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一种转向管柱总成及具有其的车辆
技术领域
本发明涉及汽车转向系统领域，特别是涉及一种转向管柱总成及具有其的车辆。
背景技术
在汽车正碰过程中，汽车前舱会被障碍物阻挡而向驾驶员的方向移动，而驾驶员则会在惯性力的作用下而向方向盘方向运动，并撞向方向盘，为了减少对驾驶员的伤害，国家法规要求汽车转向系统中的转向管柱在车辆碰撞过程中具有溃缩吸能的功能。
在现有技术中，转向管柱大多采用专门的导向结构、吸能机构等附属零件，以此达到溃缩吸能的目的。采用专门的导向结构或吸能机构，而前舱空间狭小，加大了专门的导向结构或吸能机构的设计难度，不仅增加了转向管柱的开发成本，而且还使得转向管柱的结构过于复杂、影响管柱在整车上的布置。
因此，希望有一种车辆用转向管柱总成来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转向管柱总成来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
为实现上述目的，本发明提供一种转向管柱总成，所述转向管柱总成包括：转向管柱；固定支架，所述固定支架用于固定安装至车身，所述固定支架带有吸能导向槽；以及剪切环，其固定连接至所述转向管柱及所述固定支架，在转向管柱受到的冲击大于设定阈值时，所述剪切环与固定支架之间的连接断裂，且能够在所述转向管柱的带动下在所述吸能导向槽内吸能滑动。
优选地，所述剪切环设置在所述吸能导向槽上的邻近方向盘的位置处。
优选地，所述吸能导向槽为宽度渐缩结构，从设置剪切环的位置向远离 方向盘的位置渐缩。
优选地，所述剪切环包括剪切环上盖、剪切环下盖以及连接剪切环上盖及剪切环下盖的剪切环连接柱，其中，所述剪切环上盖位于所述吸能导向槽远离转向管柱的一侧，所述剪切环下盖位于另一侧，所述剪切环连接柱外表面为粗糙表面，所述吸能导向槽与所述剪切环连接柱滑动时能够接触到的位置处表面粗糙。
优选地，所述转向管柱总成进一步包括吸能环，所述吸能环与所述转向管柱固定连接，且设置在所述吸能导向槽内，能够在所述转向管柱的带动下在所述吸能导向槽内吸能滑动。
优选地，所述吸能环包括吸能环上盖、吸能环下盖以及连接吸能环上盖及吸能环下盖的吸能环连接柱，其中，所述吸能环上盖位于所述吸能导向槽远离转向管柱的一侧，所述吸能环下盖位于另一侧，所述吸能环连接柱外表面为粗糙表面，所述吸能导向槽与所述吸能环连接柱接触处表面粗糙。
优选地，所述转向管柱总成进一步包括连接支架，所述连接支架与所述转向管柱固定连接，所述剪切环及所述吸能环通过与所述连接支架固定连接的方式与所述转向管柱固定连接。
优选地，所述剪切环上具有注塑孔，所述剪切环借助所述注塑孔与所述固定支架注塑连接，所述阈值为所述注塑连接断开时的临界值。
优选地，所述剪切环及所述吸能环由尼龙材料制成。
本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括如上所述的转向管柱总成。
在本发明的转向管柱总成中，剪切环固定连接至转向管柱及固定支架，在转向管柱受到的冲击大于设定阈值时，剪切环与固定支架之间的连接断裂，且能够在转向管柱的带动下在吸能导向槽内吸能滑动。
本发明的转向管柱总成充分利用了转向管柱与固定支架连接的空间，简化了转向管柱总成的溃缩吸能结构，节约了转向管柱总成布置在车辆上的布置空间，降低了生产成本，且本发明的转向管柱总成的剪切环在吸能导向槽内吸能滑动，具有固定的轨迹，使得溃缩方向稳定可靠，轨迹清晰。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的转向管柱总成的示意图。
图2是图1所示的转向管柱总成中剪切环的示意图。
图3是图1所示的转向管柱总成中吸能环的示意图。
图4是图1所示的转向管柱总成的剖视示意图。
附图标记：

1固定支架11固定支架本体2吸能导向槽12固定支架侧板3上芯轴13固定支架连接板4转向管柱51剪切环上盖5剪切环52剪切环下盖6连接支架53剪切环连接柱7注塑孔81吸能环上盖8吸能环82吸能环下盖9下芯轴83吸能环连接柱
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明保护范围的限制。
根据本发明的转向管柱总成包括转向管柱、剪切环以及固定支架，其中，固定支架用于固定安装至车身，固定支架带有吸能导向槽；剪切环固定连接至转向管柱及固定支架，在转向管柱受到的冲击大于设定阈值时，剪切环与固定支架之间的连接断裂，且能够在转向管柱的带动下在所述吸能导向槽内吸能滑动。
本发明的转向管柱总成充分利用了转向管柱组件与固定支架连接的空间，简化了转向管柱总成的溃缩吸能结构，节约了转向管柱总成布置在车辆上的布置空间，降低了生产成本。
转向管柱总成包括转向管柱、固定支架以及剪切环，固定支架用于固定安装至车身，固定支架带有吸能导向槽；剪切环固定连接至转向管柱及所述固定支架，在转向管柱受到的冲击大于设定阈值时，剪切环与固定支架之间的连接断裂，且能够在转向管柱的带动下在吸能导向槽内吸能滑动。具体地，剪切环在转向管柱的带动下在吸能导向槽内滑动，在滑动的过程中，剪切环受到摩擦力、阻力等各种与转向管柱受到的冲击力相反的力，以此来抵消转向管柱受到的冲击力，达到吸能的作用。可以理解的是，该阈值的大小可以根据需要而设定成任务需要的数值。
图1是根据本发明第一实施例的转向管柱总成的示意图。图2是图1所示的转向管柱总成中剪切环的示意图。图3是图1所示的转向管柱总成中吸能环的示意图。图4是图1所示的转向管柱总成的截面示意图。
图1所示的转向管柱总成包括转向管柱4、剪切环5、吸能环8、固定支架1、连接支架6。在图4所示的转向管柱总成中，转向管柱4通过轴承与上芯轴3，上芯轴3能够相对转向管柱4转动，且能够在轴向上将力传递给转向管柱4，上芯轴3与下芯轴9通过花键连接，且上芯轴3直径大于下芯轴9直径。具体地，上芯轴3与下芯轴9连接的一端具有内花键，下芯轴9在该端具有外花键，上芯轴3与下芯轴9通过内花键与外花键配合，从而使上芯轴3与下芯轴9能够相对伸缩移动。其中，上芯轴3与方向盘连接。当方向盘受到沿上芯轴3轴向方向的力时，自方向盘传递的力通过上芯轴3传递给转向管柱4。
参见图1，固定支架1固定安装至车身，并带有吸能导向槽2，剪切环5与吸能环8设置在吸能导向槽2内。该固定支架1位于转向管柱4上方(图中上下方向)，具有一个大体为一长方形板状体的固定支架本体11，该固定支架本体11与上芯轴3轴向方向平行，且该固定支架本体11两个长边向近连接支架方向弯折并延伸，形成两个固定支架侧板12，该两个固定支架侧板12近固定支架1的两端处向平行于固定支架本体11的方向弯折，并向远离转向管柱4的方向延伸，形成四个固定支架连接板13，四个固定支架连接板13上各具有一个连接孔，该固定支架1通过各个连接孔与车身连接。可以理解的是，在本实施例中，固定支架1为钣金件，即通过钣金工艺加工而成。有利的是，为了增加固定支架的刚度和强度，还可以根据需要而在固定支架任何适当的位置增加加强筋。
参见图1，连接支架6与转向管柱4固定连接，剪切环5与吸能环8通过固定连接至连接支架6的方式与转向管柱4固定连接，且剪切环5与吸能环8固定连接至固定支架1。具体地，参见图2及图3，剪切环5包括剪切环上盖51、剪切环下盖52以及连接剪切环上盖51及剪切环下盖52的剪切环连接柱53，吸能环8包括吸能环上盖81、吸能环下盖82以及连接吸能环上盖81及吸能环下盖82的吸能环连接柱83。其中，剪切环上盖51及吸能环上盖81位于吸能导向槽2远离转向管柱4的一侧，剪切环下盖52及吸能环下盖82位于相对的另一侧，剪切环上盖51与剪切环下盖52夹持吸能导向槽2，吸能环上盖81及吸能环下盖82夹持吸能导向槽2。
由于剪切环上盖、下盖及连接柱与吸能环上盖、下盖及连接柱在本段描述中结构及用途近似，为叙述方便，在本段的描述中，除特殊说明外，将剪切环上盖51及吸能环上盖81统称为上盖，将剪切环下盖52及吸能环下盖81统称为下盖，将剪切环连接柱53及吸能环连接柱83统称为连接柱。连接柱外表面、上盖、下盖与吸能导向槽2接触的表面以及吸能导向槽2与连接柱、上盖、下盖接触处均为粗糙表面。可以理解的是，连接柱外表面、上盖、下盖与吸能导向槽2接触的表面以及吸能导向槽2与连接柱、上盖、下盖接触处可以根据需要而选用是否为粗糙表面。例如，在一个备选实施例中，只有连接柱外表面及吸能导向槽2与连接柱外表面接触的部分为粗糙表面。又例如，在另一个实施 例中，只有上盖、下盖与吸能导向槽2接触的表面以及吸能导向槽2与上盖、下盖接触的表面为粗糙表面。
为叙述方便，在本段的描述中，除特殊说明外，将剪切环上盖51及吸能环上盖81统称为上盖，将剪切环下盖52及吸能环下盖81统称为下盖，将剪切环连接柱53及吸能环连接柱83统称为连接柱。参见图2及图3，上盖及下盖外表面呈圆形。可以理解的是，上盖及下盖可以根据需要而采用任何适当的形状。例如，上盖及下盖的外表面呈椭圆形、方形等。参见图2及图3，连接柱内部中空，螺栓通过该中空连接柱与连接支架6固定连接。可以理解的是，连接柱还可以根据需要而采用其他适当的方式与连接支架6固定连接。例如，通过焊接、粘接等连接方式。
参见图1，剪切环5上具有注塑孔7，剪切环5借助注塑孔7与固定支架1注塑连接，阈值为注塑连接断开时的临界值。具体地，剪切环上盖51上具有三个注塑孔7，通过注塑工艺与固定支架1注塑连接，当转向管柱4受到的自方向盘处传递来的力达到注塑处连接断开时的阈值时，剪切环5与固定支架1之间的连接断裂，且能够在转向管柱4的带动下在吸能导向槽2内吸能滑动。
可以理解的是，图1所示的转向管柱总成中，预定阈值的大小能够根据需要而改变。例如，可以通过改变剪切环上的注塑孔的数量、注塑孔的直径、注塑层材料、厚度、强度等参数调整阈值的大小。
例如，剪切环上的注塑孔数量可以根据预设的所需剪切环与固定支架断开时的阈值而定。例如，当该阈值需要设定为较三个注塑孔所提供的断开时的临界值大时，可相应增加注塑孔数。又例如，当该阈值需要设定为较三个注塑孔所提供的断开时的临界值小时，可相应减少注塑孔数。
可以理解的是，剪切环还可以根据需要而采用其他适当的方式与固定支架通过设定阈值的方式连接。例如，剪切环的上盖具有多个孔，各个孔内通过有机玻璃与固定支架连接，可以理解的是，该有机玻璃能够承受的剪切力应当能够达到预定阈值。又例如，剪切环的上盖上具有多个孔，各个孔内通过螺栓等固定件与固定支架连接，其中，螺栓等固定件中部设置有断裂带，该断裂带所能承受的剪切力的阈值小于螺栓等固定件其他部位，且满足预定的阈值，当剪切环所受到的力达到该阈值时，螺栓等固定件设置有断裂带的位置处断裂，使 剪切环能够在转向管柱的带动下在吸能导向槽内吸能滑动。
参见图1，剪切环5设置在吸能导向槽2临近方向盘的位置处，吸能环8位于剪切环5远离方向盘的一侧。可以理解的是，在另一个实施例中，吸能环8位于吸能导向槽2近方向盘的一端处，剪切环5位于吸能环8远离方向盘的一侧。可以理解的是，在另一个实施例中，转向管柱总成只有剪切环5，没有吸能环8。
在图1所示的转向管柱总成中，剪切环5与吸能环8均固定连接至连接支架6，可以理解的是，在一个备选实施例中，剪切环与吸能环一体成型，形成刚性连接，而剪切环与连接支架固定连接，吸能环不与连接支架固定连接。而在另一个实施例中，剪切环与吸能环一体成型，形成刚性连接，而吸能环与连接支架固定连接，剪切环不与连接支架固定连接。
参见图1，吸能导向槽2为宽度(图中上下方向)渐缩结构，从设置剪切环5的位置向远离方向盘的位置渐缩，并在两端之间通过两个圆弧封闭。采用这种结构，使剪切环5在吸能导向槽2内吸能滑动的过程中受到渐变大的阻力。可以理解的是，吸能导向槽2还可以根据需要而采用其他适当的形状。例如，吸能导向槽近方向盘的一端未封闭，相对的另一端尽头宽度为零，形成一个V字形。又例如，吸能导向槽近方向盘的一端未封闭，相对的另一端尽头宽度为另，形成一个V字形。
参见图1，可以理解的是，由于吸能导向槽2的长度决定剪切环5及吸能环8在吸能导向槽2中滑动的时间及吸能的多少，因此，该吸能导向槽2的长度至少不小于150MM。
图1所示的转向管柱总成中，吸能环8、剪切环5采用尼龙材料制成，以提高剪切环5、吸能环8与吸能导向槽2之间的摩擦力。
在图1所示的转向管柱总成中，剪切环5及吸能环8设置在吸能导向槽2内。当车辆受到正面碰撞时，由于惯性，驾驶员会撞向方向盘，方向盘将其所受到的力传递给上芯轴3，由上芯轴3传递给转向管柱4，而由转向管柱4传递给连接支架6，连接支架6传递给剪切环5。当该力达到剪切环5与固定支架1注塑连接处的阈值时，剪切环5与固定支架1断开连接，在由方向盘处传来的力的作用下，上芯轴3与下芯轴9由于受到自方向盘处传来的力的作用而 被压缩，使方向盘向远离驾驶员的方向收缩，达到溃缩的目的。而转向管柱4则带动剪切环5及吸能环8在吸能导向槽2内吸能滑动。具体地，由于吸能导向槽2为渐变形状，吸能环8以及剪切环5在滑动过程中，吸能环8及剪切环5的连接柱会受到逐渐增大的阻力，且吸能环8与剪切环5的连接柱、上盖与下盖均与吸能导向槽2粗糙接触，在滑动的过程中，吸能环8与剪切环5同时受到摩擦力与吸能导向槽2的形状所给与连接柱的阻力，这两个力方向与自方向盘处传递来的力方向相反，以此来抵消方向盘处传递来的力，达到吸能的作用。通过上芯轴3与下芯轴9的溃缩以及转向管柱4带动下剪切环5与吸能环8的吸能作用，达到转向管柱总成溃缩吸能的目的。
可以理解的是，在一个备选实施例中，转向管柱总成包括转向管柱、剪切环、吸能环、固定支架。剪切环与转向管柱及固定支架固定连接，且通过注塑方式与与固定支架注塑连接，使转向管柱受到上芯轴传递的力达到剪切环与固定支架注塑处断开时的阈值时，剪切环在转向管柱的带动下溃缩吸能。在该备选实施例中，与图1所示实施例相比，省去了连接支架，使剪切环与固定支架直接连接，除此之外，该备选实施例中的其他方面与图1所示实施例相同，在此不再赘述。
本发明还提供了一种车辆，包括如上所述的转向管柱总成。
可以理解的是，该车辆除了通过如上所述的溃缩吸能方式溃缩吸能外，还可以包括其他任何适当的用于车辆转向管柱总成中的常规溃缩吸能结构。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。