CN106004985B - 一种转向管柱、转向机构及汽车 - Google Patents

一种转向管柱、转向机构及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种转向管柱、转向机构及汽车，属于汽车领域。该转向管柱包括上转向轴、下转向轴、上柱管、下柱管、上安装支架、下安装支架、压溃力调整装置及下支架溃缩结构。本发明通过上转向轴与下转向轴之间通过注塑销固定连接，上安装支架与上柱管固定连接，上柱管与下柱管之间通过压溃力调整装置连接，下安装支架通过下支架溃缩结构与下柱管连接，当发生汽车碰撞的交通事故时，上柱管和下柱管之间发生溃缩，当上柱管和下柱管溃缩到极限时，若汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力还在继续增大，则通过下支架溃缩结构使下柱管相对汽车仪表横梁继续下移，缓冲方向盘与人体胸部之间的相互作用力，减轻驾驶员胸部受到的伤害。

Description

一种转向管柱、转向机构及汽车
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种转向管柱、转向机构及汽车。
背景技术
汽车的转向机构是用于控制转向器的装置，其包括方向盘和转向管柱，在汽车发生严重碰撞的交通事故中，一旦汽车前端被碰撞，发动机舱等后移，方向盘也随之后移，方向盘与驾驶座椅之间的距离突然减小，容易对驾驶员的胸部造成严重伤害。
发明内容
为了解决现有技术的转向机构在发生严重碰撞的交通事故中容易对驾驶员的胸部造成严重伤害的问题，本发明实施例提供了一种转向管柱、转向机构及汽车。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种转向管柱，用于连接汽车的方向盘和转向器，所述转向管柱包括上转向轴、下转向轴、上柱管、下柱管、上安装支架、下安装支架、压溃力调整装置及下支架溃缩结构；
所述上转向轴的一端与所述方向盘固定连接，所述上转向轴设置在所述上柱管内部，且所述上转向轴通过第一轴承与所述上柱管固定连接；
所述下转向轴的一端与所述转向器固定连接，所述下转向轴设置在所述下柱管内部，所述下转向轴通过第二轴承与所述下柱管固定连接，且所述下转向轴内部中空，所述上转向轴的另一端伸入所述下转向轴的另一端内部，所述上转向轴与所述下转向轴同轴并通过注塑销固定连接；
所述上柱管与所述下柱管之间通过所述压溃力调整装置连接，所述压溃力调整装置用于根据汽车的碰撞指数，调节所述上柱管和所述下柱管之间的过盈量，以调节所述上柱管和所述下柱管之间的相互作用力；
所述上安装支架与所述上柱管固定连接，且所述上安装支架通过注塑拉脱块与所述汽车的仪表横梁固定连接，所述注塑拉脱块通过注塑销固定在所述上安装支架上，所述下安装支架与所述仪表横梁固定连接，且所述下安装支架通过所述下支架溃缩结构与所述下柱管固定连接，所述下支架溃缩结构用于在所述上柱管和所述下柱管溃缩到极限时，使所述下柱管相对所述仪表横梁下移。
进一步地，所述压溃力调整装置包括内楔形套、外楔形套、轴套、齿轮和动力输出装置；
所述内楔形套的一端与所述上柱管固定连接，所述内楔形套的另一端套在所述下柱管外部，且所述内楔形套与所述下柱管接触的位置形成爪牙，所述外楔形套套在所述内楔形套与所述下柱管配合的一端，所述轴套套在所述外楔形套外部，且所述轴套与所述外楔形套螺纹连接，所述轴套上设有齿；
所述齿轮设置在所述动力输出装置的输出轴上，且所述齿轮与所述轴套啮合，通过所述轴套带动所述外楔形套相对所述内楔形套的轴向运动，以调节所述上柱管和所述下柱管之间的相互作用力。
具体地，所述动力输出装置包括电机。
进一步地，所述动力输出装置还包括减速器，所述减速器与所述电机的输出轴连接，且所述减速器与所述齿轮配合。
具体地，所述减速器为一级直齿圆柱齿轮减速器。
进一步地，所述下支架溃缩结构包括钢套管、钢套管支撑部、熔断设备和熔断设备触发装置；
所述下安装支架与所述下柱管固定连接，所述下安装支架上沿所述下柱管的轴向设有条形安装槽，所述钢套管设置在所述条形安装槽内，且所述钢套管与所述汽车仪表横梁固定连接，所述钢套管支撑部设置在所述条形安装槽内，所述熔断设备设置在所述钢套管支撑部内部，所述熔断设备触发装置设置在所述下柱管远离所述上柱管的一端，且所述熔断设备触发装置与所述熔断设备连接；
初始状态，所述钢套管在所述钢套管支撑部的支撑下位于所述条形安装槽远离所述上柱管的一端，当所述上柱管和所述下柱管溃缩到极限时，所述上柱管触发所述熔断设备触发装置，以使所述熔断设备熔断所述钢套管支撑部，所述下柱管带动所述下支架相对所述钢套管移动。
具体地，所述熔断设备为雷管装置。
具体地，所述钢套管支撑部由尼龙材料制成。
第二方面，提供了一种转向机构，所述转向机构包括所述转向管柱和方向盘，所述方向盘固定在所述上转向轴远离所述下转向轴的一端。
第三方面，提供了一种汽车，所述汽车包括所述转向机构。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明通过上转向轴与下转向轴之间通过注塑销固定连接，上安装支架与上柱管固定连接，且上安装支架通过注塑拉脱块与汽车的仪表横梁固定连接，上柱管与下柱管之间通过压溃力调整装置连接，下安装支架通过下支架溃缩结构与下柱管连接，当发生汽车碰撞的交通事故时，在汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力的作用下，上转向轴和下转向轴之间的注塑销被剪断，上安装支架与注塑拉脱块之间的注塑销被剪断，使得上柱管与汽车仪表横梁分离，当汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力超过压溃力调整装置预设的上柱管和下柱管之间的相互作用力时，上柱管和下柱管之间发生溃缩，当上柱管和下柱管溃缩到极限时，若汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力还在继续增大，则通过下支架溃缩结构使下柱管相对汽车仪表横梁继续下移，缓冲方向盘与人体胸部之间的相互作用力，减轻驾驶员胸部受到的伤害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的转向管柱的结构示意图；
图2是本发明又一实施例提供的上安装支架及压溃力调整装置与上柱管、下柱管、上转向轴及下转向轴的结构示意图；
图3是本发明又一实施例提供的下安装支架、下支架溃缩结构与下转向管柱的结构示意图。
其中：
1上转向轴，11第一轴承，
2下转向轴，21第二轴承，
3上柱管，
4下柱管，
5上安装支架，51注塑拉脱块，
6压溃力调整装置，61内楔形套，62外楔形套，63轴套，64电机，65齿轮，
7下安装支架，71条形安装槽，
8下支架溃缩结构，81钢管套，82钢管套支撑部，83熔断设备触发装置，84熔断设备。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种转向管柱，用于连接汽车的方向盘和转向器，该转向管柱包括上转向轴1、下转向轴2、上柱管3、下柱管4、上安装支架5、下安装支架7、压溃力调整装置6及下支架溃缩结构；
上转向轴1的一端与方向盘固定连接，上转向轴1设置在上柱管3内部，且上转向轴1通过第一轴承11与上柱管3固定连接；
下转向轴2的一端与转向器固定连接，下转向轴2设置在下柱管4内部，下转向轴2通过第二轴承21与下柱管4固定连接，下转向轴2内部中空，上转向轴1的另一端伸入下转向轴2的另一端内部，上转向轴1与下转向轴2同轴并通过注塑销固定连接；
上柱管3与下柱管4之间通过压溃力调整装置6连接，压溃力调整装置6用于根据汽车的碰撞指数，调节上柱管3和下柱管4之间的过盈量，以调节上柱管3和下柱管4之间的相互作用力；
上安装支架5与上柱管3固定连接，且上安装支架5通过注塑拉脱块51与汽车的仪表横梁固定连接，下安装支架7与仪表横梁固定连接，且下安装支架7通过下支架溃缩结构与下柱管4固定连接，下支架溃缩结构用于在上柱管3和下柱管4溃缩到极限时，使下柱管4相对仪表横梁下移。
在本发明实施例中，当发生汽车碰撞的交通事故，方向盘随发动机舱后移的过程中，驾驶员由于惯性仍在向前运动，驾驶员的胸部冲击方向盘的作用力与发动机舱被碰撞产生的冲击力同时作用在转向管柱上，连接上转向轴1和下转向轴2的注塑销在冲击力的作用下被剪断，上转向轴1相对下转向轴2下移，随着驾驶员的胸部冲击方向盘的作用力与发动机舱被碰撞产生的冲击力的增大，连接上安装支架5和注塑拉脱块51的注塑销被剪断，上安装支架5与仪表横梁分离，上柱管3与下柱管4之间可以发生溃缩，当驾驶员的胸部冲击方向盘的作用力与发动机舱被碰撞产生的冲击力达到压溃力调整装置6根据汽车的碰撞指数预设的上柱管3和下柱管4之间的作用力时，上柱管3和下柱管4之间发生溃缩，在本发明实施例中，下柱管4伸入上柱管3内部，因此当上柱管3和下柱管4之间发生溃缩时，上柱管3下移套在下柱管4外部，当上柱管3下移到极限时，若驾驶员的胸部冲击方向盘的作用力与发动机舱被碰撞产生的冲击力还在增大，则下支架溃缩结构起作用而带动下柱管4相对仪表横梁继续下移，方向盘下移的行程较大，可缓冲较大的冲击力，进而减轻驾驶员的胸部受到方向盘的撞击所造成的伤害。
本发明通过上转向轴1与下转向轴2之间通过注塑销固定连接，上安装支架5与上柱管3固定连接，且上安装支架5通过注塑拉脱块51与汽车的仪表横梁固定连接，上柱管3与下柱管4之间通过压溃力调整装置6连接，下安装支架7通过下支架溃缩结构与下柱管4连接，当发生汽车碰撞的交通事故时，在汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力的作用下，上转向轴1和下转向轴2之间的注塑销被剪断，上安装支架5与汽车仪表横梁之间的注塑拉脱块51被剪断，使得上柱管3与汽车仪表横梁分离，当汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力超过压溃力调整装置6预设的上柱管3和下柱管4之间的相互作用力时，上柱管3和下柱管4之间发生溃缩，当上柱管3和下柱管4溃缩到极限时，若汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力还在继续增大，则通过下支架溃缩结构使下柱管相对汽车仪表横梁继续下移，缓冲方向盘与人体胸部之间的相互作用力，减轻驾驶员胸部受到的伤害。
如图2所示，在本发明实施例中，压溃力调整装置6包括内楔形套61、外楔形套62、轴套63、齿轮65和动力输出装置64；
内楔形套61的一端与上柱管3固定连接，内楔形套61的另一端套在下柱管4外部，且内楔形套61与下柱管4接触的位置形成爪牙，外楔形套62套在内楔形套61与下柱管4配合的一端，轴套63套在外楔形套62外部，且轴套63与外楔形套62螺纹连接，轴套63上设有齿；
齿轮65设置在动力输出装置64的输出轴上，且齿轮65与轴套63啮合，通过轴套63带动外楔形套62相对内楔形套61的轴向运动，以调节上柱管3和下柱管4之间的相互作用力。
在本发明实施例中，动力输出装置64包括电机，电机与汽车上配备的碰撞预判系统电连接，齿轮65设置在电机的主轴上，汽车碰撞预判系统获取汽车的碰撞指数，获取上柱管3和下柱管4进行溃缩时所需要的摩擦力的大小，并根据该摩擦力的大小确定电机需要转动的角度和方向，电机接收其需要转动的角度和方向，控制齿轮65与轴套63配合，从而增大上柱管3与下柱管4之间的相互作用力。优选地，该电机为伺服电机。当然。本领域技术人员可知，动力输出装置64也可以为通过液压或气压带动的动力输出装置64。
在本发明实施例中，内楔形套61的一端为圆柱形，内楔形套61通过该圆柱端套在上柱管3上，内楔形套61的另一端为锥形，且该锥形端沿其轴向开设有多个缺口而形成爪牙，使该锥形端具有一定的弹性，外楔形套62套在内楔形套61的锥形端外部，当外楔形套62向靠近上柱管3的方向运动时，内楔形套61与下柱管4之间的摩擦力增大，当外楔形套62向远离上柱管3的方向运动时，内楔形套61与下柱管4之间的摩擦力减小，轴套63套在外楔形套62外部，且轴套63与齿轮65配合，当电机带动齿轮65转动时，通过轴套63与齿轮65配合，轴套63带动外楔形套62沿靠近上柱管3的方向或远离上柱管3的方向运动。
本发明通过压溃力调整装置6的设置，确保上柱管3和下柱管4之间的相互作用力能满足吸能要求。
在本发明实施例中，动力输出装置64还包括减速器，减速器与电机的输出轴连接，且减速器与齿轮65配合。
通过减速器对动力输出装置64进行减速增矩，在保证内楔形套61和外楔形套62之间的作用力符合设计要求的基础上，减慢调节速度，提高调节精度。
其中，优选地，减速器为一级直齿圆柱齿轮65减速器，结构简单，便于开发。
如图3所示，在本发明实施例中，下支架溃缩结构包括钢套管81、钢套管支撑部82、熔断设备84和熔断设备触发装置83；
下安装支架7与下柱管4固定连接，下安装支架7上沿下柱管4的轴向设有条形安装槽8，钢套管81设置在条形安装槽8内，且钢套管81与汽车仪表横梁固定连接，钢套管支撑部82设置在条形安装槽71内，熔断设备84设置在钢套管支撑部82内部，熔断设备触发装置83设置在下柱管4远离上柱管3的一端，且熔断设备触发装置83与熔断设备84连接；
初始状态，钢套管81在钢套管支撑部82的支撑下位于条形安装槽8远离上柱管3的一端，当上柱管3和下柱管4溃缩到极限时，上柱管3触发熔断设备触发装置83，以使熔断设备84熔断钢套管支撑部82，下柱管4带动下支架相对钢套管81移动。
在本发明实施例中，当上柱管3和下柱管4溃缩到极限时，上柱管3触发熔断设备触发装置83，熔断设备触发装置83使熔断设备84将钢套管支撑部82熔断，下支架可相对钢套管81移动，也即下柱管4可带动下支架相对钢套管81下行，在二次碰撞或冲击力较大时吸能效果明显。
在本发明实施例中，熔断设备84为雷管装置，该雷管装置的导线与熔断设备触发装置83相连，当上柱管3触发熔断设备触发装置83时，熔断设备触发装置83上产生电压，该电压产生火花以点燃雷管装置的导线，进而使雷管装置爆破产生大量的热，使位于雷管装置外部的钢套管81支撑装置熔断而失去对钢套管81的支撑。
在本发明实施例中，钢套管支撑部82由尼龙材料制成，其熔点较低，容易熔断。
实施例二
参见图1，本发明实施例提供了一种转向机构，该转向机构包括实施例一中所述的转向管柱和方向盘，方向盘固定在上转向轴1远离下转向轴2的一端。
本发明通过上转向轴1与下转向轴2之间通过注塑销固定连接，上安装支架5与上柱管3固定连接，且上安装支架5通过注塑拉脱块51与汽车的仪表横梁固定连接，上柱管3与下柱管4之间通过压溃力调整装置6连接，下安装支架7通过下支架溃缩结构与下柱管4连接，当发生汽车碰撞的交通事故时，在汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力的作用下，上转向轴1和下转向轴2之间的注塑销被剪断，上安装支架5与汽车仪表横梁之间的注塑拉脱块51被剪断，使得上柱管3与汽车仪表横梁分离，当汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力超过压溃力调整装置6预设的上柱管3和下柱管4之间的相互作用力时，上柱管3和下柱管4之间发生溃缩，当上柱管3和下柱管4溃缩到极限时，若汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力还在继续增大，则通过下支架溃缩结构使下柱管相对汽车仪表横梁继续下移，缓冲方向盘与人体胸部之间的相互作用力，减轻驾驶员胸部受到的伤害。
实施例三
参见图1本发明实施例提供了一种汽车，该汽车包括实施例二中所述的转向机构。
本发明通过上转向轴1与下转向轴2之间通过注塑销固定连接，上安装支架5与上柱管3固定连接，且上安装支架5通过注塑拉脱块51与汽车的仪表横梁固定连接，上柱管3与下柱管4之间通过压溃力调整装置6连接，下安装支架7通过下支架溃缩结构与下柱管4连接，当发生汽车碰撞的交通事故时，在汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力的作用下，上转向轴1和下转向轴2之间的注塑销被剪断，上安装支架5与汽车仪表横梁之间的注塑拉脱块51被剪断，使得上柱管3与汽车仪表横梁分离，当汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力超过压溃力调整装置6预设的上柱管3和下柱管4之间的相互作用力时，上柱管3和下柱管4之间发生溃缩，当上柱管3和下柱管4溃缩到极限时，若汽车前部遭受的冲击力及人体撞击方向盘的作用力还在继续增大，则通过下支架溃缩结构使下柱管相对汽车仪表横梁继续下移，缓冲方向盘与人体胸部之间的相互作用力，减轻驾驶员胸部受到的伤害。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种转向管柱，用于连接汽车的方向盘和转向器，其特征在于，所述转向管柱包括上转向轴、下转向轴、上柱管、下柱管、上安装支架、下安装支架、压溃力调整装置及下支架溃缩结构；
所述上转向轴的一端与所述方向盘固定连接，所述上转向轴设置在所述上柱管内部，且所述上转向轴通过第一轴承与所述上柱管固定连接；
所述下转向轴的一端与所述转向器固定连接，所述下转向轴设置在所述下柱管内部，所述下转向轴通过第二轴承与所述下柱管固定连接，且所述下转向轴内部中空，所述上转向轴的另一端伸入所述下转向轴的另一端内部，所述上转向轴与所述下转向轴同轴并通过注塑销固定连接；
所述上柱管与所述下柱管之间通过所述压溃力调整装置连接，所述压溃力调整装置用于根据汽车的碰撞指数，调节所述上柱管和所述下柱管之间的过盈量，以调节所述上柱管和所述下柱管之间的相互作用力；
所述上安装支架与所述上柱管固定连接，且所述上安装支架通过注塑拉脱块与所述汽车的仪表横梁固定连接，所述注塑拉脱块通过注塑销固定在所述上安装支架上，所述下安装支架与所述仪表横梁固定连接，且所述下安装支架通过所述下支架溃缩结构与所述下柱管固定连接，所述下支架溃缩结构用于在所述上柱管和所述下柱管溃缩到极限时，使所述下柱管相对所述仪表横梁下移；
所述压溃力调整装置包括内楔形套、外楔形套、轴套、齿轮和动力输出装置；
所述内楔形套的一端与所述上柱管固定连接，所述内楔形套的另一端套在所述下柱管外部，且所述内楔形套与所述下柱管接触的位置形成爪牙，所述外楔形套套在所述内楔形套与所述下柱管配合的一端，所述轴套套在所述外楔形套外部，且所述轴套与所述外楔形套螺纹连接，所述轴套上设有齿；
所述齿轮设置在所述动力输出装置的输出轴上，且所述齿轮与所述轴套啮合，通过所述轴套带动所述外楔形套相对所述内楔形套的轴向运动，以调节所述上柱管和所述下柱管之间的相互作用力。
2.根据权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，所述动力输出装置包括电机。
3.根据权利要求2所述的转向管柱，其特征在于，所述动力输出装置还包括减速器，所述减速器与所述电机的输出轴连接，且所述减速器与所述齿轮配合。
4.根据权利要求3所述的转向管柱，其特征在于，所述减速器为一级直齿圆柱齿轮减速器。
5.根据权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，所述下支架溃缩结构包括钢套管、钢套管支撑部、熔断设备和熔断设备触发装置；
所述下安装支架与所述下柱管固定连接，所述下安装支架上沿所述下柱管的轴向设有条形安装槽，所述钢套管设置在所述条形安装槽内，且所述钢套管与所述汽车仪表横梁固定连接，所述钢套管支撑部设置在所述条形安装槽内，所述熔断设备设置在所述钢套管支撑部内部，所述熔断设备触发装置设置在所述下柱管远离所述上柱管的一端，且所述熔断设备触发装置与所述熔断设备连接；
初始状态，所述钢套管在所述钢套管支撑部的支撑下位于所述条形安装槽远离所述上柱管的一端，当所述上柱管和所述下柱管溃缩到极限时，所述上柱管触发所述熔断设备触发装置，以使所述熔断设备熔断所述钢套管支撑部，所述下柱管带动下支架相对所述钢套管移动。
6.根据权利要求5所述的转向管柱，其特征在于，所述熔断设备为雷管装置。
7.根据权利要求6所述的转向管柱，其特征在于，所述钢套管支撑部由尼龙材料制成。
8.一种转向机构，其特征在于，所述转向机构包括方向盘，以及权利要求1-7任一项所述转向管柱，所述方向盘固定在所述上转向轴远离所述下转向轴的一端。
9.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求8所述的转向机构。
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