專利名稱：吸能式轉(zhuǎn)向柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種吸能式轉(zhuǎn)向柱。尤其是汽車用吸能式轉(zhuǎn)向柱。
技術(shù)背景當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，對(duì)駕駛員造成主要威脅的是轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱。碰撞 時(shí)的能量使汽車的前部發(fā)生塑性變形，位于汽車前部的轉(zhuǎn)向管柱及轉(zhuǎn)向軸在 碰撞力的作用下要向后即駕駛員胸部方向運(yùn)動(dòng)，這稱作首次碰撞。這種碰撞 的能量應(yīng)通過轉(zhuǎn)向柱以機(jī)械的方式予以吸收，防止或減少其直接作用于駕駛 員身上，造成人身傷害。另一方面，在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，駕駛員受慣性的影 響有沖向轉(zhuǎn)向盤的運(yùn)動(dòng)，稱作二次碰撞。駕駛員本身的運(yùn)動(dòng)能量一部分由約 束裝置如安全帶、氣囊等加以吸收，另一部分會(huì)傳遞給轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向管柱系 統(tǒng)。這部分能量也要通過轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)予以吸收，以防止超出人體承 受能力而傷害駕駛員。這種除了能滿足轉(zhuǎn)向柱常規(guī)的功能外，在汽車發(fā)生正 面碰撞時(shí)，能夠有效地吸收碰撞能量，防止或減少碰撞能量傷害駕駛員的轉(zhuǎn) 向柱稱為吸能式轉(zhuǎn)向柱。傳統(tǒng)的吸能式轉(zhuǎn)向柱一種是在轉(zhuǎn)向軸和輸入軸上分別打兩個(gè)通 L，通過 注塑銷來固定兩軸，該注塑銷會(huì)在受沖擊時(shí)折斷進(jìn)而來吸收由二次碰撞產(chǎn)生 的沖擊能。這種傳統(tǒng)的注塑銷式吸能轉(zhuǎn)向柱在發(fā)生碰撞時(shí)，受到剪切力后注 塑銷馬上折斷，吸收二次碰撞的沖擊能有限，且制造復(fù)雜、工序多。另一種為使用波紋管或網(wǎng)狀吸能管作為吸收沖擊能量的部件。這種能量 吸收結(jié)構(gòu)需將波紋管或網(wǎng)狀吸能管置于轉(zhuǎn)向盤和輸入軸之間并起到支撐的 作用。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，通過波紋管的彎曲和壓縮或網(wǎng)狀吸能管的壓縮變 形，達(dá)到吸收碰撞能量的目的，從而消除碰撞力。這種吸能式轉(zhuǎn)向柱制造及裝配復(fù)雜、修復(fù)難度大。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的吸能式轉(zhuǎn)向柱吸收二次碰撞的沖擊能效 率不高，且制造復(fù)雜、不易修復(fù)的缺點(diǎn)。提供一種能夠有效吸收二次碰撞沖 擊能并且制造裝配簡單，方便維修的轉(zhuǎn)向柱吸能裝置。本發(fā)明提供的吸能式轉(zhuǎn)向柱包括轉(zhuǎn)向軸、輸入軸和吸能裝置，轉(zhuǎn)向軸與 輸入軸套裝在一起，且轉(zhuǎn)向軸和輸入軸之間為只可軸向移動(dòng)的配合，其中， 所述轉(zhuǎn)向軸和輸入軸的套裝處有環(huán)形腔室，該環(huán)形腔室由轉(zhuǎn)向軸套裝處的內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分與輸入軸套裝處的外表面環(huán)形凹陷部分組成；所述吸能裝 置為彈簧圈，該彈簧圈套裝在輸入軸上并位于環(huán)形腔室中。由于本發(fā)明提供的吸能式轉(zhuǎn)向柱中的吸能裝置采用彈簧圈，彈簧圈的彈 性范圍大，吸收沖擊能效果明顯。此外，轉(zhuǎn)向軸與輸入軸套裝處由轉(zhuǎn)向軸的 內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分與輸入軸的外表面環(huán)形凹陷部分組成環(huán)形腔室，用于放 置彈簧圈。彈簧圈將轉(zhuǎn)向軸與輸入軸連接起來，這種結(jié)構(gòu)簡單，并且彈簧圈 不需要以注塑或焊接等其它方式固定在轉(zhuǎn)向軸和/或輸入軸上，就可以實(shí)現(xiàn)連 接轉(zhuǎn)向軸與輸入軸，因此本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)向柱容易裝配，維修方便。


圖1是本發(fā)明提供的吸能式轉(zhuǎn)向柱的部分剖面圖；圖2是本發(fā)明提供的吸能式轉(zhuǎn)向柱的吸能裝置-錐形彈簧圈的示意圖；圖3是圖1所示吸能式轉(zhuǎn)向柱套裝部分的局部放大圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式作詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明提供的吸能式轉(zhuǎn)向柱包括轉(zhuǎn)向軸1、輸入軸3和吸能裝置2，轉(zhuǎn)向軸1與輸入軸3套裝在一起，且轉(zhuǎn)向軸1和輸入軸3之間為只可軸向移動(dòng)的配合，其中，所述轉(zhuǎn)向軸1和輸入軸3的套裝處有環(huán)形腔室 4，該環(huán)形腔室4由轉(zhuǎn)向軸1套裝處的內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分與輸入軸3套裝 處的外表面環(huán)形凹陷部分組成；所述吸能裝置2為彈簧圈，該彈簧圈套裝在 輸入軸3上并位于環(huán)形腔室4中。由于本發(fā)明提供的吸能式轉(zhuǎn)向柱中的吸能裝置2采用彈簧圈，彈簧圈的 彈性范圍大，吸收沖擊能效果明顯。此外，轉(zhuǎn)向軸1與輸入軸3套裝處由轉(zhuǎn) 向軸1的內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分與輸入軸3的外表面環(huán)形凹陷部分組成環(huán)形腔 室4，用于放置彈簧圈，彈簧圈將轉(zhuǎn)向軸1與輸入軸3連接起來。這種結(jié)構(gòu)簡單，并且彈簧圈不需要以注塑或焊接等其它方式固定在轉(zhuǎn)向軸1和/或輸入 軸3上，就可以實(shí)現(xiàn)連接轉(zhuǎn)向軸1與輸入軸3，因此本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)向柱容 易裝配，維修方便。彈簧圈安裝于環(huán)形腔室4中，起到連接轉(zhuǎn)向軸1和輸入軸3的作用，保證實(shí)現(xiàn)連接作用的優(yōu)選方式為彈簧圈的一端與轉(zhuǎn)向軸1套裝處的內(nèi)表面環(huán)形 凹陷部分的至少一部分端面緊密接觸，另一端與輸入軸3套裝處的外表面環(huán) 形凹陷的至少一部分的端面緊密接觸。如圖2所示，彈簧圈優(yōu)選為側(cè)面具有開口 22的錐形彈簧圈2。因?yàn)殄F形 彈簧圈不僅在受力的情況下可以通過變形緩沖壓力，并且由于上下端口的直 徑差，可以現(xiàn)實(shí)在轉(zhuǎn)向軸1與輸入軸3連接處的固定作用；此外，錐形彈簧 圈2在沿轉(zhuǎn)向軸徑向方向上的壓力作用下，也要沿轉(zhuǎn)向軸徑向方向收縮，即 直徑要縮短，側(cè)面開口使得錐形彈簧圈2的這種收縮能夠通過開口 22更好 的實(shí)現(xiàn)，從而有效的吸收沖擊能量。側(cè)面開口的錐形彈簧圈還使安裝過程更 加方便，易行。為了保證裝配之后的轉(zhuǎn)向柱足夠牢固，更為優(yōu)選的情況下，上述錐形彈 簧圈2的高度與環(huán)形腔室4的長度相同，錐形彈簧圈2大端的外徑與環(huán)形腔室4的外徑相同。這樣在錐形彈簧圈2裝入環(huán)形腔室4中后，轉(zhuǎn)向軸1和輸 入軸3被錐形彈簧圈2緊緊連接在一起，避免轉(zhuǎn)向柱產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，影響轉(zhuǎn) 向柱的質(zhì)量。上述錐形彈簧圈2裝配于環(huán)形腔室4中，優(yōu)選的情況下，錐形彈簧圈2 小端與輸入軸3的凹陷部分端面緊密接觸，錐形彈簧圈2的大端與轉(zhuǎn)向軸1 和輸入軸3的凹陷部分端面緊密接觸。為使錐形彈簧圈2小端只與輸入軸3的凹陷部分端面接觸，也就是小端 頂在輸入軸3的凹陷部分端面上，優(yōu)選情況下，輸入軸3的凹陷部分深度超 過其花鍵的根部，如圖3所示，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，上述轉(zhuǎn)向軸l套裝 處的內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分的長度小于輸入軸3套裝處的外表面環(huán)形凹陷部分 的長度;所述輸入軸3的凹陷部分的深度大于轉(zhuǎn)向軸1的環(huán)形凹陷部分深度。由于轉(zhuǎn)向軸1的環(huán)形凹陷部分長度小于輸入軸3的環(huán)形凹陷部分，在轉(zhuǎn) 向軸1的環(huán)形凹陷部分與輸入軸3的環(huán)形凹陷部分構(gòu)成的環(huán)形腔室4中，轉(zhuǎn) 向軸1形成一個(gè)凸出部分5，在裝入錐形彈簧圈2后，該凸出部分5壓在錐 形彈簧圈2小端的外表面上，起到支撐轉(zhuǎn)向軸l和緩沖壓力的作用。在發(fā)生 二次碰撞時(shí)，轉(zhuǎn)向軸1可以沿沖擊力方向移動(dòng)。輸入軸3的外表面環(huán)形凹陷 部分的深度大于轉(zhuǎn)向軸1內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分深度則可以保證錐形彈簧圈2 小端只與輸入軸3凹陷部分的端面緊密接觸，錐形彈簧圈4的大端與轉(zhuǎn)向軸 1和輸入軸3的凹陷部分端面緊密接觸，這樣轉(zhuǎn)向軸1和輸入軸3在正常情 況下不會(huì)發(fā)生軸向的移動(dòng)，保證轉(zhuǎn)向柱的使用。轉(zhuǎn)向柱是通過轉(zhuǎn)向軸1帶動(dòng)輸入軸3實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變方向的部件，在圓周方向 上，轉(zhuǎn)向軸1與輸入軸3是相對(duì)固定的，轉(zhuǎn)向軸1和輸入軸3之間是只可以 沿軸線方向移動(dòng)的配合，因此在優(yōu)選的情況下，轉(zhuǎn)向軸1和輸入軸3之間為 齒輪或花鍵配合。這種結(jié)構(gòu)既可以保證轉(zhuǎn)向軸1帶動(dòng)輸入軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，又能實(shí) 現(xiàn)轉(zhuǎn)向軸1與輸入軸3在軸線方向上的自由移動(dòng)。彈簧圈安裝在環(huán)形腔室4中，起到連接轉(zhuǎn)向軸1與輸入軸3和受到?jīng)_擊 時(shí)變形緩沖的兩個(gè)作用，應(yīng)滿足既有強(qiáng)度，又有彈性的要求。因此優(yōu)選的情況下，所述錐形彈簧圈2的大端與小端直徑之比為1.05-1.5，高為5-20厘米， 彈簧剛度為40±5N/mm彈簧硬度HRC44—48 。這樣錐形彈簧圈2既有足 夠的強(qiáng)度固定轉(zhuǎn)向軸1與輸入軸3，又不會(huì)由于強(qiáng)度過大而在受到?jīng)_擊時(shí)變 形太小，起不到緩沖作用。錐形彈簧圈2的材料為本領(lǐng)域所常用的各種彈簧鋼，例如65Mn、55SiCr 或 60Si2Mn 。下面結(jié)合圖1、圖2和圖3說明吸能式轉(zhuǎn)向柱的工作過程。如圖1、圖3所示，吸能式轉(zhuǎn)向柱包括轉(zhuǎn)向軸1、輸入軸3和錐形彈簧 圈2;轉(zhuǎn)向軸1內(nèi)表面與輸入軸3外表面為花鍵6結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向軸l套裝在輸 入軸3上，二者內(nèi)外表面的花鍵6相配合；轉(zhuǎn)向軸1套裝處的內(nèi)表面有環(huán)形 凹陷部分，輸入軸3套裝處的外表面也有環(huán)形凹陷部分，其中轉(zhuǎn)向軸l的環(huán) 形凹陷部分長度小于輸入軸3的環(huán)形凹陷部分，在裝配形成環(huán)形腔室4后， 轉(zhuǎn)向軸1在環(huán)形腔室4中有一個(gè)凸出部分5，輸入軸3的環(huán)形凹陷部分的深 度為轉(zhuǎn)向軸1的環(huán)形凹陷部分深度的一倍。如圖2、圖3所示，錐形彈簧圈2為側(cè)面具有開口 22的錐形彈簧圈，套 裝在輸入軸3上，并位于環(huán)形腔室4中。在錐形彈簧圈2裝入環(huán)形腔室4中 后，錐形彈簧圈2小端與輸入軸3的環(huán)形凹陷部分上端面緊密接觸，大端與 轉(zhuǎn)向軸1和輸入軸3相配合的花鍵6的端面緊密接觸，轉(zhuǎn)向軸1在環(huán)形腔室 4中的凸出部分5壓在錐形彈簧圈2小端的外表面上，將轉(zhuǎn)向軸1支撐住； 并且錐形彈簧圈2的高度與環(huán)形腔室4的長度相同，錐形彈簧2大端的外徑 與環(huán)形腔室4的外徑相同。裝配轉(zhuǎn)向柱時(shí)，錐形彈簧圈2套在輸入軸3的環(huán)形凹陷部分上，然后將輸入軸3及錐形彈簧圈2套入轉(zhuǎn)向軸1有環(huán)形凹陷部分的一端中，在聽到咔 噠的一聲后，表明裝配完成。正常情況下，轉(zhuǎn)向軸1套在輸入軸3上，二者相對(duì)位置固定，通過花鍵6的配合，在轉(zhuǎn)向軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)輸入軸3同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。在車輛發(fā)生碰撞，并發(fā)生二次碰撞的情況下，對(duì)轉(zhuǎn)向軸l有向車輛前進(jìn)方向的沖擊力，該力作用在錐形彈簧圈2與轉(zhuǎn)向軸凸出部分5的接觸面上， 沖擊力逐漸增大直到克服錐形彈簧圈2的彈性力，錐形彈簧圈2收縮，使轉(zhuǎn) 向軸1與輸入軸3之間位置改變，即輸入軸3縮入轉(zhuǎn)向軸1中，在這個(gè)過程 錐形彈簧圈2與轉(zhuǎn)向軸1由于緊密接觸還有摩擦力，通過錐形彈簧圈2的彈 性和錐形彈簧圈2與轉(zhuǎn)向軸1之間的摩擦力共同作用，吸收二次碰撞產(chǎn)生的 沖擊保護(hù)操作人員的人身安全。
權(quán)利要求
1、 一種吸能式轉(zhuǎn)向柱包括轉(zhuǎn)向軸、輸入軸和吸能裝置，轉(zhuǎn)向軸與輸入軸套裝在一起，且轉(zhuǎn)向軸和輸入軸之間為軸向可移動(dòng)的配合，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向軸和輸入軸的套裝處有環(huán)形腔室，該環(huán)形腔室由轉(zhuǎn)向軸套裝處的內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分與輸入軸套裝處的外表面環(huán)形凹陷部分組成；所述吸能裝置為彈簧圈，該彈簧圈套裝在輸入軸上并位于環(huán)形腔室中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸能式轉(zhuǎn)向柱，其特征在于，所述彈簧圈的 一端與轉(zhuǎn)向軸套裝處的內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分的至少一部分端面緊密接觸，另 一端與輸入軸套裝處的外表面環(huán)形凹陷的至少一部分的端面緊密接觸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸能式轉(zhuǎn)向柱，其特征在于，所述彈簧圈為 側(cè)面具有開口的錐形彈簧圈。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸能式轉(zhuǎn)向柱，其特征在于，所述錐形彈簧 圈的大端與小端直徑之比為1.05-1.5，高為5-20厘米，彈簧剛度為40± 5N/mm，彈簧硬度為HRC44—48 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸能式轉(zhuǎn)向柱，其特征在于，所述錐形彈簧 的高度與環(huán)形腔室的長度相同，錐形彈簧大端的外徑與環(huán)形腔室的外徑相 同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的吸能式轉(zhuǎn)向柱，其特征在于， 所述錐形彈簧圈小端與輸入軸的凹陷部分端面緊密接觸，錐形彈簧圈的大端 與轉(zhuǎn)向軸和輸入軸的凹陷部分端面緊密接觸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸能式轉(zhuǎn)向柱，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向軸套 裝處的內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分的長度小于輸入軸套裝處的外表面環(huán)形凹陷部 分的長度；所述輸入軸凹陷部分的深度大于轉(zhuǎn)向軸凹陷部分深度。2
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸能式轉(zhuǎn)向柱，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向軸和 輸入軸之間的軸向可移動(dòng)的配合為齒輪或花鍵配合。
全文摘要
一種吸能式轉(zhuǎn)向柱包括轉(zhuǎn)向軸、輸入軸和吸能裝置，轉(zhuǎn)向軸與輸入軸套裝在一起，且轉(zhuǎn)向軸和輸入軸之間為只可軸向移動(dòng)的配合，其中，所述轉(zhuǎn)向軸和輸入軸的套裝處有環(huán)形腔室，該環(huán)形腔室由轉(zhuǎn)向軸套裝處的內(nèi)表面環(huán)形凹陷部分與輸入軸套裝處的外表面環(huán)形凹陷部分組成；所述吸能裝置為彈簧圈，該彈簧圈套裝在輸入軸上并位于環(huán)形腔室中。這種吸能式轉(zhuǎn)向柱吸收沖擊能效果明顯，結(jié)構(gòu)簡單，并且容易裝配，維修方便。
文檔編號(hào)B62D1/19GK101284546SQ20071009056
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日
發(fā)明者樂 任, 彭龍華, 艾風(fēng)杰 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司