CN102202957B - 用于转向管柱组件的支撑架 - Google Patents

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Abstract

一种用于转向管柱组件的支撑架组件，其包括：第一支架部分(20)；第二支架部分(30)，其通过至少一个紧固件固定于车辆；以及至少一个封闭件(70)，其包括主体，所述主体通过易碎连接装置固定于所述第一支架部分。封闭件(70)的所述主体通过所述至少一个紧固件固定于第二支架部分(20)。所述主体包括至少一个开口，所述至少一个开口与第一支架部分(20)中的相应开口对准，这两个对准的开口填充有易碎材料，所述易碎材料形成将所述封闭件固定于所述第一支架部分的所述易碎连接装置的一部分。在第二支架部分(30)中设置有另一开口，所述另一开口与所述封闭件中的开口是同轴的且填充有形成所述封闭件和第二支架部分(30)之间的易碎连接的另外的易碎材料。

Description

用于转向管柱组件的支撑架
技术领域
本发明涉及支撑架的改进，所述支撑架在用于车辆的可塌缩转向管柱组件中使用，以允许在碰撞过程中发生塌缩。
背景技术
日益要求用于汽车车辆等的转向管柱组件对于被称为倾度(rake)的方向盘高度以及对于在许多情况下被称为伸缩(reach)的方向盘距离是可调整的。这要求通过夹紧机构将管柱罩固定于车辆，与方向盘附接的转向管柱的轴被可旋转地定位在所述管柱罩内，所述夹紧机构可锁定和解锁，以分别阻止或允许调整所述管柱罩的位置。
一种常用的布置采用可伸缩式管柱罩，所述可伸缩式管柱罩包括通常为两个细长金属管的内部部件和外部部件，所述内部部件和外部部件使一个在另一个内滑动，以允许进行伸缩调整。固定轨焊接于所述管的其中之一并通过可松开式夹紧机构固定于支撑架。所述支撑架接着固定于车辆底盘的相对固定部分。当夹紧所述夹紧机构时，所述固定轨和所述支撑架相对彼此被固定。当被松开时，它们能相对彼此运动，以允许所需的伸缩调整。倾度调整可通过设置这样的支撑架来实现，所述支撑架的被称为U形支架的下部成形成倒U形、且所述支撑架在其侧臂中包括竖直延伸槽，所述夹紧机构穿过所述竖直延伸槽。所述夹紧机构可在这些槽内竖直运动，由此结合所述管柱来调整倾度。
在发生碰撞的情况下，希望转向管柱组件以受控方式塌缩。这有助于减少驾驶员与方向盘或其气囊相碰撞的力。在一个已知的布置中，这个受控的塌缩能通过采用一个或多个称为封闭件的成形块易碎地将所述U形支架连接于车辆而实现。在碰撞中，在所述U形支架上的力足够高，以使得它脱离所述封闭件，由此允许所述U形支架相对车辆运动。通常装配在所述U形支架和车身之间的某种形式的能量吸收设备控制所述支撑架的所述运动。例如，易变形板可固定于所述U形支架并可在固定的砧状件之上滑动，引起所述板逐步扭曲，以吸收能量。
图2示出了支撑架的典型现有技术布置，所述支撑架允许碰撞时这种类型的运动。它包括双构件支撑架，第一支架部分为固定于所述夹紧机构的所述U形支架形式，而第二构件为固定于车辆的上安装支架形式(尽管这个另一构件可为车身的固定部分)，同时所述两个构件经由封闭件连接。图5示出了封闭件的典型现有技术布置。所述封闭件包括主体部，所述主体部铸造或机加工成两个更大的板的形式，在两个板之间夹有小的中部。从第一支架部分中切出的轮廓典型地设计成紧配合于在所述封闭件的所述中部中形成的相应的凸轮廓。在将所述封闭件组装到所述第一支架部分的翼部之后，诸如塑料之类的易碎材料通常喷射通过所述第一支架部分和所述封闭件中的同轴的孔。可存在有一组以上的这种同轴的孔。一旦硬化，所述塑料用作设计成当施加所述预定水平的力时剪断的易熔销。通常，第一支架部分的所述翼部的板厚稍小于所述封闭件的上和下板部分之间的间隙，以使一定比例的喷射出的塑料扩散到所述间隙中并提高所述封闭件和所述第一支架部分之间的连接刚性。
所述易熔封闭件限定用于紧固件的锚定点，所述紧固件允许将所述第一支架部分刚性地固定于所述第二支架部分。这通常借助容纳紧固螺栓的所述第二支架部分中的另外的大孔和所述封闭件中的同轴的孔而实现。在碰撞时，所述第一支架部分脱离所述封闭件。在组装时，所述支架的所述第一和第二部分通过所述封闭件或多个封闭件的上板的厚度而分隔开。申请人已认识到，对于空间受限的一些应用来说，这种夹层构造导致支撑架的不希望的厚度。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种支撑架组件，用于将转向管柱组件的罩固定于车辆，所述支撑架组件包括：第一支架部分，其布置成固定于所述罩；第二支架部分，其通过至少一个紧固件固定于所述车辆；以及至少一个封闭件，其包括主体，所述主体通过易碎连接装置固定于所述第一支架部分，所述封闭件的所述主体通过所述至少一个紧固件固定于所述第二支架部分，其中，所述主体包括至少一个开口，所述至少一个开口与所述第一支架部分中的相应的开口对准，这两个对准的开口填充有易碎材料，所述易碎材料形成将所述封闭件固定于所述第一支架部分的易碎连接的一部分，其特征在于，在所述第二支架部分中可设置有另一开口，所述另一开口与所述封闭件内的开口同轴且填充有形成所述封闭件和所述第二支架部分之间易碎连接的另外的易碎材料。
与现有技术情况相比，喷射所述易碎材料的过程可以至少部分地通过已组装到所述第一支架部分上的所述第二支架部分进行。
通过利用易碎连接件使所述封闭件熔合于所述第一支架部分和所述第二支架部分，由此，我们指的是相对弱/容易剪断、折断或以其他方式断开的连接，可将所述第一支架部分放置成紧密靠近所述第二支架部分。值得注意的是，所述第二支架部分与所述封闭件和所述第一支架部分之间的所述易碎连接可包括已扩散到它们的相邻的平表面之间的小间隙中以及已填充所述同轴的孔的易碎材料。这个额外的结合将提高所述连接的总刚度。与现有技术对比，这允许取消所述封闭件的所述主体的上部，因为所述封闭件在组装过程中由所述易碎材料保持就位，而不是通过需要将所述封闭件夹持在所述第一支架部分的上和下表面周围。这将所述管柱附接于所述车辆的附接装置的总厚度减少了所述典型封闭件的一个外板部的厚度(即约2mm至4mm)。在由于可获得的有限空间导致部件有可能发生碰撞的情况下，这种减小总是有益的。例如，有时很难避免夹紧杆的顶部和(竖直地通过附近的封闭件的)管柱固定螺栓的头部或螺母之间的干扰。
所述封闭件的所述主体、所述第一支架部分、以及所述第二支架部分中的开口可以是同轴的，以使得单个易碎连接件可通过所有的孔。
所述易碎连接装置可包括塑料销。所述支撑架的所述两个部分可包括金属构件，所述金属构件可被压制、压印、模制或以其他方式形成为所需形状。
位于对准的开口内的所述易碎材料可被模制就位，所述对准的开口优选为通孔。它可替代地包括压制到所述孔中的塑料销。
所述塑料材料可在所述第一和第二支架部分接触的同时模制于所述第一和第二支架部分。
在所述封闭件的所述主体、所述第一支架部分和所述第二支架部分内可存在多个通孔，以便容纳多个塑料销。可设置三个销。
所述封闭件的所述主体可包括：凸部，其位于所述第一支架部分的边缘中切割出的相应的凹部内；以及底部，其形成凸缘部，所述凸缘部防止所述封闭件通过所述切割出的凹部被拉起。所述凸部可齐平于所述第一支架部分的上表面而终止。
可替代地，所述凸部的顶部可延伸成稍微在所述第一支架部分的上表面之上，以形成上部凸边，所述上部凸边可被敲击到所述第二支架部分中的沉头凹部中。在将所述塑料销或熔化塑料引入到所述开口中之前，该敲击有助于保持所述封闭件、所述第一支架部分和所述第二支架部分就位。所述凸边可由此在插入到所述第二支架部分中的所述凹部之前被定尺寸，以使得在组装时且敲击到所述第二支架部分上时，它紧配合在所述第二支架部分中的容纳所述紧固件的相应的孔中。
第二支架部分可包括车身的一部分。所述紧固件可包括穿过所述封闭件的所述主体中的孔的螺栓或铆钉。该孔可穿过主体的凸部。
可设置一个以上的易碎封闭件。两个是优选的布置。
附图说明
现在将仅通过实例参照附图说明本发明的一个实施例，在附图中：
图1是转向管柱组件的第一立体图，转向管柱组件包括根据本发明的支撑架组件的实施例；
图2是穿过根据现有技术的转向管柱组件的支撑架和夹紧机构的横截面；
图3是根据本发明的用于将第一支架部分连接于第二支架部分的封闭件的主体的一组视图；
图4是根据本发明的处于它们的使用位置中的封闭件的另一立体图；
图5是现有技术的封闭件在安装前以及在完成安装时的一组视图；以及
图6是在完成安装时从本发明的封闭件的实施例的侧面获得的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，转向管柱组件包括可伸缩式转向管柱罩，可伸缩式转向管柱罩包括内部部件1和外部部件2，外部部件2容纳内部部件1的一部分。内部部件和外部部件为金属管，同时外部部件的内径仅稍大于内部部件的外径，以允许它们之间通过滑动而相对运动。在图1的实例中，内部部件1进入齿轮箱壳体3中，而外部部件2朝向方向盘延伸离开齿轮箱壳体3，方向盘未示出但在位置4a处附接于轴4。在电动助力转向系统的情况下，这个壳体3可包含齿轮箱，电动助力转向系统由电马达驱动以提供辅助扭矩。
方向盘(未示出)由可伸缩式转向轴4支撑，可伸缩式转向轴4在转向管柱罩1、2内自由旋转。由诸如塑料的低摩擦材料制成的套管(未示出)位于内部部件和外部部件之间，以控制在调整方向盘的伸缩时或在事故中当这两个部件相对彼此运动而使转向管柱延伸或塌缩时所产生的摩擦。
在电动助力转向系统的情况下，可包括位于3处的齿轮箱的转向管柱罩组件1、2在远离方向盘的轴线5处可枢转地固定于车身的一部分上。在比轴线5更接近方向盘的位置处，它还被夹紧机构固定于支撑架组件100，支撑架组件100通常通过两个或更多个竖直紧固件固定于车辆的车身。支撑架组件通常被螺栓连接、就位在仪表板下方的区域中，且夹紧机构在枢转轴线5和方向盘之间的某位置处将罩1、2夹紧于支撑架组件。夹紧机构可锁定或解锁，以允许通过围绕枢转轴线5的枢转来调整转向管柱的倾度。在图1所示的所述管柱的情况下，方向盘的伸缩位置也可通过设置在夹紧轨中的纵向槽25a进行调整，夹紧轨附接于外罩部件2。当锁定时，转向管柱除了在事故中之外不能被移动。
支撑架组件和夹紧机构示意地示出在附图的图2的截面图中。支撑架为双构件形式-压制成到倒U形的金属板形式的第一支架部分20以及通过至少两个紧固螺栓60、61固定于车身的第二支架部分30。
第一支架部分20包括位于转向管柱罩1、2上方处于基本水平面内的U形底部21。两个翼部23从这个底部水平向外延伸。U形支架的两个臂22、24在基本竖直面内向下垂并在固定轨25的两侧向下延伸，固定轨25焊接或以某种其他方式附接于外罩部件2。轨包括两个间隔的竖直壁，两个间隔的竖直壁在细长槽2a的相对的侧部附接于外部管2。
夹紧机构作用在U形第一支架部分20的两个臂22、24之间，以在锁定时将它们拉到一起，从而使得它们被挤压到固定轨25的壁之上。它包括螺栓或轴26，螺栓或轴26穿过第一支架部分的臂22、24中的竖直槽以及轨25的壁中的水平槽。沿管状部件1、2的纵轴方向延伸的这些槽(的目的是)允许转向管柱针对伸缩调整而伸缩并当夹紧机构解锁时针对倾度而运动。
固定螺母27位于轴的一端。轴26的另一端固定有凸轮机构28，凸轮机构28设置在可调螺母29和U形第一支架部分的相应臂的外表面之间。凸轮机构包括：固定部28a，其被禁止旋转且携带有一组齿；以及活动部28b，固定部28a和活动部28b一起提供相对彼此滑动的凸轮面。活动部可由杆31如所示地操纵，或者可由电马达来操纵。
通过使杆31旋转来使活动凸轮部旋转而锁定夹紧机构，这增加了凸轮的长度且这将推动螺母29远离臂24，从而引起轴26朝向臂24拉动另一臂22。这迫使将第一支架部分的臂合在一起，接着将固定轨25的壁推挤在一起并将外部管2中的槽2a闭合。这减小了管2的内径，使其夹紧内管1。
旋转凸轮以便解锁机构，这具有使得凸轮的长度缩短的效果，因而减少了轴上的张力，使得臂在固定支架上的夹紧放松。
为了确保在夹紧时第一支架部分和轨不能相对彼此滑动，带有两排间隔开的齿41、42的齿板40沿着细长槽之一的旁边焊接于固定轨25之一，且互补的一组齿设置在夹紧机构的固定的凸轮构件28a上。齿轨包括与固定轨25中的槽排成列的槽。当夹紧时，夹紧机构上的齿与齿板40的面对的齿中的一些啮合在一起。当松开时，夹紧机构移动开以允许齿完全脱离。
重要的是确保罩能在驾驶员撞击方向盘的碰撞中塌缩。第二支架部分通常通过至少两个螺栓50固定于车辆结构，至少两个螺栓50从车辆结构上向下突出并在管柱组装到车辆上时穿过第二支架部分中的孔以及(固定于U形支架的各翼部的)封闭件70中的同轴孔。
封闭件70预先易碎地固定于作为第一支架部分的一部分的翼部23，且各螺栓60、61通过各封闭件中的开口71。各封闭件70包括如图3所示的主体以及由熔化塑料形成的销形式的三个易碎连接装置73。这示出在附图的图6中。因为从第一支架部分到第二支架部分的主要连接是通过封闭件70的，所以第一支架部分设计成在碰撞中预订水平的力平行于转向管柱轴线施加(这个力足以破坏塑料销73)时自由脱离第二支架部分。
在销73破坏之后，第一支架部分借助特定的螺栓和/或垫圈90相对于第二支架部分继续被引导，特定的螺栓和/或垫圈90固定于第一支架部分并在第二支架部分中的槽92(参见图1)内滑动。易变形板91(参见图1)可固定于第一支架部分且可在形成在第二支架部分中的砧状件93(参见图1)之上滑动，引起板的逐渐扭曲，以吸收能量。
本发明的封闭件在组装时的具体布置在图6中示出，且即将组装之前的主体示出在附图的图3中。主体包括下部72和上部74。上部74包括凸体，凸体容纳于在翼部的边缘中切割出的互补的凹部内。下部72形成凸缘部，凸缘部防止凸部通过切割出的凹部被向上拉起。孔71穿过凸体，凸体容纳螺栓50，螺栓50接着在图2的位置60、61处装载螺母。凸体的顶部带有扩张凸缘部76，扩张凸缘部76在其使用位置被敲击到第二支架部分的翼部的顶表面中的沉头凹部中。这与由下部72形成的凸缘部一起保持封闭件的主体就位。下部72还设置有一些通孔75，通孔75与翼部中的相应通孔78对准并且与支撑架的第二支架部分中的相应孔77对准。这些组的孔75、78、77填充有塑料销73，塑料销73由在熔化状态下喷射的塑料形成，以填充这些孔。当凝固时，形成封闭件与翼部的易碎连接并且还形成与第二支架部分的易碎连接。
第一支架部分的翼部的上表面可直接接触第二支架部分或者可通过少量喷射的塑料材料而分隔开。

Claims (8)

1.一种支撑架组件，用于将转向管柱组件的罩固定于车辆，所述支撑架组件包括：
第一支架部分，其布置成被固定于所述罩；
第二支架部分，其通过至少一个紧固件固定于所述车辆；以及
至少一个封闭件，其包括主体，所述主体通过易碎连接装置固定于所述第一支架部分，所述封闭件的所述主体通过所述至少一个紧固件固定于所述第二支架部分，其中，所述主体包括至少一个开口，所述至少一个开口与所述第一支架部分中的相应开口对准，所述至少一个开口与所述相应开口填充有易碎材料，所述易碎材料形成将所述封闭件固定于所述第一支架部分的易碎连接的一部分，
其特征在于，在所述第二支架部分中能设置有另一开口，所述另一开口与所述封闭件内的开口是同轴的且填充有形成所述封闭件和所述第二支架部分之间的易碎连接的另外的易碎材料。
2.根据权利要求1所述的支撑架组件，其中，在所述封闭件的所述主体、所述第一支架部分和所述第二支架部分中的每一个中的至少一个开口是同轴的，使得易碎连接装置能通过这些开口中的每一个。
3.根据权利要求2所述的支撑架组件，其中，所述易碎连接装置包括塑料销。
4.根据权利要求2所述的支撑架组件，其中，位于这些对准的开口内的易碎材料被模制就位。
5.根据权利要求1所述的支撑架组件，其中，所述封闭件的所述主体包括：凸部，其位于所述第一支架部分的边缘中的相应的凹部切口内；以及底部，其形成防止所述封闭件被拉起通过凹部切口的凸缘部。
6.根据权利要求5所述的支撑架组件，其中，所述凸部与所述第一支架部分的上表面齐平而终止。
7.根据权利要求5所述的支撑架组件，其中，在组装期间，所述凸部的顶部延伸成稍微在所述第一支架部分的上表面之上，以形成上部凸边，所述上部凸边在组装期间被敲击到所述第二支架部分中的沉头凹部中。
8.根据权利要求1所述的支撑架组件，其中，所述第二支架部分包括车身的一部分。
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