CN206719308U - 一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置，所述快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置，包括转向系统本体，所述转向管柱的下端与一烟火式驱动器相连，通过烟火式驱动器的推杆能够推动转向管柱向下及向后移动。本实用新型响应快，从而能够有效限制碰撞发生时转向管柱和方向盘向驾驶员方向移动的活动范围，避免或减轻头部和胸部受伤。

Description

一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车转向系统主动防护转向管柱装置，尤其涉及一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置。

背景技术

交通事故统计数据显示，汽车前碰撞是一种重要的交通事故形态，在前碰撞中，由于转向管柱侵入驾驶舱与驾驶员接触，极易导致车内驾驶员的头部和胸部受损，需要花费高昂的治疗费用，造成了很高的人身和财产损失。包括我国的C_NCAP，欧洲的U_NCAP，美国的IIHS和日本的J_NCAP在内都将驾驶员头部和胸部损伤考虑在汽车前碰撞的得分里。基于以上背景，开展汽车转向系统主动防护研究，以减少转向管柱对驾驶员的伤害，具有重要的意义。

研究显示在汽车前碰撞中，方向盘与驾驶员之间的间隙是影响驾驶员头部和胸部损伤至关重要的因素，通过尽量增加驾驶员与方向盘之间的间隙，将可以有效防范驾驶员头部和胸部因被方向盘挤压而受伤。减少驾驶员头部和胸部伤害的最直接方法是采用主动式安全转向系统。为此，有人设计了汽车转向系统主动防护转向管柱装置，如CN102745225A公开的“安全转向管柱结构”，其主要通过转向管柱总成下安装支架底座和随意停气弹簧进行控制，以避免因弹簧的回弹导致二次伤害。 CN205524437U公开了“一种汽车转向管柱结构、汽车方向盘总成及汽车”其由压溃机构承担碰撞过程中的压溃力，使得压溃发生后只需更换已经失效的压溃机构即可，第一转向管柱和第二转向管柱可继续使用，达到了降低维修成本的目的。 CN203186400U公开了“一种转向管柱安装结构及汽车”，其发生碰撞时，转向管柱衬套能够发生破碎，从而使压入段进入支架缓冲孔内，起到缓冲作用，降低对驾驶员头部和胸部的伤害。

但上述装置，都存在一个共同的问题，就是响应速度慢，由于碰撞发生通常在一瞬间完成，因此如果转向管柱不能在瞬间主动产生远离驾驶员的位移，可能由于发动机舱在碰撞中受到挤压导致转向管柱产生朝着驾驶员的位移，会加重驾驶员头部和胸部伤害。并且现有的保护装置结构都较为复杂，需要精确的配合才能完成动作，使用成本也较高。因此，当前仍需不断改进转向管柱的触发装置与控制机构，以解决响应较慢、系统成本较高、事故发生后维修替换成本较高等问题。如何快速触发转向管柱向远离驾驶员方向运动，防止或降低驾驶员头颈部和胸部受伤的机会一直是本领域的技术人员的研究重点。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于怎样解决现有转向管柱保护装置响应较慢，结构复杂，制作成本较高，使用成本较高的问题，提供一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置，响应快，从而能够有效限制碰撞发生时转向管柱因受挤压而产生接近驾驶员的位移，避免或减轻驾驶员头部和胸部受伤。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置，包括转向系统本体，所述转向系统本体包括方向盘、转向管柱和万向节，所述方向盘具有转向灯拨杆，该转向灯拨杆与U形转向管柱支撑架上端相连。所述U形转向管柱支撑架上方安装有电子触发器，所述电子触发器连接线与烟火式驱动器相连，所述烟火式驱动器上端与转向管柱固定连接，下端与转向管柱转动连接；从而使烟火式驱动器能够沿着转向管柱方向上下移动。所述转向管柱下部与一转向管柱支架相连，下端与一万向节相连。所述转向管柱支架的上端为开放端，下端为封闭端；且所述转向管柱支架的下端朝远离转向管柱方向弯曲；

所述烟火式驱动器包括上端开放下端封闭的气缸壳体，在气缸壳体内设有一能沿其轴向滑动的活塞，所述活塞与一推杆相连，该推杆的下端与活塞相连，上端从气缸壳体的开放端伸出，在活塞与气缸壳体开放端之间的密闭空腔内设有烟火发生器；在气缸壳体的下部对应烟火发生器的底端位置设有电子触发器，通过该电子触发器能够将气缸壳体内的烟火发生器引爆；所述气缸壳体的下端与转向管柱上端的底部固定连接，上端与转向管柱下端的上部转动连接，使烟火式驱动器以与转向管柱平行的角度倾斜设置；

所述转向管柱下部的上端与烟火式驱动器的推杆的上端转动连接，通过该推杆能够推动转向管柱向下及向前移动。

进一步地，所述转向管柱安装支架呈U形，下端开口。

进一步地，在气缸壳体的开放端设有限位缸盖，该限位缸盖与气缸壳体可拆卸连接；在活塞与限位缸盖之间设置有预压紧的复位弹簧，所述复位弹簧套设于推杆上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、结构简单，制作方便，制作成本低廉，烟火式驱动器与转向管柱连接方便，稳定性好。

2、驱动部分采用烟火式驱动器，通过点燃烟火发生器（如火药等），即可瞬间产生较高气压，从而推动活塞及推杆移动，进而推动转向管柱向下并向前移动；当后碰撞发生后的10-20ms内便能够实现转向管柱向下并向前快速运动，增大驾驶员头部与方向盘的距离，切实为驾驶员提供快速高效的保护。

3、使用一次后，只需通过推杆将活塞从气缸壳体内拉出，然后装上烟火发生器（火药等）即可再次使用，从而使使用成本低廉。

4、基于该实用新型设计，通过设定不同的活塞行程，可控制转向管柱移动量，以满足不同类型转向管柱的设计需求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为碰撞发生前转向管柱的状态图。

图3为碰撞发生后转向管柱的状态图。

图4为烟火式驱动器的结构示意图。

图5为本实用新型控制方法的原理框图。

图中：1—方向盘，2—转向灯拨杆，3—支撑架，4—转向管柱，5—电子触发器，6—连接线，7—烟火式驱动器，71—推杆，72—销，73—限位缸盖，74—弹簧，75—气缸壳体，76—烟火发生器，77—活塞，8—转向管柱支架，9—万向节。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1至图4，一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置，包括转向系统本体，所述转向系统本体包括方向盘1、转向管柱4和万向节9，所述方向盘1具有转向灯拨杆2，该转向灯拨杆2与U形转向管柱支撑架3上端相连。所述U形转向管柱支撑架3上方安装有电子触发器5，所述电子触发器5连接线6与烟火式驱动器7相连，所述烟火式驱动器7上端与转向管柱固定连接，下端与转向管柱4转动连接；从而使烟火式驱动器能够沿着转向管柱方向上下移动。所述转向管柱4下部与一转向管柱支架8相连，下端与一万向节9相连。所述转向管柱支架8的上端为开放端，下端为封闭端；且所述转向管柱支架8的下端朝远离转向管柱方向弯曲。

所述烟火式驱动器7包括上端开放下端封闭的气缸壳体75，在气缸壳体5内设有一能沿其轴向滑动的活塞77，所述活塞77与一推杆71相连，该推杆73的下端与活塞72相连，上端从气缸壳体75的开放端伸出；在气缸壳体75的开放端设有限位缸盖73，通过所述限位缸盖73决定活塞77及推杆71的运动行程（亦决定转向管柱4的运动行程），该限位缸盖73与气缸壳体75可拆卸连接，具体实施时限位缸盖73与气缸壳体75采用螺纹连接的方式相连；在活塞77与限位缸盖73之间设置有预压紧的复位弹簧74，所述复位弹簧74套设于推杆71上；该复位弹簧74有助于日常使用中（烟火式驱动器7未启动过程中）转向管柱处于固定状态，减少振动与噪声产生。

在活塞77与气缸壳体75开放端之间的空腔内设有烟火发生器76；在气缸壳体75的上部对应烟火发生器76的底端位置设有电子触发器，通过该电子触发器能够将气缸壳体75内的烟火发生器76引爆；以在极短的时间内爆炸，瞬间产生向外的推力推动活塞77移动。所述气缸壳体75的下端与转向管柱4的上端固定连接，上端与转向管柱4的下端，使烟火式驱动器7沿着转向管柱设置；这样，当活塞77推动推杆71推动时，推杆71通过销72带动转向管柱4收缩，从而使方向盘1沿着转向管柱向远离驾驶员的方向移动，从而进一步减少转向管柱入侵导致驾驶员头部和胸部受到方向盘的挤压。

参见图5，一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置的控制方法，包括如下步骤：

1）将车载ECU与前碰撞传感器和电子触发器连接，通过车载ECU识别和判断前碰撞传感器传递过来的信号，并决定是否触发电子触发器；

2）车载ECU启动并反复自检，直到检测到碰撞传感器传递过来的信号，若ECU检测到电子点火器出现故障，则进行报警并显示故障码，反之则采集后碰撞传感器信号；若未检测到碰撞信号，则重复自检；

3）当汽车发生碰撞时，碰撞传感器将碰撞信号传递到车载ECU ，当ECU识别出碰撞速度变化量（△V）大于等于28km/h时，ECU向电子触发器发送触发信号，引爆烟火式驱动器7并推动转向管柱向远离驾驶员方向移动。

采用本方法对主动防护转向管柱装置进行保护控制，通过检测后碰撞强度（即△V的大小），能够更好地避免产生误触发，同时，采用电子触发器来触发点火，能够提高装置的反应速度，从而在提高装置的运行稳定性的同时缩短装置反应时间，提高装置响应速度。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置，包括转向系统本体，所述转向系统本体包括方向盘、万向节和转向管柱，所述方向盘具有转向灯拨杆，方向盘下部与支架相连；其特征在于：方向盘两边各连接有一个转向灯拨杆，转向灯拨杆下端与U形支架连接，U形支架下端开口，中间有一圆孔，转向管柱穿过圆孔与方向盘相连接，在支架上部固定连接有烟火式驱动器控制装置，该转向管柱上端与方向盘连接，下端与一烟火式驱动器相连；

所述烟火式驱动器包括上端开放下端封闭的气缸壳体，在气缸壳体内设有一能沿其轴向滑动的活塞，所述活塞与一推杆相连，该推杆的下端与活塞相连，上端从气缸壳体的开放端伸出，在活塞与气缸壳体封闭端之间的密闭空腔内设有烟火发生器；在气缸壳体的下部对应烟火发生器的底端位置设有电子触发器，通过该电子触发器能够将气缸壳体内的烟火发生器引爆；所述气缸壳体的下端与转向管柱上端的底部固定连接，上端与转向管柱下端的上部转动连接，使烟火式驱动器以与转向管柱平行的角度倾斜设置；

所述U形支架的下端与烟火式驱动器的推杆的上端转动连接，通过该推杆能够推动转向管柱向下及向远离驾驶员方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置，其特征在于：所述烟火式驱动器与转向管柱固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置，其特征在于：所述烟火式驱动器与转向管柱平行放置。

4.根据权利要求1所述的一种快速响应的汽车转向系统主动防护转向管柱装置，其特征在于：在气缸壳体的开放端设有限位缸盖，该限位缸盖与气缸壳体可拆卸连接；在活塞与限位缸盖之间设置有预压紧的复位弹簧，所述复位弹簧套设于推杆上。