CN109562776A - 低初始阻力转向柱碰撞设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种设计成通过溃缩来吸收能量的可调整转向柱(5)。转向柱(5)具有固定至车辆的夹套本体(10)，以及可调整地且可滑动地定位在夹套本体(10)中的转向轴组件(17)。能量吸收带(23)具有固定至夹套本体(10)的第二端(26)和可释放地固定至转向轴组件(17)的第一端(25)。能量吸收带(23)设置成在转向轴组件(17)相对于夹套本体(10)位移时变形来吸收能量。能量吸收带(23)在第二预定能量吸收率下变形。弹簧板(41)具有固定至夹套本体(10)的其第一端(43)，以及可释放地接合能量吸收带(23)的第二端(45)。至少一个细长槽口(47)定位在弹簧板(41)的第一端(43)附近。固定装置(49)定位在至少一个槽口(47)中，以将弹簧板(41)固定至夹套本体(10)。固定装置(49)在第一能量吸收率下将弹簧板(41)固定至夹套本体(10)。第一能量吸收率低于第二能量吸收率。

Description

低初始阻力转向柱碰撞设备

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2016年8月1日提交的美国临时专利申请序列号62/369396的权益。

背景技术

许多车辆具有转向柱，其可调整来提供对于车辆使用者舒适的位置。这些可调整的转向柱还应在足够负载置于车辆的方向盘上时(如，碰撞中)溃缩。大多数现代车辆具有转向柱内的溃缩机构，其在高于预定值的负载由方向盘经历时启用。用于溃缩柱的此单模式可导致高于所需的力，且可能无法提供车辆使用者所期望的那样多的保护。因此，需要一种可减小初始冲击的不平顺的两级溃缩系统。

发明内容

描述了一种设计成通过溃缩来吸收能量的可调整转向柱。转向柱具有固定至车辆的夹套本体，以及可调整地且可滑动地定位在夹套本体中的转向轴组件。能量吸收带具有固定至夹套本体的第一端和可释放地固定至转向轴组件的第二端。能量吸收带设置成在转向轴组件相对于夹套本体位移时变形来吸收能量。能量吸收带在第二预定能量吸收率下变形。弹簧板的第一端固定至夹套本体，且弹簧板的第二端可释放地接合能量吸收带。至少一个细长槽口定位在弹簧板的第一端附近。固定装置定位在至少一个槽口中，以将弹簧板固定至夹套本体。固定装置在第一能量吸收率下将弹簧板固定至夹套本体。第一能量吸收率低于第二能量吸收率。

附图说明

图1为本发明的转向柱的透视图。

图2为局部透视图。

图3为局部顶部立面视图。

图4为局部截面视图。

图5为局部截面视图。

图6为局部顶部立面视图。

图7为局部截面视图。

图8为细长槽口的另一个构造的局部顶部立面视图。

图9为细长槽口的另一个构造的局部顶部立面视图。

图10为细长槽口的另一个构造的局部顶部立面视图。

图11为细长槽口的另一个构造的局部顶部立面视图。

具体实施方式

本发明针对一种用于车辆中的可调整的转向柱。转向柱设计成在事故(如，碰撞)情况下吸收能量，其中较大的负载置于转向柱上。更具体而言，转向柱具有向碰撞力提供较低初始阻力的能力，同时在碰撞力继续冲击转向柱时保持提供较高阻力的能力。本发明的特征可通过结合以下描述参照附图来更容易理解。

转向柱5具有固定至支架15的夹套本体10。支架15以本领域中公知的方式固定至车辆本体。轴组件17可滑动地定位在夹套本体10中，且设置成接收方向盘。方向盘用于以本领域中公知的方式控制车辆的转向输入。转向柱5设计成能够沿伸缩或进出方向移动来向车辆使用者提供舒适转向位置。

为了控制轴组件的伸缩移动，杆33固定至轴组件的一端来以本领域中公知的方式控制此移动。杆的一端沿朝轴组件17的安装方向盘的端的方向延伸。杆的该端定位成便于车辆的使用者。

为了控制转向柱的溃缩，能量吸收带23固定至轴组件17。能量吸收带23的第二端26可释放地固定至轴组件17。能量吸收带的第一端25围绕定位在轴组件上的块27通过。能量吸收带延伸过块27，且在夹套本体10上方延伸。在夹套本体上方延伸的能量吸收带23的部分具有多个开口35。

弹簧板41具有固定至夹套本体10的第一端43。弹簧板的第一端具有至少一个细长槽口47，且螺栓49延伸穿过细长槽口，以接合定位在夹套本体上的凸台51。螺栓49将弹簧板41的第一端固定至夹套本体10。细长槽口47具有的长度足以满足车辆制造者的能量吸收要求。实际上，发现优选具有定位在弹簧板的第一端的每侧上的细长槽口47，细长槽口具有对应的螺栓和凸台，它们可用于将弹簧板的第一端固定至夹套本体。弹簧板41的第二端45定位在于夹套本体上延伸的能量吸收带的表面上。弹簧板具有至少一个凸缘53，其沿朝能量吸收带23的方向从弹簧板延伸。实际上，发现优选具有从弹簧板41延伸的两个凸缘。至少一个凸缘53具有多个齿55，其设置成接合能量吸收带中的开口35。齿与开口的接合防止轴组件17相对于夹套本体10朝汽车的前方轴向地移动。当期望调整以伸缩方式安装在转向轴19上的方向盘的位置时，杆33以一种方式旋转，使得引起弹簧板41的第二端45沿远离能量吸收带23的方向移动。弹簧板的第二端的此移动使至少一个凸缘53上的齿55与能量吸收带23上的开口35解除接合，且允许轴组件以调整方式相对于夹套本体移动。

当负载置于可调整转向柱时，如在碰撞中，重要的是，转向柱具有在受控条件下溃缩的能力，以向车辆使用者提供增加的保护。当足够高的负载置于方向盘上时，转向柱必须能够沿朝车辆前方的方向溃缩来保护车辆的使用者。已经发现期望具有转向柱的渐进溃缩来向车辆使用者提供尽可能多的保护。

能量吸收带23提供主要阻力来控制轴组件17相对于夹套本体10沿轴向方向移动。能量吸收带连接至轴组件17，且围绕块27延伸。在碰撞中，轴组件17在夹套本体10中沿朝车辆前部的方向前移。轴组件的此移动引起轴组件17上的块27也沿朝车辆前方的方向前移。当能量吸收带23围绕块27通过时，能量吸收带将变形，且在块27朝车辆前方前移时引起展开。当能量吸收带23的第二端26由从弹簧板41延伸的至少一个凸缘53上的齿55固定至夹套本体10时，能量吸收带的第二端在固定位置。能量吸收带的变形将对轴组件17相对于夹套本体10的移动提供受控阻力。能量吸收带23通常由片状金属类型的材料或其它类似刚性材料形成，且其承受高于第二预定水平的变形力来使能量吸收带变形。在转向柱5开始溃缩之前，第二预定水平的力对于车辆使用者可不必要为高的。

定位在弹簧板41中的细长槽口47中的螺栓49上紧到预定转矩，这将弹簧板固定至夹套本体10的凸台51上达到第一预定水平的滑动力。当负载置于可调整转向柱上时，如，在碰撞中，螺栓49下方的细长槽口47将在高于第一预定水平的滑动力的力沿朝车辆前方的方向施加至轴组件17时滑动。这将允许弹簧板41沿朝车辆前方的方向移动，且接合能量吸收带23的凸缘53也将沿朝车辆前方的方向移动。当能量吸收带由凸缘53上的齿55接合时，凸缘53的该运动允许能量吸收带23也沿朝车辆前方的方向移动。能量吸收带23的该运动允许带与定位在轴组件17上的块27一起移动。因此，转向柱5可在较低负载条件下溃缩，且这对车辆使用者施加的冲击较小。转向柱的该初始溃缩将发生，直到螺栓49移动细长槽口47的整个长度。一旦螺栓在槽口47的相对端处，则转向柱的继续溃缩需要能量吸收带23变形，和高于第二预定水平的负载施加至转向柱。当转向柱溃缩时，方向盘的移动将是逐级的，其中溃缩的第一部分所需的力较低。此类渐进溃缩对于车辆使用者减小了溃缩不平顺。

图8-11示出了将允许转向柱的初始溃缩的附加控制的本发明的附加特征。附加特征允许响应于诸如碰撞中置于转向柱上的负载来微调转向柱的溃缩。这些附图中所示的特征所有都涉及定位在弹簧板41中的至少一个槽口的不同构造。

图8示出了具有大体上泪滴形的细长槽口61。细长槽口61具有较大宽度端63和较小宽度端65。较大宽度端63定位得更接近弹簧板41的第二端45。槽口61的侧壁67在它们从较大宽度端63延伸至细长槽口61的较小宽度端65时成角设置。细长槽口61的较大宽度端63提供用于诸如螺栓49的固定装置来接合的较小表面积。因此，当螺栓49位于细长槽口的较小宽度端时，对于细长槽口61的滑动将存在更大阻力。这导致了需要更大的力引起螺栓49与槽口61之间的滑动运动，以便需要更大初始力来在事故情况下开始转向柱的溃缩。在细长槽口61的侧壁67从较大宽度端63到较小宽度端65成角设置时，将存在逐渐更大的表面积用于螺栓49来接合，且这将需要逐渐较低水平的力来引起细长槽口61相对于螺栓49滑动。用于细长槽口61的该构造将允许设计者微调使转向柱溃缩所需的力水平，且在转向柱上的力减小时导致逐渐溃缩。较大宽度端63和较小宽度端65的尺寸可设计成实现转向柱设计者期望的渐进力要求，以实现转向柱的期望控制溃缩参数。

图9示出了具有渐变宽度的细长槽口71。细长槽口71的第一端具有的第一宽度大于细长槽口71的第二端或相对端处的第二宽度。存在过渡点77，在该处，较大宽度的第一端73终止且较小宽度的第二端75开始。利用此构造，在槽口71的较大宽度第一端73中的第一力水平下，槽口71将相对于螺栓49滑动。在过渡点77处，滑动力将在第二端75具有小于第一端73的宽度时增大。第二端的较小宽度向螺栓49提供更大表面积来接合，且因此将需要较高水平的力来保持槽口71与螺栓49之间的滑动运动。当槽口71的第二端75具有比较大宽度第一端73更短的长度时，过渡点77更接近槽口71的第二端75。当螺栓49朝槽口的第一端73前移时，这将导致引起槽口71相对于螺栓49滑动所需的力减小。当转向柱继续溃缩时，该构造将导致使转向柱溃缩所需的力的阶梯式减小。使转向柱继续溃缩所需的滑动力的这种减小将在提供能量吸收带23的变形来继续转向柱的溃缩所需的附加力增大之前不久提供力的阶梯式减小。

图10示出了具有大体上位于细长槽口中心的增大宽度83的区域的细长槽口81。第一端84和第二端85具有相同宽度，且细长槽口的侧壁86与位于细长槽口81的中心中的增大宽度83的区域成角延伸。在用于细长槽口81的该布置中，将存在用于螺栓49以在细长槽口81的中心接合的较小区域。因此，在槽口的第一端和第二端处，将比位于细长槽口的中心的增大宽度83的区域中需要更高程度的力来使槽口相对于螺栓49滑动。该构造需要初始力引起转向柱的溃缩开始，其中使转向柱继续溃缩设置的距离所需的力较小地减小，且然后在螺栓49朝细长槽口的第一端84移动时继续转向柱的溃缩所需的力的增大。

图11示出了具有大体上钥匙孔形的细长槽口89。槽口的第一端90具有第一宽度，且槽口89的第二端91具有第二宽度。第一宽度大于第二宽度。槽口89的侧壁93从第一端处的较大第一宽度成角延伸至第二端处的较小第二宽度。存在接近第二端91的过渡点95，其具有的宽度略小于第二端91的宽度。利用槽口89的该构造，使槽口相对于螺栓49滑动所需的力将在螺栓从第二端91移动至槽口89的第一端90时逐渐减小。一旦达到过渡点95，则引起槽口89相对于螺栓49移动所需的力存在略微减小。

图8-11中所示的细长槽口的各种布置允许可溃缩转向柱的设计者微调事故或对转向柱位于其中的车辆的较高力的其它施加引起的转向柱的初始溃缩力。图8-11中所示的槽口的定向可旋转180°来以相反方式调整使槽口相对于螺栓49滑动所需的力。这提供了甚至更大的灵活性来调整转向柱的初始溃缩所需的力。

出于阐释目的给出了本发明的以上详细描述。本领域的技术人员将认识到，可制作出各种变化和修改，而不脱离本发明的范围。因此，前述描述的整体将看作是示范性且不是限制意义的，本发明的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (12)

1.一种用于车辆的可调整转向柱，包括：

夹套本体(10)，其固定至所述车辆；

转向轴组件(17)，其以可调整的方式定位在所述夹套本体中；

能量吸收带(23)，其具有：固定至所述转向轴组件的第一端(25)；和以可释放的方式固定至所述夹套本体的第二端(26)，所述能量吸收带设置成在所述转向轴组件相对于所述夹套本体位移时变形来吸收能量，所述能量吸收带在第二能量吸收率下变形；

弹簧板(41)，其具有：固定至所述夹套本体(10)的第一端(43)；和以可释放的方式接合所述能量吸收带的第二端(45)；

至少一个细长槽口(47)，其定位在所述弹簧板的第一端附近；以及

固定装置(49)，其定位在所述至少一个槽口(47)中来将所述弹簧板固定至所述夹套本体，所述固定装置在第一能量吸收率下将所述弹簧板固定至所述夹套本体，所述第一能量吸收率低于所述第二能量吸收率，其中当所述转向轴组件在碰撞条件中相对于所述夹套本体位移时，所述弹簧板在所述能量吸收带变形之前吸收初始能量。

2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，细长槽口(47)定位在所述弹簧板的每侧上，且固定装置(49)定位在每个槽口中来将所述弹簧板固定至所述夹套本体。

3.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述夹套本体具有螺纹凸台(51)，所述螺纹凸台定位成与所述至少一个细长槽口对齐。

4.根据权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述固定装置(49)是以螺纹的方式定位在所述螺纹凸台中的螺栓。

5.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述至少一个槽口(47)具有从大约5mm到大约15mm的长度。

6.根据权利要求5所述的转向柱，其特征在于，所述至少一个细长槽口(47)设计成在高于预定水平的负载施加至所述转向柱时相对于所述固定装置滑动。

7.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述至少一个细长槽口(47)具有大体上矩形形状。

8.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述至少一个细长槽口(61)具有大体上细长泪滴形。

9.根据权利要求8所述的转向柱，其特征在于，泪滴形的所述细长槽口(61)具有较大宽度端(63)，其位置最接近所述弹簧板(41)的第二端(45)，所述细长槽口的所述端的较大宽度提供用于所述固定装置和所述夹套本体来接合的较小表面积。

10.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述至少一个槽口(71)具有渐变宽度，其中所述槽口的减小宽度部分(73)位置最接近所述弹簧板的第一端(73)，所述槽口的减小宽度部分提供用于所述固定装置来接合的更大表面积。

11.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述至少一个槽口(81)具有位于所述槽口的中心区段中的扩大宽度(83)的区域，所述扩大宽度的区域提供用于所述固定装置来接合的较小表面积。

12.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述至少一个槽口(89)钥匙孔形，其一端有圆形扩大宽度区段(90)，所述槽口的另一端有较小宽度区段(91)，由此在所述槽口中相对于所述螺栓(49)滑动所需的力在所述螺栓从所述小宽度区段(91)移动至所述圆形扩大宽度区段(90)时逐渐减小。