CN104149842B - 一种提高转向***固有频率的转向管柱托架结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种提高转向***固有频率的转向管柱托架结构，包括下托架、上托架和转向管柱安装板。其在转向管柱上、下托架上设计一段朝向转向管柱安装方向盘的方向的延伸段，上、下托架上的转向管柱锁紧点也随延伸段移动至向方向盘靠近的位置，与转向管柱安装板上的安装硬点的位置错开，不在同一高度位置，且转向管柱锁紧点与方向盘之间的距离L1要小于安装硬点与方向盘之间的距离L2。本发明通过改变转向管柱上托架与下托架的结构来控制转向管柱中相对硬点即转向管柱锁紧点的锁紧位置，从而缩短转向管柱到方向盘段的距离，进而调节转向***的质量与刚度分布情况，实现转向***固有频率的提高。
Description
技术领域
本发明涉及汽车转向***。
背景技术
汽车转向***的功能是按照驾驶员的意愿输入转向指令，从而获得汽车整体的转向控制。随着人们对驾驶娱乐性、乘坐舒适性要求的提高，转向***作为人体直接接触感知的部件，其人机工程性能以及噪声振动性能成为人们越来越关注的指标，为了解决不同客户驾驶乐趣的要求，越来越多车型的转向***具有角度和高度可调机构，该机构可以使得方向盘的位置在一定范围内进行调整，以满足不同人群的驾驶习惯，如《汽车转向管柱可调倾角装置》（专利号：ZL200920203715）所示。然而由于可调结构的存在，弱化了转向管柱与上托架之间的连接刚度，如图1、图2所示。图1为传统转向管柱，图2是带有可调结构的转向管柱。如图1所示，传统结构中，通过上托架5直接与转向管柱缝焊，连接刚度较高，上托架通过安装硬点7与车身固定，转向***的固有频率特性比较好。如图2所示，而可调结构采用可调手柄固定板1和调节凸轮9配合一定量的锁紧力来实现转向管柱与上托架5的连接。故使得转向***的固有频率特性变差，导致转向***容易与车身、底盘***部分产生共振，影响驾驶舒适性和安全性，这就对转向***振动噪声的控制带来了新的挑战。
为适应市场广大客户的需求，汽车研发的周期也是大大加快，各种车型的升级改款车也越来越受到欢迎，尤其是转向***的升级，给客户直观的升级感受较强。在传统的汽车开发设计过程中，当转向***的固有频率不满足要求时，往往是通过增大转向管柱的直径、加厚转向管柱的结构件、改变转向管柱连接硬点布置位置等方式来提升固有模态，但是改款车由于受到成本、空间、重量的限制，以及转向***零部件通用性的考虑，转向管柱本身的可设计空间很小，导致这种方法收效甚微。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种提高转向***固有频率的转向管柱托架结构。这种结构能够实现对转向***固有模态的提高，针对不改变转向管柱安装硬点位置，在转向***改动较小的情况下，快速便捷的开发出符合要求的转向***，最大程度的实现零部件的通用化，从而大大缩短转向***的开发周期，降低了开发成本。
根据机械***的固有频率公式可知，***固有频率受***等效刚度和质量分布的影响。本发明所述的一种提高转向***固有频率的转向管柱托架结构。是以机械***的固有频率公式为理论基础，在不增加转向***各结构件尺寸和厚度，不改变转向***内部结构和制造成本的前提下，采用简单实用的方式来实现对转向***固有频率的调节。
本发明提出的一种提高转向***固有频率的转向管柱托架结构，包括下托架、上托架和转向管柱安装板；所述转向管柱安装板上有与车身固定的安装硬点，上托架与转向管柱安装板缝焊，上托架上有安装可调手柄转轴的可调滑槽，作为转向管柱锁紧点；转向管柱本体与下托架缝焊，下托架与转轴限位U型件缝焊；下托架、上托架通过可调手柄转轴连接，可调手柄转轴穿过转向管柱上托架上的可调滑槽、下托架、转轴限位U型件和可调手柄固定板通过调节凸轮配合连接锁紧。其改进点在于：在转向管柱上、下托架上设计一段朝向转向管柱安装方向盘的方向的延伸段，上、下托架上的转向管柱锁紧点也随延伸段移动至向方向盘靠近的位置，与转向管柱安装板上的安装硬点的位置错开，不在同一高度位置，且转向管柱锁紧点与方向盘之间的距离L1要小于安装硬点与方向盘之间的距离L2。
本发明在转向管柱托架结构设计过程中，通过改变转向管柱上托架与下托架的结构来控制转向管柱中相对硬点即转向管柱锁紧点的锁紧位置，从而缩短转向管柱到方向盘段的距离，进而调节转向***的质量与刚度分布情况，实现转向***固有频率的提高。
本发明具有提高转向***固有频率的作用，在产品开发过程中，能够通过极少的变动，快速有效的调整转向***的固有频率，满足不同车型、状态的要求，从而更易于实现转向***的平台化和通用化，降低开发成本和开发周期，并提高转向***的NVH性能，满足日益增长的驾驶乐趣和安全的要求。
附图说明
图1是传统转向管柱的结构示意图。
图2是传统的转向管柱带可调机构结构的示意图。
图3是本发明转向管柱结构的示意图。
图4是传统的可调结构的45°示意图。
图5是本发明可调结构的45°示意图。
图中，1-可调手柄固定板、2-转向管柱可调手柄转轴、3-转向管柱可调手柄转轴限位U型件、4-转向管柱下托架、5-转向管柱上托架、6-转向管柱安装板、7-转向管柱安装硬点、8-转向管柱上托架可调滑槽、9-转向管柱调节凸轮、10-转向管柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，转向管柱传统结构是在转向管柱上托架5上布置转向管柱安装硬点7，且与转向管柱10的接触边均采用缝焊连接，焊接部位包括上托架外边缘与内孔边缘。该结构简单，连接刚度较高，转向***整体的模态较高，但不能调节转向管柱的角度，用户只能在一个设计状态下进行驾驶。
参见图2和图4，本结构通过优化替换传统结构中的转向管柱上托架5且安装硬点7的位置不变，保证转向管柱10与其他部件的装配位置不变，使得转向管柱具有一定的可以调节方向盘角度的使用功能。该转向管柱可调结构由可调手柄固定板1、转向管柱可调手柄转轴2、转向管柱可调手柄转轴限位U型件3、转向管柱下托架4、转向管柱上托架5、转向管柱安装板6等部件构成。该转向管柱可调结构装配方式为：转向管柱安装板6与转向管柱上托架5缝焊；转向管柱10与转向管柱下托架4缝焊；转向管柱下托4与转向管柱可调手柄转轴限位U型件3缝焊；转向管柱可调手柄转轴2穿过转向管柱上托架5上的可调滑槽、转向管柱可调手柄转轴限位U型件3和可调手柄固定板2通过调节凸轮配合连接。调节凸轮起到可调机构的锁紧作用，锁紧后转向管柱形成一种位置的工作状态，其转向管柱锁紧点与方向盘安装花键的投影距离定义为L。经多次分析得出转向***的模态对L的灵敏度较高，故对不满足模态要求的转向管柱可调结构的L尺寸进行优化。
参见图3，所述发明结构为基于以上的优化，通过改变转向管柱上托架5的形貌，使得转向管柱上、下托架的上边缘向方向盘方向上移，有效缩短了L的长度，进而改变了整个转向管柱的质量分布情况，从而达到控制转向***固有频率的目的。
结合图3和图5可见，本发明的一种实施结构包括转向管柱上托架5、转向管柱下托架4和转向管柱安装板6。转向管柱安装板6上有与车身固定的安装硬点7，转向管柱上托架5与转向管柱安装板6缝焊，转向管柱上托架5上有安装可调手柄转轴2的可调滑槽，即为转向管柱锁紧点。转向管柱10与转向管柱下托架4缝焊，转向管柱下托架4与转轴限位U型件3缝焊，转向管柱上托架5、转向管柱下托架4通过可调手柄转轴2连接，可调手柄转轴2穿过转向管柱上托架5上的可调滑槽、下托架4、转轴限位U型件3和可调手柄固定板1通过调节凸轮配合连接锁紧。本发明中，在转向管柱上、下托架上具有一段朝向转向管柱安装方向盘的方向的延伸段A，上、下托架上的可调滑槽即转向管柱锁紧点也随延伸段A移动至向方向盘安装花键靠近的位置，与转向管柱安装板上的安装硬点7的位置错开，不在同一高度位置，且转向管柱锁紧点与方向盘之间的距离L1要小于安装硬点7与方向盘安装花键之间的距离L2。
作为进一步的实施例，转向管柱上托架5可设计为n形，其上部在与转向管柱安装板6缝焊部分的轴向长度与转向管柱安装板的轴向长度相当，而下部设置可调滑槽即转向管柱锁紧点的部分的轴向长度向方向盘安装花键的方向变长，形成一段延伸段A。
进一步，所述转向管柱下托架4也为n形，被夹于转向管柱上托架5内，其顶部下凹，焊接转向管柱10，下部与转向管柱上托架5连接，其轴向长度与转向管柱上托架5下部的轴向长度相当。
从以上结构可见，通过对转向管柱可调结构锁紧点位置的局部上移，改变了整个转向***质量、刚度的分布情况，使得转向***固有频率的调整变得简单易行，并且实现了保证性能的前提下，最大程度的实现了转向***的通用化，大大缩短了转向***的开发周期和开发成本。
以上内容是结合具体的优选方案对对本发明所作的详细描述，不能认定为本发明的具体实施情况仅局限于这些描述。在未示出的本发明的其他实施案例中，转向管柱各个零件形状可以不同于以上所述各个部分，从而适应于具体功能的要求，但仍能实现对转向***固有频率的控制，都应当属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种提高转向***固有频率的转向管柱托架结构，包括下托架、上托架和转向管柱安装板；所述转向管柱安装板上有与车身固定的安装硬点，上托架与转向管柱安装板缝焊，上托架上有安装可调手柄转轴的可调滑槽，作为转向管柱锁紧点；转向管柱本体与下托架缝焊，下托架与转轴限位U型件缝焊；下托架、上托架通过可调手柄转轴连接，可调手柄转轴穿过转向管柱上托架上的可调滑槽、下托架、转轴限位U型件和可调手柄固定板通过调节凸轮配合连接锁紧；其特征在于：所述转向管柱上、下托架上具有一段朝向转向管柱安装方向盘的方向的延伸段，上、下托架上的转向管柱锁紧点也随延伸段移动至向方向盘靠近的位置，与转向管柱安装板上的安装硬点的位置错开，不在同一高度位置，且转向管柱锁紧点与方向盘安装花键之间的距离L1要小于安装硬点与方向盘之间的距离L2。
2.根据权利要求1所述的提高转向***固有频率的转向管柱托架结构，其特征在于：所述上托架为n形，其上部在与转向管柱安装板缝焊部分的轴向长度与转向管柱安装板相当，而下部设置转向管柱锁紧点的部分的轴向长度向安装方向盘的方向变长，形成一段延伸段。
3.根据权利要求2所述的提高转向***固有频率的转向管柱托架结构，其特征在于：所述下托架也为n形，被夹于上托架内，其顶部下凹，焊接转向管柱，下部与上托架连接，其轴向长度与上托架下部的轴向长度相当。
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