CN110155152B - 溃缩吸能防脱落转向管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种溃缩吸能防脱落转向管柱，包括转向管柱本体(1)、锁紧机构(2)、安装支架(3)和吸能钢带(4)，其中，锁紧机构(2)与转向管柱本体(1)固定连接；安装支架(3)与锁紧机构(2)固定连接；吸能钢带(4)固定在车辆的仪表横梁上；吸能钢带(4)上设置有滑槽(43)，滑槽(43)内设置有紧固螺钉(5)，吸能钢带(4)通过紧固螺钉(5)与安装支架(3)相连，安装支架(3)被配置为在转向管柱本体(1)受到向下冲击时相对于吸能钢带(4)向下运动，并带动紧固螺钉(5)沿滑槽(43)运动。该溃缩吸能防脱落转向管柱溃缩峰值力可控制，溃缩时转向管柱保持力稳定，碰撞过程中转向管柱不会向下脱落。

Description

溃缩吸能防脱落转向管柱

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种溃缩吸能防脱落转向管柱。

背景技术

随着汽车技术的快速发展，安全法规对汽车安全性要求越来越高，具有角度可调可溃缩式转向管柱在乘用车上已经普及。汽车发生剧烈碰撞时，驾驶者往往会因为强烈的停止作用而前倾，从而与方向盘发生碰撞，为了使人体受到转向管柱的冲击力减小，有些汽车往往把转向管柱设计成在撞击时因遭到外界挤压而发生溃缩折叠，从而可以分散一些因撞击由转向管柱传递到人体的冲击力。

相关技术中，提供一种溃缩吸能转向管柱，采用上、下柱管铆点过盈配合、安装支架拉脱块注塑结构，此种结构对上、下柱管配合精度要求很高，铆接工艺很难达到要求，导致转向上、下柱管溃缩力不易控制；转向管柱拉脱块与安装支架采用注塑，注塑结构的拉脱力影响因素较多，如注塑量，注塑温度，注塑孔尺寸等，因而拉脱力不易控制，公差范围大，因此传统结构管柱溃缩峰值力与保持力均不易控制。传统结构转向管柱溃缩后无防脱落结构，溃缩过程中转向管柱往下坠落，管柱不能稳定吸能。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：转向管柱溃缩峰值力大，转向管柱保持力波动范围大，碰撞过程中转向管柱往下坠落。

发明内容

本发明实施例提供了一种溃缩吸能防脱落转向管柱，能够使转向管柱溃缩吸能力稳定，且避免碰撞时转向管柱脱落。具体技术方案如下：

一种溃缩吸能防脱落转向管柱，包括转向管柱本体、锁紧机构、安装支架和吸能钢带，其中，所述锁紧机构与所述转向管柱本体固定连接；所述安装支架与所述锁紧机构固定连接；所述吸能钢带固定在车辆的仪表横梁上；所述吸能钢带上设置有滑槽，所述滑槽内设置有紧固螺钉，所述吸能钢带通过所述紧固螺钉与所述安装支架相连，所述安装支架被配置为在所述转向管柱本体受到向下冲击时相对于所述吸能钢带向下运动，并带动所述紧固螺钉沿所述滑槽运动。

可选择地，所述安装支架包括顶板、两个侧板和与所述侧板分别相连的两个侧翼、连接顶板和锁紧机构的连接板，每个所述侧翼上设置有与所述紧固螺钉对应的紧固螺钉安装孔。

可选择地，所述吸能钢带设置所述侧翼上，包括固定部和滑动部，所述滑槽设置在所述滑动部上；所述固定部上设置有长方形孔，所述长方形孔内设置有固定螺栓，所述固定螺栓与所述仪表横梁固定连接。

可选择地，所述固定部上还设置有向下的弧状凸出。

可选择地，所述吸能钢带还包括分别设置在所述侧翼下的下板部，所述固定部和下板之间以回弯的连接部相连，所述侧翼上设置有向上开口的开口，所述固定螺栓穿过所述长方形孔、开口和下板部。

可选择地，所述滑槽的宽度沿所述安装支架运动方向逐渐变小。

可选择地，所述锁紧机构和所述安装支架的连接板通过螺栓固定连接。

可选择地，所述转向管柱本体包括上柱管，设置在所述上柱管内部的上转向轴，与所述上转向轴相连的下转向轴，套设在所述下转向轴外侧并与所述上柱管相连的下柱管，所述锁紧机构与所述上柱管固定连接。

可选择地，所述上柱管和所述下柱管过渡配合，所述上转向轴和所述下转向轴间隙配合。

可选择地，所述吸能钢带和所述安装支架均为冲压成型。

本申请实施例的有益效果至少包括：

本申请实施例提供的溃缩吸能防脱落转向管柱将吸能钢带固定在仪表横梁上，碰撞发生时，锁紧机构带动安装支架与转向管柱本体共同运动，安装支架与吸能钢带发生相对运动，但安装支架通过紧固螺钉与吸能钢带滑槽相连，因此转向管柱仍不会脱落，转向管柱可以稳定吸能。

吸能钢带上设置有向下的弧状凸出，使得吸能钢带与安装支架之间为线接触，降低二者之间的摩擦力，同时弧状凸出可以为吸能钢带固定部和安装支架之间提供一定的间隙，使安装支架和吸能钢带之间更容易发生相对运动，从而溃缩吸能。

转向管柱的上管柱和下管柱之间采用过渡配合，上转向轴和下转向轴之间采用间隙配合，安装工艺简单，对转向管柱的溃缩影响较小。

转向管柱的吸能钢带和安装支架均为冲压结构，尺寸容易控制，因此可以通过控制吸能钢带和安装支架的尺寸调整吸能力，从而很好的与安全气囊系统、方向盘系统匹配，实现对转向管柱溃缩峰值力和持续力的控制，最终达到碰撞时降低车辆对驾驶员的伤害的目的。

本申请实施例提供的溃缩吸能防脱落转向管柱安装部件少，结构工艺简单，在实现转向管柱溃缩防脱落功能的同时，降低了制造成本。

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为本申请实施例提供的一种溃缩吸能防脱落转向管柱的立体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种溃缩吸能防脱落转向管柱的正视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种溃缩吸能防脱落转向管柱的侧视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种溃缩吸能防脱落转向管柱的局部结构放大图；

图5为本申请实施例提供的一种溃缩吸能防脱落转向管柱的安装支架的正视结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种溃缩吸能防脱落转向管柱的吸能钢带的正视结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种溃缩吸能防脱落转向管柱的剖切结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种溃缩吸能防脱落转向管柱的转向管柱本体的剖切结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种溃缩吸能防脱落转向管柱和其他溃缩结构的压溃力曲线对比图。

附图标记分别表示：

1、转向管柱本体；11、上柱管；12、上转向轴；13、下转向轴；14、下柱管；2、锁紧机构；3、安装支架；31、顶板；32、侧板；33、侧翼；34、紧固螺钉安装孔；35、开口；36、连接板；4、吸能钢带；41、固定部；42、滑动部；43、滑槽；44、长方形孔；45、下板部；46、连接部；5、紧固螺钉；6、固定螺栓。

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。

基于本申请的总体构思，本申请实施例提供了一种溃缩吸能防脱落转向管柱，包括转向管柱本体、锁紧机构、安装支架和吸能钢带，其中，锁紧机构与转向管柱本体固定连接；安装支架与锁紧机构固定连接，吸能钢带固定在车辆的仪表横梁上，吸能钢带上设置有滑槽，滑槽内设置有紧固螺钉，吸能钢带通过紧固螺钉与安装支架相连，安装支架被配置为在转向管柱本体受到向下冲击时相对于吸能钢带向下运动，并带动紧固螺钉沿滑槽运动。

该溃缩吸能防脱落转向管柱，锁紧机构和转向管柱本体固定连接，安装支架和锁紧机构固定连接。当车辆发生碰撞时，安全气囊爆炸产生的反作用力通过方向盘传递至转向管柱本体，转向管柱本体通过锁紧机构将力传递至安装支架。转向管柱本体受到由于气囊或人体撞击方向盘带来的向下冲击时，锁紧机构带动安装支架随转向管柱本体一起向下运动。安装支架通过紧固螺钉与吸能钢带相连，紧固螺钉穿过设置在吸能钢带上的滑槽。转向管柱本体带动安装支架运动发生溃缩时，安装支架带动紧固螺钉沿着滑槽运动，吸能钢带实现吸能作用。

由于吸能钢带固定在仪表横梁上，安装支架通过紧固螺钉与吸能钢带相连，因此安装支架和吸能钢带发生相对运动时，紧固在安装支架上的紧固螺钉在吸能钢带的滑槽内滑动，因此转向管柱本体不会脱落，从而转向管柱可实现稳定吸能。

在本申请实施例提供的溃缩吸能防脱落转向管柱中，参见图1，该转向管柱包括转向管柱本体1、锁紧机构2、安装支架3和吸能钢带4。

锁紧机构2与转向管柱本体1固定连接。例如，参见图1，锁紧机构2可套设在转向管柱本体1上。

安装支架3与锁紧机构2固定连接。例如，参见图1，安装支架3与锁紧机构2可通过分别设置在锁紧机构2两侧的两个螺栓固定连接。

吸能钢带4固定在仪表横梁上。例如，吸能钢带4可通过一个螺栓固定在车辆的仪表横梁上。

当然，本申请中，转向管柱本体1与锁紧机构2、锁紧机构2与安装支架3、安装支架3和吸能钢带4之间的固定方式并不仅限于通过螺栓固定。例如，在本申请实施例的其他实现方式中，锁紧机构2与安装支架3之间还可采用粘结加螺栓的方式配合固定，从而增强二者之间的固定强度，避免因固定失效而影响转向管柱的溃缩吸能。

参见图1和2，吸能钢带4上设置有滑槽43，滑槽43内设置有紧固螺钉5，吸能钢带4通过紧固螺钉5与安装支架3相连。安装支架3在转向管柱本体1受到向下冲击时相对于吸能钢带4向下运动，并带动紧固螺钉5沿滑槽43运动。

例如，在本申请实施例的一种实现方式中，吸能钢带可设置为两条，分别固定在安装支架的两侧，每个吸能钢带上可设置有一条滑槽。

当然，本申请中，并不仅限于在每个吸能钢带上设置一条滑槽。在本申请实施例的其他实现方式中，吸能钢带上可并列设置两条滑槽，相应地，在每条滑槽内可设置与安装支架相连的紧固螺钉。

参见图1、2和5，安装支架3可包括顶板31、两个侧板32和与两个侧板分别相连的侧翼33，以及连接顶板31和锁紧机构2的连接板36，每个侧翼33上均可设置有与紧固螺钉5对应的紧固螺钉安装孔34。

例如，在本申请实施例的一种实现方式中，参见图1、2和5，连接板36可包括第二顶板和设置在第二顶板两侧的第二侧板，从而连接板36在垂直于安装支架3的运动方向的截面形状可为“门”字形。第二侧板可设置在锁紧机构2两侧，通过螺栓与锁紧机构2固定连接。第二顶板可与顶板31焊接。安装支架3除连接板36外的其它部分垂直于安装支架3的运动方向的截面可为“几”字形。侧板32与顶板31可呈一定的倾斜角度相连。侧翼33与顶板31的板面可平行。侧板32与顶板31和侧翼33的连接处均可设置有倒角，便于加工成型。在本实施例中，车辆中用于调节转向管柱角度的角度调节装置可作为锁紧机构，即锁紧机构还可具有调节转向管柱角度的功能。

当然，本申请中，安装支架的形状设置并不限于上面所描述的。在本申请实施例的其他实现方式中，安装支架可包括一平板和两块直角形挡板。直角形挡板可通过螺栓固定在锁紧机构两侧。直角形挡板与安装支架的平板采用螺栓进行连接，从而实现锁紧机构和安装支架的固定连接。

同时，本申请中，吸能钢带的设置并不仅限于设置在侧翼上。在本申请实施例的其他实现方式中，安装支架的顶板上也可设置有吸能钢带，相应地，安装支架的顶板上也可设置有紧固螺钉安装孔。

参见图6和7，吸能钢带4可设置在侧翼33上，包括相连的固定部41和滑动部42。滑槽43可设置在滑动部42上。固定部41上可设置有长方形孔44，长方形孔44内可设置有固定螺栓6。固定螺栓6可与仪表横梁固定连接。

例如，在本申请实施例的一种实现方式中，参见图6和7，固定部41表面形状可为矩形，且垂直于安装支架3的运动方向的边为长边。滑动部42的宽度可沿安装支架3的运动方向逐渐减小。滑动部42的最大宽度可小于固定部41的宽度。二者连接处可采用弧形过渡连接。

当然，本申请中，滑动部和固定部的形状并不限于上面所描述的。在本申请实施例的其他实现方式中，滑动部可设置为与固定部形状相同的矩形。

同时，本申请中，设置固定螺栓的孔的形状并不限于长方形孔。在本申请实施例的其他实现方式中，设置固定螺栓的孔的形状还可设置为圆形或正方形。

进一步地，本申请中，长方形孔的数量也并不限于每个吸能钢带上设置一个。在本申请实施例的其他实现方式中，每个吸能钢带上可在垂直于安装支架的运动方向并列设置两个长方形孔。

参见图3、4和7，固定部41上还可设置有向下的弧状凸出。

例如，在本申请实施例的一种实现方式中，参见图3、4和7，可在固定部41的中间位置设置有长方形孔44。长方形孔44两侧可设置有向下呈弧状凸出的耳部。耳部与长方形孔44之间设置有间隙。耳部设置为间隙的靠近固定部一侧边缘部分，并向下呈弧状凸出，因而吸能钢带4与安装支架3之间为线接触，同时为吸能钢带4与安装支架3之间提供一定的间隙，使两者之间的摩擦力小于安装支架3受到的来自转向管柱的冲力，从而易于发生相对运动，实现溃缩吸能。

当然，本申请中，弧状凸出的设置方式并不限于上面所描述的。在本申请实施例的其他实现方式中，还可将长方形孔的孔壁设置为向下呈弧状凸出。

本申请中，对于长方形孔壁向下呈弧状凸出的方向不作限制。弧状凸出的方向可垂直于安装支架的运动方向，也可平行于安装支架的运动方向。

同时，本申请中，降低吸能钢带与安装支架之间摩擦力的设置方式并不仅限于上面所描述的。在本申请实施例的其他实现方式中，固定部与安装支架之间可设置有半圆柱。半圆柱的顶面可焊接在固定部的下表面。半圆柱的曲面可与安装支架相接触。此时，可在半圆柱的上方设置长方形孔，长方形孔内可设置有与车辆的仪表横梁固定连接的固定螺栓。

参见图1、4和7，吸能钢带4还可包括设置在侧翼33下的下板部45。固定部41和下板部45之间可采用回弯的连接部46相连。侧翼33上可设置有向上开口的开口35。固定螺栓6可穿过1长方形孔44、开口35和下板部45。

例如，在本申请实施例的一种实现方式中，吸能钢带4可设置在侧翼33上方，包括宽度较大的固定部41和宽度较小的滑动部42。下板部45可设置在侧翼33下方，其形状与固定部41形状相同。连接部46的截面宽度可远小于固定部41和下板部45的宽度。固定部41与侧翼33之间可存在一定间隙。下板部45与侧翼33之间可贴合设置。固定螺栓6可穿过固定部41和下板部45，并通过设置在侧翼33上的开口35。

当然，本申请中，吸能钢带的形状并不仅限于上面所描述的。在本申请实施例的其他实现方式中，吸能钢带可设置为向下弯折的矩形。矩形上部分位于侧翼上方并设置有滑槽，下部分设置在侧翼下方。固定螺栓可穿过吸能钢带的上下两部分。进一步地，吸能钢带下部分还可设置为三角形，三角形顶部可设置有通过开口与上板相连的螺栓，因而减少吸能钢带的材料损耗。

同时，本申请中，开口的数量和位置不作限制。例如，在本申请实施例的一种实现方式中，参见图5，侧翼33的一端边缘可设置有一个“n”形开口。开口处可通过与仪表横梁固定连接的螺栓。安装支架运动时，开口与螺栓脱开。在本申请实施例的其他实现方式中，也可以设置更多的开口，从而增加安装支架与仪表横梁连接的螺栓数量。

再者，本申请中，固定螺栓的数量和设置方式并不限于上面所描述的。在本申请实施例的其他实现方式中，固定螺栓可分为设置于上柱管位置的上固定螺栓和设置于下柱管位置的下固定螺栓。上固定螺栓和下固定螺栓可均与仪表横梁上的焊接螺母固定在一起。

参见图2和6，滑槽43的宽度可沿安装支架3的运动方向逐渐变小。

例如，在本申请实施例的一种实现方式中，滑槽43的宽度可首先急剧减小后缓慢减小，直至滑槽43的两边平行。滑槽43起始位置的宽度可略大于紧固螺钉的直径。

当然，本申请中，滑槽形状的设置并不仅限于上面所描述的。在本申请实施例的其他实现方式中，滑槽的形状还可以设置为均匀减小，直至两端汇聚成一点。

吸能钢带长度与溃缩距离相关，溃缩距离越大，滑槽的长度越长，吸能钢带的长度也就越长。将滑槽的宽度设置为沿安装支架的运动方向逐渐变小，因而随着安装支架的运动，紧固螺钉将滑槽逐渐撑大，从而提供稳定的挤压摩擦。在相同的爆炸冲力作用下，可以缩短溃缩距离，减少吸能钢带长度。

参见图1，锁紧机构2和安装支架3的连接板36可通过螺栓固定连接。

例如，在本申请实施例的一种实现方式中，参见图1，车辆中用于调节转向管柱角度的角度调节装置可以作为锁紧机构，即锁紧机构还可具有调节转向管柱角度的功能。锁紧机构2可包括套设在上柱管的半环形构件，与半环形构件相连并设置在上柱管下方的动力构件。安装支架3的连接板36可通过螺栓固定在动力构件两侧。连接板36可设置在转向柱管上方。

当然，本申请中，锁紧机构的设置方式并不仅限于上面所描述的。在本申请实施例的其他实现方式中，锁紧机构可设置为垂直安装支架的运动方向的截面为倒“凹”形的空心构件。锁紧机构下方的凹陷部分可与转向管柱贴合。锁紧机构的与凹陷部分相对的上顶板可与安装支架的顶板焊接固定。锁紧机构与转向管柱贴合部分可通过螺栓连接。锁紧机构可随转向管柱一起运动而螺栓不会冲断。

在本申请实施例的其他实现方式中，锁紧机构还可以进一步地将倒“凹”形空心构件的上顶板设置为向两侧外翻的托板。托板与安装支架可通过螺栓固定连接。

参见图8，转向管柱本体1可包括上柱管11，设置在上柱管11内部的上转向轴12，与上转向轴12相连的下转向轴13，套设在下转向轴13外侧并与上柱管11相连的下柱管14。锁紧机构2可与上柱管11固定连接。

例如，在本申请实施例的一种实现方式中，上转向轴12可部分设置在上柱管11外侧，超出上柱管11的部分可与方向盘相连。上柱管11可设置为阶梯状。下转向轴13可设置在上转向轴12内部。下柱管14可设置在上柱管11内部。转向轴与柱管之间可为过盈配合。

参见图8，上柱管11和下柱管14可采用过渡配合，上转向轴12和下转向轴13可采用间隙配合。

当然，本申请中，柱管和转向轴之间的配合方式并不仅限于上面所描述的。在本申请实施例的其他实现方式中，上柱管和下柱可采用铆点过盈配合。

柱管之间采用过渡配合，转向轴之间采用间隙配合，溃缩时柱管之间的滑动力可以控制在100N以内，对转向管柱的溃缩影响可以忽略不计，从而使溃缩峰值力易于控制。

在本申请实施例的一种实现方式中，吸能钢带和安装支架可均为冲压成型。

当然，本申请中，吸能钢带和安装支架的成型方式并不仅限于冲压成型，在本申请实施例的其他实现方式中，还可以采用焊接、3D打印等易于控制构件尺寸的成型方式。

转向管柱溃缩峰值力与持续力和吸能钢带的尺寸以及安装支架的尺寸有关。由于吸能钢带与安装支架均采用冲压成型，尺寸易控制，因此可以很好的控制转向管柱的峰值力与持续力。

参见图9，从静态压溃试验可知，本申请的静态压溃峰值力和保持力稳定性明显优于传统溃缩结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，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 (7)

1.一种溃缩吸能防脱落转向管柱，其特征在于，包括转向管柱本体(1)、锁紧机构(2)、安装支架(3)和吸能钢带(4)，其中，

所述锁紧机构(2)与所述转向管柱本体(1)固定连接；

所述安装支架(3)与所述锁紧机构(2)固定连接；

所述吸能钢带(4)固定在车辆的仪表横梁上；

所述吸能钢带(4)上设置有滑槽(43)，所述滑槽(43)的宽度沿所述安装支架(3)运动方向逐渐变小，所述滑槽(43)内设置有紧固螺钉(5)，所述吸能钢带(4)通过所述紧固螺钉(5)与所述安装支架(3)相连，所述安装支架(3)被配置为在所述转向管柱本体(1)受到向下冲击时相对于所述吸能钢带(4)向下运动，并带动所述紧固螺钉(5)沿所述滑槽(43)运动；

所述吸能钢带(4)设置在所述安装支架(3)上，包括相连的固定部(41)和滑动部(42)，所述滑槽(43)设置在所述滑动部(42)上；所述固定部(41)上设置有长方形孔(44)，所述长方形孔(44)内设置有固定螺栓(6)，所述固定螺栓(6)与所述仪表横梁固定连接，所述长方形孔(44)的孔壁向下呈弧状凸出，并且所述长方形孔(44)的两侧具有向下呈弧状凸出的耳部，所述耳部和所述长方形孔(44)之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述的溃缩吸能防脱落转向管柱，其特征在于，所述安装支架(3)包括顶板(31)、两个侧板(32)和与所述两个侧板分别相连的两个侧翼(33)、连接所述顶板(31)和锁紧机构(2)的连接板(36)，每个所述侧翼(33)上均设置有与所述紧固螺钉(5)对应的紧固螺钉安装孔(34)。

3.根据权利要求2所述的溃缩吸能防脱落转向管柱，其特征在于，所述吸能钢带(4)还包括设置在所述侧翼(33)下的下板部(45)，所述固定部(41)和所述下板部(45)之间以回弯的连接部(46)相连，所述侧翼(33)上设置有向上开口的开口(35)，所述固定螺栓(6)穿过所述长方形孔(44)、开口(35)和所述下板部(45)。

4.根据权利要求2所述的溃缩吸能防脱落转向管柱，其特征在于，所述锁紧机构(2)和所述安装支架(3)的连接板(36)通过螺栓固定连接。

5.根据权利要求1所述的溃缩吸能防脱落转向管柱，其特征在于，所述转向管柱本体(1)包括上柱管(11)，设置在所述上柱管(11)内部的上转向轴(12)，与所述上转向轴(12)相连的下转向轴(13)，套设在所述下转向轴(13)外侧并与所述上柱管(11)相连的下柱管(14)，所述锁紧机构(2)与所述上柱管(11)固定连接。

6.根据权利要求5所述的溃缩吸能防脱落转向管柱，其特征在于，所述上柱管(11)和所述下柱管(14)过渡配合，所述上转向轴(12)和所述下转向轴(13)间隙配合。

7.根据权利要求1所述的溃缩吸能防脱落转向管柱，其特征在于，所述吸能钢带(4)和所述安装支架(3)均为冲压成型。

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