CN104828126B - 用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件和具有其的汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件和具有其的汽车，所述转向管柱溃缩吸能组件包括：固定支架，所述固定支架安装在所述车辆的车身上，所述固定支架上设有吸能区；转向管柱，所述转向管柱与所述固定支架相连；连接支架，所述连接支架设在所述固定支架与所述转向管柱之间，所述连接支架与所述转向管柱固定连接且相对于所述固定支架可移动；摩擦片，所述摩擦片设在所述吸能区内且与所述连接支架固定相连，所述摩擦片相对所述吸能区可滑动以分解所述摩擦片受到的作用力。根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件充分利用了固定支架和连接支架的结构，简化了转向管柱的溃缩吸能结构，车辆内部的布置更便利，降低了生产成本。

Description

用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件和具有其的汽车

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，更具体地，涉及一种用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件和具有其的汽车。

背景技术

在汽车发生正面碰撞的情况下，汽车前舱由于受到障碍物的阻挡会向驾驶员的方向移动，在此过程中，汽车的方向盘会有冲向驾驶员躯干的趋势。另一种情况下，当汽车突然刹车或车速锐减时，驾驶员会在惯性的作用下产生靠近方向盘的趋势。如果没有在汽车的转向系统上设置安全结构，则在这两种情况下，方向盘与驾驶员的躯干会发生碰撞的危险，使驾驶员的人身安全构成威胁。为减少对驾驶员的伤害，国家法规要求转向管柱在碰撞过程中具备溃缩吸能的功能。

在相关技术中，转向管柱的溃缩形式和结构多种多样，但是采用专门的导向结构和吸能结构等部件，不仅会增加转向管柱的开发成本，而且还会导致转向管柱结构的复杂化，影响转向管柱在整车上的布置，给汽车的结构设计带来难度，因此需要进行改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种结构布置紧凑合理的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件的汽车。

根据本发明第一方面实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，包括：固定支架，所述固定支架安装在所述车辆的车身上，所述固定支架上设有吸能区；转向管柱，所述转向管柱与所述固定支架相连；连接支架，所述连接支架设在所述固定支架与所述转向管柱之间，所述连接支架与所述转向管柱固定连接且相对于所述固定支架可移动；摩擦片，所述摩擦片设在所述吸能区内且与所述连接支架固定相连，所述摩擦片相对所述吸能区可滑动以分解所述摩擦片受到的作用力。

根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，通过在固定支架上设置吸能区，而且摩擦片可滑动地设在吸能区内，摩擦片与吸能区的滑动过程可分解摩擦片受到的作用力，可吸收汽车碰撞产生的能量，该结构的转向管柱溃缩吸能组件充分利用了固定支架和连接支架的结构，简化了车辆的转向管柱的溃缩吸能结构，使车辆内部的布置更便利，同时也能降低生产成本。

另外，根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述吸能区内设有沿其轴向延伸的导向槽，所述导向槽的至少一侧设有沿其轴向延伸的吸能带，所述摩擦片抵接所述吸能带且沿所述导向槽的轴向可滑动。

根据本发明的一个实施例，所述导向槽的两侧分别设有所述吸能带，所述吸能带为尼龙吸能带。

根据本发明的一个实施例，所述吸能带上设有多个沿其轴向均匀布置的凸块。

根据本发明的一个实施例，所述摩擦片包括上片体和下片体，所述上片体和下片体分别设在所述固定支架的上表面和下表面上，所述转向管柱溃缩吸能组件还包括：紧固件，所述紧固件穿过所述上片体、导向槽和下片体与所述连接支架相连。

根据本发明的一个实施例，所述连接支架的截面大体形成为倒U形，所述转向管柱设在所述连接支架的开口内，所述固定支架的两侧设有第一连接部，所述连接支架的上端的两侧设有与所述第一连接部适配的第二连接部。

根据本发明的一个实施例，所述转向管柱溃缩吸能组件还包括：连接块，所述连接块设在所述第二连接部上，所述连接块与所述第二连接部注塑相连且与所述第一连接部固定相连。

根据本发明的一个实施例，所述第二连接部上设有凹缺，所述连接块设在所述凹缺内。

根据本发明的一个实施例，所述凹缺形成为朝向所述转向管柱的开口，且所述凹缺的开口处的径向尺寸大于所述凹缺其余位置的径向尺寸。

根据本发明第二方面实施例的汽车，包括上述实施例所述的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件的剖视图；

图3是根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件的固定支架的俯视图；

图4是根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件的连接支架的俯视图；

图5是根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件的吸能带的结构示意图。

附图标记：

转向管柱溃缩吸能组件100；

固定支架10；吸能区11；导向槽12；吸能带13；凸块131；装配凸台132；装配槽14；第一连接部15；

转向管柱20；

连接支架30；第二连接部31；

摩擦片40；上片体41；下片体42；

紧固件50；

连接块60。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面首先结合附图具体描述根据本发明第一方面实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件100。

如图1至图5所示，根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件100包括固定支架10、转向管柱20、连接支架30和摩擦片40。其中，固定支架10安装在车辆的车身(未示出)上，固定支架10上设有吸能区11。转向管柱20与固定支架10相连，连接支架30设在固定支架10与转向管柱20之间，连接支架30与转向管柱20固定连接且相对于固定支架10可移动。摩擦片40设在吸能区11内且与连接支架30固定相连，摩擦片40相对吸能区11可滑动以分解摩擦片40受到的作用力。

由此，根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件100，通过在固定支架10上设置吸能区11，而且摩擦片40可滑动地设在吸能区11内，摩擦片40与吸能区11的滑动过程可分解摩擦片40受到的作用力，吸收汽车碰撞产生的能量，该结构的转向管柱溃缩吸能组件100充分利用了固定支架10和连接支架30的结构，简化了车辆的转向管柱20的溃缩吸能结构，使车辆内部的布置更便利，同时也能降低生产成本。

由于在汽车发生撞击或者车速锐减时，驾驶员的躯干与汽车的方向盘和转向管柱20有相互靠近的趋势，严重时驾驶员的躯干会撞上方向盘，对驾驶员的人身安全构成威胁。因此在设计转向操纵机构时，会设置相关的安全措施以避免安全事故的发生。在相关技术中，需要在汽车的转向管柱上另外设置安全结构，这会占用汽车前舱本不富余的空间，从而给汽车的结构设计带来困难，增加生产成本。

而根据本发明实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件100，固定支架10和连接支架30与转向管柱20相连，而且固定支架10和连接支架30同时与汽车的CCB(Car CrossBeam：汽车仪表板骨架/汽车横梁)连接，固定支架10和连接支架30可以用于对汽车转向管柱20进行支承和转向管柱20在汽车内部的连接。

同时，转向管柱20是汽车转向系统中的一个组成部分，而且固定支架10和连接支架30是用于支承汽车转向系统必不可少的部件。通过在固定支架10上设置吸能区11，摩擦片40与连接支架30固定相连，摩擦片40与吸能区11的相互摩擦能吸收汽车受到撞击时的冲击能量。根据本发明实施例的转向管柱溃缩吸能组件100，通过对汽车内部原有的结构进行改进，换言之，充分利用了与转向管柱20、汽车CCB连接的固定支架10以及连接支架30的结构，不需要在汽车的转向系统上额外设置其他的安全吸能结构，从而可以减少吸能结构在汽车内的占用空间，降低了转向管柱20的生产及研发成本，简化了转向管柱20的安全吸能结构，使整车的布置更加便利。

具体地，转向管柱20与连接支架30和摩擦片40固定连接，固定支架10固定在车辆的车身上，而且固定支架10上设有可供摩擦片40滑动的吸能区11。当汽车受到撞击时，将导致转向管柱20、方向盘等部件向车辆后方移动，与此同时，在惯性作用下驾驶员的躯干向前移动，驾驶员和方向盘发生撞击，撞击产生的冲击力从方向盘依次传递给转向管柱20、连接支架30和摩擦片40。当该撞击力的瞬时冲量等于或大于连接支架30和固定支架10分开所需的临界值时，连接支架30和固定支架10可分离，摩擦片40在吸能区11内沿转向管柱20的轴向滑动以分解摩擦片40受到的作用力，摩擦片40与吸能区11之间的滑动摩擦会吸收冲击能量，有效地减少了驾驶员的受伤程度。

如图1所示，固定支架10位于车辆的前方，转向管柱20位于车辆的后方。在图3中示出了固定支架10的俯视图，固定支架10大致形成为矩形的板状件，在固定支架10的左右两侧和前侧设置有多条镂空的加强筋，其不仅可以加强固定支架10的刚度和强度，而且还能减轻固定支架10的重量。

在固定支架10的中部设有吸能区11，吸能区11与摩擦片40相连，吸能区11与摩擦片40相互摩擦时消耗的能量可以抵消车辆在发生碰撞时产生的冲击能，从而减轻驾驶员受到的伤害。根据本发明的一个实施例中，吸能区11内设有沿其轴向延伸的导向槽12，导向槽12的至少一侧设有沿其轴向延伸的吸能带13，摩擦片40抵接吸能带13且沿导向槽12的轴向可滑动。

具体地，如图3所示，吸能区11中部形成为矩形，且矩形吸能区11轴向的两端形成为半圆形。导向槽12在吸能区11的中部，其形状与吸能区11的形状相似。在导向槽12的左右两侧的至少一侧设有吸能带13。由此，在吸能区11内设置导向槽12，可以对摩擦片40的移动方向进行导向，使与摩擦片40相连的转向管柱20和连接支架30的移动方向能沿着导向槽12的轴向移动，换言之，转向管柱20和连接支架30朝着汽车的前方移动。

可选地，根据本发明的一个实施例，导向槽12的两侧分别设有吸能带13，吸能带13可为尼龙吸能带。进一步地，吸能带上设有多个沿其轴向均匀布置的凸块131。由此，摩擦片40在滑动时迫使吸能带13变形，同时摩擦片40在吸能带13上滑动的过程中能受到比较均匀的摩擦力，从而使吸能效果更好，而且还可以通过调节尼龙材质的吸能带13的宽度以及凸块131的高度、形状、数量以及布置方式等参数达到溃缩力可调节的目的。

如图3和图5所示，两个吸能带13可以形成为一个整体结构，吸能带13与固定支架10装配后，吸能带13中部的槽状结构组成导向槽12的一部分。吸能带13与固定支架10的装配方式没有特殊限制，例如，吸能带13与固定支架10的连接方式可以为焊接、粘接等连接方式。可选地，吸能带13的下方设有装配凸台132，固定支架10上设有与装配凸台132配合的装配槽14，装配凸台132的外周壁与装配槽14的内周壁相接触。

为了提高吸能带13与固定支架10的装配稳定性，装配凸台132与装配槽14可为过盈配合，从而使装配凸台132可以卡紧在固定支架10的装配槽14内，吸能带13和固定支架10的装配更可靠。而且由于吸能带13属于易耗品，吸能带13与固定支架10可拆卸的装配方式更有利于更换吸能带13。

需要说明的是，汽车的安全吸能结构不仅限于上述实施例所述的吸能区11和摩擦片40相互摩擦吸能的结构形式，其也可以采用如安全转向柱、安全联轴节以及其它能量吸收缓冲装置。转向管柱20上吸能装置的基本结构原理为：可以使转向轴产生沿转向轴轴向的位移或者使转向轴的支架或支承件产生塑性变形，从而吸收冲击能量。

根据本发明的一个实施例，摩擦片40包括上片体41和下片体42，上片体41和下片体42分别设在固定支架10的上表面和下表面上，转向管柱溃缩吸能组件100还包括：紧固件50，紧固件50穿过上片体41、导向槽12和下片体42与连接支架30相连。

具体地，紧固件50可为螺栓或者螺钉。如图2所示，在连接支架30的上部、上片体41和下片体42上均设有用于与紧固件50配合的连接孔。摩擦片40的前后两侧各设有一个连接孔。上片体41和下片体42分别设在吸能带13的上表面和下表面，上片体41与下片体42通过紧固件50夹住吸能带13。由此，摩擦片40的上片体41和下片体42以及连接支架30能牢固地连接，连接方式简单可靠，而且转向管柱20的力传递给连接支架30后，连接支架30受到的力能通过紧固件50传递给摩擦片40的上片体41和下片体42，同时可拆卸地螺栓或螺钉连接方式，能使摩擦片40的更换过程更便利。

可以理解的是，摩擦片40与连接支架30的连接方式没有特殊限制，只要使摩擦片40和连接支架30两者之间的连接方式满足牢固连接的条件即可，例如可以为焊接、粘结等连接方式。

在本发明的一个具体实施方式中，连接支架30的截面大体形成为倒U形，转向管柱20设在连接支架30的开口内，固定支架10的两侧设有第一连接部15，连接支架30的上端的两侧设有与第一连接部15适配的第二连接部31。进一步地，转向管柱溃缩吸能组件100还包括：连接块60，连接块60设在第二连接部31上，连接块60与第二连接部31注塑相连且与第一连接部15固定相连。

具体地，如图4所示，在连接支架30的左右两侧的上表面设有第二连接部31，连接块60与第二连接部31的连接方式为注塑连接，连接块60与第二连接部31的注塑连接结构形成安全锁。相应地，在固定支架10的左右两侧也各设有一个第一连接部15，连接块60与第一连接部15固定相连。

由此，连接支架30与固定支架10的连接是在连接块60与第二连接部31的接触处通过注塑连接的，当车辆发生碰撞使方向盘上的力传递给连接支架30产生的瞬时冲量等于或大于安全锁设定的临界值时，安全锁会发生断裂，使转向管柱20和连接支架30完全分离，固定支架10固定在汽车的CCB上不动，与连接支架30相连的摩擦片40在固定支架10的吸能带13上沿导向槽12滑动，摩擦片40与吸能带13之间的摩擦会吸收撞击产生的冲击能。

需要说明的是，连接块60与第一连接部15的固定连接的方式没有限制，例如，连接块60与第一连接部15的连接方式可以为焊接等连接方式。可选地，在本发明的一些具体实施方式中，连接块60与第一连接部15的连接方式可以为螺栓或者螺钉连接的方式，相应地，在连接块60与第一连接部15上设有与螺栓或者螺钉连接的螺栓连接孔。

安全锁的断裂是转向管柱溃缩吸能组件100的溃缩吸能过程的开始，只有当安全锁受到的瞬时冲量达到预期设定的临界值时，安全锁才会发生断裂，使固定支架10和连接支架30发生分离，进而使摩擦片40相对吸能带13发生滑动。第二连接部31与连接块60注塑完成后，两者之间会形成注塑层，改变注塑层的厚度、强度、注塑层材料等参数可以调整安全锁的临界值。

第二连接部31的具体结构没有特殊限制，可选地，根据本发明的一个实施例，第二连接部31上设有凹缺，连接块60设在凹缺内。由此，连接块60与第二连接部31上的凹缺注塑连接，也可以形成安全锁。

可以理解的是，第二连接部31也可以形成为槽状结构，连接块60与形成为槽状的第二连接部31注塑连接，同样也可以形成安全锁结构。

根据本发明的一个实施例，凹缺形成为朝向转向管柱20的开口，且凹缺的开口处的径向尺寸大于凹缺其余位置的径向尺寸。

具体地，如图1所示，当汽车受到撞击时，连接支架30向前移动，由于连接块60与固定支架10固定相连，因此连接块60相对连接支架30向后移动。当凹缺的开口朝前，则凹缺的前端为凹缺的内壁面，连接块60在凹缺内部相对凹缺向前移动，两者相互靠近的过程中，连接块60前方的外周壁与凹缺前方的内壁面会相互止挡，则连接块60与连接支架30之间的注塑层不会发生断裂或者断裂不完全，使连接支架30和固定支架10不能相互分离，从而造成安全锁的功能失效。

再参照图4，根据本发明实施例的凹缺的开口朝后，也就是凹缺的开口朝向转向管柱20的方向，连接块60在凹缺内部移动时，连接块60的前部的外周壁与凹缺的内周壁是相互分离的趋势。

另外，在凹缺开口朝后的情况下，当凹缺的开口处的径向尺寸小于凹缺其余位置的径向尺寸，连接块60在凹缺内部移动时，连接块60后部的外周壁与凹缺的后方的内周壁会发生止挡，使连接块60不能与凹缺发生分离，安全锁的功能失效。反之，连接块60与凹缺可以发生分离，连接块60与连接支架30之间的注塑层发生断裂，连接支架30与固定支架10相互分离，从而摩擦片40可在吸能带13上滑动，摩擦片40与吸能带13之间的滑动会吸收碰撞产生的冲击能。

由此，当汽车受到撞击，而且撞击力等于或大于安全锁的临界值时，该凹缺的结构能使安全锁发生断裂，使安全锁的功能得以正常发挥，连接支架30发生沿转向管柱20轴向的移动，使汽车的性能更安全。

根据本发明第二方面实施例的汽车(未示出)，包括上述实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件100。由于根据本发明上述实施例的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件100具有上述的技术效果，因此根据本发明实施例的汽车也具有相应的技术效果，即：汽车转向系统的安全吸能结构得到简化，汽车前舱的空间布置更便利，生产成本得到降低，安全性、可靠性以及装配工艺性得到提升。

根据本发明实施例的汽车的其它结构以及操作属于本领域普通技术人员容易理解并获得的，在此不再进行赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，其特征在于，包括：

固定支架，所述固定支架安装在所述车辆的车身上，所述固定支架上设有吸能区；

转向管柱，所述转向管柱与所述固定支架相连；

连接支架，所述连接支架设在所述固定支架与所述转向管柱之间，所述连接支架与所述转向管柱固定连接且相对于所述固定支架可移动；

摩擦片，所述摩擦片设在所述吸能区内且与所述连接支架固定相连，所述摩擦片相对所述吸能区可滑动以分解所述摩擦片受到的作用力，所述吸能区内设有沿其轴向延伸的导向槽，所述导向槽的至少一侧设有沿其轴向延伸的吸能带，所述摩擦片抵接所述吸能带且沿所述导向槽的轴向可滑动。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，其特征在于，所述导向槽的两侧分别设有所述吸能带，所述吸能带为尼龙吸能带。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，其特征在于，所述吸能带上设有多个沿其轴向均匀布置的凸块。

4.根据权利要求1所述的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，其特征在于，所述摩擦片包括上片体和下片体，所述上片体和下片体分别设在所述固定支架的上表面和下表面上，

所述转向管柱溃缩吸能组件还包括：紧固件，所述紧固件穿过所述上片体、导向槽和下片体与所述连接支架相连。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，其特征在于，所述连接支架的截面大体形成为倒U形，所述转向管柱设在所述连接支架的开口内，所述固定支架的两侧设有第一连接部，所述连接支架的上端的两侧设有与所述第一连接部适配的第二连接部。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，其特征在于，所述转向管柱溃缩吸能组件还包括：连接块，所述连接块设在所述第二连接部上，所述连接块与所述第二连接部注塑相连且与所述第一连接部固定相连。

7.根据权利要求6所述的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，其特征在于，所述第二连接部上设有凹缺，所述连接块设在所述凹缺内。

8.根据权利要求7所述的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件，其特征在于，所述凹缺形成为朝向所述转向管柱的开口，且所述凹缺的开口处的径向尺寸大于所述凹缺其余位置的径向尺寸。

9.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的用于车辆的转向管柱溃缩吸能组件。