CN111348094B

CN111348094B - 转向柱组件

Info

Publication number: CN111348094B
Application number: CN201911326342.1A
Authority: CN
Inventors: M·P·安斯鲍夫; J·C·博特克; D·A·巴扎德; T·M·雷诺
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: CN111348094A; DE102019134782B4; US20200198685A1; US11225281B2; DE102019134782A1

Abstract

一种转向柱组件，包括下护套。转向柱组件还包括上护套，该上护套至少部分地收纳在下护套内。转向柱组件还包括与下护套一体式形成的护套壁，该护套壁从第一端部纵向延伸到第二端部并且具有第一侧面和第二侧面。该转向柱组件还包括能量吸收带，该能量吸收带从该护套壁的第一侧面偏移，以形成沿着该护套壁延伸的凹部，该能量吸收带具有第一端部和第二端部，该能量吸收带在与该护套壁的界面处具有至少一个撕裂线。

Description

转向柱组件

相关申请的交叉引用

本申请要求在2018年12月21日提交的美国临时专利申请No.62/783,721的权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

目前，许多转向柱组件装备有动能吸收装置以减小碰撞事件的影响。这些动能吸收装置有几种不同型号和变型，通常涉及金属的变形。如今可用的许多方法使用附接到转向柱组件上的单独的能量吸收组件。

发明内容

根据本公开的一个方面，转向柱组件包括下护套。转向柱组件还包括上护套，该上护套至少部分地收纳在下护套内部。转向柱组件还包括与下护套一体式形成的护套壁，该护套壁从第一端部纵向延伸到第二端部并且具有第一侧面和第二侧面。该转向柱组件还包括能量吸收带(energy absorption strap)，能量吸收带从该护套壁的第一侧面偏移，以形成沿着该护套壁延伸的凹部，能量吸收带具有第一端部和第二端部，该能量吸收带在与该护套壁的界面处具有至少一个撕裂线。

根据本公开的另一方面，转向柱组件包括下护套组件。转向柱组件还包括上护套组件，该上护套组件至少部分地收纳在下护套组件内部。转向柱组件还包括与下护套一体式形成的护套壁，该护套壁从第一端部延伸到第二端部并且具有第一侧面和第二侧面，该护套壁包括从第一端部纵向延伸到第二端部的一对横向部分。该转向柱组件还包括能量吸收带，该能量吸收带与该护套壁一体式形成并且位于该护套壁的横向部分之间，该能量吸收带和该护套壁的横向(lateral，侧向)部分的界面形成一对撕裂线，该能量吸收带具有中心轴线，该中心轴线位于与该护套壁的每个界面的相等距离处。转向柱组件还包括镖形部(dart feature)，所述镖形部形成能量吸收带的至少一个突起。

根据本公开的另一方面，转向柱组件包括下护套组件。转向柱组件还包括上护套组件，该上护套组件至少部分地收纳在下护套组件内部。转向柱组件还包括与下护套一体式形成的护套壁，护套壁从第一端部延伸到第二端部并且具有第一侧面和第二侧面，护套壁包括从第一端部纵向延伸到第二端部的一对横向部分。该转向柱组件还包括能量吸收带，该能量吸收带与该护套壁一体式形成并且位于该护套壁的横向部分之间，该能量吸收带和该横向部分的界面形成一对撕裂线，该能量吸收带具有中心轴线，该中心轴线位于与该护套壁的每个界面的相等距离处。转向柱组件还包括槽形部，该槽形部包括能量吸收带上的开口。

通过下面结合附图的描述，这些和其它的优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在说明书结尾处的权利要求中特别指出并清楚地要求保护被认为是本公开的主题。从结合附图的以下详细描述中，本公开的前述和其它特征以及优点是显而易见的，在附图中：

图1是转向柱组件的视图；

图2是带有下护套组件的转向柱组件的下部的视图，所述下护套组件具有护套壁；

图3是具有护套壁的转向柱组件的下部的视图；

图4是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的局部视图，其在第一端部视图中示出；

图5是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的侧剖视图，该能量吸收带具有恒定厚度；

图6是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的前端部剖视图，该能量吸收带具有恒定重叠部；

图7是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的侧剖视图，该能量吸收带具有可变重叠部；

图8是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的俯视图，该能量吸收带具有可变厚度；

图9是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的前剖视图，该能量吸收带具有可变量的剖面厚度；

图10是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的俯视图，该能量吸收带具有波状的宽度设计；

图11是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的俯视图，该能量吸收带具有渐缩宽度设计；

图12是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的俯视图，该能量吸收带具有沙漏形的可变宽度设计；

图13是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的俯视图，该能量吸收带具有反向沙漏形的可变宽度设计；

图14是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的侧剖视图，该能量吸收带具有弯曲增加的重叠部；

图15是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的侧视图，该能量吸收带具有线性增加的重叠部；

图16是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的侧剖视图，该能量吸收带具有曲线波形重叠部；

图17是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的侧剖视图，该能量吸收带具有节段式波形重叠部；

图18是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的侧剖视图，该能量吸收带具有波状的增加的重叠部设计；

图19是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的侧视图，该能量吸收带具有波状的减小的重叠部；

图20是具有镖形部的一体式形成的能量吸收带的前视图和俯视图，该镖形部具有单个长突起；

图21是具有镖形部的一体式形成的能量吸收带的正视图和俯视图，镖形部具有沿着上护套中心轴线的多个突起；

图22是具有多个突起的镖形部的前视图和俯视图；

图23是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的视图，该能量吸收带具有撕裂后的标准槽设计；

图24是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的前视和俯视图，该能量吸收带具有单个槽设计；

图25是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的前视和俯视图，该能量吸收带具有凸缘槽设计；

图26是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的前视和俯视图，该能量吸收带具有渐缩槽设计；

图27是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的俯视图，该能量吸收带具有沙漏槽设计；以及

图28是具有一体式形成的能量吸收带的护套壁的俯视图，该能量吸收带具有反向沙漏槽设计。

具体实施方式

现在参考附图，其中将参考不限制本公开的具体实施例来描述本公开，应当理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的说明，本公开可以以不同和替代形式来实施。所公开的实施例的不同元件可以被组合或省略以形成本公开的另外的实施例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被扩大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表性基础。

参照图1-3，示出了转向柱组件10。转向柱组件10沿着转向柱轴线12延伸，转向柱组件10被构造为非伸缩式转向柱组件，但是转向柱组件10的至少一部分沿着转向柱轴线12沿轴向平移，以便进行压缩运动，用于吸收能量。然而，应当理解的是，本文所公开的实施例可应用于伸缩调节柱。伸缩调节实施例包括闭锁装置，以选择性地使本文所述的一体式能量吸收带接合和脱离。转向柱组件10包括下护套组件14、上护套组件16、安装支架18、倾斜度调节杆20、护套壁22和能量吸收带24。

下护套组件14通过安装支架18连接到车辆结构(未示出)。下护套组件14限定了至少部分地收纳上护套组件16的开口28。当碰撞载荷超过设计阈值时，上护套组件16可沿转向柱轴线12平移。调节杆20被构造成能够相对于安装支架18绕枢转轴线进行倾角调节。

调节杆20可枢转地连接到下护套组件14、上护套组件16和安装支架18中的至少一个上。在至少一个实施例中，调节杆20通过紧固件30可枢转地连接到下护套组件14、上护套组件16和安装支架18上，该紧固件延伸穿过下护套组件14、上护套组件16和安装支架18中的每个。

调节杆20可由车辆操作者在第一位置和第二位置之间进行枢转或运动。调节杆20可绕其基本横向于转向柱轴线12的基本横向的弧形路径32在第一位置和第二位置之间枢转或运动。调节杆20的第一位置对应于上护套组件16被阻止绕枢转轴线相对于安装支架18运动或倾斜度调节的位置。第一位置保持整个护套组件14、16(并因此如果连接到方向盘，则保持方向盘)处于稳定用于驾驶的位置中。调节杆20的第二位置对应于允许组合的护套组件14、16相对于安装支架18绕枢转轴线运动或倾斜度调节的位置。

下护套组件14包括在此作为护套壁22的下部分、上部分42和两个侧壁44，护套壁22通过与上护套组件16中的开口46接合而使下护套组件14与上护套组件16交界。护套壁22还具有从护套壁22的第一端部50纵向延伸到第二端部52的一对横向部分48。护套壁22还具有向内面朝上护套组件的第一侧面53和向外背离上护套组件的第二侧面51(图4)。能量吸收带24位于下护套组件14的护套壁22的横向部分48之间的护套壁22上。能量吸收带24具有第一端部54和第二端部56，以及在与护套壁22的界面处的至少一个撕裂线58。

参照图2-4，能量吸收带24在其第一端部54处具有与上护套组件16的开口46接合的环形装置60。能量吸收带24还具有从护套壁22的偏移量62。该偏移位于护套壁22的第一侧面51上。偏移62在能量吸收带24与护套壁22交界的任一侧面上形成撕裂线58。能量吸收带24中的减小壁64也产生应力梯级(stress riser)，其中将开始撕裂。可以调整偏移62的深度以实现耗散能量的期望的量。

参照图5-7，示出了不同的能量吸收带24的构造选项。在一些实施例中，能量吸收带厚度80和护套壁厚度82从能量吸收带24的第一端部54到第二端部56是恒定的(见图5和6)。如本文所用，术语"厚度"是指将为EA机构的撕裂部分提供应变能的重叠部。该部分被加到由被称为24的偏移部分的弯曲半径和厚度82提供的应变能中。

能量吸收带24也可具有从第一端部54到第二端部56的可变厚度80(见图7)。能量吸收带24的厚度80由能量吸收带24和护套壁22之间的偏移的量62确定。撕裂线58被示出位于能量吸收带24的任一侧面上，在该处，能量吸收带24与护套壁22交界。

参照图8和9，示出了具有一体式形成的能量吸收带24的护套壁22。能量吸收带24可具有恒定宽度84，其具有偏移62的可变的量以及在能量吸收带24的中心轴线88处的峰86(见图9)。偏移62在更靠近能量吸收带24和护套壁22的界面的区域处较小，并且随着其接近能量吸收带24的中心轴线88而高度逐渐增加。

参照图10-13，示出了护套壁22的能量吸收带24的不同形状。能量吸收带24可以具有带有曲线102和锯齿边缘104的波状的图案(pattern)100，该图案具有带恒定且重复的图案的最小宽度106和最大宽度108。最小宽度106小于最大宽度108(见图10)。能量吸收带24可以具有渐缩图案120，其在第一端部54处具有最大宽度108并且在第二端部56处具有最小宽度106，或者在第一端部54处具有最小宽度106并且在第二端部56处具有最大宽度108(见图11)。能量吸收带24可以具有沙漏图案130，其在第一端部54和第二端部56的每个处具有直线节段132，并且每个直线节段132在曲线节段134处相交。在一些实施例中，直线节段132比曲线节段134宽(见图12)。能量吸收带24可以具有反向沙漏图案136，其在第一端部54和第二端部56的每个处具有直线节段132，并且每个直线节段132在曲线节段134处相交。直线节段132比曲线节段134窄(见图13)。

参照图14-19，示出了护套壁22的能量吸收带24的变型的其它实施例。能量吸收带24可以具有增加的升高部140(该"升高部140"也类似于"厚度80"，其在此之前被称为"重叠部")，其中当与第二端部56相比时，在能量吸收带24的第一端部54处的升高部140更大。增加的升高部140可以弯曲增加，其中，升高部140的变化在能量吸收带24的第一端部54处更急剧地开始，并且然后随着其接近第二端部56而开始渐缩停止(见图14)。增加的升高部140可以线性增加，其中，升高部上的变化从能量吸收带24的第一端部54到能量吸收带24的第二端部56以恒定的速率(见图15)。能量吸收带24可具有升高部140，其以曲线波形142(见图16)或以节段式波形144(见图17)增加和减小。能量吸收带24可以具有这样的图案，该图案具有从能量吸收带24的第一端部54到能量吸收带24的第二端部56的升高部140上的总体增加(见图18)。能量吸收带24可以具有这样的图案，该图案具有从能量吸收带24的第一端部54到能量吸收带24的第二端部56的升高部140上的总体减小(见图19)。

参照图20-22，示出了护套壁22的能量吸收带24内部的镖形部150。镖形部150是能量吸收带24的突起152，能量吸收带24中的镖形部150增加了惯性矩，意味着需要更多的能量以便使能量吸收带24卷起。突起152可以根据需要改变长度和剖面高度。突起152可以在与形成能量吸收带24的相同的制造操作中形成。

在一些实施例中，镖形部150是单个长突起152(见图20)。单个长突起152沿着能量吸收带的中心轴线88定位。在其它实施例中，镖形部150可以由多个突起152构成，每个突起152沿着横向平面是单个的，并且沿着能量吸收带24的中心轴线88定位(见图21)。镖形部150可以由多个突起152构成，突起152中的一些沿着一横向平面彼此平行并排，每个突起在彼此相反的方向上偏离中心轴线88，并且一些突起152沿着一横向平面是单个的并且直接位于能量吸收带24的中心轴线88上(见图22)。镖形部150还可以是上述特征的一些组合以用于可调性。

参照图23-28，示出了护套壁22的能量吸收带24内部的槽160。槽160的尺寸和形状可以变化，以便改变带的能量吸收率以及改变被构造成满足能量吸收要求的能量吸收带宽度84。弯曲半径由上护套组件16和下护套组件14的包装封套确定，并且将由于所施加的载荷和限制其增长的任何外部约束而改变。然而，槽宽度控制了被变形的材料的量，这影响能量水平。槽160可以是细长槽162，这意味着能量吸收带24具有沿着能量吸收带24的中心轴线88的单个细长槽162。细长槽162位于距能量吸收带24与护套壁22交界的任一侧面基本相等的距离处(参见图23和图24)。

槽160可以是凸缘槽164(见图25)，带有绕凸缘槽164本身的平坦边沿166，凸缘槽164位于能量吸收带24的中心轴线88上。槽160可以是渐缩槽168(见图26)，渐缩槽168沿着能量吸收带24的中心轴线88定位。渐缩槽168可以在能量吸收带24的第一端部54处较窄，并且当它接近能量吸收带24的第二端部56时变得较宽。渐缩槽168还可以在能量吸收带24的第一端部54处较宽，并且当它接近能量吸收带24的第二端部58时变得较窄。槽160可以是沙漏槽170的形状(见图27)。沙漏槽170沿着能量吸收带24的中心轴线88定位，并且沙漏槽170在能量吸收带24的第一端部54和第二端部56的每个处具有直线节段172。每个直线节段172在曲线节段174处相交，并且直线节段172比曲线节段174宽。槽160可以是反向沙漏槽176(见图28)。反向沙漏槽176沿着能量吸收带24的中心轴线88定位，并且反向沙漏槽176在能量吸收带24的第一端部54和第二端部56的每个处具有直线节段172。每个直线节段172在曲线节段174处相交，并且直线节段172比曲线节段174窄。

在整个说明书中，术语"附接"、"附装"、"连接"、"接合"、"联接"、"装配"或"安装"应被解释为表示结构部件或元件以某种方式直接或通过至少一个中间结构元件间接地连接到或接触另一元件，或者与另一结构元件一体式地形成。

虽然已经结合仅有限数量的实施例详细描述了本公开，但是应当容易理解，本公开不限于这样的公开实施例。相反，本公开可以被修改以并入此前未描述但与本公开的精神和范围相称的任何数量的变型、更改、替换或等效布置。另外，虽然已经描述了本公开的各种实施例，但是应当理解，本公开的方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本公开不应被视为受前述描述限制。

Claims

1.一种转向柱组件，包括：

下护套；

上护套，所述上护套至少部分地收纳在所述下护套内；

与所述下护套一体式形成的护套壁，所述护套壁从第一端部纵向延伸到第二端部并具有第一侧面和第二侧面；以及

能量吸收带，所述能量吸收带从所述护套壁的所述第一侧面偏移，以形成沿着所述护套壁延伸的凹部，所述能量吸收带具有第一端部和第二端部，所述能量吸收带在与所述护套壁的界面处具有至少一条撕裂线；

其中，所述护套壁设置在由所述上护套所限定的开口内，以使所述下护套与所述上护套能操作地连接。

2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述上护套的开口包括钩部，所述钩部与所述能量吸收带的第一端部的环形部接合。

3.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述能量吸收带的边缘和所述护套壁之间的连接厚度小于所述能量吸收带的第二端部处的厚度。

4.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述能量吸收带产生应力梯级，其中将沿着所述能量吸收带的至少一个撕裂线开始撕裂。

5.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述能量吸收带具有从所述能量吸收带的第一端部到第二端部恒定的厚度。

6.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述能量吸收带与所述护套壁一体式形成。

7.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述能量吸收带包括具有曲线或锯齿边缘的波状的图案，所述图案的最小宽度和最大宽度具有恒定且重复的图案，所述最小宽度小于所述最大宽度。

8.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述能量吸收带包括渐缩图案，所述渐缩图案在所述能量吸收带的第一端部处具有最大宽度并且在所述能量吸收带的第二端部处具有最小宽度。

9.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述能量吸收带包括渐缩图案，所述渐缩图案在所述能量吸收带的第一端部处具有最小宽度并且在所述能量吸收带的第二端部处具有最大宽度。

10.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述能量吸收带包括具有直线节段和曲线节段的沙漏图案中的一个。

11.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述能量吸收带包括具有直线节段和曲线节段的反向沙漏图案中的一个。