CN106882256A - 车辆的转向柱系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种车辆的转向柱系统，该转向柱系统包括：能旋转的、中空的转向轴，该转向轴具有附接至方向盘的近端，并且该转向轴被构造成将方向盘处的旋转输入传输至车辆的转向齿条；固定的驾驶员侧安全气囊(DAB)轴，该安全气囊轴由转向轴包围并沿转向轴延伸；以及DAB模块，该DAB模块包含安全气囊，并且该DAB模块固定安装至方向盘区域内的DAB轴的近端。包含在DAB模块中的安全气囊形成为具有基本圆形的中央腔以及一对侧延伸腔，这些侧延伸腔中的一个布置在中央腔的右侧，并且这些侧延伸腔中的另一个布置在中央腔的左侧。

Description

车辆的转向柱系统
技术领域
本公开总体涉及车辆安全，并且更具体地，涉及一种用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统。
背景技术
碰撞测试是为了确保各种模式的运输工具(主要包括车辆)的安全设计标准而经常执行的破坏性测试。存在有由美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)制定的不同类型的碰撞测试，以用于评估车辆的耐碰撞性的不同方面。最传统的碰撞测试已知作为“正面撞击碰撞测试(frontal-impactcrash test)”，即，驾驶车辆与诸如混凝土墙的屏障物迎头碰撞。图1A示出了示例性正面撞击碰撞测试，其中，撞击角度与车辆100行驶的方向直接相对。在这种情况下，车辆100的整个前端都经受由于与屏障物110的碰撞而产生的负载。但是，在“重叠碰撞测试”中，只有车辆前端的一部分撞击屏障物。撞击力保持大约与正面撞击测试的撞击力相同，但是要求车辆的小部分吸收该力。
最近，NHTSA提出了新的“斜正面碰撞测试(oblique frontal crashtest)”，其中，在与车辆行驶的方向具有偏角的角度处，车辆被屏障物(例如，研究可移动变形屏障物(RMDB))阻挡。例如，图1B示出了示例性斜正面碰撞测试，其中，在相对于车辆100行驶方向具有15°的偏角处(具有35％的重叠)，屏障物110(在这种情况下为移动屏障)与车辆100碰撞。无论车辆何时在与车辆行驶方向具有偏角的位置处撞击另一物体(即，非正面撞击类型的碰撞)，都可出现如图1B所示的“倾斜”碰撞，诸如，转向到对向交通并撞击另一汽车的失控车辆。
显著地，在倾斜正面碰撞中，其中，车辆的整个前端不经受主要负载，碰撞的侧向加速度将导致乘员(例如，驾驶员、乘客等)向主要力方向(PDOF)移动，导致如图2所示的驾驶员的向前运动和侧向运动。如果PDOF距离中心足够远，则乘员将会以未在目前常规测试中所表示的方式，来负载传统的正面约束(例如，安全气囊系统)。实际上，最近的倾斜碰撞测试已示出：主要的正面安全气囊系统独自不能充分地保护驾驶员，其中，驾驶员的运动学特征具有显著的侧向输入，这促使驾驶员位于常规的驾驶员侧安全气囊之间，并且使得驾驶员以不安全的方式撞击缓冲板。因此，如同加载更一般的常规加载条件(诸如，迎头碰撞)一样，如果出现斜正面撞击，传统的正面约束不能为乘员提供足够保护水平，。
一些车辆可装配有帘式安全气囊(CAB)，用于在具有显著的侧向输入的正面撞击中对驾驶员的头部和/或上半身提供额外保护。CAB通常从驾驶员侧的门的前方向后地向后乘客门膨胀。为了使CAB在图1B所示的倾斜撞击中提供足够的头部保护，气囊必须做得更宽、更长，或者具有一些系带以创建用于约束上部躯干的“口袋”。然而，这些CAB设计受到充气压力、时机以及由于添加额外材料的包装问题的限制。
在常规车辆保护系统中，存在其他缺陷，诸如，通常使用烟火式固体(例如，叠氮化钠)的安全气囊充气机。然而，生成气体具有高温，并且由于高温气体通过形成在其中的排气孔从安全气囊中排出，所以它可能对乘客的手部造成烧伤的危险。此外，在常规转向柱中，用于吸收碰撞事件过程中的能量吸收机构一般采用金属的弯曲、伸长，或撕裂。然而，由于金属化学、处理，以及几何形状的变化，这些机构通常容易受到性能变化的影响，包括中断平滑负载传输的可能性。转向柱的离轴(off-axis)加载可造成对转向柱的合成滑动运动干涉，而该合成滑动对于由撞击造成的负载安全处理是必要的。
发明内容
本公开提供了一种转向柱系统，其中，中央驾驶员侧安全气囊(DAB)轴沿着车辆的可旋转转向轴延伸。DAB轴可通过磁性组件以固定方式保持。包含安全气囊的DAB模块在方向盘的中央区域内连接至DAB轴的近端，该该中央区域连接至可旋转转向轴的近端。方向盘和DAB模块彼此不连接且彼此不相互作用。因此，即使当方向盘围绕模块旋转时，DAB模块也保持固定。为了在具有显著的侧向输入的正面撞击的过程中提供对驾驶员的头部和/或上半身的增强保护，安全气囊可形成为具有基本圆形的中央腔以及一对侧延伸腔，该一对侧延伸腔分别从中央腔的右侧和左侧延伸。
根据本公开的实施方式，车辆的转向柱系统包括：可旋转的、中空的转向轴，该转向轴具有附接至方向盘的近端，并且该转向轴被构造成将方向盘处的旋转输入传输至车辆的转向齿条；固定的驾驶员侧安全气囊(DAB)轴，该安全气囊轴由转向轴包围并沿转向轴延伸；以及DAB模块，该DAB模块包含安全气囊，并且该DAB模块固定地安装至在方向盘区域内的DAB轴的近端。包含在DAB模块中的安全气囊形成为具有基本圆形的中央腔以及一对侧延伸腔，该侧延伸腔中的一个布置在中央腔的右侧，并且该侧延伸腔中的另一个布置在中央腔的左侧。
侧延伸腔的膨胀可发生得比中央腔的膨胀更慢。此外，侧延伸腔可保持膨胀的时间比中央腔保持膨胀的时间更长。当安全气囊膨胀时，侧延伸腔的端部可向车辆的驾驶员弯曲。此外，一个或多个排气孔可布置在安全气囊上，从而允许用于使安全气囊膨胀的压缩气体从安全气囊排出。
磁性组件可被构造成以固定方式保持DAB轴。就这点而言，磁性组件可包括：一个或多个内部磁体，布置在转向轴内部；以及一个或多个外部磁体，布置在转向轴外部且定位成与一个或多个内部磁体对准。一个或多个内部磁体可嵌入DAB轴的外部。一个或多个外部磁体可安装至围绕转向轴和DAB轴的固定外部轴组件的外表面。
同时，方向盘和转向轴可被构造成分别独立于DAB模块和DAB轴进行旋转。DAB模块可固定安装在方向盘的中央区域中。DAB模块也可保持在固定位置中，同时方向盘围绕DAB模块旋转。此外，转向轴的近端可直接附接至方向盘。方向盘可不附接至DAB模块。
此外，间隔部件可沿着转向轴的内部布置以避免DAB轴与转向轴的接触。转向轴也可包括通过分离机构连接在一起的上部和下部，该分离机构允许上部和下部在碰撞事件过程中彼此分离。能量吸收部件可布置在上部连接至下部的位置附近，以用于吸收碰撞事件过程中的能量。
转向柱系统可进一步包括：固定外部轴组件，该固定外部轴组件围绕转向轴和DAB轴。间隔部件可沿着外部轴组件内部布置以避免外部轴组件与转向轴或DAB轴之间的接触。
转向柱系统可进一步包括：一个或多个内部能量吸收部件，该内部能量吸收部件布置在转向轴内部，以用于吸收碰撞事件过程中的能量。转向柱系统可另外包括：一个或多个外部能量吸收部件，该外部能量吸收部件可布置在转向轴外部，以用于吸收碰撞事件过程中的能量。
此外，DAB轴可基本中空并且允许压缩空气通过的通道以使包含在DAB模块中的安全气囊膨胀。就这点而言，转向柱系统可进一步包括：压缩气体组件，该压缩气体组件被构造成将压缩气体提供至基本中空的DAB轴。此外，转向柱系统可进一步包括：压缩气体传输构件，该压缩气体传输构件布置为围绕形成在转向轴中的气体进口，并且该压缩气体传输构件被构造成从压缩气体组件接收压缩气体，并且将所接收的压缩气体通过气体进口传输至转向轴。一入口可形成在DAB轴中以接收通过转向轴流动的压缩气体。
此外，根据本公开的实施方式，车辆的转向柱系统包括：可旋转的、中空的转向轴，该转向轴具有附接至方向盘的近端，并且该转向轴被构造成将方向盘处的旋转输入传输至车辆的转向齿条；固定的驾驶员侧安全气囊(DAB)轴，该安全气囊轴由转向轴包围并沿转向轴延伸；以及DAB模块，该DAB模块包含安全气囊，并且该DAB模块固定安装至方向盘区域内的DAB轴的近端；以及磁性组件，该磁性组件被构造成以固定方式保持DAB轴，其中，磁性组件包括：布置在转向轴内部的一个或多个内部磁体，以及布置在转向轴外部且定位成与一个或多个内部磁体对准的一个或多个外部磁体。
一个或多个内部磁体可嵌入DAB轴的外部，并且一个或多个外部磁体可安装至围绕转向轴和DAB轴的固定外部轴组件的外表面。
附图说明
通过参考结合附图进行的以下描述可更好地理解本文中的实施方式，在附图中，相同的参考标号表示完全相同或功能相似的元件，在附图中：
图1A和图1B示出了示例性的碰撞测试；
图2示出了响应于倾斜碰撞的车辆乘员运动学特征的示例；
图3示出了根据本公开的一个实施方式的用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的示例性侧视图；
图4示出了根据本公开的一个实施方式的增强安全气囊配置的示例性视图；
图5示出了用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的内部部件的示例性侧视图；
图6示出了沿图5中示出的线A-A截取的用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的示例性截面视图；
图7示出了包括磁性组件的用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的另外侧视图；
图8示出了用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的能量吸收部件的示例性侧视图；
图9示出了用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的转向轴的上区段和下区段的示例性侧视图；以及
图10示出了在用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统中操作的压缩气体组件的多个侧视图。
应当理解，以上参考的附图不必按比例绘制，并呈现了说明本公开的基本原理的各种优选特征的略微简化的表示。本公开的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、定向、位置和形状，将部分由特定的预期应用和使用环境来确定。
具体实施方式
本文所使用的术语仅是用于描述具体实施方式的目的，而非旨在限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则如本文所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”规定了阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的术语的任意及全部组合。术语“耦接”表示两个组件之间的物理关系，由此组件直接连接至另一组件或者通过一个或多个中间组件间接连接至另一组件。
应当理解，本文所使用的术语“车辆(vehicle)”或者“车辆的(vehicular)”或者其他的类似术语包括广义的机动交通工具，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、大巴车、卡车、各种商用车辆的载客车辆，包括各种船只(boat)和船舶(ship)的水上交通工具(watercraft)，航天器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、混合动力电动车辆、氢动力车辆、以及其他可替代的燃料车辆(例如，燃料从除石油以外的资源获得)。如本文中提及，电动车辆(EV)是从可充电能量储存装置(例如，一个或多个可再充电电化学电池或其它类型的电池)得到的电力作为其一部分运动能力。EV不限于汽车，并且可包括摩托车、推车、小轮摩托车等。此外，混合动力车辆是具有两个或多个动力源的车辆，例如，同时具有汽油动力和电动力的车辆(例如，混合电动车辆(HEV))。
现在参考本公开的实施方式，车辆可包括：转向柱系统，在转向柱系统中，中央的驾驶员侧安全气囊(DAB)轴沿着车辆的可旋转转向轴延伸。DAB轴可通过磁性组件以固定方式保持。包含安全气囊的DAB模块在方向盘的中央区域内连接至DAB轴的近端，该方向盘连接至可旋转转向轴的近端。方向盘和DAB模块彼此不连接且彼此不相互作用。因此，即使当方向盘围绕模块旋转时，DAB模块也保持固定。为了在具有显著的侧向输入的正面撞击的过程中，提供对驾驶员的头部和/或上半身的增强保护，安全气囊可形成为具有基本圆形的中央腔以及一对侧延伸腔，该一对侧延伸腔分别从中央腔的右侧和左侧延伸。
图3示出了根据本公开的实施方式的用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的示例性侧视图。如图3所示，转向柱系统200可包括：近端附接至方向盘220的可旋转转向轴210。转向轴210的近端可直接附接至方向盘220。转向轴210可被构造成将方向盘220处的旋转输入传输至车辆的转向齿条(未示出)。正如本领域公知的，方向盘220可由车辆的驾驶员自由旋转，因此对应地旋转转向轴210。
转向柱系统也可包括：DAB轴230，该DAB轴是固定的(即，不旋转)且沿转向轴210延伸。DAB轴230可在其远端固定安装至车辆，例如，车辆的车身或车辆的仪器面板，以避免移动或旋转。可选地，如以下进一步详细描述的，DAB轴230可通过磁性组件以固定方式保持，该磁性组件包括：嵌入DAB轴230中的一个或多个内部磁体，以及布置在转向轴210外部且与该一个或多个内部磁体对准的一个或多个外部磁体。此外，转向轴210可形成为中空的，并且可基本上围绕DAB轴230。即，DAB轴230可定位于中空转向轴210的内部。如以下进一步详细描述的，诸如滚针轴承等的一个或多个间隔部件可沿着转向轴210的内部布置以便将DAB轴230与转向轴210分开，并且避免两个轴之间的接触摩擦。
DAB模块240可固定安装至DAB轴230的近端，使得模块240位于方向盘220的区域内。正如本领域公知的，DAB模块240可包含安全气囊250，当在车辆中感应到碰撞时，该安全气囊250展开。在车辆的使用过程中，DAB模块240可定位为与车辆驾驶员相对，使得在出现撞击时，包含在DAB模块240中的安全气囊250有效地缓解对驾驶员的撞击。
显著地，方向盘220和DAB模块240可以是彼此不相互作用的不连接部件。即，方向盘220可不附接至DAB模块240。因此，DAB模块240可保持在固定位置，同时方向盘220围绕DAB模块240旋转。此外，转向轴210和DAB轴220可以是彼此不相互作用的不连接部件。因此，方向盘220和转向轴210分别可独立于DAB模块240和DAB轴220地旋转。
安全气囊250可形成为具有基本圆形的中央腔和一对侧延伸腔，该一对侧延伸腔分别从中央腔的右侧和左侧延伸以便提供改善的倾斜保护。就这点而言，图4示出了根据本公开的实施方式的增强安全气囊配置的示例性视图。如图4所示，安全气囊250可包括：主中央腔252，该主中央腔252具有布置在中央腔252的右侧和左侧的侧延伸腔254。中央腔252可形成为常规的、基本圆形的垫，该垫在正面撞击的情况下，为驾驶员提供足够的支撑。在安全气囊250展开的过程中，安全气囊可通过形成在中央腔252的后部的压缩气体入口256接收压缩气体(例如，从压缩气体组件提供的压缩气体)。在安全气囊250展开之后，接收的压缩气体可通过形成在中央腔252的后部的排气孔258从安全气囊250中排出。如以下进一步详细描述的，通过使用压缩气体来使安全气囊250膨胀，气体可以以低温度从排气孔258排出，由此减小对驾驶员手部的燃烧。
由于在倾斜碰撞的情况下中央腔252不足以保护驾驶员，所以如图2所示，一对侧延伸腔254可分别从中央腔252的右侧和左侧延伸，以便在这种撞击(其中，存在显著的侧面输入)的情况下对驾驶员的头部和/或上半身提供额外保护，避免撞到坚硬表面。侧延伸腔254增加安全气囊250的保护宽度，并且因此允许中央腔252具有较小周缘。此外，当安全气囊250展开(即，膨胀)时，侧延伸腔254可为波形的使得其端部稍微向驾驶员弯曲。该波形可被优化以约束驾驶员的头部和/或上部躯体，以便最小化有害肢体接触以及造成的头部、颈部以及胸部伤害的可能性。
侧延伸腔254的膨胀可发生得比中央腔252的膨胀更慢。同样，侧延伸腔254可将压力维持得比中央腔252的更久，以便在偏心的正面碰撞(即，倾斜碰撞)的过程中填充帘式安全气囊(CAB)与中央腔252之间的空隙。当面临倾斜碰撞时，这种配置可能是有利的，因为相比较迎头碰撞，在具有侧向撞击的正面碰撞中，驾驶员的头部可能接近坚硬表面发生之前有更长时间。
再次参考图3，转向柱系统200可进一步包括：围绕转向轴210和DAB轴230的外部轴组件260。外部轴组件260可用作转向轴210和DAB轴230的壳体。外部轴组件260可安装至车辆，例如，安装至车辆的车身或车辆的仪器面板，并且可能够满足所需要的转向柱负载以及转向轴210和方向盘220的倾斜或伸缩要求。此外，如下文进一步详细描述的，诸如滚针轴承等的一个或多个间隔部件可布置为沿着外部轴组件260的内部以将外部轴组件260与DAB轴230和/或转向轴210分开，并且避免外部轴组件260与DAB轴230和/或转向轴210之间的接触摩擦。
此外，一个或多个能量吸收部件可布置在转向柱系统200内，用于吸收碰撞事件过程中的能量。例如，一个或多个内部能量吸收部件270可布置在转向轴210的内部。此外，或可选地，一个或多个外部能量吸收部件280可安装在转向轴210的外部，例如，安装至车辆的车身或车辆的仪器面板。例如，液压/空气能量吸收器或压缩金属泡沫可用作能量吸收部件。同样，本文中公开的能量吸收部件代替常规机构，这些常规机构通过撕裂或展开金属部件而吸收乘员能量。能量吸收部件可在碰撞事件的负载情况下，实现为对乘员的额外保护。
此外，压缩气体组件可用于DAB模块240膨胀。如图3所示，压缩气体组件可包括：压缩气体提供构件290，该压缩气体提供构件安装得远离DAB轴230，并且通过管子或其他相似的耦接装置耦接至转向柱系统200。在这种情况下，DAB轴230可基本为中空以允许从压缩气体组件提供的压缩气体通到DAB模块240。因此，压缩气体可通过DAB轴230直接提供至DAB模块240以便在碰撞中展开安全气囊。本文中公开的压缩气体系统代替常规的固体推进物(比如，叠氮化钠)的使用。
转向柱系统200可进一步包括：安装在转向轴210的远端的齿轮组件(未示出)，以便将方向盘220处的旋转输入传输至转向齿条(未示出)。齿轮组件可包括一组螺旋状齿轮。该组螺旋状齿轮的第一齿轮可与转向轴210形成整体，并且该组螺旋状齿轮的第二齿轮可耦接至第一齿轮并且不与转向轴210形成整体。
图5示出了用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的内部部件的示例性侧视图。如图5所示，转向柱系统200的内部部件包括，例如，连接至方向盘220的转向轴210以及连接至DAB模块240的DAB轴230。
可通过磁性组件300固定DAB轴230，以便将DAB模块240维持在固定的、非旋转的位置。如以下相对于图6和7进一步详细描述的，磁性组件300可包括一个或多个外部磁体310以及一个或多个内部磁体320。在替代方式中，作为示例，DAB轴230的远端可固定至车身或仪器面板的下侧。DAB轴230的近端可附接至DAB模块240。
同时，转向轴210可连接至方向盘220并且将来自驾驶员的旋转输入传递至车辆的下部齿轮(未示出)和转向齿条(未示出)。转向轴210和DAB轴230可在彼此平行的方向上延伸。更具体地，转向轴210可以为中空的，以便DAB轴230能够延伸通过该转向轴，使得转向轴210基本上围绕DAB轴230。诸如滚针轴承或其他相似部件的一个或多个间隔部件330可用于将转向轴210与DAB轴230分开，并且降低其间的接触摩擦。
因为连接至方向盘220的转向轴210以及连接至DAB模块240的DAB轴230彼此不相互作用，即，转向轴210与DAB轴230是不连接的部件，所以转向轴210的旋转不影响固定的DAB轴230。因此，即使当方向盘220在车辆驾驶时旋转，由于方向盘220和DAB模块240也不是相互作用的部件，从而允许DAB模块240保持在固定位置。有利地，相比较常规的转向柱系统，转向柱系统200的设计变得更加灵活，并且车辆乘员安全性可增强。
图6示出了沿图5中示出的线A-A截取的用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的示例性截面视图。如图6所示，固定的DAB轴可基本上被转向轴210和外部轴组件260按照从内部向外部的顺序包围。一个或多个间隔部件330可将DAB轴230与转向轴210分开，并且将转向轴210与外部轴组件260分开，以避免其间的接触引起的摩擦，因此允许各种轴部件的平顺地、通畅地移动。在碰撞的情况下，在负载轴部件的过程中，间隔部件330也保持轴组件位于相对于彼此的位置。间隔部件330可包括滚珠轴承(非磁性)、滚针轴承或能够降低轴部件之间的摩擦的其他物体。
此外，转向柱系统200可包括：以固定方式保持DAB轴230的磁性组件300。就这点而言，磁性组件300可包括：布置为贯穿转向柱系统200的多个磁体，以便保持DAB轴230处于恰当的位置。例如，如图6所示，磁性组件300可包括：布置在转向轴210内部的一个或多个内部磁体320以及布置在转向轴210外部且定位成与一个或多个内部磁体320对准的一个或多个外部磁体310。更具体地，内部磁体320可嵌入DAB轴230的外部中。内部磁体320可与DAB轴230的外表面齐平。同时，外部磁体310可安装(例如，刚性附接)至外部轴组件260的围绕转向轴210和DAB轴230的外表面。在一些配置中，内部磁体320可包括稀土、高能(即，永久)磁体。同时，外部磁体310可包括稀土电磁体。磁性组件300也可包括贯穿转向柱系统200布置的额外磁体组。
因为内部磁体320和外部磁体310定位得彼此对准，同时内部磁体320嵌入DAB轴230中，所以由于两组磁体之间的磁性引力，DAB轴230可有效锁定在合适位置。例如，内部磁体320和外部磁体310可定位为极性相对以便将DAB轴230定中心在“零度”转向位置。然而，在高速正面撞击的过程中，DAB轴230可使用在转向柱系统200配备的能量吸收部件自由地与磁性组件300分离，以控制力量和/或位移。
图7示出了用于包括磁性组件的增强车辆乘员安全性的转向柱系统的另外的侧视图。如图7所示，外部磁体310安装至外部轴组件260的围绕转向轴210和DAB轴230的外表面。例如，如图7所示，磁性组件300的磁体可纵向布置在转向柱系统200中。此外，外部磁体310可沿着外部轴组件260的多个区段布置，并且相似地，内部磁体320可嵌入DAB轴230的多个区段中以与外部磁体310相匹配。因此，图7仅示出了转向轴210、DAB轴230以及外部轴组件260的单个区段。
图8示出了用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的能量吸收部件的示例性侧视图。如图8所示，转向柱系统800可包括一个或多个能量吸收部件(例如，内部能量吸收组件270、外部能量吸收部件280、能量吸收盘285等)，以用于吸收在车辆发生碰撞事件过程中的能量。能量吸收部件可包括，例如，用于能量吸收的液压或气动活塞类机构或基于气体/油类的减震器。可选地，或者此外，能量吸收部件可包括可压碎的金属泡沫机构，而不是在常规的转向柱中应用的金属撕裂/成型机构。可考虑到负载需要，基于诸如乘员特性(例如，质量)、安全带使用、碰撞类型等因素，由转向柱系统设计者来调节能量吸收部件。
转向柱系统200中的能量吸收部件可包括，例如，布置在转向轴210内部的一个或多个内部能量吸收部件270以及布置在转向轴210外部的一个或多个外部能量吸收部件280。更具体地，内部能量吸收部件270可布置在DAB轴230内部，以用于吸收影响DAB轴230的能量，而外部吸收部件280可安装至外部轴组件260的内表面或转向轴210的外表面，以用于吸收影响外部轴组件260和/或转向轴210的能量。外部能量吸收部件280可提供力量/位移性能，该力量/位移性能被调节为补充(complement，补偿)用于固定的DAB轴230的内部能量吸收部件270。
能量吸收部件可进一步包括能量吸收盘285，其可沿着转向轴230布置。更具体地，如图8所示，能量吸收盘285可布置在转向轴的上区段210a耦接至转向轴的下区段210b(例如，附接至上区段210a和下区段210b中的一个)的位置。能量吸收盘285可与外部能量吸收部件280相互作用，该外部能量吸收部件可被构造成：当由于在碰撞事件过程中在方向盘220上的高负载转向轴210向下位移时，吸收来自能量吸收盘285的能量。
图9示出了用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统中的转向轴的上区段和下区段的示例性侧视图。如图9所示，与方向盘220一起旋转的转向轴210围绕DAB轴230并且在其远端(即，下区段)耦接至标准转向机构，诸如转向齿条(未示出)等。内部能量吸收部件270可布置在DAB轴230内，以吸收在碰撞事件过程中影响DAB轴230的能量。
此外，如上提及的，转向轴210可被分为多个区段，例如，耦接至标准转向机构的下区段210b以及连接至方向盘220的上区段210a，下区段210b与上区段210a彼此附接。下区段210b与上区段210a可被构造成使得转向轴的上区段210a可与转向轴的下区段210b重叠。因此，上区段210a可与下区段210b自由分离，并且在由于正面碰撞而产生重负载时，向下位移(即，在下区段210b上)。
一个或多个分离机构400可用于将转向轴的上区段210a附接至转向轴的下区段210b。分离机构400可将上区段210a和下区段210b保持在一起，并且允许上区段210a与下区段210b分离，并且在碰撞事件过程中，当重负载施加于方向盘220上时，上区段210a和下区段210b向下移动。如图8所示，能量吸收盘285可布置在紧邻分离机构400的位置。
图10示出了用于增强车辆乘员安全性的转向柱系统的压缩气体组件操作的多个侧视图。示出了示例性过程，通过该示例性过程，压缩气体通过转向柱系统200流动以便使包含在DAB模块240中的安全气囊250膨胀。
如图10所示，压缩气体组件可用于DAB模块240膨胀。压缩气体组件可至少包括压缩气体提供构件290，该压缩气体提供构件290安装得远离DAB轴230(例如，外部轴组件260的外部)，并且通过管子或其他相似的耦接装置耦接至转向柱系统200。压缩气体提供构件290可提供压缩气体以使包含在DAB模块240中的安全气囊250膨胀。在这种情况下，DAB轴230可基本为中空的，以允许从压缩气体组件提供的压缩气体通到DAB模块240。因此，压缩气体可通过DAB轴230直接提供至DAB模块240，以便在撞击的情况下展开安全气囊。
压缩气体组件也可包括：布置在气体进口294上的压缩气体传输构件292，该气体进口形成在转向轴210和DAB轴230中。压缩气体传输构件292可形成为围绕转向轴210和DAB轴230的环形构件。压缩气体传输构件292可构造成接收从压缩气体提供构件290提供的压缩气体(例如，参见图10中的“压缩气体流”)并且通过气体进口294将接收的压缩气体传输至转向轴210中。
轴止动件296可布置在转向轴210和DAB轴230的内部，并且定位为在气体进口294的后面以避免气体泄漏。同时，压缩环298可布置在转向轴210与DAB轴230之间，并且定位为在气体进口294的前面以进一步避免向前的气体泄漏。
可操作地，从压缩气体提供构件290提供的压缩气体可通过压缩气体传输构件292的入口流动，并且通过形成在其中的气体进口294流入转向轴210中。随后，接收的压缩气体通过形成在DAB轴230中的气体进口294(即，传输孔)推动，该气体进口位于转向轴210内。由此压缩气体流对准DAB模块240，用于在撞击的情况下使安全气囊250膨胀。
因此，相比较常规的转向柱系统，本文中描述的转向柱系统具有增加的灵活性、设计简单性以及增强的保护。例如，将DAB模块240安装为方向盘220上的固定中央轮毂使得新的驾驶员安全气囊配置能够在某些正面碰撞模式中增强乘员保护，诸如图4中示出的具有侧面延伸构件254的安全气囊250，这些侧面延伸构件从中央腔252向外延伸以便延伸安全气囊的侧向保护性范围。此外，固定轮毂设计可使得产生围绕DAB模块240控制和显示的设计。甚至进一步地，固定轮毂设计允许使用用于驾驶员安全气囊膨胀的压缩气体(例如，使用图10中示出的压缩气体组件)，由此减小与固体推进物相关联的燃烧风险并且允许针对不同的乘员情况进行气体压力调节。
本文中描述的转向柱系统在不使用复杂的齿轮、链条或其他扭矩传输机构的情况下，也允许方向盘220直接物理连接至转向组件(例如，转向轴210、转向齿条等)。此外，本文描述的能量吸收部件(例如，内部能量吸收部件270和/或外部能量吸收部件280)的使用可代替用于转向组件的驾驶员负载的金属变形技术，可基于乘员质量来调节该能量吸收部件以匹配负载需要。此外，使用如图5至图7所示的磁性组件300将DAB轴230固定在合适位置，这样去除将DAB轴230安装至车辆的需要，并且将附接至DAB轴230的近端的DAB模块240保持为独立于方向盘220的角度的固定旋转位置。
尽管已示出且描述提供用于增强车辆乘员保护的转向柱系统的示例性实施方式，但是应理解，在本文所公开的实施方式的精神和范围内可进行各种其他调整和变形。因此，在本权利要求的范围内，公开的实施方式可以任意合适的方式进行修改。
上述描述针对本公开的实施方式。然而，将显而易见的是，可对所描述的实施方式进行其他变形和修改，以达成实施方式的一些或全部优点。因此，该描述仅通过示例的方式进行，并且并非限制本文中的实施方式的范围。因此，所附权利要求的目的是覆盖落在本文的实施方式的真正精神和范围内的所有这些变形和修改。

Claims (28)

1.一种车辆的转向柱系统，所述转向柱系统包括：
能够旋转的、中空的转向轴，所述转向轴具有附接至方向盘的近端，并且所述转向轴被构造成将所述方向盘处的旋转输入传输至所述车辆的转向齿条；
固定的驾驶员侧安全气囊轴，所述驾驶员侧安全气囊轴由所述转向轴包围并沿所述转向轴延伸；以及
驾驶员侧安全气囊模块，所述驾驶员侧安全气囊模块包含安全气囊，并且所述驾驶员侧安全气囊模块在所述方向盘的区域内固定地安装至所述驾驶员侧安全气囊轴的近端，
其中，包含在所述驾驶员侧安全气囊模块中的所述安全气囊形成为具有基本圆形的中央腔以及一对侧延伸腔，所述侧延伸腔中的一个布置在所述中央腔的右侧，并且所述侧延伸腔中的另一个布置在所述中央腔的左侧。
2.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，所述侧延伸腔的膨胀发生得比所述中央腔的膨胀慢。
3.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，所述侧延伸腔保持膨胀的时间比所述中央腔保持膨胀的时间长。
4.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，当所述安全气囊膨胀时，所述侧延伸腔的端部朝向所述车辆的驾驶员弯曲。
5.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，在所述安全气囊上布置有一个或多个排气孔，以允许用于使所述安全气囊膨胀的压缩气体从所述安全气囊排出。
6.根据权利要求1所述的转向柱系统，进一步包括：
磁性组件，所述磁性组件被构造成以固定方式保持所述驾驶员侧安全气囊轴。
7.根据权利要求6所述的转向柱系统，其中，所述磁性组件包括：
一个或多个内部磁体，布置在所述转向轴的内部；以及
一个或多个外部磁体，布置在所述转向轴的外部且定位成与所述一个或多个内部磁体对准。
8.根据权利要求7所述的转向柱系统，其中，所述一个或多个内部磁体嵌入所述驾驶员侧安全气囊轴的外部。
9.根据权利要求7所述的转向柱系统，其中，所述一个或多个外部磁体安装至围绕所述转向轴和所述驾驶员侧安全气囊轴的一固定外部轴组件的外表面。
10.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，所述方向盘和所述转向轴被构造成分别独立于所述驾驶员侧安全气囊模块和所述驾驶员侧安全气囊轴进行旋转。
11.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，所述驾驶员侧安全气囊模块固定地安装在所述方向盘的中央区域中。
12.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，当所述方向盘围绕所述驾驶员侧安全气囊模块旋转时，所述驾驶员侧安全气囊模块保持在固定位置中。
13.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，所述转向轴的近端直接地附接至所述方向盘。
14.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，所述方向盘未附接至所述驾驶员侧安全气囊模块。
15.根据权利要求1所述的转向柱系统，进一步包括：
间隔部件，所述间隔部件沿着所述转向轴的内部布置以避免所述驾驶员侧安全气囊轴与所述转向轴之间的接触。
16.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，所述转向轴包括：通过分离机构连接在一起的上部和下部，所述分离机构允许所述上部和所述下部在碰撞事件过程中彼此分离。
17.根据权利要求16所述的转向柱系统，进一步包括：
能量吸收部件，所述能量吸收部件布置在所述上部连接至所述下部的位置附近，以用于吸收碰撞事件过程中的能量。
18.根据权利要求1所述的转向柱系统，进一步包括：
固定外部轴组件，所述固定外部轴组件围绕所述转向轴和所述驾驶员侧安全气囊轴。
19.根据权利要求18所述的转向柱系统，进一步包括：
间隔部件，所述间隔部件沿着所述外部轴组件的内部布置，以避免所述外部轴组件与所述转向轴或所述驾驶员侧安全气囊轴之间的接触。
20.根据权利要求1所述的转向柱系统，进一步包括：
一个或多个内部能量吸收部件，所述内部能量吸收部件布置在所述转向轴的内部以用于吸收碰撞事件过程中的能量。
21.根据权利要求1所述的转向柱系统，进一步包括：
一个或多个外部能量吸收部件，所述外部能量吸收部件布置在所述转向轴的外部以用于吸收碰撞事件过程中的能量。
22.根据权利要求1所述的转向柱系统，其中，所述驾驶员侧安全气囊轴是基本中空的并且允许压缩空气通过，以使包含在所述驾驶员侧安全气囊模块中的所述安全气囊膨胀。
23.根据权利要求1所述的转向柱系统，进一步包括：
压缩气体组件，所述压缩气体组件被构造成供应压缩气体，以使包含在所述驾驶员侧安全气囊模块中的所述安全气囊膨胀。
24.根据权利要求23所述的转向柱系统，其中，所述压缩气体组件包括：
压缩气体提供构件，所述压缩气体提供构件提供压缩气体以使所述安全气囊膨胀；以及
压缩气体传输构件，所述压缩气体传输构件布置为围绕形成在所述转向轴中的气体进口，并且所述压缩气体传输构件被构造成从所述压缩气体提供构件接收所述压缩气体，并且将所接收的压缩气体通过所述气体进口传输至所述转向轴。
25.根据权利要求24所述的转向柱系统，其中，在所述驾驶员侧安全气囊轴中形成有一入口，以接收通过所述转向轴流动的压缩气体。
26.一种车辆的转向柱系统，所述转向柱系统包括：
能够旋转的、中空的转向轴，所述转向轴具有附接至方向盘的近端，并且所述转向轴被构造成将所述方向盘处的旋转输入传输至所述车辆的转向齿条；
固定的驾驶员侧安全气囊轴，所述驾驶员侧安全气囊轴由所述转向轴包围并沿所述转向轴延伸；
驾驶员侧安全气囊模块，所述驾驶员侧安全气囊模块包含安全气囊，并且所述驾驶员侧安全气囊模块在所述方向盘的区域内固定地安装至所述驾驶员侧安全气囊轴的近端；以及
磁性组件，所述磁性组件被构造成以固定方式保持所述驾驶员侧安全气囊轴，其中，所述磁性组件包括：布置在所述转向轴的内部的一个或多个内部磁体；以及布置在所述转向轴的外部且定位成与所述一个或多个内部磁体对准的一个或多个外部磁体。
27.根据权利要求26所述的转向柱系统，其中，所述一个或多个内部磁体嵌入所述驾驶员侧安全气囊轴的外部。
28.根据权利要求26所述的转向柱系统，其中，所述一个或多个外部磁体安装至围绕所述转向轴和所述驾驶员侧安全气囊轴的一固定外部轴组件的外表面。
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