一种溃缩式汽车转向装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种溃缩式汽车转向装置，上转向管柱的下端可滑动地套装在下转向管柱的上端，上转向管柱和下转向管柱之间设置有第一吸能装置；上转向传动轴的上端通过第一万向节与下转向管柱的下端连接；上转向传动轴的下端可滑动地套装在下转向传动轴的上端，上转向传动轴和下转向传动轴之间设置有第二吸能装置；其中，第一吸能装置和第二吸能装置均为双箭型负泊松比结构；双箭型负泊松比结构包括多个箭头层和多个箭尾层；箭头层和箭尾层由二维负泊松比结构环绕成圆筒状，并沿径向进行辐射扩展而成。本实用新型专利技术能够较大程度吸收碰撞能量；可减小转向系统对驾驶室的侵入量，保证驾驶人员有更多的生存空间。

A collapsible steering device for automobile

【技术实现步骤摘要】
一种溃缩式汽车转向装置
本技术属于汽车转向
，特别涉及一种溃缩式汽车转向装置。
技术介绍
交通事故统计资料及汽车碰撞试验结果的分析表明：汽车正面碰撞时，转向系统是使驾驶人员受伤的主要元件。GB11557-2011《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》中要求汽车在以48km/h的速度、正面同其他物体碰撞的试验中，转向管柱和转向轴在水平方向的后移量不得大于127mm；在台架试验中，用人体模型的躯干以6.7m/s的速度碰撞转向盘时，作用在转向盘上的水平力不得超过11123N。因此设计一种防伤安全转向系统很有必要。汽车的碰撞过程分为一次碰撞和二次碰撞两个阶段；一次碰撞是指汽车与汽车之间发生的碰撞，在一次碰撞结束后，车内乘员由于惯性的作用会撞向车内的其他部件(如方向盘，仪表板等)，这个碰撞过程称为二次碰撞；一次碰撞和二次碰撞都会对车内乘员造成巨大的危害。汽车发生正面碰撞时，位于汽车前部的包含转向传动轴、转向管柱和方向盘等在内的转向系统会向后移动进入驾驶室，对驾驶人员的生存空间造成威胁；另外，在二次碰撞时，驾驶人的胸部，腹部甚至头部会撞向方向盘，冲击力过大会造成驾驶人的伤亡。目前，传统转向系统中的转向传动轴为刚性结构，一次碰撞时不易发生变形且没有吸能装置，向驾驶室的侵入量较大；二次碰撞时，由于转向管柱没有吸能装置，会对驾驶人造成较大伤害。现有的一种溃缩式转向系统是采用波纹管式或网格状转向管柱，这种转向管柱在汽车正面碰撞时会发生塑性变形从而吸收一部分的能量。另外一种转向系统是将转向传动轴分成两段；碰撞时，下转向传动轴插入上转向传动轴的孔中，上转向传动轴被压扁，吸收冲击能量。虽然上述两种现有结构都能吸收撞击能量，但是吸收的能量非常有限；而且这两种转向系统没有考虑到二次碰撞中对驾驶人员安全的保护，不能有效保证驾驶人员的生存空间。综上，亟需一种新的基于负泊松比结构的溃缩式汽车转向装置。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种溃缩式汽车转向装置，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本技术中，设置有负泊松比结构，能够较大程度吸收碰撞能量；设置有万向节，可减小转向系统对驾驶室的侵入量，保证驾驶人员有更多的生存空间。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：本技术的一种溃缩式汽车转向装置，包括：上转向管柱、第一吸能装置、下转向管柱、第一万向节、上转向传动轴、第二吸能装置和下转向传动轴；所述上转向管柱的下端可滑动地套装在所述下转向管柱的上端，所述上转向管柱和所述下转向管柱之间设置有第一吸能装置；所述上转向传动轴的上端通过第一万向节与所述下转向管柱的下端连接；所述上转向传动轴的下端可滑动地套装在所述下转向传动轴的上端，所述上转向传动轴和所述下转向传动轴之间设置有第二吸能装置；其中，第一吸能装置和第二吸能装置均为双箭型负泊松比结构；所述双箭型负泊松比结构包括多个箭头层和多个箭尾层；箭头层和箭尾层通过胶粘连接；箭头层和箭尾层由二维负泊松比结构环绕成圆筒状，并沿径向进行辐射扩展而成。进一步地，所述上转向管柱设有键，下转向管柱开设有槽，上转向管柱通过键槽结构插入下转向管柱内；下转向管柱内设空腔，第一吸能装置设置于下转向管柱的空腔内。进一步地，第一吸能装置通过过盈配合的方式设置于下转向管柱的空腔内。进一步地，上转向传动轴开设有槽，下转向传动轴设有键，下转向传动轴通过键槽结构插入上转向传动轴内；上转向传动轴内设中空结构，第二吸能装置采用过盈配合的方式安装在上转向传动轴的中空结构内。进一步地，还包括：第二万向节；所述第二万向节安装在所述下转向传动轴的下端，所述第二万向节用于连接转向器。进一步地：方向盘；所述方向盘与所述上转向管柱的上端连接。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：为了克服汽车发生正面碰撞时转向系统对驾驶室的侵入量过大、吸收碰撞能量有限、二次碰撞会对驾驶人造成伤害等现有问题，本技术提供了一种溃缩式汽车转向装置；由于负泊松比结构具有优异的吸能性能，所以本技术提出的基于负泊松比结构的溃缩式转向系统在汽车发生一次碰撞时能够吸收更多的能量，且负泊松比结构的变形能够抵抗一部分转向传动轴向后的位移量；本技术在转向管柱和转向传动轴之间增加第一万向节，在碰撞时转向传动轴能够绕第一万向节转动，也能抵抗一部分转向传动轴向后的位移量，在碰撞时转向传动轴能够围绕万向节转动从而能够减小转向系统对驾驶室的侵入量，保证驾驶人有更多的生存空间；另外，在二次碰撞时，下转向管柱中的负泊松比吸能结构能够产生变形，从而吸收撞击能量，起到缓冲作用，对驾驶人起到更好的保护效果。本技术基于双箭型负泊松比结构的溃缩式转向系统，在下转向管柱和上转向轴中加入了具有负泊松比结构的吸能装置，负泊松比结构在单轴压缩时会发生侧向收缩，而不是膨胀，负泊松比结构展现出很强的力学性能，能够最大程度的吸收碰撞能量。本技术中，上转向管柱设有键，下转向管柱开设有槽，上转向管柱通过键槽结构插入在下转向管柱内，下转向管柱中一部分中空，双箭型负泊松比结构的第一吸能装置采用过盈配合的方式安装于下转向管柱中；上转向管柱受到冲击时，上转向管柱可以在下转向管柱中沿轴向移动，并通过第一吸能装置吸收能量。本技术中，上转向传动轴开设有槽，下转向传动轴设有键，下转向传动轴通过键槽结构插入上转向传动轴内，上转向传动轴一部分中空，双箭型负泊松比结构的第二吸能装置采用过盈配合的方式装配在上转向传动管柱中，下转向传动轴在受到冲击时可以沿轴向在上转向传动轴中移动，并通过第二吸能装置吸收能量。本技术中，第二万向节的设置也有利于使转向盘和转向器在汽车上得到合理的布置，提高操纵方便性并且容易拆装。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本技术实施例的一种溃缩式汽车转向装置的结构示意图；图2是本技术实施例中，下转向管柱中的负泊松比结构吸能装置的安装示意图；图3是本技术实施例中，负泊松比结构的吸能装置轴侧结构示意图；图4是本技术实施例中，负泊松比结构的吸能装置主视结构示意图；图5是本技术实施例中，二维双箭型负泊松比结构单元示意图；图6是本技术实施例中，单层负泊松比结构示意图；图7是本技术实施例中，汽车正面碰撞本技术的转向装置的结构变形示意图；图1至图7中，1、方向盘；2、上转向管柱；3、第一吸能装置；4、下转向管柱；5、第一万向节；6、上转向传动轴；7、第二吸能装置；8、下转向传动轴；9、第二万向节；31、箭头层；32、箭尾层。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溃缩式汽车转向装置，其特征在于，包括：上转向管柱(2)、第一吸能装置(3)、下转向管柱(4)、第一万向节(5)、上转向传动轴(6)、第二吸能装置(7)和下转向传动轴(8)；/n所述上转向管柱(2)的下端可滑动地套装在所述下转向管柱(4)的上端，所述上转向管柱(2)和所述下转向管柱(4)之间设置有第一吸能装置(3)；/n所述上转向传动轴(6)的上端通过第一万向节(5)与所述下转向管柱(4)的下端连接；/n所述上转向传动轴(6)的下端可滑动地套装在所述下转向传动轴(8)的上端，所述上转向传动轴(6)和所述下转向传动轴(8)之间设置有第二吸能装置(7)；/n其中，第一吸能装置(3)和第二吸能装置(7)均为双箭型负泊松比结构；/n所述双箭型负泊松比结构包括多个箭头层(31)和多个箭尾层(32)；/n箭头层(31)和箭尾层(32)通过胶粘连接；/n箭头层(31)和箭尾层(32)由二维负泊松比结构环绕成圆筒状，并沿径向进行辐射扩展而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种溃缩式汽车转向装置，其特征在于，包括：上转向管柱(2)、第一吸能装置(3)、下转向管柱(4)、第一万向节(5)、上转向传动轴(6)、第二吸能装置(7)和下转向传动轴(8)；
所述上转向管柱(2)的下端可滑动地套装在所述下转向管柱(4)的上端，所述上转向管柱(2)和所述下转向管柱(4)之间设置有第一吸能装置(3)；
所述上转向传动轴(6)的上端通过第一万向节(5)与所述下转向管柱(4)的下端连接；
所述上转向传动轴(6)的下端可滑动地套装在所述下转向传动轴(8)的上端，所述上转向传动轴(6)和所述下转向传动轴(8)之间设置有第二吸能装置(7)；
其中，第一吸能装置(3)和第二吸能装置(7)均为双箭型负泊松比结构；
所述双箭型负泊松比结构包括多个箭头层(31)和多个箭尾层(32)；
箭头层(31)和箭尾层(32)通过胶粘连接；
箭头层(31)和箭尾层(32)由二维负泊松比结构环绕成圆筒状，并沿径向进行辐射扩展而成。


2.根据权利要求1所述的一种溃缩式汽车转向装置，其特征在于，所述上转向管柱(2)设有键，下...

【专利技术属性】
技术研发人员：武鹏云，李兆凯，庞璐，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61