一种转向管柱总成的吸能结构的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种转向管柱总成的吸能结构，包括：固定设置在转向管柱总成的转向轴上的齿条；设置在转向管柱总成的连接支架上的齿块，齿块能够在转向轴的径向上移动并与齿条啮合，以为转向轴提供轴向保持力。本发明提供的转向管柱总成的吸能结构中，在采用连接支架和车身支架提供轴向保持力的基础之上，还增设了齿条和齿块，通过此两者的配合进一步增大了转向轴的轴向保持力，从而使得方向盘和转向轴发生溃缩时，由于齿条和齿块的配合方式更加稳固，使得方向盘和转向轴能够更加平稳的发生溃缩，令转向管柱总成的吸能稳定性得到了提升，并且使转向管柱总成上不存在破坏保持力段，令溃缩曲线的线性度更高，进一步提高了转向管柱总成的溃缩吸能效果。
【专利说明】
一种转向管柱总成的吸能结构
技术领域
[0001]本发明涉及汽车配件技术领域，特别涉及一种转向管柱总成的吸能结构。
【背景技术】
[0002]在汽车上，连接方向盘和车身的转向管柱总成是保证汽车正常行驶的关键部件之
O
[0003]在现有技术中，转向管柱总成和车身的连接结构为:车身上固定连接有车身支架，转向管柱总成的连接支架和车身支架固定连接。转向管柱总成的转向轴(转向轴为与方向盘连接的部件)能够沿其轴向相对于连接支架移动，从而实现方向盘在前后方向上的调节。
[0004]上述连接方式，虽然能够正常实现转向管柱总成的安装且能够满足调节要求，但是转向轴的轴向保持力由连接支架和车身支架之间的摩擦力提供，此轴向保持力相对较小，大约为1000N左右，当车辆发生碰撞，方向盘和转向轴发生溃缩时，仅靠连接支架和车身支架之间的轴向保持力抵消溃缩力的方式较为单一，并且吸能稳定性较差，溃缩曲线(转向管柱总成溃缩时，溃缩力随位移变化的曲线)一致性差，令驾驶员的人身安全无法得到充分保证。
[0005]另外，转向管柱总成相对于车身的调节距离不同，也会导致转向管柱总成的溃缩曲线不同，在转向管柱总成相对于车身仅靠连接支架和车身支架之间的轴向保持力来抵消溃缩力时，如果转向管柱总成相对于车身的调节距离达到一定值时，则转向管柱总成上存在破坏保持力段，此部分会发生较大程度的变形，导致溃缩曲线发较大程度的弯曲，令转向管柱总成的吸能稳定性较差，同样存在驾驶员人身安全无法得到充分保证的问题。
[0006]因此，如何进一步提高转向管柱总成的溃缩吸能效果，以减小驾驶人员受到的伤害，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明提供了一种新型的转向管柱总成的吸能结构，其能够进一步提高转向管柱总成的溃缩吸能效果，显著减小冲击能量对驾驶人员造成的伤害。
[0008]为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0009]—种转向管柱总成的吸能结构，其包括:
[0010]固定设置在所述转向管柱总成的转向轴上的齿条；
[0011]设置在所述转向管柱总成的连接支架上的齿块，所述齿块能够在所述转向轴的径向上移动并与所述齿条啮合，以为所述转向轴提供轴向保持力。
[0012]进一步的，上述转向管柱总成的吸能结构中，所述连接支架上设置有连接轴，所述连接轴在所述转向轴的径向上穿过所述连接支架，并且所述连接轴的一端通过连接块与所述齿块连接，另一端连接有调节手柄。
[0013]进一步的，上述转向管柱总成的吸能结构中，还包括设置在所述连接支架上，被所述连接轴穿过的垫块，所述垫块与所述连接块之间设置有第一压缩弹簧。
[0014]进一步的，上述转向管柱总成的吸能结构中，还包括设置在所述齿块和所述连接块之间的第二压缩弹簧。
[0015]进一步的，上述转向管柱总成的吸能结构中，还包括套设在所述连接轴上，并位于所述连接支架和所述调节手柄之间的定位锁紧装置。
[0016]进一步的，上述转向管柱总成的吸能结构中，所述定位锁紧装置包括:
[0017]固定设置在所述连接支架上的第一凸轮，所述第一凸轮远离所述连接支架的端面上设置有多个凸块，全部所述凸块围绕所述第一凸轮的轴线等间距的均匀分布；
[0018]固定设置在所述连接轴上且与所述第一凸轮结构相同的第二凸轮，所述第二凸轮上的凸块能够与所述第一凸轮上的凸块对正接触。
[0019]进一步的，上述转向管柱总成的吸能结构中，还包括设置在所述连接轴上，与所述连接块接触，并位于所述连接块远离所述连接支架一侧的端面轴承。
[0020]进一步的，上述转向管柱总成的吸能结构中，所述齿条和所述齿块上的齿均为斜齿，所述斜齿的两个侧壁是倾斜角度不同。
[0021]进一步的，上述转向管柱总成的吸能结构中，所述连接支架和固定在车身上的车身支架通过多个螺钉连接，并且所述车身支架的内侧和外侧均设置有摩擦吸能片。
[0022]进一步的，上述转向管柱总成的吸能结构中，所述车身支架和所述连接支架均为弹簧钢支架，所述摩擦吸能片为弹簧钢片，并且所述连接支架和所述摩擦吸能片的硬度大于所述车身支架的硬度。
[0023]本发明提供的转向管柱总成的吸能结构，包括设置在转向轴上的齿条、能够与齿条啮合的齿块。其中，齿条设置在转向轴的外周壁上，并且齿条的长度方向和转向轴的轴向相同，即齿条沿转向轴的轴向延伸，而齿块则可移动的设置在连接支架上，齿块在转向轴径向上移动时能够向齿条靠近并最终与齿条啮合，由于齿块仅能够在转向轴的径向上移动，而不能在转向轴的轴向上移动，所以当齿块和齿条啮合后，通过两者的配合能够为转向轴提供轴向保持力。本发明提供的转向管柱总成的吸能结构中，在采用连接支架和车身支架提供轴向保持力的基础之上，还增设了齿条和齿块，通过此两者的配合进一步增大了转向轴的轴向保持力，从而使得方向盘和转向轴发生溃缩时，由于齿条和齿块的配合方式更加稳固，使得方向盘和转向轴能够更加平稳的发生溃缩，令转向管柱总成的吸能稳定性得到了提升，并且使转向管柱总成相对于车身调节至任何位置时，转向管柱总成上不存在破坏保持力段，令溃缩曲线的线性度更高，进一步提高了转向管柱总成的溃缩吸能效果。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0025]图1为本发明实施例提供的转向管柱总成的吸能结构的爆炸图；
[0026]图2为图1的装配图；
[0027]图3为吸能结构在齿条和齿块处于啮合状态时的截面示意图；
[0028]图4为吸能结构在齿条和齿块处于分离状态时的截面示意图；
[0029]图5为齿条和齿块啮合的结构示意图；
[0030]图6为图5的局部放大图。
[0031]在图1-图6中:
[0032]1-转向轴，2-齿条，3-连接支架，4-连接块，5-齿块，6_连接轴，7_调节手柄，8_垫±夬，9-第一压缩弹簧，10-第二压缩弹簧，11-第一凸轮，12-第二凸轮，13-端面轴承，14-车身支架，15-螺钉，16-摩擦吸能片。
【具体实施方式】
[0033]本发明提供了一种新型的转向管柱总成的吸能结构，其能够进一步提高转向管柱总成的溃缩吸能效果，显著减小冲击能量对驾驶人员造成的伤害。
[0034]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]如图1-图6所示，本发明实施例提供的转向管柱总成的吸能结构中，包括设置在转向轴I上的齿条2、能够与齿条2啮合的齿块5。其中，齿条2设置在转向轴I的外周壁上，并且齿条2的长度方向和转向轴I的轴向相同，即齿条2沿转向轴I的轴向延伸，而齿块5则可移动的设置在连接支架3上，齿块5在转向轴I径向上移动时能够向齿条2靠近并最终与齿条2啮合，由于齿块5仅能够在转向轴I的径向上移动，而不能在转向轴I的轴向上移动，所以当齿块5和齿条2啮合后，通过两者的配合能够为转向轴I提供更大的轴向保持力，使摩擦力稳定，溃缩曲线平稳、具有一致性，更利于冲击能量的吸收，更好的保护了驾驶人员的安全。
[0036]本发明提供的转向管柱总成的吸能结构中，在采用连接支架3和车身支架14提供轴向保持力的基础之上，还增设了齿条2和齿块5，通过此两者的配合进一步增大了转向轴的轴向保持力，从而使得方向盘和转向轴I发生溃缩时，溃缩力单一，通过螺栓拧紧力矩方便控制其符合整车吸能要求力的大小，溃缩力平稳，冲击力波动小，更好的保护了驾驭员的安全;转向管柱总成无论相对于车身处于任何调节位置时，溃缩曲线的一致性都能够得到保证，转向管柱总成上不会有随轴向调节变化的破坏保持力段，更好的保护了驾驭员的安全。并且由于齿条2和齿块5的配合方式更加稳固，使得方向盘和转向轴I能够更加平稳的发生溃缩，进一步提高了转向管柱总成的溃缩吸能效果。
[0037]为了进一步优化技术方案，本实施例提供的转向管柱总成的吸能结构中，连接支架3上设置有连接轴6，连接轴6在转向轴I的径向上穿过连接支架3，并且连接轴6的一端通过连接块4与齿块5连接，另一端连接有调节手柄7，如图1-图4所示。本实施例中，只要使转向轴I上的齿条2和设置在连接支架3上的齿轮啮合，就能够通过此两者进一步增大转向轴I的轴向保持力，但由于转向轴I需要根据不同驾驶人员的体型和驾驶习惯进行轴向调节，以使方向盘向前移动或向后移动，所以本实施例优选采用能够带动齿块5移动的结构，将齿块5设置在连接支架3上，使得转向轴I经过不同方向和高度的调节后仍然能够实现齿条2和齿块5的啮合。本实施例中，如图3和图4所示，具体优选设置连接轴6，并使其穿过连接支架3，此连接轴6位于连接支架3的两端分别连接调节手柄7和连接块4，连接块4则与齿块5连接，在转向轴I进行调节时，操作调节手柄7，调节手柄7带动连接轴6及其上的连接块4移动，进而带动齿块5与齿条2脱离，然后令转向轴I在其轴向上移动，转向轴I调节完成后，逆向调节手柄7，令齿块5恢复到原来的位置再次与齿条2啮合。
[0038]本实施例提供的转向管柱总成的吸能结构中，还包括设置在连接支架3上，被连接轴6穿过的垫块8，垫块8与连接块4之间设置有第一压缩弹簧9，并且在齿块5和连接块4之间还设置有第二压缩弹簧10，如图1、图3和图4所示。设置垫块8，能够令连接轴6和连接支架3的连接更加稳固，使连接轴6的移动或转动更加平稳。此外，设置垫块8还能够使其与第一压缩弹簧9更好的配合，有利于第一压缩弹簧9的安装。设置第一压缩弹簧9，能够使得连接块4与垫块8(或者说连接支架3)弹性连接，为齿条2和齿块5的脱离提供了方便，具体的，第一压缩弹簧9套设在连接轴6上。而在齿块5和连接块4之间设置第二压缩弹簧10，则能够使连接块4通过第二压缩弹簧10对齿块5施加弹性压紧力，使齿块5更加充分的与齿条2接触，从而提高啮合效果。另外，第一压缩弹簧9和第二压缩弹簧10的设置，还能够避免垫块8、连接块4和齿块5的制作误差或装配误差对吸能结构的正常工作造成影响。
[0039]进一步的，本实施例提供的转向管柱总成的吸能结构中，还包括套设在连接轴6上，并位于连接支架3和调节手柄7之间的定位锁紧装置。在齿块5和齿条2啮合后，为了更好的保证齿块5与齿条2的接触而不发生意外脱离，在连接轴6上设置了定位锁紧装置，该定位锁紧装置能够控制连接轴6向连接块4所在一侧的移动距离，通过对连接轴6的锁定，使齿块5和齿条2啮合时连接轴6无法发生移动。
[0040]具体的，如图1、图3和图4所示，定位锁紧装置包括:固定设置在连接支架3上的第一凸轮11，第一凸轮11远离连接支架3的端面上设置有多个凸块，全部凸块围绕第一凸轮11的轴线等间距的均匀分布；固定设置在连接轴6上且与第一凸轮11结构相同的第二凸轮12，第二凸轮12上的凸块能够与第一凸轮11上的凸块对正接触。本实施例优选定位锁紧装置由两个结构相同的凸轮组成，两个凸轮上均设置有凸块，在图3的视角上，当需要令齿条2和齿块5保持啮合状态时，使第一凸轮11和第二凸轮12上的凸块对正抵接，即连接轴6位于连接支架3左侧的长度较大，右侧长度较小，从而使连接轴6拉动齿块5啮合在齿条2上，当需要调节转向轴I时，转动调节手柄7，使其带动连接轴6发生小角度的转动，第一凸轮11上的凸块和第二凸轮12上的凸块发生错位，如图4所示，一者上的凸块进入到另一者上的间隙中，第一凸轮11和第二凸轮12之间的距离减小，在第一压缩弹簧9和第二压缩弹簧10的作用下，拉动连接轴6向右侧移动(在图4的视角上)，使得连接轴6位于连接支架3右侧的长度增大，齿块5在连接轴6的拉动下与齿条2分离，转向轴I可以在其轴向上进行调节。
[0041]如图1-图4所示，本实施例中还包括设置在连接轴6上，与连接块4接触，并位于连接块4远离连接支架3—侧的端面轴承13。设置端面轴承13，能够使得连接块4在被连接轴6带动时，受力更加均衡，结构更加紧凑，提高了吸能结构的调节效果，所以将其作为优选方案。
[0042]更加优选的，齿条2和齿块5上的齿均为斜齿，如图5和图6所示，斜齿指的是构成齿的两个侧壁的倾斜角度不同，即齿的两个侧壁不对称设置，此种设置方式能够提高齿条2和齿块5的啮合卡紧效果，更加优选的，每个齿的两个侧壁中，靠近方向盘的侧壁的倾斜角度a小于另一侧壁的倾斜角度b。
[0043]另外，还令转向管柱总成的连接支架3和固定在车身上的车身支架14通过多个螺钉15连接，并且车身支架14的内侧和外侧均设置有摩擦吸能片16，如图1-图4所示。具体的，内侧指的是车身支架14靠近连接支架3的一侧，外侧指的是车身支架14远离连接支架3的一侦U。通过螺钉15连接车身支架14和连接支架3，可以改变螺钉15的拧紧力矩大小，从而使其满足不同的总车要求。
[0044]并且，还优选车身支架14和连接支架3均为弹簧钢支架，摩擦吸能片16为弹簧钢片，并且连接支架3和摩擦吸能片16的硬度大于车身支架14的硬度。连接支架3和摩擦吸能片16采用高硬度弹簧钢材料，车身支架14采用硬度相对较低的弹簧钢材料，更加有利于控制摩擦力，并且设置摩擦吸能片16，能够提高摩擦效果和吸能效果，此摩擦吸能片16还相当于弹垫，可以防止螺钉15松脱，因此作为优选实施方案。
[0045]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间其余的相同相似部分互相参见即可。
[0046]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，包括: 固定设置在所述转向管柱总成的转向轴上的齿条； 设置在所述转向管柱总成的连接支架上的齿块，所述齿块能够在所述转向轴的径向上移动并与所述齿条啮合，以为所述转向轴提供轴向保持力。2.根据权利要求1所述的转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，所述连接支架上设置有连接轴，所述连接轴在所述转向轴的径向上穿过所述连接支架，并且所述连接轴的一端通过连接块与所述齿块连接，另一端连接有调节手柄。3.根据权利要求2所述的转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，还包括设置在所述连接支架上，被所述连接轴穿过的垫块，所述垫块与所述连接块之间设置有第一压缩弹簧。4.根据权利要求3所述的转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，还包括设置在所述齿块和所述连接块之间的第二压缩弹簧。5.根据权利要求4所述的转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，还包括套设在所述连接轴上，并位于所述连接支架和所述调节手柄之间的定位锁紧装置。6.根据权利要求5所述的转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，所述定位锁紧装置包括: 固定设置在所述连接支架上的第一凸轮，所述第一凸轮远离所述连接支架的端面上设置有多个凸块，全部所述凸块围绕所述第一凸轮的轴线等间距的均匀分布； 固定设置在所述连接轴上且与所述第一凸轮结构相同的第二凸轮，所述第二凸轮上的凸块能够与所述第一凸轮上的凸块对正接触。7.根据权利要求6所述的转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，还包括设置在所述连接轴上，与所述连接块接触，并位于所述连接块远离所述连接支架一侧的端面轴承。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，所述齿条和所述齿块上的齿均为斜齿，所述斜齿的两个侧壁是倾斜角度不同。9.根据权利要求8所述的转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，所述连接支架和固定在车身上的车身支架通过多个螺钉连接，并且所述车身支架的内侧和外侧均设置有摩擦吸會泛少t。10.根据权利要求9所述的转向管柱总成的吸能结构，其特征在于，所述车身支架和所述连接支架均为弹簧钢支架，所述摩擦吸能片为弹簧钢片，并且所述连接支架和所述摩擦吸能片的硬度大于所述车身支架的硬度。
【文档编号】B62D1/19GK106080743SQ201610623486
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月1日 公开号201610623486.3, CN 106080743 A, CN 106080743A, CN 201610623486, CN-A-106080743, CN106080743 A, CN106080743A, CN201610623486, CN201610623486.3
【发明人】杨洪斌, 何锐, 张涛, 陈超, 王刚, 赵文均, 苏大勇
【申请人】四川绵阳三力股份有限公司