能量吸收转向柱总成的制作方法

本发明涉及车辆设备领域，并且更具体地涉及一种能量吸收转向柱总成。

背景技术：

车辆的转向系统包括安装到车辆的仪表板的转向柱总成。具体地，转向柱总成可以包括安装到仪表板的壳体。壳体支撑将方向盘连接到转向系统的另一个部件的一个或多个转向轴。转向轴可相对于壳体旋转。

在车辆的正面碰撞期间，乘员可能碰撞转向柱总成，例如方向盘。仍然存在设计可吸收乘员对转向柱总成的冲击的能量的转向柱总成的机会。

技术实现要素：

根据本发明，提供一种转向柱总成，包含：

限定沿着轴线延伸的孔的壳体；

设置在孔中的第一轴；

第二轴，第二轴与第一轴套叠地接合并且可沿着轴线相对于壳体移动；以及

楔形件，楔形件被固定到第二轴并与壳体间隔开。

根据本发明的一个实施例，转向柱总成进一步包含固定到第二轴并与壳体间隔开的方向盘支撑件，楔形件设置在方向盘支撑件和壳体之间。

根据本发明的一个实施例，第二轴具有从方向盘支撑件延伸并配置为支撑方向盘的螺柱。

根据本发明的一个实施例，楔形件包括面向壳体并朝向壳体逐渐变细的第二端。

根据本发明的一个实施例，楔形件包括面向方向盘支撑件的第一端。

根据本发明的一个实施例，壳体具有面向楔形件的第二末端，并且楔形件配置为接合第二末端。

根据本发明的一个实施例，当第一轴和第二轴相对于彼此套叠地缩回时，楔形件可朝向壳体移动。

根据本发明的一个实施例，楔形件配置为当第一轴和第二轴套叠地缩回时使壳体变形。

根据本发明的一个实施例，楔形件包括面向壳体并朝向壳体逐渐变细的第二端。

根据本发明的一个实施例，楔形件是有棱纹的。

根据本发明的一个实施例，楔形件由金属形成。

根据本发明的一个实施例，壳体由碳纤维复合材料形成。

根据本发明的一个实施例，楔形件是圆锥形的。

根据本发明的一个实施例，壳体是可变形的。

根据本发明的一个实施例，第一轴和第二轴中的至少一个具有接收第一轴和第二轴中的另一个的轴孔。

根据本发明的一个实施例，第一轴和第二轴在轴孔中摩擦地接合。

根据本发明的一个实施例，楔形件可从与壳体间隔开的脱离位置移动到与壳体接触的接合位置。

根据本发明的一个实施例，孔包括圆柱形周边，并且楔形件在接合位置延伸进入并接合圆柱形周边。

根据本发明的一个实施例，楔形件设置在轴线上。

附图说明

图1是包括转向柱总成的车辆的透视图；

图2是转向柱总成的透视图；

图3a是在没有冲击力的情况下的转向柱总成的横截面图；

图3b是处于能量吸收的第一阶段的转向柱总成的横截面图；

图3c是处于能量吸收的第二阶段中的转向柱总成的横截面图。

具体实施方式

参照附图，其中多个视图中相同的附图标记表示相同的部件，用于车辆12的转向柱总成10包括限定沿着轴线a延伸的孔16的壳体14。第一轴18设置在孔16中以及第二轴20与第一轴18套叠地接合并且可以沿着轴线a相对于壳体14移动。楔形件22固定到第二轴20并且与壳体14间隔开。

在车辆12的前端碰撞期间，车辆12的乘员可被向前推动并撞击转向柱总成10。第一轴18和第二轴20在乘员对转向柱总成10的冲击期间可相对于彼此套叠地缩回来吸收来自乘员的能量。第一轴18和第二轴20的这种套叠式缩回允许乘员向前移动，同时还吸收来自乘员的能量以缓冲乘员和转向柱之间的冲击。另外，当第一轴18和第二轴20相对于彼此套叠地缩回时，楔形件22朝向壳体14移动。当楔形件22接近壳体14时，楔形件22接触壳体14并使壳体14变形来吸收来自乘员的能量。换言之，转向柱总成10在两个阶段吸收来自乘员的能量。具体地，在第一阶段中，第一轴18和第二轴20的套叠式缩回允许乘员向前移动并吸收来自乘员的能量，并且在第二阶段，通过楔形件22的壳体14的变形吸收来自乘员的能量。在该结构中，能量吸收的第一阶段和第二阶段可以独立地调整。

参照图1，车辆12包括含转向柱总成10的转向系统24。车辆12可以包括支撑转向柱总成10的仪表板26。具体地，仪表板26可以连接到壳体14并且可以支撑壳体14。

转向系统24可以是机械系统。在这种结构中，转向系统24可以包括连接到第二轴20的齿条-小齿轮28。具体地，中间轴30可以将第一轴18连接到齿条-小齿轮28。转向系统24可以包括连接到齿条-小齿轮28和典型转向系统的其它合适部件的功率转向泵32。在另一种结构中，转向系统24可以是电气系统或机械-电气系统，例如线控驱动系统。

参照图1，转向柱总成10包括方向盘34。方向盘34可以是任何合适的类型并且由任何合适的材料形成。

转向柱总成10包括固定到第二轴20的方向盘支撑件36。方向盘支撑件36支撑方向盘34并且可将方向盘34连接到第二轴20。方向盘支撑件36例如通过焊接、紧固等以任何合适的方式固定到第二轴20。方向盘支撑件36可以支撑装饰件(未示出)。

当第二轴20相对于第一轴18处于延伸位置时，即在乘员撞击转向柱总成10之前，方向盘支撑件36与壳体14间隔开，如下面进一步所述。方向盘支撑件36相对于壳体14移动，例如，当乘员撞击转向柱总成10时，方向盘支撑件36朝向壳体14移动。具体地，方向盘支撑件36可以与第二轴20一起作为一个单位移动。

方向盘支撑件36可以在横向于轴线a的方向上延伸。方向盘支撑件36可以包括用于将部件——例如方向盘34、护罩、饰件等——接合到第二轴20的多个凸缘38和/或紧固区域。方向盘支撑件36可以由任何合适的材料形成，例如塑料、金属等。

第二轴20可以具有从方向盘支撑件36延伸并且被配置为支撑方向盘34的螺柱40。螺柱40可以包括用于支撑方向盘34的花键端42。

如上所述，第一轴18和第二轴20套叠地接合。换言之，第一轴18和第二轴20中的至少一个具有接收第一轴18和第二轴20中的另一个的轴孔44。具体地，第一轴18可以限定轴孔44并且在轴孔44中接收第二轴20，如图3a-c所示。替代地，第二轴20可限定轴孔44并接收第一轴18(未示出)。

参照图3a-c，当乘员撞击转向柱总成10时，第二轴20可以沿着轴线a相对于第一轴18移动。具体地，当第二轴20朝向第一轴18移动时，第一轴18套叠地缩回到第二轴20的轴孔44中。换言之，第二轴20可以相对于第一轴18从图3a所示的延伸位置(即在乘员撞击转向柱总成10之前)，移动到如图3b所示的缩回位置(即当转向柱总成10被乘员撞击时)。

第一轴18和第二轴20在轴孔44中摩擦地接合。这样，在第一轴18和第二轴20的套叠式缩回期间，第一轴18和第二轴20之间的摩擦吸收来自乘员的能量以缓冲乘员和转向柱总成10之间的冲击。例如，第一轴18和第二轴20相对于彼此的套叠式缩回可配置为产生3000-5000n的摩擦力。在楔形件22接合壳体14之前，第一轴18和第二轴20的套叠式缩回以及第一轴18和第二轴20之间的摩擦能量吸收限定了两阶段能量吸收的第一阶段。如下面进一步描述的，能量吸收的第二阶段发生在楔形件22接合壳体14时。

当第一轴18和第二轴20相对于彼此套叠地缩回时，在第一轴18和第二轴20之间产生的摩擦可以通过改变第一轴18和第二轴20中的至少一个的特性(例如，诸如材料、表面结构、形状等)来设计。因此，总成可吸收的能量的量是可调的。

方向盘34的乘员输入，例如方向盘34的旋转，可以通过第一轴18和第二轴20传递到转向系统24的其他部件，例如中间轴30、齿条-小齿轮28等。第一轴18和第二轴20可以由任何合适的材料制成，例如金属、钢等。

如上所述，壳体14可以连接到仪表板26。具体地，壳体14可以包括用于例如利用弹簧、螺栓等附接到仪表板26的多个紧固区域46。壳体14相对于仪表板26是可调节的以供乘员调节，例如相对于仪表板26上下调节和延伸/缩回。

壳体14包括第一末端48和与第一末端48相对设置的第二末端50。第一轴18可以从壳体14延伸来超过第一末端48，并且第二轴20可以从壳体14延伸来超过第二末端50。第二末端50面向楔形件22和方向盘34，并且第一末端48可以面向仪表板26。

如上所述，壳体14限定孔16。孔16可延伸穿过第一末端48和第二末端50。壳体14的孔16可具有圆柱形周边或任何合适的周边形状。第一轴18和第二轴20可以相对于壳体14旋转。具体地，第一轴18和第二轴20可以以任何合适的方式(例如轴承等)由壳体14支撑，以允许轴18、20和壳体14之间的相对旋转。

壳体14的至少一部分，例如第二端部50，例如可以由碳纤维复合材料形成。碳纤维复合材料可以包括浸渍在环氧树脂基质中的短切碳纤维。作为另一个示例，壳体14的至少一部分可以由例如铝、钢、镁等金属形成。壳体14可以由单一类型的材料形成，或者替代地，壳体14的部件可以由不同类型的材料形成。壳体14的材料可以影响能量吸收的第二阶段中转向柱总成10的能量吸收性。壳体14的材料，例如第二末端50的材料，可以被选择以调节转向柱总成10的能量吸收性。

如上所述，楔形件22固定到第二轴20。具体地，楔形件22可以限定楔形孔52，该楔形孔沿着轴线a延伸并且沿着轴线a在楔形孔52中接收第二轴20。然而，楔形件22可以设置在任何合适的位置。

楔形件22设置在方向盘支撑件36和壳体14之间。楔形件22例如包括第一端54和沿着轴线a与第一端54间隔开的第二端56。第一端54面向方向盘支撑件36，并且第二端56面向壳体14。楔形件22的第一端54可以例如邻接方向盘支撑件36，使得方向盘支撑件36在第一轴18和第二轴20朝向缩回位置移动的情况下将楔形件22朝向壳体14推动。楔形件22可以例如通过销接等紧固到方向盘支撑件36和/或第二轴20。

如上所述，当第一轴18和第二轴20朝向缩回位置移动时，楔形件22可与第二轴20一起移动。当楔形件22随着第二轴20朝向缩回位置移动时，楔形件22从与壳体14间隔开的脱离位置移动到接触壳体14的接合位置。

在车辆12的典型操作中，例如在没有来自乘员的撞击的情况下，楔形件22处于脱离位置，即与壳体14间隔开。位于脱离位置的楔形件22与壳体14的距离可以设计成在能量吸收的第一阶段期间调节能量吸收。例如，位于脱离位置的楔形件22与壳体14的距离可以是100mm。作为另一个示例，在楔形件22接合壳体14的第二末端50之前，位于脱离位置的楔形件22与壳体14间隔越远，第一轴18和第二轴20相对于彼此套叠地缩回越多，并且产生的用以消散冲击力f的摩擦力越多。

当第一轴18和第二轴20相对于彼此套叠地缩回时，楔形件22处于接合位置，并且楔形件22朝向壳体14移动并且接合壳体14的第二末端50。例如，在接合位置，楔形件22延伸进入并接合第二末端50的圆柱形周边。楔形件22配置为在接合壳体14时使壳体14变形。例如，楔形件22例如通过弯曲、剥离、分裂等可使第二末端50变形远离轴线a，如图3c所示。因此，在能量吸收的第二阶段中，楔形件22与壳体14的第二末端50的接合吸收由乘员撞击转向柱总成10产生的力f。在能量吸收的第二阶段中，第一轴18和第二轴20相对于彼此的套叠式缩回产生的摩擦也可以吸收由乘员撞击转向柱总成10产生的力f。

楔形件22可以是圆锥形的或具有任何合适的形状。楔形件22可以包括棱58。棱58可以例如沿着轴线a延伸。楔形件22可以沿着轴线a朝向第二端56逐渐变细。例如，棱58可以沿着轴线a朝向第二端56逐渐变细。楔形件22可以由任何合适的材料形成，例如金属(例如铝，钢等)。

如上所述，转向柱总成10在转向柱总成10的乘员冲击期间在两个阶段吸收能量。在能量吸收的第一阶段期间，第一轴18和第二轴20相对于彼此套叠地缩回，然而初始与壳体14间隔开的楔形件22朝向壳体14移动。在能量吸收的第一阶段，当每个轴18、20相对于彼此套叠地缩回时，在第一轴18和第二轴20之间产生的摩擦吸收来自转向柱总成10的乘员冲击的能量。随后，当楔形件22接合壳体14的第二末端50时，在能量吸收的第二阶段，楔形件22使第二末端50的材料变形，而第一轴18和第二轴20继续相对于彼此套叠地缩回以产生摩擦。因此，在能量吸收的第二阶段，通过楔形件22的材料变形以及在第一轴18和第二轴20之间产生的摩擦吸收来自转向柱总成10的乘员冲击的能量。转向柱总成10的两阶段能量吸收性缓冲了乘员对转向柱总成10的冲击，并且增加了转向柱总成10可以吸收的能量的量。

本发明已经以说明性方式进行了描述，并且应当理解，已经使用的术语旨在是本质上描述性的词语而不是限制性的。根据上述教导，本发明的许多修改和变型是可能的，并且本发明可以以不同于具体描述的方式实施。