CN109641611B - 转向柱组件 - Google Patents

Abstract

一种转向柱组件，其被固定到车身并且包括可固定到车身的安装支架和固定到转向柱护罩的支撑支架。具有易碎连接器的分离式包套组件将支撑支架固定到安装支架，在使用中，易碎连接器在发生碰撞时断裂以便允许支撑支架和安装支架的相对移动。分离式包套组件包括固定部分，所述固定部分重叠且支撑支撑支架的对应部分，固定部分包括与支撑支架中的对应开口对准的开口，易碎连接器穿过并且接合两个对准的开口。弹簧将固定部分和支撑支架偏压成彼此接合，以便在使用转向组件期间抵抗在固定部分和支撑支架之间的、沿易碎连接器的轴向方向的任何移动。

Description

转向柱组件

技术领域

本发明涉及转向柱组件，该类型的转向柱组件允许在发生碰撞时通过转向组件的一部分从安装支架受控地分离而使方向盘以受控的方式收缩，所述安装支架将转向组件固定到车辆的主体。

背景技术

已知提供一种转向柱组件，其包括容纳转向轴的护罩。该转向轴将方向盘连接到车辆的车轮，从而允许驾驶员旋转方向盘，进而使得车轮运动。可以提供能够通过齿条和小齿轮变速箱、并且可以向驾驶员提供液压或电动辅助的该连接。在电动辅助的情况下，马达将作用在转向轴上或作用在转向轴和车轮之间的一部分上，以便施加与驾驶员所施加的扭矩的方向相同的扭矩。

护罩在简单的布置中可以是不可调节的，其中所述护罩直接固定到支撑支架上，所述支撑支架固定到车身(例如固定到位于仪表板后面在车辆上延伸的梁)。在其他情况下，可以针对倾斜或伸展范围调节护罩，或者针对倾斜和伸展范围两者调节护罩。这可以通过由可调节的夹具机构将护罩连接到支撑支架来实现，所述支撑支架又固定到安装支架上。在调节期间，释放夹具组件，并且护罩可以向上或向下移动或者沿着支撑支架移动。

为了改善安全性，已知护罩是可伸缩的，使得在驾驶员被抛到方向盘上的碰撞中所述护罩可以收缩并且允许方向盘与驾驶员一起移动。这要求护罩被通常固定到车身，因此所述护罩在正常使用时不能移动但在发生这种碰撞中能够脱离且移动。为了实现这一点，已知使用一个或多个分离式包套组件将护罩或固定到护罩的支撑支架固定到安装支架。它们被设计成在正常使用期间提供刚性连接，但是当对它们施加预定的载荷时它们分离。一旦分离，护罩可以相对于安装支架移动。可以提供一种能量吸收机构以便吸收与运动相关的能量，从而控制分离运动。

发明内容

本发明旨在改善在设计或使用上述类型的转向组件时可能出现的一些问题，在所述类型的转向柱组件中护罩能够通过一个或多个包套的分离而在碰撞中移动。

根据本发明的第一方面，提供了一种转向组件，其包括：在使用中被固定到车身的安装支架；固定到转向柱护罩的支撑支架；以及包括易碎连接器的分离式包套组件，所述易碎连接器将所述分离式包套组件固定到所述支撑支架，分离式包套组件在使用中提供用于固定件的定位点，所述固定件将支撑支架固定到安装支架，所述转向组件被布置成使得易碎连接器在碰撞中断裂，从而允许支撑支架相对于安装支架移动，其中分离式包套组件包括固定部分，所述固定部分重叠且支撑所述支撑支架的对应部分，所述固定部分包括与支撑支架中的对应开口对准的开口，所述易碎连接器穿过且接合对准的两个开口，并且其特征在于，通过进一步包括至少一个弹簧，从而在转向组件的使用期间抵抗在固定部分和支撑支架之间的、沿易碎连接器的轴向方向的任何移动，所述弹簧将固定部分和支撑支架偏压成彼此接合。

申请人已经意识到，设置弹簧可以消除包套和支撑支架之间的在轴向方向和竖直方向上的所有间隙，并且还消除了在使用期间可能出现的移动，从而改善了组件的性能。可能的改进包括消除可能产生噪音的松弛以及改变转向组件的固有频率。

弹簧可以包括分离式包套组件的一部分，并且可以作用在分离式包套组件的刚性部分和支撑支架之间以便施加所需的偏压力。弹簧可以向支撑支架施加至少100N的力，并且优选地施加至少200N或至少400N的力。

弹簧可以包括片簧，当分离式包套固定到支撑支架上时所述片簧从其自由静止位置弯曲，从而产生所需的弹簧力。

可以使用其他类型的弹簧，例如在处于使用位置中时被压缩的弹性元件。

固定部分可以被固定到刚性构件，或者所述固定部分可以是所述刚性构件的一体化的部分，所述刚性构件限定了用于将分离式包套固定到支撑支架的定位点。固定部分可以包括限定了该定位点的第一刚性板的末端部分，尽管所述固定部分不必是板并且可以是具有任何合适尺寸和形状的刚性构件。该第一刚性板可以从包套组件的前部延伸到后端部。通过固定部分而提供固定到支撑支架的刚性板限定了来自支撑支架的牢固的固定支撑，所述支撑支架在固定部分处就位于该刚性板上。

可以存在多于一个的固定部分，每个固定部分都位于间隔开的位置，以便提供用于支撑支架的多个支撑区域。因此，分离式包套组件可以限定与最初的固定部分间隔开的另外的固定部分，所述另外的固定部分也与支撑支架的对应部分重叠并且支撑支撑支架。另外的弹簧可以与这些附加的固定部分中的每个固定部分相联，以便将固定部分偏压成与支撑支架接合。它们可以各自包括单个刚性构件的部分，例如第一刚性板的部分。

在最优选的布置中，可以设置三个固定部分，其中两个固定部分位于分离式包套的前端部，一个固定部分位于后部处。所述后部是指在使用时远离转向组件的方向盘的端部，前部位于相对的端部。

固定部分可以包括第一刚性板的末端部分，其可以形成分离式包套组件的基部。固定部分中的两个固定部分可以位于前部，而另一个固定部分位于后部。

分离式包套还可包括第二刚性板或构件以及夹在第一刚性板和第二刚性板之间的间隔件，该第二刚性板限定了这样的区域：所述区域在与第一板的固定部分重叠的面相对的面上与支撑支架重叠。间隔件还可以包括大致平面的板。间隔件不需要是刚性的，但如果它是不可压缩的或基本不可压缩的，则所述间隔件可以方便地确保保持第一板和第二板之间的间隔。为了减少不需要的噪声，隔离件的表面应该在所有点处提供与第一板和第二板的面向表面的良好接触。

在替代方案中，间隔件可以是第一刚性板或元件的一体化部分，或者是第二刚性板或元件的一体化部分。

弹簧或多个弹簧可以被固定到第一刚性构件或第一刚性构件的一部分。然而，为了便于构造，优选的是，弹簧位于第一刚性板和第二刚性板之间的空间中，从而在第二刚性板和支撑支架之间起作用。因此，弹簧可以与分离式包套组件的其余部分分离但被固定到分离式包套组件的其余部分。

一个或多个弹簧最方便地包括柔性板的部分，所述柔性板的部分固定到分离式包套的其余部分，例如被夹在第一板和第二板之间。该板可以被夹在第二板和间隔件之间。

替代地，弹簧可以是第二板的一部分，使得不需要额外的弹簧板。

因此，弹簧可以包括片簧，所述片簧可以包括第三板的柔性部分的一部分，所述第三板被夹在第二板和第一板之间。第三板可以被夹在第二板和间隔件之间。

片簧可包括从第三板的主体部分延伸的臂部。该臂部可以位于第三板的一个端部处。

实际上，分离式包套组件可以包括单个元件，所述单个元件设计成适当形状以便限定固定部分和片簧(或者多个固定部分和多个片簧)。然而，从一叠板制造分离式包套可能更简单且成本更低，因此这种布置是优选的。这允许针对柔性弹簧或用于固定螺栓的更刚性的锚固点使用不同厚度的板。

第一板和第二板可以是独立的或者可以是一体形成的，所述第一板和所述第二版可能是单个U形构件的两个部分。例如，这可以包括在一个端部处折叠以便提供两个重叠板的板。

第一刚性板和第二刚性板可以包括基本平面。板可以是钢板或者是其他金属或非金属，并且可以介于3mm和5mm之间。

第一板和第二板的边缘可以延伸超过可选的间隔件的边缘，以便形成至少一条引导通道，所述至少一条引导通道在收缩期间保持且引导支撑支架的特征部。

分离式包套组件可以包括将间隔件与一叠板固定在一起的一个或多个连接焊接部或铆钉。

易碎连接器可以包括穿过固定部分中和支撑支架中的开口的杆和扩大的头部，所述头部作用在固定部分的背离支撑支架的面上，弹簧作用在安装部分的相对侧上。

杆可以包括塑料材料和可以与杆成一体的头部。保持部分可以设置在杆的与头部相对的端部上并且与头部间隔开的距离等于对准的两个开口的长度。

将包套组件固定到安装支架的固定件可以包括具有头部和螺纹杆的螺栓，并且包套可以包括在该位置点处穿过堆叠的第一板、第二板以及间隔件的孔。处于使用位置的螺栓穿过每个板中的对准的孔，而螺栓的头部尺寸太大而不能穿过。在使用中，该孔可以与支撑支架中的螺纹孔对准，所述螺纹孔与螺栓的螺纹杆接合。

转向组件可以包括两个上述类型的分离式包套组件，在包含护罩的长轴线的假想竖直平面的每个侧上设置一个分离式包套组件。每个分离式包套组件可以通过合适的固定装置(例如如上所述的螺栓)而固定到支撑支架。两个分离式包套可以是彼此的镜像，但在其他方面则是相同的。

当然技术人员将理解的是，固定螺栓的剪切强度或者两个或更多个螺栓的组合剪切强度必须高于易碎销或多个易碎销的断裂力，以便确保销或多个销在螺栓(多个螺栓)之前断裂。

转向组件可以包括：护罩，所述护罩固定到支撑支架；和转向轴，所述转向轴位于护罩内，并且所述转向轴在使用中在一个端部处连接到车辆的方向盘。

支撑支架可以是护罩的一体化部分。替代地，支撑支架可以通过夹具组件固定到护罩上，所述夹具组件在夹紧状态下防止支撑支架和护罩之间的相对移动，并且在未夹紧状态下允许针对转向组件的倾斜和伸展范围调节中的至少一种调节所必需的护罩的移动。

护罩可以是伸缩式的，所述护罩具有上护罩部分和下护罩部分，并且支撑支架可以仅固定到一个部分。上部分可以是最靠近方向盘的部分。一个部分可以伸缩地、至少部分地位于另一个部分内。

转向组件可以包括能量吸收机构，所述能量吸收机构在护罩与安装支架之间或者在支撑支架与安装支架起作用，以便在碰撞中吸收能量并且在易碎销已经断裂之后控制护罩和安装支架的相对移动。

根据本发明的第二方面，提供了一种组装根据本发明的第一方面的转向组件的方法，所述方法包括：使主体相对于支撑支架对准；穿过重叠的刚性板以及支撑支架的对准部分钻孔；和将易碎销插入如此形成的对准的孔中。

该方法还可以包括使用螺栓或其他紧固件将主体固定到安装支架。

根据第三方面，本发明提供了一种在第一方面的设备或第二方面的方法中使用的分离式包套组件。

附图说明

现在仅通过示例的方式、通过参考附图来描述一个示例，在所述附图中：

图1是落入本发明范围内的示例性转向柱组件的透视图；

图2是支撑支架和固定到所述支撑支架的分离式包套组件的透视图；

图3是两个分离式包套组件中的一个的侧视图和前视图；

图4是被固定到支撑支架上的一个包套组件的俯视图(a)和侧视图(b)；

图5(a)至图5(c)示出了落入本发明的第二方面的范围内的将包套组件组装到支撑支架上的方法；

图6示出了组装前的分离式包套组件；

图7示出了组装后但配合到支撑支架之前的分离式包套组件；

图8示出了组装之前的替代的分离式包套组件的组成部分；和

图9是在组装之后但配合到支撑支架之前的替代的分离式包套组件的视图。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的转向组件2。该组件包括两件伸缩式护罩，所述护罩具有上部管状护罩部分4和下部管状护罩部分6。在该示例中，下部分6配合在上部分4内。伸缩式转向轴8配合在护罩内，在所述护罩内所述转向轴由一对轴承组件支撑。轴8的一个端部设置有花键，所述花键在使用中接合方向盘凸台中的花键孔。

细长导轨12被固定到上部分4，所述细长导轨设置有沿着护罩的轴线延伸的狭槽14。导轨12位于支撑支架18的两个悬臂部16之间。每个臂部16还设置有大致竖直延伸的狭槽20。夹具机构22将护罩固定到支撑支架18并且包括夹紧销24，所述夹紧销穿过两个臂部16中的狭槽20以及导轨12中的狭槽14。当夹紧时，夹具机构22将臂部16挤压到导轨12上，因此护罩不能移动。当未夹紧时，臂部16从导轨12被释放，并且夹紧销24可以沿着狭槽14、20移动，以便允许倾斜调节或伸展范围调节。本领域技术人员将理解的是，这对于本发明不是必要的，并且支架18实际上可以被简单地固定到护罩上，使得不能进行调节。

护罩通过枢轴而在离方向盘最远的端部附近的点处被固定到车身，并且当针对倾斜进行调节时，护罩围绕该轴枢转。通过将支撑支架18固定到安装支架26以及所述安装支架又焊接或螺栓连接到车身，从而将护罩固定在适当位置。通常，该安装支架26将被固定到位于其所配合到的车辆的仪表板后面的横梁上。

支撑支架18与安装支架26的连接通过一对连接螺栓28来实现，所述连接螺栓穿过分离式包套30，所述分离式包套又通过塑料销形式的易碎连接器32而连接到支撑支架18。因此，分离式包套组件30为连接螺栓28提供了定位点，该组件被布置成使得在发生碰撞事故时易碎连接器32破裂，从而允许安装支架26相对于支撑支架18移动。

在该示例中，如在图2中最佳所示的那样，存在两个分离式包套组件30，每个分离式包套组件均通过易碎销32固定到翼状件34，所述翼状件从支撑支架18的侧部向外延伸。现在将结合附图中的图2至图7来描述将支撑支架18和其分离包套组件30布置和组装到安装支架26。

如图6和图7所示，每个分离式包套组件30均包括位于包套30的底部的第一板36、位于包套30的顶部的第二板38、夹在两块板36、38之间的间隔件40以及夹在间隔件40和第二板38之间的弹簧板42。第一板36和第二板38相对刚性；在该示例中，钢板的厚度约为4mm并且通常是平的。间隔件40也是金属板，其厚度约为4mm并且也是平的。间隔件40的侧部成形为使得它们在使用时沿着支撑支架18上的特征部滑动，以便帮助引导分离式包套组件30相对于支撑支架18的移动。事实上，如该示例所示，第一板36和第二板38悬置在间隔件40的侧部以形成通道，支撑支架18的特征部在所述通道中滑动。

弹簧板42是更薄且更柔性的钢板或者大约为2mm厚。钢板通常是平的，但具有从端部延伸的三个臂部44，所述三个臂部弯曲以形成片簧46。两个臂部44设置在包套组件30的一个端部处，一个臂部设置在另一个端部处。两个臂部44位于第二板38和第一板36之间(没有间隔件40)并且布置成使得在每个片簧46和它们所面对的第一板36的部分之间存在间隙。面对弹簧46的部分限定了第一板36的固定部分，将如下所述。

三个片簧46的位置被选择成使得片簧46之间的距离尽可能大，以便确保作用在支撑架18上的力将在很大的距离上扩散，以便在支撑支架18上提供稳定的增强、低的柔韧性以及包套30的公差。较大的距离允许降低作用在包套30上的反作用力，这最小化了摩擦并且改善了碰撞性能。使得支撑支架18的翼状件34相对较长和较宽有助于确保距离较大。

当夹在一起时，四块板通过焊接或铆钉固定，如图7所示。

在如图8和图9所示的修改方案中，第一板36和第二板38可以包括单个较大板48的部分，所述单个较大板在一端翻折回其自身。

如图2、图3、图4和图5(c)中最佳所示，分离式包套组件30被固定到支撑支架18，使得支撑支架18的一部分与第一板36的固定部分49重叠。通过选择间隔件40加上弹簧板42的厚度以超过支撑支架18与固定部分接合的部分的厚度，支撑支架18可以在固定部分和片簧46之间滑动。片簧46成形为使得在该位置中，所述片簧从其自由静止位置变形，从而产生作用在支撑支架18上的反作用力以便将第一板36拉动成与支撑支架18接合。这消除了任何的自由游隙，所述自由游隙否则可能在第一板36和支撑架18之间存在。

每个分离式包套组件30的三个片簧46通过将支撑支架18向下推到刚性/固定的第一板36而在所述支撑支架上沿竖直方向施加总共约2000N的力，这确保了用于支撑支架18的坚实且较大的支撑表面。柱和方向盘的重量也意味着对第一板36施加一些力。使用片簧46确保可以实现：所有的表面缺陷补偿、在柱的所有使用时间期间的稳定的力以及良好的固有频率性能。

一旦定位于支撑支架18上，分离式包套组件30就被易碎连接销32固定，所述连接销穿过第一板36中的孔52，所述孔与支撑支架18中的孔54对准。

图5(a)至图5(c)示出了将包套30组装到支撑支架18的一种方法。最初如图5(a)所示，分离式包套组件30定位成使得第一板36和第二板38将支撑支架18夹住，其中片簧46位于支撑支架18的顶部上。然后，钻出贯穿第一板36和支撑支架18的孔。这确保所述孔被完全对准。第一板36中的孔52当然可以是预钻孔并且用作为在支撑支架18中钻出孔54的引导部，所述支撑支架的孔可以被预先钻出略微不足的尺寸。最后，将易碎销32压入对准的两个孔52、54中，使得销32的头部与第一板36的暴露面接合。如图所示，通过在杆的远离头部的端部上的保持特征部56来防止销32被移除。

在碰撞期间，易碎销32通过在碰撞期间发生的剪切力而在第一(下部)板36的上表面和支撑支架18的表面(其与固定部分接触)之间被切断，同时支撑支架18被迫滑动离开包套30。因此，从底部插入销32以便实现完美的销32的切断情况，即在碰撞情况期间，支撑支架18通过作用在其上的扭矩而被向下推到图1所示的组件中的固定板上。

一旦如图5所示来布置，随后可以通过定位穿过分离式包套组件30中的每个分离式包套组件的大孔58的螺栓28而将支撑支架18固定到安装支架26。

Claims (19)

1.一种转向组件，其包括：安装支架，所述安装支架在使用中被固定到车身；支撑支架，所述支撑支架被固定到转向柱护罩；以及分离式包套组件，所述分离式包套组件包括将所述分离式包套组件固定到所述支撑支架的易碎连接器，所述分离式包套组件在使用中提供用于固定件的定位点，所述固定件将所述支撑支架固定到所述安装支架，所述转向组件布置成使得在发生碰撞时所述易碎连接器断裂，从而允许所述支撑支架相对于所述安装支架移动，

其中所述分离式包套组件包括固定部分，所述固定部分重叠且支撑所述支撑支架的对应部分，所述固定部分包括开口，所述开口与所述支撑支架中的对应开口对准，所述易碎连接器穿过且接合这两个对准的开口，并且

其特征在于，所述转向组件还包括至少一个弹簧，所述弹簧将所述固定部分和所述支撑支架偏压成彼此接合，从而在所述转向组件的使用期间抵抗在所述固定部分和所述支撑支架之间的、沿所述易碎连接器的轴向方向的任何移动，其中所述弹簧包括片簧，当所述分离式包套组件被固定到所述支撑支架时，所述片簧从其自由静止位置弯曲，从而产生所需的弹簧力。

2.根据权利要求1所述的转向组件，其中，所述弹簧包括分离式包套组件的一部分并且作用在所述分离式包套组件的刚性部分和所述支撑支架之间以便施加所需的偏压力。

3.根据权利要求1所述的转向组件，其中，所述弹簧施加至少100N的力。

4.根据权利要求1所述的转向组件，其中，所述固定部分包括限定所述定位点的刚性的第一板的末端部分。

5.根据权利要求4所述的转向组件，其中，刚性的所述第一板从所述包套组件的前部延伸到后端部。

6.根据权利要求1所述的转向组件，其包括在间隔的位置处的多于一个的固定部分，用于为所述支撑支架提供多个支撑区域。

7.根据权利要求6所述的转向组件，其中，所述分离式包套组件限定了与所述固定部分间隔开的另外的固定部分，所述另外的固定部分同样与所述支撑支架的对应部分重叠并且支撑所述支撑支架。

8.根据权利要求7所述的转向组件，其还包括与每个另外的固定部分相联的另外的弹簧，以便将另外的固定部分偏压成与所述支撑支架接合。

9.根据权利要求8所述的转向组件，其中每个所述另外的弹簧包括单个刚性构件的部分。

10.根据权利要求6所述的转向组件，其中，设置三个固定部分，两个所述固定部分设置在所述分离式包套组件的前端部处，一个所述固定部分设置在后部处。

11.根据权利要求6所述的转向组件，其中，所述固定部分各自包括刚性的第一板的末端部分。

12.根据权利要求11所述的转向组件，其中，刚性的所述第一板形成所述分离式包套组件的基部。

13.根据权利要求11所述的转向组件，其中，所述分离式包套组件还包括刚性的第二板以及夹在刚性的所述第一板和刚性的所述第二板之间的间隔件，刚性的所述第二板限定这样的区域，所述区域在所述第一板的所述固定部分所重叠的面的相对面上与所述支撑支架重叠。

14.根据权利要求13所述的转向组件，其中，所述间隔件包括大致平面的板。

15.根据权利要求13所述的转向组件，其中，所述间隔件是不可压缩的或基本不可压缩的，以便确保保持所述第一板和所述第二板之间的间隔。

16.根据权利要求13所述的转向组件，其中，所述间隔件是刚性的所述第一板的一体化部分，或者是刚性的所述第二板的一体化部分。

17.根据权利要求13所述的转向组件，其中，所述至少一个弹簧包括柔性板的部分，所述柔性板被固定到所述分离式包套组件的其余部分。

18.根据权利要求17所述的转向组件，其中，所述柔性板被夹在所述第一板和所述第二板之间。

19.根据权利要求18所述的转向组件，其中，所述柔性板被夹在所述第二板和所述间隔件之间。

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