CN101274638A - 具有吸收冲击能量装置的车用转向柱 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种具有冲击能量吸收装置的车用转向柱。转向柱包括中空套管，用来收容转向轴；平板支架，环绕中空套管的外侧表面，其包括形成于平板支架顶面的若干个导引沟槽；缓冲件，用来缓冲并支撑平板支架，缓冲件连结于套管并装设于平板支架上；以及支撑支架，包括若干个冲击吸收导引件以及若干个固定孔，所述若干个冲击吸收导引件插入若干个导引沟槽，若干个固定孔设置于支撑支架的两侧，用来固定支撑支架于一底盘上。

Description

具有吸收冲击能量装置的车用转向柱
【技术领域】
本发明有关于一种用于具有吸收冲击能量装置的车用转向柱(steeringcolumn)，且特别是有关于一种吸收冲击能量装置的车用转向柱，且该转向柱包含弯折件(bent member)、支撑支架(mounting bracket)以及平板支架(platebracket)。该支撑支架的冲击吸收导引件(impact-absorbing guide member)形成于该支撑支架的下半部，而该冲击吸收导引件可插入并滑动于该平板支架的导引沟槽之内。此外，弯折件对应于该支撑支架的一端，当车辆撞击物体时，该冲击吸收导引件和该导引沟槽间产生的摩擦力会因为弯折件的推动而被弯折件所吸收。所以本发明可以吸收更大的冲击力量，故可以减少生产囊状物以及撕裂板的成本。
【背景技术】
习惯上，转向柱(steering column)是为一种环绕以及支撑一转向轴(steeringshaft)的装置，该转向轴用以将驾驶者操作一方向盘(steering wheel)产生的旋转力量传送至一齿条/小齿轮(rack-pinion)机构，且该转向柱通过一支架固定于车辆的底盘，以使该转向轴固定于一特定位置。当车辆碰撞到一物体时，驾驶者的上半身撞击方向盘，因而导致受伤。为了避免此种状况，该转向柱与该转向轴具有崩塌(collapse)的功能，允许转向柱以及转向轴沿着其轴方向收缩，也就是在驾驶期间发生撞击事故时，驾驶者因为惯性之故，以致于上半身撞击而顶住方向盘。因此当驾驶者的上半身顶住方向盘，位于车辆上半部的转向柱以及转向轴将会收缩，以减少冲击效果施加于驾驶者身上。
然而，该方向盘与驾驶者之间碰撞产生撞击而传送至方向盘的撞击能量是依据驾驶者以及车辆的状态而定。举例来说，当车辆高速行驶时，将产生较大的撞击能量，而当车辆以低速行驶时，产生较小的撞击能量。进一步地，施加于方向盘的撞击能量大小依据各种条件而定，例如驾驶者身上的安全带的磨损程度以及安全气囊的作用而定。现有技术中发展出一种具有撕裂板的转向装置来解决上述问题。
图1是为现有的吸收冲击效应的车辆转向柱的侧视图。该吸收冲击效应的转向柱100包括转向轴102、内套管110、外套管120、上缘支架(upperbracket)130以及撕裂板(tearing plate)170。转向轴102具有连接于方向盘(未图示)的上端部以及连接于齿条/小齿轮机构(未图示)的下端部。内套管110环绕保护该转向轴102，外套管120环绕于内套管110之外。上缘支架130支撑外套管120的周围表面，并且通过囊状物140与车辆的底盘组装在一起。撕裂板170的一端利用一固定装置150固定于囊状物140，另一端利用一固定件160固定于上缘支架130。
当驾驶者的上半身因为车辆撞击而碰撞该方向盘时，转向柱100沿着一方向(亦即撞击能量的传递方向或是崩塌方向)收缩，该撞击力道施加于该方向盘上。然后，上缘支架130沿着由固定于底盘的囊状物140的方向移动至该外套管120而靠在一起。亦即当发生碰撞时，上缘支架130由囊状物140脱离出来，并且轻易地从底盘脱落，并且沿着撞击能量传递的崩塌方向移动，其中该向柱100沿着该方向收缩。
此外，转向柱100收缩，以允许上缘支架130与囊状物140产生相对运动，使得上缘支架130向下运动，撕裂板170接收来自囊状物140以及上缘支架130的外力作用，作用力的方向相反，使得上缘支架130的固定件160改变该撕裂板170的形状，以吸收冲击效应所产生的能量。
然而，为了固定囊状物140以及撕裂板170于上缘支架130，上缘支架130的各部件都必须精确的组装，才能固定囊状物140以及撕裂板170。此外，由于囊状物140以及撕裂板170本身有不同的形状，连带地上缘支架130的各部件也必须有不同的设计才能固定不同的囊状物140以及撕裂板170，所以不仅会增加制造不同囊状物140以及撕裂板170的成本，也会增加组装时间。
【发明内容】
本发明具有冲击能量吸收装置的车用转向柱的主要目的在于解决上述问题。本发明的车辆转向柱包含弯折件、支撑支架以及平板支架。该支撑支架的冲击吸收导引件形成于该支撑支架的下半部，而该冲击吸收导引件可插入并滑动于该平板支架的导引沟槽之内。此外，弯折件对应于该支撑支架的一端，当车辆撞击物体时，该冲击吸收导引件和该导引沟槽间产生的摩擦力会因为弯折件的推动而被弯折件所吸收。所以本发明可以吸收更大的冲击力量，故可以减少生产囊状物以及撕裂板的成本。
本发明提供一种具有冲击能量吸收装置的车用转向柱，其包括中空套管、平板支架、，缓冲件以及支撑支架。该中空套管用来收容转向轴。该平板支架环绕所述中空套管的外侧表面，其包括形成于所述平板支架顶面的若干个导引沟槽。该缓冲件用来缓冲并支撑所述平板支架，该缓冲件连结于该套管并装设于该平板支架上。该支撑支架包括若干个冲击吸收导引件以及若干个固定孔，该若干个冲击吸收导引件插入该若干个导引沟槽，该若干个固定孔设置于该支撑支架的两侧，用来固定该支撑支架于底盘上。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图形，作详细说明如下：
【附图说明】
图1是现有的吸收冲击效应的车辆转向柱的侧视图。
图2是依据本发明实施例中具有吸收冲击能量装置的转向柱的分解图。
图3是依据本发明实施例中具有吸收冲击能量装置的转向柱的透视图。
图4A以及图4B是依据本发明实施例中具有吸收冲击能量装置的转向柱的操作状态示意图。
【具体实施方式】
本所述的实施例是配合参考所附的图形，下列的描述以及图形中，相同的标号以及图形用于表示相同或是类似的组件，有关于相同或是类似组件的重复性描述将予以省略。
请参考图2以及图3，图2是依据本发明实施例中具有吸收冲击能量装置的转向柱的分解图；图3是依据本发明实施例中具有吸收冲击能量装置的转向柱的透视图。如图2以及图3所示，转向柱200包括套管220、平板支架(plate bracket)230、缓冲件240、支撑支架250以及弯折件260。转向轴210延伸穿过套管220，平板支架230固定于套管220的外侧表面的两端，其顶端设有若干个导引沟槽232。导引沟槽232的延伸方向是平行于转向轴210。缓冲件240固定于套管220的顶端，用以支撑平板支架230的内侧表面。支撑支架250固定在底盘上，其具有冲击吸收导引件252。冲击吸收导引件252可分别对应插入导引沟槽232。弯折件260的一端组装于支撑支架250上，一旦车辆撞击物体时，弯折件260会因为弯曲而吸收因撞击产生的冲击能量。
套管220是中空套管，所以连接于方向盘(图未示)的转向轴210恰好可收容其内。除此之外，套管220包括内套管224以及外套管222，外套管222利用支撑支架250固定在底盘上，而半径小于外套管222的内套管224则插入于外套管222内，并可透过其它独立支架(图未示)固定在底盘上。导引沟槽232的延伸方向是平行于转向轴210。
平板支架230大致上呈一倒U字型，且其两端分别固定在外套管222的外侧表面上。平板支架230的一侧开设有延伸孔(elongated hole)234，用来斜向操作。利用固定件202卡合于延伸孔234的方式将平板支架230组装于缓冲件240上。此外，平板支架230顶端设有若干个导引沟槽232，导引沟槽232的延伸方向是平行于转向轴210。支撑支架250具有冲击吸收导引件252，冲击吸收导引件252可分别对应插入导引沟槽232，有关的细节稍后再述。
每一导引沟槽23下缘都有收容底座(protuberance receiving seat)236，在较佳实施例中，且每一收容底座236的延伸方向也是平行于导引沟槽232的延伸轴向。收容底座236的形状可依据冲击吸收导引件252的突出体256做适当调整，例如可为圆形、椭圆形、半球形、多角型等等。收容底座236是用来增加导引沟槽232与冲击吸收导引件252的接触面积，以加强车辆撞击物体时所能吸收的冲击能量。此外，弯折件260的顶面则可装设于平板支架230内侧表面。
缓冲件240可利用焊接之类的方式固定在套管220的顶侧上，缓冲件240用来支撑平板支架230的内侧表面，并强化固定平板支架240的固持效果。除此之外，缓冲件240设有一穿孔(图未示)，固定件202可穿过延伸孔234以及该穿孔，使得平板支架230利用固定件202固定在缓冲件240上。
此外，弯折件260放置于缓冲件240的顶面，也就是说，当车辆撞击物体时，平板支架230内侧表面以及缓冲件240的顶面之间区域会显制弯折件260弯折程度。
在本实施例中，固定件202可以是但不限定于传统的螺栓。
支撑支架250组装于平板支架230的顶面，用以将外套管222固定于底盘。支撑支架250的冲击吸收导引件252是向下突出，并可插入于平板支架230的导引沟槽232。此外，弯折件固定孔254设置于支撑支架250的一面(亦即支撑支架250的后表面)上，用来嵌合弯折件260。固定孔258形成于支撑支架250的两侧，利用其它独立的固定装置穿过固定孔258之后即可将支撑支架250固定在底盘上。在本实施例中，该固定装置可以是但不限定于传统的螺栓。
在本实施例中，支撑支架250以及平板支架230可以是但不限定于挤压铸模来形成。
此外，支撑支架250的冲击吸收导引件252是向下突出，并可插入于平板支架230的导引沟槽232，使得平板支架230与支撑支架250组装在一块。因此，冲击吸收导引件252可视为组装平板支架230与支撑支架250之用的组装组件，且当车辆撞击物体时，冲击吸收导引件252会自导引沟槽232脱离，使得该组装组件利用摩擦来吸收冲击力道。
突出体256形成于冲击吸收导引件252的两侧，并恰好可插入于导引沟槽232的收容底座236。突出体256的形状可依据收容底座236做适当调整，例如可为圆形、椭圆形、半球形、多角型等等以增加导引沟槽232与冲击吸收导引件252的接触面积，并由此加强支撑支架250与平板支架230之间的连接力量以及导引沟槽232与冲击吸收导引件252之间吸收的冲击力量。
在较佳实施例中，冲击吸收导引件252是紧实地插入于导引沟槽232之中，但并非用以限制本发明的范围。也就是说，任何用来维持支撑支架250与平板支架230之间连接力量，以及用来于车辆撞击物体时，利用摩擦来吸收冲击力道的冲击吸收导引件252与导引沟槽232的组装方式都属于本发明的范畴。
在较佳实施例中，不规则的弯折件固定孔254形状有利于将弯折件260紧密的固定于支撑支架250。也就是说，弯折件固定孔254的细窄部分的宽度等于弯折件260的躯干部分的宽度，而弯折件固定孔254的中央部分的宽度则大于弯折件固定孔254的细窄部分的宽度，因此，弯折件头部区262可以置入弯折件固定孔254的中央部分，而弯折件260的躯干部分可以插入弯折件固定孔254的细窄部分。这么一来，无须使用任何独立固定装置或是固定方法，只要将弯折件260插入弯折件固定孔254就可以达到将弯折件260固定于支撑支架250的目的。因此本发明可以减少制造时间并改善生产量。
此外，在较佳实施例中，弯折件260与弯折件固定孔254具有一样的不规则形状与宽度。亦即，如前所述，弯折件头部区262的宽度大于弯折件260的其它部份的宽度。此外，在较佳实施例中，弯折件260可以是但不限定于紧密的嵌合于支撑支架250。
如前所述，弯折件头部区262的宽度大于弯折件260的其它部份的宽度，且弯折件头部区262可以置入弯折件固定孔254的中央部分。弯折件260的一端放置于平板支架230以及缓冲件240之间，当车辆撞击物体时，因为转向柱200会自底盘脱离，所以弯折件260会被拉直，且弯折件260吸收冲击力道的大小则视乎于弯折件260拉直的程度。
接下来，将叙述车辆撞击物体时，本发明的撞击能量吸收装置的运作过程。
请参考图4A以及图4B，图4A以及图4B是依据本发明实施例中具有吸收冲击能量装置的转向柱的操作状态示意图。如图所示，具有撞击能量吸收装置的转向柱200包括固定于底盘的支撑支架250。因此，当车辆撞击物体时，平板支架230会随着冲击吸收导引件252插入导引沟槽232的方向移动，并在冲击吸收导引件252和导引沟槽232之间产生摩擦力，如此可吸收冲击力并减少驾驶者所受到的伤害。
在此，因为平板支架230是连接到套管220，所以套管220会跟着平板支架230移动，换句话说，缓冲件240连结于套管220，且缓冲件240透过固定装置202与平板支架230组装在一起。因此，一旦平板支架230因车辆撞击而移动时，当套管220收合时，套管220会带着平板支架230一块移动。
除此之外，弯折件260的一端组装于支撑支架250，而另一端则放置于缓冲件240以及平板支架230之间。因此，当车辆撞击物体时，平板支架230的一端会自支撑支架250脱离，并推动弯折件260的弯曲中心部分且产生摩擦。之后，弯折件260的弯曲部分会受到平板支架230的推动而持续拉直，使得弯折件260得以依据弯折件260拉直的程度吸收不同的冲击力量。
综上所述，本发明具有冲击能量吸收装置的车用转向柱包含弯折件、支撑支架以及平板支架。支撑支架包含冲击吸收导引件而平板支架包含导引沟槽。冲击吸收导引件是插入并滑动于导引沟槽之中。弯折件是嵌合于支撑支架的一端。当车辆撞击物体时，弯折件会被推动而拉直，藉以吸收冲击吸收导引件与导引沟槽之间产生的摩擦力。因此，本发明可以吸收更大的冲击力量，故可以减少生产囊状物以及撕裂板的成本。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种具有冲击能量吸收装置的车用转向柱，其包括：一中空套管，用来收容一转向轴；其特征在于：该具有冲击能量吸收装置的车用转向柱还包括：
一平板支架，环绕所述中空套管的外侧表面，其包括形成于所述平板支架顶面的若干个导引沟槽；
一缓冲件，用来缓冲并支撑所述平板支架，所述缓冲件连结于所述套管并装设于所述平板支架上；以及
一支撑支架，包括若干个冲击吸收导引件以及若干个固定孔，所述若干个冲击吸收导引件插入所述若干个导引沟槽，所述若干个固定孔设置于所述支撑支架的两侧，用来固定所述支撑支架于一底盘上。
2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于：所述转向柱另包括一弯折件，所述弯折件的第一端固定于所述支撑支架，第二端放置于所述平板支架以及所述缓冲件之间，当一车辆撞击一物体时，所述弯折件会拉直。
3.根据权利要求2所述的转向柱，其特征在于：所述支撑支架包括一弯折件固定孔，用来固定所述弯折件，所述弯折件包括一弯折件头部区，所述弯折件头部区形成于所述弯折件的第一端，所述弯折件头部区嵌入于所述弯折件固定孔。
4.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于：所述冲击吸收导引件包括若干个突出体形成于冲击吸收导引件的两侧，所述若干个导引沟槽包括若干个，所述若干个突出体插入于所述若干个收容底座。
5.根据权利要求4所述的转向柱，其特征在于：每一收容底座以及每一突出体的形状是圆形、椭圆形、半球形或是多角型。
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