CN111902653B - 模块化能量吸收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模块化能量吸收装置(9)，包括：‑支撑件(91)，其具有形成所述装置到转向柱的唯一固定部的固定部分(81)；‑变形构件(94)，该变形构件固定地连接到支撑件；吸收器(93)，该吸收器卷绕在变形构件周围并且在该吸收器的每一端部处固定地装配到支撑件；‑耦接构件(96)，该耦接构件由与支撑件不同的零件形成，并且该耦接构件的第一侧固定连接到吸收器且其第二侧具有至少第一接合成型部(96a)；所述装置被布置成使得在支撑件上以及在齿上分别沿相反方向施加力，引起吸收器的卷绕部分上的倾向于使该吸收器变形的应力。

Description

模块化能量吸收装置

本发明涉及车辆转向柱领域。更特别地，本发明涉及意在安装在转向柱上并且被设计成在车辆发生正面碰撞时吸收能量的能量吸收装置。

目前大多数机动车辆配备有在正面碰撞发生时吸收能量的系统。取决于待吸收的不同能量值和所预期的吸收时间，某些部件是特定于每个车辆的并且需要适配周围的部件以及组装和检查工具。对于不同车辆，这导致了大量的部件和工具。

此外，对于单个车辆，在正面碰撞方面的要求可能因区域不同而不同或因同一车辆的不同版本而不同，从而产生许多不同的规格，例如在待吸收的能量水平方面。因此，通常为规格中的每个规格设计不同的能量吸收系统。

因此，本发明要解决的技术问题是进一步优化用于不同的车辆和/或转向柱、或具有不同变型的能量吸收系统的生产。

为此，本发明的第一主题是能量吸收装置，包括：

支撑件，该支撑件具有意在允许该支撑件被紧固到转向柱的紧固部分，

变形构件，该变形构件固定地连接到支撑件，

能量吸收构件，在下文称为吸收器，该吸收器由与支撑件分离的塑性地可变形的零件构成，该吸收器卷绕在变形构件周围并且在该吸收器的每一端部处被固定地装配到支撑件，

耦接构件，该耦接构件由与支撑件分离的零件形成，并且所述耦接构件的第一侧固定地连接到所述吸收器以及所述耦接构件的第二侧具有至少第一接合成型部。

该吸收装置被设计成使得：

在支撑件上和在所述接合成型部上沿相反方向分别地施加力，引起在吸收器的卷绕部分上的倾向于使该吸收器变形的应力，

形成了一模块，在该模块中，所述支撑件、所述变形构件、所述吸收构件和所述耦接构件与所述紧固部分无关地被接合在一起，使得所述紧固部分形成用于将所述吸收装置紧固到转向柱的唯一装置。

因此，能量吸收装置是模块化的并且可以在该能量吸收装置被安装到转向柱上之前是完全组装好的。该支撑件确保根据本发明的吸收装置所有元件在该吸收装置被安装之前是固定的，然后一次地将该吸收装置安装在转向柱上。

因此，至少支撑件可以是针对不同车辆保持的标准化零件。依据每个车辆的不同规格，无论是不同型号还是单一型号的变型，吸收器将被不同地设计。该吸收装置的成本和生产约束因此得以减少。

本发明可以可选地具有以下特征中的一个或多个特征：

所述变形沿着变形轴线发生，并且支撑件是沿着该变形轴线延伸并且具有横向于该变形轴线的截面的型材部段；因此，如果需要，可以创建不同的标准化支撑件，标准化支撑件的不同长度因此可以根据需要进行适配而无需改变接口，特别是无需改变紧固部分、其主要功能或性能方面，从而针对这些不同的标准化支撑件保持标准化定义；因此，不同的标准化支撑件的设计仍然是简化的；

支撑件、变形构件、吸收器和耦接构件是彼此分离的零件；因此，该支撑件使得还可以接收由变形构件、吸收器和耦接构件形成的模块化部件；例如，支撑件和耦接构件可以是标准化的，并且吸收器和变形构件可以被适配成所需的不同吸收规格；

该装置包括可熔构件，该可熔构件将吸收器的端部中的一个端部紧固到支撑件，并且被设计成在耦接构件上的给定力下断裂；

紧固部分是侧向凸缘，该侧向凸缘被穿孔以便接收用于紧固到转向柱的旋拧件；

耦接构件以通过压接而被截留的方式接合到吸收器；

该装置包括被紧固到支撑件并且被布置在距所述变形构件一距离处的初始变形元件，该吸收器包括卷绕在所述初始变形零件周围的第一环和卷绕在所述变形构件周围的第二环；

根据前述段落，该装置可以包括可启用的烟火元件，该烟火元件被设计成释放所述初始变形元件，使得所述应力于是被施加在变形构件上；

吸收器和耦接构件之间的连接是弹性的；

支撑件包括用于引导吸收器的一个或多个凹槽。

本发明的另一主题是转向柱，该转向柱包括：

下基部，该下基部意在连接到车辆的底盘并且包括夹持壁，

上管，该上管被布置在这些夹持壁之间以便能够相对于所述下基部滑动，以便不仅允许调整意在连接到上管的转向盘的深度，而且允许在正面碰撞发生时上管和下基部相对于彼此滑动，

夹持机构，该夹持机构被设计成使夹持壁朝向彼此闭合，以便使上管在下基部中固定不动，

传动构件，该传动构件具有多个齿或孔、被紧固到上管，上述齿或孔在与上管相对于下基部的滑动轴线平行的方向上排成直线，

根据本发明的装置，该装置经由其紧固部分被紧固到下基部，耦接构件能够在接合位置和脱离位置之间移动，在该接合位置，该耦接构件与多个齿或孔啮合，在该脱离位置处，该耦接构件从多个齿或孔脱离；

接合机构，该接合机构被设计成能够将耦接构件从接合位置和脱离位置中的一个位置移动到另一位置。

在所例示的实施例中，除非另有说明，否则术语“顶部”、“底部”、“下方”、“上方”、“下面”、“下”、“上”、“正面”、“后面”、“在正面”、“在后方”、“竖向”、“水平”、“横向”涉及的是根据本发明的装置或根据本发明的转向柱在它们一旦安装在在车辆中时的定向。

通过阅读以下非限制性示例的详细描述，本发明的另外的特征和优点将变得明显，为了理解这些示例将参考附图，在附图中：

图1是根据本发明的转向柱的分解图；

图2示出了图1的柱在组装状态下的立体图；

图3是根据本发明第一实施方式的吸收装置的立体图，在该情况下，该装置来自图1；

图4是图3的分解图；

图5a至5e示出了在不同情况下穿过来自图3的装置——穿过其中部——的纵向截面；

图6是根据本发明第二实施方式的吸收装置的立体图；

图7是图6的分解图。

图1和图2例示了转向柱，该转向柱包括相对于下基部2滑动的上管1，因此使得可以在正面碰撞发生时调整转向盘的深度和必要的行程。

在该情况下，下基部2包括两个夹持壁，夹持壁的内表面形成接收上管1的管。该基部由于其夹持壁的内部形状将在下文中被称为下管2。

这些管1、2通过上凸耳3和枢转凸耳4连接到车辆的结构。夹持机构5使得可以通过摩擦使柱在所选择的调整位置固定不动。该机构包括与夹持旋拧件7接合的杠杆6。

传动构件8具有多个齿或孔，在该情况下为孔，并且传动构件被紧固到上管1。取决于不同车辆的规格，齿或孔的数量可以改变。

转向柱还包括根据本发明的根据第一实施方式的能量吸收装置9。

根据本发明，该吸收装置9是模块化的。

如在图3和4中例示的，所述吸收装置9在该情况下由支撑件91构成，以允许借助于下管2上的紧固旋拧件92经由紧固部分81快速连接到柱的剩余部分。

根据未示出的变型，支撑件91也可以或者替代地通过压接、铆接、粘合粘接或紧密装配来进行紧固。

支撑件91在该情况下通过型材部段来实施。

该型材部段沿着在车辆的正面碰撞期间提供的变形轴线延伸。该轴线平行于上管的纵向轴线。型材部段具有横向于该变形轴线的截面。

该型材部段可以由金属、塑料或复合材料制成。它特别地可以通过挤出、冲压或模制来生产。

紧固部分在该情况下由凸缘81形成，在该情况下，该凸缘是从型材部段切出的并且被穿孔以便接收紧固旋拧件92。

在该情况下，该支撑件91接收以下模块化部件：

-吸收构件，在下文称为吸收器93，

-变形构件，在下文称为松开器94，

-耦接构件，在下文称为轴向齿条96，包括至少第一接合成型部，在该情况下包括至少四个接合成型部，在该情况下每个接合成型部由齿96a形成，以及

-可熔栓钉95，该可熔栓钉是可断裂的以便在给定负载下——特别是在正面碰撞发生时——被截断，该可熔栓钉95将吸收器93的端部中的一个端部紧固到支撑件91。

这些部件93、94、95、96被称为是模块化的，因为它们各自由装配在一起以形成吸收装置9的单独的零件形成。

吸收器93由塑性地可变形的零件构成，该吸收器与支撑件91分离、卷绕在松开器94周围并且在该吸收器的一个端部处——在每种情况下经由可熔栓钉95——被固定地装配到支撑件91，另一端部被紧固到轴向齿条96。

如图4中例示的，该装置在以下功能方面是模块化的：

-能量吸收元件的组装相对于转向柱的剩余部分的完美分离；如果需要的话，该分离使得可以将子组件的组装分开并且使其可以对于若干项目是标准化的；然后其能够通过旋拧件92类型——如这里的——的紧固件快速被集成到完整系统中；

-支撑件91是标准元件，特别地由型材部段形成；

-吸收器93可以依据该吸收器意在用于的车辆所要求的规格而在下述方面变化：该吸收器的材料、特别是金属；该吸收器的截面93a；该吸收器的长度93b；该吸收器的厚度93c；和该吸收器的围绕松开器94的曲率半径；在该情况下，该吸收器特别地由具有该厚度93c的经切割和卷绕的金属片材形成；

-松开器94也可以在其曲率半径方面变化，并因此与吸收器93相关联以便适配所述规格；

-可熔栓钉95，该可熔栓钉特别地是由塑料制成的，可以在其截面、其在子组件上的位置或其缺失性方面变化以便满足这些规格；

-在该情况下，轴向齿条96也是标准元件并且以通过压接而被截留的方式接合到吸收器93，以允许压接类型的快速连接操作，使得可以将轴向齿条96连接到具有相同连接接口93d的大量吸收器变体。

轴向齿条96在该情况下由弹簧材料制成，因此直接地在接合位置结合自动传动系统，甚至在齿上齿的情况下，如将在以下描述的。

支撑件91结合有用于引导吸收器93的一个或多个凹槽。这使得可以优化能量吸收的稳定性水平，并且还可以在松开期间控制吸收器93的位置，以便避免与外部元件的任何接触。

在该情况下，可以将松开器94连接到支撑件91，并且因此，从具有两个不同元件的构思中选择所期望的变型。替代性地，可以将支撑件91设计成结合有松开器94的一体件，特别是模制的。

最后，本发明的优点是将其规格可以是多种多样的子组件——即形成能量吸收装置的模块——分开，并且因此减轻了主组装线上的复杂性。优点还在于从这种分开中获益，从而使得可以将该子组件限定为标准件，在该标准件中，在保持与该子组件的组装站兼容的同时，可以结合小的适配。该元件由于其标准化可以根据期望在若干并行的项目中被使用。

所有这些优点通过下述直接地引起了跨部件的经济性能的提高：通过对日常开支的较大量的优化，通过在若干项目之间以及较长的时期内共享的组装和控制手段，以及对监控和生产产品所必需的资源的优化，通过对产品及其生产方法的较好的了解。

如在图1、图2和图5a至图5e中例示的，凸轮10也接合到夹持旋拧件7，并且形成用于使轴向齿条96与传动构件8接合或使轴向齿条从传动构件脱离的接合机构。

图5a例示了当吸收装置9被安装到下管2时在接合位置轴向齿条96在传动构件8中的啮合。因此，通过夹持来防止上管1在下管2中移动，并且轴向齿条96的齿接合在吸收装置9中的孔中。这里可以看到凸轮10。

为了调整转向盘的位置，使用者致动杠杆6，将凸轮10驱动到脱离位置：然后传动系统被停用，如图5c中例示的。然后，上管1可以在下管2中滑动。

一旦调整已经被实施，对杠杆6在相反方向上的致动会在相反方向上驱动凸轮10，并且轴向齿条96再次接合在传动构件8中。

在齿在齿上啮合的情况下，如图5b中例示的，或者在该情况下，轴向齿条96的齿96a被定位为抵靠将传动构件8中的各个孔分离的带状部，该齿条96与吸收器93的连接的弹性特性允许在碰撞发生时自动完全啮合，齿滑动到孔中。

在正面碰撞发生时，在支撑件91上和在轴向齿条96的齿上沿相反方向分别施加力，引起在吸收器93的卷绕部分上的倾向于使该吸收器变形的应力。该变形使得可以吸收车辆的正面碰撞的能量中的至少一些能量。

在例示的实施例中，在碰撞开始时，该变形将导致可熔栓钉95的截断，如图5d中例示的。吸收器93的被紧固到支撑件91的对应端部于是完全自由。变形通过较大或较小程度——取决于碰撞——的松开而继续，如在图5d中可以看到的。在松开期间，形成吸收器93的金属片材在支撑件的凹槽中被引导。

根据第二实施方式，如图6和图7中例示的，支撑件91可以结合多重松开吸收器99。

吸收装置9’在该情况下由具有双倍作用水平的吸收器99构成。借助于烟火系统97和第二松开器98，吸收器99然后可以被强制成双松开，以允许高的吸收能量。

如果烟火系统97被启用，则第二松开器98被释放并且因此在其支撑件91上平移移动。然后，吸收器99以单个松开吸收器的方式松开。这使得可以根据由车辆检测到的情况来适配吸收水平。

在其他方面，第二实施方式的装置9’具有与第一实施方式的特征相似的特征。因此，除了前面三个段落中描述的特征之外，第一实施方式的描述可以应用于第二实施方式。

注意，在例示的实施例中，齿由耦接构件承载，上述齿与传动构件8中的孔啮合。在未示出的变型中，可以进行切换：于是，耦接构件支承孔，上述孔与传动构件的齿耦接。

Claims (12)

1.一种能量吸收装置，包括：

支撑件(91)，所述支撑件具有意在允许所述支撑件被紧固到转向柱的紧固部分(81)，

变形构件，所述变形构件固定地连接到所述支撑件，

能量吸收构件，所述能量吸收构件由与所述支撑件分离的塑性地可变形的零件构成，所述能量吸收构件卷绕在所述变形构件周围，并且所述能量吸收构件在其每一端部处固定地装配到所述支撑件，

耦接构件，所述耦接构件由与所述支撑件分离的零件形成，并且所述耦接构件的第一侧固定地连接到所述能量吸收构件以及所述耦接构件的第二侧具有至少第一接合成型部，

所述能量吸收装置被设计成使得：

在所述支撑件上和在所述第一接合成型部上沿相反方向分别地施加力，所述力引起在所述能量吸收构件的卷绕部分上的倾向于使所述能量吸收构件变形的应力，

形成了一模块，在所述模块中，所述支撑件、所述变形构件、所述能量吸收构件和所述耦接构件与所述紧固部分无关地被接合在一起，使得所述紧固部分形成用于将所述能量吸收装置紧固到转向柱的唯一装置。

2.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其中，所述能量吸收构件是吸收器(93；99)。

3.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其中，所述变形沿着变形轴线发生，并且所述支撑件(91)是沿着该变形轴线延伸并且具有横向于该变形轴线的截面的型材部段。

4.根据权利要求2所述的能量吸收装置，其中，所述支撑件(91)、所述变形构件、所述吸收器(93；99)和所述耦接构件是彼此分离的零件。

5.根据权利要求2或4所述的能量吸收装置，包括可熔构件(95)，所述可熔构件将所述吸收器的端部中的一个端部紧固到所述支撑件(91)，并且被设计成在所述耦接构件上的给定力下断裂。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的能量吸收装置，其中，所述紧固部分(81)是侧向凸缘，所述侧向凸缘被穿孔以便接收用于紧固到转向柱的旋拧件(92)。

7.根据权利要求2或4所述的能量吸收装置，其中，所述耦接构件以通过压接而被截留的方式接合到所述吸收器。

8.根据权利要求2或4所述的能量吸收装置，包括被紧固到所述支撑件(91)并且被布置在距所述变形构件一距离处的初始变形元件(98)，所述吸收器包括卷绕在所述初始变形元件 周围的第一环(99a)和卷绕在所述变形构件周围的第二环(99b)。

9.根据权利要求8所述的能量吸收装置，包括可启用的烟火元件(97)，所述烟火元件被设计成释放所述初始变形元件(98)，使得所述应力于是被施加在所述变形构件上。

10.根据权利要求2、4和9中任一项所述的能量吸收装置，其中，所述吸收器(93；99)和所述耦接构件之间的连接是弹性的。

11.根据权利要求2、4和9中任一项所述的能量吸收装置，其中，所述支撑件(91)包括用于引导所述吸收器(93；99)的一个或多个凹槽。

12.一种转向柱，包括：

下基部(2)，所述下基部意在连接到车辆的底盘并且包括夹持壁，

上管(1)，所述上管被布置在这些夹持壁之间，以便能够相对于所述下基部滑动，以不仅允许调整意在连接到所述上管的转向盘的深度，而且允许在正面碰撞发生时所述上管和所述下基部相对于彼此滑动，

夹持机构(5)，所述夹持机构被设计成使所述夹持壁朝向彼此闭合，以便使所述上管在所述下基部中固定不动，

传动构件(8)，所述传动构件具有多个齿或孔、被紧固到所述上管(1)，所述齿或孔在与所述上管相对于所述下基部的滑动轴线平行的方向上排成直线，

根据权利要求1至11中任一项所述的能量吸收装置，所述能量吸收装置经由其紧固部分(81)被紧固到所述下基部，所述耦接构件能够在接合位置和脱离位置之间移动，在所述接合位置处，所述耦接构件与所述多个齿或孔啮合，在所述脱离位置处，所述耦接构件从所述多个齿或孔脱离；

接合机构(10)，所述接合机构被设计成能够将所述耦接构件从所述接合位置和脱离位置中的一个位置移动到另一位置。

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