒的轴线的相应侧上并且配置成使易碎连接件被司机撞击方向盘的冲击力剪断。支撑支架3然后相对于车辆主体向前滑动。在该滑动过程期间，通过使伸缩套筒1、2的伸缩与当套筒相对于彼此移动时在盒部件中的侧部的槽引导支撑支架相协作而使方向盘被保持为在大体直线路径中。
[0054]夹紧机构设计为一个杆6将第一部分(上套筒)在倾角和伸缩方向上同时释放或锁定到第二和第三部分(下套筒部分和倾角支架)。夹紧系统包括:夹紧螺栓7，其在图12中能非常清晰地看到，该夹紧螺栓穿过支撑支架3的每个臂4中的槽；和伸缩支架(其附连到外管)的每一侧中的槽。
[0055]调节螺母8设置在螺栓7的一端，帽部件9设置在另一端。虽然不是在所有能想到的实施例中都是必要的，但其也用于阻止夹紧螺栓的转动，以便在制造期间设定调节螺母，而不需要暂时抓紧夹紧螺栓7。凸轮机构在螺母8与倾角支架3的最接近的一个臂的外表面之间布置在夹紧螺栓7上。凸轮机构包括一对平面凸轮，一个平面凸轮被阻止转动，另一个平面凸轮附连到手柄6。凸轮机构(沿着螺栓轴线)的长度能借助手柄6的转动被调节。凸轮机构的移动凸轮部分邻接推力轴承，该推力轴承接着抵接螺纹连接到夹紧螺栓7的螺纹端上的调节螺母。当杆转动到锁定位置凸轮组件变长时，其施加张力到夹紧螺栓，从而将帽部件9向螺母拉动，因而将倾角支架的臂挤压到伸缩支架的侧部上。当未夹紧时，帽部件9向外移动。
[0056]外管I包括在经过支撑支架3的臂之间的位置的细长槽(未示出)，以便当臂被挤压在一起时，槽倾向于至少部分地关闭。这使外管I被夹紧到内管2上并有助于防止内管和外管的相对运动，从而固定转向组件的长度。某种形式的形锁合也可按需设置，例如现有技术中已知的成排的锁定齿。
[0057]图3更详细地示出组件的包括一个易碎连接件5 (其离锁定杆6最远)的部分。
[0058]连接件5包括主体部分10，该主体部分被铸造或机加工成两个较大的板的形式，在这两个较大的板之间设置小的中央部分。从支撑支架3的翼部件11切下来的凹形轮廓对接到形成在主体10的中央部分中的对应的凸形轮廓。在将主体10配合到支撑支架3的翼部件11之后，易碎材料例如塑料被注入翼部件和主体部分的同轴的通孔12中。可存在多于一组的这种同轴的孔。一旦设定，塑料就用作可熔的销，该销设计成当施加所述预定程度的力时剪断。典型地，支撑支架的翼部件11的板厚稍小于在主体的上板部和下板部支架的间隙，以便一部分注入的塑料扩散进入所述间隙并增加盒部件和第一支架部分之间的连接的刚性。连接件包括在主体部分中的附加的大孔13，该大孔接纳固定到安装支架的紧固螺栓(未示出)。当然在本发明的范围内能使用其他形式的连接件。
[0059]主体部分10也包括阻挡机构，该阻挡机构包括刚性腿部件14，该腿部件从主体10向下延伸到在夹紧螺栓7的端部处的帽部件9。该腿部件终止为引导面15，该引导面与帽部件9的背离套筒1、2的方向盘端部的那一侧接合。该腿部件包括从腿部件的端部侧向伸出并借助厚度减小的故意削弱的部分17连接到腿部件的部分16，并且引导面15从腿部件延伸跨越直到削弱部分。这能在附图的图10和11中最佳地看到。阻挡机构布置在支架的臂的外侧、通常在连接件下方。阻挡机构的削弱部分定位成比腿部件的结实很多的部分更接近支撑支架的臂。
[0060]引导面是弧形的，以对应于当调节倾角时夹紧螺栓运行所沿着的路径。帽部件优选总是接触引导面或定位成离弓I导面的距离最小。
[0061]在使用时，当夹紧机构处于夹紧或锁定状态时，帽部件9位于阻挡机构的削弱区域上，并且不接触腿部件的更结实的部分14。在大的力沿套筒的轴线施加的情况下，例如碰撞时，力将被传递到夹紧机构，然后经过帽部件9传递到阻挡机构的削弱部分。该削弱部分设置成在大的载荷作用下的时候从腿部件剪断，并且当其发生这种情况时，允许所有的载荷从夹紧机构经过支撑支架传递到易碎连接件。如果载荷超过连接件的设计断裂值时，连接件将剪断，从而允许套筒与支撑支架一起背离司机移动。
[0062]另一方面，当夹紧机构未夹紧或未被锁定时，帽部件9进一步背离支撑支架臂伸出，以接触引导面的被腿部件的更结实的部分14承载的部分。此时施加到套筒的力(该力导致套筒到达其运行的端部)将作用在夹紧螺栓7上并经过帽部件9传递到腿部件14。由于腿部件结实，腿部件容易地承受该力，而不明显变型。这保护了易碎连接件5。
[0063]实际上，当帽部件压在腿部件14上时，夹紧螺栓将继续稍微地移动，如图12中所示。螺栓将围绕在帽部件9和引导面14支架的接触区域枢转，以便一些载荷从夹紧螺栓经过支撑支架3传递到连接件5。载荷被施加的位置在图12和13中标记为冲击点1、2和
3。在所示的实例中，仅较小的力施加到不具有与其相连的阻挡机构的连接件，因为该连接件距离套筒轴线(力沿该轴线被施加)更远。
【权利要求】
1.一种用于车辆的可溃缩转向柱组件，其包括: 套筒，其围绕转向柱的轴； 安装支架，其固定到车辆的固定部件或与其形成一体件； 支撑支架，其借助一个或多个易碎连接件固定到安装支架，易碎连接件适于在受到预定载荷时断裂，以允许支撑支架相对于安装支架移动， 夹紧机构，其可释放地将套筒固定到支撑支架，当未夹紧时套筒相对于支撑支架可移动，以允许可溃缩转向柱组件调节伸缩，并且当夹紧时套筒相对于支撑支架固定就位，和 阻挡部件，其相对于安装支架固定就位，并且至少在夹紧机构未夹紧的状态下提供不经过支撑支架的在夹紧机构和安装支架之间的附加的力的路径， 由此在轴向力施加到转向柱组件的情况下，当夹紧机构未被锁定且已经达到其能允许的行程端部时，至少一些载荷借助夹紧机构和阻挡部件沿着所述附加的力的路径被传递到安装支架，以便保护易碎连接件不破裂。
2.根据权利要求1所述的可溃缩转向柱组件，其中阻挡部件是构件的刚性固定到安装支架的部分。
3.根据权利要 求1或2所述的可溃缩转向柱组件，其中至少一个易碎连接件包括固定到安装支架的主体部分和固定到支撑支架的第二部分，所述第二部分可选地借助一个或多个易碎销连接到第一部分，并且阻挡部件固定到易碎连接件的主体部分或包括易碎连接件的主体部分的一部分。
4.根据权利要求3所述的可溃缩转向柱组件，其中阻挡部件包括从主体部分向下悬吊的刚性腿部件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可溃缩转向柱组件，其中阻挡部件包括当受到较小载荷时断开的第一部分和较结实的第二部分，夹紧机构在处于锁定状态时仅接合阻挡部件的较不结实的部分，并且在处于未被锁定的位置时接合较结实的部分， 使得在轴向载荷施加到转向柱组件的情况下，当夹紧机构锁定时阻挡部件的较不结实的部分从安装支架断开并随后允许载荷经过夹紧机构、经过易碎连接件传递到安装支架。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可溃缩转向柱组件，其中阻挡部件限定引导面，在从夹紧位置移动到未夹紧位置时夹紧机构的一部分将沿着所述引导面滑动，并且在调节伸缩期间，夹紧机构的一部分从阻挡部件的较结实的部分连续地延伸到阻挡部件的较不结实的部分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的可溃缩转向柱组件，其中夹紧机构包括夹紧螺栓，套筒包括夹紧螺栓贯穿经过其的至少一个细长槽，伸缩调节的极限位置由夹紧螺栓布置在槽的端部所处的位置限定，套筒布置在支撑支架的两个向下悬垂的臂之间，每个臂包括夹紧螺栓贯穿其的另一开口，并且阻挡部件的引导面的至少一部分在位于支撑支架的两个臂的外侧并朝向夹紧螺栓的一端的区域中接合夹紧螺栓。
8.根据权利要求7所述的可溃缩转向柱组件，其中夹紧螺栓包括接合引导面的头部或帽部件，在夹紧时所述头部或其他帽部件接合在阻挡部件的较不结实的部分中的引导面，并且当移动到未夹紧位置时沿夹紧螺栓的轴线移动，以接合在阻挡部件的较结实的部分的区域中的引导面。
9.根据权利要求8所述的可溃缩转向柱组件，其中帽部件包括低摩擦引导面。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的可溃缩转向柱组件，其中，阻挡部件布置成朝向夹紧螺栓的一端，支撑支架借助两个易碎连接件连接到安装支架，每个易碎连接件偏离套筒的轴向中心线并且在套筒的轴向中心线的相对的两侧上，并且相比于夹紧螺栓接触阻挡部件的区域偏离套筒的轴线，离阻挡部件最远的易碎连接件偏离套筒的轴线更远的距离。
11.一种参考附图的图2至13且如在这些附图中所示而在这里大体描述的可溃缩转向柱。`
【文档编号】B62D1/184GK103687777SQ201280036046
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年5月21日 优先权日:2011年6月10日
【发明者】S·布特勒, J·海尔斯, M·A·威尔克斯 申请人:Trw有限公司