本發(fā)明涉及汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的改良，具體是一種防止怠速抖動的汽車轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

怠速，是指發(fā)動機在無負載的情況下運轉(zhuǎn)，只需要客服自身內(nèi)部機件的摩擦阻力，不對外輸出功率；怠速可以通過調(diào)整節(jié)氣門開度和怠速供油進行調(diào)整。怠速抖動：是指發(fā)動機在無負載輸出情況下，由動力總成系統(tǒng)傳遞到車身系統(tǒng)的振動現(xiàn)象。

避免怠速時引起的方向盤抖動是汽車對包括方向盤的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計的重要方向。因為方向盤的抖動直接影響駕駛員的心情及乘坐的舒適性。此外，現(xiàn)代汽車設(shè)計中，整車設(shè)計和零部件設(shè)計是分別完成的，當樣車試制出來后，一旦發(fā)現(xiàn)方向盤抖動時，總是選擇優(yōu)化轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)來克服方向盤的抖動，因為涉及車身改動牽涉的地方太多。

一般情況下用方向盤垂向和橫向抖動來衡量怠速抖動的大小，要減小方向盤的怠速抖動，設(shè)計要求方向盤的垂向和橫向振動模態(tài)要分別低于或者高于怠速4-5Hz。

現(xiàn)有技術(shù)中解決方向盤怠速怠速抖動的技術(shù)方案包括在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加加強結(jié)構(gòu)或減振機構(gòu)來實現(xiàn)，由于沒有針對轉(zhuǎn)向管柱進行改良設(shè)計，獲得的對方向盤怠速減振的效果有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種防止怠速抖動的汽車轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種防止怠速抖動的汽車轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)，包括方向盤骨架、轉(zhuǎn)向管柱總成、轉(zhuǎn)向管柱支架總成；其特征在于：

所述轉(zhuǎn)向管柱總成包括變截面轉(zhuǎn)向軸、變截面轉(zhuǎn)向空心管柱A及變截面空心轉(zhuǎn)向管柱B，其中變截面轉(zhuǎn)向軸一端由變截面轉(zhuǎn)向管柱A(3)前端穿出后與方向盤骨架連接，變截面轉(zhuǎn)向軸的另一端與變截面轉(zhuǎn)向管柱B的一端連接；所述轉(zhuǎn)向管柱支架總成具有與轉(zhuǎn)向管柱連接的可調(diào)式夾持機構(gòu)、與車身連接支架和與CCB管梁連接的連接件。

由于上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明有以下積極效果：

1、采用帶動力吸振塊的轉(zhuǎn)向盤骨架，能夠吸收轉(zhuǎn)向盤垂直振動和橫向振動。

2、轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)中：由于采用中空的輕量化設(shè)計，減輕了轉(zhuǎn)向盤端的質(zhì)量分布，對于降低怠速抖動可以增加轉(zhuǎn)向盤本體頻率2Hz左右；其中變截面轉(zhuǎn)向管柱A的收口結(jié)構(gòu)可以提高轉(zhuǎn)向盤本體模態(tài)2-3Hz；變截面轉(zhuǎn)向軸的軸端的花鍵位于變截面轉(zhuǎn)向管柱A的變截面收口段處，距離轉(zhuǎn)向管柱空心軸A的端部約500mm，花鍵越靠近變截面轉(zhuǎn)向軸2的端頭，其轉(zhuǎn)向管柱本體模態(tài)越高，越能很好的避開怠速頻率。這一點是防止怠速抖動的關(guān)鍵因素，即空心軸花鍵位置即裝配轉(zhuǎn)向盤的位置越靠近轉(zhuǎn)向管柱2的端面距離在500mm左右時，轉(zhuǎn)向盤避開怠速抖動頻率的效果越顯著。

3.采用變截面管柱，變截面的方向為向方向盤方向截面逐漸減小，以此來減少懸臂梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布，可以提高轉(zhuǎn)向管柱模態(tài)2-3Hz。

方向盤處的結(jié)構(gòu)質(zhì)量越重對于模態(tài)的控制合分布越不利，因此在靠近方向盤處的空心軸設(shè)計，且空心部分靠近方向盤端距離較近。

附圖說明

圖1為轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2帶動力吸振塊的方向盤骨架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為帶轉(zhuǎn)向管柱支架的轉(zhuǎn)向管柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為轉(zhuǎn)向管柱支架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為轉(zhuǎn)向管柱支架結(jié)構(gòu)等軸測圖；

圖6轉(zhuǎn)向管柱支架加強結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7轉(zhuǎn)向管柱局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8轉(zhuǎn)向管柱銷軸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9轉(zhuǎn)向管柱空心軸B結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10變截面轉(zhuǎn)向軸2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-方向盤骨架，1.1-吸振塊A，1.2-吸振塊B,1.3-吸振塊C；2-變截面轉(zhuǎn)向軸，2.1-管柱配合花鍵，2.2-管柱軸承，2.3-轉(zhuǎn)向盤卡扣軸，2.4-管柱軸端部；3-變截面轉(zhuǎn)向管柱A，3.1-變截面收口段，3.2-管柱過盈配合卡槽；4-(轉(zhuǎn)向管柱與CCB管梁連接結(jié)構(gòu))轉(zhuǎn)向管柱支架總成，4.1-轉(zhuǎn)向管柱連接橫板，4.2-轉(zhuǎn)向管柱上部連接U型板，4.3-管柱與車身連接支架，4.4-轉(zhuǎn)向管柱與CCB管梁連接塊，4.5-拉簧，4.6-轉(zhuǎn)向管柱下部支撐板，4.7-轉(zhuǎn)向管柱連接橫板，4.8-管柱下部U型板，4.9-管柱蝶形支撐板；5-變截面轉(zhuǎn)向管柱B，5.1-變截面凸臺；6-十字萬向節(jié)；7-轉(zhuǎn)向軸；8-尾端轉(zhuǎn)向節(jié)。

具體實施方式

以下通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。

參見圖1：圖中的防止怠速抖動的汽車轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)包括方向盤骨架1、轉(zhuǎn)向管柱總成、轉(zhuǎn)向管柱支架總成4；其中：所述轉(zhuǎn)向管柱總成包括變截面轉(zhuǎn)向軸2、變截面轉(zhuǎn)向空心管柱A3及變截面空心轉(zhuǎn)向管柱B5，其中轉(zhuǎn)向管柱空心軸C2一端由變截面轉(zhuǎn)向管柱A3前端穿出后與方向盤骨架1連接，變截面轉(zhuǎn)向軸2的另一端與變截面轉(zhuǎn)向管柱B5的一端連接；所述轉(zhuǎn)向管柱支架總成4具有與轉(zhuǎn)向管柱連接的可調(diào)式夾持機構(gòu)、與車身連接支架和與CCB管梁連接的連接件。

圖2給出帶動力吸振塊的方向盤骨架實施例。實施例中，方向盤骨架為鎂鋁合金結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)向盤的三個腹板上的分別設(shè)置有吸振塊A1.1、吸振塊B1.2及吸振塊C1.3，其中吸振塊B用于主要吸收轉(zhuǎn)向盤垂向振動頻率，(公式中K-剛度，M-質(zhì)量F-頻率)，吸收頻率一般做成77-80Hz頻率的吸振吸振塊，材料可以為磁鐵或金屬鉛塊，金屬塊用螺栓連接在腹板上便于拆卸。吸振塊A和吸振塊C用于主要吸收轉(zhuǎn)向盤橫向振動。應用組合方式可以根據(jù)兩個金屬塊的頻率組成成不同的吸收頻率，吸收振動效果更佳。吸振塊結(jié)構(gòu)不應過大，且不影響轉(zhuǎn)向盤骨架與外蒙皮的裝配。且與安全氣囊之間不得存在裝配干涉。

轉(zhuǎn)向盤總成一般由轉(zhuǎn)向盤骨架、轉(zhuǎn)向盤外蒙皮、組合開關(guān)、安全氣囊等總成組成。

參見圖3、7、8、9、10：轉(zhuǎn)向管柱總成中：所述變截面轉(zhuǎn)向空心管柱A3在靠近方向盤一端具有變截面收口段3.1，遠離方向盤一端的表面具有管柱過盈配合卡槽3.2，所述管柱過盈配合卡槽通過接觸和限位控制管柱內(nèi)部變截面轉(zhuǎn)向軸2的安裝；其中：變截面空心管柱A3通過滾動軸承與內(nèi)部變截面轉(zhuǎn)向軸2連接，兩者只允許相對轉(zhuǎn)動；變截面空心轉(zhuǎn)向管柱B5與變截面轉(zhuǎn)向軸2之間是通過花鍵連接，只允許兩者之間的相對滑動；所述變截面轉(zhuǎn)向軸2的管柱軸端部2.4外面表具有螺紋，用來安裝螺母來對轉(zhuǎn)向盤進行限位防止轉(zhuǎn)向盤向上竄動；依次具有用于與方向盤連接的轉(zhuǎn)向盤卡扣軸段2.3，之后還依次安裝有管柱軸承2.2、管柱配合花鍵2.1；管柱軸承2.2為變截面轉(zhuǎn)向空心管柱A3與變截面轉(zhuǎn)向軸2之間的連接部件。

通常轉(zhuǎn)向盤安裝位置到管柱支架擰緊螺栓的位置距離決定著轉(zhuǎn)向管柱本體的振動模態(tài)，變截面轉(zhuǎn)向軸2上方向盤連接的位置處到轉(zhuǎn)向管柱支架總成擰緊螺桿中心線的距離L為400-500mm使，轉(zhuǎn)向盤具有很好的避免怠速抖動特性，因此轉(zhuǎn)向盤卡扣軸2.3的位置和距離是設(shè)計防抖動轉(zhuǎn)向管柱的一個重要因素。管柱軸承2.2為變截面轉(zhuǎn)向空心管柱A與變截面轉(zhuǎn)向軸之間的連接部件，一般為球滾動軸承。變截面轉(zhuǎn)向空心管柱A和變截面轉(zhuǎn)向空心管柱B設(shè)計成空心軸，為防止怠速抖動，空心軸具有良好的質(zhì)量特性，且軸本身剛度滿足設(shè)計需求，因此空心軸也是防抖動轉(zhuǎn)向管柱的一個設(shè)計方法。

該結(jié)構(gòu)可以進行轉(zhuǎn)向管柱本體的輕量化，也可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向管柱的模態(tài)頻率提升，避開怠速抖動頻率。此外，管柱的空心軸一般由兩段組成，其結(jié)構(gòu)分別如圖9、10所示，轉(zhuǎn)向軸空心軸分布在轉(zhuǎn)向管柱的前部靠近轉(zhuǎn)向盤一段，為了實現(xiàn)防抖動特性通常把圖9中結(jié)構(gòu)設(shè)計成前端靠近花鍵位置為空心，遠離花鍵位置為實心的設(shè)計，如果對于質(zhì)量分布有限制也可以將圖9結(jié)構(gòu)設(shè)計成前后通透的空心軸。圖10中與變截面轉(zhuǎn)向軸相連接的變截面管柱5外部還布置有轉(zhuǎn)向電機和電機控制器、及其支架，為轉(zhuǎn)向管柱的控制部分。該部分的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分布對于轉(zhuǎn)向管柱的本體模態(tài)影響因素不大，因此帶控制器的轉(zhuǎn)向管柱與不帶有控制器的轉(zhuǎn)向管柱只要管柱本體結(jié)構(gòu)相同，則轉(zhuǎn)向管柱的模態(tài)即大致相同，因此在設(shè)計轉(zhuǎn)向管柱的本體的模態(tài)時不考慮轉(zhuǎn)向電機和控制的影響因素。轉(zhuǎn)向管柱銷軸一般為實體結(jié)構(gòu)，防止怠速抖動時可將轉(zhuǎn)向管柱銷軸設(shè)計成空心軸。

實施例中，變截面轉(zhuǎn)向管柱A3變截面收口段3.1，是應用漸變截面在靠近轉(zhuǎn)向管柱的軸端進行截面突變形成收口的窄截面，該窄截面可以有效增加轉(zhuǎn)向管柱的整車頻率，變截面轉(zhuǎn)向管柱B具有變截面凸臺5.1。也可將兩個轉(zhuǎn)向管柱靠近轉(zhuǎn)向盤方向的管柱進行窄截面設(shè)計，遠離離轉(zhuǎn)向盤方向的管柱進行增加管柱截面的設(shè)計。變截面轉(zhuǎn)向管柱A3的外徑為40-42mm。

進一步地，變截面轉(zhuǎn)向軸2靠近管柱配合花鍵2.1的位置為空心體，遠離管柱配合花鍵位置為實心軸；或整個變截面轉(zhuǎn)向軸2為空心軸。

優(yōu)選地，變截面轉(zhuǎn)向軸的軸端的花鍵2.1位于變截面轉(zhuǎn)向空心管柱A3的變截面收口段處，距離轉(zhuǎn)向管柱空心軸A的端部為500mm，或接近500mm。

更優(yōu)選地，變截面轉(zhuǎn)向2、變截面轉(zhuǎn)向空心管柱3及變截面空心轉(zhuǎn)向管柱5變截面的方向為向方向盤方向截面逐漸減小。

參見附圖3-6：轉(zhuǎn)向管柱支架總成4中與轉(zhuǎn)向管柱連接的可調(diào)式或彈性夾持機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向管柱上部連接U型板4.2和管柱下部U型夾板4.8，其中轉(zhuǎn)向管柱上部連接U型板4.2開口向下位于管柱下部U型夾板4.8的開口處，由螺桿同時穿過轉(zhuǎn)向管柱上部連接U型板4.2和管柱下部U型夾板4.8通過螺母將兩者進行固定，其中設(shè)置在管柱下部U型夾板4.8上用于螺桿穿過的孔為條形孔，在轉(zhuǎn)向管柱上部連接U型板4.2和管柱下部U型夾板4.8上分別具有彈簧掛耳，通過拉簧4.5將轉(zhuǎn)向管柱上部連接U型板4.2的開口處與位于夾持機構(gòu)中的變截面轉(zhuǎn)向空心管柱A3上表面彈性接觸。轉(zhuǎn)向管柱下部支撐板4.6與管柱下部U型夾板4.8固定，它具有支撐變截面轉(zhuǎn)向空心管柱A3下表面弧形面；所述管柱與車身連接支架4.3固定在轉(zhuǎn)向管柱上部連接U型板4.2頂部。

進一步地，轉(zhuǎn)向管柱支架總成4還具有轉(zhuǎn)向管柱連接橫板4.1，所述轉(zhuǎn)向管柱連接橫板4.1的中部下沉與管柱下部U型夾板4.8的底部連接，在兩端形成的肩部分別安裝有轉(zhuǎn)向管柱與CCB管梁連接塊4.4及垂直安裝的管柱蝶形支撐板4.9；優(yōu)選地，所述管柱蝶形支撐板4.9上具有L形加強筋。

上述結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)向管柱下部支撐板4.8的作用為增加轉(zhuǎn)向管柱的垂向振動頻率，該結(jié)構(gòu)可以提升管柱垂向頻率2Hz，轉(zhuǎn)向管柱連接橫板管柱與下部U型夾板4.8底部連接后，構(gòu)成上下兩層，厚度1.4mm通過兩層點焊連接；管柱與車身連接支架4.3的固定螺栓的擰緊力矩影響管柱的橫向振動頻率，可以選擇可以調(diào)節(jié)擰緊力矩的螺栓進行固定；管柱上部連接U型板4.2和管柱下部U型夾板4.8為轉(zhuǎn)向管柱的上部的限位結(jié)構(gòu)，U型板4.2如果空間允許可以選擇帶有一定夾角的U型板，可以增加固定裝置的橫向運動，轉(zhuǎn)向管柱下部支撐板4.8為與車身增加連接部件，可以增加管柱在整車上的垂向頻率。增加范圍一般為2-4Hz。轉(zhuǎn)向管柱支架結(jié)構(gòu)的等軸測圖如圖5所示。其中U型板4.2、擰緊螺栓、轉(zhuǎn)向管柱下部支撐板4.6對于整車管柱的單體的模態(tài)影響較大。設(shè)計這幾處的結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

實施例中，管柱蝶形支撐板4.9的厚度為1.4mm，蝶形板與轉(zhuǎn)向管柱連接橫板4.1通過焊接連接。轉(zhuǎn)向管柱與CCB管梁連接塊4,4是將轉(zhuǎn)向管柱連接橫板與CCB管梁通過螺栓連接在一起。

以上這些實施例應理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。