本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种转向管柱锁紧装置及汽车。
背景技术：
转向管柱是车辆转向系统中的主要部件之一，其不仅用于传递转向盘输入的转向力，还是一个重要的乘员保护部件，在车辆正面碰撞中，转向管柱有效的溃缩吸能及稳定的结构状态决定了驾驶员气囊对驾驶员的保护效果，一旦转向管柱的位置或角度不能保持稳定的状态，会导致气囊的位置也随之发生变化，这不仅影响气囊的保护效果甚至会对驾驶员造成伤害。
转向管柱的位置或角度的稳定状态的保持需要有可靠的锁紧装置来实现，现有技术中的锁紧装置由于锁紧力小，在车辆正面碰撞中常会出现转向管柱上翘的现象，转向管柱上翘会导致转向管柱的角度变化，使转向管柱不能稳定地进行溃缩缓冲吸能。此外，转向管柱的上翘还会导致转向管柱护罩与周边干涉，阻碍了转向管柱的溃缩吸能。在有些车辆的碰撞中，转向管柱上翘甚至会导致人体颈部弯矩增大，对人体颈部造成伤害。
因此，需要提供一种更加可靠的转向管柱的锁紧装置，以改善在车辆碰撞过程中由于锁止力小造成的转向管柱上翘。
技术实现要素：
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种转向管柱锁紧装置及汽车，以改善在车辆碰撞过程中由于锁止力小造成的转向管柱上翘，从而使得转向管柱对驾驶员起到更好的保护作用。
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种转向管柱锁紧装置，该装置包括转动芯轴、回位扭簧、自适应位置动齿和定齿，
所述转动芯轴的一端设置在所述转向管柱上，其另一端向远离所述转向管柱的方向延伸，所述自适应位置动齿套设在所述转动芯轴上；
所述回位扭簧设置在所述自适应位置动齿远离所述转向管柱的一侧，所述回位扭簧的一端固定在所述转动芯轴上，其另一端设置在所述自适应位置动齿上；
所述定齿固定在所述转向管柱上，用于与所述自适应位置动齿相配合以使得所述装置处于锁紧状态。
进一步地，所述自适应位置动齿包括第一连接体和从所述第一连接体一端延伸出的第一啮合齿，所述第一连接体上设有长圆孔，所述长圆孔的孔径与所述转动芯轴相配合，所述长圆孔的中心距满足所述转向管柱在调节极限位置时的所述自适应位置动齿的调节量。
进一步地，所述第一连接体上还设有与所述回位扭簧相配合的凹槽，所述回位扭簧与所述自适应位置动齿相接触的一端设置在所述凹槽内。
进一步地，所述定齿包括第二连接体和设置在所述第二连接体上的第二啮合齿，所述第二连接体固定在所述转向管柱上，所述第二啮合齿与所述第一啮合齿相配合。
进一步地，所述第二啮合齿的排列方向与所述转动芯轴在极限位置时的轴心连接线平行。
进一步地，该装置还包括手柄，所述手柄包括手柄固定端和操作端，所述手柄固定端靠近所述转向管柱套设在所述转动芯轴上，所述手柄固定端上设有两个回位销，所述两个回位销的间距与所述第一连接体的宽度相配合。
进一步地，该装置还包括手柄限位件，所述手柄限位件固定在所述转动芯轴上，用于限制所述手柄在所述转动芯轴上的轴向运动。
进一步地，所述手柄限位件上设有通孔，所述通孔的孔径与所述转动芯轴相配合，所述通孔的周缘设有卡槽，所述转动芯轴上设有与所述卡槽相配合的卡件，通过所述卡槽-卡件的配合使得所述手柄限位件固定在所述转动芯轴上。
本发明的第二方面提供一种汽车，该汽车包括上述任意一种转向管柱锁紧装置。
本发明的一种转向管柱锁紧装置及汽车，具有如下有益效果：
本发明的转向管柱锁紧装置包括自适应位置动齿、定齿和回位扭簧，通过自适应位置动齿和定齿的啮合以及回位扭簧提供的使自适应位置动齿咬入定齿的力，大大增强了锁紧状态中限制转向管柱运动的力的作用，使得转向管柱在任何锁止位置均能够进行有效锁止，从而有效防止了正面碰撞中的转向管柱上翘现象的出现，使得转向管柱对人体起到更好的保护作用。
此外，本发明的结构简单，可以直接在已有的转向管柱上实施，从而能够节省开发周期及开发成本，降低了产品开发风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，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的介绍。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它附图。
图1是本发明实施例提供的转向管柱锁紧装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的转向管柱锁紧装置的爆炸图；
图中：10-转向管柱，20-转向管柱锁紧装置，201-转动芯轴，202-回位扭簧，203-自适应位置动齿，204-定齿，205-手柄，206-手柄限位件，2031-第一连接体，2032-第一啮合齿，2041-第二连接体，2042-第二啮合齿，通孔-2061，长圆孔-2031a，凹槽-2031b。
具体实施方式
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的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。
实施例1
本实施例提供一种转向管柱锁紧装置，该装置可以应用于手动调节式汽车的手动转向管柱的调节上，以改善在车辆碰撞过程中由于锁止力小造成的转向管柱上翘，从而使得转向管柱对驾驶员起到更好的保护作用。
请参阅图1和图2，其中，图1所示为本发明实施例提供的一种转向管柱锁紧装置的结构示意图，图2所示是该转向管柱锁紧装置的爆炸图。
由图可见，该转向管柱锁紧装置20设置在转向管柱10的一侧面，转向管柱锁紧装置20包括转动芯轴201、回位扭簧202、自适应位置动齿203和定齿204。
转动芯轴201的一端设置在转向管柱10上，其另一端向远离转向管柱10的方向延伸，在其延伸端设有限位端头。作为一种可选的连接方式，转动芯轴201与转向管柱10以可拆卸的方式连接，例如，转动芯轴201与转向管柱10连接的一端上设置外螺纹，在转向管柱10的相应连接处设置与上述外螺纹相匹配的内螺纹，从而可以通过螺纹连接的方式将转动芯轴201固定在转向管柱10上。当然，可以理解的，实际应用中，在转向管柱10上可以设置用于安装转向管柱锁紧装置20的安装架，如此，转动芯轴201可以固定在该安装架上。
自适应位置动齿203套设在转动芯轴201上，且可以绕转动芯轴201转动。回位扭簧202设置在所述自适应位置动齿203远离转向管柱10的一侧，该回位扭簧202的一端固定在转动芯轴201上，其另一端设置在自适应位置动齿203上。如图2所示，回位扭簧202靠近转动芯轴201的延伸端设置，如此，当转向管柱锁紧装置20处于解锁状态时，回位扭簧202可以对自适应位置动齿203作用一推力，从而将自适应位置动齿203向转向管柱10方向压紧。
定齿204固定在转向管柱10上，用于与自适应位置动齿203相配合以使得转向管柱锁紧装置20处于锁紧状态。实际应用中，可以将定齿204固定在用于安装转向管柱锁紧装置20的安装架上。
在一个具体的实施方式中，可以在转动芯轴201上设置与回位扭簧202相配合的固定孔(图中未示出)，回位扭簧202与转动芯轴201接触的一端可以插入该固定孔中，从而使得回位扭簧202固定在转动芯轴201上。
作为一个优选的实施方式，自适应位置动齿203可以包括第一连接体2031和从该第一连接体2031一端延伸出的第一啮合齿2032，第一连接体2031用于与转动芯轴201连接，该第一啮合齿2032可以为一个啮合齿也可以为多个啮合齿。定齿204可以包括第二连接体2041和设置在该第二连接体2041上的第二啮合齿2042，第二连接体2041固定在转向管柱10上，如第二连接体2041可以焊接在用于安装转向管柱锁紧装置20的安装架上，该第二啮合齿2042与第一啮合齿2032相配合可以实现齿啮合。
在本发明实施例中，第二啮合齿2042的啮合齿数大于第一啮合齿2032的啮合齿数，优选的，如图2所示，第二啮合齿2042的啮合齿数为8个，第一啮合齿2032的啮合齿数为1个。第一啮合齿2032和第二啮合齿2042的啮合齿强度需能够承受车辆正面碰撞过程中转向管柱10受到的法向分力。
在本发明实施例中，第二啮合齿2042的排列方向需与转动芯轴201在极限位置时的轴心连接线平行。定齿204的固定位置不能与周围各运动件的运动包络相干涉。
为了使得在进行锁紧时，自适应位置动齿203能够进行位置微调，以保证自适应位置动齿203完全咬入定齿204中，从而限制转动芯轴201及整个转向管柱10的向上转动，本发明实施例中，在第一连接体2031上设有长圆孔2031a，自适应位置动齿203通过该长圆孔2031a套设在转动芯轴201上。该长圆孔2031a的孔径与转动芯轴201相配合，长圆孔2031a的中心距满足转向管柱10在上下调节极限位置时的自适应位置动齿203的自适应调节量。
在本发明实施例中，在第一连接体2031上设有与回位扭簧202相配合的凹槽2031b，回位扭簧202与自适应位置动齿203相接触的一端设置在该凹槽2031b内，从而可以将回位扭簧202与自适应位置动齿203相接触的一端限制在该凹槽2031b内，而回位扭簧202设置在该凹槽2031b内的一端又可以在该凹槽2031b内移动。
在一个具体的实施方式中，该转向管柱锁紧装置20还包括手柄205，该手柄205包括手柄固定端2051和操作端2052。其中，手柄固定端2051靠近转向管柱10套设在所述转动芯轴201上。所述手柄固定端2051上设有两个回位销2051a，该两个回位销2051a的间距与第一连接体2031的宽度相配合。如此，第一连接体2031位于两个回位销2051a之间，当解锁时，回位销2051a会带动第一连接体2031上的第一啮合齿2032脱离第二啮合齿2042。
该转向管柱锁紧装置20还包括手柄限位件206，该手柄限位件206固定在转动芯轴201上，用于限制手柄205在转动芯轴201上的轴向运动。如图2所示，手柄限位件206设置在自适应位置动齿203和手柄205之间。
在实际应用中，可以在手柄限位件206上设置通孔2061，该通孔2061的孔径需与转动芯轴201相配合，通孔2061的周缘设置卡槽(图中未示出)。在转动芯轴201上设有与上述卡槽相配合的卡件(图中未示出)，通过卡槽-卡件的配合使得手柄限位件206固定在动芯轴201上。
为了更加清楚的说明本发明的转向管柱锁紧装置20，下面简要说明其工作原理。
当手柄205向上搬动以对转向管柱10的调节位置进行锁紧时，手柄205上的回位销2051a以及回位扭簧202会推动自适应位置动齿203的第一啮合齿2032咬入定齿204的第二啮合齿2042中，当第一啮合齿2032和第二啮合齿2042位置有偏差时，适应位置动齿203的第一连接体2031受到定齿204的作用力会沿着转动芯轴201的法向进行位置微调，以保证第一啮合齿2032完全咬入第二啮合齿2042中，从而限制转动芯轴201以及整个转向管柱10的向上转动。
当手柄205向下搬动进行解锁时，手柄205上的回位销2051a会带动自适应位置动齿203的第一啮合齿2032脱离定齿204的第二啮合齿2042，此时，回位扭簧202会在自适应位置动齿203的第一连接体2031上的凹槽2031b内自动进行位置调节，自适应位置动齿203的第一连接体2031同时也会在转动芯轴201的法向上进行自身位置的自动调节，从而使得自适应位置动齿203的第一啮合齿2032顺利地从定齿204的第二啮合齿2042中脱离出来。当第一啮合齿2032完全脱离第二啮合齿2042之后，回位扭簧202作用在自适应位置动齿203的推力会将自适应位置动齿203紧紧压在手柄205的两个回位销2051a之间，同时在回位扭簧202压力的作用下，自适应位置动齿203会回到其在转动芯轴201的中心位置，回位扭簧202设置在凹槽2031b内的一端也会滑入凹槽2031b的中间位置，从而使得自适应位置动齿203恢复到初始位置。
在车辆发生正面碰撞时，驾驶员会撞向方向盘，撞击力通过气囊、方向盘传递给转向管柱，由于转向管柱轴向与受力方向存在一定角度，转向管柱会受到垂直于转向管柱轴向方向上的力。以转向管柱轴向力4000n，转向管柱角度27°为例，垂直于转向管柱轴向方向上的力为2030n。在如此大的力的作用下，现有技术中，单单靠摩擦力锁止的转向管柱会失去锁止状态发生上翘，从而导致气囊保护位置变化，人体受力不稳定，并且会影响转向管柱溃缩，使得车辆的乘员保护系统大打折扣。如通过增大摩擦力来增大转向管柱的锁止力会使得转向管柱调节手柄的调节力加大，造成调节困难，影响使用方便性。
而本实施例的转向管柱锁紧装置包括自适应位置动齿、定齿和回位扭簧，通过自适应位置动齿和定齿的啮合以及回位扭簧提供的使自适应位置动齿咬入定齿的力，大大增强了锁紧状态中限制转向管柱运动的力的作用，使得转向管柱在任何锁止位置均能够进行有效锁止，从而有效防止了正面碰撞中的转向管柱上翘现象的出现，使得转向管柱对人体起到更好的保护作用。
此外，本实施例中的自适应位置动齿的位置可随转向管柱各个锁止位置进行自适应微调，具有无极限连续可调、噪声小的特性。
实施例2
本实施例提供一种汽车，该汽车包括上述实施例1中的任意一种转向管柱锁紧装置。
综上，本发明的转向管柱锁紧装置包括自适应位置动齿、定齿和回位扭簧，通过自适应位置动齿和定齿的啮合以及回位扭簧提供的使自适应位置动齿咬入定齿的力，大大增强了锁紧状态中限制转向管柱运动的力的作用，使得转向管柱在任何锁止位置均能够进行有效锁止，从而有效防止了正面碰撞中的转向管柱上翘现象的出现，使得转向管柱对人体起到更好的保护作用。
此外，本发明的结构简单，可以直接在已有的转向管柱上实施，从而能够节省开发周期及开发成本，降低了产品开发风险。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。