转向管柱的碰撞安全设计

1、编号：SM-ZD-75218转向管柱的碰撞安全设计Orga nize en terprise safety man ageme nt pla nning, guida nee, in spect ion and decisi on-mak ing.en sure the safety status, and unify the overall pla n objectives编制：审核：时间：本文档下载后可任意修改精编安全管理 | SAFETY MANAGEMENT转向管柱的碰撞安全设计简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物

2、、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。根据GB 11557防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规 定3.1及3.2要求：不装人体模块的整备车辆以 48.353.1 km/h之间的车速正面撞击障碍壁时，转向柱管和转向轴的 上端允许沿着平行于汽车纵向中心线的水平方向向后窜动， 但其窜动量不得大于 127 mm （在动态下测量）；人体模块 以24.1+12 km/h 的速度水平撞击转向盘时，作用在转向盘上的水平力不得大于11123N，因此，对转向盘及转向管柱 提出了安全方面的要求。图1所示为某车型转向管柱总成结构，转向管柱的

3、安全设计体现在吸能和溃缩两个方面，最终目的是减少对驾驶员 的伤害，正面碰撞时方向盘、转向管柱和转向器组成的转向 系统对驾驶员造成的损伤占到驾驶员损伤的46%。对于转向系统对人的伤害来自于方向盘和转向管柱。造成人员伤害的 部位集中在头部、胸部及腿部。所以，采取措施是碰撞时转 向系零部件的塑性变形、弹性变形以及某些零部件相互分开不能传递运动和力或者利用零部件之间的摩擦来吸收冲击能量。因此，如何使管柱实现溃缩吸能要求，以保护乘员安 全，对管柱的设计提出了要求， 同时，为了满足相应的要求， 管柱各部分的结构设计和选型是关键。对转向管柱一般设计参数要求如下：(1)压缩行程：转向柱及中间轴的可压缩行程15

4、0mm以上；(2 )转向柱系统的最小临界压缩力：1.12.5kN ;(3) 转向柱断开联接盒分离力： 联接盒每个注塑销的破坏力为500N，转向柱上每个可断开联接盒一般有24个注塑销；(4) 除了保证规定的轴向压缩力外，还要有足够的抗弯 强度，以提高轴向吸能效果；(5) 压缩吸能部分上、下端有一定的强度和刚度差异， 保证压缩吸能力的传递；典型的缓冲吸能转向系统结构上包括方向盘、转向轴套 管、转向轴、转向器以及当方向盘受到撞击时能够吸收冲击第5页/总5页FS 精编安全管理 | SAFETY MANAGEMENT能量的其他元件等（如图3所示）。变形及溃缩部位分上节和下节（中间传动轴及下传动轴）两部分

5、，一般以驾驶室前 围为界限，可吸收来自于车前一次碰撞和来自于驾驶员的二 次碰撞能。（a）可压缩变形的转向柱（b）可变形支架转向管柱的上节溃缩结构繁多，但大都利用摩擦力、剪 断力和变形力来吸收能量，轴向变形常用到的机构有花键轴 及花键套式、尼龙销式、钢珠滚压式和套管挤压吸能式等， 中间传动轴及下传动轴的结构常用的有花键式、波纹管式、 胶盘式或多种结构配合。由于转向管柱溃缩及吸能主要在轴向方向，而对于部分 车型由于涉及原因导致碰撞过程中管柱受力方向并不都是 轴向，从而导致轴向溃缩不能完全发挥作用，所以在设计中 应考虑管柱的弯曲受力，减小弯矩同样可以达到碰撞对管柱 的要求，防止碰撞过程中管柱轴向窜动过大波纹管在满足转 矩要求的同时，还可同时满足碰撞轴向溃缩要求或弯曲溃缩 功能。因此，带波纹管形式的转向传动轴得到了广泛的应用。结束语通过扭转校核方法满足管柱的转向要求，通过结构设计 满足管柱的碰撞方面要求，保证驾驶员安全。在设计中转矩 的功能实现及校核、安全设计及校核，都要经过大量的试验 及分析才能确定。当然，一个成功的管柱设计不仅仅是以上 两种功能上的实现，还有诸如角度调节和轴向调节等方面， 还要经过强度、疲劳、固有频率、噪声、振动和吸能等各方 面的大量的CAE分析、零部件及