Рулевая колонка автомобиля
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Рулевая колонка автомобиля, регулируемая в продольном направлении, содержит опору, привод и зажимной механизм. Опора соединена с шасси автомобиля. Привод расположен между боковыми стенками опоры. Зажимной механизм обеспечивает в открытом состоянии возможность регулировки привода относительно опоры в продольном направлении рулевой колонки. В закрытом состоянии зажимной механизм обеспечивает фиксирующее положение привода относительно опоры. Колонка содержит стяжной болт, проходящий через отверстия в боковых стенках опоры и вращающийся вокруг своей оси при открытии и закрытии зажимного механизма. Колонка содержит стопорную деталь, расположенную между боковыми стенками опоры и перемещаемую в результате вращения стяжного болта при открытии и закрытии зажимного механизма. Стопорная деталь при закрытом состоянии зажимного механизма входит в зацепление с соединенной с приводом сопряженной стопорной деталью. При открытом состоянии зажимного механизма стопорная деталь отведена от сопряженной стопорной детали. Сопряженная стопорная деталь расположена на стенке привода, расположенной параллельно оси стяжного болта, или образована этой стенкой. Сопряженная стопорная деталь установлена с возможностью в случае столкновения автомобиля перемещаться относительно привода с поглощением энергии. Достигается повышение надежности рулевой колонки. 11 з.п. ф-лы, 21 ил.
Данное изобретение относится к рулевой колонке для автомобиля, регулируемой по меньшей мере в ее продольном направлении, содержащей опору, которая может соединяться с шасси автомобиля, привод, расположенный между боковыми стенками опоры, и зажимной механизм, при открытом состоянии которого привод может регулироваться относительно опоры по крайней мере в продольном направлении рулевой колонки, а при закрытом состоянии установленное положение привода относительно опоры застопорено, и содержащей стяжной болт, пронизывающий отверстия в боковых стенках опоры и вращающийся вокруг своей оси при открытии и закрытии зажимного механизма, причем имеется по меньшей мере одна стопорная деталь, расположенная между боковыми стенками опоры и перемещаемая в результате вращения стяжного болта при открытии и закрытии зажимного механизма, которая при закрытом состоянии зажимного механизма входит в зацепление с соединенной с приводом сопряженной стопорной деталью или по крайней мере при начинающемся в случае столкновения автомобиля перемещении привода относительно опоры входит в зацепление с сопряженной стопорной деталью, а при открытом состоянии зажимного механизма удалена от сопряженной стопорной детали.
Регулируемые рулевые колонки предназначены для адаптации положения рулевого колеса к положению водителя на сиденье, они известны в различных конструктивных исполнениях. Наряду с регулируемыми рулевыми колонками, которые могут регулироваться только в продольном направлении или только по высоте (наклону), известны рулевые колонки, регулируемые как в продольном направлении, так и по высоту или наклону. Такая регулируемая рулевая колонка следует, например, из патентного документа EP 0802104 A1. При открытом состоянии зажимного механизма привод, в котором с возможностью вращения установлен вал рулевого управления, может регулироваться относительно опорного устройства, неподвижно закрепленного на шасси, как в продольном направлении, так и в направлении регулировки рулевой колонки по высоте или наклону. Для увеличения удерживающих сил при закрытом состоянии зажимного механизма этот механизм содержит пакеты пересекающихся дисков, взаимодействующих друг с другом по типу многодисковой фрикционной муфты.
Для рулевых колонок уже предложены различные устройства, позволяющие в случае столкновения автомобиля создать дополнительную удерживающую силу для противодействия сдвигу привода относительно опоры, чтобы предотвратить неконтролируемое перемещение рулевой колонки, благодаря чему также становится возможным контролируемое поглощение энергии энергопоглощающим устройством рулевой колонки. Такое энергопоглощающее устройство, например, состоит в том, что опора выполнена в виде салазок, которые установлены с возможностью перемещения по узлу шасси, неподвижно установленному на шасси автомобиля, причем между узлом шасси и опорой выполнено энергопоглощающее устройство, например, пластинка, работающая на изгиб. Такое исполнение следует из патентного документа WO 2006042604. В нем описывается регулируемая рулевая колонка, в которой для поглощения энергии при перемещении крепежной детали, посредством которого вал рулевого управления установлен с возможностью вращения относительно консоли, закрепленной на автомобиле, предусмотрена U-образная пластинка, работающая на изгиб, которая в случае столкновения вызывает поглощение энергии благодаря изгибу и дополнительному надрыву вдоль предусмотренных для этого насечек. Разумеется, чтобы поглощение энергии этим устройством произошло в действительности, должно быть обеспечено, чтобы регулируемая рулевая колонка не смещалась в пределах возможного регулирования. Для этого стопорное устройство, посредством которого после регулировки фиксируется соответствующее положение, должно иметь соответствующую конструкцию. В соответствии с патентным документом WO 2006042604 для этого предусмотрено дополнительное аварийное блокировочное устройство. Для этого предусмотрен зажимной клин, который в случае столкновения вдвигается в зазор между приводом и опорой. Зажимной клин соединен со стяжным болтом или деталью, перемещающейся вместе с этим болтом в осевом направлении. При закрытии зажимного механизма зажимной клин сдвигается вместе со стяжным болтом в осевом направлении, так что создается поверхность контакта зажимного клина с поверхностью прилегания привода, чтобы в случае столкновения клин мог вовлекаться в движение в результате начинающегося перемещения привода.
Кроме того, из патентного документа DE 10 2005052123 B3 следует энергопоглощающее устройство для поглощения энергии в случае столкновения; здесь установленный на приводе стопорный элемент, в зацеплении с которым в закрытом состоянии стопорного устройства, предназначенного для фиксации установленного положения рулевой колонки, находится сопряженный стопорный элемент, соединен с приводом так, что в случае столкновения он может с поглощением энергии перемещаться относительно привода в продольном направлении рулевой колонки. Еще один стопорный элемент стопорного устройства, который может с поглощением энергии перемещаться относительно привода, известен из публикации EP 1464560 A2.
Из документа US 6,139,057 A следует регулируемая рулевая колонка названного типа. Здесь на стяжном болте расположена стопорная деталь, вращающаяся в результате вращения стяжного болта при открытии и закрытии зажимного механизма, причем между стяжным болтом и стопорной деталью действует упругий элемент. При закрытом состоянии зажимного механизма зубчатый венец стопорной детали сцепляется с зубчатым венцом сопряженной стопорной детали, образованной рамой, приваренной к внутренней стороне боковой стенки привода. При открытом состоянии зажимного механизма зубчатый венец стопорной детали отведен от зубчатого венца сопряженной стопорной детали. Благодаря этому устройству в случае столкновения автомобиля развивается дополнительная удерживающая сила, противодействующая перемещению рулевой колонки в продольном направлении. Для предотвращения изменения регулировки по высоте или наклону в случае столкновения автомобиля имеется устройство, которое действует аналогичным образом. Из-за описанного в этом документе устройства увеличивается пространство, необходимое для монтажа рулевой колонки, а ширина взаимодействующих зубчатых венцов может быть лишь сравнительно небольшой, в результате дополнительная удерживающая сила аварийного блокировочного устройства ограничивается.
Из документа US 2006/0090586 A1 известно аварийное стопорное устройство аналогичного действия, оно противодействует только перемещению рулевой колонки по высоте или наклону. Из документа GB 2291840 A известна рулевая колонка, в которой стопорная деталь закреплена на приводе.
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить рулевую колонку названного типа, которая наряду с монтажом в сравнительно небольшом пространстве в случае столкновения делает возможным надежное зацепление стопорной детали с сопряженной стопорной деталью. Эта задача решается благодаря рулевой колонке с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Благодаря тому что сопряженная стопорная деталь расположена на стенке, расположенной параллельно оси стяжного болта, в частности на верхней или нижней боковой стенке привода, или образована этой стенкой, несмотря на компактную конструкцию рулевой колонки могут создать сравнительно большую ширину зацепления между стопорной деталью и сопряженной стопорной деталью. При открытии и закрытии зажимного механизма, который при закрытом состоянии противодействует перемещению привода относительно опоры, стяжной болт вращается вокруг своей оси, а вместе с ним вращается и стопорная деталь, предпочтительно расположенная на стяжном болте. При открытом состоянии стопорная деталь удалена от сопряженной стопорной детали, то есть выведена из зацепления. При закрытом состоянии зажимного механизма стопорная деталь вводится в контакт с сопряженной стопорной деталью предпочтительно с подпружиниванием.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения после закрытия зажимного механизма стопорная деталь входит в зацепление с сопряженной стопорной деталью либо непосредственно с геометрическим замыканием, либо сначала стопорная деталь контактирует с сопряженной стопорной деталью лишь фрикционно. Однако в последнем случае благодаря подпружиненному контакту стопорная деталь при начинающемся перемещении привода относительно опоры, которое может произойти при превышении удерживающей силы зажимного механизма, например, в случае столкновения автомобиля, переводится в зацепление с геометрическим замыканием с сопряженной стопорной деталью. При этом могут определить максимальное значение возможного перемещения до достижения зацепления с геометрическим замыканием. С этой целью в сопряженной стопорной детали предпочтительно располагают несколько элементов для зацепления, в простейшем случае - выемок, в которые может войти фасонный элемент стопорной детали, например, выступ. Промежуток между выемками определяет максимально возможную величину перемещения до зацепления с геометрическим замыканием между стопорной деталью и сопряженной стопорной деталью.
Преимущество такого решения заключается в том, что при этом можно использовать несколько известных из состояния техники возможностей для опору относительно привода. При этом стопорение можно осуществить как при помощи геометрического замыкания, например посредством зубчатого зацепления, так и при помощи фрикционного замыкания. Управление зажимным механизмом можно осуществить также, применив известную комбинацию из косой шайбы и кулачковой детали, или при помощи тел качения, которые катятся вдоль заданной дорожки и делают возможным соответствующее натяжение зажимного устройства. Главное, чтобы имелся стяжной болт, который расположен поперек направления перемещения привода относительно опоры и при переходе от положения, при котором возможно перемещение опоры относительно привода, в положение, при котором перемещение опоры относительно привода заблокировано, совершает вращательное движение вокруг своей оси. Это вращательное движение используется для перемещения стопорной детали в положение готовности или из положения готовности.
Согласно изобретению предусмотрено, что в случае столкновения автомобиля сопряженная стопорная деталь может с поглощением энергии перемещаться относительно привода. Итак, существует соединение сопряженной стопорной детали с приводом с возможностью перемещения, сопровождающегося поглощением энергии. При этом сила, противодействующая перемещению, намного больше, предпочтительно более чем на порядок, силы, обычно необходимой для перемещения в продольном направлении привода относительно опоры при открытом состоянии зажимного механизма. Если в случае столкновения удерживающая сила зажимного механизма преодолевается и на сопряженную стопорную деталь действует сила, которая больше силы, противодействующей перемещению сопряженной стопорной детали, то сопряженная стопорная деталь может с поглощением энергии перемещаться относительно привода. Итак, сопряженная стопорная деталь и привод являются отдельными деталями.
Предпочтительно соединение сопряженной стопорной детали с приводом с возможностью перемещения и поглощения энергии рассчитано так, что силы, противодействующие перемещению привода относительно неподвижно закрепленной на шасси опоре или шасси автомобиля, составляют от 500 до 10000 Н. Благодаря этим силам также преодолеваются другие существующие, смотря по обстоятельствам, удерживающие силы зажимного механизма, в частности, действующие благодаря фрикционному сопротивлению. Если упомянутые силы лежат в пределах указанного порядка величин, то опасность травмы водителя минимизирована. При этом для оптимизации желательно, чтобы кривую изменения сил в зависимости от перемещения могли специально задавать или регулировать, в идеальном случае возможность регулировки должна обеспечиваться даже в случае столкновения.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения сопряженная стопорная деталь выполнена в виде элемента из листового металла, имеющего два плеча и согнутого так, что он имеет примерно U-образную форму, В монтажном положении элемент из листового металла ориентирован так, что его дугообразная часть направлена в сторону водителя, то есть к тому концу вала рулевого управления, который расположен ближе к рулевому колесу. Первое плечо, также называемое "планкой", выполнено в виде пластины листового металла и содержит несколько элементов для зацепления. Второе плечо соединено с приводом, в котором прямо или косвенно установлен с возможностью вращения вал рулевого управления, и имеет две параллельные друг другу и другому плечу линии ослабления, например, насечки, между которыми образована отрывная лапка. В том случае, если зажимное устройство закрыто, и происходит перемещение привода относительно опоры, благодаря геометрическому замыканию между элементом для зацепления и элементом для геометрического зацепления планка перемещается, так что также перемещается дугообразная часть, и отрывная лапка вырывается из второго плеча. Благодаря нескольким элементами для зацепления кривая "сила - перемещение" и весь путь, имеющийся для поглощения энергии, всегда одинаковы, независимо от регулируемого положения привода относительно опоры. Вместо отрывной лапки также могут предусмотреть только пластинку, работающую на изгиб, или комбинацию этих двух элементов.
С этим предпочтительным вариантом осуществления изобретения связан ряд преимуществ. Так, дополнительное монтажное пространство почти не требуется. В частности, не нужно удлинять стяжной болт, и нет необходимости конструировать более широкую рулевую колонку. Кроме того, могут обойтись минимальным вмешательством в зажимное устройство, и обеспечен простой монтаж. Этот вариант делает возможной комбинацию двух функций. В известных устройствах, например в устройстве, описанном в патентном документе WO 2006042604 A1, между приводом и опорой предусмотрены салазки. Для удобства регулировки рулевой колонки привод перемещают относительно салазок. Для контролируемого поглощения энергии в случае столкновения салазки относительно опоры перемещаются по промежуточным энергопоглощающим средствам. При этом должно быть обеспечено, чтобы во время поглощения энергии не происходило неконтролируемое перемещение привода относительно салазок. В варианте, предложенном в изобретении, обе функции объединены в одном элементе - элементе из листового металла, согнутом так, что он имеет U-образную форму. Теперь уже салазки не требуются, по крайней мере, для рулевых колонок с регулировкой только в продольном направлении.
Предлагаемая рулевая колонка может регулироваться только в продольном направлении или дополнительно к возможности регулировки в продольном направлении она может быть регулируемой также по высоте или наклону. Например, с этой целью стяжной болт может пронизывать удлиненные отверстия в боковых стенках опоры, простирающиеся в направлении регулировки по высоте или наклону. Вполне могут предусмотреть промежуточный узел, перемещаемый относительно опоры в направлении регулировки по высоте или наклону, причем привод может регулироваться относительно промежуточного узла в продольном направлении рулевой колонки или вала рулевого управления. Такие конструкции известны. В другом варианте осуществления изобретения промежуточный узел может отпасть, а боковые стенки опоры при закрытом состоянии зажимного механизма могут быть зажаты непосредственно с приводом способом, который также уже известен.
В одном из возможных вариантов опору могут жестко закрепить на шасси автомобиля. В другом варианте опора закреплена на узле шасси, который в свою очередь может быть жестко закреплен на шасси автомобиля, причем при нормальном режиме опора может сдвигаться относительно узла шасси, а в случае столкновения (т.е. при превышении порогового значения воздействующей силы) она может перемещаться относительно узла шасси в направлении передней части автомобиля. При этом между опорой и узлом шасси предпочтительным образом могут предусмотреть энергопоглощающие средства, например, по меньшей мере одну пластинку, работающая на изгиб. Такие конструкции известны.
Остальные преимущества и подробности изобретения поясняются ниже при помощи прилагаемых чертежей. На чертежах изображено следующее.
Фиг.1. Вид на расположенный под углом первый пример осуществления предлагаемой рулевой колонки.
Фиг.2. Вид на расположенный под углом стяжной болт с расположенной на нем стопорной деталью.
Фиг.3. Вид на расположенную под углом сопряженную стопорную деталь.
Фиг.4. Расположенная на стяжном болте стопорная деталь в зацеплении с сопряженной стопорной деталью.
Фиг.5. Вид сбоку на часть рулевой колонки с частичным разрезом; приводной рычаг находится в положении закрытия.
Фиг.6. Вид, соответствующий фиг.5, но с приводным рычагом в положении открытия.
Фиг.7. Вид на расположенную под углом рулевую колонку согласно второму примеру осуществления изобретения.
Фиг.8a и b. Вид на расположенный под углом стяжной болт со стопорной деталью согласно второму варианту осуществления изобретения.
Фиг.9. Вид на расположенную под углом сопряженную стопорную деталь.
Фиг.10. Расположенная на стяжном болте стопорная деталь в зацеплении с сопряженной стопорной деталью.
Фиг.11 и 12. Вид сбоку на детали рулевой колонки согласно второму варианту осуществления изобретения, с частичным разрезом; приводной рычаг находится в положении закрытия и положении открытия.
Фиг.13. Частичный вид на расположенную под углом рулевую колонку согласно третьему варианту осуществления изобретения; для наглядности часть привода удалена, а сопряженная стопорная деталь изображена с местным разрезом вдоль средней продольной оси.
Фиг.14. Вид на расположенную под углом рулевую колонку согласно четвертому примеру осуществления изобретения.
Фиг.15. Частичный вид с местным разрезом на расположенную под углом рулевую колонку согласно четвертому примеру осуществления изобретения.
Фиг.16. Вид сверху на рулевую колонку согласно четвертому примеру осуществления изобретения.
Фиг.17. Вид на расположенную под углом сопряженную стопорную деталь модифицированной конструкции.
Фиг.18. Вид на расположенную под углом сопряженную стопорную деталь дополнительной модифицированной конструкции.
Фиг.19. Вид на расположенную под углом сопряженную стопорную деталь еще одной модифицированной конструкции.
Фиг.20. Частичный вид на расположенную под углом рулевую колонку согласно разновидности третьего варианта осуществления изобретения; для наглядности часть привода удалена, а сопряженная стопорная деталь изображена с местным разрезом вдоль средней продольной оси.
Первый пример осуществления предлагаемой рулевой колонки показан на фиг.1-6, причем фиг.2 и 4 наглядно иллюстрируют варианты осуществления стяжного болта 12 для этого примера.
Рулевая колонка содержит опору 1, которая может крепиться к шасси автомобиля. Вал 2 рулевого управления, на конце 3 (обращенном к рулевому колесу) которого может устанавливаться рулевое колесо, установлен с возможностью вращения в подшипнике кожуха или привода 4, который опирается на опору 1. При открытом состоянии зажимного механизма 5 рулевая колонка может регулироваться в своем продольном направлении 6 (т.е. в осевом направлении вала 2) и в направлении 7 по высоте или наклону. Привод 4 может регулироваться относительно опоры 1 в продольном направлении бив направлении 7 для регулировки по высоте или наклону.
Привод 4 расположен между боковыми стенками 8, 9 опоры 1, в которых имеются отверстия 10, 11, которые выполнены в виде удлиненных отверстий, простирающихся в направлении 7 регулировки по высоте или наклону и пронизываются стяжным болтом 12 зажимного механизма 5. Стяжной болт 12 кроме того пронизывает отверстия 13, 14 в боковых стенках 15, 16 привода 4. выполненных о виде удлиненных отверстий, простирающихся в продольном направлении 6.
Краями пронизываемых им отверстий 10, 11 в боковых стенках 8, 9 опоры 1 стяжной болт 12 удерживается в соответствующем положении рулевой колонки, отрегулированном по высоте или наклону, без возможности перемещения в продольном направлении рулевой колонки.
В изображенном на чертеже примере между опорой 1 и приводом 4 расположен промежуточный узел 40. Этот узел имеет боковые стенки 41, 42, расположенные между соответствующей боковой стенкой 8, 9 опоры 1 и приводом 4. Стяжной болт 12 пронизывает круглые отверстия в боковых стенках 41, 42. Промежуточный узел 40 может поворачиваться относительно опоры 1 вокруг оси 30 поворота в направлении 7 регулировки по высоте или наклону. В продольном направлении 6 рулевой колонки боковые стенки 41, 42 направлены относительно привода выступающими буртиками, взаимодействующими с продольными пазами 43 на боковых поверхностях привода 4.
При закрытом состоянии зажимного механизма боковые стенки 8, 9 опоры 1 с обеих сторон прижаты к боковым стенками 41, 42 промежуточного узла 40, которые прижаты к приводу 4, причем взаимодействующие поверхности трения представляют собой фрикционные стопорные элементы зажимного механизма. Нажимные детали 17, расположенные на стяжном болте и прижатые к наружным сторонам боковых стенок 8, 9 образуют дополнительные поверхности трения, взаимодействующие с боковыми стенками 8, 9, в результате образуются дополнительные фрикционные стопорные элементы зажимного устройства. В принципе при помощи взаимодействующих фрикционных дисков известным образом могут создать другие дополнительные поверхности трения.
Для открытия и закрытия зажимного механизма предназначен приводной рычаг 18, при повороте которого известным образом вращается кулачковый диск 20, взаимодействующий с сопряженным диском 19 (косой шайбой), причем при закрытии зажимного механизма оба диска 19, 20 раздвигаются. Итак, стопорные элементы зажимного механизма 5 входят в зацепление друг с другом в результате перемещения стяжного болта 12 в осевом направлении, т.е. посредством смещения в осевом направлении относительно стяжного болта 12.
Вместо приводного рычага 18 для приведения в действие зажимного механизма может быть предусмотрен другой привод, например, электрический. Для перемещения стяжного болта 12 в осевом направлении или перемещения стопорных элементов в осевом направлении относительно болта 12 вместо косой шайбы или кулачкового диска 20 может быть предусмотрен другой механизм.
При помощи выступающей части 21 стяжного болта 12, выполненной в виде многогранника, как показано на фиг.4, приводной рычаг 18 без возможности относительного вращения соединен со стяжным болтом 12. Вместо этого для соединения со стяжным болтом 12 без возможности относительного вращения приводной рычаг 18, например, может захватывать головку 22 болта 12, быть приварен к болту 12 или при помощи накатки соединен с ним с прессовой посадкой. Соответствующий стяжной болт 12 без дополнительной выполненной выступающей части 21 показан на фиг.2.
Благодаря соединению приводного рычага 18 со стяжным болтом 12 без возможности относительного вращения при открытии и закрытии зажимного механизма болт вращается вокруг своей оси.
На стяжном болте 12 расположена стопорная деталь 23. Она находится в районе между боковыми стенками 8, 9 опоры 1. Стопорная деталь 23 расположена на стяжном болте 12 с возможностью поворота вокруг его оси, предпочтительно благодаря тому, что, как показано на чертеже, болт 12 пронизывает отверстие в детали 23.
Кроме того на стяжном болте 12 расположен пружинный элемент 24. С обеих сторон стопорной детали 23 этот элемент имеет участки 24а, 24b, в виде пружины охватывающие стяжной болт 12, и соединяющий их дуговой участок 24 с, причем участки 24a, 24b, 24c состоят из цельной пружинной проволоки. Участки 24a, 24b без возможности относительного вращения соединены со стяжным болтом 12, например, посредством зажима, геометрического замыкания или адгезионного соединения, в частности приклеивания или точечной сварки. Дуговой участок 24 с простирается через паз 25 в стопорной детали 23.
Благодаря этому без воздействия внешней силы стопорная деталь 23 удерживается в определенном угловом положении относительно стяжного болта 12 и может быть выведена из этого положения с преодолением восстанавливающей силы пружинного элемента 24.
Кроме того, на приводе 4, а именно на верхней боковой стенке 27 привода 4, расположенной параллельно оси стяжного болта 12, закреплена сопряженная стопорная деталь 26. Сопряженная стопорная деталь 26 содержит планку с несколькими элементами 29 для зацепления, следующими друг за другом через промежутки в продольном направлении 6 рулевой колонки или вала 2 рулевого управления; элементы 29 предусмотрены для зацепления с геометрическим замыканием стопорной детали 23. В изображенном на чертеже примере осуществления элементы 29 для зацепления образованы щелеобразными выемками, пронизывающими материал планки, в которые может быть введен выступ 31 стопорной детали 23. Выемки могут быть выполнены, например, также в виде пазообразных углублений или просто в виде перфораций.
При открытом состоянии зажимного механизма 5 стопорная деталь 23 отведена от сопряженной стопорной детали 26, ср. фиг.6. В результате вращения стяжного болта 12 при закрытии зажимного механизма 5 стопорная деталь 23 прижимается к сопряженной стопорной детали 26. При этом могут возникнуть два случая. С одной стороны взаимное расположение между стопорной деталью 23 и сопряженной стопорной деталью 26 (в соответствии с текущим регулируемым положением рулевой колонки в продольном направлении) может быть как раз таким, что стопорная деталь 23 входит в один из элементов 29 для зацепления, так что между стопорной деталью 23 и сопряженной стопорной деталью 26 сразу же образуется зацепление с геометрическим замыканием. С другой стороны выступ 31 может прилегать к перемычке между двумя следующим и друг за другом элементами 29. В этом случае благодаря упругой силе пружинного элемента 24 стопорная деталь 23 прижимается к сопряженной стопорной детали 26. Если при последнем положении стопорной детали 23 дело доходит до столкновения автомобиля, в результате которого удерживающая сила привода 4 относительно опоры 1, создаваемая стопорными элементами зажимного механизма 5, превышается, и начинается перемещение привода 4 относительно опоры 1, продолжающееся до тех пор, выступ 31 не дойдет до участка над одним из элементов 29 для зацепления, после чего он под действием упругой силы пружинного элемента 24 вводится в зацепление с этим элементом 29.
Итак, сразу же после закрытия зажимного механизма 5 или по крайней мере после первоначального незначительного перемещения привода 4 относительно опоры 1, меньшего, чем промежуток между двумя следующими друг за другом элементами 29 для зацепления, в случае столкновения между стопорной деталью 23 и сопряженной стопорной деталью 26 возникает зацепление с геометрическим замыканием.
В примере осуществления изобретения в соответствии с фиг.1-6 выполненная в виде планки сопряженная стопорная деталь 26 соединена с приводом так, что она с поглощением энергии может быть перемещена относительно привода 4 в продольном направлении 6 рулевой колонки или вала 2 рулевого управления. Для этого плечо U-образной сопряженной стопорной детали 26 через изгиб соединено с отрывной пластиной 32, в свою очередь жестко соединенной с боковой стенкой 27 привода 4. Отрывная пластина 32 также может образовывать часть боковой стенки 27 привода.
Отрывная пластина 32 имеет линии ослабления 33, 34, например, образованные перфорациями, которые на фиг.3 и 4 обозначены пунктиром. Благодаря этому ограничивается отрывная лапка 28. В результате достаточно сильного тянущего усилия на планочной сопряженной стопорной детали 26 отрывная лапка 28 может с поглощением энергии все больше и больше отрываться вдоль линий 33, 34 ослабления, при этом образуется лапка, продолжающая планочную сопряженную стопорную деталь. Дополнительная составляющая поглощения энергии возникает в результате работы по изгибанию, совершаемой при перемещении места изгиба.
Вместо образования линий 33, 34 ослабления лапку 28а могут выполнить, по меньшей мере частично, в виде пластинки, работающей на изгиб, которая благодаря прорезям или удлиненным отверстиям 33a, 34a отделяется на заданном участке изгиба от основной пластины 32а (ср. фиг 17).
Кроме того, можно скомбинировать оба механизма поглощения энергии и за удлиненными отверстиями 33a, 34a предусмотреть соответствующие линии 33, 34 ослабления, делающие возможным контролируемый разрыв отрывной лапки 28 по окончании чистой операции сгибания лапки 28а (фиг.18).
Как наглядно показано на фиг.19, такие энергопоглощающие элементы могут быть расположены на основной пластине также параллельно, причем для каждого энергопоглощающего элемента может быть предусмотрена либо только гибка, либо гибка с последующими операциями резания и отрыва, либо только операции отрыва, и в отдельных энергопоглощающих элементах могут применяться одинаковые или разные механизмы поглощения энергии. При этом либо на одной отрывной пластине 32 или основной пластине 32а, либо на отдельных расположенных рядом друг с другом отрывных или основных пластинах может быть предусмотрено два или большее число расположенных параллельно друг другу энергопоглощающих элементов.
Второй пример осуществления изобретения показан на фиг.7-12. Отличие от вышеописанного примера состоит, прежде всего, в отношении вида соединения стопорной детали 23 со стяжным болтом 12. Стопорная деталь 23 опять же расположена с возможностью поворота на стяжном болте 12. Стяжной болт имеет выступающий радиально наружу штифт 35, который входит в паз 36 стопорной детали 23 и перемещается в этом пазу при повороте стопорной детали 23 относительно стяжного болта 12. Кроме того, на стяжном болте 12 установлен пружинный элемент 37 в виде дугообразной пружины, причем концы пружинной проволоки выдаются в радиальные отверстия болта 12. При закрытом состоянии зажимного механизма 5 пружинный элемент 37, простирающийся над стопорной деталью 23, прижимает стопорную деталь 23 к сопряженной детали 26 (ср. фиг.10 и 11). Если при открытии зажимного механизма 5 стяжной болт 12 вращается (по часовой стрелке, если смотреть с того конца, который противоположен головке 22 болта), то штифт 35 поворачивается вместе с болтом и доходит до конца паза 36 (на фиг.8b паз расположен немного ниже штифта 35), после чего стопорная деталь 23 поворачивается и отводится от сопряженной стопорной детали 26.
Возможны и другие соединения сопряженной стопорной детали 26 с приводом 4, благодаря которым деталь 26 в случае столкновения автомобиля может с поглощением энергии перемещаться относительно привода 4. На фиг.13 в качестве примера показано исполнение, при котором на той стороне сопряженной стопорной детали 26, которая обращена в противоположную от стопорной детали 23 сторону, установлен палец 38, простирающийся в удлиненное отверстие 39 боковой стенки 27 привода 4, простирающееся в продольном направлении 6. В исходном состоянии палец 38 находится на расширенном участке удлиненного отверстия 39. При перемещении пальца 38 относительно удлиненного отверстия 39 происходит расширение удлиненного отверстия 39, в результате поглощается энергия.
В варианте осуществления такого исполнения, показанном на фиг.20, к удлиненному отверстию 39 примыкает полосчатый участок 39а, который при вдвигании пальца 38 разделяется. Таким образом, на первом участке посредством расширения удлиненного отверстия 39 можно заранее задать первый уровень поглощения энергии, а на втором участке посредством разделения полосчатого участка 39а - второй уровень поглощения энергии. Разумеется, ширину удлиненного отверстия по пути перемещения пальца можно варьировать в соответствии с необходимой характеристикой поглощения энергии. Например, чтобы достичь прогрессивного поглощения энергии, к концу перемещения при столкновении эта ширина может постепенно уменьшаться.
Альтернативно полосчатый участок 39а может представлять собой удлиненное отверстие весьма небольшой ширины, например менее половины диаметра, то есть толщины, пальца 38.
Также вполне можно совершенно отказаться от расширения удлиненного отверстия 39 и осуществлять поглощение энергии исключительно благодаря разделению полосчатого участка 39а. На верхней и/или нижней стороне полосчатого участка 39а предпочтительно расположена продольная канавка. Для установки уровня поглощения энергии эта канавка имеет соответствующую глубину и/или ширину.
В примере, показанном на фиг.14-16, U-образная сопряженная стопорная деталь 26 охватывает стопорную деталь 23. Участок с элементами 29 для зацепления прилегает к верхней боковой стенке привода 4. Отрывная пластина с отрывной лапкой 28 закреплена на приводе 4 на той стороне стяжного болта 12, которая обращена в противоположную от вала рулевого управлению сторону.
Вместо отрывной лапки 28 опять же можно предусмотреть, например, пластинку, работающую на изгиб, или комбинацию из отрывной лапки и пластинки, работающей на изгиб.
В различных описанных вариантах осуществления изобретения сопряженная стопорная деталь 26 расположена на верхней боковой стенке 27 привода 4. Вместо этого сопряженная стопорная деталь может быть расположена на другой стенке привода 4, которая расположена параллельно оси стяжного болта 12, например, на нижней боковой стенке.
Элементы 29 для зацепления сопряженной стопорной детали 26 могут быть выполнены не в виде выемок, при этом стопорная деталь может иметь соответствующий элемент для зацепления, чтобы сделать возможным зацепление между стопорной деталью 23 и сопряженной стопорной деталью 26, неподвижное относительно продольного направления 6 рулевой колонки или вала 2 рулевого управления, в частности с геометрическим замыканием. В этом случае опять же по продольной протяженности сопряженной стопорной детали 26, проходящей в продольном направлении 6, может иметься несколько позиций для зацепления стопорной детали 23. Например, элементы 29 для зацепления сопряженной стопорной детали 26 могут быть образованы также зубьями зубчатого венца, а стопорная деталь 23 может иметь соответствующий сопряженный зубчатый венец.
Существующий в изображенных примерах промежуточный узел 40 между опорой 1 и приводом 4 может отпасть. В этом случае при закрытом состоянии зажимного механизма 5 боковые стенки 8, 9 опоры 1 могут быть с обеих сторон прижаты прямо к приводу 4. В этом случае ось поворота между приводом 4 и опорой 1 также может быть образована, например, карданным шарниром, через который вал 2 рулевого управления соединен со следующей частью вала. Далее, ось поворота также может быть образована установленным на опоре 1 шарнирным болтом, пронизывающим удлиненное отверстие привода 4, простирающееся в продольном направлении 6.
Изобретение применимо также для рулевых колонок, регулируемых только в продольном направлении 6. В этом случае стяжной болт 12 может пронизывать отверстия 10, 11 в боковых стенках 8, 9 опоры 1, выполненные в виде круглых отверстий.
Части боковых стенок 15, 16 привода 4, выступающие за верхнюю боковую стенку 27 также могут отпасть, так что стяжной болт 12 отверстия 13, 14 в приводе 4 не пронизывает.
Также стопорная деталь 23 может быть соединена со стяжным болтом 12 без возможности поворота и выполнена, например, с подпружиниванием. Кроме того может быть предусмотрено исполнение, при котором стопорная деталь 23 соединена со стяжным болтом 12 без возможности поворота, а при открытии и закрытии зажимного механизма 5 приводная деталь, например, приводной рычаг 18, действует непосредственно на зажимную деталь, например, косую шайбу или кулачковый диск 20, и вращает ее. Стяжной болт 12 при вращении зажимной детали может вовлекаться в движение этой деталью, причем с промежуточным включением пружинного элемента, так что при закрытом состоянии зажимного механизма 5 стопорная деталь 23 прижимается этим пружинным элементом к сопряженной стопорной детали 26.
Кроме того, на удлиненной части стопорной детали 23 вполне могут предусмотреть элементы для зацепления, а на сопряженной стопорной детали - выступ, входящий в элементы для зацепления.
Во всех вариантах, в которых предусмотрена перемещаемость сопряженной стопорной детали относительно привода с рассеянием энергии, перемещаемость сопряженной стопорной детали относительно привода имеет определенную, заданную или регулируемую кривую "сила - перемещение". При этом, если в осевом направлении рулевой колонки действует сила такой величины, что начинается перемещение сопряженной стопорной детали относительно привода, привод предпочтительно перемещается в осевом направлении рулевой колонки.
Значение силы, действующей на привод в продольном направлении рулевой колонки в сторону передней части автомобиля, начиная с которого начинается перемещение сопряженной стопорной детали относительно привода, предпочтительно составляет менее 10000 Н, например менее 5000 Н.
1. Рулевая колонка автомобиля, регулируемая по меньшей мере в ее продольном направлении (6), содержащая опору (1), соединяемую с шасси автомобиля, привод (4), расположенный между боковыми стенками (8, 9) опоры (1), и зажимной механизм (5), обеспечивающий в открытом состоянии возможность регулировки привода (4) относительно опоры (1) по крайней мере в продольном направлении (6) рулевой колонки, а в закрытом состоянии фиксирующий положение привода (4) относительно опоры (1), и содержащая стяжной болт (12), проходящий через отверстия (10, 11) в боковых стенках (8, 9) опоры (1) и вращающийся вокруг своей оси при открытии и закрытии зажимного механизма (5), причем имеется по меньшей мере одна стопорная деталь (23), расположенная между боковыми стенками (8, 9) опоры (1) и перемещаемая в результате вращения стяжного болта (12) при открытии и закрытии зажимного механизма (5), которая при закрытом состоянии зажимного механизма (5) входит в зацепление с соединенной с приводом (4) сопряженной стопорной деталью (26) или по крайней мере при начинающемся в случае столкновения автомобиля перемещении привода (4) относительно опоры (1) входит в зацепление с сопряженной стопорной деталью (26), а при открытом состоянии зажимного механизма (5) отведена от сопряженной стопорной детали (26), отличающаяся тем, что сопряженная стопорная деталь (26) расположена на стенке (27) привода (4), расположенной параллельно оси стяжного болта (12), или образована этой стенкой, причем сопряженная стопорная деталь (26) установлена с возможностью в случае столкновения автомобиля перемещаться относительно привода (4) с поглощением энергии.
2. Рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что сопряженная стопорная деталь (26) расположена на нижней или верхней боковой стенке (27) привода (4) или образуется этой стенкой.
3. Рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что сопряженная стопорная деталь (26) содержит несколько элементов (29) для зацепления, следующих друг за другом в продольном направлении (6) рулевой колонки.
4. Рулевая колонка по п.3, отличающаяся тем, что элементы (29) для зацепления образованы выемками, в которые для создания зацепления с геометрическим замыканием, действующего в продольном направлении (6) рулевой колонки, может быть введен выступ (31) стопорной детали (23).
5. Рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что стопорная деталь (23) расположена на стяжном болте (12).
6. Рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что при закрытом состоянии зажимного механизма (5) стопорная деталь (23) с подпружиниванием прижата к сопряженной стопорной детали (26).
7. Рулевая колонка по п.6, отличающаяся тем, что стопорная деталь (23) установлена с возможностью поворота относительно стяжного болта (12), причем между стяжным болтом (12) и стопорной деталью (23) действует пружинный элемент (24).
8. Рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что сопряженная стопорная деталь (26) посредством пластинки, работающей на изгиб, и/или отрывной лапки (28) соединена с приводом (4).
9. Рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что сопряженная стопорная деталь (26) соединена с приводом (4) посредством по меньшей мере одного пальца (38), входящего в удлиненное отверстие (39), ширина которого по меньшей мере частично меньше наружного диаметра пальца (38), причем палец (38) в случае столкновения автомобиля может с поглощением энергии перемещаться в удлиненном отверстии (39).
10. Рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что при закрытом состоянии зажимного механизма (5) боковые стенки (8, 9) опоры (1) с обеих сторон прижаты к приводу (4) или расположенным между боковыми стенками (8, 9) опоры (1) и приводом (4) боковым стенкам промежуточного узла (40), которые в свою очередь с обеих сторон прижаты к приводу (4).
11. Рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что краями пронизываемых им отверстий (10, 11) в боковых стенках (8, 9) опоры (1) стяжной болт (12) удерживается без возможности перемещения в продольном направлении (6) рулевой колонки.
12. Рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что перемещение сопряженной стопорной детали (26) относительно привода (4) наступает при усилии, действующем на привод (4) в продольном направлении рулевой колонки, составляющем менее 10000 Н.
