CN220905083U - 转向管柱的溃缩吸能机构、转向系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种转向管柱的溃缩吸能机构、转向系统和车辆，溃缩吸能机构包括：固定构件；转向管柱，所述转向管柱沿溃缩吸能方向可滑动地设置于所述固定构件内，所述转向管柱上设置有配合支架；吸能构件，所述吸能构件的一部分与所述固定构件固定连接，所述吸能构件的另一部分可在溃缩时通过所述配合支架活动地连接所述转向管柱，并在所述配合支架的配合下发生形变。本申请的溃缩吸能机构结构简单，集成度高，能够实现转向管柱的平稳溃缩。

Description

转向管柱的溃缩吸能机构、转向系统和车辆

技术领域

本申请涉及车辆领域，更具体地涉及一种转向管柱的溃缩吸能机构、转向系统和车辆。

背景技术

随着人类生活水平的演变，人们对汽车驾驶舒适性、智能性及安全性要求的提高，溃缩吸能转向管柱系统己逐步普遍应用。当汽车在发生剧烈的撞击时，车辆与驾驶员形成速度较大差异，驾驶员由于惯性向前倾，驾驶员的胸部会和方向盘发生碰撞，为了使遭到转向管柱冲击的驾驶员胸部所承受的冲击力减小，现在汽车把转向管柱设计成在撞击时因遭到外界挤压而发生二到三段的溃缩形式，以分散一些因撞击由转向管柱传递到人体的冲击力。

常见的转向管柱溃缩机构普遍存在结构复杂、集成度低、工艺要求繁琐的缺点，同时存在一旦发生碰撞的溃缩力难以控制以及溃缩力波动大的缺陷。

实用新型内容

为了解决上述问题中的至少一个而提出了本申请。

根据本实用新型第一方面，提供了一种转向管柱的溃缩吸能机构，包括：

固定构件；

转向管柱，所述转向管柱沿溃缩吸能方向可滑动地设置于所述固定构件内，所述转向管柱上设置有配合支架；

吸能构件，所述吸能构件的一部分与所述固定构件固定连接，所述吸能构件的另一部分可在溃缩时通过所述配合支架活动地连接所述转向管柱，并在所述配合支架的配合下发生形变。

示例性地，还包括：

第一连接体，所述第一连接体固定连接所述吸能构件的一部分；

第一紧固件，通过所述第一紧固件所述第一连接体连接所述转向管柱，所述第一紧固件构造为：能够在所述转向管柱受到沿溃缩吸能方向的溃缩力时切断。

示例性地，所述第一紧固件包括至少一个连接钉，所述第一连接体上设置有与所述连接钉配合的第一连接孔，所述转向管柱的侧壁上设置有第二连接孔，所述连接钉穿设于所述第一连接孔和所述第二连接孔中。

示例性地，沿所述溃缩吸能方向，所述配合支架位于所述第一紧固件的前方。

示例性地，所述吸能构件包括依次连接的连接部、弯折部和平板部，其中，所述连接部用于连接所述固定构件，所述弯折部用于溃缩时和所述配合支架抵顶，溃缩时，所述平板部的长度比溃缩前短，所述连接部的长度比溃缩前长。

示例性地，所述吸能机构还包括第一连接体，所述第一连接体固定连接所述吸能构件的连接部，其中，所述第一连接体包括凹槽，所述凹槽朝向远离所述转向管柱的一侧凹陷，所述凹槽和所述连接部相匹配。

示例性地，还包括第二连接体，通过所述第二连接体所述吸能构件和所述第一连接体连接所述固定构件。

示例性地，还包括轴向驱动装置，所述轴向驱动装置传动连接所述转向管柱；

所述轴向驱动装置包括驱动电机和与所述驱动电机传动连接的电机丝杆，所述第二连接体连接所述电机丝杆，所述第二连接体、所述吸能构件和所述第一连接体通过第二紧固件连接，其中，所述第二紧固件沿所述溃缩吸能方向所能承受的剪切力大于所述第一紧固件沿所述溃缩吸能方向所能承受的剪切力。

示例性地，还包括导向构件，设置于所述固定构件上，所述导向构件朝向所述转向管柱的一侧设置有滑动槽，所述第二紧固件的一端部可滑动地设置于所述滑动槽内。

示例性地，所述配合支架固定设置于所述转向管柱的侧壁上，所述配合支架和所述侧壁之间具有空腔，部分所述平板部穿设于所述空腔内，所述配合支架邻近所述弯折部的侧壁用于抵顶所述弯折部。

根据本申请第二方面，提供了一种转向系统，其包括方向盘，前述的吸能机构，所述方向盘连接所述转向管柱。

根据本申请第三方面，提供了一种车辆，该车辆包括：车辆本体、以及设置在所述车辆本体上的上述转向系统。

根据本申请实施例提供的转向管柱的溃缩吸能机构，结构简单，集成度高，能够实现转向管柱的平稳溃缩，增加了车辆驾驶的安全性，并且降低了制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例示出的转向管柱的溃缩吸能机构的整体示意图；

图2为本实用新型一实施例示出的转向管柱的溃缩吸能机构的分解示意图；

图3为本实用新型一实施例示出的滑动柱筒的示意图；

图4A为本实用新型一实施例示出的第一连接体的结构示意图；

图4B为本实用新型一实施例示出的第一连接体的另一结构示意图；

图5为本实用新型一实施例示出的第二连接体的另一结构示意图；

图6为本实用新型一实施例示出的吸能构件的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例示出的吸能机构的溃退示意图。

附图标记：

1转向轴、2滑动柱筒、21、配合支架、22第二连接孔、

3中间柱筒、4吸能构件、43连接部、41第五连接孔

42弯折部、44平板部

5第一连接体、51第六连接孔、52第一连接孔、53凹槽、

7第二连接体、710第一片体、720、第二片体、

71第三连接孔、72第四连接孔

6第一紧固件、8丝杆连接钉、9电机丝杆、

10驱动电机、11导向构件、12固定螺钉、13第二紧固件

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

作为示例，如图1和图2所示，本申请的转向管柱的溃缩吸能机构，包括转向管柱和固定构件，所述转向管柱沿溃缩吸能方向可滑动地设置于所述固定构件内，转向管柱上设置有配合支架21。

示例性地，固定固件包括中间柱筒3，中间柱筒3内设置有容纳空间，并且中间柱筒3的外面上还设置有各种安装凸台等，用于安装例如电机或者其他需要固定在中间柱筒3上的结构。中间柱筒3用于和车辆的管梁连接。

转向管柱包括转向轴1和滑动柱筒2，转向轴1被配置为与车辆的方向盘连接，滑动柱筒2套接于中间柱筒3内且转向轴1套接于滑动柱筒2内，转向轴1及滑动柱筒2可一同沿转向轴1的轴向相对中间柱筒3移动。

转向轴1、滑动柱筒2及中间柱筒3依次同轴套接；转向轴1通过轴承配合的方式装配在滑动柱筒2内，滑动柱筒2连同转向轴1一起套接在中间柱筒3内，并且滑动柱筒2连同转向轴1一起可沿转向轴1的轴向在中间柱筒3内移动。其中，转向轴1与汽车的转向方向盘连接，例如，转向轴1花键端外接转向方向盘，而中间柱筒3与汽车的管梁连接。

在一些示例中，如图6所示，溃缩吸能机构还包括吸能构件4，吸能构件4的一部分与固定构件固定连接，吸能构件4的另一部分可在溃缩时通过配合支架21活动地连接转向管柱，并在所述配合支架21的配合下发生形变，从而起到吸能的作用，可选地，吸能构件4包括依次连接的连接部43、弯折部42和平板部44，连接部43和平板部44可以大体平行。吸能构件4可以是任意适合的钢板或者其他材质制成，例如，吸能构件4的材质为超低碳钢。在该具体的例子中，采用超低碳钢制成的吸能构件4由于具备非常良好的伸展性，因此可以达到较为稳定的形变力值，进一步确保提高溃缩吸能效率。

在一些实施例中，还包括第一连接体5，第一连接体固定连接吸能构件4的一部分，例如吸能构件4的连接部43固定连接所述第一连接体5，所述弯折部42用于溃缩时和所述配合支架21抵顶，所述平板部44贴合所述转向管柱的部分表面，例如贴合滑动柱筒2的部分表面，其中，滑动柱筒2的部分表面可以为平面。为了实现吸能构件4和第一连接体5的连接，在连接部43上还设置有第五连接孔41。

在一些示例中，如图3所示，在所述配合支架21固定设置于所述转向管柱例如滑动柱筒2的侧壁上也即设置在滑动柱筒2的外周面，所述配合支架21和所述侧壁之间具有空腔，部分所述平板部44穿设于所述空腔内，所述配合支架21邻近所述弯折部42的侧壁用于抵顶所述弯折部42，以转向管柱相对中间柱筒3沿溃缩吸能方向移动时，抵顶弯折部42，使得吸能构件发生形变，例如该形变可以是使得吸能构件的平板部44变短，而连接部变长，也即溃缩时，所述平板部的长度比溃缩前短，所述连接部的长度比溃缩前长。在一个实施例中，所述中间柱筒3的侧面开设有窗口部，所述吸能构件4的位置与所述窗口部的位置相对应，通过该窗口部吸能构件4等和滑动柱筒2连接。在一些实施例中，在滑动柱筒2上设置有第二连接孔22，用于和第一紧固件6连接，第二连接孔22的数量和第一紧固件6的数量相匹配。

进一步，如图1和图2所示，溃缩吸能机构还包括第一连接体5和第一紧固件6，其中，第一连接体5固定连接中间柱筒3，通过所述第一紧固件6所述第一连接体5和转向管柱连接，例如和滑动柱筒2连接，其中，所述第一紧固件6构造为：在所述转向管柱受到沿所述溃缩吸能方向的作用力时，被切断，以断开所述第一连接体5和所述转向管柱的连接，从而实现一级溃缩吸能过程，当第一紧固件6被切断后，转向管柱沿溃缩方向相对吸能构件4和第一连接体5产生相对滑移，实现二级溃缩吸能过程，利用吸能构件4变形实现稳定的二级溃缩力。在一些实施例中，沿所述溃缩吸能方向，配合支架21位于所述第一紧固件6的前方。

可选地，第一紧固件6可以为连接钉，通过选择不同材质、大小、厚度等的吸能铆钉，可以对该转向管柱组件的吸能峰值进行修改，实现了可调吸能峰值结构，驾驶员或车主可以根据实际情况进行选择修改，使其更适用于多种实际情况，其中连接钉的数量可以根据实际需要合理设定，本申请中，连接钉的数量可以是一个、两个、四个或者更多个。

在一些实施例中，如图4A和图4B所示，所述第一连接体5上设置有与第一紧固件6配合的第一连接孔52，所述转向管柱例如滑动柱筒2的侧壁上设置有第二连接孔22，所述第一紧固件穿设于所述第一连接孔52和所述第二连接孔22中，以通过该第一紧固件6将第一连接体5和转向管柱连接，例如和滑动柱筒2连接。

在一些实施例中，如图4A和图4B所示，第一连接体5包括凹槽53，凹槽53朝向远离转向管柱的一侧凹陷，凹槽53和连接部43相匹配，例如连接部43可以设置于该凹槽53内，其除了用作和吸能构件向配合的配合区域外，还可以起到对吸能构件4进行限位的作用。可选地，当第一连接孔52的数量是多个时，多个第一连接孔52可以分别设置在凹槽53的两侧。在一些实施例中，如图1、图2和图5所示，本申请的吸能机构还包括第二连接体7，通过所述第二连接体所述吸能构件和所述第一连接体连接所述固定构件，例如通过第二连接体，吸能构件和第一连接体连接中间柱筒3。在一些实施例，溃缩吸能机构还包括轴向驱动装置，轴向驱动装置包括驱动电机10及电机丝杆9，所述驱动电机10连接在所述中间柱筒3上，例如通过电机固定螺钉固定在中间柱筒3上，所述电机丝杆9与第二连接体7连接。

在一个实施例中，如图1至图6所示，第二连接体7可以包括第一片体710和第二片体720，所述第一片体710与所述第二片体720之间弯折连接，第一片体710设置有第三连接孔71，第一片体710通过该第三连接孔71和中间柱筒3连接，值得一提的是该连接可以是直接连接或者间接连接，间接连接可以是指的通过连接设置于中间柱筒3上的其他结构而间接的视线和中间柱筒3的连接，第二片体720设置有第四连接孔72，用于连接吸能构件4和第一连接体5，从而实现吸能构件4和第一连接体5与中间柱筒3的连接。

在该具体的例子中，如图5所示，第二连接体7中的第一片体710与第二片体720之间弯折连接，例如呈直角弯折连接，这样第二连接体7呈截面为L型的形状。其中，第一片体710开设有用于连接轴向驱动装置的电机丝杆9的第三连接孔71，可以通过丝杆连接钉8穿过第三连接孔71并穿过电机丝杆9上的连接孔而将第二连接体7和轴向驱动装置连接，进而使得第二连接体7和中间柱筒3间接连接。第二片体720上设置有连接第四连接孔72，在吸能构件4的连接部上设置有第五连接孔41，在第一连接体5上设置有第六连接孔51，第六连接孔51可以设置在第一连接体的凹槽53所在的区域，第二紧固件13穿过第四连接孔72、第六连接孔51和第五连接孔41，从而将第二连接体7、第一连接体5和吸能构件4连接，可选地，第二紧固件13沿所述溃缩吸能方向所能承受的剪切力大于所述第一紧固件6沿所述溃缩吸能方向所能承受的剪切力，从而保证在发生溃缩时，第一紧固件6被切断时，第二紧固件13不会被切断，仍然能够保持第一连接体5、第二连接体7和吸能构件4之间的连接。

在一个具体示例中，驱动电机10连接在中间柱筒3上保持不动，驱动电机10驱动电机丝杆9做轴向平移运动；可以理解的是，电机丝杆9的轴向方向与转向轴1的轴向方向相互平行。进一步地，当发生碰撞溃缩时，驱动电机10的自锁力大于溃缩力，溃缩力值稳定、波动较小，因此与电机丝杆9相连的第二连接体7在发生碰撞溃缩时可以保持固定不动的状态，从而使得和第二连接体7连接的吸能构件4和第一连接体5也能保持固定不动的状态，当滑动柱筒2沿溃缩吸能方向移动时，滑动柱筒2相对吸能构件4和第一连接体5发生相对移动。

在一些实施例中，吸能机构还包括导向构件11，设置于所述固定构件上，例如导向构件11通过固定螺钉12连接中间柱筒3，所述导向构件11朝向所述转向管柱的一侧设置有滑动槽，所述第二紧固件13远离所述转向管柱的端部例如螺钉帽可滑动地设置于所述滑动槽内，在整个溃缩过程中，导向构件11控制移动的方向，确保溃缩方向不会因为受力而改变溃缩方向，通常驱动电机10的自锁力大于一级溃缩力，溃缩力值波动小且稳定，整个结构简单，装配工艺成熟，零部件少，制造成本低。

本申请的溃缩吸能机构的吸能原理如下：如图7所示，当溃缩机构发生溃缩时，中间柱筒3、吸能构件4、第二连接体7、丝杆连接钉8、电机丝杆9、驱动电机10、导向构件11、电机固定螺钉、第一连接体5固定不动，第一紧固件6包括四个连接钉，例如抽芯铆钉，当受力大于一级溃缩力时，四个抽芯铆钉被沿轴向的碰撞力切断，利用四个连接钉作用吸收碰撞产生的大部分能量，实现一级溃缩吸能过程；随着转向轴1和滑动柱筒2的移动，进入到第二溃缩过程，此时滑动柱筒2相对于吸能构件4和第一连接体5产生相对滑移，配合支架21抵顶吸能构件4的弯折部，导致吸能构件4变形产生一个稳定的变形力，利用变形实现稳定的二级溃缩力，且导向构件11的滑动槽能够控制移动的方向，可以利用吸能构件4厚度或者宽度的不同去实现二级溃缩力值的大小，由于吸能构件4的材料为超级低碳钢，伸展性良好，撕裂的力值稳定，很好的提高了溃缩吸能效率。

综上所述，本实用新型与常规技术相比，具备以下优点：该溃缩吸能机构，结构设计合理，结构简单，制造成本低。当车辆发生碰撞时，多段式吸能过程，吸能效率高且稳定，驾驶员避免冲击带来巨大的人体伤害，安全性能高。

本申请的另一个方面，还提供一种转向系统，其包括方向盘和前述的吸能机构，方向盘连接转向管柱，例如连接转向管柱的转向轴。

本申请的另一个方面，还提供一种车辆，其包括：车辆本体；和设置在所述车辆本体上前述转向系统。

因此，本申请的车辆也具有上述转向管柱组件及转向系统的所有有益效果，在此不再赘述。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (11)

1.一种转向管柱的溃缩吸能机构，其特征在于，包括：

固定构件；

转向管柱，所述转向管柱沿溃缩吸能方向可滑动地设置于所述固定构件内，所述转向管柱上设置有配合支架；

吸能构件，所述吸能构件的一部分与所述固定构件固定连接，所述吸能构件的另一部分可在溃缩时通过所述配合支架活动地连接所述转向管柱，并在所述配合支架的配合下发生形变；

第一连接体，所述第一连接体固定连接所述吸能构件的一部分；

第一紧固件，通过所述第一紧固件所述第一连接体连接所述转向管柱，所述第一紧固件构造为：能够在所述转向管柱受到沿溃缩吸能方向的溃缩力时切断。

2.如权利要求1所述的吸能机构，其特征在于，所述第一紧固件包括至少一个连接钉，所述第一连接体上设置有与所述连接钉配合的第一连接孔，所述转向管柱的侧壁上设置有第二连接孔，所述连接钉穿设于所述第一连接孔和所述第二连接孔中。

3.如权利要求1所述的吸能机构，其特征在于，沿所述溃缩吸能方向，所述配合支架位于所述第一紧固件的前方。

4.如权利要求1所述的吸能机构，其特征在于，所述吸能构件包括依次连接的连接部、弯折部和平板部，其中，所述连接部用于连接所述固定构件，所述弯折部用于溃缩时和所述配合支架抵顶，溃缩时，所述平板部的长度比溃缩前短，所述连接部的长度比溃缩前长。

5.如权利要求4所述的吸能机构，其特征在于，所述吸能机构还包括第一连接体，所述第一连接体固定连接所述吸能构件的连接部，其中，

所述第一连接体包括凹槽，所述凹槽朝向远离所述转向管柱的一侧凹陷，所述凹槽和所述连接部相匹配。

6.如权利要求1所述的吸能机构，其特征在于，还包括第二连接体，通过所述第二连接体所述吸能构件和所述第一连接体连接所述固定构件。

7.如权利要求6所述的吸能机构，其特征在于，还包括轴向驱动装置，所述轴向驱动装置传动连接所述转向管柱；

所述轴向驱动装置包括驱动电机和与所述驱动电机传动连接的电机丝杆，所述第二连接体连接所述电机丝杆，所述第二连接体、所述吸能构件和所述第一连接体通过第二紧固件连接，其中，所述第二紧固件沿所述溃缩吸能方向所能承受的剪切力大于所述第一紧固件沿所述溃缩吸能方向所能承受的剪切力。

8.如权利要求7所述的吸能机构，其特征在于，还包括导向构件，设置于所述固定构件上，所述导向构件朝向所述转向管柱的一侧设置有滑动槽，所述第二紧固件的一端部可滑动地设置于所述滑动槽内。

9.如权利要求4所述的吸能机构，其特征在于，所述配合支架固定设置于所述转向管柱的侧壁上，所述配合支架和所述侧壁之间具有空腔，部分所述平板部穿设于所述空腔内，所述配合支架邻近所述弯折部的侧壁用于抵顶所述弯折部。

10.一种转向系统，其特征在于，包括方向盘，和如权利要求1至9中之一所述的吸能机构，所述方向盘连接所述转向管柱。

11.一种车辆，其特征在于，包括：

车辆本体；

设置在所述车辆本体上的如权利要求10所述的转向系统。