吸能式转向管柱和汽车的制作方法

本实用新型属于汽车领域，具体提供一种吸能式转向管柱和汽车。

背景技术：

可溃缩式转向柱是指在车辆发生正面碰撞时，转向柱便会自动收缩进去，或者瞬间“折断”，从而拉开方向盘与驾驶员之间的距离，以增加驾驶员的生存空间。

通常转向柱可按预先设计而溃缩变形，在汽车发生剧烈撞击时，驾驶员往往会因为巨大的惯性而向前倾，胸部会和方向盘发生碰撞。为了减小方向盘对驾驶员胸部的冲击力，有些汽车把转向柱设计成在撞击时受外力挤压而发生二到三段的溃缩折叠吸能，从而减缓方向盘传递到人体的冲击力。

但是，现有的转向柱在溃缩时，因溃缩吸能而产生的阻尼力通常不稳定，时大时小，同样会对驾驶员造成一定的伤害，尤其是对于溃缩之初阻尼力较大的情况。

相应地，本领域需要一种新的吸能式转向管柱和汽车来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的转向柱在汽车发生碰撞时溃缩所产生的阻尼力不稳定的问题，本实用新型提供了一种吸能式转向管柱，所述转向管柱包括同轴设置的第一转轴、第二转轴和柱管，所述第一转轴和所述第二转轴以沿周向固定、沿轴向可滑动的方式连接到一起，所述柱管套设在所述第一转轴和所述第二转轴的外侧，并且所述柱管与所述第一转轴以沿周向可转动、沿轴向固定的方式连接到一起；所述转向管柱还包括安装支架和条形构件，所述柱管沿轴向可滑动地与所述安装支架连接到一起，所述条形构件与所述柱管压接到一起，所述条形构件的一端还与所述安装支架相连接，在所述第一转轴和所述柱管一起向所述第二转轴移动的过程中，所述条形构件相对于所述柱管滑动并因此产生阻尼，阻碍所述第一转轴和所述柱管移动。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述条形构件是被折弯成u形的板状构件，所述条形构件与所述柱管之间的连接设置成，在所述第一转轴和所述柱管一起向所述第二转轴移动的过程中，所述条形构件沿着所述u形的轨迹移动。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述柱管上固定地连接有导向支架，所述条形构件插入所述导向支架与所述柱管之间并被所述导向支架压紧到所述柱管上，所述u形的轨迹形成在所述导向支架的一端。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述导向支架面向所述柱管的一侧还设置有压紧块，所述导向支架通过所述压紧块将所述条形构件压紧到所述柱管上。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述转向管柱还包括与所述安装支架固定连接的电机、与所述电机驱动连接的丝杠、与所述丝杠螺纹连接的螺母和与所述螺母固定连接的滑动板，所述滑动板与所述导向支架可滑动地连接到一起，所述滑动板与所述条形构件的所述一端固定连接，所述电机通过所述丝杠和所述螺母驱动所述滑动板、所述条形构件、所述柱管和所述第一转轴一起移动。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述转向管柱还包括与所述安装支架固定连接的滑动板，所述滑动板与所述导向支架可滑动地连接到一起，所述滑动板与所述条形构件的所述一端固定连接。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述转向管柱还包括固定销，所述固定销穿过设置在所述滑动板上的通孔与设置在所述导向支架上的固定孔插接到一起，将所述滑动板和所述导向支架固定到一起；所述固定销还设置成在受到预设剪切力时被切断，从而允许所述滑动板在所述导向支架上滑动。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述固定销采用塑料材料制成。

在上述吸能式转向管柱的优选技术方案中，所述安装支架包括固定连接或一体制成的固定板和壳体，所述安装支架通过所述壳体与所述柱管滑动连接并与所述条形构件的所述一端固定连接。

此外，本实用新型还提供了一种汽车，所述汽车包括上述优选技术方案中任一项所述的吸能式转向管柱。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，通过使柱管沿轴向可滑动地与安装支架连接到一起，使条形构件与柱管压接到一起，条形构件的一端还与安装支架相连接，使得本实用新型的转向管柱在汽车发生碰撞时，即在第一转轴和柱管一起向第二转轴移动的过程中，条形构件相对于柱管滑动并因此产生阻尼，阻碍第一转轴和柱管移动。由于条形构件相对于柱管滑动时因压接而产生的摩擦力(即阻尼力)不变，或者变化范围很小，有效地保证了转向管柱在溃缩时阻尼力的稳定性。

本领域技术人员所熟知地，摩擦力＝压力×摩擦系数。故此处，不再对恒定数值摩擦力的产生做详细说明。

优选地，柱管上固定地连接有导向支架，条形构件是被折弯成u形的板状构件。条形构件的一端与安装支架固定连接，条形构件的另一端插入导向支架与柱管之间并被导向支架压紧到柱管上。在第一转轴和柱管一起向第二转轴移动的过程中，安装支架将条形构件从导向支架与柱管之间抽出，并使条形构件沿着u形的轨迹移动。在此过程中，阻尼力包括条形构件从导向支架与柱管之间抽出时的摩擦力和沿着u形的轨迹而形变产生的形变力。由于条形构件发生同一形变时所产生的形变力相同，所以本实用新型的吸能式转向管柱在溃缩时所提供的溃缩力也相同，溃缩过程比较稳定。

进一步优选地，安装支架与条形构件通过依次连接的电机、丝杠、螺母和滑动板连接到一起，以便所述滑板、所述条形构件、所述柱管和所述第一转轴能够被所述电机驱动，相对于第二转轴做伸缩运动，自动调节转向管柱的长度，进而自动调节方向盘的高低。具体地，电机与安装支架固定连接，丝杠与电机驱动连接，螺母与丝杠螺纹连接，滑动板与螺母固定连接，条形构件的所述一端固定连接到所述滑动板上。

附图说明

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施例，附图中：

图1是本实用新型的吸能式转向管柱侧视图；

图2是本实用新型的吸能式转向管柱在常态下的状态示意图；

图3是本实用新型的吸能式转向管柱在汽车发生碰撞时的状态示意图；

图4是本实用新型的吸能式转向管柱的局部剖视图。

附图标记列表：

1、第一转轴；2、第二转轴；3、柱管；4、安装支架；5、导向支架；6、条形构件；7、电机；8、丝杠；9、螺母；10、滑动板；11、固定销；

41、固定板；42、壳体；

51、压紧块。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，本节实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非用于限制本实用新型的保护范围。例如，本实用新型的吸能式转向管柱的应用场合不仅限于汽车，其还可以被应用到任意可行的场合中，譬如观光车、游戏车、船舶等。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，调整后的技术方案仍将落入本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实用新型的吸能式转向管柱主要包括第一转轴1、第二转轴2、柱管3、安装支架4、导向支架5、条形构件6、电机7、丝杠8、螺母9和滑动板10。

虽然图中并未明确示出，但是第一转轴1和第二转轴2以沿周向固定、沿轴向可滑动的方式连接到一起。本领域技术人员能够理解的是，第一转轴1和第二转轴2可以采用任意可行的方式实现上述连接。例如，在第一转轴1内设置内花键，在第二转轴2上设置与所述内花键相匹配的外花键，将第二转轴2插入第一转轴1中，借助匹配的花键实现上述连接。

虽然图中并未明确示出，但是柱管3套设在第一转轴1和第二转轴2的外侧，并且柱管3与第一转轴1以沿周向可转动、沿轴向固定的方式连接到一起。本领域技术人员能够理解的是，第一转轴1和柱管3可以采用任意可行的方式实现上述连接。例如，在第一转轴1与柱管3之间设置两个轴承，使第一转轴1的两端分别与一个轴承的内圈固定连接，使柱管3的两端分别与一个轴承的外圈固定连接，从而实现上述连接。

如图1所示，安装支架4与柱管3滑动连接。具体地，安装支架4包括通过销轴或螺栓固定到一起的固定板41和壳体42，或者本领域技术人员也可以根据需要，将固定板41和壳体42一体制成。其中，固定板41通过螺栓安装到汽车的车身上，壳体42沿柱管3的轴向与柱管3可滑动地连接到一起。在安装好的状态下，壳体42与柱管3之间还通过电机7、丝杠8、螺母9、滑动板10和条形构件6固定到一起，使安装支架4不能相对于柱管3移动，供驾驶员正常驾驶汽车。

如图1至图3所示，电机7的机壳与安装支架4(具体为壳体42)固定连接，丝杠8与电机7的输出轴驱动连接，螺母9与丝杠8螺纹连接，螺母9与滑动板10固定连接。并且，在组装好的状态下，安装支架4的壳体42能够将条形构件6进行包裹，避免了条形构件6被外界环境污染。

如图2至图4所示，导向支架5与柱管3固定连接或一体制成，并且导向支架5面向柱管3的一侧还设置有压紧块51。在组装好的状态下，滑动板10与导向支架5可滑动地连接到一起，并且滑动板10上设置有通孔，导向支架5上设置有固定孔。固定销11穿过设置在滑动板10上的通孔与设置在导向支架5上的固定孔插接到一起，将滑动板10和导向支架5固定到一起。其中，固定销11被设置成在受到预设剪切力时被切断，从而允许导向支架5在滑动板10上滑动。其中，所述预设剪切力指的是，汽车在发生碰撞时，滑动板10与导向支架5相对滑动的趋势对固定销11产生的剪切力。该预设剪切力的数值可以通过实验获得。进一步，固定销11优选地采用塑料材料制成，或者本领域技术人员也可以根据需要，采用其它任意可行的材料制成，例如陶瓷、橡胶、强度较低的金属等。

虽然图中并未示出，但是本实用新型的吸能式转向管柱安装到汽车上时，固定板41与汽车的车身固定连接，第二转轴2远离第一转轴1的一端与汽车的转向器驱动连接，第一转轴1远离第二转轴2的一端与汽车的方向盘固定连接。

如图1和图2所示，当方向盘需要调节高度时，电机7根据用户的指令正转或反转，驱动丝杠8转动，在螺纹副的作用下，螺母9靠近或远离电机7。随着螺母9的移动，滑动板10、固定销11、导向支架5、柱管3、第一转轴1、条形构件6和方向盘一起靠近或远离第二转轴2，从而实现方向盘的升降。

如图2至图4所示，本实用新型的条形构件6是被折弯成u形的板状构件，并且条形构件6优选地采用金属材料制成。此外，本领域技术人员也可以根据需要，在条形构件6能够与柱管3压接到一起的前提下，将条形构件6设置其它任意可行的构件，例如金属丝、横截面为方形的金属条、橡胶带等。

如图4所示，在组装好的状态下，条形构件6的第一端通过螺栓与滑动板10固定连接到一起，或者本领域技术人员还可以采用其他任意可行的连接方式将条形构件6和滑动板10固定到一起，例如焊接、铆接、卡接等。条形构件6的第二端插入到导向支架5与柱管3之间，并被压紧块51压紧到柱管3上。此外，本领域技术人员也可以根据需要，省去压紧块51的设置，使导向支架5直接将条形构件6压紧到柱管3上。或者，本领域技术人员还可以采用其它任意可行的方式将条形构件6与柱管3压接到一起。示例性地，在条形构件6上沿长度方向开设一个条形孔，在柱管3上设置一个螺纹孔，使螺栓穿过所述条形孔并插入所述螺纹孔拧紧，从而实现所述压接。

继续参阅图4，在组装好的状态下，条形构件6的u形结构位于导向支架5的下端。当滑动板10带动条形构件6的第一端向上移动时，条形构件6插入到导向支架5与柱管3之间的部分会依次被折弯成u形并随后被拉直，而该部分被折弯成u形的位置正如图4中所示的导向支架5的下端。为了方便描述，这里将所述u形定义为u形的轨迹。

下面结合图2至图4来对实用新型的吸能式转向管柱的溃缩吸能原理进行简单说明。

在汽车发生碰撞时，固定销11先受力被切断。随后第一转轴1和柱管3开始向第二转轴2移动，导向支架5相对于滑动板10滑动。在此过程中，条形构件6插入到导向支架5与柱管3之间的部分会依次沿着所述u形的轨迹被抽出，产生摩擦力和形变力。其中，摩擦力是条形构件6与导向支架5和柱管3之间因滑动摩擦而产生的力，形变力是条形构件6被折弯成u形并被拉直时所产生的力。

本领域技术人员能够理解的是，由于导向支架5和柱管3对条形构件6的压紧力不变，所以所述摩擦力也不变，并且由于条形构件6发生同一形变时所产生的形变力相同，使得转向管柱通过条形构件6而产生的阻尼力和吸能能力不变，进而使得本实用新型的吸能式转向管柱在汽车发生碰撞时能够提供持续稳定的吸能，保证了驾驶员的安全。进一步，本实用新型的条形构件6还被安装支架4的壳体42所包裹，避免了阻尼条形构件6被外界环境污染，溃缩吸能功能更加安全可靠。

此外，本领域技术人员也可以根据需要，将条形构件6设置成不等宽和/或不等厚的情形，以便使条形构件6所产生的阻尼力随着其溃缩位移而产生相应的变化。示例性地，将条形构件6设置成梯形的板状构件，条形构件6所产生的阻尼力随着其溃缩位移能够逐渐变大或变小。

虽然图中并未示出，但是在本实用新型另一个可行的实施例中，与上述优选实施例不同的是，省去电机7、丝杠8和螺母9的设置，并使滑动板10与安装支架4(具体为壳体42)固定连接。在该实施例中，转向管柱不能自动伸缩调节长度。

虽然图中并未示出，但是在本实用新型另一个可行的实施例中，与上述优选实施例不同的是，省去电机7、丝杠8、螺母9和滑动板10的设置，并使条形构件6的第一端与安装支架4(具体为壳体42)固定连接，以及使固定销11将壳体42和导向支架5固定到一起。在该实施例中，转向管柱不能自动伸缩调节长度。

本领域技术人员能够理解的是，在上述任何一个实施例中，在条形构件6与柱管3之间的压接能够支撑本实用新型的吸能式转向管柱正常使用的情况下，固定销11也可以被省去。

此外，虽然图中并未示出，但是本实用新型还提供了一种汽车，该汽车包括上面任何一个实施例中所述的吸能式转向管柱的所有或部分技术特征。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。