本發(fā)明涉及的是一種可重復(fù)利用的多級緩沖式安全轉(zhuǎn)向柱，屬于汽車被動安全技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

車輛在發(fā)生正面碰撞的時候，駕駛員頭部和胸部會和方向盤產(chǎn)生撞擊，安全帶和安全氣囊的約束并不能完全保證駕駛員的安全，會發(fā)生擊穿安全氣囊、安全帶勒斷肋骨等情況。因此設(shè)計一種具有緩沖效能的安全轉(zhuǎn)向柱能夠緩沖對駕駛員胸部和頭部碰撞。

現(xiàn)有的安全轉(zhuǎn)向柱一般通過壓潰裝置，壓潰裝置即是通過強(qiáng)度低于轉(zhuǎn)向柱的機(jī)械機(jī)構(gòu)在受力時通過本身的壓潰吸收方向盤傳遞過來的力，從而吸收方向盤和乘員的碰撞的動能，減小成員傷害。這種設(shè)計存在以下不足：1，傳統(tǒng)設(shè)計通過機(jī)械壓潰進(jìn)行緩沖，當(dāng)轉(zhuǎn)向柱壓潰后即機(jī)械裝置就會損壞，并不能重復(fù)使用，必須要重新安裝轉(zhuǎn)向柱，當(dāng)發(fā)生碰撞的時候，乘員的胸部和頭部會和方向盤和氣囊產(chǎn)生碰撞，氣囊的緩沖效果并不能絕對的保護(hù)乘員傷害；同時壓潰后的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并不能重復(fù)使用。2，現(xiàn)有轉(zhuǎn)向柱一般單級緩沖根據(jù)特定工況的汽車碰撞進(jìn)行保護(hù)。任何機(jī)械的強(qiáng)度都是一定的，傳統(tǒng)機(jī)械壓潰只能根據(jù)固定工況進(jìn)行緩沖，無法根據(jù)碰撞的嚴(yán)重程度改變緩沖力。但在實(shí)際的碰撞中，由于碰撞速度不同，碰撞過程中乘員的頭部和胸部對方向盤或者方向盤上的氣囊產(chǎn)生的碰撞力度不同，所以固定的機(jī)械壓潰強(qiáng)度并不能有效的緩沖方向盤對乘員的傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明在現(xiàn)有轉(zhuǎn)向柱的軸中間增加緩沖機(jī)構(gòu)，并且在發(fā)生碰撞后能夠通過手動調(diào)節(jié)將轉(zhuǎn)向柱回復(fù)使用的安全轉(zhuǎn)向柱。本發(fā)明設(shè)計的轉(zhuǎn)向柱包括外柱、內(nèi)柱、彈簧、插芯和重復(fù)利用的緩沖裝置和復(fù)位裝置。插芯通過彈簧施加的力處于貼近卡槽的位置，在卡槽給插芯施加力的時候彈簧與壓緊，產(chǎn)生阻礙轉(zhuǎn)向柱內(nèi)柱向下運(yùn)動的力。轉(zhuǎn)向柱內(nèi)柱和外柱采用方管嚙合，用于提供轉(zhuǎn)向時候的轉(zhuǎn)向力。當(dāng)發(fā)生碰撞的時候，乘員的胸部和頭部會撞擊氣囊和方向盤。一般情況下，方向盤的不可收縮無法實(shí)現(xiàn)對頭部的緩沖效能，多級級插芯能夠根據(jù)不同的工況對乘員的胸部和頭部進(jìn)行緩沖，減小乘員傷害。當(dāng)插芯插入卡槽后，可以通過復(fù)位手柄旋轉(zhuǎn)凸輪軸壓緊彈簧將內(nèi)柱調(diào)整到復(fù)位位置，多次使用。

轉(zhuǎn)向柱通過方形外柱和方形內(nèi)柱嚙合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，通過彈簧壓緊多級插芯能夠在胸部碰撞方向盤的時候進(jìn)行多級緩沖。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種可重復(fù)使用的多級緩沖式轉(zhuǎn)向柱，包括內(nèi)柱總成和外柱總成；

所述內(nèi)柱總成包括若干個緩沖裝置、復(fù)位裝置和內(nèi)柱殼體；所述復(fù)位裝置和所述若干個緩沖裝置位于所述內(nèi)柱殼體的內(nèi)部；

所述內(nèi)柱殼體的體壁上開有手柄槽以及若干個插芯孔，所述內(nèi)柱殼體內(nèi)部頂端和底端分別設(shè)有圓形槽；

所述緩沖裝置包括插芯和壓縮彈簧；所述壓縮彈簧的一端與所述插芯底端固定連接、另一端固定在所述內(nèi)柱殼體的內(nèi)壁上；所述插芯頂端穿出所述內(nèi)柱殼體的插芯孔；

所述復(fù)位裝置包括凸輪軸、復(fù)位手柄、若干個凸輪和復(fù)位齒；所述凸輪軸、復(fù)位手柄、若干個凸輪固定一體；所述凸輪軸的上下兩端分別嵌入所述內(nèi)柱殼體內(nèi)部頂端和底端的圓形槽內(nèi)，且能夠繞自身轉(zhuǎn)動；所述復(fù)位手柄穿出所述內(nèi)柱殼體上的手柄槽，且能夠沿手柄槽來回運(yùn)動；所述復(fù)位齒一端固定在插芯底端、另一端包繞所述凸輪，并且在凸輪軸轉(zhuǎn)動時，所述凸輪的轉(zhuǎn)動能夠壓迫所述復(fù)位齒；

所述外殼總成包括外柱殼體；所述外柱殼體套在所述內(nèi)柱殼體外面；所述內(nèi)柱殼體能夠相對所述外柱殼體上下滑動，并且能夠帶動所述外柱殼體一起轉(zhuǎn)動；所述外柱殼體內(nèi)壁上設(shè)有若干個卡槽，所述卡槽的形狀與所述插芯的形狀相匹配；所述卡槽能夠與所述插芯穿過插芯孔的凸出部分相嚙合。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)柱殼體與所述外柱殼體均為方形，所述內(nèi)柱殼體與所述外柱殼體之間相嚙合。

進(jìn)一步地，所述插芯底端還設(shè)有擋板，所述擋板的尺寸大于所述內(nèi)柱殼體上的插芯孔尺寸。

進(jìn)一步地，所述復(fù)位齒為L形，L形頂端與所述擋板固定，L形底端包繞所述凸輪。

進(jìn)一步地，所述插芯的截面、所述卡槽的截面均為三角形。

進(jìn)一步地，所述若干個緩沖裝置完全相同，所述若干個插芯孔完全相同，所述若干個卡槽完全相同；所述若干個緩沖裝置之間的距離、所述若干個插芯孔之間的距離、所述若干個卡槽之間的距離相同。

進(jìn)一步地，所述若干個緩沖裝置、所述若干個插芯孔、所述若干個卡槽的個數(shù)根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置。

本發(fā)明的有益效果：

1、既能夠根據(jù)不同的碰撞強(qiáng)度提供不同級別的緩沖力，保護(hù)乘員安全又能夠在碰撞后通過手動調(diào)節(jié)復(fù)位，重復(fù)使用。

2、轉(zhuǎn)向柱內(nèi)柱和外柱采用方管嚙合，用于提供轉(zhuǎn)向時候的轉(zhuǎn)向力。解決了內(nèi)外柱采用圓柱在轉(zhuǎn)向時候僅僅通過插芯提供轉(zhuǎn)向力緩沖效能差的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的多級式緩沖轉(zhuǎn)向柱的整體外觀圖；

圖2為本發(fā)明單級插芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的單級緩沖裝置示意圖；

圖4為本發(fā)明的復(fù)位裝置示意圖；

圖5為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向柱外柱殼體內(nèi)部構(gòu)造示意圖；

圖6為轉(zhuǎn)向柱內(nèi)柱殼體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為多級緩沖式轉(zhuǎn)向柱插芯、彈簧、內(nèi)柱和復(fù)位裝置剖面示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-插芯Ⅰ，2-插芯Ⅱ，3-插芯Ⅲ，4-壓縮彈簧Ⅰ，5-壓縮彈簧Ⅱ，6-壓縮彈簧Ⅲ，7-卡槽Ⅰ，8-卡槽Ⅱ，9-卡槽Ⅲ，10-凸輪Ⅰ，11-凸輪Ⅱ，12-凸輪Ⅲ，13-復(fù)位齒Ⅰ，14-復(fù)位齒Ⅱ，15-復(fù)位齒Ⅲ，16-插芯孔Ⅰ，17-插芯孔Ⅱ，18-插芯孔Ⅲ，19-復(fù)位手柄，20-手柄槽，21-外柱殼體，22-內(nèi)柱殼體，23-凸輪軸，24-傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向柱Ⅰ，25-傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向柱Ⅱ，26-復(fù)位齒，27-插芯，28-擋板，29-壓縮彈簧。

具體實(shí)施方式

為了減少駕駛員在碰撞過程中的頭部和胸部的傷害，增大生存空間，吸收碰撞中的能量并且節(jié)約成本和重復(fù)多次使用，本發(fā)明提出了一種可以多次使用的多級緩沖式轉(zhuǎn)向柱。下面結(jié)合附圖并以三級緩沖為例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1所示，為一種可重復(fù)使用的三級緩沖式轉(zhuǎn)向柱總體外觀圖。圖中可以看出所述轉(zhuǎn)向柱分為外柱總成和內(nèi)柱總成。所述外柱總成包括外柱殼體21。外柱殼體21內(nèi)部開有卡槽Ⅰ7、卡槽Ⅱ8和卡槽Ⅲ9，具體如圖5所示，卡槽Ⅰ7、卡槽Ⅱ8和卡槽Ⅲ9大小和形狀完全相同，本發(fā)明實(shí)施例中形狀為三角形，相鄰卡槽之間距離為固定值d(d的值可根據(jù)轉(zhuǎn)向柱具體要求設(shè)置)，并且相鄰卡槽之間沒有間隙(卡槽Ⅰ7的底部為卡槽Ⅱ8的頂部，卡槽Ⅱ8的底部為卡槽Ⅲ9的頂部)。內(nèi)柱總成的上端與傳統(tǒng)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向柱連接一體，外柱總成下端和傳統(tǒng)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向柱連接一體。

內(nèi)柱總成如圖7所示，包括內(nèi)柱殼體22、復(fù)位裝置和緩沖裝置；所述復(fù)位裝置和所述緩沖裝置位于內(nèi)柱殼體22的內(nèi)部。本發(fā)明實(shí)施例中，所述緩沖裝置分為三級，每一級緩沖裝置完全相同，單級緩沖裝置如圖3所示，均由插芯和與其相連的壓縮彈簧構(gòu)成。第一級緩沖裝置包括插芯Ⅰ1和壓縮彈簧Ⅰ4，第二級緩沖裝置包括插芯Ⅱ2和壓縮彈簧Ⅱ5，第三級緩沖裝置包括插芯Ⅲ3和壓縮彈簧Ⅲ6；三級緩沖裝置自上而下并列設(shè)置在內(nèi)柱殼體內(nèi)部。所述壓縮彈簧Ⅰ4、壓縮彈簧Ⅱ5和壓縮彈簧Ⅲ6完全相同，相鄰壓縮彈簧之間距離為d；所述插芯Ⅰ1、插芯Ⅱ2和插芯Ⅲ3完全相同，相鄰插芯之間距離為d，每一級插芯的具體形狀如圖2所示，插芯的剖面為三角形，插芯形狀與外柱殼體21內(nèi)壁上的卡槽形狀匹配。所述每一級的壓縮彈簧兩端分別固定連接內(nèi)柱殼體22的內(nèi)壁和對應(yīng)的插芯，提供緩沖力；插芯三角形的底端還設(shè)有擋板，擋板大小略大于插芯孔，用于阻礙由于壓縮彈簧反彈引起的插芯彈出插芯孔。

內(nèi)柱殼體22和外柱殼體21都采用方形柱，兩者之間采用嚙合方式連接，內(nèi)柱殼體22和外柱殼體21為間隙配合，二者間隙足夠小但能夠保證柱殼體22可以沿著外柱殼體21軸線方向滑動，同時隨著內(nèi)柱殼體22的轉(zhuǎn)動外柱殼體21會跟著轉(zhuǎn)動，二者不能發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。

所述內(nèi)柱殼體22如圖6所示，內(nèi)柱殼體22上開有手柄槽20、插芯孔Ⅰ16、插芯孔Ⅱ17和插芯孔Ⅲ18。每個插芯孔大小相同，相鄰插芯孔之間距離為d且恰好能夠保證對應(yīng)的插芯剛好穿過。每個插芯孔的大小要確保對應(yīng)插芯恰好能夠在其內(nèi)部滑動并保證插芯不發(fā)生轉(zhuǎn)動。外柱殼體21內(nèi)壁上的卡槽恰好可以與每個插芯穿過插芯孔的凸出部分嚙合，每個卡槽寬度大于插芯的寬度，卡槽縱截面和插芯縱截面為一樣的三角形，這樣的目的是插芯下平面恰好與卡槽下平面重合。所述每個相鄰卡槽之間的距離、每個相鄰插芯孔之間的距離和每個相鄰插芯之間的距離相同(都為d)。

所述復(fù)位裝置如圖4所示，包括凸輪軸23、凸輪Ⅰ10、凸輪Ⅱ11、凸輪Ⅲ12、復(fù)位手柄19以及復(fù)位齒Ⅰ、復(fù)位齒Ⅱ、復(fù)位齒Ⅲ；所述凸輪軸23、凸輪Ⅰ10、凸輪Ⅱ11、凸輪Ⅲ12、復(fù)位手柄19為固定一體化。所述凸輪軸23的上下兩端分別嵌入內(nèi)柱殼體22頂部和底部的圓形槽內(nèi)(如圖7所示)，所述3個復(fù)位齒為L形，3個復(fù)位齒L形的頂端分別固定在每級插芯底端的擋板上,3個L形的底端分別包繞對應(yīng)位置處的凸輪，轉(zhuǎn)動復(fù)位手柄19能夠帶動凸輪軸23可以繞自身轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動3個凸輪轉(zhuǎn)動，凸輪的轉(zhuǎn)動對L形復(fù)位齒的底端施加壓力，進(jìn)而壓縮復(fù)位彈簧使得插芯向內(nèi)柱殼體內(nèi)部移動。待插芯完全縮進(jìn)內(nèi)柱殼體22的內(nèi)部時，向上提拉內(nèi)柱殼體，同時松開復(fù)位手柄，使得壓縮裝置復(fù)位供下次使用。

如圖1所示，本次發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)向柱集成在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向柱上，內(nèi)柱殼體22和傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向柱Ⅰ24一體，外柱殼體21和傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向柱Ⅱ25為一體。

本發(fā)明轉(zhuǎn)向柱的緩沖工作原理如下：

未發(fā)生碰撞的常規(guī)狀態(tài)下：插芯Ⅲ3穿過內(nèi)柱殼體22的插芯孔Ⅰ1與卡槽Ⅰ7嚙合。壓縮彈簧Ⅲ6提供很小的力確保插芯Ⅲ3和卡槽Ⅰ7產(chǎn)生的摩擦剛好能夠使二者嚙合并且不會因震動產(chǎn)生松動。

當(dāng)發(fā)生碰撞時，駕駛員胸部和頭部會對方向盤或方向盤上面的氣囊產(chǎn)生撞擊，此時本發(fā)明所設(shè)計的轉(zhuǎn)向柱內(nèi)柱總成接受來自方向盤的力會沿著外柱殼體21內(nèi)向下滑動。第三級緩沖裝置開始工作，插芯Ⅲ3會與卡槽Ⅰ7產(chǎn)生滑動，受卡槽底端斜面的擠壓，插芯Ⅲ3向內(nèi)柱殼體的內(nèi)部運(yùn)動并對壓縮彈簧Ⅲ6進(jìn)行壓縮。由于壓縮彈簧Ⅲ6的壓縮和插芯Ⅲ3相對卡槽Ⅰ7的摩擦，產(chǎn)生阻礙方向盤下沉的緩沖力，吸收乘員的能量，減小方向盤對駕駛員的傷害。

當(dāng)碰撞力相對較大時，第三級緩沖裝置不能產(chǎn)生足夠的緩沖力來減小對駕駛員的傷害，此時插芯Ⅲ3已經(jīng)將壓縮彈簧Ⅲ6壓至最大壓縮量，并且插芯Ⅲ3滑出卡槽Ⅰ7，進(jìn)入卡槽Ⅱ8，插芯Ⅱ2會進(jìn)入卡槽Ⅰ7。此狀態(tài)下，插芯Ⅱ2和插芯Ⅲ3分別被卡槽Ⅰ7和卡槽Ⅱ8擠壓，壓縮彈簧Ⅱ5和壓縮彈簧Ⅲ6會同時被壓縮，第二級緩沖裝置和第三級緩沖裝置同時工作，產(chǎn)生相對更大的緩沖力，吸收更多的能量。

當(dāng)碰撞力進(jìn)一步增大時，插芯Ⅲ3進(jìn)入卡槽Ⅲ9、插芯Ⅱ2進(jìn)入卡槽Ⅱ8、插芯Ⅰ1進(jìn)入卡槽Ⅰ7，此時插芯Ⅰ1、插芯Ⅱ2和插芯Ⅲ3同時分別被卡槽Ⅰ7、卡槽Ⅱ8和卡槽Ⅲ9擠壓，壓縮彈簧Ⅰ4、壓縮彈簧Ⅱ5和壓縮彈簧Ⅲ6會同時被壓縮，三級緩沖裝置同時工作，產(chǎn)生更大的緩沖力。

本發(fā)明轉(zhuǎn)向柱的復(fù)位工作原理如下：

當(dāng)緩沖裝置工作后，例如插芯Ⅲ3進(jìn)入卡槽Ⅲ9，插芯Ⅱ2進(jìn)入卡槽Ⅱ8，插芯Ⅰ1進(jìn)入卡槽Ⅰ7，通過撥動復(fù)位手柄19使凸輪軸23旋轉(zhuǎn)，凸輪Ⅰ10、凸輪Ⅱ11和凸輪Ⅲ12分別擠壓復(fù)位齒Ⅰ13、復(fù)位齒Ⅱ14和復(fù)位齒Ⅲ15，進(jìn)而壓縮三級緩沖裝置的壓縮彈簧，使得插芯Ⅰ、插芯Ⅱ2和插芯Ⅲ3向內(nèi)柱殼體的內(nèi)部運(yùn)動。當(dāng)三級插芯都被拉至內(nèi)柱殼體22的內(nèi)部時，向上抽動內(nèi)柱殼體22使插芯Ⅲ3與卡槽Ⅰ7嚙合，松開復(fù)位手柄19，轉(zhuǎn)向柱即被復(fù)位重置。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。