車輛的轉向柱系統的制作方法

本公開內容總體上涉及車輛安全性，且更特別地，涉及用于增強車輛乘員安全性的轉向柱系統。

背景技術：

撞擊試驗是通常為了保證用于主要包括車輛的各種模式的運輸工具的安全設計標準而執行的破壞性試驗的一種形式。存在不同類型的撞擊試驗—在美國由國家公路交通安全管理局(nhtsa)執行的—用于評估車輛的防撞性的不同方面。最傳統的撞擊試驗稱為“正面沖撞撞擊試驗”，借此，車輛被驅動與障礙物，諸如混凝土墻正面相撞。圖1a示出示例性正面沖撞撞擊試驗，其中，沖撞角與車輛100行駛的方向直接相對。在該情況下，車輛100的整個前端經歷與障礙物110相撞產生的載荷。同時，在“重疊撞擊試驗(overlapcrashtests)”中僅車輛的部分前端沖撞障礙物。沖撞力保持大約與正面沖撞試驗相同，但是需要車輛的較小部分來吸收力。

最近，nhtsa建議新的“斜向正面撞擊試驗(obliquefrontalcrashtest)”，其中，車輛被障礙物(例如，研究可移動可變形障礙物(rmdb))以與車輛行駛的方向偏移的角度沖撞。例如，圖1b示出示例性斜向正面撞擊試驗，其中，障礙物110—在該情況下移動的障礙物—以相對于車輛100行駛的方向偏移15°與車輛100相撞(具有35％的重疊)。每當車輛以與車輛的行駛方向偏移的角度沖撞另一物體時可以出現在圖1b中所示的“斜向”碰撞(即，非正面沖撞類型碰撞)，諸如失控車輛轉向到對向交通并且沖撞另一汽車。

特別地，在斜向正面碰撞中，其中，車輛的整個前端沒有經歷主載荷，碰撞的側向加速度將引起乘員(例如，駕駛員、乘客等)朝向主要力方向(pdof)移動，引起駕駛員的前向和側向運動，如在圖2中所示。如果pdof偏心足夠遠，那么乘員可以在當前調控的試驗中未表示的方式加載傳統的正面約束，例如，氣囊系統(airbagsystem，安全氣囊系統)。實際上，近來的斜向碰撞試驗已示出在駕駛員的運動具有顯著的側向輸入的情況下，單獨的主要的正面氣囊系統不能充分地保護駕駛員，推動位于慣用的駕駛員側氣囊與簾式氣囊(如果存在一個)之間的駕駛員，并且引起駕駛員以不安全的方式沖撞儀表板。因此，在斜向正面碰撞事件中，傳統的正面約束可能未提供(如果以更傳統的調控載荷條件加載，諸如正面碰撞它們將提供的)對乘員的充足的保護程度。

技術實現要素：

本公開內容提供了一種轉向柱系統，其中，中心駕駛員側氣囊(driver-sideairbag，dab)軸沿著車輛的可旋轉的轉向軸延伸。dab軸裝配在車輛中，使得軸是固定的(stationary，靜止的)。包含有氣囊的dab模塊(駕駛員側氣囊模塊)在方向盤的與可旋轉的轉向軸的近端相連接的區域內連接至dab軸的近端。方向盤和dab模塊相互解耦(de-coupled，去耦)并且彼此不相互作用。因此，即使在方向盤繞模塊旋轉時，dab模塊保持固定。

根據本公開內容的實施方式，轉向柱系統包括：可旋轉的轉向軸，近端附接至方向盤并且被配置為將方向盤處的旋轉輸入傳送至車輛的轉向齒條；固定的駕駛員側氣囊(dab)軸，裝配在車輛中并且沿著轉向軸延伸；和dab模塊，包含氣囊并且在方向盤的區域內固定地裝配至dab軸的近端。方向盤和轉向軸被配置為分別獨立于dab模塊和dab軸旋轉。

dab模塊在方向盤繞dab模塊旋轉時可以保持在固定位置中。在使用車輛期間，dab模塊可以定位成與車輛的駕駛員相對。方向盤和dab模塊可以相互不附接。

轉向軸可以是中空的并且基本上包圍dab軸。轉向柱系統可以進一步包括沿著轉向軸的內部設置以防止dab軸與轉向軸之間的接觸的間隔部件。

轉向柱系統可以進一步包括齒輪組件，該齒輪組件裝配在轉向軸的遠端并且包括將方向盤處的旋轉輸入傳送至轉向齒條的斜齒輪組。斜齒輪組的第一齒輪可以與轉向軸整體形成，并且斜齒輪組的第二齒輪可以耦接至第一齒輪，而沒有與轉向軸整體形成。

轉向柱系統可以進一步包括圍繞轉向軸和dab軸的外部軸組件。轉向柱系統可以進一步包括沿著外部軸組件的內部設置以防止外部軸組件與轉向軸或者dab軸之間的接觸的間隔部件。外部軸組件可以附接至車輛的儀表板(instrumentpanel)。

轉向柱系統可以進一步包括設置在轉向軸內部以用于吸收碰撞事件期間的能量的一個或多個內部能量吸收部件。轉向柱系統可以進一步包括在轉向軸外部裝配至車輛的儀表板以用于吸收碰撞事件期間的能量的一個或多個外部能量吸收部件。

dab軸的遠端可以裝配至車輛的車身或者車輛的儀表板。

dab軸可以基本上是中空的并且允許壓縮空氣從中穿過以充氣包含在dab模塊中的氣囊。轉向柱系統可以進一步包括被配置為供給壓縮氣體至基本上中空的dab軸的壓縮氣體組件。

轉向軸的近端可以直接附接至方向盤。

附圖說明

通過結合附圖參考以下描述，可以更好地理解本文的實施方式，在附圖中，相同的參考標號表示相同或者功能上類似的元件，附圖中：

圖1a和圖1b示出示例性碰撞試驗；

圖2示出車輛乘員運動響應于斜向碰撞的實例；

圖3示出根據本公開內容的實施方式的用于增強車輛乘員安全性的轉向柱系統的示例性側視圖；

圖4示出根據本公開內容的實施方式的用于增強車輛乘員安全性的轉向柱系統的內部部件的示例性側視圖；并且

圖5示出根據本公開內容的實施方式的用于增強車輛乘員安全性的轉向柱系統的外部部件的示例性側視圖。

應當理解的是，上述附圖不必按比例繪制，呈現了說明本公開內容的基本原理的各種優選特征的略微簡化的表示。例如，包括具體尺寸、定向、位置和形狀在內的本公開內容的具體設計特征將部分地由特定預期應用和使用環境來確定。

具體實施方式

本文中所使用的術語僅是為了描述具體實施方式的目的，而并不旨在對本公開內容進行限制。除非上下文另有明確說明，否則如本文所用的單數形式“一個”、“一種”和“該”也旨在包括復數形式。應該進一步理解的是，當在本說明書中使用時，術語“包括”和/或“包含”規定了所闡述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或附加有一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或它們的群組。如本文所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關列出的術語的任意及全部組合。術語“耦接(coupled)”表示兩個部件之間的物理聯系，借此部件要么直接彼此連接要么經由一個或多個中間部件間接連接。

應當理解，本文所使用的術語“車輛(vehicle)”或者“車輛的(vehicular)”或者其他的類似術語包括廣義的機動交通工具，通常，諸如包括運動型多用途車輛(suv)、大巴車、卡車、各種商用車輛在內的載客車輛，包括各種船只和船舶在內的水上交通工具，航空器等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、混合電動車輛、氫動力車輛以及其他可替代燃料車輛(例如，燃料從除石油以外的資源獲得)。如本文中提及，電動車輛(ev)是包括源自可充電儲能裝置(例如，一個或多個可充電電化學電池或者其他類型電池)的電能作為其運動能力的部分的車輛。ev不限于汽車，并且可以包括摩托車、推車、滑行車等。而且，混合動力車輛是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如基于汽油動力和基于電動力的車輛(例如，混合電動車輛(hev))。

現在參考本公開內容的實施方式，車輛可以包括轉向柱系統和沿著轉向軸延伸的中心駕駛員側氣囊(dab)軸，在轉向柱系統中，方向盤連接至車輛的可旋轉的轉向軸。dab軸裝配在車輛中使得軸是固定的。包含氣囊的dab模塊連接至dab軸的位于方向盤區內的近端。方向盤和dab模塊不是相互作用的部件，然而，甚至在方向盤繞dab模塊旋轉時允許dab保持在固定位置中。在方向盤上使用安裝有dab的固定中心輪彀允許各種安全性和設計優勢，如以下詳細說明的。

圖3示出根據本公開內容的實施方式的用于增強車輛乘員安全性的轉向柱系統的示例性側視圖。如在圖3中所示，轉向柱系統200可以包括可旋轉的轉向軸210，該轉向軸的近端附接至方向盤220。轉向軸210的近端可以直接附接至方向盤220。轉向軸210可以被配置為將方向盤220處的旋轉輸入傳送至車輛的轉向齒條(未示出)。正如本領域公知的，方向盤220可以通過車輛的駕駛員自由旋轉，因此相應地旋轉轉向軸210。

轉向柱系統還可以包括裝配在車輛中的dab軸230，使得dab軸230固定(即，沒有旋轉)，并且沿著轉向軸210延伸。dab軸230可以在其遠端牢固地裝配至車輛，例如車輛的車身或者車輛的儀表板，以防止移動或者旋轉。而且，轉向軸210可以形成為中空的并且可以基本上圍繞dab軸230。即，dab軸230可以定位在中空轉向軸210的內部。一個或多個間隔部件(未示出)，諸如滾針軸承等，可以沿著轉向軸210的內部設置以使dab軸230與轉向軸210分開并且防止兩個軸之間的接觸摩擦。

dab模塊240可以穩固地裝配至dab軸230的近端，使得dab模塊240位于方向盤220的區域內。正如本領域公知的，dab模塊240可以包含基于在車輛處感應到的碰撞展開的氣囊。dab模塊240可以定位在使用車輛期間與車輛的駕駛員相對，使得在碰撞事件中包含在dab模塊240中的氣囊有效地使駕駛員緩沖沖撞。

特別地，方向盤220和dab模塊240可以是彼此不相互作用的解耦部件。即，方向盤220可能不附接至dab模塊240。因此，在方向盤220繞dab模塊240旋轉時，dab模塊240可以保持在穩固位置中。另外地，轉向軸210和dab軸可以是彼此不相互作用的解耦部件。因此，方向盤220和轉向軸210可以分別獨立于dab模塊240和dab軸230旋轉。

轉向柱系統200可以進一步包括齒輪組件250，該齒輪組件裝配在轉向軸210的遠端以將方向盤220處的旋轉輸入傳送至轉向齒條(未示出)，如以上說明的。齒輪組件250可以包括一組斜齒輪。如在圖3中所示，斜齒輪組的第一齒輪可以與轉向軸210整體形成，而斜齒輪組的第二齒輪可以耦接至第一齒輪而沒有與轉向軸210整體形成。

轉向柱系統200可以進一步包括圍繞轉向軸210和dab軸230的外部軸組件260。外部軸組件260可以起到轉向軸210和dab軸230的殼體的作用。外部軸組件260可以裝配至車輛，例如，車輛的車身或者車輛的儀表板。此外，一個或多個間隔部件(未示出)，諸如滾針軸承等，可以沿著外部軸組件260的內部設置，以使外部軸組件260與dab軸230和/或轉向軸210分開并且防止外部軸組件260與dab軸230和/或轉向軸210之間的接觸摩擦。

另外，可以在轉向柱系統200內設置一個或多個能量吸收部件，用于吸收碰撞事件期間的能量。例如，可以在轉向軸210的內部內設置一個或多個內部能量吸收部件270。附加地，或者替代地，一個或多個外部能量吸收部件280可以裝配在轉向軸210的外側，例如，裝配至車輛的車身或者車輛的儀表板。例如，可以利用液壓/空氣能量吸收器或者可壓縮的金屬泡沫作為能量吸收部件。可以實施能量吸收部件，以在碰撞事件的負荷條件期間提供對乘員的額外保護。

圖4示出根據本公開內容的實施方式的用于增強車輛乘員安全性的轉向柱系統的內部部件的示例性側視圖。如在圖4中所示，轉向柱系統200的內部部件包括，例如，連接至方向盤220的轉向軸210和連接至dab模塊240的dab軸230。

如以上說明的，dab軸230可以固定至車輛，以將dab模塊240保持在穩固的、非旋轉位置中。鑒于此，dab軸230的遠端可以固定至，例如，車身或者儀表板的下側。dab軸230的近端可以附接至dab模塊240。

此外，dab軸230可以基本上是中空的并且允許壓縮空氣從中穿過，以用于包含在dab模塊240中的氣囊的充氣。為此，轉向柱系統200可以進一步包括壓縮氣體組件290，該壓縮氣體組件被配置為向基本上中空的dab軸230供給壓縮氣體，如以下進一步詳細地描述的。因此，在涉及車輛的碰撞事件中，可以將壓縮氣體直接通過dab軸230提供至dab模塊240以展開氣囊。

同時，轉向軸210可以連接至方向盤220并且將旋轉輸入從駕駛員轉移至下齒輪，即，齒輪組件250，和轉向齒條。轉向軸210和dab軸230可以沿彼此平行的方向延伸。更具體地，轉向軸210可以是中空的，允許dab軸230從中延伸穿過，使得轉向軸210基本上包圍dab軸230。一個或多個間隔部件(未示出)，諸如滾針軸承或者其他類似的部件，可以用于使轉向軸210與dab軸230分開并且減少其間的接觸摩擦。

因為連接至方向盤220的轉向軸210和連接至dab模塊240的dab軸230彼此不相互作用，即，轉向軸210和dab軸230不是相耦接的部件，所以轉向軸210的旋轉不影響固定的dab軸230。因此，方向盤220和dab模塊240也不是相互作用的部件，這允許甚至在方向盤220在車輛被駕駛的同時旋轉時，dab模塊240仍保持在穩固位置中。有利地，與慣用的轉向柱系統相比，轉向柱系統200的設計變得越來越靈活，并且可以提高車輛乘員安全性。

圖5示出根據本公開內容的實施方式的用于增強車輛乘員安全性的轉向柱系統的外部部件的示例性側視圖。如圖5所示，轉向柱系統200的外部部件包括，例如，齒輪組件250、外部軸組件260、能量吸收部件(例如，內部能量吸收部件270和/或外部能量吸收部件280)、和壓縮氣體組件290。

如以上說明的，可以包含一組斜齒輪傳動的齒輪組件250能夠被可操作為將方向盤220處的旋轉輸入從車輛的駕駛員傳送至轉向齒條(未示出)。斜齒輪組的第一齒輪可以裝配至旋轉的轉向軸210或者可以是旋轉的轉向軸210的一部分。斜齒輪組的第二齒輪可以耦接至第一齒輪并且與轉向軸210分開裝配。

外部軸組件260可以容納穩固的dab軸230和可旋轉的轉向軸210。一個或多個間隔部件(未示出)，諸如滾針軸承等，可以沿著外部軸組件260的內部設置，以使外部軸組件260與dab軸230和/或轉向軸210分開并且防止外部軸組件260與dab軸230和/或轉向軸210之間的接觸摩擦。外部軸組件260可以附接至車輛，例如車輛的車身或者下儀表板，并且負責需要的轉向柱載荷和轉向軸210和方向盤220的傾斜或者伸縮要求。

內部和/或外部能量吸收部件(例如，內部能量吸收部件270、外部能量吸收部件280)可用于在碰撞事件的載荷條件期間進一步保護車輛乘員。例如，可以在轉向軸210和外部軸組件260(如果適用)的內部內設置一個或多個內部能量吸收部件270。可以在轉向軸210和外部軸組件260(如果適用)的外部附加地或者替代地裝配一個或多個外部能量吸收部件280，例如裝配至車輛的車身或者車輛的儀表板。

而且，壓縮氣體系統，諸如在圖5中所示的壓縮氣體組件290，可以用于dab模塊240充氣。壓縮氣體組件290可以裝配成遠離dab軸230，如在圖5中所示，并且經由管道或者其他類似的耦接工具而耦接至dab軸230。在該情況下，dab軸230可以是基本上中空的以允許從壓縮氣體組件提供的壓縮氣體傳送至dab模塊240。因此，在碰撞事件中，可以將壓縮氣體直接通過dab軸230提供至dab模塊240以展開氣囊。

因此，與慣用的轉向柱系統相比，根據本文描述的轉向柱系統允許增加的靈活度、設計的簡單性、和增強保護。例如，將dab模塊240作為穩固的中心輪彀而裝配在方向盤220上允許在某些正面撞擊模式中提高乘員保護的新駕駛員氣囊構造。進一步，穩固的輪彀設計可以允許對圍繞dab模塊240的控制與顯示進行設計。更進一步，穩固的輪彀設計允許使用壓縮氣體用于駕駛員氣囊充氣，因此減小與固體推進劑相關聯的燃燒的風險并且準許用于不同的乘員條件的氣體壓力調諧。

本文描述的轉向柱系統還允許方向盤220直接物理連接至轉向組件，例如，轉向軸210、轉向齒條等，而無需使用復雜的齒輪、鏈條、或者其他扭矩傳送機構。另外，本文描述的能量吸收部件(例如，內部能量吸收部件270和/或外部能量吸收部件280)的使用可以取代用于轉向組件的駕駛員載荷的金屬變形技術，這也可以調諧以匹配基于乘員質量的載荷需要。

盡管這里存在示出并描述提供用于增強車輛乘員保護的轉向柱系統的說明性的實施方式，但是應當理解，在本文公開的實施方式的精神和范圍內可以作出各種其他適配和變型。因此，可以根據本權利要求的范圍以任何合適的方式對公開的實施方式進行修改。

上述描述針對本公開內容的一些實施方式。然而，明顯的是，在實現本發明的一些或者全部優勢的情況下，可以對描述的實施方式做出其他變化和修改。因此，該描述僅以實例的方式采用，而不另外限制本文的實施方式的范圍。因此，所附權利要求的目的是在本文的實施方式的真實精神和范圍內覆蓋所有這種變化和修改。