CN204279598U - 转向管柱及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转向管柱及汽车，其中转向管柱包括：上轴，上轴的第二端通过连接管连接有活塞，连接管的直径小于活塞和上轴的直径，上轴内设有第一腔体，连接管内设有第二腔体，第一腔体和第二腔体之间设有弹簧式单向阀，连接管的管壁上设有通孔；下轴，下轴的第二端设有第三腔体，第三腔体套设在上轴的第二端上，第三腔体的直径大于活塞的直径，第三腔体的端口与上轴的第二端相卡持；第三腔体与上轴的第二端之间设有密封圈以在第三腔体中形成密封腔体，密封腔体中注满磁流变液；活塞上设有导电线圈，导电线圈连接有控制器，控制器连接有压力传感器，控制器用于根据压力传感器发送的信号控制导电线圈通电。本实用新型能够提高吸能保护作用。

Description

转向管柱及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车设备技术，尤其涉及一种转向管柱及汽车。

背景技术

随着汽车工业的发展，汽车的安全性越来越受到重视。当汽车发生正撞时，位于汽车前部的转向管柱及转向轴在碰撞力的作用下要向后即驾驶员方向运动，这种运动的能量应通过转向柱以机械的方式予以吸收，防止或减少其直接作用于驾驶员身上，造成人身伤害。另外，在汽车发生正碰时，驾驶员受惯性的影响有冲向方向盘的运动，驾驶员本身的运动能量一部分由约束装置如安全带、气囊等加以吸收，另一部分传递给方向盘和转向管柱系统，这部分能量也要通过方向盘及转向管柱系统予以吸收，以防止超出人体承受能力的碰撞力伤害驾驶员。

当前，转向管柱的溃缩吸能功能通过转向轴吸能装置来实现，现有的转向轴吸能装置包括转向轴与转向轴套，转向轴与转向轴套通过花键间隙配合传递转矩，转向轴上带有环形槽，环形槽内压入钢珠，当汽车发生正面碰撞时，碰撞力致使转向轴与转向轴套轴向剪切钢珠，产生轴向位移，从而起到吸能保护的作用。

现有的转向轴吸能装置，所提供的溃缩力与溃缩速度相关，当碰撞情况不同时转向轴吸能装置的溃缩速度会不同，由此导致转向轴吸能装置所提供的溃缩力不同，无法保证与设计状态相一致，因此现有的转向轴吸能装置的吸能保护作用不佳。

实用新型内容

本实用新型提供一种转向管柱及汽车，以提高吸能保护作用。

本实用新型一方面提供一种转向管柱，包括：

上轴，所述上轴的第一端用于与方向盘连接，所述上轴的第二端通过连接管连接有活塞，所述连接管的直径小于所述活塞的直径和所述上轴的直径，所述上轴内设有第一腔体，所述连接管内设有第二腔体，所述第一腔体和第二腔体之间设有弹簧式单向阀，所述连接管的管壁上设有通孔；

下轴，所述下轴的第一端用于与中间轴连接，所述下轴的第二端设有第三腔体，所述第三腔体沿所述下轴的轴向延伸，所述第三腔体的端口套设在所述上轴的第二端上，所述第三腔体的直径大于所述活塞的直径，所述第三腔体的端口与所述上轴的第二端之间通过卡持装置相卡持，以使所述上轴和下轴相对定位，所述卡持装置能够在所述上轴或下轴受到的轴向力达到设计值时解除卡持，以使所述上轴和下轴产生轴向的相对位移；

其中，所述第三腔体与所述上轴的第二端之间设有密封圈，以在所述第三腔体中形成密封腔体，所述密封腔体中注满磁流变液；

所述通孔用于连通所述密封腔体和所述第二腔体，以使所述磁流变液由密封腔体流入第二腔体；

所述弹簧式单向阀用于在受到的所述磁流变液的压力达到设定值时开启，以使所述磁流变液由第二腔体流入所述第一腔体；

所述活塞上设有导电线圈，所述导电线圈连接有控制器，所述控制器连接有压力传感器，所述压力传感器设置于方向盘上用于感测驾驶员碰撞方向盘的碰撞力，并在所述碰撞力达到第一预设值时向所述控制器发送第一信号，所述控制器用于根据所述第一信号控制所述导电线圈通电。

所述的转向管柱，优选的，所述压力传感器用于感测驾驶员碰撞方向盘的碰撞力，并在所述碰撞力达到第二预设值时向所述控制器发送第二信号，所述第二预设值大于所述第一预设值，所述控制器用于根据所述第二信号增大所述导电线圈中的电流。

所述的转向管柱，优选的，所述活塞中设有第四腔体，所述第四腔体与所述第二腔体连通。

所述的转向管柱，优选的，所述通孔设置在所述连接管与所述上轴的连接处，所述通孔至少沿所述连接管的轴向延伸，所述通孔位于所述连接管管壁外侧的开口相对于所述通孔位于所述连接管管壁内侧的开口更靠近所述活塞设置。

所述的转向管柱，优选的，还包括：下轴筒，所述下轴筒套设在所述下轴上，所述下轴筒通过轴承所述下轴固定连接；上轴筒，所述上轴筒套设在所述上轴上，所述上轴筒通过轴承所述上轴固定连接，所述上轴筒套设在所述下轴筒上，且所述下轴筒能够在所述上轴筒中沿轴向滑动；其中，所述上轴筒和/或下轴筒上设有支架，所述支架用于与车身连接。

本实用新型另一方面提供一种汽车，包括方向盘、中间轴和本实用新型所提供的转向管柱，所述上轴的第一端与所述方向盘连接，所述下轴的第一端与所述中间轴连接。

基于上述，本实用新型提供的转向管柱及汽车，由于第三腔体的直径大于活塞的直径，且连接管的直径小于活塞的直径和上轴的直径，因此，磁流变液会通过第三腔体与活塞之间的空隙流入连接管和第三腔体之间的空隙，并由通孔流入第二腔体内。在汽车发生碰撞的初始阶段，上轴或下轴受到轴向的力，当轴向力达到设计值时，卡持装置解除卡持，上轴和下轴产生轴向的相对位移，从而使上轴的第二端向下轴的第一端的方向移动，从而压缩密封腔体的空间，使更多的磁流变液由通孔流入第二腔体，从而增加了弹簧式单向阀所受到的磁流变液的压力，当压力达到设定值时，弹簧式单向阀开启，磁流变液会由第二腔体流入第一腔体，同时上轴的第二端会带动活塞继续向下轴的第一端的方向移动，由此在碰撞的初始阶段，主要由卡持装置和弹簧式单向阀来提供溃缩力。在汽车发生碰撞的中后期阶段，驾驶员在惯性的作用下会碰撞方向盘，此时压力传感器会感测驾驶员碰撞方向盘的碰撞力，当碰撞力达到第一预设值时，压力传感器向控制器发送第一信号，控制器则控制导电线圈通电，此时，线圈周围会产生磁场，时的磁流变液分子将会在磁场作用下规则排布，活塞运动时液体的通过活塞与第三腔体之间的间隙所受到的阻力将会增大，由此将产生溃缩力，以保证在碰撞的中后期阶段驾驶员所受的碰撞力能够被磁流变液与活塞之间的阻力所吸收。由于汽车发生碰撞的中后期阶段的溃缩力由磁流变液的阻力来提供，而磁流变液的阻力跟导电线圈中的电流大小有关，因此能够根据实际情况设定磁流变液的阻力大小，并能够保证磁流变液在碰撞时所提供的溃缩力与设计状态相一致，因此提高了吸能保护作用。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种转向管柱的内部结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本实用新型实施例提供的一种转向管柱的控制系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种转向管柱的线圈在未充电状态下的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种转向管柱的线圈在充电状态下的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种转向管柱的结构示意图。

附图标记：

101：上轴；       102：连接管；     103：活塞；

104：第一腔体；   105：第二腔体；   106：弹簧式单向阀；

107：通孔；       108：下轴；       109：卡持装置；

110：密封圈；     111：密封腔体；   112：磁流变液；

113：导电线圈；   114：控制器；     115：压力传感器；

116：第四腔体；   117：下轴筒；     118：轴承；

119：上轴筒；     120：上支架；     121：夹具；

122：驱动手柄；   123：下支架；     124：水平销轴。

具体实施方式

请参考图1-3，本实用新型实施例提供一种转向管柱，包括：上轴101，所述上轴101的第一端用于与方向盘连接，所述上轴101的第二端通过连接管102连接有活塞103，所述连接管102的直径小于所述活塞103的直径和所述上轴101的直径，所述上轴101内设有第一腔体104，所述连接管102内设有第二腔体105，所述第一腔体104和第二腔体105之间设有弹簧式单向阀106，所述连接管102的管壁上设有通孔107；下轴108，所述下轴108的第一端用于与中间轴连接，所述下轴108的第二端设有第三腔体，所述第三腔体沿所述下轴108的轴向延伸，所述第三腔体的端口套设在所述上轴101的第二端上，所述第三腔体的直径大于所述活塞103的直径，所述第三腔体的端口与所述上轴101的第二端之间通过卡持装置109相卡持，以使所述上轴101和下轴108相对定位，所述卡持装置109能够在所述上轴101或下轴108受到的轴向力达到设计值时解除卡持，以使所述上轴101和下轴108产生轴向的相对位移；其中，所述第三腔体与所述上轴101的第二端之间设有密封圈110，以在所述第三腔体中形成密封腔体111，所述密封腔体111中注满磁流变液112；所述通孔107用于连通所述密封腔体111和所述第二腔体105，以使所述磁流变液112由密封腔体111流入第二腔体105；所述弹簧式单向阀106用于在受到的所述磁流变液112的压力达到设定值时开启，以使所述磁流变液112由第二腔体105流入所述第一腔体104；所述活塞103上设有导电线圈113，所述导电线圈113连接有控制器114，所述控制器114连接有压力传感器115，所述压力传感器115设置于方向盘上用于感测驾驶员碰撞方向盘的碰撞力，并在所述碰撞力达到第一预设值时向所述控制器114发送第一信号，所述控制器114用于根据所述第一信号控制所述导电线圈113通电。

本实施例中，由于第三腔体的直径大于活塞103的直径，且连接管102的直径小于活塞103的直径和上轴101的直径，因此，磁流变液112会通过第三腔体与活塞103之间的空隙流入连接管102和第三腔体之间的空隙，并由通孔107流入第二腔体105内。在汽车发生碰撞的初始阶段，上轴101或下轴108受到轴向的力，当轴向力达到设计值时，卡持装置109解除卡持，上轴101和下轴108产生轴向的相对位移，从而使上轴101的第二端向下轴108的第一端的方向移动，从而压缩密封腔体111的空间，使更多的磁流变液112由通孔107流入第二腔体105，从而增加了弹簧式单向阀106所受到的磁流变液112的压力，当压力达到设定值时，弹簧式单向阀106开启，磁流变液112会由第二腔体105流入第一腔体104，同时上轴101的第二端会带动活塞103继续向下轴108的第一端的方向移动，由此在碰撞的初始阶段，主要由卡持装置109和弹簧式单向阀106来提供溃缩力。在汽车发生碰撞的中后期阶段，驾驶员在惯性的作用下会碰撞方向盘，此时压力传感器115会感测驾驶员碰撞方向盘的碰撞力，当碰撞力达到第一预设值时，压力传感器115向控制器114发送第一信号，控制器114则控制导电线圈113通电，此时，线圈周围会产生磁场，时的磁流变液112分子将会在磁场作用下规则排布(如图4和图5所示)，活塞103运动时液体的通过活塞103与第三腔体之间的间隙所受到的阻力将会增大，由此将产生溃缩力，以保证在碰撞的中后期阶段驾驶员所受的碰撞力能够被磁流变液112与活塞103之间的阻力所吸收。由于汽车发生碰撞的中后期阶段的溃缩力由磁流变液112的阻力来提供，而磁流变液112的阻力跟导电线圈113中的电流大小有关，因此能够根据实际情况设定磁流变液112的阻力大小，并能够保证磁流变液112在碰撞时所提供的溃缩力与设计状态相一致，因此提高了吸能保护作用。其中，设计值、设定值、第一预设值和第二预设值均可根据实际情况来设定。

本实施例中，控制器114可为行车电脑(Electronic Control Unit，简称ECU)，由此在不更换硬件的情况下，只需更改ECU中的程序参数即可完成不同车型的匹配，因此通用性较高。

本实施例中，卡持装置109可为设置在第三腔体的端口上的凸起，且上轴101的第二端可设有凹槽，通过凸起嵌入凹槽使第三腔体的端口和上轴101的第二端相卡持。

本实施例中，优选的，压力传感器115用于感测驾驶员碰撞方向盘的碰撞力，并在所述碰撞力达到第二预设值时向所述控制器114发送第二信号，所述第二预设值大于所述第一预设值，所述控制器114用于根据所述第二信号增大所述导电线圈113中的电流。由此，控制器114可以根据碰撞力的大小调整导电线圈113中的电流值，以调整磁流变液112所提供的溃缩力，从而更好地保证了驾驶员所受的碰撞力能够被磁流变液112与活塞103之间的阻力所吸收，进一步提高了吸能保护作用。

本实施例中，优选的，活塞103中设有第四腔体116，所述第四腔体116与所述第二腔体105连通。由此，第二腔体105中的磁流变液112会流入第四腔体116，从而增加了线圈周围的磁流变液112，从而增加了磁流变液112与活塞103之间的阻力，进一步提高了吸能保护作用。

本实施例中，优选的，通孔107设置在所述连接管102与所述上轴101的连接处，所述通孔107至少沿所述连接管102的轴向延伸，所述通孔107位于所述连接管102管壁外侧的开口相对于所述通孔107位于所述连接管102管壁内侧的开口更靠近所述活塞103设置。由此，能够使磁流变液112由密封腔体111流入第二腔体105时更为顺畅，以使磁流变液112能够更好地提供溃缩力。

本实施例中，优选的，转向管柱，其特征在于，还包括：下轴筒117，所述下轴筒117套设在所述下轴108上，所述下轴筒117通过轴承118与所述下轴108固定连接；上轴筒119，所述上轴筒119套设在所述上轴101上，所述上轴筒119通过轴承118与所述上轴101固定连接，所述上轴筒119套设在所述下轴筒117上，且所述下轴筒117能够在所述上轴筒119中沿轴向滑动；其中，所述上轴筒119和/或下轴筒117上设有支架，所述支架用于与车身连接。由此，通过设置上轴筒119和下轴筒117以对上轴101和下轴108起到保护作用，并方便的设置支架与车身连接。当发生碰撞后，上轴101会缩入到下轴108的第三腔体中，同时会带动上轴筒119朝向下轴筒117移动，使下轴筒117滑入到上轴筒119中，以提供溃缩力。

请参考图6，本实施例中，优选的，上轴筒119连接有上支架120，所述上支架120一端用于与车体连接，所述上支架120另一端设有夹具121，所述夹具121连接有驱动手柄122，通过旋转驱动手柄122可以驱动夹具121夹紧或松开所述上轴筒119，下轴筒117连接有下支架123，所述下支架123设有水平销轴124，所述水平销轴124用于与车体铰接，由此，到需要调节转向管柱的角度时，可旋转驱动手柄122，以驱动所述夹具121松开上轴筒119，之后可使转向管柱绕水平销轴124旋转，以调整转向管柱的角度，调整完毕后，可旋转驱动手柄122使夹具121夹紧上轴筒119，使转向管柱定位。

本实用新型实施例提供一种汽车，包括方向盘、中间轴和本实用新型任意实施例所述的转向管柱，所述上轴101的第一端与所述方向盘连接，所述下轴108的第一端与所述中间轴连接。

本实施例中，由于第三腔体的直径大于活塞103的直径，且连接管102的直径小于活塞103的直径和上轴101的直径，因此，磁流变液112会通过第三腔体与活塞103之间的空隙流入连接管102和第三腔体之间的空隙，并由通孔107流入第二腔体105内。在汽车发生碰撞的初始阶段，上轴101或下轴108受到轴向的力，当轴向力达到设计值时，卡持装置109解除卡持，上轴101和下轴108产生轴向的相对位移，从而使上轴101的第二端向下轴108的第一端的方向移动，从而压缩密封腔体111的空间，使更多的磁流变液112由通孔107流入第二腔体105，从而增加了弹簧式单向阀106所受到的磁流变液112的压力，当压力达到设定值时，弹簧式单向阀106开启，磁流变液112会由第二腔体105流入第一腔体104，同时上轴101的第二端会带动活塞103继续向下轴108的第一端的方向移动，由此在碰撞的初始阶段，主要由卡持装置109和弹簧式单向阀106来提供溃缩力。在汽车发生碰撞的中后期阶段，驾驶员在惯性的作用下会碰撞方向盘，此时压力传感器115会感测驾驶员碰撞方向盘的碰撞力，当碰撞力达到第一预设值时，压力传感器115向控制器114发送第一信号，控制器114则控制导电线圈113通电，此时，线圈周围会产生磁场，时的磁流变液112分子将会在磁场作用下规则排布，活塞103运动时液体的通过活塞103与第三腔体之间的间隙所受到的阻力将会增大，由此将产生溃缩力，以保证在碰撞的中后期阶段驾驶员所受的碰撞力能够被磁流变液112与活塞103之间的阻力所吸收。由于汽车发生碰撞的中后期阶段的溃缩力由磁流变液112的阻力来提供，而磁流变液112的阻力跟导电线圈113中的电流大小有关，因此能够根据实际情况设定磁流变液112的阻力大小，并能够保证磁流变液112在碰撞时所提供的溃缩力与设计状态相一致，因此提高了吸能保护作用。其中，设计值、设定值、第一预设值和第二预设值均可根据实际情况来设定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种转向管柱，其特征在于，包括：

上轴，所述上轴的第一端用于与方向盘连接，所述上轴的第二端通过连接管连接有活塞，所述连接管的直径小于所述活塞的直径和所述上轴的直径，所述上轴内设有第一腔体，所述连接管内设有第二腔体，所述第一腔体和第二腔体之间设有弹簧式单向阀，所述连接管的管壁上设有通孔；

下轴，所述下轴的第一端用于与中间轴连接，所述下轴的第二端设有第三腔体，所述第三腔体沿所述下轴的轴向延伸，所述第三腔体的端口套设在所述上轴的第二端上，所述第三腔体的直径大于所述活塞的直径，所述第三腔体的端口与所述上轴的第二端之间通过卡持装置相卡持，以使所述上轴和下轴相对定位，所述卡持装置能够在所述上轴或下轴受到的轴向力达到设计值时解除卡持，以使所述上轴和下轴产生轴向的相对位移；

其中，所述第三腔体与所述上轴的第二端之间设有密封圈，以在所述第三腔体中形成密封腔体，所述密封腔体中注满磁流变液；

所述通孔用于连通所述密封腔体和所述第二腔体，以使所述磁流变液由密封腔体流入第二腔体；

所述弹簧式单向阀用于在受到的所述磁流变液的压力达到设定值时开启，以使所述磁流变液由第二腔体流入所述第一腔体；

所述活塞上设有导电线圈，所述导电线圈连接有控制器，所述控制器连接有压力传感器，所述压力传感器设置于方向盘上用于感测驾驶员碰撞方向盘的碰撞力，并在所述碰撞力达到第一预设值时向所述控制器发送第一信号，所述控制器用于根据所述第一信号控制所述导电线圈通电。

2.根据权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，所述压力传感器用于感测驾驶员碰撞方向盘的碰撞力，并在所述碰撞力达到第二预设值时向所述控制器发送第二信号，所述第二预设值大于所述第一预设值，所述控制器用于根据所述第二信号增大所述导电线圈中的电流。

3.根据权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，所述活塞中设有第四腔体，所述第四腔体与所述第二腔体连通。

4.根据权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，所述通孔设置在所述连接管与所述上轴的连接处，所述通孔至少沿所述连接管的轴向延伸，所述通孔位于所述连接管管壁外侧的开口相对于所述通孔位于所述连接管管壁内侧的开口更靠近所述活塞设置。

5.根据权利要求1所述的转向管柱，其特征在于，还包括：

下轴筒，所述下轴筒套设在所述下轴上，所述下轴筒通过轴承与所述下轴固定连接；

上轴筒，所述上轴筒套设在所述上轴上，所述上轴筒通过轴承与所述上轴固定连接，所述上轴筒套设在所述下轴筒上，且所述下轴筒能够在所述上轴筒中沿轴向滑动；

其中，所述上轴筒和/或下轴筒上设有支架，所述支架用于与车身连接。

6.一种汽车，其特征在于，包括方向盘、中间轴和权利要求1-5中任一所述的转向管柱，所述上轴的第一端与所述方向盘连接，所述下轴的第一端与所述中间轴连接。