專利名稱：車輛吸能轉(zhuǎn)向軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及車輛吸能轉(zhuǎn)向軸。
背景技術(shù)：
車輛在碰撞過(guò)程中，隨著車身被破壞，轉(zhuǎn)向器會(huì)將受到的由碰撞產(chǎn)生的沖擊力傳 遞給轉(zhuǎn)向軸，車輛轉(zhuǎn)向系中的轉(zhuǎn)向操縱裝置被向后推，同時(shí)，隨著汽車速度的降低，駕駛員 在慣性力的作用下向前沖，會(huì)與轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)發(fā)生碰撞沖擊而受到傷害。為保護(hù)駕駛員的 安全，在現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)向柱中，都設(shè)有吸能裝置以防止碰撞時(shí)轉(zhuǎn)向盤對(duì)駕駛?cè)藛T造成傷害， 吸能裝置中傳統(tǒng)的吸能轉(zhuǎn)向軸結(jié)構(gòu)是在輸入軸和輸出軸上分別打兩個(gè)通孔，通過(guò)在通孔內(nèi) 注塑塑料銷來(lái)固定輸入軸與輸出軸。該注塑銷會(huì)在受到?jīng)_擊時(shí)折斷，并通過(guò)這種方式吸收 正向碰撞產(chǎn)生的沖擊能量。這種傳統(tǒng)的吸能結(jié)構(gòu)在受到碰撞時(shí)注塑銷折斷造成的瞬間力較 大，不能持續(xù)的吸收碰撞所產(chǎn)生的沖擊能量，且制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜。另有借助于轉(zhuǎn)向軸中輸入軸 和輸出軸之間的摩擦力吸收能量的吸能裝置，但是該種吸能裝置在使用時(shí)，輸入軸與輸出 軸之間的摩擦力不穩(wěn)定且不易控制。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中車輛碰撞時(shí)不能持續(xù)穩(wěn)定吸收沖擊能量的問(wèn)題，本實(shí)用新型提 供一種利用輸入軸和輸出軸之間過(guò)盈配合產(chǎn)生不變的徑向擠壓力，并通過(guò)輸出軸內(nèi)表面受 擠壓潰縮而起到吸能作用，從而持續(xù)吸收碰撞產(chǎn)生的沖擊能量，有效地減小車輛碰撞動(dòng)能 的裝置。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型包括輸入軸、輸出軸，所述輸入軸一端與轉(zhuǎn)向盤固定 連接，另一端端部徑向向內(nèi)縮進(jìn)形成外徑較小的軸肩，所述輸出軸一端通過(guò)軸肩與輸入軸 相連接，另一端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與轉(zhuǎn)向器相連接，所述車輛吸能轉(zhuǎn)向軸還包括摩擦環(huán)，所述摩擦 環(huán)外表面沿軸向環(huán)繞有至少一排凸起，所述摩擦環(huán)套設(shè)在軸肩外側(cè)，所述輸出軸與所述摩 擦環(huán)形成過(guò)盈配合。所述凸起最高點(diǎn)所在的摩擦環(huán)外徑大于輸出軸的內(nèi)徑。所述摩擦環(huán)具有沿軸線方向貫穿整個(gè)摩擦環(huán)表面的缺口。所述摩擦環(huán)外表面的凸起采用彈簧鋼材料沖壓成型，其硬度值高于輸入軸和輸出 軸ο所述輸入軸與徑向縮進(jìn)的軸肩成階梯狀，所述輸入軸相對(duì)軸肩凸出的端面與摩擦 環(huán)端面相抵頂。所述軸肩的軸向長(zhǎng)度大于摩擦環(huán)的軸向長(zhǎng)度。所述輸出軸內(nèi)徑大于所述輸入軸外徑，所述輸出軸與輸入軸之間留有空隙。所述摩擦環(huán)上的每排凸起都成波浪狀排列。所述摩擦環(huán)上的每排凸起都成線性等距排列。所述摩擦環(huán)外表面沿軸向環(huán)繞有兩排凸起。[0014]所述車輛吸能轉(zhuǎn)向軸在車輛碰撞過(guò)程中，輸出軸相對(duì)于輸入軸和摩擦環(huán)向轉(zhuǎn)向盤 軸向移動(dòng)，由于輸出軸和摩擦環(huán)之間過(guò)盈配合，所述輸出軸對(duì)摩擦環(huán)產(chǎn)生的徑向擠壓力使 得輸出軸內(nèi)側(cè)擠壓出與摩擦環(huán)凸起相配合的凹槽，且該擠壓力在輸出軸移動(dòng)過(guò)程中持續(xù)存 在，因此所述吸能轉(zhuǎn)向軸通過(guò)輸出軸內(nèi)表面變形而吸能的過(guò)程持續(xù)、穩(wěn)定，從而可以持續(xù)吸 收碰撞產(chǎn)生的沖擊能量，有效地減小了車輛碰撞的動(dòng)能。

圖IA是本實(shí)用新型提供的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)分解圖；圖IB是本實(shí)用新型提供的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸一種實(shí)施方式的裝配完成的結(jié)構(gòu)圖；圖IC是本實(shí)用新型提供的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸一種實(shí)施方式的吸能過(guò)程的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型提供的吸能轉(zhuǎn)向軸一種實(shí)施方式的圖IB中A處局部圖；圖3A是本實(shí)用新型提供的吸能轉(zhuǎn)向軸一種實(shí)施方式的圖IC中B-B處剖面圖；圖3B是本實(shí)用新型提供的吸能轉(zhuǎn)向軸一種實(shí)施方式的圖IC中C-C處剖面圖；圖4A是本實(shí)用新型提供的吸能轉(zhuǎn)向軸一種實(shí)施方式的摩擦環(huán)裝配前剖面圖；圖4B是本實(shí)用新型提供的吸能轉(zhuǎn)向軸一種實(shí)施方式的摩擦環(huán)裝配后剖面圖；圖5是本實(shí)用新型提供的吸能轉(zhuǎn)向軸一種實(shí)施方式實(shí)驗(yàn)得出的裝配吸能過(guò)程曲 線。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下 結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施 例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸的一種實(shí)施方式，包括輸入軸1和 輸出軸3，輸入軸1、輸出軸3分別為車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向軸分離的兩段，所述輸入軸1通過(guò) 軸承支承在車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)，且輸入軸1 一端通過(guò)轉(zhuǎn)向盤的輪轂孔內(nèi)的花鍵 與轉(zhuǎn)向盤固定，另一端的端部徑向向內(nèi)縮進(jìn)形成一外徑較小的軸肩4 ；輸出軸3—端通過(guò)軸 肩4與輸入軸1相連接，另一端和通過(guò)萬(wàn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向器相連接。所述車輛吸能轉(zhuǎn)向軸的實(shí)施方式還包括摩擦環(huán)2，摩擦環(huán)2外表面沿軸向環(huán)繞有 兩排凸起5，每排凸起5成線性等距排列，每排凸起5也可采用波浪狀排列方式，凸起5采 用彈簧鋼材料沖壓成型，摩擦環(huán)2經(jīng)過(guò)一定的熱處理，以保證其硬度值高于輸入軸和輸出 軸的硬度值。由于增強(qiáng)金屬件硬度的熱處理工藝為公知技術(shù)，因此本實(shí)施方式中不對(duì)此作 詳細(xì)說(shuō)明。摩擦環(huán)2在初始狀態(tài)下，其環(huán)內(nèi)內(nèi)徑小于軸肩4外徑，摩擦環(huán)2具有沿軸線方向 貫穿整個(gè)摩擦環(huán)2表面的缺口，其被套于軸肩4外側(cè)時(shí)被撐大，摩擦環(huán)2裝配前后對(duì)比圖如 圖4所示。裝配后的摩擦環(huán)2外表面凸起5的頂點(diǎn)處摩擦環(huán)2外徑大于輸出軸3內(nèi)徑。車 輛吸能轉(zhuǎn)向軸的輸出軸3 —端通過(guò)壓裝方式套于摩擦環(huán)2外側(cè)，與摩擦環(huán)2形成過(guò)盈配合。 輸出軸3對(duì)摩擦環(huán)2產(chǎn)生的徑向擠壓力使摩擦環(huán)2與輸入軸1、輸出軸3張緊在一起，摩擦 環(huán)2與輸入軸1和輸出軸3之間產(chǎn)生的摩擦力能夠傳遞從轉(zhuǎn)向盤輸入的轉(zhuǎn)向力矩到輸出軸 3，確保在用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向時(shí)，輸入軸1不會(huì)相對(duì)于輸出軸3旋轉(zhuǎn)，有效保證了轉(zhuǎn)向盤對(duì)車輛的 轉(zhuǎn)向控制。[0027]車輛發(fā)生碰撞時(shí)，輸出軸3受到自萬(wàn)向節(jié)傳遞的向轉(zhuǎn)向盤方向的沖擊力，由于輸 入軸1由軸承支承在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)，而轉(zhuǎn)向管柱又是同車身固定，因此在碰撞發(fā)生瞬間，輸入 軸1相對(duì)車身處于靜止?fàn)顟B(tài)，輸出軸3相對(duì)于輸入軸1和摩擦環(huán)2向轉(zhuǎn)向盤方向軸向移動(dòng)。 輸出軸3與摩擦環(huán)2在過(guò)盈配合下，摩擦環(huán)2會(huì)受到來(lái)自輸出軸3巨大的徑向擠壓力，摩擦 環(huán)2在擠壓力的作用下與輸入軸1和輸出軸3張緊在一起。輸出軸3內(nèi)圓柱面會(huì)被硬度較 大的摩擦環(huán)2擠壓出與凸起5配合的內(nèi)凹槽，如圖3剖面圖所示，輸出軸3內(nèi)表面的潰縮變 形能夠吸收碰撞產(chǎn)生的沖擊能量，并減少轉(zhuǎn)向軸在碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能。在碰撞過(guò)程中，摩擦環(huán) 2完全置于輸出軸3之中，摩擦環(huán)2外表面的全部凸起5都和輸出軸3內(nèi)表面相貼，從而輸 出軸3在移動(dòng)過(guò)程中與其相配合的凸起5數(shù)目不變，因此碰撞過(guò)程中持續(xù)吸收沖擊能量的 力不變，由此所述車輛吸能轉(zhuǎn)向軸可以持續(xù)吸收沖擊能量，如圖5中實(shí)驗(yàn)得出的吸能過(guò)程 曲線所示。在壓裝過(guò)程中，與輸出軸3內(nèi)表面配合的摩擦環(huán)2的凸起5排數(shù)逐漸增多，從而輸 出軸3及摩擦環(huán)2之間產(chǎn)生的徑向擠壓力整體趨勢(shì)增大，輸出軸3相對(duì)于摩擦環(huán)2和輸入 軸1的軸向位移與其間徑向擠壓力的關(guān)系變化如圖5中的裝配過(guò)程所示。輸入軸1與徑向縮進(jìn)的軸肩4成階梯狀，輸入軸1相對(duì)于軸肩4凸出的端面與摩 擦環(huán)2端面相抵頂。在碰撞過(guò)程中，由于軸肩4對(duì)摩擦環(huán)2的阻礙作用，摩擦環(huán)2相對(duì)于輸 入軸1位置不變，在壓裝和碰撞過(guò)程中，輸出軸3相對(duì)于摩擦環(huán)2和輸入軸1相對(duì)滑動(dòng)。輸 出軸3相對(duì)于摩擦環(huán)2和輸入軸1移動(dòng)的過(guò)程中，輸出軸3和摩擦環(huán)2之間在徑向擠壓力 的作用下會(huì)產(chǎn)生阻礙輸出軸3運(yùn)動(dòng)的摩擦力，該摩擦力也會(huì)吸收部分沖擊能量。摩擦環(huán)2的軸向長(zhǎng)度小于軸肩4的軸向長(zhǎng)度，以保證摩擦環(huán)2在裝配時(shí)能完全套 于軸肩4外側(cè)，以達(dá)到對(duì)摩擦環(huán)2的充分利用。輸出軸3的內(nèi)徑大于輸入軸1的外徑，使得 所述車輛吸能轉(zhuǎn)向軸在裝配后輸出軸3與輸入軸1之間留有空隙。輸出軸3與萬(wàn)向節(jié)相連接的一端，由圓形鋼管縮口成型。摩擦環(huán)2和輸入軸1相 對(duì)于輸出軸3移動(dòng)的最遠(yuǎn)位置，位于輸出軸3的縮口之上，以保證摩擦環(huán)2在均勻粗細(xì)的輸 出軸3中運(yùn)動(dòng)，由此可以均勻受力、吸能。車輛在碰撞過(guò)程中，輸出軸3對(duì)摩擦環(huán)2的徑向擠壓力在輸出軸3移動(dòng)過(guò)程中持 續(xù)存在，輸出軸3內(nèi)側(cè)在該擠壓力作用下，被壓出與凸起5相配合的凹槽，車輛吸能轉(zhuǎn)向軸 通過(guò)輸出軸3內(nèi)表面的潰縮變形起到吸能的作用，從而可以持續(xù)吸收碰撞產(chǎn)生的沖擊能 量，在駕駛員與轉(zhuǎn)向盤發(fā)生碰撞之前有效地減小了車輛碰撞的動(dòng)能，增加了車輛行駛的安 全性。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所做的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以在 不脫離本實(shí)用新型的原理的情況下對(duì)此實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變形，但都應(yīng)當(dāng) 視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，包括輸入軸(1)、輸出軸(3)，所述輸入軸(1)一端與轉(zhuǎn)向盤固定 連接，另一端端部徑向向內(nèi)縮進(jìn)形成外徑較小的軸肩(4)，所述輸出軸(3) —端通過(guò)軸肩與 輸入軸(1)相連接，另一端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與轉(zhuǎn)向器相連接，其特征在于所述車輛吸能轉(zhuǎn)向軸 還包括摩擦環(huán)(2)，所述摩擦環(huán)(2)外表面沿軸向環(huán)繞有至少一排凸起(5)，所述摩擦環(huán)(2) 套設(shè)在軸肩外側(cè)，所述輸出軸(3)與所述摩擦環(huán)(2)形成過(guò)盈配合。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，其特征在于所述凸起(5)最高點(diǎn)所在的摩 擦環(huán)⑵外徑大于輸出軸⑶的內(nèi)徑。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，其特征在于所述摩擦環(huán)(2)具有沿軸線方 向貫穿整個(gè)摩擦環(huán)(2)表面的缺口。
4.如權(quán)利要求1所述的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，其特征在于所述摩擦環(huán)(2)外表面的凸起 (5)采用彈簧鋼材料沖壓成型，其硬度值高于輸入軸(1)和輸出軸(3)。
5.如權(quán)利要求1所述的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，其特征在于所述輸入軸(1)與徑向縮進(jìn)的 軸肩(4)成階梯狀，所述輸入軸(1)相對(duì)軸肩(4)凸出的端面與摩擦環(huán)(2)端面相抵頂。
6.如權(quán)利要求1所述的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，其特征在于所述軸肩(4)的軸向長(zhǎng)度大于 摩擦環(huán)⑵的軸向長(zhǎng)度。
7.如權(quán)利要求1所述的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，其特征在于所述輸出軸(3)內(nèi)徑大于所述 輸入軸(1)外徑，所述輸出軸(3)與輸入軸(1)之間留有空隙。
8.如權(quán)利要求1所述的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，其特征在于所述摩擦環(huán)(2)上的每排凸起 (5)都成波浪狀排列。
9.如權(quán)利要求1所述的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，其特征在于所述摩擦環(huán)(2)上的每排凸起 (5)都成線性等距排列。
10.如權(quán)利要求1所述的車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，其特征在于所述摩擦環(huán)(2)外表面沿軸向 環(huán)繞有兩排凸起(5)。
專利摘要本實(shí)用新型提供車輛吸能轉(zhuǎn)向軸，包括輸入軸、輸出軸和摩擦環(huán)。輸入軸一端徑向向內(nèi)縮進(jìn)成一外徑較小的軸肩，摩擦環(huán)套設(shè)于軸肩外側(cè)，所述摩擦環(huán)外側(cè)環(huán)繞有均勻分布的凸起，輸出軸壓裝于摩擦環(huán)和輸入軸外側(cè)，且與摩擦環(huán)形成過(guò)盈配合。車輛在碰撞過(guò)程中，輸出軸相對(duì)于輸入軸和摩擦環(huán)運(yùn)動(dòng)，輸出軸對(duì)摩擦環(huán)產(chǎn)生的徑向擠壓力使得輸出軸內(nèi)側(cè)擠壓出與摩擦環(huán)上凸起相配合的凹槽，所述車輛吸能轉(zhuǎn)向軸通過(guò)輸出軸內(nèi)表面的潰縮變形而起到吸能的作用。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車輛碰撞過(guò)程中可以持續(xù)穩(wěn)定的吸收能量，能在駕駛員與轉(zhuǎn)向盤發(fā)生碰撞之前有效地減小了車輛碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能，增加了車輛行駛的安全性。
文檔編號(hào)B62D1/19GK201777295SQ20102012249
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者李海鋒, 楊俊超, 楊權(quán), 羅忠良, 胡漢雄 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司