具有可控吸能力的吸能器、转向管柱总成及使用方法与流程

1.本发明涉及汽车安全技术领域，具体地涉及具有可控吸能力的吸能器、转向管柱总成及使用方法。


背景技术：

2.汽车转向管柱吸能装置能在汽车碰撞过程中起到很好的吸能作用，从而达到保护驾驶员的作用，比如撕裂板、注塑结构装置等，例如中国专利cn202021325784.2、cn201320802038.1所揭示的。目前，汽车吸能装置的吸能大小往往在设计中是固定，吸能力的结构和大小及性能是不可选择的，汽车发生碰撞时，虽然能起到吸能作用，但是往往不能通过撞击的严重度选择吸能力的大小，吸能装置的作用也往往不能发挥到最好的吸能效果，存在一定的安全隐患，因此如何根据碰撞的严重程度来选择不同大小的吸能力，从而提高吸能的有效率是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种具有可控吸能力的吸能器、转向管柱总成及使用方法。
4.本发明的目的通过以下技术方案来实现：具有可控吸能力的吸能器，包括钢带总成和起爆器总成，所述钢带总成包括均呈u型结构的内吸能钢带和外吸能钢带，两者紧贴设置且所述外吸能钢带位于所述内吸能钢带的外侧，所述内吸能钢带的两端分别具有与转向系统的上护管和下护管分别固接用的第一定位孔、第二定位孔，所述外吸能钢带的第一端设有与所述上护管固接用的第三定位孔，第二端设有卡口，所述第一定位孔和第三定位孔同轴设置；所述起爆器总成包括固定在所述下护管上的起爆器壳体，内置于所述起爆器壳体内的移动件和对所述移动件始终施压使其外露于所述起爆器壳体的弹性件，所述移动件与所述卡口连接；所述起爆器壳体内部还设置有起爆材料，所述起爆器壳体上设置有所述起爆材料的点火电极，所述点火电极通电后引爆所述起爆材料，产生与所述弹性件的压力方向相反且大于所述弹性件的压力的气压力，进而使所述移动件与所述卡口脱开。
5.优选的，所述起爆器壳体由封壳和外壳共同固接而成，其内部形成中空的容置腔，所述容置腔内设置有作为所述移动件的t字型的销钉，所述销钉的端部一侧抵接有所述弹性件，所述端部另一侧的容置腔内填充有所述起爆材料，初始状态下，所述销钉受所述弹性件的压力推动使所述销钉的尖端从所述封壳的轴孔伸出；第二状态下，所述点火电极通电后引爆所述起爆材料，所述起爆材料产生的气压力作用于所述端部，克服所述弹性件的弹力后推动所述销钉移动。
6.优选的，所述封壳和外壳之间通过过盈配合连接为一体，所述封壳的侧壁上具有用于避开所述点火电极的凹槽，所述外壳的顶端具有一排气孔。
7.优选的，所述弹性件为弹簧，所述起爆材料为火药。
8.转向管柱总成，包括护管总成、设置于所述护管总成内的转向轴总成、以及具有可控吸能力的吸能器，所述护管总成包括相互套接且可相对轴向移动的上护管和下护管，所述具有可控吸能力的吸能器包括钢带总成和起爆器总成，所述钢带总成包括均呈u型结构的内吸能钢带和外吸能钢带，两者紧贴设置且所述外吸能钢带位于所述内吸能钢带的外侧，所述内吸能钢带的一端通过第一定位孔与所述上护管固接，另一端通过第二定位孔与下护管固接，所述外吸能钢带的第一端通过第三定位孔与所述上护管固接，另一端设有卡口，所述第一定位孔和第三定位孔同轴设置；所述起爆器总成包括固定在所述下护管上的起爆器壳体，内置于所述起爆器壳体内的移动件和对所述移动件始终施压使其外露于所述起爆器壳体的弹性件，所述移动件与所述卡口连接；所述起爆器壳体内部还设置有起爆材料，所述起爆器壳体上设置有所述起爆材料的点火电极，所述点火电极通电后引爆所述起爆材料，产生与所述弹性件的压力方向相反且大于所述弹性件的压力的气压力，进而使所述移动件与所述卡口脱开。
9.优选的，所述起爆器壳体由封壳和外壳共同固接而成，其内部形成中空的容置腔，所述容置腔内设置有作为所述移动件的t字型的销钉，所述销钉的端部一侧抵接有所述弹性件，所述端部另一侧的容置腔内填充有所述起爆材料，初始状态下，所述销钉受所述弹性件的压力推动使所述销钉的尖端从所述封壳的轴孔伸出；第二状态下，所述点火电极通电后引爆所述起爆材料，所述起爆材料产生的气压力作用于所述端部，克服所述弹性件的弹力后推动所述销钉移动。
10.优选的，所述起爆器总成由一电磁铁替代，至少包括固定在所述下护管上的电磁铁壳体以及内置于所述电磁铁壳体内的移动轴，所述移动轴伸出后与所述卡口连接；所述电磁铁通电后使所述移动轴可选择地与所述卡口脱开。
11.转向管柱总成的使用方法，包括如下步骤：s1、接收碰撞信号；s2、判断所述碰撞信号的强弱程度；s3、根据所述碰撞信号的强弱程度选择吸能器的吸能力大小，并控制所述上护管向下护管内进行保护性收缩。
12.优选的，所述步骤s2中，“判断所述碰撞信号的强弱程度”，是根据碰撞时刻的车速或碰撞力来区别，所述强弱程度包括两档，分别为弱档或强档。
13.优选的，所述步骤s3中，“根据所述碰撞信号的强弱程度选择吸能器的吸能力大小”具体为，当判断得到所述碰撞信号属于弱档时，所述点火电极点火引爆所述起爆材料，产生与所述弹性件的压力方向相反且大于所述弹性件的压力的气压力，进而使所述移动件与所述卡口脱开，使仅所述内吸能钢带具有吸能作用；当判断得到所述碰撞信号属于强档时，所述内吸能钢带和外吸能钢带同时具有吸能作用。
14.本发明的有益效果主要体现在：1、设置可选择地与外吸能钢带连接的吸能器，以调节钢带的刚性大小，当撞击力较大或车速较快时，与外吸能钢带连接，使内、外吸能钢带同时有效，来保证钢带具有较高的刚性承受；当撞击力较小或车速较慢时，与外吸能钢带脱离，仅使内吸能钢带有效，使钢带具有较小的刚性承受，这样的结构设置扩大了吸能器整体的吸能力范围，确保转向管柱在撞击小或大时都可以进行溃缩，来最大程度保证驾驶员的安全；
2、采用起爆器作为吸能器，通过引爆其内部的起爆材料，来快速实现销钉的外凸或回缩，来达到控制销钉与外吸能钢带之间的连接或分离的目的，起爆器使得销钉的回缩为瞬时动作，确保吸能器可以快速应对撞击的产生，避免转向管柱溃缩失败导致驾驶员受伤，提高吸能器的安全性。
附图说明
15.下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：图1：吸能器的示意图；图2：起爆器总成的示意图；图3：起爆器总成的剖视图；图4：起爆器总成的爆炸示意图；图5：转向管柱总成的示意图；图6：转向管柱总成的剖视图；图7：图6中a部分的放大图。
具体实施方式
16.以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
17.在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。
18.如图1至图4所示，本发明揭示了具有可控吸能力的吸能器，包括钢带总成和起爆器总成，所述钢带总成包括均呈u型结构的内吸能钢带6和外吸能钢带7，两者紧贴设置且所述外吸能钢带7位于所述内吸能钢带6的外侧，所述内吸能钢带6的两端分别具有与转向系统的上护管8和下护管9分别固接用的第一定位孔601、第二定位孔602，所述外吸能钢带7的第一端设有与所述上护管8固接用的第三定位孔701，第二端设有卡口702，所述第一定位孔601和第三定位孔701同轴设置；所述起爆器总成包括固定在所述下护管9上的起爆器壳体，内置于所述起爆器壳体内的移动件和对所述移动件始终施压使其外露于所述起爆器壳体的弹性件4，所述移动件与所述卡口702连接；所述起爆器壳体内部还设置有起爆材料，所述起爆器壳体上设置有所述起爆材料的点火电极5，所述点火电极5通电后引爆所述起爆材料，产生与所述弹性件4的压力方向相反且大于所述弹性件4的压力的气压力，进而使所述移动件与所述卡口702脱开。
19.本发明设置吸能器来可选择地与外吸能钢带7连接，来调节钢带的刚性大小，其工作原理为：当撞击力较大或车速较快时，与外吸能钢带7连接，使内吸能钢带6和外吸能钢带7同时有效，此时钢带同时具有内吸能钢带6和外吸能钢带7的双重刚性，可保证其具有较高
的刚性承受能力；当撞击力较小或车速较慢时，吸能器与外吸能钢带7脱离，此时外吸能钢带7失效，钢带仅具有内吸能钢带6的刚性，使钢带具有较小的刚性承受能力，这样的结构设置扩大了吸能器整体的吸能力范围，确保转向管柱在撞击小或大时都可以进行溃缩，实现吸能器整体的吸能效果的最大化，来最大程度保证驾驶员的安全。
20.本发明优选实施例中选择起爆器总成作为与钢带可选择连接的控制结构，具体的如图2至图4所示，所述起爆器壳体由封壳1和外壳2共同固接而成，其内部形成中空的容置腔100，所述容置腔100内设置有作为所述移动件的t字型的销钉3，所述销钉3的端部301一侧抵接有所述弹性件4，在所述端部301另一侧的容置腔100内填充有所述起爆材料，初始状态下，所述销钉3受所述弹性件4的压力推动使所述销钉3的尖端从所述封壳1的轴孔101伸出；第二状态下，所述点火电极5通电后引爆所述起爆材料，所述起爆材料产生的气压力作用于所述端部301，克服所述弹性件4的弹力后推动所述销钉3移动。
21.进一步的，所述封壳1和外壳2之间通过过盈配合连接为一体，所述封壳1的侧壁上具有用于避开所述点火电极5的凹槽102，所述外壳2的顶端具有一排气孔201。过盈配合使得所述封壳1和外壳2之间无需增加额外结构，可以尽可能地精简起爆器总成的结构、体积以及重量，节约制造成本。当然，所述封壳1和外壳2之间也可以通过卡接、胶接等可行的固接方式。
22.所述起爆器总成内的所述弹性件4优选为弹簧，所述起爆材料优选为火药。当然在其他可行的实施例中，所述弹性件4也可以是其他具有弹力的连接件，所述起爆材料也可以是其他具有瞬时爆炸效果的材料。
23.如图1、7所示，所述内吸能钢带6的第一内吸能直线部603长于所述外吸能钢带7的第一外吸能直线部703，所述内吸能钢带6的第二内吸能直线部604与所述外吸能钢带7的第二外吸能直线部704等长且相贴。
24.所述第一内吸能直线部603靠近所述第一外吸能直线部703的端部处设置有一外凸的第一凸部605，使得所述内吸能钢带6产生一定的折弯，增强其吸能力。所述第一内吸能直线部603上设有与所述第二定位孔602同轴相对的避位孔607，来方便安装。
25.如图5至图7所示，本发明还揭示了转向管柱总成，包括护管总成、设置于所述护管总成内的转向轴总成（图中未示出）、以及具有可控吸能力的吸能器，所述护管总成包括相互套接且可相对轴向移动的上护管8和下护管9，所述具有可控吸能力的吸能器包括钢带总成和起爆器总成，所述钢带总成包括均呈u型结构的内吸能钢带6和外吸能钢带7，两者紧贴设置且所述外吸能钢带7位于所述内吸能钢带6的外侧，所述内吸能钢带6的一端通过第一定位孔601与所述上护管8固接，另一端通过第二定位孔602与下护管9固接，所述外吸能钢带7的第一端通过第三定位孔701与所述上护管8固接，另一端设有卡口702，所述第一定位孔601和第三定位孔701同轴设置；所述起爆器总成包括固定在所述下护管9上的起爆器壳体，内置于所述起爆器壳体内的移动件和对所述移动件始终施压使其外露于所述起爆器壳体的弹性件4，所述移动件与所述卡口702连接；所述起爆器壳体内部还设置有起爆材料，所述起爆器壳体上设置有所述起爆材料的点火电极5，所述点火电极5通电后引爆所述起爆材料，产生与所述弹性件4的压力方向相反且大于所述弹性件4的压力的气压力，进而使所述移动件与所述卡口702脱开。
26.所述起爆器壳体由封壳1和外壳2共同固接而成，其内部形成中空的容置腔100，所
述容置腔100内设置有作为所述移动件的t字型的销钉3，所述销钉3的端部301一侧抵接有所述弹性件4，在所述端部301另一侧的容置腔100内填充有所述起爆材料，初始状态下，所述销钉3受所述弹性件4的压力推动使所述销钉3的尖端从所述封壳1的轴孔101伸出；第二状态下，所述点火电极5通电后引爆所述起爆材料，所述起爆材料产生的气压力作用于所述端部301，克服所述弹性件4的弹力后推动所述销钉3移动。
27.在优选实施例中采用起爆器总成作为吸能器，通过引爆其内部的起爆材料，来快速实现所述销钉3的外凸或回缩，来达到控制所述销钉3与外吸能钢带7之间的连接或分离的目的，起爆器总成使得所述销钉3的回缩为瞬时动作，从而确保吸能器可以快速应对撞击的产生，避免转向管柱溃缩失败导致驾驶员受伤，提高吸能器的安全性。
28.在其他可行的实施例中，所述可控吸能力的吸能器中也可以由钢带和其他可瞬时与所述钢带连接或分离的控制机构组成，例如将所述起爆器总成由一电磁铁（图中未示出）替代，所述电磁铁至少包括固定在所述下护管9上的电磁铁壳体以及内置于所述电磁铁壳体内的移动轴，所述移动轴伸出后与所述卡口702连接；所述电磁铁通电后使所述移动轴可选择地与所述卡口702脱开。
29.本发明所述的转向管柱总成的使用方法，包括如下步骤：s1、接收碰撞信号；s2、判断所述碰撞信号的强弱程度；其中所述“判断所述碰撞信号的强弱程度”，是根据碰撞时刻的车速或碰撞力来区别，所述强弱程度包括两档，分别为弱档或强档。所述车速或碰撞力为设置在汽车主控制器内的阈值。
30.s3、根据所述碰撞信号的强弱程度选择吸能器的吸能力大小，并控制所述上护管8向下护管9内进行保护性收缩。其中，“根据所述碰撞信号的强弱程度选择吸能器的吸能力大小”具体为，当判断得到所述碰撞信号属于弱档时，所述点火电极5点火引爆所述起爆材料，产生与所述弹性件4的压力方向相反且大于所述弹性件4的压力的气压力，进而使所述移动件可选择地与所述卡口702脱开，使仅所述内吸能钢带6具有吸能作用；当判断得到所述碰撞信号属于强档时，所述内吸能钢带6和外吸能钢带7同时具有吸能作用。
31.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
32.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。