CN111348093A - 车辆转向管柱的溃缩力可变的溃缩机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于转向管柱的溃缩力可变的溃缩机构，转向管柱的外套管具有同轴地布置的不可相对转动的内管和外管，外管在外侧至少部分地包围内管，溃缩机构包括：带有可伸展的插销的电磁阀；固定在外管的端部上的溃缩导向盒；固定在内管上并且以过盈配合的方式嵌入到设置在外管端部上的溃缩开口中的溃缩挡块；以及依次交替地布置的多个溃缩片和隔片。其中，电磁阀固定在溃缩导向盒上，插销被配置成能够插入到插销孔中，溃缩片和隔片具有相同的形状并且在与溃缩导向盒上的插销孔对齐的位置处分别具有与插销孔形状相同的穿孔，插销能够由电磁阀产生的磁力致动并且朝向溃缩片和隔片的穿孔伸展。

Description

车辆转向管柱的溃缩力可变的溃缩机构

技术领域

本发明涉及用于汽车工业领域中的车辆转向系统，尤其是涉及一种用于车辆的转向管柱的溃缩力可变的溃缩机构。

背景技术

车辆转向系统是用来改变或保持车辆行驶或倒退方向的一系列组件的组合。其中一个重要的组件是转向管柱，所述转向管柱设置在车辆的方向盘和车身之间，其主要作用是将驾驶员施加到方向盘上的转向力传递到转向传动轴上进而传递到转向横拉杆上，从而改变车辆行驶方向。所述转向管柱主要包括同轴地布置的外套管和转向轴。其中，所述外套管紧固在车身上；所述转向轴穿过所述外套管且可转动地支承在所述外套管的内壁上，所述转向轴的一端与方向盘相连，而另一端通过万向节与转向传动轴相连。

同时，转向管柱也是车辆的一种重要的安全装置，其外套管通常由同轴布置的、不可相对转动的外管和内管构成。当车辆发生碰撞时，驾驶员、尤其是未系安全带的驾驶员可能会朝方向盘方向撞击，驾驶员的头部或胸部容易与方向盘发生碰撞，由此产生的力会使转向管柱的外套管向下溃缩，此时外套管的外管与内管之间的相互摩擦和相互挤压变形将产生溃缩力，进而起到吸能的作用，由此减轻驾驶员的受伤程度。但是，这种溃缩结构一旦成型，则整个车辆运行过程中能够产生的溃缩力是一定的。因此，现有产品的转向管柱的溃缩结构一旦被制成，那么在碰撞过程中产生的溃缩力、吸收的能量都是恒定的。但是，现实生活中车辆发生碰撞的时候，事故的种类、车辆的速度是随机的，转向管柱往往不能根据实际发生的碰撞提供不同的溃缩力或者不同的吸能量。

发明内容

针对转向管柱的根据现有技术的溃缩结构的上述缺点，本发明的目的在于提供一种能够提供大范围的溃缩力并且能够自动应对不同的碰撞工况而产生不同的、可控的溃缩力的溃缩机构，其同时能够增加转向管柱的溃缩稳定性。

该目的通过根据本发明的一种溃缩力可变的溃缩机构来实现，其设置在车辆的转向管柱的外套管上，所述外套管具有同轴地布置的、不可相对转动的内管和外管，所述外管在外侧至少部分地包围所述内管。所述溃缩机构包括：带有可伸展的插销的电磁阀，所述电磁阀被配置成能够根据从车辆控制器接收到的信号控制所述插销的伸展量；固定在所述外管的、邻近所述内管的端部上的溃缩导向盒，该溃缩导向盒构造成具有U型板形状的中空结构，在所述溃缩导向盒上设有与可伸展的插销形状匹配的插销孔；溃缩挡块，所述溃缩挡块固定在所述内管上并且以过盈配合的方式嵌入到设置在外管端部上的溃缩开口中；以及依次交替地布置的多个溃缩片和隔片，其设置在所述溃缩导向盒的内部，并且所述溃缩片和隔片的一端与所述溃缩挡块相接触。其中，所述电磁阀固定在所述溃缩导向盒上，可伸展的所述插销被配置成能够插入到所述插销孔中，并且其中，所述溃缩片和隔片具有相同的形状并且在与所述溃缩导向盒上的插销孔对齐的位置处分别具有与所述插销孔形状相同的穿孔，所述插销能够由所述电磁阀产生的磁力致动并且朝向所述溃缩片和隔片的穿孔伸展。

对于配设有根据本发明的溃缩力可变的溃缩机构的转向管柱来说，当车辆发生碰撞时，驾驶员撞击到方向盘，方向盘受到冲击向转向管柱施加轴向力，转向管柱、尤其是外套管开始溃缩。同时车辆控制器向电磁阀输送致动信号，电磁阀根据接收到的具体信号(碰撞工况)控制可伸展的插销的伸展量，从而使所述插销朝向溃缩片和隔片运动。当所述插销未插入任何溃缩片的穿孔中时，转向管柱的外套管的溃缩力仅靠外管和内管之间的摩擦力产生；当所述插销插入至少一个溃缩片的穿孔中时，所述外管带动电磁阀、溃缩导向盒、进而经由插销带动溃缩片一起向下运动，此时不仅外管和内管之间产生摩擦力，而且溃缩片与溃缩挡块之间会发生相对运动，由于两者之间是过盈配合，其相对运动会产生材料变形，这种材料变形的阻力和内外管摩擦力共同组成外套管的溃缩力。

通过电磁阀控制不同数量的溃缩片参与溃缩，可以给转向管柱的外套管提供可变的溃缩力。借助于根据本发明的溃缩结构，可提供的溃缩力范围大，通过调整溃缩片的材料、宽度、数量，可以产生不同的溃缩力，满足不同车型的要求。另外，能够通过车辆控制器向电磁阀发送反映不同安全条件的控制信号，比如像驾驶员是否系安全带、车速、碰撞位置等，从而使电磁阀根据所输入的控制信号产生不同大小的致动力来控制插销的伸展长度，进而控制参与溃缩的溃缩片的数量，产生最适合当下实际情况的溃缩力，对驾驶员产生更好的保护。此外，根据本发明设有溃缩导向盒，这样能更好地引导转向管柱的溃缩方向，增加转向管柱溃缩时的稳定性。

根据本发明的一种优选的技术方案，在所述溃缩导向盒中设有三个溃缩片和两个隔片。在这种技术方案中，插销的伸展长度分四档：一档不插入任何溃缩片，此时转向管柱的溃缩力仅靠内外管的摩擦力产生；二档插销插入最上面的溃缩片；三档插销插入两个溃缩片；四档插销插入三个溃缩片，插入的溃缩片越多则产生的溃缩力越大。当然可以根据实际情况配置溃缩片和隔片的数量，只要溃缩片和隔片交替放置，这都落入到本发明的保护范围中。

根据本发明，所述电磁阀通过可拆卸的紧固件、优选螺栓固定在所述溃缩导向盒的上表面上并且在所述溃缩导向盒内部设有沿所述溃缩导向盒的至少一部分长度延伸的支承片，所述溃缩片和隔片依次交替地平放在所述支承片上。所述支承片为所述溃缩片和隔片提供了稳定的支撑，增加转向管柱溃缩时的稳定性。

根据本发明的另一种技术方案，可伸展的所述插销能够伸展穿过全部溃缩片和隔片的穿孔，直至到达所述支承片。此时所述溃缩机构能够提供溃缩力峰值，使转向管柱的外套管产生最大程度的溃缩。

根据本发明优选地，在所述电磁阀上设有线缆接头，所述线缆接头包括信号接头和电气接头，通过所述信号接头和电气接头能够分别给所述电磁阀提供控制信号以及供电。

根据本发明优选地，所述溃缩挡块通过焊接方式或粘接方式紧固在所述内管上，并且所述溃缩导向盒通过焊接方式或粘接方式紧固在所述外管上。当然通过本技术领域中任何合理的连接方式将溃缩挡块与所述内管连接以及将所述溃缩导向盒与所述外管连接，都落入到本发明的保护范围中。

根据本发明优选地所述溃缩片由例如像钢、铜、铝合金、塑料等塑性材料构成并且所述隔片由例如像尼龙、橡胶等柔性材料构成。当然采用本技术领域中任何合理的材料来制造所述溃缩片和隔片，都落入到本发明的保护范围中。

根据本发明，多个所述溃缩片可以具有相同的厚度，也可以具有彼此不同的厚度。本领域技术人员可根据实际需要选择各个溃缩片的厚度，这都在本发明的保护范围中。

根据本发明，当所述转向管柱发生溃缩时，如果驾驶员未系安全带，则所述电磁阀会产生比驾驶员系安全带时更大的磁力致动可伸展的所述插销。由于在车辆碰撞发生时，未系安全带的驾驶员相对于系安全带的驾驶员通常会受到更严重的撞击或者说伤害，因此根据本发明的溃缩机构特别针对未系安全带的驾驶员提供更大的溃缩力，以便能够吸收更多的撞击能量。

根据本发明的另一种优选的技术方案，在所述溃缩片和隔片的与所述溃缩挡块相邻的一端掏制出细长的空隙，该空隙的宽度略小于所述溃缩挡块的宽度，从而在所述溃缩片朝向所述溃缩挡块运动时，在所述溃缩片与所述溃缩挡块之间形成过盈量。通过设置所述空隙节省了溃缩片和隔片的材料。同时，由于在所述溃缩片和隔片上设有空隙，能够通过改变所述空隙和所述溃缩挡块的相对宽度来改变所述溃缩片与所述溃缩挡块之间的过盈量，从而能够提供进一步可控的的溃缩力。

这可以通过根据本发明的以下进一步优选的技术方案来实现：在所述溃缩片的靠近所述空隙的边缘处设有多个彼此间隔距离地布置的凸起部或者在所述溃缩片的靠近所述空隙的边缘处设有多个彼此间隔距离地布置的凹陷部。所述凸起部和凹陷部通过连续改变空隙的宽度能够实现伴随溃缩的进行而提供连续变化的溃缩力，所述凸起部和凹陷部的形状和数量可根据实际车辆所需的溃缩力变化梯度来设计，只要是本领域公知的形状和数量，均落入到本发明的保护范围中。

车辆实际碰撞是复杂多变的，在进行车辆安全开发的时候必须进行适应性匹配，根据实际车型需求来选择溃缩片和隔片的形状、材料、数量等参数。在所述溃缩片设有空隙的情况下，溃缩挡块和溃缩片之间的变化的过盈量会产生不同的力，甚至可以通过控制溃缩片在不同位置产生不同的过盈量，进而在溃缩进行的过程中产生连续变化的力，这对保护驾驶员来说是很有效的。另外车辆发生碰撞时安全机构的稳定性也是衡量车辆安全的重要指标，溃缩挡块、溃缩片、溃缩导向盒之间相互约束，可以防止内外管之间相互转动，增加溃缩力的稳定性，并且引导溃缩沿期望的方向进行，防止组件的断裂性破坏对驾驶员造成二次伤害。综上所述，根据本发明所述的溃缩力可变的溃缩机构所提供的溃缩力范围大；对应不同的碰撞工况产生不同可控的溃缩力，增加了管柱溃缩时的稳定性。

附图说明

以下根据附图对本发明的实施方式进行详细阐述，其中：

图1以示意性的透视图示出了转向管柱的外套管的装配图；

图2以透视图示出了转向管柱的外套管的根据本发明的一种实施方式的部件分解图；

图3示出了根据本发明所述的溃缩力可变的溃缩机构的电磁阀的透视图；

图4示出了根据本发明所述的溃缩力可变的溃缩机构的溃缩导向盒的透视图；

图5示出了设置在所述溃缩导向盒中的溃缩片的若干实施方式的俯视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选的实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。

在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。

图1示出了装配好的转向管柱的外套管100的示意性的透视图。其中，所述外套管100具有同轴地布置的、不可相对转动的内管7 和外管8，所述外管8在外侧至少部分地包围所述内管7。从图1可以看出，在所述外套管100上还布置有用于为转向管柱提供可变的溃缩力的溃缩机构20。

图2以透视图示出了所述外套管100的部件分解图。根据图2 可以看出，溃缩力可变的溃缩机构20包括：带有可伸展的插销13 的电磁阀1，所述电磁阀1被配置成能够根据从车辆控制器接收到的信号控制所述插销13的伸展量；固定在所述外管8的、邻近所述内管7的端部上的溃缩导向盒3，该溃缩导向盒构造成具有U型板9 形状的中空结构，在所述溃缩导向盒3上设有与可伸展的插销13形状匹配的插销孔14；溃缩挡块6，所述溃缩挡块固定在所述内管7 上并且以过盈配合的方式嵌入到设置在外管端部上的溃缩开口11 中；以及依次交替地布置的多个溃缩片4和隔片5，其设置在所述溃缩导向盒3的内部，并且所述溃缩片4和隔片5的一端与所述溃缩挡块6相接触，其中，所述电磁阀1固定在所述溃缩导向盒3上，可伸展的所述插销13被配置成能够插入到所述插销孔14中，并且其中，所述溃缩片和隔片5具有相同的形状并且在与所述溃缩导向盒3上的插销孔14对齐的位置处分别具有与所述插销孔14形状相同的穿孔16，所述插销能够由所述电磁阀1产生的磁力致动并且朝向所述溃缩片4和隔片5的穿孔16伸展。

在图2所示出的实施方式中，在所述溃缩导向盒3中设有三个溃缩片4和两个隔片5。在该实施方式中，取决于碰撞发生时的整车工况，车辆控制器可通过电磁阀控制不同数量的溃缩片参与溃缩，从而给转向管柱提供以一定峰值范围分级的可变的溃缩力，具体如下表所示。

图3示出了溃缩力可变的溃缩机构20的电磁阀1的透视图。所述电磁阀1具有可伸展的插销13，该可伸展的插销13部分地伸出所述电磁阀1并且可以在电磁阀1的致动力作用下进一步向外伸展。在所述电磁阀1上设有用于安装比如像螺栓的紧固件2的凸耳。根据图3所示，在电磁阀1上还设有线缆接头12，所述线缆接头12 包括信号接头和电气接头，通过所述信号接头和电气接头能够分别给所述电磁阀1提供控制信号以及供电。

图4示出了溃缩力可变的溃缩机构20的溃缩导向盒3的透视图。如图所示，在该实施方式中，溃缩导向盒3构造成具有U型板9形状的中空结构，在所述溃缩导向盒3的上表面上设有与所述插销13 形状配合的插销孔14，并且在所述溃缩导向盒3内部设有沿溃缩导向盒3的至少一部分长度延伸的支承片10。

图5示出了设置在所述溃缩导向盒3中的溃缩片4的具有空隙 15的若干实施方式的俯视图。其中上方的示图显示了具有空隙15 的溃缩片4的基本实施方式，所述空隙15为矩形。由中间的和下方的示图中可以看出，在改进的实施方式中，在所述溃缩片4的靠近所述空隙15的边缘处设有多个彼此间隔距离地布置的凸起部17或者在所述溃缩片4的靠近所述空隙15的边缘处设有多个彼此间隔距离地布置的凹陷部18。在转向管柱的溃缩过程中，通过溃缩片4的空隙15的形状的改变实现了连续变化的宽度，从而能够在不同位置产生不同的过盈量，进而能够伴随溃缩的进行提供连续变化的溃缩力。所述凸起部17和凹陷部18的具体形状可根据实际所需的溃缩力来选择成矩形、梯形或圆弧形等。所述凸起部17和凹陷部18的数量优选为二至五个。

以上参照附图具体描述了本发明的最佳实施方式。本领域技术人员应该理解，附图及其对应描述仅仅为了解释本发明的目的，在此基础上，本领域技术人员可以作出其他的变型、替换或改进。这些变型、替换或改进落入本发明的保护范围。

附图标记列表：

1 电磁阀

2 紧固件

3 溃缩导向盒

4 溃缩片

5 隔片

6 溃缩挡块

7 内管

8 外管

9 U型板

10 支承片

11 溃缩开口

12 线缆接头

13 可伸展的插销

14 插销孔

15 空隙

16 穿孔

17 凸起部

18 凹陷部

20 溃缩力可变的溃缩机构

100 转向管柱的外套管。

Claims (18)

1.一种用于车辆的转向管柱的溃缩力可变的溃缩机构，其中，转向管柱的外套管(100)具有同轴地布置的、不可相对转动的内管(7)和外管(8)，所述外管(8)在外侧至少部分地包围所述内管(7)，其特征在于，所述溃缩机构(20)包括：

带有可伸展的插销(13)的电磁阀(1)，所述电磁阀(1)被配置成能够根据从车辆控制器接收到的信号控制所述插销(13)的伸展量；

固定在所述外管(8)的、邻近所述内管(7)的端部上的溃缩导向盒(3)，该溃缩导向盒构造成具有U型板(9)形状的中空结构，在所述溃缩导向盒(3)上设有与可伸展的插销(13)形状匹配的插销孔(14)；

溃缩挡块(6)，所述溃缩挡块固定在所述内管(7)上并且以过盈配合的方式嵌入到设置在外管端部上的溃缩开口(11)中；以及

依次交替地布置的多个溃缩片(4)和隔片(5)，其设置在所述溃缩导向盒(3)的内部，并且所述溃缩片(4)和隔片(5)的一端与所述溃缩挡块(6)相接触，

其中，所述电磁阀(1)固定在所述溃缩导向盒(3)上，可伸展的所述插销(13)被配置成能够插入到所述插销孔(14)中，

并且其中，所述溃缩片(4)和隔片(5)具有相同的形状并且在与所述溃缩导向盒(3)上的插销孔(14)对齐的位置处分别具有与所述插销孔(14)形状相同的穿孔(16)，所述插销能够由所述电磁阀(1)产生的磁力致动并且朝向所述溃缩片(4)和隔片(5)的穿孔(16)伸展。

2.按照权利要求1所述的溃缩机构，其特征在于，所述电磁阀(1)通过可拆卸的紧固件(2)固定在所述溃缩导向盒(3)的上表面上。

3.按照权利要求2所述的溃缩机构，其特征在于，在所述溃缩导向盒(3)内部设有沿所述溃缩导向盒(3)的至少一部分长度延伸的支承片(10)，所述溃缩片(4)和隔片(5)依次交替地平放在所述支承片(10)上。

4.按照权利要求3所述的溃缩机构，其特征在于，可伸展的所述插销(13)能够伸展穿过至少一个所述溃缩片(4)的穿孔(16)。

5.按照权利要求3所述的溃缩机构，其特征在于，可伸展的所述插销(13)能够伸展穿过全部溃缩片(4)和隔片(5)的穿孔(16)，直至到达所述支承片(10)。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，在所述溃缩导向盒(3)中设有三个溃缩片(4)和两个隔片(5)。

7.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，在所述电磁阀(1)上设有线缆接头(12)，所述线缆接头(12)包括信号接头和电气接头，通过所述信号接头和电气接头能够分别给所述电磁阀(1)提供控制信号以及供电。

8.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，所述溃缩挡块(6)通过焊接方式或粘接方式紧固在所述内管(7)上。

9.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，所述溃缩导向盒(3)通过焊接方式或粘接方式紧固在所述外管(8)上。

10.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，所述溃缩片(4)由例如像钢、铜、铝合金、塑料等塑性材料构成。

11.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，所述隔片(5)由例如像尼龙、橡胶等柔性材料构成。

12.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，多个所述溃缩片(4)具有相同的厚度。

13.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，多个所述溃缩片(4)具有彼此不同的厚度。

14.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，当转向管柱的外套管(100)溃缩时，如果驾驶员未系安全带，则所述电磁阀(1)会产生比驾驶员系安全带时更大的磁力来致动可伸展的所述插销(13)。

15.按照权利要求1至5中任一项所述的溃缩机构，其特征在于，所述溃缩片(4)和隔片(5)在与所述溃缩挡块(6)相邻的一端构造有细长的空隙(15)，该空隙的宽度略小于所述溃缩挡块(6)的宽度，从而在所述溃缩片(4)朝向所述溃缩挡块(6)运动时，在所述溃缩片(4)与所述溃缩挡块(6)之间形成过盈量。

16.按照权利要求15所述的溃缩机构，其特征在于，能够通过改变所述空隙(15)和所述溃缩挡块(6)的相对宽度来改变所述溃缩片(4)与所述溃缩挡块(6)之间的过盈量。

17.按照权利要求15所述的溃缩机构，其特征在于，在所述溃缩片(4)的靠近所述空隙(15)的边缘处设有多个彼此间隔距离地布置的凸起部(17)。

18.按照权利要求15所述的溃缩机构，其特征在于，在所述溃缩片(4)的靠近所述空隙(15)的边缘处设有多个彼此间隔距离地布置的凹陷部(18)。

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