专利名称：转向管柱的压溃吸能机构的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车技术领域，涉及一种吸能机构，特别是一种汽车转向管柱的压溃 吸能机构。
背景技术：
当汽车发生碰撞时，对驾驶员造成主要威胁的是汽车方向盘和转向柱。汽车受正 面碰撞时的能量使其前部发生塑性变形，位于汽车前部的转向柱与转向轴在碰撞力的作用 下向后即向驾驶员胸部方向运动，这称作首次碰撞。这种碰撞的能量是通过转向柱前端的 转向下轴总成吸能式结构予以吸收，防止或减少其直接作用于驾驶员身上，造成人身伤害。 另一方面，在汽车发生碰撞时，驾驶员受惯性的影响有冲向方向盘的运动，称作二次碰撞。 驾驶员本身的运动能一部分由汽车安全约束装置、气囊等加以吸收，另一部分会直接传递 给方向盘和转向柱系统。这部分能量也要通过方向盘及转向柱系统予以吸收，以防止超出 人体承受能力而伤害驾驶员。这种除了能满足转向柱常规的功能外，并在汽车发生正面碰 撞时，能够有效地吸收碰撞能量，防止或减少碰撞能量伤害驾驶员的转向柱称为吸能式转 向柱。目前转向管柱大部分采用金属结构塑性变形吸能，常用的是金属薄片的塑性变 形。由于工艺、制造以及转向管柱受力复杂等因素的影响，常见的吸能结构存在吸能不充 分、压溃力不稳定等缺点。传统的吸能式转向柱还有一种是在上柱筒和下柱筒连接部位压 铆点，通过铆点来固定上、下柱筒，该铆点会在受冲击时溃缩来吸收由二次碰撞产生的冲击 能量。这种传统的铆点式吸能转向柱在发生碰撞时，受到的径向力大于设计的收缩载荷后 会压溃，但是在压溃过程中会产生很大的偏置载荷，在原来收缩载荷的基础上增加了 2000N 左右。但这种结构吸收二次碰撞的冲击能量有限，不容易控制，并对二次碰撞产生增加的偏 置载荷根本无法控制。对国内部分采用不可约束安全带的汽车，容易对驾驶员的胸部产生 很严重伤害，在国家“CANCP”强制碰撞要求的情况下，无法通过“三星”以上的认证。为此，人们经过长期的探索，提出了各种各样的解决方案，有些还申请了专利。例 如，中国专利公开了一种滚珠压溃吸能型转向柱[公开号为CN 101643084A]，它由上柱 筒、下柱筒和滚珠滑套组成，上柱筒和下柱筒套装在一起，且上柱筒和下柱筒之间为轴向移 动的配合，上柱筒和下柱筒之间的套装处有环形空腔室，该环形空腔室由上柱筒和下柱筒 之间的配合间隙构成，滚珠滑套装在上柱筒和下柱筒之间的配合间隙中。虽然这种结构的吸能转向柱容易控制和调节，但总体吸能效果不明显。当汽车发 生碰撞时，吸能柱不能逐级调节，导致驾驶员与方向盘直接接触，造成损伤。而且，这种结构 的吸能转向柱的冲击能量有限，当汽车发生剧烈碰撞时，吸能柱就会被损坏，起不到吸能保 护的作用。再者，在二次碰撞产生增加的偏置载荷根本无法控制，造成的损失也是无法估量 的。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种吸能效果好，能够将 压溃力保持在较小的波动范围内，能使转向管柱能够平稳、吸能充分，性能稳定的转向管柱 的压溃吸能机构。本发明的目的可通过下列技术方案来实现本转向管柱的压溃吸能机构，设置于车辆仪表板横梁与转向管柱之间，其特征在 于，该结构包括与车辆仪表板横梁固连的固定支架和与转向柱固连的连接支架，所述的固 定支架上固连有能塑性变形的扭力杆，所述的连接支架上具有两道对称的导向滑孔，上述 的扭力杆的两端分别位于两个导向滑孔处，所述的连接支架上具有能将转向管柱受到的冲 击力传递至扭力杆上的导力结构。本转向管柱的压溃吸能机构，当碰撞发生时，转向管柱受到人体的冲击，而转向管 柱与连接支架连接，连接支架将冲击传递给扭力杆，当冲击力超过扭力杆的载荷极限时，扭 力杆会发生扭转塑性变形，此时导力结构随转向管柱向下运动，连接支架上的导向滑孔相 对扭力杆的两端滑动，从而缓解对人体的反作用力。本转向管柱的压溃吸能机构，利用扭力 杆塑性变形的原理，能够将压溃力保持在较小的波动范围内，使转向管柱能够平稳、充分压 溃。导力结构的作用主要是将转向管柱的冲击力传递到扭力杆上，固定支架的作用在于将 转向管柱总成固定到仪表板横梁上；而连接支架主要连接固定支架和转向管柱。在上述的转向管柱的压溃吸能机构中，所述的导力结构为固连在连接支架上的齿 条和扭力杆侧部凸出的接触件，且当扭力杆塑性变形其上的接触件能与齿条接触。在正常情况下，齿条与接触件之间存在间隙，当碰撞发生时，人体的冲击传递给扭 力杆，当冲击力超过扭力杆的载荷极限时，由于设于扭力杆侧部接触件与齿条接触，扭力杆 会发生扭转塑性变形，此时齿条带动转向管柱向下运动，连接支架上的导向滑孔相对扭力 杆的两端滑动，从而缓解对人体的反作用力。在上述的转向管柱的压溃吸能机构中，所述的接触件为固连在扭力杆上的齿轮。当齿条带动转向管柱向下运动时，齿条与齿轮啮合接触，再向下运动时，齿轮会相 对齿条滚动，在滚动过程中，由于齿轮与扭力杆固连，所以扭力杆会发生塑性的扭转变形。 在齿条相对齿轮滚动过程中，扭力杆的两端相对连接支架上的导向滑孔滑动。本转向管柱 的压溃吸能机构，通过设计扭力杆的直径和齿轮的半径就可以方便、有效地调整压溃力的 大小，通过设置导向滑孔的长度就能够控制压溃行程，压溃时吸能充分、性能稳定可靠。在上述的转向管柱的压溃吸能机构中，所述的接触件固连在扭力杆中部。这样设置的目的在于，当人体的冲击力传递给扭力杆时，齿条与接触件会接触，若 齿轮设于扭力杆的侧部位置，则扭力杆不易变形，所以将接触件设于扭力杆的中部位置，这 样当碰撞发生时，扭力杆极易发生扭转变形，吸能效果明显。在上述的转向管柱的压溃吸能机构中，所述的扭力杆由金属材料制成。扭力杆在 发生扭转变形比较容易，还可对扭力杆进行更换。在上述的转向管柱的压溃吸能机构中，所述扭力杆的两端具有呈块状的滑靴，且 滑靴位于上述的导向滑孔处。当碰撞发生时，转向管柱受到人体的冲击，当冲击力超过扭力杆的载荷极限时，扭 力杆会发生扭转塑性变形，在齿条带动转向管柱向下运动的过程中，滑靴相对导向滑孔移动，也就是扭力杆相对于导向滑孔移动。与现有技术相比，本转向管柱的压溃吸能机构具有以下优点1、采用独特的吸能结构，利用扭力杆塑性变形的原理，能够将压溃力保持在较小 的波动范围内，使转向管柱能够平稳、充分压溃。2、结构简单、可靠，齿轮齿条配合工作稳定，并且能够消除转向管柱的不平衡载荷 对压溃力的影响。3、通过设计扭力杆的直径和调整齿轮的半径就可以方便、有效地调整压溃力的大 小，通过设置滑槽的长度就能够控制压溃行程，压溃时吸能充分、性能稳定可靠。
图1是本转向管柱的压溃吸能机构的结构示意图。图2是本转向管柱的压溃吸能机构另一状态的结构示意图。图3是本转向管柱的压溃吸能机构的侧视图。图4是本转向管柱的压溃吸能机构的剖视图。图中，1、固定支架；2、连接支架；21、导向滑孔；3、扭力杆；31、滑靴；4、齿条；5、接触件。
具体实施例方式以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于这些实施例。如图1和2所示，本转向管柱的压溃吸能机构，设置于车辆仪表板横梁与转向管柱 之间，该结构包括与车辆仪表板横梁固连的固定支架1和与转向柱固连的连接支架2，固定 支架1呈凹形，连接支架2也呈凹形。固定支架1的作用在于将转向管柱总成固定到仪表 板横梁上，而连接支架2主要是连接固定支架1和转向管柱的。如图1所示，固定支架1上固连有由金属材料制成的扭力杆3，扭力杆3的两端具 有呈块状的滑靴31 ；如图1、2和3所示，连接支架2的两侧上具有两道对称的导向滑孔21， 而扭力杆3两端呈块状的滑靴31分别位于两个导向滑孔21处。扭力杆3的塑性好，在发 生塑性变形后能恢复到原来的状态，而且在受到冲击力时不易断裂。如图1和4所示，在扭力杆3的中部位置处固连有接触件5，本实施例中的接触件 5为齿轮，齿轮与扭力杆3同心设置，在连接支架2的底部上固定有齿条4，当扭力杆3塑性 变形时其上的齿轮能与齿条4啮合接触。在正常情况下，齿条4与齿轮之间存在间隙，当碰 撞发生时，人体的冲击传递给扭力杆3，当冲击力超过扭力杆3的载荷极限时，由于设于扭 力杆3上的齿轮与齿条4接触，扭力杆3会发生扭转塑性变形，利用扭力杆3塑性变形的原 理，能够将压溃力保持在较小的波动范围内，使转向管柱能够平稳、充分压溃。目前所用的 压溃机构压溃力波动范围为士500N，本转向管柱的压溃吸能机构可以达到士250N。本转向管柱的压溃吸能机构，当碰撞发生时，齿条4与齿轮接触，转向管柱受到人 体的冲击，而转向管柱与连接支架2连接，连接支架2将冲击传递给扭力杆3，当冲击力超 过扭力杆3的载荷极限时，扭力杆3会发生扭转塑性变形，此时导力结构随转向管柱向下运 动，连接支架2上的导向滑孔21相对扭力杆3的两端设置的滑靴31滑动，从而缓解对人体的反作用力。本转向管柱的压溃吸能机构，利用扭力杆3塑性变形的原理，能够将压溃力保持 在较小的波动范围内，使转向管柱能够平稳、充分压溃。而且其结构简单、可靠，齿轮齿条4 配合工作稳定，并且能够消除转向管柱的不平衡载荷对压溃力的影响。本转向管柱的压溃吸能机构对压溃力大小的调节也比较方便，通过设计扭力杆3 的直径和调整齿轮的半径就可以方便、有效地调整压溃力的大小，通过设置滑槽的长度就 能够控制压溃行程，压溃时吸能充分、性能稳定可靠。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了固定支架1、连接支架2、导向滑孔21、扭力杆3、滑靴31、齿 条4、接触件5等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方 便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违 背的。
权利要求
一种转向管柱的压溃吸能机构，设置于车辆仪表板横梁与转向管柱之间，其特征在于，该结构包括与车辆仪表板横梁固连的固定支架(1)和与转向柱固连的连接支架(2)，所述的固定支架(1)上固连有能塑性变形的扭力杆(3)，所述的连接支架(2)上具有两道对称的导向滑孔(21)，上述的扭力杆(3)的两端分别位于两个导向滑孔(21)处，所述的连接支架(2)上具有能将转向管柱受到的冲击力传递至扭力杆(3)上的导力结构。
2.根据权利要求1所述的转向管柱的压溃吸能机构，其特征在于，所述的导力结构为 固连在连接支架(2)上的齿条(4)和扭力杆(3)侧部凸出的接触件(5)，且当扭力杆(3)塑 性变形其上的接触件(5)能与齿条(4)接触。
3.根据权利要求2所述的转向管柱的压溃吸能机构，其特征在于，所述的接触件(5)为 固连在扭力杆(3)上的齿轮。
4.根据权利要求2或3所述的转向管柱的压溃吸能机构，其特征在于，所述的接触件 (5)固连在扭力杆(3)中部。
5.根据权利要求1或2或3所述的转向管柱的压溃吸能机构，其特征在于，所述的扭力 杆(3)由金属材料制成。
6.根据权利要求1或2或3所述的转向管柱的压溃吸能机构，其特征在于，所述扭力杆 (3)的两端具有呈块状的滑靴(31)，且滑靴(31)位于上述的导向滑孔(21)处。
全文摘要
本发明提供了一种转向管柱的压溃吸能机构，属于汽车技术领域。它解决了现有的吸能转向柱总体吸能效果不明显的问题。本转向管柱的压溃吸能机构，设置于车辆仪表板横梁与转向管柱之间，该结构包括与车辆仪表板横梁固连的固定支架和与转向柱固连的连接支架，固定支架上固连有能塑性变形的扭力杆，连接支架上具有两道对称的导向滑孔，扭力杆的两端分别位于两个导向滑孔处，连接支架上具有能将转向管柱受到的冲击力传递至扭力杆上的导力结构。本发明具有吸能效果好等优点，能使转向管柱能够平稳、吸能充分。
文档编号B62D1/19GK101927782SQ201010257089
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者其力格尔, 刘卫国, 吴成明, 周易, 李书福, 杨健, 林涛, 牛旭周, 赵福全, 钱国强 申请人:浙江吉利汽车研究院有限公司;浙江吉利控股集团有限公司