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技术领域

本发明涉及汽车制造领域，尤其涉及一种转向管柱装置和汽车。

背景技术

近年来，随着汽车工业的发展，汽车的安全性能成为了研究的热点，而汽 车的被动安全性是汽车安全性能的重要环节。汽车正面碰撞在所有碰撞事故中 占有最大的比例，碰撞事故发生后，驾驶员的头部和胸部是伤害最为严重的部 位，往往导致严重的后果。因此，汽车正面碰撞安全性研究一直是汽车安全性 研究领域中的重要研究课题。

当代汽车被动安全技术、约束系统开发过程中广泛采用吸能技术，其基本 思想是利用汽车车体前部及车架前端吸能结构和气囊、安全带等约束系统吸收 汽车碰撞过程中的动能。这在一定程度上减少了碰撞过程中的乘员的伤亡情况， 但对车能空间更为狭小，周边环境更为负责的驾驶员的伤害情况改善并不明显， 尤其是驾驶员头部和胸部依然是伤害最为明显的部位。

为了改善正面碰撞中驾驶员头部和胸部的伤害情况，大多数车型增加了前 机舱的吸能空间，使其造型受到很大影响，舱内空间也受到限制。同时，增加 的吸能结构对车外行人造成更大的威胁。也有少数车型增加安全带气囊，由于 气囊点火策略以及安全带佩戴舒适性等问题，其效果也并不明显。

发明内容

为了克服现有技术中只靠汽车车体前部及车架前端吸能结构和气囊、安全 带等约束系统吸能效果不明显的技术问题，本发明提供了一种转向管柱装置和 汽车。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种转向管柱装置，包括内套管和外套管，

还包括：

自适应剪切溃缩吸能模块，其第一连接点与内套管相连接，其第二连接点 与汽车仪表板横梁相连接；

所述自适应剪切溃缩吸能模块包括上固定支架和塞座，所述塞座设置于所 述上固定支架；所述塞座和所述上固定支架之间设置一诱导压溃缺口；

逐级压溃式吸能模块，设置于所述内套管和所述外套管之间；

下固定支架，连接在所述外套管上。

进一步来说，所述的转向管柱装置中，所述自适应剪切溃缩吸能模块还包 括：

复合材料型剪切销，其贯穿塞座和上固定支架之间，并在塞座上呈三角形 分布。

进一步来说，所述的转向管柱装置中，所述自适应剪切溃缩吸能模块还包 括：

压溃保险栓，设置于所述诱导压溃缺口处，将所述塞座和所述上固定支架 进行锁紧。

进一步来说，所述的转向管柱装置中，所述逐级压溃式吸能模块设置于所 述外套管内；所述逐级压溃式吸能模块的第一端与所述内套管相连接，其第二 端与所述外套管的内部相连接；

逐级压溃式吸能模块包括内层管和外层管，外层管套于内层管外，外层管 的内表面和内层管的外表面之间通过基材连接。

进一步来说，所述的转向管柱装置中，所述复合材料型剪切销通过高压注 塑而成。

进一步来说，所述的转向管柱装置中，所述自适应剪切溃缩吸能模块还包 括：

四向方向盘位置调节手柄，铰接设置于所述上固定支架上；

防滑套，套设于所述四向方向盘位置调节手柄上。

进一步来说，所述的转向管柱装置中，所述塞座为两个，两个所述塞座设 置于所述上固定支架的两端。

进一步来说，所述的转向管柱装置中，所述下固定支架的一端有防尘套。

进一步来说，所述的转向管柱装置中，还包括：

方向盘连接模块，与所述内套管的一端连接，所述方向盘连接模块用于与 方向盘连接装配；

转向机连接模块，与所述外套管一端连接，所述转向机连接模块用于通过 转向轴与前机舱的转向机连接装配。

本发明还提供了一种汽车，包括如上任意一项所述的转向管柱装置。

本发明的有益效果是：本发明的转向管柱装置以碰撞能量吸收为基本思路， 以自适应剪切溃缩式吸能模块和逐级压溃式吸能模块为主要组成的转向管柱 装置为吸能载体，有效的吸收碰撞过程中驾驶员前冲的动能，减小驾驶员头部 和胸部伤害值。测试表明，使用该装后置驾驶员头部伤害值(HIC36)可以减 小200-250，头部3ms合成加速度值可以减小8-10g；驾驶员胸部压缩量可以 减少15-23mm，从而减轻对驾驶员及成员的伤害，提高汽车的被动安全性能 和可靠性。

附图说明

图1表示本发明实施例中转向管柱装置的结构示意图；

图2表示本发明实施例中自适应剪切溃缩式吸能模块的结构示意图；

图3表示本发明实施例中转向管柱装置的前视图；

图4表示本发明实施例中转向管柱装置的后视图；

图5表示本发明实施例中转向管柱装置的左视图；

图6表示本发明实施例中转向管柱装置的右视图；

图7表示本发明实施例中转向管柱装置的俯视图；

图8表示本发明实施例中转向管柱装置的仰视图；

图9表示本发明实施例中自适应剪切溃缩式吸能模块的前视图；

图10表示本发明实施例中自适应剪切溃缩式吸能模块的后视图；

图11表示本发明实施例中自适应剪切溃缩式吸能模块的左视图；

图12表示本发明实施例中自适应剪切溃缩式吸能模块的右视图；

图13表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的位置示意图；

图14表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的结构示意图；

图15表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的左视图；

图16表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的右视图；

图17表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的俯视图；

图18表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的仰视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实 施例对本发明进行详细描述。

参照图1所示，本发明提供了一种转向管柱装置，包括内套管3和外套管 4，还包括：自适应剪切溃缩吸能模块1，其第一连接点8与内套管3相连接， 其第二连接点9与汽车仪表板横梁相连接；自适应剪切溃缩吸能模块1包括上 固定支架10和塞座13，塞座13设置于上固定支架10；塞座13和上固定支 架10之间设置一诱导压溃缺口15；逐级压溃式吸能模块2，设置于内套管3 和外套管4之间；下固定支架6，连接在外套管4上。

具体来说，本发明的转向柱装置，内套管3和外套管4通过逐级压溃式吸 能模块2连接，自适应剪切溃缩吸能模块1，其第一连接点8与内套管3相连 接，其第二连接点9与汽车仪表板横梁相连接。自适应剪切溃缩吸能模块1 包括上固定支架10和塞座13，塞座13和上固定支架10之间设置一诱导压溃 缺口15。当发生碰撞时，碰撞力使得诱导压溃缺口15处产生压溃形变，缓冲 碰撞力。本发明提供的汽车包括转向管柱装置，可以在汽车发生正面碰撞尤其 是偏置碰撞时，以自适应剪切溃缩式吸能模块1和逐级压溃式吸能模块2为主 要组成的转向管柱装置为吸能载体，有效的吸收碰撞过程中驾驶员前冲的动能， 减小驾驶员头部和胸部伤害值(测试表明，使用该装后置驾驶员头部伤害值 HIC36可以减小200-250，头部3ms合成加速度值可以减小8-10g；驾驶员胸 部压缩量可以减少15-25mm)，从而减轻对驾驶员及成员的伤害，提高汽车的 被动安全性能和可靠性。

参照图3至图6所示，进一步来说，本发明的转向柱装置还包括：方向盘 连接模块5，与内套管3的一端连接，方向盘连接模块5用于与方向盘连接装 配；转向机连接模块7，与外套管4一端连接，转向机连接模块7用于通过转 向轴与前机舱的转向机连接装配。具体来说，本发明的转向管柱装置，自适应 剪切溃缩式吸能模块1，其第一连接点8与内套管3相连接，第二连接点9与 汽车仪表板横梁相连接；逐级压溃式吸能模块2，位于外套管4内，其第一端 与内套管3相连接，第二端与外套管4内部相连接；内套管3，用于连接逐级 压溃式吸能模块2的第一端和上固定支架10；外套管4，用于连接逐级压溃式 吸能模块2的第二端和下固定支架6；用于与外套管4连接的下固定支架6， 用于在汽车装配中与汽车前围板连接；方向盘连接模块5，用于在汽车装配中 与方向盘连接；转向机连接模块7，用于在汽车装配中通过转向轴与前机舱的 转向机相连接。

下固定支架6的一端有防尘套，防尘套采用氯丁橡胶材料，保证了灰尘不 会从装配缝隙中进入。

参照图2、图9至图12所示，进一步来说，本发明的转向柱装置的自适 应剪切溃缩吸能模块1中，包括上固定支架10和塞座13；塞座13为两个， 两个塞座设置于上固定支架10的两端，塞座13上的第二连接点9均匀分布 在上固定支架10的两端，两个塞座13的设置使得上固定支架10与汽车仪表 板横梁连接更加稳定和平衡。

自适应剪切溃缩吸能模块1还包括：复合材料型剪切销11，12，其贯穿 塞座13和上固定支架10之间，并在塞座13上呈三角形分布，提高了安装的 稳定性，其中复合材料型剪切销12的直径为2mm，复合材料型剪切销11的 直径为3mm。复合材料型剪切销11，12通过高压注塑而成，保证碰撞时复合 材料型剪切销11，12能够顺利地破损，使得整个自适应剪切溃缩吸能模块1 溃缩。

自适应剪切溃缩吸能模块1中的压溃保险栓，设置于诱导压溃缺口15处， 将塞座13和上固定支架10进行锁紧，确保正常使用工况下不会发生误溃缩。

自适应剪切溃缩吸能模块1还包括：四向方向盘位置调节手柄14，铰接 设置于上固定支架10上；防滑套17，套设于四向方向盘位置调节手柄14上， 便于调节四向方向盘位置调节手柄14时进行把持。

参照图13至图18所示，进一步来说，本发明的转向柱装置的逐级压溃式 吸能模块2，设置于外套管4内；逐级压溃式吸能模块2的第一端与内套管3 相连接，其第二端与外套管4的内部相连接；逐级压溃式吸能模块2包括内层 管18和外层管24，外层管24套于内层管18外，外层管24的内表面和内层 管18的外表面之间通过基材19连接。

内层管18与中心轴套管22之间、内层管18和外层管24之间、外层管 24和外套管4之间均填充有泡沫颗粒23。碰撞发生时，逐级压溃式吸能模块 2在外套管4和内套管3形成的空间能实现逐级压溃，此时除了吸能模块结构 被逐级压溃吸收车体动能外，填充的泡沫颗粒也受到压缩吸能。

逐级压溃式吸能模块2采用铝合金材料，呈双层管状结构，包括：外层管 24和内层管18，外层管24和内层管18之间通过轴向条状变厚度基材19进行 连接；基材19沿内层管18轴向延伸至与内层管18等长。双层管和基材的厚 度沿逐级压溃式吸能模块2的本体轴向逐渐变化。横隔板20沿所述吸能模块 本体的轴向设置多个，每个横隔板20围绕逐级压溃式吸能模块2的外层管24 的外表面一周；压溃诱导槽21设置于外层管24的外表面。逐级压溃式吸能模 块2的轴向布有横隔板20。

压溃诱导槽21和失效诱导缝隙25能在碰撞时使得内外层管和基材顺利吸 能形变。逐级压溃式吸能模块2的第二段处的横隔板20环向设置有失效诱导 缝隙25，其边缘处与外层管24连接。外层管24采用优质碳素结构钢材料。 该设计可以实现当逐级压溃式吸能模块2压溃完成时，逐级压溃式吸能模块2 第二段处的横隔板20在环向失效诱导缝隙作用下，横隔板20与外层管24连 接失效，释放转向管柱的轴向力，诱发管柱的进一步压溃吸能。

轴向变厚度的内、外管和基材可以实现该逐级压溃式吸能模块2的逐级递 增压溃吸能的效果，有效的吸收碰撞过程中驾驶员前冲的动能，减小驾驶员头 部和胸部伤害值。逐级压溃式吸能模块内，采用正挤压成型工艺，该模块不仅 可以满足结构刚度的要求，而且在其发生屈服时，材料不会出现开裂，充分吸 碰撞时驾驶员前冲的动能。

本发明提供了一种汽车，包括如上所述的转向管柱装置。转向管柱装置通 过下固定支架，与汽车前围板连接，通过方向盘连接模块与方向盘连接，通过 转向机连接模块与汽车前机舱的转向机相连接。

需要说明的是，该汽车是包括上述转向管柱装置的汽车，上述转向管柱装 置实施例的实现方式同样适用于该汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果， 在此不再赘述。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的 都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽 度”、“厚度”、“上”、“下”、“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实发 明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个 以上。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人 员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也在本发明的保护范围内。