转向柱组件的制作方法

本发明涉及对包括在碰撞期间允许溃缩的支撑支架的类型的转向柱组件的改进。还涉及包括支撑支架的转向组件。

背景技术：

人们日益需要用于汽车等的转向柱组件针对方向盘距离(被称为伸出长度)能够调节。这就要求柱护罩被夹紧机构固定到车辆，所述夹紧机构能够被锁定和解锁，以便分别防止或允许对该柱护罩位置的调节，附接到方向盘的转向柱可旋转地位于所述柱护罩内。

一种常见的布置方式是使用伸缩式柱护罩，其包括内部构件和外部构件—所述构件通常为两个细长的金属管—其中一个在另一个内部滑动以便能够进行伸出长度的调节。固定轨道设置在所述管中的一个上并且被可释放的夹紧机构固定到第一支撑支架。通常通过将第二支撑支架固定到第一支撑支架或者将第二支撑支架固定到易碎包覆件，第一支撑支架进而又被固定到车辆底盘的静止部件，所述易碎包覆件由第一支撑支架支撑或者被固定到车辆。当夹紧机构被夹紧时，固定轨道和支撑支架相对于彼此固定。当未被夹紧时，该护罩能够相对于支架移动，以便使得能够进行所需的伸出长度的调节。

在碰撞的情况下，期望的是(有时法定要求)转向柱组件以受控的方式溃缩。这有助于减少驾驶员与方向盘或与所述方向盘的安全气囊碰撞的力。被布置为使得在事故期间具有可动元件的转向柱被称为可溃缩转向柱组件。

技术实现要素：

在一种已知的配置中，通过使用一个或多个易碎连接器将第一支撑支架连接到车辆的固定部分并且连接到第二支撑支架，能够实现伸缩式可调节的转向柱组件的受控溃缩。通过夹紧的方式护罩被连接到第二支撑支架，或者在不可调节的柱的情况下固定所述护罩。在碰撞中，护罩上的力足够高以导致易碎连接被破坏，从而离开该护罩和第二支架组件，因此转向柱的上部可以相对于第一支撑支架自由移动。

为了在溃缩期间控制上部柱的移动，通常提供某种形式的能量吸收装置，其在第一支撑支架与车身之间作用。使用中的能量吸收装置在转向组件溃缩的情况下吸收能量。在这种情况下，溃缩被限定为由于沿着转向柱轴的轴线通过方向盘的力的施加而超出护罩的正常调节范围的护罩的运动。这通常会在当碰撞中来自驾驶员身体的力穿过方向盘时而发生。对于能够针对伸出长度调节的转向柱组件，正常的调节范围将对应于方向盘的允许的伸出长度调节，并且这不应被能量吸收装置所违背，因为那将使得方向盘难以针对伸出长度进行调节。能量吸收装置控制支撑支架的移动。

根据第一方面，本发明提供了一种转向柱组件，包括：

第一支撑支架，其固定到车辆的固定部分，

第二支撑支架，其通过至少一个易碎连接器固定到第一支撑支架，

护罩，其支撑转向柱轴并且能够被夹紧或以其他方式刚性地固定到第二支撑支架，以及

能量吸收装置，其作用在第一支撑支架与第二支撑支架之间，在转向柱组件溃缩的情况下所述能量吸收装置变形，以便吸收能量，从而至少部分地控制该转向柱组件的溃缩；

其中，能量吸收装置包括具有分离的第一层和第二层的叠层带，每个所述层由独立的细长材料带形成，所述材料带可以自由地沿其长度的主要部分在另一带上滑动，叠层带的一部分卷曲成螺旋，叠层带的自由端部穿过护罩或第二支撑支架中的开口，带中的第一带的自由端部具有开口，紧固件穿过所述开口，所述紧固件将叠层带固定到第一支撑支架，带中的第二料带的自由端部在远离第一带的自由端部的区域中连接到第一带，

由此，在转向柱组件溃缩的情况下，上部柱相对于第一支撑支架移动，这导致带被拉动通过开口，同时将带卷解除缠绕，从而控制上部柱组件的溃缩。

螺旋可以包括平面螺旋，其中，在解除缠绕之前，螺旋的每圈通常处于与其他圈相同的平面中，即可以认为形成大体上平坦的盘形。

提供叠层带，其中并非所有的带都直接地连接到车辆，其他带(或多个带)通过这些直接连接的带而间接固定到车辆，在该带卷内就给定的叠层厚度进行连接的区域中存在减小的厚度。这可以使得更容易进行封装。这使得具有一致厚度的一个带能够固定到第一护罩，还使得具有不同能量吸收特性的替代的未固定带能够容易地互换而对周围部件没有显著影响。如果两者都是固定的，则总厚度将是两个带的总和，因此将会改变。再者，因对溃缩力的更高阻力的日益增长的需求而需要更厚的带，与单一厚带相比叠层可以更容易地成形和组装。

不在螺旋中的第一带的端部部分可以被紧固件固定到第一支撑支架，所述紧固件包括螺母或螺栓或螺钉或铆钉或双头螺柱。所述端部部分可以焊接或粘结到所述支架。

将叠层带固定到第一(固定的)支架上的紧固件可以是与将固定支架固定到车辆的相同的紧固件。这使得将实现减少所需要的紧固件的数量。

叠层中可以仅有两个带：第一带和第二带。但是叠层中可以有三个或四个或更多个带，每个所述带与其他带不同。这使得将能够通过改变附加带的数量或改变附加带的规格或向带中的一个增添切割部来调谐能量吸收特性以适应车辆碰撞要求。

可以存在第一带的非卷曲部分，所述非卷曲部分远离带卷延伸，第二带可以在该非卷曲部分处连接到第一带。该非卷曲部分可以是大体上平面的，或者也可以包含一个或多个弯折。该部分的长度可以介于10mm与50mm之间但不限于此。

第二带可以在靠近第一带的自由端部的位置处连接到第一带，例如所述位置距离第一带固定到第一支撑支架的区域介于10mm与50mm之间但不限于此。

第一带和第二带可以被布置成使得当带卷解除缠绕时，从连接到第一带的端部朝向螺旋内部的最内端部延伸的第二带的部分可以在第一带上自由滑动。这能够通过确保第一带与第二带不在所述部分上连接来实现。由于两个螺旋内的第一带和第二带的半径不同，所以滑动可以是有益的。

第二带可以在第一带的内侧上放置到第一带上，这意味着第二带的卷曲部分被第一带的卷曲部分完全包围。或者所述第二带也可以在第一带的卷曲部分的外侧上放置到第一带上。

第二带的端部可以位于螺旋的外侧，也可以通过焊接、机械压接或使带互锁而连接到第一带。

带中的至少一个带可以在卷曲的区域内设置有沿带的一个或多个轴向延伸的切割部，以便在切割部区域中提供与没有切割部的区域所不同的横截面，每个切割部的尺寸、形状以及位置使得能够对带卷解除缠绕时的溃缩力的阻力进行定制。

能够通过选择带沿其长度的宽度和厚度、带的材料、带的横截面以及带卷的形状来设置溃缩力。

第一带和/或第二带可以包括切割部。

第一带和第二带中的每个带可以包括薄的细长平面带，其可以具有介于0.3mm与2mm之间的厚度。它可以具有0.5mm或1mm的厚度但不限于此。

带中的每个带可以具有介于10mm与30mm之间(例如20mm)的宽度但不限于此。宽度在沿着带的长度上可以大体恒定。

第一带和第二带中的每个带可以是金属或金属合金，并且优选地是适于冷成型的金属或金属合金。例如，每个带可以包括诸如软钢的钢带，每个带可以例如包括符合英国标准en10130或en10139的金属，所述金属为冷轧低碳钢，或c390。所述材料应该是延性的，使得当带卷伸展时，所述材料不会试图弹回成带卷形状，并且使得能量在伸直螺旋带卷中被消耗。

两个带可以具有相同的厚度，或者它们也可以具有不同的厚度。第一带可以比第二带更厚或更薄。

带卷可以是紧密带卷，其中第一带的相对表面中的每个表面在大体上整个卷曲部分各处接触第二带的面。

带卷可以历经至少两个完整的圈，或至少三个或更多个完整的圈。

形成带卷的带的长度可以大约对应于转向柱组件的完全溃缩距离。所述带的长度可以稍微小一些，由于装置的端部部分的变形而允许了额外的少量距离。

组件可以包括一个、两个或更多个能量吸收构件，每个能量吸收构件穿过在第二支架上的相应开口，并且使用紧固件将所述每个能量吸收构件连接到第一支架，所述紧固件将第一支架固定到车辆。

护罩可以包括上部和下部，上部位于最靠近转向组件的方向盘的护罩端部。

有带穿过的第二支架中的开口的横截面通常可以与所述带的横截面互补，使得该带只能在解除缠绕的状态下穿过。

护罩的上部可以相对于下部伸缩。下部可以滑入上部，或者上部也可以滑入下部。这种布置使得能够对转向柱组件进行伸出长度的调节。当伸缩时，护罩将相对于支撑支架移动。一旦处于期望的位置，可以使用夹紧组件来固定所述护罩。在碰撞中，夹紧组件保持固定到第二支撑支架，一旦包覆件被破坏，那么所述第二支撑支架将与护罩一起移动。

本发明可以实施于不具有伸缩式护罩的其他类型的转向柱组件，但是也可以包括使得当在事故中来自驾驶员的力撞击方向盘时能够允许溃缩的一些其它机构，例如能够变形或以其他方式相对于车辆移动的护罩。

可以使用与将带固定到支架的相同的紧固件(多个紧固件)或使用单独的紧固件将固定的第一支撑支架固定到车身。例如，固定的支架可以形成车身的组成部分，比如位于车辆仪表板后方的横梁的一部分。

第二支撑支架可以是护罩的组成部分。替代地，所述第二支撑支架可以不同于护罩并且通过使得能够对护罩的伸出长度调节的夹紧机构而固定到护罩。夹紧机构可以包括穿过支架和护罩中的开口的螺栓。在护罩可以针对伸出长度而相对于支架移动的情况下，优选地能量吸收装置穿过的开口是第二支撑支架的一部分。

在另一方面，本发明还可以提供具有上述特征中任意特征的能量吸收装置。

能量吸收装置可以包括具有分离的第一层和第二层的叠层带，每层由这样的独立的细长材料带形成，所述材料带可以沿其长度的主要部分(活性部分)自由地在其他带上滑动，叠层带被卷曲成围绕细长带的二者中的最内端部的平面螺旋，叠层带的自由端部远离螺旋延伸并包括开口，当在使用的位置时，紧固件可以穿过所述开口，带中的第二带的自由端部在远离第一带的自由端部的区域中连接到第一带。

本发明的能量吸收构件可以这样形成：通过使每个带独立地成形，将它们放在一起以使得它们位于平行间隔开的平面中，然后将两个形成的带压在一起以便形成在单一平面中的叠层。

因此，可以通过本申请来寻求对组装带的方法的保护。

附图说明

现在参考附图只通过示例的方式来描述本发明的一个实施例，附图中：

图1是处于未溃缩位置的、根据本发明的转向柱组件的视图；

图2是图1的转向柱组件的支撑支架、易碎包覆件和能量装置的透视图；

图3是固定在支架上的包覆件和能量吸收装置中的一个的放大视图；

图4是处于溃缩之前状态的组件的一部分的侧视图，所述组件包括支撑支架、包覆件中的一个和能量吸收装置中的一个(其他包覆件和能量吸收装置被遮蔽)，但是省略了护罩；

图5是对应于图4的透视图；

图6是处于在碰撞后完全溃缩后状态的组件的一部分的侧视图，所述组件包括支撑支架、包覆件中的一个和能量吸收装置中的一个(其他包覆件和能量吸收装置被遮蔽)，但是省略了护罩；

图7是对应于图6的透视图；

图8是叠层带的第一实施例a的透视图；

图9是实施例a的改型的对应视图，其中，所述带具有不同的厚度；

图10是叠层带的第二实施例b的透视图；

图11是叠层带的第三实施例c的透视图；

图12示出了实施例c的带的第二带，其中为了清楚起见省略了第一带；而

图13是示出了就不同尺寸的能量吸收装置的三个实施例a、b和c在溃缩期间由转向柱组件吸收的力对位移的曲线。

具体实施方式

如图1所示，转向柱组件1包括伸缩式转向柱护罩2，所述伸缩式转向护罩包括内部构件3和外部构件4，所述外部构件容纳内部构件的一部分。内部构件3和外部构件4是金属管，外部构件4的内径仅略微大于内部构件3的外径，从而通过滑动使得它们之间能够相对移动。在图1的示例中，内部构件3附接到变速器壳体5，同时外部构件4远离所述变速器壳体(朝向方向盘6)伸出。在电动转向系统由电动机驱动以提供辅助扭矩的情况下，壳体5可以包含变速器。在管组合中的所述管也可以颠倒，使得大管邻近壳体5。

方向盘6由可以在转向柱护罩2内自由旋转的伸缩式转向轴7支撑。示例可以是低摩擦材料的衬套(未示出)，例如塑料，其位于内部构件3与外部构件4之间，以便控制当调节该方向盘6的伸出长度时或者在事故时当所述两构件彼此移动以延伸或溃缩转向柱时所产生的摩擦。

转向柱护罩组件1在远离方向盘6的轴8处枢转地固定到车身的一部分，所述转向柱护罩组件在电动转向系统的情况下可以包括变速器5。在比所述轴更靠近方向盘的位置，所述转向柱护罩组件也由夹紧机构9固定到支撑支架组件17，所述支撑支架组件通常由两个或更多个竖直的紧固件11固定到车身。

支撑支架组件17螺栓连接在仪表板下方区域中的位置，夹紧机构在枢轴与方向盘之间某位置的点12处将护罩夹紧到支撑支架组件17。夹紧机构可以被锁定或解锁，以便使得能够通过围绕枢轴8枢转来调节转向柱1的倾度。在图1所示的柱1的情况下，方向盘6的伸出位置也可以通过在夹紧轨道9中设置纵向槽来调节，所述夹紧轨道附接到外护罩构件。当被锁定时，转向柱1无法移动，除非在事故中，此时所述转向柱能够如下面所述的那样溃缩。

支撑支架可以采取很多形式。在图1所示的示例中，支撑支架10被夹紧到护罩上，并且可以被认为是护罩的一部分。支架由一对易碎包覆件16牢固地固定到车辆。

第二支撑支架10是在高于转向柱护罩(未示出)的大体上水平的平面内压制成倒u字形的金属板形式。u形支架10的两个臂在大体上竖直的平面中向下垂挂，并沿固定轨道的两侧向下延伸，所述固定轨道被焊接或以其它方式附接到外护罩构件9。所述臂包括两个间隔开的竖直壁，所述竖直壁在例如细长槽13(不可见)的相对两侧上附接到外管。

夹紧机构(未示出)作用在u形第二支架10的两臂之间，以便在锁定时将它们拉到一起，使得它们挤压固定轨道的壁。已知许多不同类型的夹紧机构，因此在此无需进一步的描述。在该实施例中示出的一种合适的布置中，夹紧机构包括夹紧销，所述夹紧销穿过轨道中的细长槽和支架的两臂，以便允许伸出长度和倾度的调节。转向柱1可能仅能够对伸出长度和倾度进行调节，本发明甚至能够实施于不能够对伸出长度和倾度进行调节的转向柱1。如果伸出长度和倾度均不能够调节，则夹紧机构在使用中不需要是可调节的，并且可以仅设置护罩(未示出)与u形支架10的永久连接。

两个翼部19从两个臂水平向外地延伸，从每个所述臂伸出一个所述翼部。每个翼部包括从一个边缘向内切入的凹轮廓，易碎包覆件16被接收到所述凹轮廓中。这在附图的图3中被更详细地示出。

每个包覆件16包括主体部件，所述主体部件被铸造或加工成两个更大的板的形式，所述两个更大的板夹有小的中央部分。从第一支架部件切出的轮廓通常被设计成与形成在包覆件的中央部分中的切割部的对应的凸轮廓紧密配合。在将包覆件16组装到第二支架部分10的翼部19之后，通过同轴的第一支撑支架部件或包覆件16中的孔20注射诸如塑料的易碎材料。可以存在多于一组的这类同轴的孔。一旦固化，塑料就充当易熔定位销，所述易熔定位销设计成在被施加所述规定大小的力时发生切断。在该实施例中，支撑支架部件的翼部的板厚度略微小于包覆件的上板部和下板部之间的间隙，使得所注射的塑料的部分蔓延到所述间隙中并且改善了包覆件16与第二支架部件10之间的连接的刚度。

易熔包覆件16限定紧固件11的锚固点，所述锚固点使得第一支撑支架部件能够刚性地固定到车辆。在包覆件16中设置孔，所述孔接收在该示例中为螺栓的紧固件。在驾驶员被抛向方向盘(未示出)的碰撞中，力造成转向轴和护罩溃缩。这导致由夹紧组件通过支撑支架10所施加的沿着护罩的轴向方向的力。如果该力足够大，则所述力将破坏易碎包覆件16，使得支架10移动离开包覆件16并因此相对于车身而移动。

为了在包覆件16已经破裂之后控制护罩的移动，设备还包括两个能量吸收装置15。在该实施例中，所述装置是相同的，因此将仅详细描述一个装置。

如图4至图12所示，能量吸收装置15在不同的实施例中可以具有微小的形状变化，但是在每种情况下都包括卷曲成平面螺旋的叠层带。因此，叠层带具有在带卷内的最内端部，所述带卷以距离中心越来越远的距离(当沿着从中心辐射的任何线观察时)围绕该端部缠绕并终止于自由端部，由大体上直线的非卷曲部分将自由端部与带卷间隔开。大体上直线的部分包括可选的阶梯状部分或弯折。

能量吸收构件15被定位成使得在自由端部与带卷之间的大体上直线的部分穿过每个臂的翼部中的槽。叠层带的自由端部(所述自由端部在与带卷的开口相对的一侧上)通过固定易碎包覆件的同一连接器而连接到固定支架。设计开口的尺寸使得带只能够在未卷曲状态下穿过配合。因此，带卷的直径大于槽的深度，所述槽的深度实际上仅略微大于穿过所述槽的带。

带卷具有至少两个完整的圈，带卷的每个圈或者每个缠绕均位于与其他圈相同的平面中。如图所示，该平面平行于护罩的轴线并且竖直，尽管所述平面可以是非竖直的。

在碰撞导致包覆件破裂的情况下，护罩和第一支架将移动离开驾驶员。包覆件将保持在相对于车身的位置中。这种运动由于带卷压在臂上而受阻。随着力的增大，护罩将开始移动，从而导致弯折伸直。当所述护罩进一步移动时，带将被拉动通过槽，这导致在开口的侧面推动带卷的表面时所述带卷解除缠绕。

在附图中的图8、图4和图5中示出了第一示例性能量吸收装置15。能量吸收装置15包括作为叠层的一个放置在另一个顶部上的一对细长带22、23，第一带22的厚度约为1mm，宽度约为20mm，第二带的厚度约为0.5mm，宽度约为20mm。带22、23对齐，这意味着长边缘沿着带的长度对准。第二带23略微短于第一带22，使得在第一带的自由端部处存在不被第二带覆盖的第一带的部分24。两个带22、23被缠绕成螺旋25，所述带的最内端部26具有由第二带形成的螺旋，所述螺旋与第一带的带卷交织。两个带卷处于相同的平面上。宽度和厚度沿着带的整个长度都是均匀的，尽管在一些布置中，厚度和/或宽度可以改变。

长度大约介于20mm与50mm之间的每个带的两个自由端部从叠层带的螺旋部分25突出，第二带的端部部分比第一带的端部短，使得第二带的自由端部距第一带的自由端一定距离而连接到第一带。连接27是焊接而成的。

第一带22的自由端部包括紧固件11穿过的开口28。因为紧固件11不穿过第二带，所以避免了容纳更厚的带的困难。

图4和图5示出了溃缩之前的组装的叠层带15，图6和7则示出了完全溃缩之后、其中带卷已经解除缠绕的卷曲带。

在图9所示的能量吸收构件的替代配置15'中，第二带23'具有与第一带22'相同的厚度。如所示，第一带的厚度大体为1mm，第二带的厚度大体为0.5mm。

在图10所示的能量吸收装置的另外的替代方案15"中，第一带22"设置有细长的轴向切割部29，所述切割部在最内端部和第一带的自由端部之间沿着卷曲部分25"延伸。第二带23"没有这样的切割部。再者，第一带比第二带厚，但是它们可以具有相同的厚度或者第二带比第一带厚。

在另外的替代方案中，如图11和12所示，第一带22″′不具有沿着卷曲部分的切割部，但是第二带23″′确实具有细长的切割部29'。在该实施例中的两个带具有相同的厚度，所述厚度大体上为1mm，但是也可以具有不同的厚度。

通过使用切割部29、29'来改变厚度和横截面，使得能量吸收构件的阻力受到控制，所述阻力针对试图对带卷解除缠绕的力。图13示出了就图9至图12的三个实施例的力对位移的曲线。