RU2650309C1 - Collapsible steering column of vehicle - Google Patents
Collapsible steering column of vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650309C1 RU2650309C1 RU2016150279A RU2016150279A RU2650309C1 RU 2650309 C1 RU2650309 C1 RU 2650309C1 RU 2016150279 A RU2016150279 A RU 2016150279A RU 2016150279 A RU2016150279 A RU 2016150279A RU 2650309 C1 RU2650309 C1 RU 2650309C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steering
- steering shaft
- steering wheel
- hub
- membrane
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 25
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
- B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
- B62D1/16—Steering columns
- B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
- B62D1/19—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable incorporating energy-absorbing arrangements, e.g. by being yieldable or collapsible
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Steering Controls (AREA)
Abstract
Description
Изобретение может быть использовано при конструировании транспортных средств с учетом требований активной и пассивной безопасности.The invention can be used in the design of vehicles taking into account the requirements of active and passive safety.
Известны травмобезопасные рулевые колонки транспортных средств, содержащие рулевой вал, верхняя часть которого соединена с рулевым колесом специальным энергопоглощающим устройством, обеспечивающим возможность перемещения под действием удара водителя об рулевое колесо во время столкновения транспортного средства с препятствием /см., например, патент Франции №2144300, кл. В62D 1/00, опубл. 1972 [1]; патент США №3855876, кл. 74-492, 1974 [2]; а.с. СССР №925725, кл. В62D 1/18, 1979 [3]; а.с. СССР №397407, кл. В62D 1/18, 1971 [4]; патент СССР №415858, кл. В62D 1/18, 1970 [5].Known safety steering columns of vehicles containing a steering shaft, the upper part of which is connected to the steering wheel by a special energy-absorbing device that provides the ability to move under the influence of a driver’s impact on the steering wheel when a vehicle collides with an obstacle / see, for example, French patent No. 2144300,
Недостатками известных рулевых колонок являются сложность конструкций энергопоглощающих устройств, нестабильность создаваемых ими усилий по всей длине своего рабочего хода, а также резкое увеличение воспринимаемых водителем усилий непосредственно в первоначальный момент его удара о рулевое колесо за счет работы энергопоглощающих устройств до потери их устойчивости на сжатие.The disadvantages of the known steering columns are the complexity of the designs of energy-absorbing devices, the instability of the forces they create along the entire length of their working stroke, as well as a sharp increase in the forces perceived by the driver directly at the initial moment of his impact on the steering wheel due to the operation of energy-absorbing devices until their compression resistance is lost.
Известны также травмобезопасные рулевые колонки, в которых энергопоглощающее устройство, являющееся посредником между центральной частью рулевого колеса и салонной частью рулевого вала, установленного с помощью кронштейна под приборной панелью перед щитком моторного отсека, выполнено в виде полой тонкостенной гофрированной трубы сильфонного типа, складывающейся в "гармошку" при определенной ударной нагрузке водителя об рулевое колесо /см., например, а.с. СCСР №1202946, кл. В62D 1/00, 1984 [6]; Хусаинов А.Ш., Ю.А. Кузьмин. Пассивная безопасность автомобиля: учебн. пособие. - Ульяновск, УлГТУ, 2011, стр. 67-69 [7]; Раймпель Й. Шасси автомобиля. Рулевое управление / Пер. с немец., под ред. А.А. Гальбрейха. - М., Сашино строение, 1987, полноприводные многоцелевые автомобили фирмы "Даймлер-Бенц", рис. 3.81, стр. 117, фирмы "Вольво", рис. 3.83, стр. 118 и фирмы "Ауди-100", рис. 1.3, стр. 18 [8]. Известные рулевые колонки не препятствуют частичному утапливанию рулевого колеса при ударе о него водителя и гасят энергию вторичного удара, а также не допускают перемещения частей рулевой колонки в салон при первичном лобовом ударе /см. [7], стр. 67/ и обеспечивают поглощение энергии удара "гармошкой" и деформируемым кронштейном /см. [8], стр. 18/.Safety steering columns are also known, in which the energy-absorbing device, which is an intermediary between the central part of the steering wheel and the salon part of the steering shaft, mounted with an arm under the dashboard in front of the engine compartment flap, is made in the form of a hollow thin-walled corrugated bellows-type pipe folding in an "accordion" "at a certain shock load of the driver on the steering wheel / see, for example, a.s. SCCR No. 1202946,
Недостатками известных устройств является невозможность их одновременного удовлетворения ряду противоречивых требований. С одной стороны, для обеспечения травмобезопасности колонки рулевой вал с сильфоном должен быть податлив в осевом направлении под давлением головы или грудной клетки водителя /см. [7], стр. 68/ и иметь возможность значительных продольных и изгибных деформаций /см. [8], стр. 116/. Однако при этом, с другой стороны, рулевой вал при ударе должен обязательно сохранять свою соосность с рулевым колесом для обеспечения правильного направления работы подушки безопасности без нанесения водителю травм /см. [7], стр. 68, и Семенов И.А. Учебник по устройству легкового автомобиля. - М ООО "Мир Автокниг", 2013, стр. 69 [9], а также передавать вращающий момент, и поэтому быть жестким на изучение /см. [8], стр. 116/. Кроме того, известные устройства с энергопоглощающим сильфоном не обеспечивают постоянное усилие, создаваемое энергопоглощающим элементом на большей части рабочего хода при ударе и плавное нарастание усилия в начале рабочего хода, что максимально эффективно повышает безопасность водителя /см. a.c. СCCР №998201, кл. В62D 1/16, 1981 [10]/. Все вышесказанное резко снижает эффективность повышения известными устройствами травмобезопасности водителя.The disadvantages of the known devices is the inability to simultaneously meet a number of conflicting requirements. On the one hand, to ensure the safety of the column, the steering shaft with a bellows must be axially flexible under the pressure of the driver's head or chest / cm. [7], p. 68 / and to have the possibility of significant longitudinal and bending deformations / cm. [8] p. 116 /. However, at the same time, on the other hand, the steering shaft must maintain its alignment with the steering wheel upon impact in order to ensure the correct direction of the airbag operation without causing injuries to the driver / cm. [7], p. 68, and Semenov I.A. The textbook on the device of a car. - M LLC "Autoknig World", 2013, p. 69 [9], as well as transmit torque, and therefore be hard to study / see. [8] p. 116 /. In addition, the known devices with an energy-absorbing bellows do not provide a constant force created by the energy-absorbing element on most of the stroke during impact and a smooth increase in effort at the beginning of the stroke, which maximizes driver safety / cm. a.c. СССР No. 998201, class B62D 1/16, 1981 [10] /. All of the above sharply reduces the effectiveness of increasing the known safety devices of the driver.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является травмобезопасная рулевая колонка транспортного средства, включающая введенный в салон и установленный с помощью деформируемого кронштейна под приборной панелью в передней части кузова перед щитком моторного отсека участок рулевого вала, верхняя часть которого соединена с рулевым колесом специальным энергопоглощающим устройством, выполненным в виде металлической гофрированной тонкостенной трубы сильфонного типа /см. Захламов В.К. Автомобили. Конструкции и элементы расчета. Учебн. для студ. высш. учебн. заведений. - М.: Изд. центр "Академия", 2006, стр. 342-344, рис. 12.6б [11]/, и принятая за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in combination of essential features is a safety steering column of the vehicle, including a section of the steering shaft, the upper part of which is connected to the engine compartment, inserted into the passenger compartment and installed using a deformable bracket under the dashboard in front of the engine compartment panel the steering wheel with a special energy-absorbing device made in the form of a metal corrugated thin-walled bellows pipe ipa / cm. Zakhlamov V.K. Cars. Constructions and elements of calculation. Training for stud. higher training institutions. - M.: Publishing. Center "Academy", 2006, p. 342-344, fig. 12.6b [11] /, and adopted as a prototype.
Недостатками устройства-прототипа является невозможность одновременного выполнения им ряда вышеуказанных противоречивых требований, и, как следствие, - резкое снижение эффективности повышения травмобезопасности водителя транспортного средства и ухудшение его эксплуатационных характеристик.The disadvantages of the prototype device is the inability to simultaneously fulfill a number of the above conflicting requirements, and, as a result, a sharp decrease in the effectiveness of increasing the safety of the driver of the vehicle and the deterioration of its performance.
Сущность изобретения заключается в создании рулевой колонки транспортного средства, имеющей повышенную травмобезопасность и улучшенные эксплуатационные характеристики за счет обеспечения с одной стороны высокой крутильной и изгибной жесткостей рулевого вала, а с другой - значительной продольной податливости при ударных нагрузках как на рулевое колесо /вторичный удар/, так и на переднюю часть кузова при лобовых столкновениях /первичный удар/, а также вследствие формирования энергопоглощающим элементом колонки плавного нарастания упругого усилия при ударе в начале рабочего хода при практическом постоянстве усилия на большей части рабочего хода при ударе.The essence of the invention is to create a steering column of a vehicle having increased safety and improved performance by providing on the one hand high torsional and bending stiffnesses of the steering shaft, and on the other hand, significant longitudinal flexibility under shock loads like a steering wheel / secondary impact /, and on the front of the body during head-on collisions / primary impact /, as well as due to the formation of the energy-absorbing element of the column smooth increase control The force at impact at the beginning of the stroke with the practical constancy of effort over most of the stroke at impact.
Технический результат - повышение эффективности обеспечения травмобезопасности водителя, улучшение эксплуатационных характеристик транспортного средства.The technical result is an increase in the efficiency of ensuring the safety of the driver, improving the operational characteristics of the vehicle.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной травмобезопасной рулевой колонке транспортного средства, включающей введенный в салон и установленный с помощью деформируемого кронштейна под приборной панелью в передней части кузова перед щитком моторного отсека участок рулевого вала, верхняя часть которого соединена с рулевым колесом специальным энергопоглощающим устройством, особенность заключается в том, что энергопоглощающее устройство выполнено в виде манжетной мембраны, представляющей собой цилиндрическую оболочку из кордной ткани с нитями, расположенными под небольшим углом к образующей цилиндра, при этом концы рулевого вала и ступицы рулевого колеса с противоположных сторон введение натягом и фиксацией в вывернутые внутрь концы манжетной мембраны, плотно с креплением в средней части своей наружней поверхности вставленной внутрь жесткой металлической втулки, выступающие за пределы манжетной мембраны концы которой снабжены шлицевыми направляющими с осевым ограничением перемещений, соответственно, относительно рулевого вала и ступицы рулевого колеса.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known safety steering column of the vehicle, including a section of the steering shaft, the upper part of which is connected to the steering wheel, inserted into the passenger compartment and installed using the deformable bracket under the dashboard in front of the engine compartment panel special energy-absorbing device, the feature is that the energy-absorbing device is made in the form of a cuff membrane, a cylindrical shell of cord fabric with threads located at a slight angle to the cylinder generatrix, while the ends of the steering shaft and the hub of the steering wheel from opposite sides are tightened and locked into the inverted ends of the cuff membrane, tightly fastened in the middle of its outer surface inserted inside a rigid metal sleeve, protruding beyond the lip of the membrane, the ends of which are provided with spline guides with axial restriction of movement, respectively, relative tionary steering shaft and the steering wheel hub.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично на виде сбоку изображен входящий в салон участок травмобезопасной рулевой колонки с продольным разрезом энергопоглощающего устройства.The invention is illustrated by the drawing, which schematically shows a side view of a section of a safety steering column with a longitudinal section of an energy-absorbing device entering the passenger compartment.
Рулевая колонка транспортного средства включает введенный в салон 1 участок рулевого вала 2, имеющий упорную втулку 3, расположенную в опоре 4, которая с помощью деформируемого кронштейна 5 прикреплена под приборной панелью /на рисунке не показана/ к передней части кузова 6 перед щитком моторного отсека 7. При этом верхняя часть 8 рулевого вала 2 соединена со ступицей 9 рулевого колеса 10 специальным энергопоглощающим устройством, выполненным в виде манжетной мембраны /см. А.Е. Андреева. Упругие элементы приборов под ред. проф. В.И. Феодосьева, М., Машгиз, 1962, стр. 321-322 [12]/, предназначенной для больших осевых перемещений с малыми упругими сопротивлениями, представляющей собой цилиндрическую оболочку из кордной ткани с нитями, расположенными под небольшим углом к образующей цилиндра и тлеющей вследствие этого большую жесткость в осевом и малую жесткость в окружном направлениях. Концы рулевого вала 8 и ступицы 9 рулевого колеса 10 с противоположных сторон введены с натягом и Фиксацией в вывернутые внутрь концы 11 и 12 манжетной мембраны 13 /фиксация произведена с помощью специального клея/. В свою очередь, манжетная мембрана 13 плотно вставлена внутрь жесткой металлической трубки 14, причем средняя часть наружной поверхности мембраны 13 прикреплена также с помощью клея к внутренней поверхности трубки 14, а крайние части /концы/ мембраны 13, естественно, вставлены в трубку 14 свободно с возможностью их выворачивания внутрь. При осевых перемещениях конца о рулевого вала 2 и ступицы 9 рулевого колеса 10 края 11 и 12 мембраны 13 постепенно перекатываются, соответственно, с вала 8 или 9 на трубку 14, или, наоборот, с трубки 14 на валы 6 и 9, в результате этого большая часть оболочки мембраны 13 остается прижатой изнутри к трубке 14, и только небольшая часть выполняет роль эластичной мембраны. Концы жесткой трубки 14 выступают по длине с обеих сторон за пределы манжетной мембраны 13 и снабжены шлицевыми направляющими с осевым ограничением перемещений трубки 14 относительно конца 8 рулевого вала 2 и ступицы 9 рулевого колеса 10, выполненными, соответственно, в виде эллиптических прорезей 15, 16 вдоль образующих трубки 14 и штифтов 17, 18, вставленных в валы 8 и 9. Вышеуказанные ограничители 15÷18 препятствуют возможности возникновения значительных осевых смешений валов 8 и 9 при ударах значительной интенсивности, так как при отсутствии таких направляющих эти смещения могут быть опасны и даже недопустимы для зон соединения этих валов с вывернутыми внутрь концами 11 и 12 манжетной мембраны 13, подвергая из значительным отрывным нагрузкам.The steering column of the vehicle includes a section of the steering shaft 2 introduced into the
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.
При лобовом столкновении транспортного средства с препятствием со смятием его передней части /первичный удар/, когда рулевая колонка перемешается в сторону водителя /см. [11], стр. 342/ конец 8 рулевого вала 2 /см. рисунок/ вместе с вывернутым внутрь концом 11 мембраны 13 идет вправо, мягко выбирая осевой зазор между валами 8 и 9, предотвращая, тем самым, перемещение рулевого колеса 10 в салон 1 навстречу водителю. При вторичном ударе /см. [11], стр. 343/, когда водитель ударяется об рулевое колесо 10, наоборот, смешение конца ступицы 9 вместе с вывернутым внутрь концом 12 мембраны 13 влево /см. рисунок/ опять с выбором осевого зазора между валами 8 и 9 обеспечивает мягкое утапливание рулевого колеса 10. При ударах обоих вышеуказанных типов деформации кронштейна 5, а также интенсивное трение при смещении отогнутых концов 11, 12 мембраны 13 относительно ее внешнего контура, обеспечивают значительное поглощение и диссипацию энергии ударов. Манжетная мембрана 13 имеет по сравнению с сильфонами значительную крутильную жесткость /см. [8], стр. 116/, что позволяет эффективно передавать вращающий момент, а также значительную изгибную жесткость /не говоря уже об охвате манжетной мембраны 13 в устройстве жесткой трубкой 14/, что обеспечивает необходимое постоянство направления оси 2 рулевого вала и рулевого колеса 10, и, соответственно, вектора "выстрела" подушки безопасности на руле /см. [7], стр. 68/. Причем одновременно с этим манжетная мембрана 13 /см. [12], стр. 322/ чрезвычайно податлива, даже по сравнению с сильфоном, в осевом направлении - на рабочем участке эффективная площадь ее остается постоянной и приращение жесткости по сравнению с начальной практически равно нулю. Кроме того, именно манжетная мембрана 18, работающая в предлагаемом режиме, обеспечивает оптимальный характер работы энергопоглощающего устройства при достижении максимальной безопасности /см.[10]/ с плавным нарастанием упругого усилия в начале рабочего хода в момент удара при практическом постоянстве этого усилия. Как указано в [12] на стр. 322 для растяжения манжетной мембраны 13 в начальный момент при ее переходе с одного диаметра на другой с установкой заданной формы гофра необходимо создание заданного первоначального давления. А далее при рабочем ходе мембраны, когда происходит ее перекатывание с валов на трубку и наоборот, давление практически не меняется, то есть полностью выполняется требуемый график на фиг.3в /10/.In case of a head-on collision of a vehicle with an obstacle with collapse of its front part / primary impact /, when the steering column is mixed towards the driver / cm. [11], p. 342 / end 8 of the steering shaft 2 / cm. the drawing / together with the inwardly turned
Как следует из описания работы, предлагаемое устройство позволяет успешно все указанные выше противоречивые требования, предъявляемые к рулевой колонке, обеспечивая тем самым повышенную эффективность обеспечения безопасности водителя при ударах. Одновременно с этим предлагаемая рулевая колонка при интенсивных внешних механических воздействиях позволяет сохранить необходимую величину передаваемого на исполнительный механизм вращающего момента, стабильное положение оси рулевого вала и т.п., что улучшает эксплуатационные характеристики транспортного средства.As follows from the description of the work, the proposed device successfully allows all the above conflicting requirements for the steering column, thereby providing increased efficiency for ensuring driver safety during impacts. At the same time, the proposed steering column under intense external mechanical influences allows you to save the necessary amount of torque transmitted to the actuator, a stable position of the axis of the steering shaft, etc., which improves the operational characteristics of the vehicle.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150279A RU2650309C1 (en) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Collapsible steering column of vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150279A RU2650309C1 (en) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Collapsible steering column of vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2650309C1 true RU2650309C1 (en) | 2018-04-11 |
Family
ID=61976536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016150279A RU2650309C1 (en) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Collapsible steering column of vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650309C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004067012A (en) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Nsk Ltd | Steering collapse shaft |
| KR20080013494A (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | 현대자동차주식회사 | Steering system having device compression steering column |
| US20080163716A1 (en) * | 2005-06-30 | 2008-07-10 | Inventus Engineering Gmbh | Steering Column With Impact Energy Absorbing Device |
| US20100237598A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Steering wheel release/stroking using active material actuation |
-
2016
- 2016-12-20 RU RU2016150279A patent/RU2650309C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004067012A (en) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Nsk Ltd | Steering collapse shaft |
| US20080163716A1 (en) * | 2005-06-30 | 2008-07-10 | Inventus Engineering Gmbh | Steering Column With Impact Energy Absorbing Device |
| KR20080013494A (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | 현대자동차주식회사 | Steering system having device compression steering column |
| US20100237598A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Steering wheel release/stroking using active material actuation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Вахламов В.К. Автомобили. Конструкции и элементы расчета. Москва, "Академия", 2006, с. 342-344, рис. 12.6б. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4531619A (en) | Collapsible steering column | |
| KR0139704B1 (en) | Impact absorbing type steering column apparatus with a motorized power steering device | |
| KR20170137338A (en) | Collapsible steering apparatus for vehicle | |
| US3457800A (en) | Impact absorbable steering assembly | |
| JP2004175298A (en) | Steering device | |
| US3540304A (en) | Safety steering for motor vehicles | |
| JP5494593B2 (en) | Steering device | |
| JP2007069868A (en) | Shaft joint structure for steering device and steering device | |
| RU2650309C1 (en) | Collapsible steering column of vehicle | |
| KR100997095B1 (en) | Shock-absorption structure of steering system | |
| KR100820007B1 (en) | an Impact Absorption Structure of a Steering Column for a Vehicle | |
| KR101419986B1 (en) | Intermediate Shaft of Steering Apparatus for Vehicle | |
| KR102612218B1 (en) | Impact absorption structure of steering column for a vehicle | |
| KR20070028875A (en) | Collapse absorption structure of a steering column for a vehicle | |
| JP2019084860A (en) | Steering device | |
| KR101417132B1 (en) | Impact absorbing device for steering column | |
| KR100295023B1 (en) | Telescopic shaft | |
| JPH0523434Y2 (en) | ||
| KR101095969B1 (en) | Structure for Absorbing an Impact of a Steering Column with a Convolute Tube Assembly for a Vehicle | |
| KR100466055B1 (en) | Shock-absorbing steering column device with electric drive power assist | |
| JP2004189035A (en) | Body end module structure for collision countermeasure | |
| JP2019084859A (en) | Steering device | |
| KR19990037985U (en) | Shock-absorbing device of steering column using strap | |
| KR102050035B1 (en) | Shock-absorbable propeller shaft for vehicles | |
| KR200187368Y1 (en) | Shock absorbing structure for steering column |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181221 |