CN103192866A - 转向柱压溃系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车安全防护领域。一种转向柱压溃系统，包括转向柱和可控式压溃助力装置，所述转向柱设有压溃结构，所述可控式压溃助力装置包括电连接在一起的控制单元、用于检测驾驶员同方向盘之间的撞击力的压力传感器、DAB完全展开时刻获取单元和执行机构，所述控制单元用于在DAB完全展开时刻起如果压力传感器检测到驾驶员同方向盘之间的撞击力有大于设定值的情况时使执行机构将压溃结构压溃。本发明提供了一种能可靠地对驾驶员进行安全防护的转向柱压溃系统，解决了现有的转向管柱压溃系统不能可靠地对驾驶员进行保护的问题。

Description

转向柱压溃系统

技术领域

    本发明涉及汽车安全防护领域，尤其涉及一种转向柱压溃系统。

背景技术

正面碰撞是发生碰撞事故最频繁的碰撞形式。在正面碰撞被动安全开发中，转向管柱是正面碰撞乘员保护约束系统的重要组成部分。在碰撞中，通过产生合理的压溃力和压溃距离缓冲对乘员胸部和头部的冲击。压溃过程中，转向柱的压溃吸能结构发生塑性变形，吸收碰撞能量，降低胸部和头部的伤害值，起到保护乘员的作用。

在中国专利号为2012200177474、授权公告日为2012年9月5号、名称为“汽车转向管柱总成”，中国专利号为2011203410550、授权公告日为2012年5月30号、名称为“汽车可控溃缩转向管柱总成”，中国专利申请号为2010101666079、公开日为2011年11月9日、名称为“吸能转向管柱装置及含有该装置的车辆”，中国专利号为2010102570891、公开日为2010年12月29日、名称为“转向管柱的压溃吸能机构”等专利文件中都公开了各种不同的转向管柱压溃形式。现有转向管柱的压溃形式都是采用连接销剪断吸能、内外套筒摩擦吸能、U形钢片变形吸能等方式。现有的转向管柱压溃方式普片存在以下不足：都是通过驾驶员对转向盘产生撞击后所产生的沿转向柱的轴向力去迫使转向柱轴向溃缩，而对不是沿转向柱轴向的力则不产生响应且非轴向力等于设定值时即使轴向力达到使得值也不会产生响应，但碰撞过程中人体同方向盘之间的撞击力的方向是随机的、并非一定沿着转向管柱的轴向，因此会产生驾驶人员受到了冲击而转向管柱不能压溃或压溃不充分的现象，故不能可靠地对驾驶员进行保护。

发明内容

本发明提供了一种能可靠地对驾驶员进行安全防护的转向柱压溃系统，解决了现有的转向管柱压溃系统不能可靠地对驾驶员进行保护的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种转向柱压溃系统，包括转向柱和可控式压溃助力装置，所述转向柱设有压溃结构，所述可控式压溃助力装置包括电连接在一起的控制单元、用于检测驾驶员同方向盘之间的撞击力的压力传感器、DAB完全展开时刻获取单元和执行机构，所述控制单元用于在DAB完全展开时刻起如果压力传感器检测到驾驶员同方向盘之间的撞击力有大于设定值的情况时使执行机构将压溃结构压溃。“DAB”是驾驶员安全气囊模块的意思。通过撞击力以判断驾驶员同方向盘的撞击严重程度，通过DAB完全展开来判断车辆是否受到碰撞，如果DAB完全展开且压力传感器检测到撞击力达到设定的值，表示车辆受到了撞击且驾驶员同方向盘产生了撞击但对方向盘的撞击力没有可靠地将压溃结构压溃，此时控制单元控制执行机构去将压溃机构压溃，确保了只要车辆产生碰撞且驾驶员同方向盘产生撞击而受到损害前都能将压溃结构压溃，安全防护时的可靠性好且可控性好。

作为优选，所述DAB完全展开时刻获取单元根据DAB点爆时刻加上DAB完全展开所需的时间获取DAB完全展开时刻。不同的DAB的完全展开所需的时间都是已知的，而DAB点爆时刻获取结构和技术都是已知的，故通过本技术方案的方式获取DAB完全展开时刻时快捷可靠。

本发明还包括压力传递套，所述压力传递套包括感应部和设置在感应部的传递管，感应部包括里层和柔性外层，里层和外层之间形成同传递管相连通的腔体，所述腔体和传递管内填充满液体，所述压力传感器的感应头位于所述传递管内，所述感应部套设在转向盘上。因力为矢量，该设计使得无论以怎样的方向的力去撞击转向盘时，只需要一个压力传感器即能感知力的值。能方便地检测到力。当然将多个压力传感器朝不同的方向布置在转向盘上的方式也能感知，但结构的复杂程度和安装接线时会十分不便。

作为优选，所述压力传感器固定在所述转向柱上。压力传感器不容易被碰撞到而损坏，可靠性好。

作为另一优选，本发明还包括护胸和头箍，所述护胸和头箍上都设有所述压力传感器。既以便捷的方式解决了压力传感器的安装问题，同时护胸和头箍又能进一步对驾驶员起到安全防护作用。

作为优选，所述转向柱包括上段和下段，所述压溃结构为气胀杆，气胀杆设有气口，所述上段通过所述气胀杆支撑在所述下段上，所述执行机构包括设置于所述气口的电动阀。使用过程中，通过开启电动阀，使气胀杆扁掉的方式来实现转向柱的轴向压溃。转向柱压溃后通过重新对气胀杆进行充气而使得转向柱复原，实现了转向柱的可逆式压溃。安全防护成本低。

作为优选，所述上段和下段之间设有若干对相互配套的扭力杆和插孔，所述扭力杆穿设在所述插孔内，所述扭力杆沿转向柱的轴向延伸，所述扭力杆沿轴向柱的周向分布；所述扭力杆和插孔二者，一者设置与所述下段、另一者设置于所述上段。转动转向盘时，转向盘带动上段转动，上段带动扭力杆转动，扭力杆带动插孔转动，插孔带动下段转动，从而实现扭矩由转向盘传递给下段，能够克服气胀杆传递扭矩的实时性较差的不足。

作为优选，所述气胀杆内的气体为氧气。使得产生碰撞事故时，驾驶舱内有足够的氧气，在车辆碰撞而导致换风系统损坏门窗无法开启时不会产生驾驶舱缺氧而导致的驾驶员窒息现象。

作为另一优选，所述压溃结构包括吸能块和套设在所述转向柱上的转向柱安装架，所述吸能块将转向柱和转向柱安装架固定在一起，所述执行单元包括电机和通过所述电机驱动的用于顶断所述吸能块的顶杆。使用时，转向柱通过转向柱安装架固定在车架上。吸能块断裂后则转向柱安装架失去对转向柱的固定作用，转向柱相对于转向柱安装架作相对运动而实现溃缩。

作为优选，所述吸能块为环形，所述顶杆为管状结构，所述吸能块和顶杆都套设在所述转向柱上，所述吸能块设有沿吸能块周向延伸的导引槽，所述顶杆设有同所述导引槽对齐的环形刃。可控式压溃助力装置压溃吸能块时的可靠性好。

本发明具有下述优点：通过设计可控式压溃助力装置来对压块结构进行压溃，使得转向管柱压块时的可控性、可靠性好；可控式压溃助力装置根据DAB的动作和方向盘所收的冲击力两个条件来判断碰撞的严重程度以决定是否需要将压溃结构压溃，既能避免非碰撞事故而导致的压力传感器检测到的力大于设定值而导致的将压溃结构误压溃的现象、又能避免虽然DAB展开而驾驶员没有同转向盘产生碰撞挤压时产生将压溃结构误压溃的现象，能正确地将压溃结构压溃，能够有效地降低安全防护成本；不同车型之间通过在控制软件中更改DAB展开时间、乘员对方向盘的撞击力的设定值，可以实现同一转向管柱在不同车型上通用，通用性好。

附图说明

图1为本发明实施例一的示意图。

图2为本发明实施例二的示意图。

图3为本发明实施例三的示意图。

图中：转向柱1、上段11、连接耳111、扭力杆112、下段12、凸缘121、插孔122、卡槽13、压溃结构2、吸能块21、导引槽211、转向柱安装架22、气口23、转向盘3、轮缘31、辐条32、压力传递套4、感应部41、里层411、外层422、腔体423、传递管42、可控式压溃助力装置5、控制单元51、压力传感器52、压力传感器的感应头521、DAB完全展开时刻获取单元53、执行机构54、电机541、电机的动力输出轴5411、偏心轮5412、顶杆542、刃5421、驱动杆5422、头箍6、护胸7。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一，参见图1，一种转向柱压溃系统，包括转向柱1、压溃结构2、转向盘3、压力传递套4和可控式压溃助力装置5。

转向柱1包括上段11和下段12。上段11通过压溃结构2支撑在下段12上。上段11的周面上设有四个连接耳111。每一个连接耳111上固接有一根扭力杆112。扭力杆112沿转向柱1的轴向延伸。扭力杆112沿轴向柱1的周向分布。下段12上设有径向凸起的凸缘121。凸缘121上设有四个插孔122。插孔122沿上下方向贯通凸缘121。四根扭力杆112的下端一一对应地穿设在四个插孔122内。

压溃结构2为气胀杆。气胀杆设有气口23。气胀杆内的气体为氧气。

转向盘3包括轮缘31和辐条32。轮缘31通过辐条32同上段11连接在一起。

压力传递套4包括感应部41和设置在感应部的传递管42。感应部41包括里层411和柔性外层422。里层411和外层412之间形成同传递管42相连通的腔体423。腔体423和传递管42内填充满液体。填充在腔体423和传递管42内的液体为硅油。感应部41套设在转向盘3上。感应部41覆盖住转向盘3的整个上端面和周面。

可控式压溃助力装置5包括电连接在一起的控制单元51、压力传感器52、DAB完全展开时刻获取单元53和执行机构54。压力传感器52安装在上段11上且位于转向盘3的下方。压力传感器的感应头521位于传递管42内。DAB完全展开时刻获取单元53通过DAB点爆时刻获取机构（该机构为现有机构）获取DAB点爆时刻后加上DAB完全展开所需的时间后得出DAB完全展开时刻。执行机构32为安装在气口23上的电动阀。

本发明的压溃过程为：DAB完全展开时刻获取单元53将DAB的展开状态信息传递给控制单元51；当驾驶员撞击到外层412时，该碰撞力经腔体413内的液体传动给压力传感器52，压力传感器52将检测到的压力反馈给控制单元51；当控制单元51获知DAB完全展开且压力传感器52检测到的压力大于设定值时，执行机构54动作即压力阀开启、使得压溃结构2压溃即气胀杆泄气扁掉，从而实现转向柱1的溃缩。

实施例二，参见图2，同实施例一的不同之处为：压溃结构2包括吸能块21和套设在转向柱1上的转向柱安装架22。吸能块21为环形。转向管柱1上设有卡槽13。吸能块21通过套设在转向柱1且径向内端卡在卡槽13内的方式将转向柱1和转向柱安装架22固定在一起。吸能块21的上端面上设有沿吸能块周向延伸的导引槽211。执行机构54包括电机541和顶杆542。电机的动力输出轴5411上安装有偏心轮5412。顶杆542为管状结构且套设在转向柱1上。顶杆542的下端设有环形刃5421。环形刃5421同引导槽211对齐。顶杆542的侧面设有驱动杆5422。偏心轮5412抵接在驱动杆5422上。

执行机构使压溃结构压溃的动作过程为：使用时，转向柱安装架22同仪表板横梁固定在一起，电机541转动，电机的动力输出轴5411带动偏心轮5412转动，偏心轮5412下压驱动杆5422，驱动杆5422带动顶杆542下移，刃5421切向导引槽211使得吸能块21压断，转向柱安装架22失去对转向柱1的轴向固定左右，转向柱1可以相对于转向柱安装架22轴向移动从而实现转向柱的溃缩。

实施例三，参见图3，同实施例一的不同之处为：没有设置压力传递套。还包括护胸7和头箍6。护胸7和头箍6上都设有压力传感器52。

驾驶过程中，驾驶员佩戴上护胸7和头箍6。头箍6上的压力传感器52位于额头上，产生碰撞事故时，无论驾驶员的头部还是胸部撞击到转向盘3，都能将撞击力反馈给控制单元。

Claims (10)

1. 一种转向柱压溃系统，包括转向柱，所述转向柱设有压溃结构，其特征在于，还包括可控式压溃助力装置，所述可控式压溃助力装置包括电连接在一起的控制单元、用于检测驾驶员同方向盘之间的撞击力的压力传感器、DAB完全展开时刻获取单元和执行机构，所述控制单元用于在DAB完全展开时刻起如果压力传感器检测到驾驶员同方向盘之间的撞击力有大于设定值的情况时使执行机构将压溃结构压溃。

2.根据权利要求1所述的转向柱压溃系统，其特征在于，所述DAB完全展开时刻获取单元根据DAB点爆时刻加上DAB完全展开所需的时间获取DAB完全展开时刻。

3.根据权利要求1或2所述的转向柱压溃系统，其特征在于，还包括压力传递套，所述压力传递套包括感应部和设置在感应部的传递管，感应部包括里层和柔性外层，里层和外层之间形成同传递管相连通的腔体，所述腔体和传递管内填充满液体，所述压力传感器的感应头位于所述传递管内，所述感应部套设在转向盘上。

4.根据权利要求3所述的转向柱压溃系统，其特征在于，所述压力传感器固定在所述转向柱上。

5.根据权利要求1或2所述的转向柱压溃系统，其特征在于，还包括护胸和头箍，所述护胸和头箍上都设有所述压力传感器。

6.根据权利要求1或2所述的转向柱压溃系统，其特征在于，所述转向柱包括上段和下段，所述压溃结构为气胀杆，气胀杆设有气口，所述上段通过所述气胀杆支撑在所述下段上，所述执行机构包括设置于所述气口的电动阀。

7.根据权利要求6所述的转向柱压溃系统，其特征在于，所述上段和下段之间设有若干对相互配套的扭力杆和插孔，所述扭力杆穿设在所述插孔内，所述扭力杆沿转向柱的轴向延伸，所述扭力杆沿轴向柱的周向分布；所述扭力杆和插孔二者，一者设置与所述下段、另一者设置于所述上段。

8.根据权利要求6所述的转向柱压溃系统，其特征在于，所述气胀杆内的气体为氧气。

9.根据权利要求1或2所述的转向柱压溃系统，其特征在于，所述压溃结构包括吸能块和套设在所述转向柱上的转向柱安装架，所述吸能块将转向柱和转向柱安装架固定在一起，所述执行单元包括电机和通过所述电机驱动的用于顶断所述吸能块的顶杆。

10.根据权利要求8所述的转向柱压溃系统，其特征在于，所述吸能块为环形，所述顶杆为管状结构，所述吸能块和顶杆都套设在所述转向柱上，所述吸能块设有沿吸能块周向延伸的导引槽，所述顶杆设有同所述导引槽对齐的环形刃。

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