КОЛОНКА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ В СБОРЕ ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И АВТОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
MOTOR VEHICLE STEERING COLUMN ASSEMBLY AND MOTOR VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области безопасности автотранспортных средств и, в частности, к колонке рулевого управления в сборе для автотранспортного средства и автотранспортному средству.
Уровень техники
С развитием автомобильной промышленности все больше внимания уделяется характеристикам безопасности автотранспортных средств, при этом технология безопасности является тенденцией при проектировании автомобилей в будущем.
В процессе столкновения автотранспортных средств колонка рулевого управления в кабине может поглощать часть энергии за счет смятия ее собственной конструкции, тем самым уменьшая ударное воздействие рулевого колеса, которое непосредственно соединено с колонкой рулевого управления, на водителя. Это также снижает травмы водителя и пассажиров в результате столкновения автотранспортных средств.
Раскрытие изобретения
Было установлено, что когда колонка рулевого управления подвергается смятию на определенную длину, ударное воздействие рулевого колеса на водителя постепенно увеличивается, поскольку колонка рулевого управления продолжает подвергаться смятию, что значительно увеличивает травмы водителя. На фиг. 1 показана кривая смятия колонки рулевого управления, когда элемент предотвращения вращения не установлен, т.е. показана кривая смятия колонки рулевого управления из существующего уровня техники, причем по оси абсцисс откладывается размер смятия колонки рулевого управления, и по оси ординат откладывается ударная нагрузка рулевого колеса, действующая на водителя. Как показано на фиг. 1 (рамка, обозначенная пунктиром), когда колонка рулевого управления подвергается смятию на определенную длину, ударная нагрузка рулевого колеса на водителя постепенно увеличивается, поскольку колонка рулевого управления продолжает подвергаться смятию. Между тем, автор настоящей заявки также установил, что причина постепенного увеличения ударной нагрузки рулевого колеса на водителя состоит в том, что колонка рулевого управления образует определенный угол с полом кабины, когда она расположена в кабине. Когда автотранспортное средство подвергается воздействию, в результате инерции на водителя действует горизонтальное усилие, сжимающее рулевое колесо, и в результате передачи усилия верхняя труба колонки рулевого управления в сборе, которая непосредственно соединена с рулевым колесом, перемещается со скольжением вниз относительно крепежного кронштейна (который подвижно соединен с верхней трубой колонки рулевого управления в сборе и прикреплен к колонке рулевого управления автотранспортного средства в целом) и нижнего вала колонки рулевого управления в сборе (который подвижно соединен с верхней трубой колонки рулевого управления в сборе). Поскольку колонка рулевого управления расположена под определенным углом относительно пола кабины и подвергается воздействию горизонтального усилия, будет создаваться направленная вверх сила, именуемая в машиноведении «парой сил» М, после смятия колонки рулевого управления на определенную длину (т.е. верхняя труба колонки рулевого управления в сборе скользит вниз на определенное расстояние), и эта сила будет действовать на крепежный кронштейн и вызывать вращение крепежного кронштейна вверх относительно верхней трубы колонки рулевого управления в сборе. Эта сила обусловливает ударное воздействие рулевого колеса на водителя, которое постепенно увеличивается, поскольку колонка рулевого управления продолжает подвергаться смятию после того, как колонка рулевого управления была подвергнута смятию на определенную длину.
В этой связи задача первого аспекта настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить колонку рулевого управления в сборе для автотранспортного средства, которая может решить проблему увеличения ударного воздействия рулевого колеса на водителя после смятия колонки рулевого управления на определенную длину при столкновении автотранспортного средства.
Другая задача первого аспекта настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить колонку рулевого управления в сборе, в которой колонка рулевого управления могла бы плавно подвергаться смятию при столкновении автотранспортного средства.
Задача второго аспекта настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить автотранспортное средство, колонка рулевого управления которого могла бы сводить к минимуму травмы водителя и пассажира во время столкновения автотранспортного средства за счет собственного смятия.
По первому аспекту настоящего изобретения настоящее изобретение предлагает колонку рулевого управления в сборе для автотранспортного средства, содержащую:
крепежный кронштейн для крепления к кузову автотранспортного средства;
колонку рулевого управления, содержащую нижний вал колонки рулевого управления в сборе и верхнюю трубу колонки рулевого управления в сборе, подвижно соединенную с нижним валом колонки рулевого управления в сборе, причем верхняя труба колонки рулевого управления в сборе подвижно соединена с крепежным кронштейном, что позволяет верхней трубе колонки рулевого управления в сборе перемещаться в осевом направлении относительно нижнего вала колонки рулевого управления в сборе и крепежного кронштейна; и
элемент предотвращения вращения, расположенный на верхней трубе колонки рулевого управления в сборе, для препятствования вращению верхней трубы колонки рулевого управления в сборе относительно крепежного кронштейна вокруг центральной оси;
элемент предотвращения вращения является выступом предотвращения вращения, выступающим наружу от наружной стенки верхней трубы колонки рулевого управления в сборе, при этом, когда верхняя труба колонки рулевого управления в сборе соединена с крепежным кронштейном, выступ предотвращения вращения расположен на расстоянии от крепежного кронштейна, причем при столкновении автотранспортного средства верхняя труба колонки рулевого управления в сборе движется вниз на определенное расстояние относительно нижнего вала колонки рулевого управления в сборе, при этом выступ предотвращения вращения и крепежный кронштейн упираются друг в друга, препятствуя вращению крепежного кронштейна относительно верхней трубы колонки рулевого управления в сборе.
Кроме того, крепежный кронштейн оснащен упором, и при столкновении автотранспортного средства верхняя труба колонки рулевого управления в сборе движется вниз на определенное расстояние относительно нижнего вала колонки рулевого управления в сборе, и выступ предотвращения вращения и упор упираются друг в друга, препятствуя вращению крепежного кронштейна относительно верхней трубы колонки рулевого управления в сборе.
Кроме того, выступ предотвращения вращения выполнен таким образом, что он имеет достаточную прочность, так чтобы он не мог сломаться из-за воздействия чрезмерного усилия, когда крепежный кронштейн упирается в выступ предотвращения вращения.
Кроме того, колонка рулевого управления расположена в кабине автотранспортного средства, причем один конец колонки рулевого управления соединен с рулевым колесом автотранспортного средства, а другой конец расположен рядом с полом отделения для пассажиров автотранспортного средства, и колонка рулевого управления расположена в поперечном направлении под заданным углом к полу кабины автотранспортного средства.
Кроме того, нижний вал колонки рулевого управления в сборе имеет нижнюю точку крепления, крепежный кронштейн имеет верхнюю поверхность крепления, и колонка рулевого управления установлена вместе с автотранспортным средством в целом с помощью нижней точки крепления и верхней поверхности крепления.
Кроме того, нижний вал колонки рулевого управления в сборе и верхняя труба колонки рулевого управления в сборе образуют внутренне-наружную трубную конструкцию, и нижний вал колонки рулевого управления в сборе и верхняя труба колонки рулевого управления в сборе соединены посредством посадки с зазором.
Кроме того, крепежный кронштейн имеет соединительное отверстие, верхняя труба колонки рулевого управления в сборе имеет удлиненную канавку, продолжающуюся в осевом направлении, крепежный кронштейн и верхняя труба колонки рулевого управления в сборе подвижно соединены втулкой, вставленной в соединительное отверстие и удлиненную канавку, и втулка выполнена с возможностью скольжения в удлиненной канавке и вдоль нее, когда верхняя труба колонки рулевого управления в сборе движется в осевом направлении.
По второму аспекту настоящего изобретения настоящее изобретение предлагает автотранспортное средство, которое содержит рулевое колесо и также содержит вышеупомянутую колонку рулевого управления в сборе, соединенную с рулевым колесом.
В колонке рулевого управления для автотранспортного средства и автотранспортном средстве настоящего изобретения благодаря наличию элемента предотвращения вращения на верхней трубе колонки рулевого управления в сборе, когда происходит столкновение автотранспортного средства, и колонка рулевого управления подвергается смятию на определенную длину, крепежный кронштейн упирается в элемент предотвращения вращения во избежание вращения крепежного кронштейна относительно верхней трубы колонки рулевого управления в сборе, тем самым препятствуя воздействию направленной вверх силы, созданной колонкой рулевого управления, на крепежный кронштейн, и увеличению ударного воздействия рулевого колеса на водителя, и эффективно уменьшая травмы водителей и пассажиров.
В то же самое время, благодаря компоновке элемента предотвращения вращения, когда колонка рулевого управления продолжает подвергаться смятию, воздействие рулевого колеса на водителя соответствует только силе, действующей на рулевое колесо, когда колонка рулевого управления подвергается смятию, так что сила, воздействующая на водителя, может оставаться неизменной, когда колонка рулевого управления продолжает подвергаться смятию, что эффективно обеспечивает плавность смятия колонки рулевого управления.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено подробное описание некоторых частных вариантов выполнения настоящего изобретения, представленных в качестве примера без ограничения со ссылкой на приложенные чертежи. Одинаковые номера позиций на чертежах обозначают одни и те же или сходные компоненты или детали. Специалистам в рассматриваемой области должно быть понятно, что эти чертежи необязательно должны быть выполнены в масштабе. На приложенных чертежах:
фиг. 1 - кривая смятия колонки рулевого управления в сборе без использования элемента предотвращения вращения;
фиг. 2 - схематический перспективный вид колонки рулевого управления в сборе по варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг. 3 - схематический вид колонки рулевого управления в сборе в разобранном состоянии по варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг. 4 кривая смятия колонки рулевого управления в сборе с использованием элемента предотвращения вращения по варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг. 5 - увеличенный схематический вид элемента предотвращения вращения из фиг. 3;
фиг. 6 - схематический вид в собранном состоянии колонки рулевого управления в сборе и автотранспортного средства по варианту выполнения настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 2 показан схематический перспективный вид колонки рулевого управления в сборе по варианту выполнения настоящего изобретения, а на фиг. 3 показан схематический вид колонки рулевого управления в сборе в разобранном состоянии по варианту выполнения настоящего изобретения. Что касается фиг. 2 и фиг. 3, можно отметить, что в этом варианте выполнения для описания в основном используется фиг. 2. Колонка рулевого управления в сборе для автотранспортного средства может содержать крепежный кронштейн 3, колонку 1 рулевого управления и элемент 4 предотвращения вращения. Крепежный кронштейн 3 используется для крепления к кузову автотранспортного средства. Колонка 1 рулевого управления содержит нижний вал 11 колонки рулевого управления в сборе и верхнюю трубу 12 колонки рулевого управления в сборе, подвижно соединенную с нижним валом 11 колонки рулевого управления в сборе. Верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе подвижно соединена с крепежным кронштейном 3, так чтобы верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе могла перемещаться относительно нижнего вала 11 колонки рулевого управления в сборе и крепежного кронштейна 3 в осевом направлении. Элемент 4 предотвращения вращения расположен на верхней трубе 12 колонки рулевого управления в сборе и препятствует вращению верхней трубы 12 колонки рулевого управления в сборе относительно крепежного кронштейна 3 вокруг ее центральной оси.
Колонка рулевого управления в сборе для автотранспортного средств настоящего изобретения оснащена элементом 4 предотвращения вращения на верхней трубе 12 колонки рулевого управления в сборе. При столкновении автотранспортного средства крепежный кронштейн 3 может упираться в элемент 4 предотвращения вращения после смятия колонки управления на определенную длину и препятствовать вращению крепежного кронштейна относительно верхней трубы 12 колонки рулевого управления в сборе, т.е. направленная вверх сила, создаваемая колонкой управления после смятия колонки управления на определенную длину, исчезает. На фиг. 4 показана кривая смятия колонки управления, когда в вариант выполнения настоящего изобретения добавлен элемент 4 предотвращения вращения. Со ссылкой на фиг. 4 (рамка, показанная пунктиром) после смятия колонки рулевого управления на определенную длину ударное воздействие рулевого колеса на водителя остается неизменным, когда колонка рулевого управления продолжает подвергаться смятию. Соответственно, это препятствует воздействию направленной вверх силе, создаваемой колонкой рулевого управления, на крепежный кронштейн и увеличению ударного воздействия рулевого колеса на водителя, что эффективно снижает травмы водителя и пассажира.
Между тем, благодаря компоновке элемента 4 предотвращения вращения, когда колонка 1 рулевого управления продолжает подвергаться смятию, воздействие рулевого колеса на водителя соответствует только силе, действующей на рулевое колесо, когда колонка 1 рулевого управления подвергается смятию, так что сила, воздействующая на водителя, может оставаться неизменной, когда колонка рулевого управления продолжает подвергаться смятию, что эффективно обеспечивает плавность смятия колонки 1 рулевого управления.
В частности, на фиг. 5 показан схематический увеличенный вид элемента предотвращения вращения из фиг. 3. Со ссылкой на фиг. 5 совместно с фиг. 3 элемента 4 предотвращения вращения может быть выступом предотвращения вращения, выступающим наружу от наружной стенки верхней трубы 12 колонки рулевого управления в сборе. При столкновении автотранспортного средства верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе движется вниз на определенное расстояние относительно нижнего вала 11 колонки рулевого управления в сборе, и элемент предотвращения вращения и крепежный кронштейн 3 упираются друг в друга, препятствуя вращению крепежного кронштейна 3 относительно верхней трубы 12 колонки рулевого управления в сборе. Здесь, как показано на фиг. 2 и 3, крепежный кронштейн 3 может быть оснащен упором 31, и при столкновении автотранспортного средства верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе движется вниз на определенное расстояние относительно нижнего вала 11 колонки рулевого управления в сборе, и выступ предотвращения вращения и упор 31 упираются друг в друга, препятствуя вращению крепежного кронштейна 3 относительно верхней трубы 12 колонки рулевого управления в сборе.
В частности, как показано на фиг. 2 и 3, крепежный кронштейн 3 в целом является полузакрытой кольцевой стенкой, и две боковые стороны проема кольцевой стенки имеют два зажима 34, продолжающихся наружу в одном и том же направлении от двух боковых сторон. Зажим 34 имеет соединительное отверстие 35, крепежный кронштейн содержит втулку 33, расположенную между двумя противолежащими сторонами зажимов 34, и верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе может быть круглой трубой круглого сечения, которая имеет боковые стенки 22, продолжающиеся наружу в одном и том же направлении с обеих сторон в радиальном направлении. Боковые стенки 22 имеют удлиненные канавки 21, и удлиненная канавка 21 продолжается на определенную длину в осевом направлении верхней трубы 12 колонки рулевого управления в сборе. Когда крепежный кронштейн 3 подвижно соединен с верхней трубой 12 колонки рулевого управления в сборе, т.е., когда крепежный кронштейн 3 и верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе подвижно соединены втулкой 33, вставленной в соединительное отверстие 35 и удлиненную канавку 21, как показано на фиг. 2, крепежный кронштейн 3 расположен вокруг верхней трубы 12 колонки рулевого управления в сборе, и в то же самое время втулка 33 продолжается в удлиненную канавку 21 и соединяется с ней посредством посадки с зазором, и втулка 33 расположена таким образом, что когда верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе перемещается в осевом направлении, втулка 33 перемещается со скольжением по удлиненной канавке 21. Когда колонка 1 рулевого управления не смята, втулка 33 расположена на одном конце удлиненной канавки рядом с полом отделения для пассажиров автотранспортного средства. Когда колонка 1 рулевого управления подвергается смятию, верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе перемещается со скольжением вниз относительно крепежного кронштейна 3 и нижнего вала 11 колонки рулевого управления в сборе, и в то же самое время втулка 33 движется в направлении длины удлиненных канавок 21 относительно удлиненных канавок 21 в направлении конца рядом с рулевым колесом 5 (как показано на фиг. 6), т.е., когда колонка 1 рулевого управления подвергается смятию на определенную длину, при отсутствии элемента 4 предотвращения вращения крепежный кронштейн 3 будет вращаться вверх относительно верхней трубы 12 колонки рулевого управления в сборе вокруг втулки 33. При наличии элемента 4 предотвращения вращения указанный элемент 4 предотвращения вращения упирается в упор 3, и, следовательно, когда колонка 1 рулевого управления продолжает подвергаться смятию, сила рулевого колеса, действующая на водителя, будет оставаться неизменной. В ходе этого процесса выступ предотвращения вращения должен препятствовать вращению крепежного кронштейна 3 относительно верхней трубы 12 колонки рулевого управления в сборе, т.е. он должен воспринимать направленное вверх усилие колонки рулевого управления на крепежном кронштейне после смятия колонки рулевого управления на определенную длину (т.е. втулка 33 движется к концу удлиненной канавки 21 рядом с рулевым колесом), и, следовательно, выступ предотвращения вращения должен иметь определенную прочность, так чтобы он не мог сломаться, и имеет смещение после воздействия со стороны упора 31.
Между тем на фиг. 6 схематически показан вид в собранном состоянии колонки рулевого управления в сборе и автотранспортного средства по варианту выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг. 6, колонка рулевого управления расположена в кабине автотранспортного средства, причем один конец колонки рулевого управления соединен с рулевым колесом 5 автотранспортного средства, а другой конец расположен рядом с полом отделения для пассажиров автотранспортного средства, и колонка рулевого управления расположена в поперечном направлении под заданным углом к полу кабины автотранспортного средства. В частности, как показано на фиг. 6 и 2, нижняя точка 13 крепления расположена у нижнего вала 11 колонки рулевого управления в сборе, и верхняя поверхность 32 крепления расположена у крепежного кронштейна 3, как показано на фиг. 6, причем колонка 1 рулевого управления собрана с автотранспортным средством в целом с помощью нижней точки 13 крепления и верхней поверхности 32 крепления.
Между тем, как показано на фиг. 3, в варианте выполнения настоящего изобретения нижний вал 11 колонки рулевого управления в сборе и верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе могут образовывать внутренне-наружную трубную конструкцию, и нижний вал 11 колонки рулевого управления в сборе и верхняя труба 12 колонки рулевого управления в сборе могут быть соединены посредством посадки с зазором.
Кроме того, следует понимать, что положение элемента 4 предотвращения вращения может быть другим в зависимости от различных моделей автотранспортных средств и различных изготовителей. Положение элемента 4 предотвращения вращения может быть получено с помощью экспериментального исследования. В частности, когда втулка 33 движется к концу удлиненной канавки 21 рядом с рулевым колесом 5, элемент 4 предотвращения вращения и упор 4 могут непосредственно упираться друг в друга.
В частности, настоящее изобретение также предлагает транспортное средство, которое содержит рулевое колесо 5 и также содержит вышеуказанную колонку рулевого управления, соединенную с рулевым колесом 5.
Поскольку автотранспортное средство содержит колонку рулевого управления в сборе, то благодаря наличию элемента предотвращения вращения на верхней трубе колонки рулевого управления в сборе, когда происходит столкновение автотранспортного средства, и колонка рулевого управления подвергается смятию на определенную длину, крепежный кронштейн упирается в элемент предотвращения вращения во избежание вращения крепежного кронштейна относительно верхней трубы колонки рулевого управления в сборе, тем самым препятствуя воздействию направленной вверх силы, созданной колонкой рулевого управления, на крепежный кронштейн, и увеличению ударного воздействия рулевого колеса на водителя, и эффективно уменьшая травмы водителей и пассажиров.
На настоящий момент специалисты в соответствующей области техники должны понимать, что хотя в настоящем документе были подробно описаны пояснительные варианты выполнения настоящего изобретения, без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения многие другие варианты или модификации, которые соответствуют принципам настоящего изобретения, могут быть непосредственно получены из содержания настоящего изобретения. Таким образом, следует принять во внимание, что объем настоящего изобретения распространяется на все другие варианты и модификации.