專利名稱：汽車轉向柱的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車轉向柱技術領域，特別涉及一種軸向保持力較大的汽車轉向柱。
背景技術：
眾所周知，車輛發生碰撞后，運動速度瞬間發生很大的變化，而車內乘員由于慣性會繼續前沖，與車內前方的堅硬物如方向盤、儀表板等發生碰撞，即二次碰撞，而二次碰撞往往是乘員受傷的主要原因。
自從二十世紀五十年代出現安全氣囊以來，人們在汽車的主、被動安全領域取得了長足的進展。就被動安全領域來說，安全氣囊已經由過去的單級發展到現在的雙級甚至多級，氣體發生器也由最初的煙火式發展到混合式等，ECU經過多面的發展也逐漸向智能化方向發展；安全帶也已基本普及預緊式安全帶。可以說，現在車輛的安全措施已經非常完
口 o但是，對于有些類型的車輛，重點是小型面包車，由于車內空間的限制，駕駛員距離方向盤的距離十分有限，且車輛沒有長車頭作為碰撞緩沖區，一旦發生碰撞，駕駛員與方向盤發生二次碰撞的時間將很短，且由于轉向柱及方向盤的內侵(轉向柱沿軸向朝車內運動)，導致從碰撞到發生二次碰撞的時間不足以使安全氣囊徹底打開，而安全氣囊在展開時的沖量是非常大的，如在此過程中發生接觸，將會對駕駛員造成很大的傷害。現有的可調式轉向柱早已經投入使用，以兩向調節的轉向柱較多，四向調節的轉向柱較少。少部分中高端車系配置的四向調節轉向柱的結構復雜，制作成本高。目前四向調節轉向柱的鎖緊機構，鎖緊力多數是依靠兩個夾緊件(金屬件與金屬件或金屬件與塑料件)的最大靜摩擦力來維持。當發生碰撞潰縮時，轉向柱首先克服夾緊件的最大靜摩擦力，滑移到軸向調節的最低位置后，才開始吸能。由于四向調節轉向柱影響鎖緊保持力的因素和零件較多，經常會有保持力不足、解鎖后調節力過大、調節手柄松曠等問題產生。另外，有的四向調節轉向柱沒有防脫離裝置，在運輸或裝配過程中上下管柱易分離，給整車裝配操作帶來不便。有的防脫離裝置占用空間大，裝配復雜，制作成本高。有的防脫離裝置會影響調節操作力，如采用在管柱上開槽的方式，這樣會使管柱的橢圓度增大，影響了管柱的軸向滑移，導致管柱調節力變大，操作舒適性變差。以上這些問題不是導致轉向柱安全性能的下降，就是導致整車裝配性能和駕駛者操作舒適性能的下降。因此，如何避免依靠摩擦力夾緊的一般轉向柱，只有在軸向調節的最短位置才可以開始吸能的弊端，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容
有鑒于此，本發明提供了一種汽車轉向柱，以避免依靠摩擦力夾緊的一般轉向柱，只有在軸向調節的最短位置才可以開始吸能的弊端。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案一種汽車轉向柱，包括內管柱體和一端套設在所述內管柱體上的外管柱體，還包括設置在所述外管柱體上的固定座，其上設有沿所述外管柱體的軸向延伸的滑槽；調節支架，其兩個壓緊片分別設置在所述固定座的兩側，并與所述固定座之間具有間隙；分別穿過所述調節支架的兩個壓緊片以及所述固定座上的滑槽的銷軸，所述銷軸的一端設有鎖緊螺母，另一端設有調節手柄，所述調節手柄和所述調節支架的壓緊片上設有相互配合的調節凸輪；設置于所述固定座上的齒板,所述齒板上設有第一齒牙；設置于所述調節支架上的齒塊，所述齒塊設有用于與所述第一齒牙配合的第二齒 牙。優選地，在上述汽車轉向柱中，還包括彈簧座和彈簧；所述齒板上開設有所述外管柱體的軸向延伸的彈簧座滑槽，所述彈簧座的一端為伸入所述彈簧座滑槽內的凸臺，另一端為彈簧限位臺；所述彈簧一端定位于所述彈簧限位臺，另一端定位于所述齒塊。優選地，在上述汽車轉向柱中，所述齒板上開設有所述外管柱體的軸向延伸的齒塊滑槽；所述齒塊設有與所述齒塊滑槽滑動配合的齒塊凸臺，所述齒塊凸臺中間設有供所述銷軸通過的圓孔以及與所述圓孔同軸的凹形圓槽，所述彈簧一端靠所述凹形圓槽定位，所述第二齒牙設置于所述齒塊凸臺上。優選地，在上述汽車轉向柱中，所述凹形圓槽將所述齒塊凸臺分成上下兩部分，兩部分齒塊凸臺上均設有所述第二齒牙；所述第一齒牙為分別與兩排所述第二齒牙配合的兩排。優選地，在上述汽車轉向柱中，還包括設置在所述內管柱體和所述外管柱體之間的滑移保持套，該滑移保持套與所述內管柱體間隙配合，與所述外管柱體過盈配合。優選地，在上述汽車轉向柱中，所述內管柱體上設有滑移平面，所述外管柱體上設有與所述滑移平面對應的螺紋孔，所述螺紋孔上設有與其配合的螺釘組件，所述螺釘組件擰緊后進入到所述滑移平面內。優選地，在上述汽車轉向柱中，所述調節支架兩側的壓緊片上分別設有相對應的寬槽孔，所述銷軸穿過所述寬槽孔。優選地，在上述汽車轉向柱中，所述壓緊片的邊緣具有翻邊結構；所述調節支架兩側的壓緊片上分別設有相對應的細長槽，所述細長槽設置于所述寬槽孔的下方。優選地，在上述汽車轉向柱中，所述固定座的滑槽對面有設有寬長槽和兩個固定孔；所述齒板設有與所述寬長槽配合的長方形凸臺，所述長方形凸臺的兩側設有分別與兩個固定孔配合的兩個錐形突起。優選地，在上述汽車轉向柱中，所述固定座焊接在所述外管柱體上。從上述的技術方案可以看出，本發明提供的汽車轉向柱，當調節手柄鎖緊旋轉時，一對嚙合的調節凸輪進行相對旋轉導致升程增加，沿銷軸排除固定座和調節支架的軸向間隙后內管柱體和外管柱體被鎖緊。當調節手柄松開旋轉時，一對嚙合的調節凸輪進行逆向旋轉導致升程降低，固定座和調節支架沿銷軸的軸向間隙增大，管柱解鎖，此時管柱可以進行軸向或徑向調節。本發明通過齒嚙合的夾緊方式，能夠大大提高轉向柱的軸向保持力，并且當發生碰撞潰縮時，不論轉向柱處于軸向調節的任何位置，都可以吸能，避免了依靠摩擦力夾緊的一般轉向柱，只有在軸 向調節的最短位置才可以開始吸能。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例提供的汽車轉向柱的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的汽車轉向柱的俯視圖；圖3為圖2沿A-A線的剖視圖；圖4為圖2沿B-B線的剖視圖；圖5為本發明實施例提供的卡齒結構的爆炸圖；圖6為本發明實施例提供的調節支架的結構示意圖；圖7為本發明實施例提供的外管柱體與固定座焊合件的結構示意圖。
具體實施例方式本發明公開了一種汽車轉向柱，以避免依靠摩擦力夾緊的一般轉向柱，只有在軸向調節的最短位置才可以開始吸能的弊端。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。請參閱圖I-圖7，圖I為本發明實施例提供的汽車轉向柱的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的汽車轉向柱的俯視圖；圖3為圖2沿A-A線的剖視圖；圖4為圖2沿B-B線的剖視圖；圖5為本發明實施例提供的卡齒結構的爆炸圖；圖6為本發明實施例提供的調節支架的結構示意圖；圖7為本發明實施例提供的外管柱體與固定座焊合件的結構示意圖。本發明實施例提供的汽車轉向柱，包括內管柱體I和一端套設在內管柱體I上的外管柱體3，本發明的重點在于，還包括固定座5、調節支架9、銷軸10、齒板7和齒塊8。其中，固定座5設置在外管柱體3上，優選地固定座5焊接在外管柱體3上。固定座5上設有沿外管柱體3的軸向延伸的滑槽501。調節支架9的兩個壓緊片分別設置在固定座5的兩側，并與固定座5之間具有間隙。銷軸10分別穿過調節支架9的兩個壓緊片(壓緊片為位于調節支架9兩側，用于壓緊固定座5兩側的板狀結構件)以及固定座5上的滑槽501，由于滑槽501沿外管柱體3的軸向延伸，因此使得內管柱體I和外管柱體3具有軸向相對移動的自由度。銷軸10的一端設有鎖緊螺母15，另一端設有調節手柄6，調節手柄6和調節支架9的壓緊片上設有相互配合的調節凸輪11。齒板7設置于固定座5上，齒板7上設有第一齒牙705，齒塊8設置于調節支架9上，齒塊8設有用于與第一齒牙705配合的第二齒牙802。安裝時，銷軸10依次穿過調節手柄6、調節凸輪11 (一對)、調節支架9、固定座5的滑槽501、齒板7、齒塊8、端面軸承14，最后由鎖緊螺母15緊固，銷軸10可沿固定座5的滑槽501作軸向滑移。本發明提供的汽車轉向柱，當調節手柄6鎖緊旋轉時，一對嚙合的調節凸輪11進行相對旋轉導致升程增加，沿銷軸10排除固定座5和調節支架9的軸向間隙后內管柱體I和外管柱體3被鎖緊。當調節手柄6松開旋轉時，一對嚙合的調節凸輪11進行逆向旋轉導致升程降低，固定座5和調節支架9沿銷軸10的軸向間隙增大，管柱解鎖，此時管柱(內管柱體I和外管柱體3)可以進行軸向或徑向調節。 當調節手柄6鎖緊時，齒塊8與齒板7通過細齒嚙合，當調節手柄6松開時，齒塊8與齒板7之間恢復間隙。本發明通過齒嚙合的夾緊方式，能夠大大提高轉向柱的軸向保持力，并且當發生碰撞潰縮時，不論轉向柱處于軸向調節的任何位置，都可以吸能，避免了依靠摩擦力夾緊的一般轉向柱，只有在軸向調節的最短位置才可以開始吸能。為了進一步優化上述技術方案，本發明還可包括彈簧座12和彈簧13 ；齒板7上開設有外管柱體3的軸向延伸的彈簧座滑槽703，彈簧座12的一端為伸入彈簧座滑槽703內的凸臺121，另一端為彈簧限位臺122 ；彈簧13 —端定位于彈簧限位臺122,另一端定位于齒塊8。當調節手柄6松開旋轉時，調節凸輪11進行相對旋轉導致升程降低，降低的升程增加了其余裝配零件間的相互間隙，調節支架9平面內側與固定座5和齒板7平面外側產生間隙，齒板7的第一齒牙705和齒塊8的第二齒牙802在彈簧13的回彈力作用下脫離，齒尖頂端產生間隙。此時管柱可以進行軸向或徑向調節。在彈簧13的作用力下，各零件間的松曠間隙被消除，從而避免了調節手柄6松曠的問題。當調節手柄6鎖緊旋轉時，調節凸輪11進行逆向旋轉導致升程增加，增加的升程消除了其余裝配零件間的相互間隙，調節支架9平面內側與固定座5和齒板7平面外側壓緊，彈簧13受壓變短，齒板7的第一齒牙705和齒塊8的第二齒牙802嚙合，相關裝配零件沿銷軸10的軸線排除軸向間隙后管柱被鎖緊。因為齒嚙合的夾緊力很大，若要移動只有破壞互相嚙合的齒才行。所以該種齒嚙合的夾緊方式，能夠大大提高轉向柱的軸向保持力，并且當發生碰撞潰縮時，不論轉向柱處于軸向調節的任何位置，都可以吸能，避免了依靠摩擦力夾緊的一般轉向柱，只有在軸向調節的最短位置才可以開始吸能。為了進一步優化上述技術方案，齒板7上開設有外管柱體3的軸向延伸的齒塊滑槽704 ;齒塊8設有與齒塊滑槽704滑動配合的齒塊凸臺801，齒塊凸臺801中間設有供銷軸10通過的圓孔803以及與圓孔803同軸的凹形圓槽804,彈簧13 —端靠凹形圓槽804定位，第二齒牙802設置于齒塊凸臺801上。凹形圓槽804將齒塊凸臺801分成上下兩部分，兩部分齒塊凸臺801上均設有第二齒牙802 ;第一齒牙705為分別與兩排第二齒牙802配合的兩排。
齒塊8設有一個類似平行四邊形的齒塊凸臺801，齒塊凸臺801中間設有圓孔803供銷軸10通過，齒塊凸臺801上平面設有兩排第二齒牙802與齒板7上的兩排第一齒牙705配合。齒塊8有齒塊凸臺801的一面，與調節支架9外側貼合，另一面與端面軸承14貼合，端面軸承14另一面壓合鎖緊螺母15。為了進一步優化上述技術方案，本發明還可包括設置在內管柱體I和外管柱體3之間的滑移保持套2，該滑移保持套2與內管柱體I間隙配合，與外管柱體3過盈配合。滑移保持套2與內管柱體I的間隙不能過大，主要保證內、外管柱體的滑移順暢即可，間隙過大易造成異響。內管柱體I上設有滑移平面101，外管柱體3上設有與滑移平面101對應的螺紋孔301，螺紋孔301上設有與其配合的螺釘組件4，螺釘組件4擰緊后進入到滑移平面101內。 螺釘組件4的軸端與內管柱體I的滑移平面101仍有一定間隙，但所述螺釘組件4的軸端與內管柱體I軸心線的距離小于內管柱體I外圓的半徑。螺釘組件4在內管柱體I的滑移平面101上方可以進行軸向滑移和微小的旋轉，當超出內管柱體I的滑移平面101與內管柱體I外圓相接觸時，會因為內管柱體I外圓的半徑較大而導致螺釘組件4的軸向滑移或旋轉終止。內管柱體I和外管柱體3在螺釘組件4的限制下，避免了脫離和旋轉。又因為內管柱體I的外圓上加工滑移平面101，沒有改變內孔狀態，所以內管柱體I的圓度不會發生改變，從而不會影響內管柱體I與滑移保持套2的配合間隙，使得內、外管柱體軸向滑移順暢。螺釘組件+螺紋孔+滑移平面三者形成防脫離結構，該種結構簡單、制作成本低，安裝方便，穩定可靠。為了進一步優化上述技術方案，調節支架9兩側的壓緊片上分別設有相對應的寬槽孔901，銷軸10穿過寬槽孔901。當調節凸輪11和齒塊8沿寬槽孔901滑移時，轉向柱實現徑向調節功能。壓緊片的邊緣具有翻邊結構903 ;調節支架9兩側的壓緊片上分別設有相對應的細長槽902，細長槽902設置于寬槽孔901的下方。當調節手柄6鎖緊后，調節支架9受力向內收縮，但翻邊結構903導致調節支架9的結構抗變形能力強，消耗了調節手柄6的鎖緊力。并且收縮時，由于翻邊結構903內側的抗變形能力遠大于另一處未翻邊的內側，導致內側尺寸兩處收縮不同步，從而造成調節支架9內側與固定座5外側貼合面不均勻，進而導致鎖緊保持力不足。所述的兩個細長槽902降低了調節支架9兩側面的抗變形力，增大了調節手柄6鎖緊后的有效接觸面積，從而提高了夾緊力，消除了鎖緊保持力不足的問題。固定座5的滑槽501對面有設有寬長槽502和兩個固定孔503 ;齒板7設有與寬長槽502配合的長方形凸臺701，長方形凸臺701的兩側設有分別與兩個固定孔503配合的兩個錐形突起702。本發明的結構加工裝配簡單、性能穩定，外管柱體軸向調節功能和碰撞潰縮保護功能可獨立運行，互不干涉，可以進行大批量的工業化生產。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制 于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種汽車轉向柱，包括內管柱體(I)和一端套設在所述內管柱體(I)上的外管柱體(3)，其特征在于，還包括 設置在所述外管柱體(3 )上的固定座(5 )，其上設有沿所述外管柱體(3 )的軸向延伸的滑槽(501)； 調節支架(9)，其兩個壓緊片分別設置在所述固定座(5)的兩側，并與所述固定座(5)之間具有間隙； 分別穿過所述調節支架(9)的兩個壓緊片以及所述固定座(5)上的滑槽(501)的銷軸(10)，所述銷軸(10)的一端設有鎖緊螺母，另一端設有調節手柄(6)，所述調節手柄(6)和所述調節支架(9)的壓緊片上設有相互配合的調節凸輪(11)； 設置于所述固定座(5)上的齒板(7)，所述齒板(7)上設有第一齒牙(705)； 設置于所述調節支架(9)上的齒塊(8)，所述齒塊(8)設有用于與所述第一齒牙(705)配合的第二齒牙(802)。
2.如權利要求I所述的汽車轉向柱，其特征在于，還包括彈簧座(12)和彈簧(13); 所述齒板(7 )上開設有所述外管柱體(3 )的軸向延伸的彈簧座滑槽(703 )，所述彈簧座(12)的一端為伸入所述彈簧座滑槽(703)內的凸臺(121)，另一端為彈簧限位臺(122)； 所述彈簧(13)—端定位于所述彈簧限位臺(122)，另一端定位于所述齒塊(8)。
3.如權利要求2所述的汽車轉向柱，其特征在于，所述齒板(7)上開設有所述外管柱體(3)的軸向延伸的齒塊滑槽(704)； 所述齒塊(8)設有與所述齒塊滑槽(704)滑動配合的齒塊凸臺(801)，所述齒塊凸臺(801)中間設有供所述銷軸(10)通過的圓孔(803)以及與所述圓孔(803)同軸的凹形圓槽(804)，所述彈簧(13) —端靠所述凹形圓槽(804)定位，所述第二齒牙(802)設置于所述齒塊凸臺(801)上。
4.如權利要求3所述的汽車轉向柱，其特征在于，所述凹形圓槽(804)將所述齒塊凸臺(801)分成上下兩部分，兩部分齒塊凸臺(801)上均設有所述第二齒牙(802); 所述第一齒牙(705)為分別與兩排所述第二齒牙(802)配合的兩排。
5.如權利要求1-4任一項所述的汽車轉向柱，其特征在于，還包括設置在所述內管柱體(I)和所述外管柱體(3)之間的滑移保持套(2)，該滑移保持套(2)與所述內管柱體(I)間隙配合，與所述外管柱體(3)過盈配合。
6.如權利要求5所述的汽車轉向柱，其特征在于，所述內管柱體(I)上設有滑移平面(101)，所述外管柱體(3)上設有與所述滑移平面(101)對應的螺紋孔(301)，所述螺紋孔(301)上設有與其配合的螺釘組件(4)，所述螺釘組件(4)擰緊后進入到所述滑移平面(101)內。
7.如權利要求1-4任意一項所述的汽車轉向柱，其特征在于，所述調節支架(9)兩側的壓緊片上分別設有相對應的寬槽孔(901)，所述銷軸(10)穿過所述寬槽孔(901)。
8.如權利要求7所述的汽車轉向柱，其特征在于，所述壓緊片的邊緣具有翻邊結構(903)； 所述調節支架(9)兩側的壓緊片上分別設有相對應的細長槽(902)，所述細長槽(902)設置于所述寬槽孔(901)的下方。
9.如權利要求1-4任意一項所述的汽車轉向柱，其特征在于，所述固定座(5)的滑槽(501)對面有設有寬長槽(502)和兩個固定孔(503)； 所述齒板(7)設有與所述寬長槽(502)配合的長方形凸臺(701)，所述長方形凸臺(701)的兩側設有分別與兩個固定孔(503)配合的兩個錐形突起(702)。
10.如權利要求1-4任意一項所述的汽車轉向柱，其特征在于，所述固定座(5)焊接在所述外管柱體(3)上。
全文摘要
本發明公開了一種汽車轉向柱，包括內管柱體和一端套設在內管柱體上的外管柱體，還包括設置在外管柱體上的固定座，其上設有沿外管柱體的軸向延伸的滑槽；調節支架，其兩個壓緊片分別設置在固定座的兩側，并與固定座之間具有間隙；銷軸，銷軸一端設有鎖緊螺母，另一端設有調節手柄，調節手柄和壓緊片上設有相互配合的調節凸輪；設置于固定座上的齒板，齒板上設有第一齒牙；設置于調節支架上的齒塊，齒塊設有用于與第一齒牙配合的第二齒牙。本發明大大提高轉向柱的軸向保持力，并且當發生碰撞潰縮時，不論轉向柱處于軸向調節的任何位置，都可以吸能，避免了依靠摩擦力夾緊的一般轉向柱，只有在軸向調節的最短位置才可以開始吸能。
文檔編號B62D1/19GK102963414SQ20121050864
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者楊洪斌, 萬強, 楊渝民, 張濤, 陳超 申請人:四川綿陽三力股份有限公司