可电动调节的转向管柱和电动助力转向系统的制作方法

1.本发明涉及车辆转向技术领域，具体地说，涉及一种可电动调节的转向管柱和电动助力转向系统。


背景技术：

2.转向管柱是车辆的电动助力转向系统的一部分，用于连接方向盘和中间轴，帮助车辆转向。在车辆发生碰撞时，驾驶员会在惯性作用下向前运动，导致胸部等部位与方向盘发生猛烈碰撞；为了减轻驾驶员受到的伤害，转向管柱在结构设计中需要考虑溃缩吸能。
3.图1示出现有的转向管柱的结构，该转向管柱是可电动调节的转向管柱，包括连接方向盘的上转向轴110和连接中间轴的下转向轴120，上转向轴110外套设上护管130，下转向轴120外设置下护管140。上转向轴110和上护管130能够在驱动装置150的驱动下，相对于下转向轴120和下护管140伸缩。
4.现有的转向管柱，主要通过钢带160实现吸能。具体来说，驱动装置150的驱动电机与下护管140连接，驱动电机的驱动轴经特殊设计的钢带160及一些支架结构和与上护管130连接。在常规状态下，钢带160保持原型，驱动装置150能够驱动上转向轴110和上护管130伸缩；当发生碰撞，撞击力通过方向盘传递至上转向轴110，上转向轴110和上护管130发生溃缩，同时钢带160变形，以吸收撞击能量。钢带160还需配合设计保持器，用以对钢带160进行形变约束。
5.目前使用钢带160实现吸能的设计，会导致转向管柱的整体结构复杂，成本较高，不利于实际使用。
6.需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提供一种可电动调节的转向管柱和电动助力转向系统，可电动调节的转向管柱主要通过螺栓与驱动支架的配合，实现伸缩调节时的保持功能和碰撞溃缩时的吸能功能，简化可电动调节的转向管柱的结构，降低成本。
8.根据本发明的一个方面，提供一种可电动调节的转向管柱，包括：可伸缩部件，包括第一转向轴和套设于所述第一转向轴外的第一护管；驱动部件，包括设置于所述第一护管的外壁的驱动支架，所述驱动支架的本体部设有沿轴向延伸的第一吸能槽；吸能部件，包括穿过所述第一吸能槽伸入所述第一护管的第一螺栓，所述第一螺栓与所述第一护管固定连接且与所述第一吸能槽可滑动配合；于使用阶段，所述第一螺栓保持于所述第一吸能槽的首端，所述驱动部件能通过所述驱动支架驱动所述可伸缩部件伸缩；于溃缩吸能阶段，所述可伸缩部件溃缩，并至少带动所述第一螺栓在所述第一吸能槽中滑动。
9.在一些实施例中，所述第一吸能槽的首端的端面设有径向外突的第一卡合凸起；于所述使用阶段，所述第一螺栓的紧固端面压紧所述第一卡合凸起；于所述溃缩吸能阶段
的释放阶段，所述可伸缩部件带动所述第一螺栓的紧固端面脱离所述第一卡合凸起，于所述溃缩吸能阶段的吸能阶段，所述可伸缩部件带动所述第一螺栓在所述第一吸能槽中滑动。
10.在一些实施例中，所述第一螺栓的紧固端面与所述驱动支架之间设有摩擦片，所述摩擦片与所述第一螺栓固定连接且与所述驱动支架可滑动配合；于所述使用阶段，所述第一螺栓通过所述摩擦片压紧于所述第一吸能槽的首端；于所述溃缩吸能阶段，所述第一螺栓带动所述摩擦片相对所述驱动支架滑动。
11.在一些实施例中，所述摩擦片设有卡合至所述第一吸能槽中的凸台；所述摩擦片的外表面涂覆有电泳涂层；所述摩擦片通过两颗所述第一螺栓拧紧于所述驱动支架。
12.在一些实施例中，所述第一螺栓的最大滑动行程等于所述第一吸能槽沿所述轴向的长度；所述第一螺栓与所述第一吸能槽之间过盈配合。
13.在一些实施例中，所述驱动支架的尾端设有沿所述轴向延伸的第二吸能槽；所述吸能部件还包括：第二螺栓，穿过所述第二吸能槽伸入所述第一护管，所述第二螺栓与所述第一护管固定连接且与所述第二吸能槽可滑动配合；于所述使用阶段，所述第二螺栓保持于所述第二吸能槽的首端；于所述溃缩吸能阶段，所述可伸缩部件还带动所述第二螺栓滑脱所述第二吸能槽。
14.在一些实施例中，所述第二吸能槽的首端的端面设有径向外突的第二卡合凸起；于所述使用阶段，所述第二螺栓的紧固端面压紧所述第二卡合凸起；于所述溃缩吸能阶段的释放阶段，所述可伸缩部件带动所述第二螺栓的紧固端面脱离所述第二卡合凸起，于所述溃缩吸能阶段的吸能阶段，所述可伸缩部件带动所述第二螺栓滑脱所述第二吸能槽。
15.在一些实施例中，所述的可电动调节的转向管柱还包括：空心铆钉，连接于所述驱动支架与所述第一护管之间；于所述溃缩吸能阶段的释放阶段，所述可伸缩部件带动所述所述空心铆钉断裂。
16.在一些实施例中，所述的可电动调节的转向管柱还包括：第二转向轴，所述第一转向轴的尾端可滑动地同轴套设所述第二转向轴的首端；第二护管，设置于所述第二转向轴外；所述驱动部件的驱动电机与所述第二护管连接，且所述驱动电机通过驱动轴连接所述驱动支架。
17.根据本发明的一个方面，提供一种电动助力转向系统，包括如上述任意实施例所述的可电动调节的转向管柱。
18.本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：
19.本发明的可电动调节的转向管柱，其吸能部件主要由螺栓实现，通过螺栓与驱动支架的吸能槽之间的配合，能够在使用阶段起到固定保持作用，以保持转向管柱的稳定，且能供驱动部件通过驱动支架驱动可伸缩部件进行伸缩，并能够在溃缩吸能阶段起到能量吸收作用，以随可伸缩部件的溃缩吸收碰撞能量，保证安全性；且可电动调节的转向管柱整体结构简洁，成本降低。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
21.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
22.图1示出现有技术中的转向管柱的结构示意图；
23.图2示出本发明一实施例中的可电动调节的转向管柱的结构示意图；
24.图3示出图2所示的可电动调节的转向管柱的吸能部件在使用阶段的结构示意图；
25.图4示出图2所示的可电动调节的转向管柱的吸能部件在溃缩吸能阶段的结构示意图；
26.图5示出图4中a-a’剖线的剖面示意图；
27.图6示出本发明又一实施例中的可电动调节的转向管柱的局部结构示意图；
28.图7示出图6所示的可电动调节的转向管柱的吸能部件在使用阶段的结构示意图；
29.图8示出图6所示的可电动调节的转向管柱的吸能部件在溃缩吸能阶段的结构示意图。
具体实施方式
30.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使本发明全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
31.附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。具体描述时使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
32.图2示出一实施例中的可电动调节的转向管柱的结构，图3示出该可电动调节的转向管柱的吸能部件在使用阶段的结构，图4示出该可电动调节的转向管柱的吸能部件在溃缩吸能阶段的结构，图5示出图4中a-a’剖线的剖面结构，结合图2至图5所示，本实施例中的可电动调节的转向管柱包括：
33.可伸缩部件21，包括第一转向轴211和套设于第一转向轴211外的第一护管212。第一转向轴211用于与方向盘连接。第一护管212与第一转向轴211之间具体可通过轴承连接。
34.驱动部件30，包括设置于第一护管212的外壁的驱动支架31，驱动支架31的本体部设有沿轴向延伸的第一吸能槽32。所说的轴向是指第一转向轴211的轴向，也即可电动调节的转向管柱的轴向。
35.此外，可电动调节的转向管柱还包括：第二转向轴221，第一转向轴211的尾端可滑动地同轴套设第二转向轴221的首端；第二护管222，设置于第二转向轴221外。其中，首端是指靠近方向盘的一端，尾端是指远离方向盘的一端。第二护管222可与车辆支架固定连接。驱动部件30的驱动电机与第二护管222连接，且驱动电机通过驱动轴36连接驱动支架31。
36.吸能部件40，包括穿过第一吸能槽32伸入第一护管212的第一螺栓41，第一螺栓41与第一护管212固定连接且与第一吸能槽32可滑动配合。第一螺栓41与第一护管212之间，
可通过螺接的方式固定连接。
37.于使用阶段，第一螺栓41保持于第一吸能槽32的首端，驱动部件30能通过驱动支架31驱动可伸缩部件21伸缩。正常使用阶段，吸能部件40起到固定保持作用，能过承受预设范围的负载，确保转向管柱的稳定；此时，驱动部件30也能通过固定保持的驱动支架31驱动可伸缩部件21进行伸缩，实现方向盘位置的调整。
38.于溃缩吸能阶段，可伸缩部件21溃缩并至少带动第一螺栓41在第一吸能槽32中滑动。溃缩吸能阶段，可伸缩部件21受到来自方向盘的猛烈撞击而发生溃缩，撞击力大于吸能部件40的保持力，第一螺栓41在第一护管212的带动下在第一吸能槽32中滑动，吸收碰撞能量。
39.第一螺栓41的最大滑动行程等于第一吸能槽32沿轴向的长度，从而能对转向管柱的溃缩起到形变约束作用。第一吸能槽32的长度可根据需要设计，可根据不同的车型适配不同的长度，以确保既能起到形变约束作用又能通过足够的滑动摩擦行程吸收大部分的碰撞能量。
40.此外，第一螺栓41与第一吸能槽32之间可采用过盈配合方式，具体过盈量可根据需要设置，以确保第一螺栓41在第一吸能槽32中滑动时能产生足够的滑动摩擦以吸收碰撞能量。
41.在一个实施例中，第一吸能槽32的首端的端面设有径向外突的第一卡合凸起320；于使用阶段，第一螺栓41的紧固端面压紧第一卡合凸起320；于溃缩吸能阶段的释放阶段，可伸缩部件21带动第一螺栓41的紧固端面脱离第一卡合凸起320，于溃缩吸能阶段的吸能阶段，可伸缩部件21带动第一螺栓41在第一吸能槽32中滑动。也即，溃缩吸能阶段包括释放阶段和吸能阶段两个部分。释放阶段至少通过第一螺栓41与第一卡合凸起320之间的摩擦实现，吸能阶段主要通过第一螺栓41与第一吸能槽32之间的过盈配合实现。
42.在正常使用阶段，第一螺栓41的扭矩配合第一卡合凸起320的突起程度，能够确保第一螺栓41与驱动支架31之间保持固定，转向管柱整体保持稳定，驱动部件30能通过固定保持的驱动支架31驱动可伸缩部件21进行伸缩；在溃缩吸能阶段，撞击力大于第一螺栓41与第一卡合凸起320之间的脱开力，从而第一螺栓41在第一护管212的带动下脱离第一卡合凸起320，并在第一吸能槽32中滑动，吸收碰撞能量。
43.图6示出又一实施例中的可电动调节的转向管柱的局部结构，图7示出图6所示的可电动调节的转向管柱的吸能部件在使用阶段的结构，图8示出图6所示的可电动调节的转向管柱的吸能部件在溃缩吸能阶段的结构。图6至图8所示的可电动调节的转向管柱，与图2至图5所示的可电动调节的转向管柱的区别在于：
44.第一卡合凸起320不设置于第一吸能槽32的端面，而是通过摩擦片46实现第一螺栓41与驱动支架31之间的压紧。具体来说，第一螺栓41的紧固端面与驱动支架31之间设有摩擦片46，摩擦片46与第一螺栓41固定连接且与驱动支架31可滑动配合；于使用阶段，第一螺栓41通过摩擦片46压紧于第一吸能槽32的首端；于溃缩吸能阶段，第一螺栓41带动摩擦片46相对驱动支架31滑动。
45.通过摩擦片46在第一螺栓41与驱动支架31之间的配合，同样能够实现正常使用阶段第一螺栓41与驱动支架31之间保持固定，转向管柱整体保持稳定，驱动部件30能通过固定保持的驱动支架31驱动可伸缩部件21进行伸缩；在溃缩吸能阶段，撞击力大于摩擦片46
提供的保持力，从而第一螺栓41在第一护管212的带动下在第一吸能槽32中滑动，同时第一螺栓41带动摩擦片46相对驱动支架31滑动，吸收碰撞能量。
46.在一个实施例中，摩擦片46设有卡合至第一吸能槽32中的凸台460。凸台460能够防止摩擦片46绕第一螺栓41转动，保证碰撞过程中摩擦片46与驱动支架31之间的接触面积不会发生大的变化，从而保证吸能力的稳定性。
47.在一个实施例中，摩擦片46的外表面涂覆有电泳涂层，用以将摩擦片46的粗糙度控制在合理的范围内，减小摩擦片46的摩擦系数，以避免对第一螺栓41的扭矩造成影响。电泳涂层可根据需要选用合适的电泳漆材料。
48.在一个实施例中，摩擦片46可通过两颗第一螺栓41拧紧于驱动支架31，以确保摩擦片46的连接稳固。
49.进一步地，结合图3、图4、图7和图8所示，在一些实施例中，驱动支架31的尾端还设有沿轴向延伸的第二吸能槽33；吸能部件40还包括：第二螺栓42，穿过第二吸能槽33伸入第一护管212，第二螺栓42与第一护管212固定连接且与第二吸能槽33可滑动配合；于使用阶段，第二螺栓42保持于第二吸能槽33的首端；于溃缩吸能阶段，可伸缩部件21还带动第二螺栓42滑脱第二吸能槽33。
50.第二吸能槽33较短，主要与第二螺栓42配合起到固定保持作用，当然也能增强吸能效果。具体来说，正常使用阶段，第一螺栓41保持于第一吸能槽31的首端，距离伸缩调节支点较远，若伸缩调节过程中只依赖第一螺栓41提供的固定保持力，可能导致伸缩调节不稳定，造成第一护管212相对于第二护管222翘起，导致第一螺栓41的扭矩变松。因此，本实施例中在驱动支架31的尾端增加第二螺栓42与第二吸能槽33的配合，能够提升伸缩调节时的顺滑性和稳定性，使得驱动支架31的首尾两端均能在正常使用阶段实现固定保持，同时能够增强吸能部件40的吸能效果。
51.在一个实施例中，第二吸能槽33的首端的端面设有径向外突的第二卡合凸起330；于使用阶段，第二螺栓42的紧固端面压紧第二卡合凸起330；于溃缩吸能阶段的释放阶段，可伸缩部件21带动第二螺栓42的紧固端面脱离第二卡合凸起330，于溃缩吸能阶段的吸能阶段，可伸缩部件21带动第二螺栓42滑脱第二吸能槽33。第二卡合凸起330的原理与第一卡合凸起320同理，能够确保在正常使用阶段第二螺栓42与驱动支架31之间保持固定，转向管柱整体保持稳定，供驱动部件30通过固定保持的驱动支架31驱动可伸缩部件21进行伸缩。在溃缩吸能阶段，撞击力大于第二螺栓42与第二卡合凸起330之间的脱开力，从而第二螺栓42在第一护管212的带动下脱离第二卡合凸起330，并进一步滑脱第二吸能槽33；第二螺栓42与第二吸能槽33的滑动摩擦过程中会吸收一部分的碰撞能量。
52.从而，本实施例中，释放阶段可通过第一螺栓41与第一卡合凸起320之间的摩擦、以及第二螺栓42与第二卡合凸起330之间的摩擦共同实现，吸能阶段主要通过第一螺栓41与第一吸能槽32之间的过盈配合，辅之以第二螺栓42与第二吸能槽33之间一小段的过盈配合共同实现。
53.此外，结合图3、图4、图7和图8所示，可电动调节的转向管柱还包括空心铆钉50，连接于驱动支架31与第一护管212之间；于溃缩吸能阶段的释放阶段，可伸缩部件21带动空心铆钉50断裂。空心铆钉50可根据需要设置在驱动支架31与第一护管212之间的合适位置，空心铆钉50的数量也可根据需要调整，而并不限于图中所示。在正常使用阶段，空心铆钉50起
到一定的固定保持作用；溃缩吸能阶段，空心铆钉50断裂，从而第一护管212与驱动支架31之间能发生相对移动。
54.从而，本实施例中，释放阶段通过剪切空心铆钉50、第一螺栓41与第一卡合凸起320之间的摩擦、以及第二螺栓42与第二卡合凸起330之间的摩擦共同实现，吸能阶段主要通过第一螺栓41与第一吸能槽32之间的过盈配合，辅之以第二螺栓42与第二吸能槽33之间一小段的过盈配合共同实现。
55.综上，本发明的可电动调节的转向管柱，主要通过螺栓来设计吸能部件，通过螺栓与驱动支架的吸能槽之间的配合，能够在使用阶段起到固定保持作用，确保转向管柱的稳定，并供驱动部件通过驱动支架驱动可伸缩部件进行伸缩，实现方向盘位置的调整；在溃缩吸能阶段，吸能部件起到能量吸收作用，随可伸缩部件的溃缩在吸能槽中滑动以吸收碰撞能量，保证安全性；经过实验测试，本发明的吸能部件能够实现良好的固定保持作用和能量吸收作用，且可电动调节的转向管柱整体结构简洁，成本降低。
56.本发明实施例还提供一种电动助力转向系统，该电动助力转向系统包括上述任意实施例所描述的可电动调节的转向管柱。电动助力转向系统通过采用上述的可电动调节的转向管柱，能够实现在正常使用阶段，保持整体结构的稳定，并能根据需要调节方向盘位置；在溃缩吸能阶段，能够实现随转向管柱的溃缩吸收碰撞能量，保证安全性；且电动助力转向系统整体结构简洁，成本降低。
57.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种可电动调节的转向管柱，其特征在于，包括：可伸缩部件，包括第一转向轴和套设于所述第一转向轴外的第一护管；驱动部件，包括设置于所述第一护管的外壁的驱动支架，所述驱动支架的本体部设有沿轴向延伸的第一吸能槽；吸能部件，包括穿过所述第一吸能槽伸入所述第一护管的第一螺栓，所述第一螺栓与所述第一护管固定连接且与所述第一吸能槽可滑动配合；于使用阶段，所述第一螺栓保持于所述第一吸能槽的首端，所述驱动部件能通过所述驱动支架驱动所述可伸缩部件伸缩；于溃缩吸能阶段，所述可伸缩部件溃缩，并至少带动所述第一螺栓在所述第一吸能槽中滑动。2.如权利要求1所述的可电动调节的转向管柱，其特征在于，所述第一吸能槽的首端的端面设有径向外突的第一卡合凸起；于所述使用阶段，所述第一螺栓的紧固端面压紧所述第一卡合凸起；于所述溃缩吸能阶段的释放阶段，所述可伸缩部件带动所述第一螺栓的紧固端面脱离所述第一卡合凸起，于所述溃缩吸能阶段的吸能阶段，所述可伸缩部件带动所述第一螺栓在所述第一吸能槽中滑动。3.如权利要求1所述的可电动调节的转向管柱，其特征在于，所述第一螺栓的紧固端面与所述驱动支架之间设有摩擦片，所述摩擦片与所述第一螺栓固定连接且与所述驱动支架可滑动配合；于所述使用阶段，所述第一螺栓通过所述摩擦片压紧于所述第一吸能槽的首端；于所述溃缩吸能阶段，所述第一螺栓带动所述摩擦片相对所述驱动支架滑动。4.如权利要求3所述的可电动调节的转向管柱，其特征在于，所述摩擦片设有卡合至所述第一吸能槽中的凸台；所述摩擦片的外表面涂覆有电泳涂层。5.如权利要求1所述的可电动调节的转向管柱，其特征在于，所述第一螺栓的最大滑动行程等于所述第一吸能槽沿所述轴向的长度；所述第一螺栓与所述第一吸能槽之间过盈配合。6.如权利要求1所述的可电动调节的转向管柱，其特征在于，所述驱动支架的尾端设有沿所述轴向延伸的第二吸能槽；所述吸能部件还包括：第二螺栓，穿过所述第二吸能槽伸入所述第一护管，所述第二螺栓与所述第一护管固定连接且与所述第二吸能槽可滑动配合；于所述使用阶段，所述第二螺栓保持于所述第二吸能槽的首端；于所述溃缩吸能阶段，所述可伸缩部件还带动所述第二螺栓滑脱所述第二吸能槽。7.如权利要求6所述的可电动调节的转向管柱，其特征在于，所述第二吸能槽的首端的端面设有径向外突的第二卡合凸起；于所述使用阶段，所述第二螺栓的紧固端面压紧所述第二卡合凸起；于所述溃缩吸能阶段的释放阶段，所述可伸缩部件带动所述第二螺栓的紧固端面脱离所述第二卡合凸起，于所述溃缩吸能阶段的吸能阶段，所述可伸缩部件带动所述第二螺栓
滑脱所述第二吸能槽。8.如权利要求1所述的可电动调节的转向管柱，其特征在于，还包括：空心铆钉，连接于所述驱动支架与所述第一护管之间；于所述溃缩吸能阶段的释放阶段，所述可伸缩部件带动所述空心铆钉断裂。9.如权利要求1所述的可电动调节的转向管柱，其特征在于，还包括：第二转向轴，所述第一转向轴的尾端可滑动地同轴套设所述第二转向轴的首端；第二护管，设置于所述第二转向轴外；所述驱动部件的驱动电机与所述第二护管连接，且所述驱动电机通过驱动轴连接所述驱动支架。10.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的可电动调节的转向管柱。

技术总结
本发明涉及车辆转向技术领域，提供一种可电动调节的转向管柱和电动助力转向系统。可电动调节的转向管柱包括：可伸缩部件，包括第一转向轴和套设于第一转向轴外的第一护管；驱动部件，包括设置于第一护管的外壁的驱动支架，驱动支架的本体部设有沿轴向延伸的第一吸能槽；吸能部件，包括穿过第一吸能槽伸入第一护管的第一螺栓，第一螺栓与第一护管固定连接且与第一吸能槽可滑动配合；于使用阶段，第一螺栓保持于第一吸能槽的首端，驱动部件能通过驱动支架驱动可伸缩部件伸缩；于溃缩吸能阶段，可伸缩部件溃缩，并至少带动第一螺栓在第一吸能槽中滑动。本发明主要通过螺栓实现伸缩调节时的保持功能和碰撞溃缩时的吸能功能，简化结构，降低成本。降低成本。降低成本。


技术研发人员：吴毅弘 张宏兵 闻神兵 王伟
受保护的技术使用者：耐世特汽车系统（苏州）有限公司
技术研发日：2022.01.12
技术公布日：2023/7/25