CN104843051B - 一种转向管柱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转向管柱。所述转向管柱包括：上柱管组件(100)；下柱管组件(200)；安装支架(300)，其与上柱管组件(100)固定连接；剪切块(500)，所述安装支架通过所述剪切块(500)与下柱管组件(200)或车身主体固定连接；以及吸能钢带(600)，其一端相对于下柱管组件(200)或车身主体固定，另一端弯折穿过安装支架(300)上的过孔(301)及导向槽(302)，其中，当转向管柱与人体碰撞且冲击能量使剪切块断裂时，上柱管组件与安装支架一起沿着转向管柱轴线相对于所述下柱管组件做溃缩运动，使得吸能钢带被拉直而塑性变形并吸能。本发明的转向管柱为溃缩式吸能转向管柱，而且具有轻量化、结构简单、吸能效果好、以及吸能能力容易量化设置的优点。

Description

一种转向管柱
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种转向管柱。
背景技术
在现有技术中，大多数转向管柱结构基本采用上下套管式。如专利文献CN202022238U公开了一种转向管柱的碰撞吸能结构。所述碰撞吸能结构包括固定在车体上的固定支架a2和与转向管柱a1相连接的分离支架a3，固定支架a2上开设有平行于转向管柱a1的凹槽，凹槽内设有能沿其横向移动的紧固件a4，固定支架a2通过紧固件a4与分离支架a3相连接。当碰撞发生时，分离支架a3带动紧固件a4沿着凹槽移动，将碰撞力转换为克服固定支架与分离支架的摩擦力，实现碰撞吸能功能。
此种技术方案，固定支架、分离支架、摩擦导向机构涉及零部件多，工艺相对复杂，零部件装配复杂、质量较大、成本较高。而且转向管柱模态较低，容易将发动机的抖动转移到转向管柱，形成共振。采用摩擦导向机构，通过摩擦力产生的碰撞能量吸收能力有限，不能具体量化，影响驾驶员安全。
因此希望有一种转向管柱来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转向管柱来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
为实现上述目的，本发明提供一种转向管柱，所述转向管柱包括：
上柱管组件；
下柱管组件，其中，所述上柱管组件能够沿着转向管柱的轴线方向相对于所述下柱管组件做溃缩运动；
安装支架，其与上柱管组件固定连接；
剪切块，所述安装支架通过所述剪切块与下柱管组件或车身主体固定连接；以及
吸能钢带，其一端相对于下柱管组件或车身主体固定，另一端弯折穿过安装支架上的过孔及导向槽，
其中，当转向管柱与人体碰撞且冲击能量使剪切块断裂时，上柱管组件与安装支架一起沿着转向管柱轴线相对于所述下柱管组件做溃缩运动，使得吸能钢带被拉直而塑性变形并吸能。
优选地，所述过孔在垂直于所述转向管柱轴线的方向上延伸，所述导向槽在平行于所述转向管柱轴线的方向上延伸。
优选地，所述吸能钢带的数量为两个，且左右对称设置。
优选地，所述吸能钢带具有均匀的厚度，且包括法兰面和吸能区域，其中，所述吸能区域具有一致的宽度，所述法兰面的宽度大于所述吸能区域的宽度，且设置有安装孔，用于通过螺纹连接件固定至车身主体。
优选地，所述安装支架包括主体部分和从所述主体部分向两侧延伸的翼部，所述主体部分为U形结构，U形结构的两个侧板与上管柱组件固定连接，所述剪切块以可断裂的方式设置在所述翼部处。
优选地，位于所述安装支架同一翼部处的吸能钢带与剪切块通过同一螺纹连接件固定至下柱管组件或车身主体。
优选地，所述安装支架以铝或铝合金材料模铸制成。
优选地，所述转向管柱进一步包括第一摩擦片和第二摩擦片，其中，第一摩擦片与上柱管组件固定连接，第二摩擦片与安装支架固定连接，第一摩擦片与第二摩擦片固定连接。
优选地，所述转向管柱进一步包括调节手柄，用于调节第一摩擦片与第二摩擦片之间的压紧力。
优选地，所述上柱管组件包括上芯轴及上柱管，所述下柱管组件包括下芯轴和下柱管，其中，上芯轴和下芯轴采用花键配合，上柱管与下柱管采用间隙滑动配合。
本发明还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的转向管柱。
本发明提供了一种溃缩式吸能转向管柱，而且此种溃缩式吸能转向管柱具有轻量化、结构简单、吸能效果好、且吸能能力可以量化设置的优点。
附图说明
图1是现有技术中的转向管柱的示意图。
图2是根据本发明一实施例的转向管柱的示意图。
图3是图2所示转向管柱的剖视示意图。
图4是图2所示转向管柱的安装支架组件的示意性立体图。
图5是图4所示安装支架组件的示意性正视图。
图6是沿图4中A-A线的示意性剖视图，其中，剪切块处于未断开状态。
图7是沿图4中A-A线的示意性剖视图，其中，剪切块处于断开状态，安装支架已经与剪切块分离。
图8a-8c是图2所示转向管柱中的安装支架的示意性视图。
图9是图2所示转向管柱的吸能钢带的示意性立体图。
附图标记：
a1 转向管柱 305 第三加强筋
a2 固定支架 310 第一翼部
a3 分离支架 320 第二翼部
a4 紧固件 330 第一侧板
100 上柱管组件 340 第二侧板
101 上芯轴 400 调节手柄
102 上柱管 500 剪切块
200 下柱管组件 501 剪切块安装孔
201 下柱管 600 吸能钢带
202 下芯轴 601 吸能区域
300 安装支架 602 法兰面
301 过孔 603 钢带安装孔
302 引导槽 700 组合摩擦片
303 第一加强筋 701 第一摩擦片
304 第二加强筋 702 第二摩擦片
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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保护范围的限制。
图2是根据本发明一实施例的转向管柱的示意图。可以理解的是，根据本发明的转向管柱是溃缩式吸能转向管柱。图3是图2所示转向管柱的剖视示意图。如图2和图3所示，转向管柱包括：上柱管组件100；下柱管组件200；安装支架300；剪切块500；以及吸能钢带600。
上柱管组件100能够沿着转向管柱的轴线方向(即图3中的上下方向)相对于下柱管组件200做溃缩运动。也就是说，在上柱管组件100因为猛烈碰撞等原因与驾驶员撞击时，上柱管组件100和下柱管组件200能够相对运动，而缩短转向管柱的整体长度。从而避免对驾驶员造成人身伤害。
参见图3，上柱管组件100包括上芯轴101及上柱管102，下柱管组件200包括下芯轴202和下柱管201。上芯轴101和下芯轴202采用花键配合，上柱管102与下柱管201采用间隙滑动配合。从而，能够实现上述的相对溃缩滑动运动。上芯轴101和下芯轴202的连接花键结构应该具有足够的轴向长度，来允许所述相对溃缩滑动运动。可以理解的是，上芯轴101和上柱管102之间设置有滚动轴承，两者能够相对转动，但是不能进行进行相对轴向运动。类似地，下芯轴202和下柱管201之间也设置有滚动轴承，两者能够相对转动，但是不能进行进行相对轴向运动。
在图示实施例中，上芯轴101套接在下芯轴202的外侧；上柱管102套接在下柱管201的外侧。可以理解的是，本发明不限于此。例如，上芯轴101也可以插接在下芯轴202的内侧。
安装支架300与上柱管组件100固定连接。在发生上述的相对溃缩滑动运动时，安装支架300与上柱管组件100一体运动。有利的是，安装支架300以铝或铝合金材料模铸制成，从而具有较轻的重量。
参见图8a-8c，安装支架300包括主体部分和从所述主体部分向两侧延伸的第一翼部310和第二翼部320。所述主体部分大体为U形结构，U形结构的包括第一侧板330和第二侧板340。第一侧板330和第二侧板340分别与上管柱组件100的上柱管102固定连接。有利的是，第一侧板330和第二侧板340通过螺纹连接件与上柱管102固定连接。
为了提高安装支架300的强度，在安装支架300设置有多个加强筋。参见图8a和图8b，第一加强筋303设置在主体部分U形结构的底部处，其包括多个盲孔形式的加强筋，具体而言，为6行4列的盲孔形式的加强筋。参见图8a和图8b，第二加强筋304连接U形结构的底部与第一翼部310和第二翼部320。参见图8c，第三加强筋305为多条相互平行的横条状筋条，位于主体部分U形结构的底部内侧。
有利的是，如图所示，设置有第一摩擦片701和第二摩擦片702。第一摩擦片701与上柱管组件100的上柱管102的固定连接，第二摩擦片702与安装支架固定连接，第一摩擦片701与第二摩擦片702相互接触。这有利于增加整个转向管柱的刚度。更有利的是，所述转向管柱进一步包括调节手柄400，调节手柄400用于调节第一摩擦片701与第二摩擦片702之间的压紧力，由此调整摩擦力的大小。具体地，第一摩擦片701在端部处固定安装至上柱管102，第二摩擦片702在端部处固定安装至安装支架300。而调节手柄400调节第一摩擦片701和第二摩擦片702在中部处的压紧力。调节手柄400能够在压紧位置和松开位置之间旋转运动。在压紧位置，调节手柄400将第一摩擦片701和第二摩擦片702压紧在一起，在松开位置，调节手柄400不挤压第一摩擦片701和第二摩擦片702。可以理解的是，能够以任何适当的方式来压紧第一摩擦片701和第二摩擦片702。例如，在一个未图示的实施例中，调节手柄400以诸如凸轮的结构来挤压第一摩擦片701和第二摩擦片702。需要指出的是，第一摩擦片701和第二摩擦片702的数量都不限于一片，结构和形状也不限于图示实施例。
安装支架300通过剪切块500与下柱管组件200或车身主体固定连接。可以理解的是，此处的车身主体是指车辆除安装支架与上管柱组件之外的其余部分。在一个有利的实施例中，安装支架300通过剪切块500与转向管柱的管梁固定连接(参见图6)。当转向管柱与人体碰撞且冲击能量使剪切块500断裂时，安装支架300从下柱管组件200或车身主体脱开连接(参加图7)，与上柱管组件100一起沿着转向管柱轴线相对于所述下柱管组件200做溃缩运动。
剪切块500的数量为两个，以可断裂的方式设置在相应翼部310、320处。可以理解的是，剪切块500通过注塑结构与安装支架300连接，并与车身主体固定连接。有利的是，剪切块500通过螺纹连接方式与车身主体固定连接。所述注塑结构的断裂强度根据需要设置。可以理解的是，也可以只设置一个剪切块。
参见图6，剪切块500上设置有剪切块安装孔501，从而能够通过穿过剪切块安装孔501的螺栓与车身主体(例如转向管柱的管梁)连接。
吸能钢带600的一端相对于下柱管组件200或车身主体固定，另一端弯折穿过安装支架300上的过孔301及导向槽302。当转向管柱与人体碰撞且冲击能量使剪切块500断裂时，上柱管组件100与安装支架300一起沿着转向管柱轴线相对于所述下柱管组件200做溃缩运动，使得吸能钢带600被拉直而塑性变形并吸能。安装支架上的过孔及导向槽，用于引导吸能钢带塑性变形，而且使得安装支架在吸能过程中沿着柱管轴线顺利下滑，防止发生侧翻。
参见图6，过孔301在垂直于所述转向管柱轴线的方向上延伸，导向槽302在平行于所述转向管柱轴线的方向上延伸。可以理解的是，图示实施例是优选的实施例，但是过孔301与导向槽302的延伸方向不限于图示实施例。例如，过孔301也可以上下倾斜设置。
如图所示，有利的是，吸能钢带600的数量为两个，且左右对称设置。从而有利于引导安装支架300与上柱管组件100的溃缩吸能运动。
参见图9，吸能钢带600具有均匀的厚度。吸能钢带600的厚度与所需的吸能能力相关，通过调整吸能钢带600的厚度能够调整吸能能力。
吸能钢带600包括法兰面602和吸能区域601。吸能区域601具有一致的宽度，所述法兰面602的宽度大于所述吸能区域601的宽度，且设置有钢带安装孔603，用于通过螺纹连接件固定至车身主体。有利的是，如图所示，钢带安装孔603与剪切块安装孔501对准，从而，位于安装支架300同一翼部处的吸能钢带600与剪切块500通过同一螺纹连接件固定至下柱管组件200或车身主体。
吸能钢带600的吸能区域601处的宽度也与所需的吸能能力相关。也就是说，通过调整吸能区域601处的宽度也能够调整吸能能力。从而，对于本发明的转向管柱，能够通过设置吸能钢带的厚度及吸能区域处的宽度，来量化调整吸能能力。
上述实施例的转向管柱中的铸铝安装支架集成了吸能及导向机构，有如下优点：工艺简单、质量轻、成本低。另外，通过采用多片摩擦片，保持力大幅增加，提高了转向管柱自身模态，更加有效地避开了共振频率。而且，所采用的吸能带，兼顾碰撞导向机构及钢带塑性变形进行能量吸收，并且可以调节钢带不同截面积，进而调整碰撞过程中人体受力情况。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种转向管柱，其特征在于，包括：
上柱管组件(100)；
下柱管组件(200)，其中，所述上柱管组件(100)能够沿着转向管柱的轴线方向相对于所述下柱管组件(200)做溃缩运动；
安装支架(300)，其与上柱管组件(100)固定连接；
剪切块(500)，所述安装支架(300)通过所述剪切块(500)与下柱管组件(200)或车身主体固定连接；以及
吸能钢带(600)，其一端相对于下柱管组件(200)或车身主体固定，另一端弯折穿过安装支架(300)上的过孔(301)及导向槽(302)，所述吸能钢带(600)具有均匀的厚度，且包括法兰面(602)和吸能区域(601)，其中，所述吸能区域(601)具有一致的宽度，所述法兰面(602)的宽度大于所述吸能区域(601)的宽度，所述法兰面(602)相对于下柱管组件(200)或车身主体固定；
其中，当转向管柱与人体碰撞且冲击能量使剪切块(500)断裂时，上柱管组件(100)与安装支架(300)一起沿着转向管柱轴线相对于所述下柱管组件(200)做溃缩运动，使得吸能钢带(600)被拉直而塑性变形并吸能。
2.如权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，所述过孔(301)在垂直于所述转向管柱轴线的方向上延伸，所述导向槽(302)在平行于所述转向管柱轴线的方向上延伸。
3.如权利要求2所述的转向管柱，其特征在于，所述吸能钢带(600)的数量为两个，且左右对称设置。
4.如权利要求3所述的转向管柱，其特征在于，所述法兰面(602)设置有钢带安装孔(603)，用于通过螺纹连接件固定至车身主体。
5.如权利要求4所述的转向管柱，其特征在于，所述安装支架(300)包括主体部分和从所述主体部分向两侧延伸的翼部(310；320)，所述主体部分为U形结构，U形结构的两个侧板(330；340)与上管柱组件(100)固定连接，所述剪切块(500)以可断裂的方式设置在相应翼部(310；320)处。
6.如权利要求4所述的转向管柱，其特征在于，位于所述安装支架(300)同一翼部处的所述吸能钢带(600)与所述剪切块(500)通过同一螺纹连接件固定至所述下柱管组件(200)或车身主体。
7.如权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，所述安装支架(300)以铝或铝合金材料模铸制成。
8.如权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，进一步包括第一摩擦片(701)和第二摩擦片(702)，其中，所述第一摩擦片(701)与上柱管组件(100)固定连接，所述第二摩擦片(702)与安装支架(300)固定连接，所述第一摩擦片(701)与所述第二摩擦片(702)相互接触。
9.如权利要求8所述的转向管柱，其特征在于，进一步包括调节手柄(400)，用于调节所述第一摩擦片(701)与所述第二摩擦片(702)之间的压紧力。
10.如权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，所述上柱管组件(100)包括上芯轴(101)及上柱管(102)，所述下柱管组件(200)包括下芯轴(202)和下柱管(201)，其中，上芯轴(101)和下芯轴(202)采用花键配合，上柱管(102)与下柱管(201)采用间隙滑动配合。
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