[实用新型]一种汽车转向系统的吸能转向管柱

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车转向技术，具体涉及一种汽车转向系统的转向管柱结构。

背景技术

目前，汽车的碰撞安全要求越来越高，各主机厂在汽车设计时对被动安全技术的要求也越来越高，国家在相关方面也制定了明确的规定，像国标GB11557-89中明确规定，最大碰撞力11.123KN，转向盘向后的最大位移量不得超过127mm。基于碰撞中保护驾驶者的需求，现在的转向管柱为了保证在碰撞压缩时转向盘向后位移量限值不大于127mm，同时保证二次碰撞时，转向盘对驾驶员胸部的碰撞力不超过11.123KN，目前普遍能量吸收式转向柱结构如图5所示，该转向柱由转向柱安装座套管、转向轴、转向柱安装座组成。其中，转向柱安装座套管由上安装座套管2-7、下安装座套管2-4组成，转向轴由转向上轴总成2-6、转向下轴总成2-1组成，转向柱安装座由上安装座2-8、下安装座2-3组成，转向轴安装在转向柱安装座套管内，转向柱的上安装座焊接在上安装座套管上，下安装座焊接在转向柱下安装座套管上，转向柱上安装座上安装有铝垫块2-10，铝垫块通过剪断销2-9与转向柱上安装座联接，并通过螺栓固定在车身上，转向轴上轴总成与下轴总成之间采用花键连接，并通过横穿过的注塑销2-5固定，橡胶轴承2-2安装在下安装座套管左端部。

当汽车发生碰撞时，驾驶者在自身惯性的作用下同转向盘撞击，撞击的力传递到转向上轴总成，当作用力达到一定时剪断销断开，转向柱同车身脱开，随作用力的增大注塑销也被剪断，这时转向下轴总成和转向上轴总成之间相对滑动，通过相对滑动的接触摩擦来消除部分碰撞力；其转向下轴总成和转向上轴总成间的相对位移量也将减少碰撞压缩时转向盘向后的位移量，保证位移量小于127mm的要求。

基于现有的普通吸能管柱吸收碰撞能量主要依靠摩擦力消耗，消耗的能量有限，大部分的能量还是被人体所吸收，不能对人体形成很好的保护。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提出一种汽车转向系统的吸能转向管柱，该吸能转向管柱能吸收更多的碰撞能量，延长碰撞力作用于人体的作用时间，以减少驾驶者所受的碰撞力，更好的保护驾驶者免受伤害。

本实用新型的技术方案如下：

一种汽车转向系统的吸能转向管柱，由转向柱安装座套管、转向轴、转向柱安装座组成；其中，转向柱安装座套管由上安装座套管、下安装座套管组成，转向轴由转向上轴总成、转向下轴总成组成，转向柱安装座由上安装座、下安装座组成；转向轴的转向上轴总成、转向下轴总成分别通过上安装座、下安装座安装在上、下安装座套管内，上安装座焊接在上安装座套管上，下安装座焊接在下安装座套管上；上安装座通过剪断销连接安装有铝垫块，铝垫块通过螺栓固定在车身上；转向轴的的转向上轴总成与转向下轴总成之间采用花键连接，并通过横穿过的注塑销固定，转向下轴总成与下安装座套管的装配位置设置有橡胶轴承。本实用新型是在普通的吸能管柱的结构基础上增设一组吸能结构，即在上、下安装座套管中还安装有上簧座、下簧座、弹簧和橡胶套管，上簧座装在上安装座套管内，其轴向定位通过上安装座套管右端的收口结构实现，下簧座装在下安装座套管内，其轴向定位通过下安装座套管左端的收口结构实现，上簧座、下簧座之间设有弹簧，转向下轴总成靠近橡胶轴承处开设一孔，橡胶套管套装在该孔位置的转向下轴外圆上。

参见图1，根据能量守恒定律，转向管柱的力学模型图，这样整个管柱系统在碰撞时，管柱本身所吸收的能量如下：

弹性势能：Ek=12Kδ2]]>(由弹性变形吸收的能量)

K—弹性元件刚度；δ--变形量

耗散能：Ec=12Cv2]]>(由系统相对运动件间阻尼产生的能量)

C—阻尼系数；v--相对速度

热能：E_r＝FS        (由摩擦力产生)