具有带有冲击吸收叶片的导向件的转向系统的制作方法

[0001]
本发明涉及一种用于机动车辆的转向系统，其被设计成在正面冲击期间吸收能量。


背景技术：

[0002]
机动车辆通常包括允许驾驶员使机动车辆转向的转向系统。
[0003]
这种转向系统尤其包括转向柱。该转向柱在其端部之一处连接到方向盘，在其另一个端部处连接到与机动车辆的车轮相关联的齿条。转向柱因此适于将方向盘的旋转运动传递到齿条，齿条然后将该旋转运动转换成机动车辆的车轮的枢转。
[0004]
此外，还提供的是，驾驶员可以通过将方向盘移近或移离机动车辆的仪表板来使方向盘轴向移位，以便使方向盘的位置适配其尺寸和驾驶习惯。方向盘的这种轴向移位可以通过包括以下的转向柱的结构来成为可能：
[0005]-上部轴和中间轴，它们沿着纵向轴线同轴，旋转连结并且相对于彼此可轴向平移移动；以及，
[0006]-上部管和下部管，它们沿纵向轴线同轴，旋转连结并可相对于彼此轴向平移移动，其中，上部轴安装成可在上部管内部旋转移动，并轴向平移地连结到上部管。
[0007]
此外，上部管设置在转向壳体的导向导管(也称为柱支撑件，其固接到机动车辆的结构上)中，并且可相对于该转向壳体沿纵向轴线平移移位。
[0008]
在许多机动车辆中，方向盘的轴向移位通过电致动装置来进行。所述电致动装置安装在转向壳体上并且允许相对于转向壳体并还相对于下部管(被固定)平移地驱动上部管(与上部轴一体)。
[0009]
应当注意的是，在自动驾驶型机动车辆的情况下，方向盘应该在手动驾驶模式(其中，驾驶员通过方向盘操纵该机动车辆)和自动驾驶模式(其中，驾驶员不再操纵机动车辆并且机动车辆的驾驶是自动的)之间的每次转换中执行轴向移位：当切换到自动模式时，方向盘朝向被称为“缩回”位置的位置移动靠近仪表板，以便给在机动车辆的乘客车厢中的驾驶员更多空间，并且当切换到手动模式时，方向盘移动的更靠近驾驶员。
[0010]
对于这些越来越普遍的自动驾驶型机动车辆来说，在其正常使用期间，使得方向盘进行大量的大幅度的轴向移位，这就特别需要使用用于致动转向系统的装置。
[0011]
此外，还提供的是，在正面冲击造成驾驶员撞击方向盘期间，方向盘执行朝向缩回位置的轴向移位。
[0012]
实际上，在事故期间机动车所经受的正面冲击的情况下，机动车辆的驾驶员被抛向方向盘。驾驶员对方向盘的冲击然后被传递到转向柱：通过相对于转向壳体执行平移移位，上部管允许吸收在与驾驶员撞击期间传递到方向盘的能量中的一部分，从而降低这种撞击对驾驶员的强度。
[0013]
因此，转向柱的上部管应当适于在下述情况下执行平移移动：在机动车辆的“正常”使用的情况下，在调节方向盘的位置时在致动装置的作用下，以及在“事故”使用的情况
下，在正面碰撞的情况下驾驶员对方向盘的冲击的作用下。
[0014]
为了满足这两个使用的限制条件，已知的是使用可变形的吸收叶片。该可变形的吸收叶片为弯折180
°
的叶片的形式，并具有两个彼此平行的部分。所述两个部分通过弯折部分连接。这些部分中的第一部分紧固在上部管上，这些部分中的第二部分经由驱动构件连接到驱动装置。
[0015]
在“正常”调节方向盘的位置的情况下，致动装置经由驱动构件在第二部分上施加低强度的力：叶片保持其初始形状并维持刚性，将由致动装置施加在驱动构件上的力传递到上部管，并驱动上部管相对于转向壳体平移。
[0016]
在事故期间，驾驶员在方向盘上施加显著强度的力，该力直接传递到上部管，然后传递到叶片的第一部分：在该高强度的力的作用下，叶片经历变形，在该变形期间中，上部管沿着纵向轴线驱动第一部分，导致弯折部分沿着叶片“移位”，以便延长第一部分并缩短第二部分。
[0017]
通过这种变形，叶片因此允许上部管沿着纵向轴线移位，同时通过其变形吸收冲击力。
[0018]
此外，有利的是，叶片被定位成使得在其整个变形中，第一部分和第二部分保持彼此良好地平行，以便允许在事故期间有规律且渐进地吸收传递到上部管的能量。
[0019]
然而，在实践中，由于转向壳体(通常由铝制成)中的制造缺陷，并且特别是由于上部管和设置有上部管的导向导管的壁之间存在小的空隙角，难以保证吸收叶片的两个部分和上部管被驱动沿其平移的纵向轴线之间的良好平行性。因此，在事故中吸收叶片的变形期间，第一部分和第二部分并不保持彼此平行。
[0020]
因此，吸收叶片的定位上的不准确性或转向壳体或上部管的尺寸上的不准确性导致叶片的两个部分在其变形期间的平行性上的破坏，并且最终导致在驾驶员撞靠方向盘期间中对传递到上部管的能量的不规则吸收，从而导致在事故的情况下对驾驶员的降低的保护。


技术实现要素：

[0021]
本发明旨在通过提出一种用于机动车辆的转向系统来解决这些缺点中的全部或部分，所述转向系统允许在机动车辆的事故的情况下保证叶片的两个部分在其整个变形中的良好平行性。
[0022]
本发明的另一目的是提出这样一种转向系统，在该转向系统中，通过有限数量的导向部件来在叶片的变形过程中对叶片的各个部分进行导向。
[0023]
本发明的又一目的是提供这样一种转向系统，其实施简单且成本有效。
[0024]
为此，提出了一种用于机动车辆的转向系统，所述转向系统包括：
[0025]-转向壳体，所述转向壳体具有沿纵向轴线延伸的中空导向导管；
[0026]-转向柱，所述转向柱包括联接到方向盘的上部管，所述上部管设置在所述导向导管中并且可通过机动致动装置沿着所述纵向轴线相对于所述转向壳体平移移位，所述机动致动装置安装在所述转向壳体上并且平行于所述纵向轴线平移驱动驱动构件；
[0027]-吸收叶片，所述吸收叶片被设置成在沿着所述纵向轴线施加在所述方向盘上的冲击的作用下经受变形，所述吸收叶片包括固接到所述上部管的第一部分和固接到所述驱
动构件的第二部分，所述第一部分和所述第二部分平行于所述纵向轴线彼此相对地延伸并且通过弯折部分连接；
[0028]
所述转向系统的特点是，所述第二部分具有与所述第一部分接触的至少一个止挡件，以防止所述第二部分和所述第一部分之间的相对接近。
[0029]
因此，本发明提出将布置在第一部分和第二部分之间的一个或更多个特定形状集成到吸收叶片中，以便防止由于第一部分和第二部分之间的接近而导致的所述第一叶片与第二叶片之间的平行性方面的破坏。
[0030]
更具体地，吸收叶片在剖面图中具有大致“u”形截面，该“u”的每个分支相应地由第一部分和第二部分形成。该第一部分和该第二部分彼此平行(并且，理想地，平行于纵向轴线)，并且在它们之间限定有间隙空间。因此，本发明提出将特定形状集成到第二部分中，该特定形状形成在间隙空间中并且在第一部分的方向上延伸的止挡件，从而与该第一部分物理接触。
[0031]
如前所述，在事故期间，在转向壳体的导向导管中进行导向的上部管沿着纵向轴线执行平移移动，并且驱动吸收叶片的第一部分与其一起移动，从而导致同一吸收叶片的变形。
[0032]
然而，由于转向壳体的制造期间或吸收叶片的定位期间的不准确性，第一部分和第二部分可能并不严格平行于纵向轴线：第一部分被沿着同一纵向轴线驱动，上部管在导向导管中的平移因此具有破坏第一部分和第二部分(保持固定，连接到用于致动转向壳体的装置)之间的平行性的作用。
[0033]
在这种平行性的破坏倾向于造成第一部分和第二部分之间的相对接近的情况下，第二部分的与第一部分接触的一个或更多个止挡件的存在在物理上防止了这种接近的发生。
[0034]
这种或这些止挡件因此将受到压缩形式的机械应力，但是将有利地被设计成抵抗这些机械力而不经受变形，使得第一部分和第二部分保持永久地彼此平行。
[0035]
应当注意，在吸收叶片的任何变形之前，第一部分和第二部分完全彼此平行，并且因此在它们的整个长度上彼此分开恒定的参考间隙距离。本申请用术语“接近”来表示这样的事实：在吸收叶片的一点处，使第一部分和第二部分分开的距离小于该参考间隙距离。
[0036]
相反，术语“远离”表示这样的事实：在吸收叶片上的一点处，使第一部分与第二部分之间分开的距离大于参考间隙距离。
[0037]
吸收叶片因此可以经受导致第一部分和第二部分在其不同点处的接近和远离的变形。
[0038]
还应当注意的是，考虑到安装空隙，在本申请中定义了两个元件之间的物理“接触”的概念：例如，在实践中，在第一部分与第二部分的一个或更多个止挡件之间可能存在非常小的空隙，使得第一部分和第二部分之间的接近将导致所述一个或更多个止挡件直接物理接触抵靠第一部分，而不会破坏该第一部分和该第二部分之间的平行性。
[0039]
在一个实施例中，所述第一部分和所述第二部分每个都具有上部端部和下部端部，所述吸收叶片的弯折部分将所述上部端部彼此结合，并且其中，所述第二部分的一个或更多个止挡件设置在所述第二部分的下部端部的附近。
[0040]
实际上，第一部分和第二部分的相应的下部端部远离弯折部分，吸收叶片很可能
在弯折部分的附近变形，因为低强度的力可能足以使它们靠近彼此。
[0041]
通过将止挡件放置在离结合第一部分和第二部分的弯折部分尽可能远的位置，因此可以防止弯折部分接近第一部分和第二部分的相应的下部端部。
[0042]
根据一种可能性，所述一个或更多个止挡件是线性的并且平行于纵向轴线延伸。
[0043]
以这种方式，施加在这种或这些止挡件上的机械压缩力分布在较大的面积上，并且吸收叶片因此能够在更强的机械力的作用下抵抗第一部分和第二部分之间的接近，该第一部分和该第二部分实际上被“支撑”在更大的长度上。
[0044]
在一个变型中，所述第二部分具有条带，所述条带设置有两个相对的纵向侧和两个侧翼，所述侧翼沿着所述相应的纵向侧朝向所述第一部分折叠，所述侧翼具有形成所述止挡件的纵向边缘。
[0045]
因此，第二部分的折叠的侧翼与第一部分接触，并防止该第一部分和该第二部分之间的接近。
[0046]
这些侧翼可能在第二部分的整个长度(在其上部端部和其下部端部之间测量)上延伸，或者在第二部分的一个或更多个部段上延伸。
[0047]
有利的是，这些侧翼相对于包含纵向轴线的对称平面是对称的，从而在吸收叶片的变形期间不会在吸收叶片中产生机械剪切力。
[0048]
根据一种可能性，第二部分的侧翼彼此平行并且垂直于第一部分。
[0049]
因此，这些侧翼对第一部分和第二部分之间的接近提供了良好的抵抗。
[0050]
根据另一种可能性，所述第一部分具有条带，所述条带设置有两个相对的纵向侧和从所述相应的纵向侧突出并与所述条带共面延伸的两个侧向突出部，并且其中，所述第二部分的侧翼的纵向边缘与所述第一部分的相应的侧向突出部接触。
[0051]
以这种方式，在第一部分的条带和第二部分的条带具有相等宽度的情况下(也就是在吸收叶片为以180
°
自身弯折的恒定宽度的“带状物”的情况下)，以及在这些侧翼垂直于第一部分延伸的情况下，可以在第一部分与第二部分的侧翼之间产生物理接触。
[0052]
在一个实施例中，转向系统包括固接到上部管和第一部分的导向轨道，所述导向轨道平行于所述纵向轴线延伸并且适于：
[0053]-在沿着所述纵向轴线施加在所述上部管上的冲击的作用下，在所述吸收叶片的变形上对所述吸收叶片进行导向，并且
[0054]-防止所述第二部分和所述第一部分之间的相对远离。
[0055]
以同样的方式，第二部分的一个或更多个止挡件的存在防止了第一部分和第二部分之间的接近，导向轨道的纵向凸缘与第二部分的外表面之间的物理接触的存在防止了第一部分与第二部分之间的远离。
[0056]
因此，当导向轨道与前述一个或更多个止挡件结合时，根据本发明的转向系统允许防止第一部分和第二部分之间的远离和接近：第一部分和第二部分因此在吸收叶片的整个变形中保持很好的平行，从而保证在事故的情况下更好地保护机动车辆的驾驶员，后者对方向盘的冲击能量被更有规律地吸收。
[0057]
因此，第二部分和第一部分的平行性由导向叶片外部的单个导向部件(导向轨道)的存在来保证，所述一个或更多个止挡件(防止第一部分和第二部分之间的接近)形成第二部分的一体部分。
[0058]
应当注意的是，在通过致动装置“正常”调节方向盘的位置的情况下，该导向轨道具有在平行于纵向轴线的方向上对吸收叶片进行平移导向，而不会使所述吸收叶片经受变形的功能。
[0059]
根据本发明的一个特征，所述第二部分具有相反的内表面和外表面，其中，所述内表面面向所述第一部分，并且其中，所述导向轨道具有与所述第二部分的所述外表面接触的至少一个止挡件。
[0060]
根据本发明的一个特征，导向轨道具有“u”形截面并包括以下部分：
[0061]-中心部分，所述中心部分固接到所述上部管，并且所述第一部分紧固在所述中心部分上，以及
[0062]-两个相对的分支，所述吸收叶片设置在所述两个相对的分支之间，
[0063]
其中，所述分支设有相应的折叠纵向凸缘，所述折叠纵向凸缘中的每一个都平行于所述第一部分延伸，并形成与所述第二部分的外表面接触的止挡件。
[0064]
根据一种可能性，导向轨道的分支与第二部分的相应的侧翼接触。
[0065]
这种在延伸区域上发生的接触因此允许在通过致动装置“正常”调节方向盘的位置的情况下，对吸收叶片在导向轨道内的平移进行良好的导向。
[0066]
根据另一种可能性，第一部分的侧向突出部被定位成抵靠导向轨道的相应分支。
[0067]
在一个实施例中，所述吸收叶片的第一部分和第二部分之间限定有空的间隙空间，而没有与所述第一部分和所述第二部分同时接触的元件。
[0068]
特别地，该间隙空间没有被间隔件占据，所述间隔件实现与根据本发明的转向系统的一个或更多个止挡件相同的目的，即防止第一部分和第二部分之间的接近。
[0069]
由于转向系统包括较少的不同的部件，没有这种间隔件因此允许简化转向系统的结构并降低其成本。
[0070]
根据一种可能性，致动装置包括齿轮马达，所述齿轮马达安装在所述转向壳体上，并且允许绕平行于所述纵向轴线的方向旋转驱动蜗杆，所述蜗杆与紧固在所述吸收叶片的第二部分上的驱动构件配合，以便驱动所述第二部分在平行于所述纵向轴线(d)的方向上平移移动。
附图说明
[0071]
本发明的其它特征和优点将在阅读下面参考附图对实施方式的非限制性示例的详细描述时呈现，附图中：
[0072]
图1是根据本发明的转向系统的分解图；
[0073]
图2是根据本发明的上部管、导向轨道和吸收叶片的透视图；
[0074]
图3是根据本发明的吸收叶片的细节图；
[0075]
图4是根据本发明的导向轨道的细节图。
具体实施方式
[0076]
参照图1，根据本发明的转向系统1包括具有中空导向导管21的转向壳体2。该导向导管21沿着纵向轴线d延伸并且具有圆形截面。
[0077]
上部管3设置在这些导向导管21中，使得该上部管3可在导向导管21中相对于转向
壳体2并沿着纵向轴线d平移移位。
[0078]
导向轨道4紧固在该上部管3上，吸收叶片5定位在该导向轨道内部。
[0079]
该导向轨道4和该吸收叶片5的具体特征将在下面进一步描述。
[0080]
吸收叶片5包括通过弯折部分53连接的第一部分51和第二部分52。第一部分51和第二部分52彼此平行并且平行于纵向轴线d。
[0081]
第一部分51被紧固在导向轨道4的中心部分41上，而第二部分52通过螺钉6在下部端部521处被紧固至驱动构件7。
[0082]
图2示出了上部管3、导向轨道4和吸收叶片5的透视图。
[0083]
驱动构件7与安装在转向壳体2上的致动装置(未示出)配合，并且适于使驱动构件7在平行于纵向轴线d的驱动方向d’上移位。
[0084]
例如，致动装置可以包括示出在转向壳体2的平台22上的齿轮马达。该齿轮马达允许绕着驱动方向d’旋转地驱动蜗杆。该蜗杆与驱动构件7的螺纹孔71配合，从而沿着驱动方向d’平移地驱动该驱动构件。
[0085]
因此，致动装置允许经由驱动构件7和吸收叶片5沿着纵向轴线d平移地驱动上部管3。
[0086]
根据本发明的转向系统1的这种第一操作模式对应于机动车辆的方向盘的轴向位置的“正常”调节模式，例如，对于自动驾驶型机动车辆来说，当从手动驾驶模式切换到自动驾驶模式时。
[0087]
在该第一操作模式中，上部管3的平移移动由致动装置7(经由驱动构件)施加在吸收叶片5的第二部分52上的低强度力触发。
[0088]
在该低强度力的作用下，吸收叶片5维持刚性并保持其初始形状而不经受变形，从而将该力传递到导向轨道4，然后传递到上部管3。
[0089]
在根据本发明的转向系统1的第二“意外”操作模式中，在机动车辆经受正面冲击之后，由于驾驶员对安装在上部管3上的方向盘的冲击，高强度力沿着纵向轴线d施加在上部管3上。
[0090]
该力经由导向轨道4传递到吸收叶片5的第一部分51。
[0091]
在这种显著的施力的作用下，吸收叶片5在导向轨道4内部经受变形，以便允许上部管3沿着纵向轴线d平移移动：这种平移移动允许吸收机动车辆的驾驶员在撞靠方向盘期间所经受的一部分冲击。
[0092]
更具体地说，在该变形过程中，第一部分51被上部管3平行于纵向轴线平移地驱动，而固接到驱动构件7(其本身连接到致动装置)上的第二部分52的上部端部521保持静止。第一部分51因此被迫使平行于纵向轴线d并在第二部分52的下部端部521的方向上前进，从而导致弯折部分53沿着吸收叶片5也在下部端部521的方向上移位。
[0093]
因此，在吸收叶片5的变形过程中，第一部分51经历伸长，并且第二部分52经历缩短，该第一部分51和该第二部分52保持平行于纵向轴线d。
[0094]
重要的是要注意，通过吸收叶片5和导向轨道4的特定结构使得吸收叶片5的这种特定变形成为可能，这允许迫使第一部分51远离第二部分52和弯折部分53的特定移位。
[0095]
实际上，如图3所示，第二部分52包括条带522，其沿着两个相对的纵向侧524设置有两个折叠的侧翼523：这些纵向翼523彼此平行，并且朝向第一部分51且与第一部分51垂
直地延伸。
[0096]
此外，第一部分51具有条带511，其设置有两个相对的纵向侧512，这些纵向侧512中的每一个都包括与第一部分51共面的侧向突出部513。
[0097]
吸收叶片5被构造成使得每个侧翼523具有与侧向突出部513中的一者接触的纵向边缘526，这些侧翼523因此形成第二部分52和第一部分51之间的止挡件。
[0098]
由于侧翼523和第一部分51之间的接触，在吸收叶片5的变形期间，第一部分51和第二部分52不能被带动成彼此靠近，第二部分52和第一部分51之间的侧翼523的存在物理地阻止了这种接近。
[0099]
另一方面，如图4所示，导向轨道4具有中心部分41(第一部分51紧固在该中心部分上)和两个彼此平行并垂直于中心部分41的分支42。
[0100]
这些分支42中的每一个都包括平行于中心部分41(并因此平行于第一部分51)延伸的折叠的纵向凸缘43。该导向轨道4被成形为使得纵向凸缘43与第二部分52的上部面525接触。
[0101]
纵向凸缘43因此形成止挡件，从而允许防止第二部分52和第一部分51之间的相对远离。
[0102]
此外，如图2所示，吸收叶片5的侧翼523与导向轨道4的分支42接触。
[0103]
因此，吸收叶片的变形由三个约束的组合来导向：
[0104]-吸收叶片5的侧翼523和导向轨道4的分支42之间的接触防止了第二部分52和第一部分51的任何侧向移位，第二部分和第一部分仅可以平行于纵向轴线d平移移位，
[0105]-侧翼523和突出部513之间的接触防止了第一部分51和第二部分52之间的任何接近，并且
[0106]-纵向凸缘43和第二部分52的外表面525之间的接触防止了第一部分51和第二部分52之间的任何相对远离。
[0107]
当沿着纵向轴线d在上部管3上施加显著的力时，由于这三个限制，吸收叶片5被迫以前述方式变形。
[0108]
特别地，在该变形期间，第一部分51和第二部分52保持永久地相互平行，并且弯折部分53维持恒定的曲率半径：该特征允许在机动车辆的驾驶员在撞靠方向盘期间有规律地吸收由其经受的冲击，从而更好地保护机动车辆的驾驶员。
[0109]
根据本发明的转向系统1因此允许确保仅使用一个导向轨道4和固定到吸收叶片5的特定形状来在发生事故的情况下进行吸收叶片5的变形，使得第一部分51和第二部分52保持彼此平行。

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