CN106697036A - 一种汽车及其转向管柱总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车的转向管柱总成，包括可轴向移动的转向管柱和设置于所述转向管柱外壁上的吸能部件，所述吸能部件包括运动部与固定部，所述运动部与所述转向管柱外壁固接，所述固定部与所述车体固接；且所述运动部与所述固定部之间沿所述转向管柱的轴向设置有可通过拉伸变形吸能的撕裂槽。本发明所公开的转向管柱总成，在汽车发生碰撞时，转向管柱会沿其轴向迅速运动并带动运动部同步运动，而固定部与运动部产生相对运动，此时撕裂槽逐渐撕裂并吸收能量。因此，本发明所提供的转向管柱总成，能够在汽车发生碰撞时，通过撕裂槽的变形拉伸而有效溃缩吸能，保证行车安全。本发明还公开了一种包括上述转向管柱总成的汽车，其有益效果如上所述。

Description

一种汽车及其转向管柱总成

技术领域

本发明涉及车辆工程及汽车安全技术领域，特别涉及一种汽车的转向管柱总成。本发明还涉及一种包括上述转向管柱总成的汽车。

背景技术

随着中国机械工业的发展，作为其支柱产业的汽车工业早已得到深入研究和推广。

汽车上的零件成千上万，系统和机构也不在少数，彼此配合运行，为汽车带来强劲的动力和优越的性能。但是，关于汽车的设计，乘员的安全问题始终是最重要的。针对此，汽车安全系统应运而生，一般的，汽车安全系统包括主动安全系统和被动安全系统。其中，主动安全系统为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采取的安全设计，如ABS(Anti-lock Brake System，防抱死制动系统)，EBD(Electric Brakeforce Distribution，电子制动力分配)，TCS(Traction Control System，牵引力控制系统)等。而被动安全系统为避免或减轻人员在车祸中受到伤害而采取的安全设计，如安全带，安全气囊，车门防撞钢梁等。

目前，在实际行车过程中，驾驶员主要依靠主动安全系统避免车祸的发生，而一旦主动安全系统失效，车祸已无可避免地发生时，乘员的生命安全就完全依靠于被动安全系统的作用，比如弹出安全气囊等。然而，当汽车发生剧烈的正面碰撞时，驾驶员会由于巨大的惯性直接撞向转向盘，即使有安全气囊的缓冲也无济于事，并且在碰撞力度非常大时，汽车转向系统中转向管柱总成的转向管柱将可能直接从转向盘后方突出并刺入驾驶室，对驾驶员的头部、胸部、腹部、下肢等造成致命的伤害。

因此，如何针对汽车转向系优化设计汽车安全系统，使得即使在汽车发生剧烈正面碰撞的危急情况下也能尽量保证驾驶员的生命安全，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车的转向管柱总成，在汽车发生剧烈碰撞时，能够使转向管柱总成有效溃缩并吸能，保障驾驶员的生命安全。本发明的另一目的是提供一种包括上述转向管柱总成的汽车。

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车的转向管柱总成，包括可轴向移动的转向管柱和设置于所述转向管柱外壁上的吸能部件，所述吸能部件包括运动部与固定部，所述运动部与所述转向管柱外壁固接，所述固定部与所述车体固接；且所述运动部与所述固定部之间沿所述转向管柱的轴向设置有可通过拉伸变形吸能的撕裂槽。

优选地，所述吸能部件还包括设置于所述运动部底部的连接板，所述连接板的表面与所述运动部的底面相连，且所述连接板与所述运动部平行，所述连接板的底面与所述转向管柱的外壁固接。

优选地，所述运动部的前端与所述连接板的前端通过弧形弯板相连，且所述弧形弯板的弯曲部凸出所述运动部和连接板的前端。

优选地，所述固定部为两个，分别连接于所述运动部的两侧，并均与所述运动部平行，且所述运动部与各所述固定部之间均设置有所述撕裂槽；且所述运动部的宽度与所述连接板的宽度相等。

优选地，还包括安装支座和顶板支架，所述安装支座固接于所述转向管柱外壁，所述顶板支架与车体固接；所述运动部设置在所述安装支座上，所述固定部与所述顶板支架固连。

优选地，所述运动部的底面设置有凸台，所述安装支座的表面上设置有用于与所述凸台相配合的安装槽。

优选地，还包括依次贯穿并同时互相拉紧所述顶板支架、运动部和安装支座的预紧螺栓。

优选地，所述运动部上还设置有多根可通过剪切断裂吸能的吸能柱，且各所述吸能柱的两端分别连接于所述运动部的表面与所述顶板支架的底面。

优选地，所述顶板支架上沿所述转向管柱的轴向方向设置有滑动槽，且所述滑动槽与所述吸能部件位于所述转向管柱的同一径向方向；还包括用于与所述滑动槽相配合的导向板，且所述导向板的底面与所述运动部的表面固接。

本发明还提供一种汽车，包括车体和设置于所述车体内的转向管柱总成，其特征在于，所述转向管柱总成为上述任一项所述的转向管柱总成。

本发明所提供的汽车的转向管柱总成，主要包括转向管柱和吸能部件。转向管柱设置在车体上并且可轴向移动，吸能部件设置在转向管柱的外壁。其中，吸能部件为分体式结构，包括运动部和固定部，该运动部与转向管柱的外壁固接，而固定部与车体固接。重要的是，运动部与固定部之间设置有可通过拉伸变形撕裂的撕裂槽，并且该撕裂槽的长度方向与转向管柱的轴向平行。本发明所提供的汽车的转向管柱总成，在汽车发生剧烈碰撞时，转向管柱会突然沿其轴向迅速往后运动，此时，由于吸能部件的运动部设置在转向管柱的外壁，因此转向管柱在运动时会带动运动部同步运动。然后，吸能部件的固定部由于固接在车体上，因此固定部并不能运动。因此，在转向管柱运动时，运动部和固定部之间产生相对运动。最后，由于运动部和固定部之间设置有可通过变形拉伸撕裂而吸能的撕裂槽，并且该撕裂槽的长度方向平行于转向管柱的轴向方向，因此，在运动部与固定部产生相对运动的同时，该撕裂槽会从其首端沿着长度方向逐渐撕裂，在该撕裂过程中吸收大量能量(主要是运动部的动能)。当运动部的动能被大量吸收后，其速度逐渐减慢，动能降低，从而使转向管柱逐渐停止，如此，即避免了转向管柱在汽车发生碰撞时突然剧烈运动而突出转向盘刺向驾驶员，保证驾驶员的生命安全。因此，本发明所提供的汽车的转向管柱总成，能够在汽车发生剧烈碰撞时，通过撕裂槽的变形拉伸而有效溃缩并吸能，避免驾驶员因转向管柱失控而受到伤害，提高了行车安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的第一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为图1所示的吸能部件的具体结构示意图；

图3为图1所示的吸能部件的底部结构示意图；

图4为图1所示的安装支座的具体结构示意图；

图5为本发明所提供的第二种具体实施方式的整体结构俯视图。

其中，图1—图4中：

转向管柱—1，吸能部件—2，运动部—201，固定部—202，连接板—203，弧形板—204，撕裂槽—3，安装支座—4，顶板支架—5，凸台—6，安装槽—7，预紧螺栓—8，吸能柱—9。

图5中：

滑动槽—10，导向板—11。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参考图1，图1为本发明所提供的第一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的第一种具体实施方式中，汽车的转向管柱总成主要包括转向管柱1和设置在转向管柱1外壁上的吸能部件2。

其中，转向管柱1是汽车转向系，也是转向管柱总成的重要组成部件，通过其连接转向盘和转向执行机构，可自由轴向移动。在汽车发生碰撞，尤其是正面剧烈碰撞时，转向管柱1会突然往其轴向方向剧烈运动，往后退，同时该方向也是转向盘、驾驶员上半身所在的方向。

吸能部件2设置在转向管柱1的外壁上，该吸能部件2为分体式结构，主要包括运动部201和固定部202。顾名思义，其中运动部201的作用即为运动，与转向管柱1的外壁固定连接。而固定部202与车体固定连接，无法运动。因此，在汽车发生碰撞时，转向管柱1会突然剧烈运动，由于运动部201与转向管柱1的外壁固定连接，因此转向管柱1会带动运动部201同时同步运动。但此时固定部202仍然固定在车体上，无法运动，但与运动部201之间产生相对运动。重要的是，在吸能部件2上，具体为运动部201与固定部202之间设置有可通过拉伸变形撕裂而吸能的撕裂槽3，并且该撕裂槽3的长度方向平行于转向管柱1的轴向方向。因此，汽车发生碰撞时，即在运动部201与固定部202之间产生相对运动时，撕裂槽3在运动部201上的一侧受到巨大拉力，该拉力平行于转向管柱1的轴向向后(朝驾驶室)，而撕裂槽3在固定部202上的一侧与车体固定连接无法运动，因此，撕裂槽3的两部分也产生相对运动，并开始从其前端逐渐撕裂。而一旦撕裂槽3的前端开始撕裂，则迅速往撕裂槽3的长度方向继续撕裂。该撕裂槽3的撕裂过程其实为撕裂槽3两部分之间的“连接片”的拉伸变形直至断裂的过程，在该过程中即可吸收大量的能量用于拉伸变形。因此，运动部201上由于转向管柱1的剧烈运动而附带的巨大动能，在撕裂槽3的撕裂作用下，即迅速被吸收从而减速，最终停止运动。

综上所述，本发明所提供的转向管柱总成，在汽车发生碰撞时，转向管柱1会突然沿其轴向迅速往后运动，并同时带动吸能部件2的运动部201同步运动，然后由于固定部202固定在车体上无法运动，因此运动部201与固定部202之间产生相对运动。而设置在运动部201与固定部202之间的撕裂槽3在此过程中即开始撕裂，通过拉伸变形直至断裂的方式吸收运动部201的动能，使其迅速减速直至停止运动。因此，本发明所提供的转向管柱总成，能够通过撕裂槽3的变形拉伸而有效溃缩并吸能，避免驾驶员因转向管柱失控而受到伤害，提高行车安全系数。

如图2所示，图2为图1所示的吸能部件的具体结构示意图。

在关于吸能部件2的一种优选实施例中，吸能部件2还包括设置在运动部201底部的连接板203。该连接板203的表面与运动部201的底面相连，并且连接板203与运动部201平行，其底面与转向管柱1的外壁固定连接。如此设置，吸能部件2的整体结构即可分为上下两层结构，由于连接板203的表面与运动部201的底面相连，因此，吸能部件2的上层结构即为运动部201(当然，固定部202实际也算上层结构)，而下层结构即为连接板203。如此设置，吸能部件2即可通过连接板203与转向管柱1的外壁之间的连接，保证运动部201与转向管柱1之间的运动同步性，提高运动稳定性。

此外，本实施例还在运动部201的前端(以汽车运动方向为标准)与连接板203的前端之间设置了弧形弯板204，并且运动部201与连接板203之间通过该弧形弯板204相连。顾名思义，该弧形弯板204的形状为弧形，并且其弯曲部分凸出运动部201和连接板203的前端，而其两侧的平直部分则分别与运动部201和连接板203的前端相连。如此设置，在连接板203运动并促使撕裂槽3开始撕裂时，即可通过弧形弯板204对力的分散和引导作用，顺利地将连接板203对运动部201沿转向管柱1的轴向方向的拉力改变为运动部201对撕裂槽3之间具有一定夹角的、易于撕裂的拉力。当然，运动部201与连接板203之间的连接并不局限于弧形弯板204的连接方式，其余比如设置于运动部201与连接板203之间的直角弯板或连接柱等结构同样可以采用。

进一步地，还可以对吸能部件2的结构做优化。本实施例中，固定部202的数量为2个，并分别连接于运动部201的两侧，且均与运动部201平行。如此，运动部201与各固定部202之间均设置有撕裂槽3，而此时在吸能部件2上当然设置有两条互相平行的撕裂槽3。至此，吸能部件2的整体结构即为上下两层与中部两侧的结构，上层结构为运动部201、固定部202，下层结构为连接板203，中部结构为两条撕裂槽3之间的运动部201，两侧结构为两个固定部202。如此设置，在连接板203由于转向管柱1的剧烈运动而发生同步运动时，即带动运动部201开始对两侧的撕裂槽3同时进行撕裂吸能，对转向管柱1的动能吸收作用大幅提高，并且撕裂槽3的撕裂过程变得更加顺利，转向管柱1从高速运动到完全停止所需的时间也会大幅缩小。基于同样的考虑，本实施例还将运动部201的宽度设置为与连接板203的宽度相等。如此设置将更加有利于撕裂槽3的顺利撕裂。当然，固定部202在吸能部件2上的分布数量并不固定，比如1个、2个、4个或更多等均可以采用。并且撕裂槽3在吸能部件2上的分布数量同样不固定，比如3条、4条或更多均可行，此时多余的撕裂槽3设置在运动部201中间，运动部201自然也是分体式结构。而且运动部201的宽度与连接板203的宽度并无固定关系，比如运动部201的宽度适当大于或小于连接板203宽度，均可行。

另外，为了提高吸能部件2与其周围的零部件之间的连接稳定性，本实施例增设了安装支座4和顶板支架5。其中，安装支座4设置(一般为套设)在转向管柱1的外壁，并与其固定连接，而顶板支架5与车体(一般为车体顶部)固定连接。并且运动部201设置在安装支座4上，而固定部202与顶板支架5固定连接。具体地，运动部201与安装支座4固定连接，而固定部202的表面与顶板支架5的底面固定连接，比如通过通孔和螺栓的配合等形式。

如图3和图4所示，图3为图1所示的吸能部件的底部结构示意图，图4为图1所示的安装支座的具体结构示意图。

进一步地，本实施例在运动部201的底面上设置了凸台6，与此配合地，同时在安装支座4的表面上设置了安装槽7。如此设置，即可简单地通过凸台6与安装槽7的配合连接完成运动部201与安装支座4的固定连接，保证连接稳定性。需要说明的是，凸台6还可以设置在连接板203的底面上，然后再与设置在安装支座4表面上的安装槽7相配合，同样能够达到保证运动部201与安装支座4之间的安装稳定性的目的。

更进一步地，为了配合撕裂槽3增加吸能效果，本实施例还增设了预紧螺栓8。该预紧螺栓8依次贯穿了顶板支架5、吸能部件2的运动部201和安装支座4，并同时在预紧力的作用下将顶板支架5、运动部201和安装支座4互相拉紧。如此设置，即可通过调节预紧螺栓8的预紧扭矩，使顶板支架5、吸能部件2和安装支座4之间保证一定的静摩擦力，使得该静摩擦力不至于太大而阻碍撕裂槽3的顺利撕裂，也不至于太小而失去辅助吸能的作用。需要说明的是，预紧螺栓8还可以依次贯穿顶板支架5、运动部201、连接板203和安装支座4，同样能达到保证一定静摩擦力的效果。

考虑到汽车在发生非常剧烈的碰撞时，吸能部件2上的撕裂槽4的吸能效果可能不足的情况，本实施例还在运动部201上设置了吸能柱9。该吸能柱9的一端设置在运动部201的表面上，另一端与顶板支架5的底面相连。吸能柱9可通过注塑孔的方式设置在运动部201上，主要通过吸能柱9的注塑结构剪切失效方式来吸收能量。具体为，在运动部201运动时，撕裂槽3逐渐撕裂，而在其撕裂过程中，由于吸能柱9设置在运动部201之上，并且与顶板支架5的底面相连，因此吸能柱9会在撕裂吸能过程中承受巨大的轴向拉力，并逐渐过渡到径向拉力，直至因剪切应力过大而断裂。因此，吸能柱9的存在能够在撕裂槽3的吸能过程中，辅助其进行吸能，提高碰撞能量的吸收量，提高安全系数。此处如果将撕裂槽3作为一级吸能结构，那么吸能柱9即为二级吸能结构。并且通过调整吸能柱9的大小和数量，可以优选吸能效果；同时通过调整撕裂槽3的端面尺寸和“连接片”的韧性，也可以优选吸能效果。

本实施例还提供一种汽车，包括车体和设置在车体内的转向管柱总成，其中，该转向管柱总成与前述内容相同，此处不再赘述。

请参考图5，图5为本发明所提供的第二种具体实施方式的整体结构俯视图。

本发明所提供的第二种具体实施方式，在第一种具体实施方式的基础上做了改进，具体为：在顶板支架5上设置了滑动槽10以及与该滑动槽10相配合的导向板11。本实施例所提供的转向管柱总成的其余部分与前述内容相同，此处不再赘述。

在本实施例中，考虑到汽车在发生碰撞时，并非每次碰撞都是完全属于正面碰撞，如此碰撞对转向管柱1产生的冲击力并非是其轴向方向。为避免前述原因造成撕裂槽3非正常撕裂，本实施例在前述(任一)实施例的基础上增设了溃缩吸能导向机构，主要包括设置在顶板支架5上的滑动槽10和用于与滑动槽10配合滑动的导向板11。其中，滑动槽10一般设置在顶板支架5的顶部，其长度方向平行于转向管柱1的轴向方向，也即撕裂槽3的长度方向。导向板11设置在滑动槽10中，并且其底面与运动部201的表面固定连接。由于吸能部件2和滑动槽10相当于均设置在转向管柱1的外壁，因此，为保证导向板11的正确导向作用，还需滑动槽10与吸能部件2位于转向管柱1的同一径向方向，即滑动槽10的投影与吸能部件2的投影重合。如此设置，由于撕裂槽3设置在运动部201上，其长度方向平行于转向管柱1的轴向，而导向板11的底面又与运动部201的表面固定连接，因此，运动部201在受到碰撞产生的冲击力时，可能会瞬间产生不同于转向管柱1的轴向的运动趋势，但是其在即将运动时又受到导向板11在滑动槽10内滑动的限制，所以运动部201在经受碰撞时只能往转向管柱1的轴向方向运动，如此保证了撕裂槽3的正常撕裂和吸能效果。

综上所述，本实施例所提供的转向管柱总成，在第一具体实施方式的基础上增了包括滑动槽10与导向板11的溃缩吸能导向机构，能够保证汽车在发生非完全正面碰撞时，也能使撕裂槽3发生正常方向的撕裂并顺利吸能。

本实施例还提供一种汽车，包括车体和设置在车体内的转向管柱总成，其中，该转向管柱总成与前述内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种汽车的转向管柱总成，其特征在于，包括可轴向移动的转向管柱(1)和设置于所述转向管柱(1)外壁上的吸能部件(2)，所述吸能部件(2)包括运动部(201)与固定部(202)，所述运动部(201)与所述转向管柱(1)外壁固接，所述固定部(202)与所述车体固接；且所述运动部(201)与所述固定部(202)之间沿所述转向管柱(1)的轴向设置有可通过拉伸变形吸能的撕裂槽(3)。

2.根据权利要求1所述的转向管柱总成，其特征在于，所述吸能部件(2)还包括设置于所述运动部(201)底部的连接板(203)，所述连接板(203)的表面与所述运动部(201)的底面相连，且所述连接板(203)与所述运动部(201)平行，所述连接板(203)的底面与所述转向管柱(1)的外壁固接。

3.根据权利要求2所述的转向管柱总成，其特征在于，所述运动部(201)的前端与所述连接板(203)的前端通过弧形弯板(204)相连，且所述弧形弯板(204)的弯曲部凸出所述运动部(201)和连接板(203)的前端。

4.根据权利要求3所述的转向管柱总成，其特征在于，所述固定部(202)为两个，分别连接于所述运动部(201)的两侧，并均与所述运动部(201)平行，且所述运动部(201)与各所述固定部(202)之间均设置有所述撕裂槽(3)；且所述运动部(201)的宽度与所述连接板(203)的宽度相等。

5.根据权利要求1所述的转向管柱总成，其特征在于，还包括安装支座(4)和顶板支架(5)，所述安装支座(4)固接于所述转向管柱(1)外壁，所述顶板支架(5)与车体固接；所述运动部(201)设置在所述安装支座(4)上，所述固定部(202)与所述顶板支架(5)固连。

6.根据权利要求5所述的转向管柱总成，其特征在于，所述运动部(201)的底面设置有凸台(6)，所述安装支座(4)的表面上设置有用于与所述凸台(6)相配合的安装槽(7)。

7.根据权利要求6所述的转向管柱总成，其特征在于，还包括依次贯穿并同时互相拉紧所述顶板支架(5)、运动部(201)和安装支座(4)的预紧螺栓(8)。

8.根据权利要求5所述的转向管柱总成，其特征在于，所述运动部(201)上还设置有多根可通过剪切断裂吸能的吸能柱(9)，且各所述吸能柱(9)的两端分别连接于所述运动部(201)的表面与所述顶板支架(5)的底面。

9.根据权利要求5-8任一项所述的转向管柱总成，其特征在于，所述顶板支架(5)上沿所述转向管柱(1)的轴向方向设置有滑动槽(10)，且所述滑动槽(10)与所述吸能部件(2)位于所述转向管柱(1)的同一径向方向；还包括用于与所述滑动槽(10)相配合的导向板(11)，且所述导向板(11)的底面与所述运动部(201)的表面固连。

10.一种汽车，包括车体和设置于所述车体内的转向管柱总成，其特征在于，所述转向管柱总成为权利要求1-9任一项所述的转向管柱总成。