轉(zhuǎn)向管柱吸能結(jié)構(gòu)介紹

【摘要】簡要介紹ZG373A轉(zhuǎn)向管柱在整車發(fā)生碰撞時，為保護駕駛員生命安全的三級吸能功能。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)向管柱；三級吸能功能

可變傾角轉(zhuǎn)向管柱，它是連接方向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動元件，并傳遞它們之間的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)向管柱安裝在車身上，支撐著方向盤。汽車在行駛過程中經(jīng)常需要改變行駛方向，它將司機轉(zhuǎn)動方向盤的動作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕喌钠苿幼?，同時通過組合開關(guān)和點火開關(guān)滿足了駕駛員對燈光及汽車點火電器系統(tǒng)的控制要求。

1.管柱的三級吸能功能

當(dāng)汽車發(fā)生正撞時，碰撞能量使汽車的前部發(fā)生塑性變形，位于汽車前部的轉(zhuǎn)向管柱在碰撞力的作用下要向后即駕駛員胸部方向運動。這種運動的能量應(yīng)通過轉(zhuǎn)向管柱以機械的方式予以吸收，防止或減少其直接作用于駕駛員身上，造成人身傷害。另一方面，在汽車發(fā)生正碰時，駕駛員受慣性的影響有沖向方向盤的運動。駕駛員本身的運動能量一部分由約束裝置如安全帶、氣囊等加以吸收，另一部分傳遞給方向盤和轉(zhuǎn)向管柱系統(tǒng)。這部分能量也要通過方向盤及轉(zhuǎn)向管柱系統(tǒng)予以吸收，以防止超出人體承受能力的碰撞力傷害駕駛員。除了能滿足轉(zhuǎn)向管柱常規(guī)的功能外，在汽車發(fā)生正面碰撞時，能夠有效地吸收碰撞能量，防止或減少碰撞能量傷害駕駛員的轉(zhuǎn)向管柱稱為吸能式轉(zhuǎn)向管柱。

發(fā)生碰撞時，碰撞能量使汽車前部發(fā)生塑性變形，安裝在汽車前部與轉(zhuǎn)向器輸入端相聯(lián)的轉(zhuǎn)向中間軸在碰撞力的作用下向后運動。隔絕首次碰撞的影響可由轉(zhuǎn)向中間軸來完成。碰撞繼續(xù)發(fā)展，碰撞力作用在轉(zhuǎn)向管柱的下端，使轉(zhuǎn)向管柱向后移動；同時駕駛員在本身的慣性作用下沖向方向盤。盡管駕駛員本身有約束裝置如安全帶、氣囊的約束，仍有一部分能量要傳遞給轉(zhuǎn)向管柱系統(tǒng)。吸收二次碰撞能量和駕駛員的部分慣性能量是吸能式轉(zhuǎn)向管柱設(shè)計的目的。

套管吸能式轉(zhuǎn)向管柱的工作原理：當(dāng)汽車以一定速度的發(fā)生正面碰撞時，碰撞力首先使與車身聯(lián)接的固定支架上的注塑尼龍銷剪斷，使吸能式轉(zhuǎn)向管柱從車身上脫落下來。大約在3-5ms后，接著轉(zhuǎn)向軸組成注塑尼龍銷被剪斷（根據(jù)尼龍銷直徑的大小，確定剪切力的數(shù)值），轉(zhuǎn)向軸組成發(fā)生潰縮；同時，轉(zhuǎn)向管柱的內(nèi)、外套管被壓縮，內(nèi)、外套管的配合方式是點接觸的擠壓變形，起到吸收碰撞能量的作用。而在整個過程注塑尼龍銷被剪斷后以及套管在潰縮過程中，都與配合面有摩擦接觸，此時的摩擦力起緩沖作用，減少對駕駛員的傷害。

ZG373A轉(zhuǎn)向管柱總成發(fā)生碰裝時，吸能結(jié)構(gòu)的工作原理：

（1）車輛發(fā)生碰撞時，由于慣性的作用使駕駛員向前傾，通過方向盤傳遞給轉(zhuǎn)向管柱上支架向下運動的力，當(dāng)力達到一定程度時塞座與支架間連接用塑料銷剪斷，塞座與支架脫落，轉(zhuǎn)向管柱從車身上脫落（使塞座與支架產(chǎn)生脫落的力為889.6～1555.68N）。保證塞座與支架脫落的力的大小，是通過塞座與支架間的塑料銷直徑及塞座與支架間配合間隙保證的。

（2）轉(zhuǎn)向軸套管與轉(zhuǎn)向軸間連接用塑料銷剪斷，套管與轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生相對疊縮位移，吸收碰撞能量。而且由塑料銷與套管間摩擦力的作用，減緩轉(zhuǎn)向軸與套管間的相對運動速度，能夠起到緩沖的作用，吸收碰撞能量。使轉(zhuǎn)向軸套管與轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生初始位移的力為890～2220N，同時保證套管與轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生相對疊縮位移的力的大小，是通過套管與轉(zhuǎn)向軸間的塑料銷直徑及套管與轉(zhuǎn)向軸配合間隙保證的。

（3）同時轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)套管與外套管通過中間套產(chǎn)生相對疊縮位移，吸收碰撞能量（使內(nèi)套管與外套管產(chǎn)生初始位移的力為2000～2900N）。而確保轉(zhuǎn)向管柱產(chǎn)生位移的力大小，是通過安裝在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)套管與外套管間的中間套上鑲嵌的40個鋼球與內(nèi)、外套管的過盈量保證的。

總之轉(zhuǎn)向管柱是整車的安全件，其作用是用于防止在碰撞事故中由于慣性駕駛員向前傾斜，胸部撞擊到方向盤而造成傷害。在實際工作中當(dāng)駕駛員撞擊方向盤的力達到預(yù)設(shè)值，這時轉(zhuǎn)向管柱帶動方向盤將向下潰縮，讓出一定的空間，這樣減輕了對駕駛員胸部的傷害。另外，如果有撞擊能量從轉(zhuǎn)向器向上作用在轉(zhuǎn)向軸組成上，轉(zhuǎn)向軸組成將從中間斷開，避免了轉(zhuǎn)向管柱上移而傷害到駕駛員的人身安全。