CN111936372A - 用于从转向柱吸收能量的装置的啮合板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于吸收来自转向柱的能量的装置的啮合板(10)，该啮合板包括基板(9)，基板由第一材料形成并且包括沿着纵向轴线(A)延伸的成排的第一啮合成形件(91)；该啮合板包括侧向凸出部(11)，侧向凸出部被包覆模制在基板上，使得每个侧向凸出部包括后抵接表面(92)和/或侧向支承表面(93)。

Description

用于从转向柱吸收能量的装置的啮合板

本发明涉及车辆转向柱的领域。本发明更特别地涉及能量吸收装置的啮合板，该能量吸收装置用于安装在转向柱上并适于在车辆受到前端部冲击的情况下吸收能量。

现代机动车辆大部分都配备有能够调节转向盘的深度和高度的系统。深度调节是通过在转向柱的水平处的伸缩管系统实现的。夹持系统能够在解锁位置调节转向盘，并且能够在锁定位置将转向盘保持在期望位置。

在前端部冲击的情况下，伸缩管系统被用于提供对由驾驶员撞击气囊和转向盘所引起的能量进行吸收所需要的行程。该行程大于转向盘的调节行程并且可能包含后者的一部分。摩擦或变形系统生成与运动相关联的、吸收能量的力。该系统经常需要能够在任何位置进行调节并且也能激活吸收系统的轴向齿条或啮合板。因此，该齿条仅在车辆碰撞的极端情况下被使用。

如果构成转向柱的元件是专用的，这不可或缺的功能会因此变得昂贵，增加为用于转向柱的许多部件，这增加了生产成本。

因此，本发明旨在解决的技术问题是进一步优化能量吸收系统的设计。

为此，本发明的第一主题是转向柱能量吸收装置的啮合板，包括基板，该基板包括成排的第一啮合成形件，该排第一啮合成形件能够使其他啮合成形件与这些第一啮合成形件啮合。例如，该第一啮合成形件可以是孔，从而能够与齿啮合。一般来讲，该排第一啮合成形件沿着纵向轴线延伸。

根据本发明的啮合板还包括从基板的任一侧并相对于基板的纵向轴线突出的侧向凸出部，这些侧向凸出部被包覆模制在所述基板上，使得这些侧向凸出部中的每一个侧向凸出部都具有后抵接表面，特别地该后抵接表面与所述纵向轴线基本上正交和/或与纵向轴线的侧向支承表面正交。

因此，该啮合板适于提供除了在前端部冲击的情况下吸收能量之外的功能。

它意在以经典方式在前端部冲击的情况下吸收能量。为了这个目的，它意在被固定到上部管上，该上部管朝向下部管滑动并与下部管配合。当具有啮合构件的机构被固定到该下部管并且适于与啮合板啮合时，该机构和该啮合板形成能量吸收装置。

得益于后抵接表面，该啮合板还能够提供其他功能：

-得益于后抵接表面，提供了用于调节上部管相对于下部管的延伸的抵接部。

替代地或附加地，得益于侧向支承表面，该啮合板将能够提供其他功能：

-得益于侧向支承表面，用以限制转向柱的移动部分相对于固定部分的旋转的吸收扭矩，

-还得益于侧向支承表面，使转向柱的移动部分相对于它的固定部分重新居中。

因此，通过具有用于这些功能的共用部分减少了部件的数量。

因此，这能够减少构成转向柱的元件的经济重量。这也通过简化操作和检查优化了组装阶段，从而使得生产成本降低。

最后，构思的简化反映了通过减少用于验证系统在所有条件下正确运作所必需的公差和尺寸链中的链节的数量来增加产品的精度。

根据本发明的啮合板可以可选地具有一个或多个以下特征：

-基板由第一材料制成，并且侧向凸出部由摩擦系数小于第一材料的摩擦系数的一种或更多种材料制成；这能够减少滑动时由摩擦引起的噪音；特别是，这使得在调节期间能够进行所谓的“油性的”的滑动；

-第一材料是金属；它在前端部冲击的情况下具有很高的强度；

-每个侧向凸出部包括承载后抵接表面的第一部分和承载侧向支承表面的第二部分；

-第一部分和第二部分被双重注塑模制到基板上；

-第一部分由下述制成：塑料；弹性体；泡沫材料；或吸收振动和/或摩擦的材料的组合；这尤其使得在转向柱处于其最大展开位置的深度调节期间，在行程接触结束时噪音能够被吸收；

-基板包括至少第二部分进行包覆模制所围绕的侧向凸出部；这些侧向突出物在第二部分内形成在侧向凸出部和支承表面上承受高应力的成形件；

-侧向承载表面是凸形的；这能够减小接触面积，并且因此限制由与意在接收啮合板的转向柱的元件——特别是夹持壁——接触引起的摩擦，该元件被夹持以使得转向柱在给定深度固定不动；

-至少一个侧向凸出部，当其第二部分存在时则特别地为第二部分，该至少一个侧向凸出部以板弹簧为特征，该板弹簧直接连接到该侧向凸出部，并且当力从啮合板的顶部朝向其底部被施加时，该板弹簧适于被弹性地按压，啮合板的下侧适于抵靠意在接收该啮合板的转向柱的管进行固定；该板弹簧与第二部分成可以是一体件，或者借助于不同的形状或更刚性的材料诸如金属由侧向支承表面支撑。

本发明的另一主题是转向柱，该转向柱包括：

-下部基座，其意在被连接到车辆的底盘并且包括夹持壁，

-上部管，其被布置在这些夹持壁之间，以便沿着滑动轴线并且在展开位置和缩回位置之间于所述下部基座中滑动，

-夹持机构，其适于将夹持壁朝向彼此夹持，以使上部管在下部基座中固定不动，

-能量吸收装置，其包括紧固至下部基座上并且在接合位置和脱离位置之间移动的啮合构件。

根据本发明的该另一主题，该转向柱还包括根据本发明的啮合板，该啮合板被固定到上部管使得：

-所述纵向轴线基本上平行于滑动轴线，

-啮合构件在接合位置与第一啮合成形件啮合，并且在脱离位置与第一啮合成形件脱离，

-后抵接表面在展开位置处抵靠下部基座的前抵接部进行接触，并且/或者，

-当夹持壁没有被夹持时，侧向支承表面与相对于后基座固定的纵向轨道间隔开或抵靠该纵向轨道进行滑动接触，并且当所述夹持壁夹持时，该侧向支承表面像在钳子中一样被夹持壁夹紧。

转向柱因此具有根据本发明的啮合板的优点。

根据本发明的转向柱可以可选地具有一个或多个以下特征：

-第二材料是能够吸收所述前抵接部的振动的材料，所述前抵接部的振动沿着基本平行于纵向轴线的轴线抵靠所述后抵接表面，对应于前抵接表面相对于后抵接表面的0.3至0.5m.s^-1的运动速率；这能够在转向柱延伸到最大时，减少在行程结束时由于抵接部相互冲击而产生的噪音；

-侧向支承表面是第三材料，并且该第三材料是使得夹持壁抵靠侧向支承表面进行夹持的材料：

ο通过沿着基本上平行于纵向轴线的轴线抵靠夹持壁进行滑动，来抵抗侧向支承表面的摩擦运动，和/或，

ο抵抗施加在侧向支承表面上的300N.m的扭矩，并倾向于使上部管相对于下部基座转动；

-下部基座包括纵向轨道，一个或多个板弹簧被布置在弹性按压下抵靠纵向轨道。

在所示的实施例中，除非另有说明，否则术语“下方”、“上方”、“以下”、“下”、“上”、“前”、“后”、“前方”、“后方”、“竖向”、“水平”、“横向”指的是根据本发明的啮合板或根据本发明的转向柱在安装在车辆中时它们所采用的定向。

通过阅读以下非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，为解释这些实施例，将参考附图，其中：

-图1是从后面看到的、即朝向车辆的前方看到的根据本发明的转向柱的立体图；

-图2表示了从较高的视角看到的图1的细节；

-图3是图1的分解图；

-图4以立体图表示了从车辆的前方朝向车辆的后方所看到的、来自图1的转向柱的下部基座，其中在图4的右侧上放了放大图；

-图5表示了从车辆的后方朝向车辆的前方所看到的、根据本发明的啮合板的立体图，在这里是来自图1的柱的啮合板；

-图6是是从车辆的前方朝向车辆的后方所看到的图5的分解图；

-图7至图9是根据图5的在转向柱中配合的板的局部视图，处于展开位置，在图7和图8的情况下分别是基本上从上方从后方看的，在图9的情况下，是从前方看的；

-图10是管的滑动轴线上的截面，能够看到侧向支承表面和板弹簧的配合。

图1至图4示出了转向柱，该转向柱包括上部管1，上部管相对于下部基座2滑动，因此能够在转向盘的深度方向上进行调节，并且能够在前端部冲击的情况下进行必要的行程。

在这里，下部基座2包括两个夹持壁，两个夹持壁的内表面形成接收上部管1的管。在下文中，由于这些夹持壁的内部形状，基座将被称为下部管2。

这些管1和管2通过上部凸耳3和枢转凸耳4连接到车辆的结构。夹持机构5能够通过柱的摩擦在所选择的调节位置固定不动。该机构包括连接到夹持螺钉7的杠杆6。

在这里，啮合板10被固定至上部管1。啮合板包括在这里由金属制成的基板9，该基板通过铆接、螺纹连接、夹持、焊接或其他固定手段连接到上部管1。

该底板9具有有限数量的第一啮合成形件，在这里由孔91形成。

转向柱包括能量吸收装置，该能量吸收装置包括啮合构件，这里是带齿构件8，其连接到能量吸收装置的可熔和/或可变形构件。出于附图的清晰的原因，在这些图中示出了仅带齿构件8。在接合位置，带齿构件8与一些孔91啮合。

当吸收装置被安装在下部管2上时，然后，在接合位置，通过将上部管1夹持在下部管2中并且将带齿构件8的齿部接合在啮合板10中的孔91中来使上部管在下部管中固定不动。因此，带齿构件8、可熔的和/或可变形的构件以及啮合板10形成能量吸收装置。

为了调节转向盘的位置，使用者致动杠杆6，驱动带齿构件朝向脱离位置：然后啮合系统被停用。然后，上部管1能够在下部管2中滑动。

一旦调节生效，在相反方向上致动杠杆6会在相反方向上驱动带齿构件，并且该带齿构件再次啮合在基板9中的孔91中。

在前端部冲击的情况下，相反方向的力分别被施加在啮合板10和带齿构件8的齿部上，引起该接合装置中的变形元件的变形和/或损坏。这种变形能够使对车辆的前端部冲击的能量中的至少一些被吸收。

带齿构件8可以例如被固定到夹持螺钉7或者被固定到与下部管2固定的零件。如图5的实施例所示，根据本发明的啮合板10包括侧向凸出部11，在这里该侧向凸出部由塑料制成并且被包覆模制在基板9上。

在这里，这些侧向凸出部11中的每一个都是通过将第一部分12和第二部分13双重注塑模制到该基板9上而形成的。换句话说，在所示的这个实施例中，每个部分都形成了侧向凸出部11的一部分。

每个侧向凸出部11具有后抵接表面92，在这里基本上与所述纵向轴线A正交并且由第一部分12承载。

因此，如可以被看到的，后抵接表面92存在于基板9的每一侧上并且被定向成朝向基板的后面，使得在与转向柱的极限轴向调节对应的、其中转向盘最靠近驾驶员的展开位置，后抵接表面92与前抵接部21上的下部管2接触，该前抵接部被定向成与轴向运动相反，如图4和图7至图9所示。这些抵接部具有限制行程的优点。这赋予基板9附加的功能。

此外，第一部分12的材料具有的硬度低于形成基板9的金属的硬度。因此，该基板9还能够吸收抵接部噪音，特别是为了产生对驾驶员来说舒适的感觉。

此外，每个侧向凸出部11通过第二部分13在啮合板10的纵向轴线A上延伸，该第二部分在这里具有基本上平行于纵向轴线A、基本上与后抵接表面92正交并且由第二部分13承载的侧向支承表面93。

在这里，第二部分13由具有的摩擦系数小于形成基板9的金属的摩擦的系数的第三材料制成。因此，该基板9还能够通过夹持壁实现对夹持的抵抗，特别是对转向盘上的力的抵抗以及对倾向于使上部管1相对于下部管2转动的扭矩的抵抗。

在正常使用中，这些侧向支承表面93与下部基座2的后抵接部21间隔开，并且当扭矩被施加在诸如上部管1的移动部分时，这些侧向支承表面是有利的接触区域。然后所生成的力将使这些支承表面93接触或按压支撑元件如下部基座2，特别是支撑元件的纵向轨道，如可以在图10中看到的。

最后，啮合板10可以一体化至少一个部段94，这里由与第二部分13相同的材料制成的基础板弹簧形成，使得能够在固定元件如下部基座2上施加小的力。特别地，该板弹簧94可以被制成抵靠下部基座2的纵向上部导轨进行滑动。

该力的功能是使上部管1相对于支撑元件的角位置重新居中，也就是相对于下部基座2和凸耳3重新居中，从而恢复到上述支承表面之间的初始间隙。

如图6所示，该基板9也可以具有内部成形件95，在这里形成侧向突出物，以经受侧向凸出部11上的高应力，特别是冲击应力。然后，在轴向调节期间中，这种构架能够增强在板9的后抵接表面92和前抵接部21之间的对抵接部冲击的抵抗力。通过侧向支承表面93与支撑元件诸如例如下部管2之间的接触，该构架还能够增强上部管1和下部管2之间对高扭矩的抵抗力。

注意，侧向凸出部11不仅可以由塑料材料制成，还可以由弹性体、泡沫或吸收振动或摩擦的材料的组合制成。

侧向支承表面93也可以是凸形的或能够减小接触面积的其它成形件，从而能够限制与支撑元件接触引起的摩擦。

板弹簧94的也可以被设置大小以经受上述高扭矩，以及支承表面93借助于不同的形状或更刚性的材料诸如金属经受上述高扭矩。

通过优化的思想，该系统同样可以通过偏向于在正常使用中保持接触的一侧来一体化单个板弹簧94。如果偏向于一个定向，那么这个单向间隙被定位成可以经受最高的扭矩。

因此，本发明的优点是一体化了多种兼容材料，以便用相同的部件满足不同的要求，每种材料都适于特定的应力(静态力、高速冲击、噪音的吸收……)。相应地，在系统组装期间，由啮合板形成的部件是独特的。这简化了转向柱的组装。

注意，第二部分可以由例如肖氏硬度为85的材料诸如热塑性聚氨酯(也被称为TPU)制成。

本发明的优点还在于将尽可能多的功能集合到一个部件中，以便通过减少部件的数量来限制经济冲击。这种优化能够减少：-跟踪这些部件所需的工具和资源的数量，

-用以生产系统的尺寸链所需的链节的数量以及由此增加的组装的精度或引起部件生产成本的降低的增加的公差，

-待组装的部件的数量，从而减少组装和/或检查操作的数量。

Claims (10)

1.一种转向柱能量吸收装置的啮合板(10)，包括基板(9)，所述基板包括成排的第一啮合成形件(91)，所述成排的第一啮合成形件能够使其他啮合成形件与这些第一啮合成形件啮合，所述成排的第一啮合成形件沿着纵向轴线延伸，其特征在于，所述啮合板还包括从所述基板的任一侧并相对于所述基板的纵向轴线突出的侧向凸出部(11)，这些侧向凸出部包覆模制在所述基板上，使得这些侧向凸出部中的每一个侧向凸出部都具有关于所述纵向轴线(A)的侧向支承表面(93)和/或后抵接表面(92)。

2.根据权利要求1所述的啮合板，其特征在于，所述基板(9)由第一材料制成，并且所述侧向凸出部(11)由所具有的摩擦系数小于所述第一材料的摩擦系数的一种或更多种材料制成。

3.根据权利要求2所述的啮合板，其特征在于，所述第一材料是金属。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的啮合板，其特征在于，每个侧向凸出部(11)包括承载所述后抵接表面(92)的第一部分(12)和承载所述侧向支承表面(93)的第二部分(13)，并且其中，所述第一部分和第二部分(12，13)被双重注塑到所述基板(9)上。

5.根据权利要求4所述的啮合板，其特征在于，所述第一部分(12)由下述制成：塑料；弹性体；泡沫材料；或者吸收振动和/或摩擦的材料的组合。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的啮合板，其特征在于，所述基板(9)包括至少所述第二部分(13)进行包覆模制所围绕的侧向凸出部(95)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的啮合板，其特征在于，所述侧向支承表面(93)是凸形的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的啮合板，其特征在于，所述侧向凸出部(11)中的至少一个侧向凸出部以板弹簧(94)为特征，所述板弹簧直接连接到所述侧向凸出部，并且适于当力从所述啮合板的顶部朝向其底部被施加时被弹性地按压，所述啮合板的下侧适于抵靠意在接收所述啮合板的转向柱的管进行固定。

9.转向柱，包括：

-下部基座(2)，所述下部基座意在被连接到车辆的底盘并包括夹持壁，

-上部管(1)，所述上部管被布置在这些夹持壁之间，以便沿着滑动轴线在所述下部基座中于展开位置和缩回位置之间滑动，

-夹持机构(5)，所述夹持机构适于将所述夹持壁朝向彼此夹持，以使所述上部管在所述下部基座中固定不动，

-能量吸收装置，所述能量吸收装置包括紧固至所述下部基座的并且在接合位置和脱离位置之间移动的啮合构件，其特征在于，所述能量吸收装置还包括根据前述权利要求中任一项所述的啮合板(9)，所述啮合板被固定到所述上部管(1)，使得：

-所述纵向轴线基本上平行于所述滑动轴线，

-所述啮合构件在所述接合位置与所述第一啮合成形件啮合，并且在所述脱离位置与所述第一啮合成形件脱离，

-所述后抵接表面在所述展开位置抵靠所述下部基座的前抵接部进行接触，和/或，

-当所述夹持壁没有被夹持时，所述侧向支承表面与相对于后基座固定的纵向轨道间隔开或抵靠所述纵向轨道进行滑动接触，并且当所述夹持壁被夹持时，所述侧向支承表面像在钳子中一样被所述夹持壁夹紧。

10.根据权利要求9所述的转向柱，其特征在于，所述啮合板(10)是根据权利要求8所述的啮合板，所述下部基座包括纵向轨道，板弹簧(94)抵靠所述纵向轨道进行布置、被弹性地按压。

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