CN108025760B - 用于机动车辆的具有针对碰撞情况用的能量吸收器的转向柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱，该转向柱包括套管(30)，在该套管(30)中转向轴(1)安装成可以围绕其纵向轴线(4)旋转，其中，套管(30)紧固至牢固地连接至车辆底盘的托架(6)，使得在机动车辆的正常操作期间，套管借助于摩擦力和/或弹性力而不可移动地保持在托架(6)上，并且套管在由于车辆碰撞而产生沿车辆的前方方向的作用于转向轴(1)上的力(F)且力(F)超过阈值的情况下在纵向轴线(4)的方向上能够移动，并且转向柱包括能量吸收装置(5、31、32)，能量吸收装置具有弯曲元件(32)，该弯曲元件(32)连接至托架(6)并且连接至套管(30)，该弯曲元件(32)在发生车辆碰撞的情况下由于套管(30)的纵向运动而变形并且该弯曲元件(32)吸收套管(30)的动能的一部分。所述转向柱针对发生碰撞的情况下可靠地可重复吸收能量的方面的改进在于，插入体(42、48)在弯曲元件(32)的与相邻的部件(31)接触的外表面上围绕弯曲元件，插入体在发生碰撞的情况下与弯曲元件(32)一起变形。

Description

用于机动车辆的具有针对碰撞情况用的能量吸收器的转向柱
本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱，该转向柱具有转向柱管，转向轴在转向柱管中安装成可围绕其纵向轴线旋转，其中，转向柱管紧固至牢固地连接至车辆底盘的托架，使得在机动车辆的正常操作中，该转向柱管借助于摩擦力和/或弹性力而不可移位地保持在托架上，该转向柱管能够在产生由于车辆碰撞而沿车辆前方方向作用于转向轴上的力并且该力超过阈值情况下在纵向轴线的方向上移位，并且该转向柱具有能量吸收装置，该能量吸收装置包括弯曲元件，该弯曲元件一方面连接至承载件并且另一方面连接至转向柱管，并且该弯曲元件在发生车辆碰撞的情况下由于转向柱管的纵向移位而变形，并且因此该弯曲元件吸收转向柱管的动能的一部分。
从DE 10 2009 059 159 B3已知这种具有针对碰撞情况用的能量吸收器的转向柱。该转向柱包括弯曲线，该弯曲线通过引入的冲击能量而松开。该已知的转向柱具有以下缺点：在弯曲线的松开期间，在弯曲线与其中布置有弯曲线的板成型件之间发生卡住。因此，碰撞特性——比如力的等级和连续性——对整个使用寿命造成负面影响。
本发明的目的是提出上述类型的改进的转向柱，在该改进的转向柱中减少了弯曲线与相邻部件卡住的倾向。
根据本发明的解决方案提供了弯曲元件，插入体在弯曲元件与相邻的结构元件接触的外表面上围绕弯曲元件，该插入体在发生碰撞的情况下与弯曲元件一起变形。插入体防止弯曲元件与相邻的结构元件之间直接接触，使得弯曲元件可以有利地不会在相邻的结构元件上卡住。
在一个优选实施方式中，弯曲元件构造为弯曲线，该弯曲线弯曲成U形并且该弯曲线包括短分支和长分支，该短分支大致平行于纵向轴线定向，该短分支具有弯曲端部或者具有设置有孔眼的端部，该长分支大致平行于纵向轴线定向，其中，在发生碰撞的情况下，由弯曲线变形使短分支延长以及使长分支缩短，并且插入体包括短部分，该短部分覆盖短分支的一部分，插入体包括中央部分和长部分，该中央部分弯曲成U形，该长部分从外侧围绕弯曲线的长分支的用于变形的部分接合。因此，插入体围绕弯曲线的在碰撞的情况下发生变形的所有部分接合，或者插入体包围弯曲线的在碰撞的情况下发生变形的所有部分，从而以此防止弯曲线的这些部分卡住。术语“围绕……接合”被理解为至少部分地包围。插入体同时构造成使得该插入体包围弯曲线的分支和U形的中央部分或者围绕弯曲线的分支和U形的中央部分接合，使得插入体不能滑到侧部甚至脱落。术语“大致平行于纵向轴线”指的是与纵向轴线成小于或等于±10°的值的立体角。
在一种优选构型中，插入体在该插入体的弯曲的中央部分上设置有成对地彼此侧向相对的凸耳，所述成对地彼此侧向相对的凸耳与插入体形成为单件并且所述成对地彼此侧向相对的凸耳向内弯曲以侧向地包围弯曲元件或围绕弯曲元件接合。因此，凸耳紧固了插入体在弯曲元件上的正确位置。此外，凸耳可以通过由单件材料冲压和弯曲而以简单的方式来制造。
在本发明的另一种扩展方案中，插入体在该插入体的长部分的上端部区域处设置有两个相对的凸耳，所述两个相对的凸耳与插入体形成为单件并且所述两个相对的凸耳向内弯曲以侧向地包围弯曲元件或围绕弯曲元件接合。长部分的端部区域中的这些凸耳可以在纵向方向上比弯曲区域中的凸耳更进一步延伸。长部分的端部区域中的这些凸耳也用来紧固插入体在弯曲元件上的正确位置。长部分的端部区域中的这些凸耳也可以像较小的凸耳一样通过冲裁和弯曲来制造，使得插入体可以由单件材料形成。
正如在上端部区域中的那样，如果安装条件允许，凸耳还可以设置在插入体的短部分的下端部区域中。如果安装条件与这种情况冲突，则插入体的短部分的端部区域当然还可以构造成不具有凸耳。
在插入体的一个修改的实施方式中，插入体的长部分设置有另外的凸耳，所述另外的凸耳侧向地包围弯曲线的长分支的提供变形的区域。该区域构造成在车辆碰撞之前为直的，但是在车辆碰撞期间在弯曲体的弯曲过程中发生变形并且因此到达弯曲元件弯曲成U形的区域，其中，插入体相应地以U形的方式发生变形。在此状态下，所述另外的凸耳有利于固定插入体的正确位置。
在一个优选实施方式中，插入体由金属板构造或者由弹簧钢板构造。这种材料可以以低成本获得并且易于用简单的方式加工。
插入体优选地通过冲压/弯曲工艺形成为单件并且因此构造成单件。该方法特别适合于金属板或弹簧钢板，但是还可以在特定环境下与其他材料一起使用。
由金属板或弹簧钢板构成的插入体优选地比弯曲元件具有更大的硬度。这导致卡住的倾向进一步降低。
在本发明的一种构型的变型中，设置了由塑料或层压织物构成的插入体。在特定情况下，这些材料的成本甚至比金属板的成本更低并且可以满足本发明的需求。
在本发明的另一种扩展方案中，插入体可以至少部分地设置有涂层，该涂层可以进一步减小弯曲元件与抵靠该弯曲元件安置的部件卡住。例如，抗摩擦涂层或固体润滑剂层——比如二硫化钼或石墨——可以用作涂层。具有聚四氟乙烯的涂层也是可设想到的和可能的。
下面基于附图，将对本发明的示例性实施方式进行更详细的说明，具体地，在附图中：
图1示出了根据本发明的用于机动车辆的具有能量吸收装置的可调节的转向柱的立体图；
图2以立体图示出了根据本发明的具有能量吸收装置的转向柱的转向柱管；
图3示出了根据本发明的具有能量吸收装置的转向柱的转向柱管的侧视图；
图4示出了根据本发明的具有能量吸收装置的转向柱管在安装到转向柱中之前的横向截面图，其中，转向柱管具有处于其原始形式的弯曲体；
图5示出了从图4截取的局部视图，其中，弯曲体在车辆碰撞之后发生变形；
图6以分解图的方式示出了根据本发明的具有能量吸收装置的转向柱管的视图；
图7示出了根据本发明的在第一实施方式中的插入体；
图8示出了根据本发明的在第二实施方式中的插入体。
图1中描绘了根据本发明的用于机动车辆的转向柱，该转向柱具有转向柱管30，在该转向柱管30中转向轴1安装成可围绕其纵向轴线4(参见图4)旋转。转向柱管30紧固至托架6，托架6牢固地连接至车辆底盘，未示出，其中，转向柱管30布置成使得借助于调节装置而能够沿箭头方向9向上或向下调节。此外，提供了沿箭头方向8的纵向调节，然而，沿箭头方向8的纵向调节在本发明的背景下是无关紧要的。为了沿箭头方向8或沿箭头方向9进行调节，固定装置7借助于夹臂23而被释放，根据需要在限定的调节区域的框架中调节转向柱并且随后再一次通过固定装置7而固定并锁定调节的可能性，使得不再可能沿箭头方向8或沿箭头方向9调节运动。
托架6设置有两个夹爪10、11，所述两个夹爪10、11向下伸出并且在所述两个夹爪10、11之间布置有转向柱管30，并且转向柱管30在闭合固定装置7的情况下可以被夹紧。出于该目的，固定装置7配装有夹紧螺栓16，夹紧螺栓16使夹爪10和夹爪11彼此连接。凸轮盘24布置在夹爪10的一侧上，其中，凸轮盘24连接至夹臂23，使得在夹臂23致动的情况下，该凸轮盘24旋转并且与凸轮盘24一起作用的固定部分19在转向柱管30的方向上横向于纵向方向4被推动。固定部分19穿透夹爪10的开口并且压靠在部分22上，该部分22与齿(未示出)接合，该部分22接合在保持件5的齿26中，在图2、图3和图6中保持件5的齿26是清楚明显的。只要不释放固定装置，则保持件5借助于该保持件5的齿26通过固定装置7的夹紧接合来不可移动地连接至托架6。
如图2和图6中可以最佳观察到的，转向柱管30牢固地连接至导轨31，该导轨31包括侧壁，该侧壁弯曲成U形并且该侧壁固定地焊接至转向柱管30。因此，在导轨31与转向柱管30之间形成有带状腔，在该带状腔中布置有弯曲线32。导轨在其中央部分中设置有槽34，该槽34在导轨31的大部分上纵向地延伸并且保持件5的销33(参见图4和图5)穿过该槽34而接合到弯曲线32的孔眼35中。孔眼35布置在弯曲线32的短分支上，其中，该分支形成为通过弯曲成U形的区域、即穿过折返区域而到长分支中的过渡部。两个分支都定向成平行于纵向轴线4。长分支通过导轨31的上侧部中的止挡部36和延伸部37而锁定，并且因此以形状配合锁定的方式连接至导轨31。
弯曲元件32的突出部38接合在导轨31的侧部的凹部39中。如图6所示出的，弯曲部件32的端部40也可以上弯而不是形成为闭合的孔眼35。如果保持件5借助于固定装置7而被推动抵靠在焊接于转向柱管30上的导轨31上，则因此在保持件5与导轨31之间的摩擦接合已经防止转向柱管30在机动车辆的正常操作期间的意外的移位。此外，通过保持件5的销33接合在弯曲元件32的孔眼35或上弯的端部40中来防止纵向方向4上的移位，这是因为弯曲元件32以形状配合锁定的方式经由突出部38接合到导轨31的侧部的凹部39中，该导轨31牢固地焊接至转向柱管30并且因此在纵向方向4上是不可移位的。
此外，可以附加地设置有紧固螺栓27，紧固螺栓27一方面穿过保持件5中的开口28并且另一方面被推动到导轨31的开口39中。紧固螺栓27与开口28、开口29一起形成分离式连接，该分离式连接确保了下述情况：在紧固螺栓27的窄端部——该窄端部接合到导轨31的小开口29中——从开口29脱离并且因此进一步使导轨31与转向柱管30能够一起在朝向车辆的前方作用的力F的方向上运动之前，限定的分离力必须沿纵向方向4作用在转向柱的转向轴1上。在沿转向轴1的纵向方向4的沿力F的方向上随后运动的情况下，转向柱管30与导轨31一起移动，其中，由于保持件5通过齿26和紧固至车辆底盘的托架6的夹爪10而相对于车辆底盘是不可移动的，因此紧固至保持件5的销保持固定。弯曲元件23的端部40或孔眼35因此保持固定，而上部的长分支被导轨31与转向柱管一起沿作用力F的方向推动。弯曲元件32的长分支的一部分弯曲而上并且到达连接两个分支的U形区域。这种情况在图5中是显而易见的。
由于施加的弯曲力，导轨31的动能的一部分、转向柱管33的动能的一部分以及与转向柱管连接的部分比如转向轴、可能推动转向轴的车辆的驾驶员的动能的一部分在弯曲元件中被吸收并且转换为热且转变为变形能。在此产生了作用于纵向方向4上朝向车辆前方的运动的制动作用。
在弯曲元件32的外表面与导轨31的内表面之间可以发生阻塞或卡住，使得弯曲元件32变形所需的力被使卡住的弯曲元件32与导轨31脱离所需的力改变。因此，每个单位距离的能量吸收以及因此能量吸收装置的制动作用不再处于期望的范围内。
为了防止弯曲元件32卡住，设置有插入体42，该插入体42包围弯曲元件的较大表面或围绕弯曲元件的较大表面接合并且因此防止弯曲元件的外表面与该弯曲元件相邻的结构元件——在此特别是导轨31和转向柱管30——接触。弯曲元件32由弯曲线构成，该弯曲线由插入体42、48包围。插入体由成形的金属片部件、优选地弹簧钢构成，该插入体呈现弯曲元件的弯曲成U形的形式，并且该插入体包括稍长的上部部分和稍短的下部部分，其中，稍长的上部部分和稍短的下部部分通过弯曲成U形的中央部分46而彼此连接。插入体的短部分覆盖弯曲元件32的短分支的一部分。插入体的弯曲的中央部分46覆盖弯曲元件32的U形区域。插入体42、48的长部分覆盖弯曲元件32的长分支。插入体42、48的中央部分46设置有成对地彼此侧向相对的凸耳47，所述凸耳47与插入体42、48形成为单件并且所述凸耳47向内弯曲以侧向地包围弯曲元件32。此外，两个相对的较长的凸耳44设置在插入体42的上端部区域43中，并且两个相对的较长的凸耳44也与插入体42形成为单件并且两个相对的较长的凸耳44向内弯曲以侧向地包围弯曲元件32，两个相对的较长的凸耳44设置在插入体48的上端部区域49中，两个相对的较长的凸耳44也与插入体48形成为单件并且两个相对的较长的凸耳44向内弯曲以侧向地包围弯曲元件32。
在一个修改的实施方式中，插入体42的短部分的下端部区域45也设置有较长的凸耳44，如上端部区域43的情况中的那样。
另一实施方式提供了以下情况：插入体48的长部分设置有另外的凸耳，所述另外的凸耳侧向地包围弯曲元件32的长分支的用于变形的区域。
现有的插入体33、48是由弹簧钢板冲压和弯曲的，使得插入体与该插入体的所有部分特别是与凸耳44、47构造成为单件。这是通过已知的冲压/弯曲工艺来完成的。
此外，插入体48的替代性实施方式的下端部区域50可以构造成不具有凸耳。
此外，插入体42、48可以至少部分地设置有涂层，以防止插入体在弯曲元件32上卡住或者在周围的部件尤其是导轨31和转向柱管30上卡住。
附图标记列表
1转向轴 30转向柱管
4纵向轴线 31导轨
5保持件 32弯曲元件/弯曲线
6托架 33销
7固定装置 34槽
8箭头方向 35孔眼
9箭头方向 36止挡部
10夹爪 37延伸部
11夹爪 38突出部
16夹紧螺栓 39凹部
19固定件 40端部
22部分 42插入体
23夹臂 43上端部区域
24凸轮盘 44凸耳
26齿 45下端部区域
27紧固螺栓 46弯曲的中央部分
28开口 47凸耳
29开口 48修改的插入体
49上端部区域 F力
50下端部区域

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的转向柱，所述转向柱具有转向柱管(30)，转向轴(1)在所述转向柱管(30)中安装成能够围绕所述转向轴(1)的纵向轴线(4)旋转，其中，所述转向柱管(30)紧固至与车辆底盘固定地连接的托架(6)，使得在所述机动车辆的正常操作中，所述转向柱管(30)借助于摩擦力和/或弹性力而不可移位地保持在所述托架(6)上，所述转向柱管(30)在由于车辆碰撞而产生沿所述车辆的前方方向作用于所述转向轴(1)上的力(F)且所述力(F)超过阈值的情况下在所述纵向轴线(4)的方向上能够移位，并且所述转向柱具有能量吸收装置(5、31、32)，所述能量吸收装置(5、31、32)包括弯曲元件(32)，所述弯曲元件(32)一方面连接至所述托架(6)并且另一方面连接至所述转向柱管(30)，并且所述弯曲元件(32)在发生车辆碰撞的情况下因所述转向柱管(30)的纵向移位而变形，并且因此吸收所述转向柱管(30)的动能的一部分，其特征在于，所述弯曲元件(32)在所述弯曲元件(32)的与相邻的结构元件(31)接触的外表面上围绕有插入体(42、48)，所述插入体(42、48)在发生碰撞的情况下与所述弯曲元件(32)一起变形。
2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述弯曲元件(32)构造为弯曲线(32)，所述弯曲线(32)弯曲成U形并且所述弯曲线(32)包括短分支和长分支，所述短分支大致平行于所述纵向轴线(4)定向，所述短分支具有弯曲的端部(40)或者具有设置有孔眼(35)的端部，所述长分支大致平行于所述纵向轴线(4)定向，其中，在发生碰撞的情况下，通过所述弯曲线(32)变形来使所述短分支延长并使所述长分支缩短，并且，所述插入体(42、48)包括短部分，所述短部分覆盖所述短分支的一部分，并且所述插入体(42、48)包括中央部分(46)和长部分，所述中央部分(46)弯曲成U形，所述长部分从外侧围绕所述弯曲线(32)的所述长分支的用于变形的部分接合。
3.根据权利要求2所述的转向柱，其特征在于，所述插入体(42、48)在其弯曲的中央部分(46)上设置有成对地彼此侧向相对的凸耳(47)，所述凸耳(47)与所述插入体(42、48)形成为单件并且所述凸耳(47)向内弯曲以围绕所述弯曲元件(32)侧向地接合。
4.根据权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述插入体(42、48)在所述插入体(42)的所述长部分的上端部区域(43、49)中设置有两个相对的凸耳(44)，所述两个相对的凸耳(44)与所述插入体(42、48)形成为单件并且所述两个相对的凸耳(44)向内弯曲以围绕所述弯曲元件(32)侧向地接合。
5.根据权利要求3至4中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述插入体(42、48)的所述短部分的下端部区域(45)设置有两个相对的凸耳(44)，所述两个相对的凸耳(44)与所述插入体(42、48)形成为单件并且所述两个相对的凸耳(44)向内弯曲以围绕所述弯曲元件(32)侧向地接合。
6.根据权利要求3或4所述的转向柱，其特征在于，所述插入体(42、48)的所述长部分设置有另外的凸耳，所述另外的凸耳侧向地包围所述弯曲线(32)的所述长分支的提供变形的区域。
7.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述插入体(42、48)以金属板来构造或者以弹簧钢板来构造。
8.根据权利要求7所述的转向柱，其特征在于，所述插入体(42、48)通过冲压/弯曲工艺而形成为单件。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述插入体(42、48)由塑料或层压织物构成。
10.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述插入体(42、48)至少部分地设置有涂层。
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