可溃缩转向管柱及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种可溃缩转向管柱及车辆。

背景技术

随着车辆技术的不断发展，人们对车辆的安全性能要求不断提升。在车辆发生碰撞时，转向管柱及方向盘易对驾驶员造成严重的伤害，为了提高车辆的安全性和驾驶的舒适度，相关技术设计了能够溃缩吸能的可调节转向管柱。

在实现本申请的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题：

相关技术中，转向管柱的拉脱块与安装支架通过注塑方式连接，此连接结构的强度受到注塑工艺影响较大，转向管柱的溃缩极限应力难以控制，在车辆发生撞击时，可能出现转向管柱无法有效溃缩的问题。而且，相关技术公开的转向管柱没有防止转向管柱脱落的结构，发生碰撞时，转向管柱可能下落，进而对驾驶员造成伤害。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种可溃缩转向管柱及车辆，可以在车辆发生碰撞时更好地保护驾驶员。

具体而言，包括以下的技术方案：

本申请实施例提供了一种可溃缩转向管柱，所述可溃缩转向管柱包括：上管柱、芯轴、下管柱、调节机构、手柄和销钉；

所述上管柱的一端轴向可移动地插入在所述下管柱中，所述芯轴轴向穿过所述下管柱并与所述上管柱相连，所述调节机构设置在所述上管柱与所述下管柱的连接处；

所述调节机构包括：齿板、主动轴、从动轴和扭力弹簧，所述下管柱在靠近所述上管柱的一端设置有一对支耳，所述主动轴和从动轴可旋转地安装在一对所述支耳之间，所述主动轴被配置为由所述手柄带动旋转，所述从动轴被配置为由所述主动轴带动旋转，所述上管柱的一端侧壁上设置有齿板，所述齿板上设置有多排锁齿，所述从动轴上设置有卡钩，所述扭力弹簧套设在所述从动轴上，使所述卡钩与所述锁齿相抵，所述手柄通过所述主动轴带动所述从动轴旋转时，所述卡钩脱离所述齿板；

所述齿板的两端设置有齿板安装孔，所述上管柱上设置有相对应的沉孔，所述销钉插入到所述齿板安装孔和沉孔中，以连接所述齿板与所述上管柱。

在一种可能的设计中，所述可溃缩转向管柱还包括支架，所述支架包括底部和夹板，所述夹板与底板的中部垂直连接，所述支架通过所述夹板卡接在所述支耳外，所述底板上设置有两个对称的支架安装孔，以使所述支架适于与车辆的仪表横梁相连。

在一种可能的设计中，所述主动轴上设置有第一凸部，所述从动轴上设置有第二凸部，所述扭力弹簧使所述第一凸部的上边缘与所述第二凸部的下边缘相抵。

在一种可能的设计中，所述调节机构还包括调节螺栓，所述主动轴为空心轴，所述调节螺栓贯穿所述主动轴、夹板和支耳，所述手柄的一端套接在所述调节螺栓上，并带动所述调节螺栓旋转。

在一种可能的设计中，所述主动轴的空心轴体内设置有平面，所述调节螺栓通过所述平面与所述主动轴径向固定。

在一种可能的设计中，所述调节机构还包括拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的一端与所述调节螺栓的端部固定连接，所述拉伸弹簧的另一端与所述底板固定连接。

在一种可能的设计中所述拉伸弹簧为两个，两个所述拉伸弹簧分别与所述调节螺栓的两端固定连接。

在一种可能的设计中，所述调节机构还包括锁紧装置，所述锁紧装置安装在所述夹板与所述手柄之间，所述手柄带动所述锁紧装置旋转使所述夹板压紧或松动。

在一种可能的设计中，所述上管柱在与所述齿板相对的侧壁上设置有导向销，所述下管柱的侧壁上设置有导向槽，所述上管柱与所述下管柱相连时，所述导向销插入到所述导向槽中。

本申请实施例提供了一种车辆，所述车辆包括上述的可溃缩转向管柱。

本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本申请实施例提供了一种可溃缩转向管柱，该可溃缩转向管柱可通过齿板和卡钩调节转向管柱的位置，齿板通过销钉固定在上管柱的外壁上，在驾驶员与方向盘发生碰撞时，冲击力通过上管柱传递至调节机构的齿板与卡钩处，在冲击力达到阈值时，销钉被剪断，上管柱向车辆前方溃缩，吸收撞击产生的能量，降低碰撞对驾驶员造成的伤害。

本申请实施例提供的可溃缩转向管柱中，转向管柱通过支架与车辆的仪表横梁相连，在发生碰撞时，转向管柱不易脱落，避免转向管柱挤压驾驶员。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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他的附图。

图1为本申请实施例提供的转向管柱的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的调节机构的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的调节机构的剖面图；

图4为本申请实施例提供的上管柱的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的下管柱的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的齿板的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的转向管柱的结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

1-上管柱；

101-导向销；

102-齿板；

1021-锁齿；

1022-齿板安装孔；

103-沉孔；

2-芯轴；

3-下管柱；

301-支耳；

3011-主动轴安装孔；

3012-从动轴安装孔；

302-导向槽；

303-枢转轴；

4-调节机构；

401-主动轴；

4011-第一凸部；

402-从动轴；

4021-第二凸部；

4022-卡钩；

403-扭力弹簧；

404-拉伸弹簧；

405-调节螺栓；

406-锁紧装置；

5-手柄；

6-支架；

601-底板；

6011-支架安装孔；

602-夹板；

6021-滑槽；

7-销钉。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中所涉及的方位名词，如“上”、“下”、“侧”等，一般以图1中所示方位的相对关系为基准，且采用这些方位名词仅仅是为了更清楚地描述结构和结构之间的关系，并不是为了描述绝对的方位。在产品以不同姿态摆放时，方位可能发生变化，例如“上”、“下”可能互换。

除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。下面对本申请实施例中出现的一些技术术语进行说明。

在本申请实施例中，所涉及的“扭力弹簧”一般指的是外双扭力弹簧。

本申请实施例提供了一种可溃缩转向管柱，如图1和图3所示，该可溃缩转向管柱包括：上管柱1、芯轴2、下管柱3、调节机构4、手柄5和销钉7；

参见图1，上管柱1的一端轴向可移动地插入在下管柱3中，芯轴2轴向穿过下管柱3并与上管柱1相连，调节机构4设置在上管柱1与下管柱3的连接处；

参见图2-3，调节机构4包括：齿板102、主动轴401、从动轴402和扭力弹簧403，下管柱3在靠近上管柱1的一端设置有一对支耳301，主动轴401和从动轴402可旋转地安装在一对支耳301之间，主动轴401被配置为由手柄5带动旋转，从动轴402被配置为由主动轴401带动旋转，上管柱1的一端侧壁上设置有齿板102，齿板102上设置有多排锁齿1021，从动轴402上设置有卡钩4022，扭力弹簧403套设在从动轴402上，使卡钩4022与锁齿1021相抵，手柄5通过主动轴401带动从动轴402旋转时，卡钩4022脱离齿板102；

参见图3，齿板102的两端设置有齿板安装孔1022，上管柱1上设置有相对应的沉孔103，销钉7插入到齿板安装孔1022和沉孔103中，以连接齿板102与上管柱1。

本申请实施例提供的可溃缩转向管柱，可通过齿板102和卡钩4022调节转向管柱的位置，齿板102通过销钉7固定在上管柱1的外壁上，在驾驶员与方向盘发生碰撞时，冲击力通过上管柱1传递至调节机构4中的齿板102与卡钩4022处，在冲击力达到阈值时，销钉7被剪断，上管柱1向车辆前方溃缩，吸收撞击产生的能量，降低碰撞对驾驶员造成的伤害。

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，该可溃缩转向管柱包括上管柱1、芯轴2、下管柱3、调节机构4和手柄5，其中下管柱3为半圆筒状，上管柱1的外径小于下管柱3的内径，且上管柱1的下端从下管柱3的上端轴向可移动地插入到下管柱3中，上管柱1适于与车辆的方向盘相连。芯轴2同轴安装在下管柱3内，并且芯轴2的上端与上管柱1的下端径向固定连接，上管柱1可带动芯轴2旋转。调节机构4安装下管柱3的上端，在此处上管柱1与下管柱3部分重叠，手柄5被配置为能够操纵调节机构4以调节上管柱1与下管柱3的相对位置。

具体地，如图2-3所示，下管柱3的上端设置有一对支耳301，支耳301向下管柱3敞开的方向延伸，调节机构4安装在支耳301上，包括齿板102、主动轴401、从动轴402和扭力弹簧403。其中主动轴401和从动轴402安装在一对支耳301之间，齿板102固定在上管柱1的外侧壁上，且在安装上管柱1与下管柱3时，须将齿板102调整至朝向支耳301所在的位置。从动轴402上设置有卡钩4022，齿板102上设置有多排锁齿1021，扭力弹簧403套设在从动轴402上，使从动轴402上的卡钩4022与齿板102上的锁齿1021相抵，从而固定上管柱1与下管柱3的相对位置。

为了使主动轴401能够带动从动轴402旋转，如图3和图5所示，主动轴401上设置有第一凸部4011，从动轴402上设置有第二凸部4021，第一凸部4011和第二凸部4021分别位于主动轴401和从动轴402的中部。支耳301上设置有一对主动轴安装孔3011和一对从动轴安装孔3012，分别用于安装主动轴401和从动轴402，使主动轴401相对于从动轴402更靠近于下管柱3的上端。扭力弹簧403使第二凸部4021的下边缘与第一凸部4011的上边缘相抵。当主动轴401逆时针旋转时，第一凸部4011向上推动第二凸部4021，并克服扭力弹簧403施加的阻力，进而使从动轴402顺时针旋转，同时拉伸扭力弹簧403，卡钩4022随从动轴402旋转脱离齿板102，再对上管柱1施加轴向的外力即可调节上管柱1与下管柱3的相对位置。

需要说明的是，如图3和图6所示，锁齿1021仅分布在齿板102的中部，齿板102的边缘部分为弧面，该弧面的弧度与上管柱1的圆柱面相同，从动轴402上设置有用于安装扭力弹簧403的卡槽，使扭力弹簧403的两个端部与锁齿1021两侧的弧面相抵，扭力弹簧403的中部与第二凸部4021的上边缘相抵，第二凸部4021受到扭力弹簧403施加的逆时针方向力矩，使卡钩4022受压并卡在锁齿1021中。

在本申请的一些实施例中，该可溃缩转向管柱还可包括支架6，支架6包括底板601和夹板602，夹板602与底板601的中部垂直连接，支架6通过夹板602卡接在下管柱3的支耳301外，而且，底板601上设置有两个对称的支架安装孔6011，以使支架6适于与车辆的仪表横梁相连。例如，可以通过螺栓连接支架6和仪表横梁。在车辆发生碰撞时，支架6能够将转向管柱固定在车辆的仪表横梁上，转向管柱不会因调节机构4被破坏而掉落，避免了掉落的转向管柱对驾驶员造成伤害。

需要说明的是，上管柱1的外表面、下管柱3的内、外表面以及夹板602的内表面均具有较大的粗糙度，以使夹板602、上管柱1和下管柱3之间具有较大的摩擦力，避免正常驾驶时夹板602、上管柱1和下管柱3之间出现相对滑动。车辆发生碰撞时，若驾驶员撞击到方向盘上的安全气囊，会使上管柱1受到撞击而溃缩，此时夹板602、上管柱1和下管柱3之间的摩擦力能够在上管柱1溃缩的过程中吸收能量，减小撞击对驾驶员造成的伤害。

可以理解的是，为了使齿板102能够固定在上管柱1的外侧壁上，如图6所示，齿板102的上下两端设置有齿板安装孔1022。相对应地，上管柱1上设置有能够与齿板安装孔1022重合的沉孔103，且沉孔103的直径与齿板安装孔1022的直径相等。将两个销钉7插入到齿板安装孔1022和沉孔103中，即可使齿板102与上管柱1固定连接。而且，销钉7可以在受到的剪切应力达到阈值时能够断裂，此阈值的大小与销钉7的材料种类以及沉孔103和齿板安装孔1022的直径相关。在销钉7断裂后，齿板102脱离上管柱1，上管柱1与下管柱3之间能够发生相对移动。

作为一种示例，参见图3，每一个锁齿1021的截面形状可以为直角梯形，且直角边靠近上管柱1的下端，斜边靠近上管柱1的上端，每个锁齿1021之间间隔相同的距离。卡钩4022沿从动轴402的圆形截面的切线朝向靠近第二凸部4021的方向延伸，与锁齿1021的直角梯形截面的斜边具有相同的倾斜方向，在扭力弹簧403的作用下，卡钩4022能够插入到两个锁齿1021之间并与与锁齿1021的直角梯形截面的直角边相抵。

如图2和图5所示，调节机构4还可以包括调节螺栓405，主动轴401可以为空心轴，调节螺栓405贯穿主动轴401、夹板602和支耳301，可通过调节螺栓405来带动主动轴401旋转。手柄5的一端套接在调节螺栓405上，固定在夹板602的外侧，能够带动调节螺栓405旋转。当需要调节上管柱1与下管柱3之间的相对位置时，只需操作手柄5即可使主动轴401和从动轴402旋转，进而调整卡钩4022所卡接的锁齿1021。

在本申请的一些实施例中，如图3所示，主动轴401的空心轴体内设置有平面4012，调节螺栓405的直径与主动轴401的内径相等，调节螺栓405的柱体部分设置有相对应的平面，调节螺栓405通过平面4012与主动轴401径向固定，以带动主动轴401旋转。

如图2所示，该调节机构4还可包括拉伸弹簧404，拉伸弹簧404的一端与调节螺栓405的端部固定连接，拉伸弹簧404的另一端与底板601固定连接。进一步的，拉伸弹簧404可以为两个，两个拉伸弹簧404分别与调节螺栓405的两端固定，以使调节螺栓405的两端受到相同的拉力。

可以理解的是，如图2和7所示，为了能够调节夹板602与下管柱3之间连接的松紧程度，调节机构4还可以包括锁紧装置406。锁紧装置406被安装在手柄5与夹板602之间，手柄5能够带动锁紧装置406旋转使夹板602夹紧或松动。具体地，夹板602沿其长度方向设置有滑槽6021，下管柱3的下端设置有枢转轴303，当手柄5带动调节螺栓405逆时针旋转时，锁紧装置406被调节至松动状态，即减小了夹板602对下管柱3的压力，调节螺栓405能够在滑槽6021中发生相对移动，上管柱1和下管柱3随调节螺栓405的移动绕枢转轴303旋转。同时主动轴401带动从动轴402旋转，使卡钩4022脱离齿板102，此时驾驶员能够通过方向盘调节上管柱1相对与下管柱3的轴向位置和转向管柱的倾斜角度。调节完成后，再旋转手柄5即可使锁紧装置406锁紧夹板602、上管柱1和下管柱3，调节螺栓405与滑槽6021的相对位置被固定，即可将转向管柱固定在当前位置。

需要说明的是，在上管柱1和下管柱3向远离支架6的方向移动时，拉伸弹簧404对调节螺栓405产生拉力不断增加，以适度阻碍转向管柱绕枢转轴303转动，从而给予调节者适当的拉力反馈，便于调节者更准确地控制转向管柱调节的角度。

通过上述的调节机构4，本申请实现了转向管柱的倾斜角度调节和轴向位置调节，能够适应不同驾驶员对方向盘位置的不同需求，提升了驾驶员的驾驶体验。

在本申请的一些实施例中，如图4-5所示，上管柱1在与齿板102相对的侧壁上设置有导向销101，下管柱3的侧壁上设置有导向槽302，上管柱1与下管柱3相连时，导向销101插入到导向槽302中，导向销101的形状与导向槽302相适配，并能够在导向槽302中滑动，该结构能够防止上管柱1与下管柱3之间发生相对旋转，同时也将上管柱1相对于下管柱3的轴向可移动范围限定在了导向槽302的长度范围内。

此外，本申请实施例还提供了一种车辆，该车辆包括上述的可溃缩转向管柱。该可溃缩转向管柱通过支架6安装到车辆的仪表横梁上，并通过上管柱1和芯轴2传递驾驶员在方向盘上施加的转向力矩以操纵车辆。当该车辆发生碰撞时，若驾驶员撞击到方向盘上的安全气囊，则撞击力会通过方向盘和上管柱1传递至调节机构4，调节机构4中的卡钩4022会冲击锁齿1021，并将撞击力用于固定齿板102的销钉7，当该力达到销钉7的断裂的阈值时，销钉7被剪断，齿板102从上管柱1上脱落，上管柱1产生轴向向下移动的趋势。由于支架6上的夹板602仍能够压紧上管柱1和下管柱3，上管柱1相对于下管柱3的移动会受到较大的摩擦阻力，阻碍上管柱1移动，从而使转向管柱在被压溃的同时能够吸收撞击产生的能量。

综上，本申请实施例提供的可溃缩转向管柱及车辆，转向管柱能够在驾驶员撞击到车辆方向盘上的安全气囊时发生溃缩，吸收碰撞产生的能量，更好地保护驾驶员。在该转向管柱的可溃缩结构中，销钉7能够在受到的剪切应力达到阈值时断裂，吸收碰撞产生的能量。在销钉7断裂后，上管柱1、下管柱3与支架6之间产生的摩擦力能够阻碍上管柱1的移动，并持续吸收撞击产生的能量。在调节机构4中，能够准确地控制销钉7的剪切应力的阈值以及上管柱1收到的摩擦阻力，使转向管柱能够在确定的条件下溃缩，从而为驾驶员提供更好地保护。并且，支架6能够将转向管柱与车辆的仪表横梁相连，避免了车辆碰撞时转向管柱掉落伤害驾驶员，同时被压溃的转向管柱仍然能够转动，减小驾驶员被卡在车内几率，便于驾驶员逃生或开展救援。

此外，本申请中所涉及的销钉7可由塑料材料制成，并通过注塑的方法注入到齿板安装孔1022和沉孔103中。上管柱1与下管柱3之间的配合方式可以是过渡配合，以增加上管柱1与下管柱3之间的摩擦力。

在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。