可伸缩但不可调节的转向柱组件的制作方法

本发明涉及对可伸缩但不可调节的转向柱组件的改进。

背景技术：

已知了许多类型的转向柱组件。尽管可调节的转向柱组件是司空见惯的，但是在比如重量、成本和包装等方面受到限制的情况下，仍期望使用不可调节的组件。然而，为了使这种组件在碰撞时具有可接受的特征，有必要甚至提供具有如下能力的不可调节的转向柱组件：所述不可调节的转向柱组件响应于来自驾驶员身体的冲击而移动，以防止或限制对驾驶员造成伤害。

已知的不可调节的转向柱组件包括支撑托架和接收转向柱轴的护罩。轴的一端连接到手轮，另一端可以经由动力转向系统连接到车辆的车轮。支撑托架附接到车辆的固定部分并支撑护罩，使得转向柱轴位于期望的位置中。

在这些已知的组件中，支撑托架构造成使得其可以从车辆的固定部分分离。通过这样做，允许转向柱组件的护罩或转向柱管伸缩或变形，使得在碰撞期间受到驾驶员的冲击时，护罩或转向柱管以及支撑托架与驾驶员身体一起移动，从而限制对驾驶员的潜在伤害。然而，申请人意识到这种组件可能并不适合所有的应用。

技术实现要素：

根据本发明，提供了一种用于车辆的可伸缩但不可调节的转向柱组件，包括：用于固定到车辆的固定部分的支撑托架，所述支撑托架包括整体形成的引导部分；以及支撑转向柱轴的管状护罩部分，在正常使用中，所述管状护罩部分相对于支撑托架固定；其中，在碰撞的情况下，所述管状护罩部分通过支撑托架相对于所述管状护罩部分的纵向轴线移动、并且相对于所述管状护罩部分的纵向轴线被轴向地和受控旋转地引导。

“不可调节”是指转向柱组件不具有用户可操作的调节，以到达转向柱组件的总长度-或倾角-转向柱组件的角度。

术语“碰撞”意图包括围绕初始碰撞事件的所有事件，包括但不限于初始碰撞的任何影响，例如驾驶员对转向柱组件的冲击。

由于支撑托架保持固定到车辆的固定部分并且为管状护罩部分提供引导，所以与使用已知的不可调节的转向柱组件所能够实现的伸缩相比，本转向柱组件可以以更可控的方式伸缩。管状护罩部分的引导还可以确保以安全且受控的方式对在转向柱伸缩期间吸收的能量进行管理。

支撑托架还可以包括用于固定到车辆的固定部分的连接部分。

引导部分的长度足以允许在伸缩冲程期间充分夹紧管状护罩部分以及充分引导管状护罩部分。管状护罩部分被夹紧的程度将被设定为规定的水平，以便在伸缩冲程期间在管状护罩部分和支撑托架的引导部分之间提供适当水平的摩擦。

支撑托架可以整体形成为一个部件。

管状护罩部分和引导部分可以彼此接触，使得在使用中在管状护罩部分和引导部分之间产生反作用力，所述反作用力在垂直于管状护罩部分的纵向轴线的平面中、在正交的方向上具有分量。所述反作用力可以在每个方向均具有正分量和负分量。

反作用力可以防止管状护罩部分在垂直于管状护罩部分的纵向轴线的平面中的平移运动和/或管状护罩部分和引导部分的相对旋转。

支撑托架的引导部分可以是可变形的，使得它可以围绕管状护罩部分紧固，从而确保可以调节容差并且可以将管状护罩部分保持在其操作位置。

支撑托架的引导部分可以包括用于能够调节引导部分的挠曲元件。挠曲元件可以具有比引导部分的其余部分相对较小的厚度。

管状护罩部分可以在垂直于其纵向轴线的平面中具有非圆形的横截面，并且优选具有多边形的横截面。优选地，支撑托架的引导部分和内柱管的轮廓与管状管套部分具有几何相似的形状、或基本几何相似的形状。多边形的横截面可以是八边形的或基本八边形的。

“几何相似”是指引导部分和管状护罩部分具有相同的形状，即一个是另一个的成比例图像。“基本几何相似”指的是包括如下的那些形状：即，形状的大部分是相似的，而其他非显著特征则不同。

优选地，支撑托架的引导部分可以包括长形的支承表面，支承表面在管状护罩部分的轴向上延伸，在碰撞期间，管状护罩部分在支承表面上滑动。因此，管状护罩部分可以在特定方向上被引导。

可以提供多个长形支承表面，其与管状护罩部分上的对应的长形支承表面互补地接合。

在正常使用中，管状护罩部分可以通过至少一个脆弱销固定在支撑托架的引导部分内，脆弱销构造成在发生碰撞的情况下折断。

可伸缩但不可调节的转向柱组件可以进一步包括用于在转向柱组件的伸缩期间吸收能量的能量吸收构件。

能量吸收构件可以是能量吸收带，能量吸收带包括附接到管状护罩部分和支撑托架中的一者的近端。

可伸缩但不可调节的转向柱组件还可以包括砧座，该砧座附接至管状护罩部分和支撑托架中的另一者，在伸缩期间，能量吸收带在该砧座周围变形。

砧座可以是螺栓，优选地是通过支撑托架的螺栓。螺栓可以是夹紧螺栓，其允许支撑托架围绕管状护罩部分收紧。该收紧可以去除空隙并且设定支撑托架的引导部分与管状护罩部分之间的摩擦的水平。

包括引导部分的支撑托架可以通过挤压工艺制造。

该组件还可以包括内柱管，内柱管可以接收在管状护罩部分内，管状护罩部分因此形成外柱管。如果需要，所述内柱管可以在伸缩期间提供管状护罩部分的额外引导。

附图说明

现在将参照附图详细描述本发明，其中：

图1是根据本发明的可伸缩但不可调节的转向柱组件的第一角度的透视图；

图2是图1的可伸缩但不可调节的转向柱组件的第二角度的透视图；

图3是图1的可伸缩但不可调节的转向柱组件的侧视图，其示出了线B-B；

图4是图3的不可调节的转向柱组件沿着线B-B的横截面图；

图5是包括内柱管的可伸缩但不可调节的转向柱组件的第二实施例的侧视图。

具体实施方式

参照附图，示出了转向柱组件100，其包括支撑托架102、管状护罩部分104、和轴106。支撑托架通过两个固定点108固定到车辆(未示出)的固定部分。螺栓可用于将支撑托架102固定至车辆，螺栓穿过固定点108。然而，可以使用利用或不利用固定点108将支撑托架102连接至车辆的其它构件。因此，固定点108可以帮助限定支撑托架102的连接部分，而支撑托架102的其余部分被称为引导部分114。

一个或多个支承组件110位于管状护罩部分104和轴106之间，以提供这种支撑和运动。传感器盖112设置成固定到管状护罩部分的下端，转向角位置传感器(未示出)可以被所述传感器盖所覆盖。

支撑托架包括整体形成的引导部分114，该引导部分114将管状护罩部分104支撑固定位置中，以防止相对运动。轴106由管状护罩部分104支撑，使得轴106可以产生相对于管状护罩部分104的旋转运动。因此，管状护罩部分104的本实施例由单个部件形成，所述单个部件具有与支撑托架102的引导部分的轮廓互补的横截面轮廓。

管状护罩部分104被成形为使得当在碰撞期间相对于引导部分114运动时，管状护罩部分104被引导部分114轴向地和旋转地引导。此外，由于管状护罩部分104和支撑托架102的引导部分114两者的非圆形的横截面，管状护罩部分104在转向柱组件100的伸缩期间被阻止相对于支撑托架102旋转。在管状护罩部分104的最远离传感器盖112的一端处，管状护罩部分104包括具有圆形横截面的部分，该部分包括支撑轴106的支承组件110之一。管状护罩部分104的圆形部分可以通过型锻或机械加工制造。

本实施例的管状护罩部分104沿着其长度的大部分(包括接收在引导部分114内的部分)具有垂直于管的纵向轴线的基本八边形的横截面。长形的支承表面116因此设置在管状护罩部分104的外表面上和引导部分114的内表面上。这些支承表面116用于允许管状护罩部分104和引导部分114之间的相对滑动运动。重要的是，当允许运动时，支承表面116应当允许管状护罩部分104相对于引导部分114进行规定的滑动运动。一些摩擦可能是期望的，并且被设定为辅助控制伸缩，所述摩擦可以使用夹紧螺栓132来提供，所述夹紧螺栓132在一端具有螺母136，因此可以被拧紧以去除管状护罩部分和支撑托架102的引导部分114之间的任何空隙。这不是必须要求的，因为可以使用其他元件来提供该功能。

支承表面116彼此接触，使得在引导部分114和管状护罩部分104之间产生反作用力。

反作用力充分约束管状护罩部分104，使其被引导部分114轴向地引导。更具体地，所示实施例的管状护罩部分104被阻止相对于支撑托架102在垂直于管状护罩部分104的纵向轴线的平面上旋转。管状护罩部分还被防止相对于支撑托架102旋转。然而，在其他实施例中，可以期望的是，允许管状护罩部分104和支撑托架102进行一些受控的或预定的相对旋转。

为了使管状护罩部分104和引导部分114之间的反作用力防止管状护罩部分104在垂直于其纵向轴线的平面内平移，在这两个部件之间产生的反作用力应该在所述平面中在正交的方向上具有力分量。通过在两个正交方向上均具有正分量和负分量，可以避免显著的相对平移。

如果反作用力在转向柱组件在碰撞过程中伸缩期间改变方向(例如由于管状护罩部分和/或引导部分沿其长度具有不均匀的形状——即管状护罩部分和引导部分中的一者或两者可以沿着它们各自的纵轴扭转)，则可以允许相对旋转运动。但是，该运动应该受到约束，使其被充分地控制，以便在其伸缩特征方面是可以预测的。

在引导部分114的许多支承表面116之间，提供了由支撑托架102的两个延伸部分134形成的挠曲元件。这些挠曲元件允许引导部分114产生有限变形，使得支撑托架102的引导部分114和管状护罩部分104之间的容差和空隙可被调节。

支撑托架102的较长的长度还确保了由引导部分114对管状护罩部分104的引导是平滑的并且不受非轴向伸缩力的影响，否则，所述非轴向伸缩力可能导致管状护罩部分104在伸缩期间阻碍或拖曳在引导部分114的内表面上。在传统的转向柱组件中，正常需要单独的内柱管，以便提供足够的支承长度，以提供本支撑托架单独提供的引导运动。因此，与需要内柱管的传统转向柱组件相比，本发明的方案具有减少的部件数量，因此更轻且更容易制造。

尽管所描述的实施例是八边形的，但是可以为管状护罩部分104和引导部分114提供不同形状的横截面，诸如基本上七边形、六边形、五边形、正方形、或任何其它形状。只要所使用的形状仍然同时提供管状护罩部分104的轴向和旋转引导，也可以使用具有不同横截面的管状护罩部分104和引导部分114。由多面状管状护罩部分104提供的附加支承表面116增加了转向柱组件100的引导特征。

虽然本实施例利用管状护罩部分104和引导部分114的横截面形状来提供引导特征，但是也可以通过其他手段来提供这种引导，例如提供通道，管状护罩部分的一部分滑动通过该通道。也可以以本领域技术人员已知的其他方式来提供旋转的约束。

在正常使用中(即在导致转向柱伸缩的任何碰撞之前)，通过引导部分114围绕管状护罩部分104的夹紧力将管状护罩部分104相对于支撑托架102轴向地保持在适当位置。可以通过两个脆弱销118来额外地控制分离，所述两个脆弱销118穿过支撑托架102和管状护罩部分104两者中的孔120。脆弱销118紧密地配合在孔120内，因此消除了轴向上的任何松弛或空隙。在施加诸如在碰撞期间产生的强力的情况下，脆弱销118被配置为在管状护罩部分104和支撑托架102之间的边界处剪切破坏，从而允许管状护罩部分104和支撑托架102沿轴向相对于彼此运动。在本实施例中，脆弱销118是预成型的，使得它们可以在没有任何包覆成型或其他附加制造工艺的情况下在单个步骤中制成。

如果需要，可以使用不同于脆弱销118的固定构件。这些固定构件可以包括可以依赖的、在施加特定力时失效的树脂或其他材料，或者任何其他易碎的固定装置。替代地，可以提供仅使用摩擦来提供固定的系统。此外，取决于各自的要求和其他设计考虑，可以使用更多或更少数量的脆弱销118。

一旦管状护罩部分104能够相对于支撑托架102轴向运动，则期望的是，管理转向柱组件100内的能量耗散以及伸缩。因此，使用了能量吸收带122，能量吸收带的变形在转向柱组件100的伸缩过程中(具体地，当管状护罩部分104相对于支撑托架102移动时)吸收能量。

能量吸收带122的近端124优选地通过焊接固定到管状护罩部分104。能量吸收带122然后缠绕在与管状护罩部分104分离的砧座126周围(在本实施例中，砧座被固定到支撑托架102)，并且能量吸收带122的远端128在平行于管状护罩部分104的长度的方向上延伸。能量吸收带122具有类似于音叉的形状，具有一个近端124和两个远端128。这允许能量吸收带122以对称的方式坐置，其中，在变形之前，一个远端128设置在能量吸收带122的近端124的任一侧。

在管状护罩部分104相对于支撑托架102运动时，能量吸收带122由于其连接至管状护罩部分104而也被移动，并且将因此围绕砧座126变形(因为砧座126相对于支撑托架102保持静止)。该变形将吸收能量吸收带122塑性变形所需的能量，从而控制转向柱组件100的能量耗散和伸缩特征。用于能量吸收带122的合适材料是本领域技术人员所熟知的，但可以包括金属和其他足够延展的材料。能量吸收带122应该优选地比伸缩期间管状护罩部分104和支撑托架102的最大相对运动更长。这确保了管状护罩部分104和支撑托架102不存在不受控制的相对运动。能量吸收带122可被调节为使得其给出预定的能量吸收或伸缩速率。

为了适应能量吸收带122与管状护罩部分104的连接，支撑托架102包括沿着引导部分114的底部的裂缝130。该裂缝130因此可以将较小的空隙引入到支承架102的引导部分114中。因此，砧座126形成为夹紧螺栓132的一部分，该夹紧螺栓132允许紧固支撑托架102的两个延伸部分134，所述两个延伸部分134分别在裂缝130的任一侧远离管状护罩部分104延伸。因此，可以拧紧在一端具有螺母136的夹紧螺栓132，以去除在管状护罩部分104和支撑托架102之间的任何空隙，并且可选地，将夹紧载荷施加在管状护罩部分104和支撑托架102之间。在替代构造中，如果需要，夹紧螺栓132和砧座126可以是分离的部件。

尽管能量吸收带122被描述为连接到管状护罩部分104，但是也可以将能量吸收带122设置在替代位置中，在所述替代位置中，能量吸收带连接到支撑托架102。在该替代方案中，砧座126将需要连接到管状护罩部分104，以保持其功能。能量吸收带122也可以在近端124和远端128处连接，并且可以省去支持能量吸收条122的卷绕的砧座126。随后的展开将提供塑性变形，而不需要提供砧座126。其它选择对于本领域技术人员来说也是已知的。

鉴于支撑托架102(特别是引导部分114)的形状，支撑托架102可以通过挤压来制造，从而给出所需的恒定的横截面。然后，简单的机加工可以产生孔120、固定点108、和其他细节(如果存在的话)。该制造过程允许以更加成本有效且高效的方式生产支撑托架102。例如，在本实施例中，仅需要进行的二次加工是将挤出部切断成一定长度并机加工需要用于固定点108、脆弱销118、和夹紧螺栓132所需的六个孔。

开关安装件138朝向轴106的附接手轮(未示出)的端部处定位。开关安装件138为组合的开关杆和/或钥匙锁提供安装点。开关安装件138是可选的，如果不需要，则不需要提供。

最后，图5中示出了根据本发明的第二实施例的转向柱组件200。在大多数方面，该实施例与图3相同，包括相同的附图标记，因此为了简洁起见，省略了大部分描述。然而，第二实施例的组件200还包括内柱管242，因此外柱管稍微缩短，尽管这不是必须的。内柱管242接收在管状护罩部分104内，管状护罩部分104因此可以称为外柱管104，内柱管242和外柱管104一起构成护罩。内柱管因此可以在组件200的伸缩期间向外柱管提供更多的支撑、稳定性、和/或引导。