[發明專利]轉向管柱的壓潰吸能機構

有效

• 申請號: 201010257089.1
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN101927782A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 周易;林濤;其力格爾;牛旭周;錢國強;劉衛國;吳成明;李書福;楊健;趙福全
• 申請（專利權）人: 浙江吉利汽車研究院有限公司;浙江吉利控股集團有限公司
• 主分類號: B62D1/19
• 分類號: B62D1/19
• 代理公司: 臺州市方圓專利事務所 33107
• 代理人: 張智平;張向飛

技術領域

本發明屬于汽車技術領域，涉及一種吸能機構，特別是一種汽車轉向管柱的壓潰吸能機構。

背景技術

當汽車發生碰撞時，對駕駛員造成主要威脅的是汽車方向盤和轉向柱。汽車受正面碰撞時的能量使其前部發生塑性變形，位于汽車前部的轉向柱與轉向軸在碰撞力的作用下向后即向駕駛員胸部方向運動，這稱作首次碰撞。這種碰撞的能量是通過轉向柱前端的轉向下軸總成吸能式結構予以吸收，防止或減少其直接作用于駕駛員身上，造成人身傷害。另一方面，在汽車發生碰撞時，駕駛員受慣性的影響有沖向方向盤的運動，稱作二次碰撞。駕駛員本身的運動能一部分由汽車安全約束裝置、氣囊等加以吸收，另一部分會直接傳遞給方向盤和轉向柱系統。這部分能量也要通過方向盤及轉向柱系統予以吸收，以防止超出人體承受能力而傷害駕駛員。這種除了能滿足轉向柱常規的功能外，并在汽車發生正面碰撞時，能夠有效地吸收碰撞能量，防止或減少碰撞能量傷害駕駛員的轉向柱稱為吸能式轉向柱。

目前轉向管柱大部分采用金屬結構塑性變形吸能，常用的是金屬薄片的塑性變形。由于工藝、制造以及轉向管柱受力復雜等因素的影響，常見的吸能結構存在吸能不充分、壓潰力不穩定等缺點。傳統的吸能式轉向柱還有一種是在上柱筒和下柱筒連接部位壓鉚點，通過鉚點來固定上、下柱筒，該鉚點會在受沖擊時潰縮來吸收由二次碰撞產生的沖擊能量。這種傳統的鉚點式吸能轉向柱在發生碰撞時，受到的徑向力大于設計的收縮載荷后會壓潰，但是在壓潰過程中會產生很大的偏置載荷，在原來收縮載荷的基礎上增加了2000N左右。但這種結構吸收二次碰撞的沖擊能量有限，不容易控制，并對二次碰撞產生增加的偏置載荷根本無法控制。對國內部分采用不可約束安全帶的汽車，容易對駕駛員的胸部產生很嚴重傷害，在國家“CANCP”強制碰撞要求的情況下，無法通過“三星”以上的認證。

為此，人們經過長期的探索，提出了各種各樣的解決方案，有些還申請了專利。例如，中國專利公開了一種滾珠壓潰吸能型轉向柱[公開號為：CN?101643084A]，它由上柱筒、下柱筒和滾珠滑套組成，上柱筒和下柱筒套裝在一起，且上柱筒和下柱筒之間為軸向移動的配合，上柱筒和下柱筒之間的套裝處有環形空腔室，該環形空腔室由上柱筒和下柱筒之間的配合間隙構成，滾珠滑套裝在上柱筒和下柱筒之間的配合間隙中。

雖然這種結構的吸能轉向柱容易控制和調節，但總體吸能效果不明顯。當汽車發生碰撞時，吸能柱不能逐級調節，導致駕駛員與方向盤直接接觸，造成損傷。而且，這種結構的吸能轉向柱的沖擊能量有限，當汽車發生劇烈碰撞時，吸能柱就會被損壞，起不到吸能保護的作用。再者，在二次碰撞產生增加的偏置載荷根本無法控制，造成的損失也是無法估量的。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種吸能效果好，能夠將壓潰力保持在較小的波動范圍內，能使轉向管柱能夠平穩、吸能充分，性能穩定的轉向管柱的壓潰吸能機構。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：

本轉向管柱的壓潰吸能機構，設置于車輛儀表板橫梁與轉向管柱之間，其特征在于，該結構包括與車輛儀表板橫梁固連的固定支架和與轉向柱固連的連接支架，所述的固定支架上固連有能塑性變形的扭力桿，所述的連接支架上具有兩道對稱的導向滑孔，上述的扭力桿的兩端分別位于兩個導向滑孔處，所述的連接支架上具有能將轉向管柱受到的沖擊力傳遞至扭力桿上的導力結構。

本轉向管柱的壓潰吸能機構，當碰撞發生時，轉向管柱受到人體的沖擊，而轉向管柱與連接支架連接，連接支架將沖擊傳遞給扭力桿，當沖擊力超過扭力桿的載荷極限時，扭力桿會發生扭轉塑性變形，此時導力結構隨轉向管柱向下運動，連接支架上的導向滑孔相對扭力桿的兩端滑動，從而緩解對人體的反作用力。本轉向管柱的壓潰吸能機構，利用扭力桿塑性變形的原理，能夠將壓潰力保持在較小的波動范圍內，使轉向管柱能夠平穩、充分壓潰。導力結構的作用主要是將轉向管柱的沖擊力傳遞到扭力桿上，固定支架的作用在于將轉向管柱總成固定到儀表板橫梁上；而連接支架主要連接固定支架和轉向管柱。

在上述的轉向管柱的壓潰吸能機構中，所述的導力結構為固連在連接支架上的齒條和扭力桿側部凸出的接觸件，且當扭力桿塑性變形其上的接觸件能與齒條接觸。

在正常情況下，齒條與接觸件之間存在間隙，當碰撞發生時，人體的沖擊傳遞給扭力桿，當沖擊力超過扭力桿的載荷極限時，由于設于扭力桿側部接觸件與齒條接觸，扭力桿會發生扭轉塑性變形，此時齒條帶動轉向管柱向下運動，連接支架上的導向滑孔相對扭力桿的兩端滑動，從而緩解對人體的反作用力。

在上述的轉向管柱的壓潰吸能機構中，所述的接觸件為固連在扭力桿上的齒輪。