一种高效吸能的转向柱管的制作方法

本发明涉及汽车被动安全防护领域，尤其涉及一种溃缩式的吸能转向柱管。

背景技术：

随着近几年来汽车产业的高速发展，其已经成为国民经济发展的重要支柱产业之一。作为人们日常生活中必不可少的代步工具，其分布密度也是日益增长。然而，交通事故发生的次数也随之增长。一旦发生交通事故，常常会带来无法估计的人财损失。我们知道，当汽车发生碰撞时，由于汽车方向盘的转向柱无法吸能或者吸能不足，使其往往是夺走驾驶员生命的主要原因之一。

近年来，由于公路的改善和汽车车速的提高，许多国家都制定了严格的安全法规，对于汽车的转向柱管必须备有缓和冲击的吸能装置，当受到巨大冲击时，转向轴产生轴向位移，使支架产生塑性变形，从而吸收冲击能量。因此利用蜂窝结构设计一款溃缩式的吸能转向柱管具有十分重要的现实意义和应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决当前汽车的转向柱管无法吸能或吸能不足，提供一款高效吸能的转向柱管，使汽车在受到正面冲击时，转向柱管能够迅速的发生溃缩，产生轴向变形，从而达到高效吸能的目的，保证驾驶员的人身安全。

为了满足上述使用要求，本发明提供了一种高效吸能的转向柱管，所述转向柱管可拆卸地连接安装在转向机构之间；

所述转向柱管沿着径向由外之内依次为外碳纤维铺层、铝制蜂窝夹层和内碳纤维铺层；铝制蜂窝芯由菱形胞体上下交错排列而成；

所述转向柱管沿着轴向分成上管和下管，下管较长且铝制蜂窝芯的密度小，上管较短且铝制蜂窝芯密度大。

在一较佳实施例中：所述转向柱管为侧壁呈正弦曲线的波纹管。

在一较佳实施例中：所述转向柱管通过螺栓连接安装在转向机构之间。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

1.具有良好的溃缩性和吸能性

首先碳纤维和铝材都具有良好的吸能性，采用正弦波纹式的设计不仅能够诱导其溃缩形式还能增大其吸能效果，有利于转向柱管的轴向位移，其次蜂窝芯采用菱形胞体交错布置的排列形式，在碰撞过程中，有利于增加其压溃效果，以保护驾驶员的人身安全，且经过弹性形变,屈服阶段及致密过程三个阶段，并随着应变率的增加,其屈服应力的也呈上升的趋势，这表明该结构在被压缩过程中能够在保持相对较低的应力下吸收大量的压缩能量。

2.逐级吸能，吸能可靠

该转向柱管分为上下两个部分，且两管的长度不同蜂窝芯的密度也不同，下管较长密度小，上管短且密度大，因此两管的强度也不同，在发生碰撞的过程中，下管迅速吸收能量，发生较大的压溃变形，多余的冲击能由结构相对稳定的上管吸收，发生较小的塑性变形，这样设计可以达到逐级吸能的目的，相对于传统的转向柱提供较为可靠地缓冲效果，对保证驾驶员的安全十分有利。

3.质量轻，可替换性强，耐久性好

碳纤维和铝材的具轻质高强度的特性，蜂窝式设计在保证其强度的同时使其具有较低的质量，同时转向柱管采用螺栓连接，在发生压溃之后，可以直接拆卸替换，而不用更换整个转向机构，具有良好的可替换性，节约维修成本和时间。碳纤维铺层有着良好的隔热性和耐腐蚀性，有利于该管的使用寿命，保证其耐久性。

附图说明

图1是该转向柱管在转动系中的安装示意图；

图2是转向柱管的示意图；

图3为该转向柱管的压溃形式示意图；

图4为该转向柱管的俯视图和内部结构示意图；

图5为该转向柱管三明治结构爆炸示意图；

图6为蜂窝芯排列方式示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对发明进行详细说明。

如图1所示，一种高效吸能的转向柱管101，通过螺栓连接，安装在转向机构之间，这样方便使得在转向柱管101压溃失效后可直接拆卸替换。也可以使用其他的连接方式来替代螺栓连接，只要能够形成可拆卸连接即可，属于本发明的简单替换。

如图2所示，该转向柱管101采用正弦波纹式设计，有利于其压溃成如图3所示的失效形式，以增加其轴向位移和提高其吸能效率。

该转向柱管101沿着径向的内部结构如图4和5所示，分为三个部分，分别是外碳纤维铺层501，铝制蜂窝夹层502和内碳纤维铺层503，该三明治结构采用碳纤维铺层做铝制蜂窝502的内外层，在保证其抗扭强度的同时增加其吸能效率，同时又有很好的隔热，耐腐蚀的效果，增加该转向柱管101的使用寿命。

铝制蜂窝芯502是由如图6所示的排列方式构成，具体实施方法由菱形胞体上下交错排列，按图601的方式叠加构成如图602所示的排列图，这种由菱形交错排列构成的蜂窝芯，不仅减轻了整个吸能转向柱管的质量，而且有利于其溃缩的形成，提高其吸能效率。以降低对人体的伤害。

参考图2，该转向柱管101为侧壁呈正弦曲线的波纹管，沿着径向分为上管201、下管202两个吸能部分，上管201相对下管202有更高的蜂窝密度，因此两管的蜂窝强度不同，以达到逐级吸能，可靠缓冲的目的。并且所述上管201的上端和下管202的下端分别设有用于螺栓连接的连接孔，便于转向柱管101与转向机构的连接。

以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围不限于此，本领域的技术人员可以容易地想到本发明所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应由权利要求的范围确定。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种高效吸能的转向柱管，所述转向柱管可拆卸地连接安装在转向机构之间；所述转向柱管沿着径向由外之内依次为外碳纤维铺层、铝制蜂窝夹层和内碳纤维铺层；铝制蜂窝芯由菱形胞体上下交错排列而成；所述转向柱管沿着轴向分成上管和下管，下管较长且铝制蜂窝芯的密度小，上管较短且铝制蜂窝芯密度大。上述的一款高效吸能的转向柱管，解决了当前汽车的转向柱管无法吸能或吸能不足，使汽车在受到正面冲击时，转向柱管能够迅速的发生溃缩，产生轴向变形，从而达到高效吸能的目的，保证驾驶员的人身安全。

技术研发人员：黄文臻;张勇;李吉祥;林继铭;杨永柏
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：2018.11.20
技术公布日：2019.04.12