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适配福特福克斯的可折叠非气囊转向轮毂结构

项目分类:汽车类 发布时间:2022-06-28 ID:662627
  • 适配福特福克斯的可折叠非气囊转向轮毂结构
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  在乘用车主被动安全配置的结构设计环节,转向系统的溃缩吸能结构一直是整车安全开发中的核心子项,区别于带气囊起爆模块的转向柱总成,这类非气囊配置的可折叠转向轮毂,主要面向入门配置车型的转向柱适配需求,核心作用是在车辆发生正面碰撞时,通过自身结构的有序折叠溃缩,吸收碰撞过程中传递到转向柱的冲击能量,避免刚性结构直接将冲击力传导至驾驶员胸部区域,同时兼顾日常行驶过程中转向操作的连接刚度需求,保证转向力矩传递的精准性。

  从结构设计逻辑来看,该转向轮毂采用上下分体式的承载布局,下部为多层阶梯式的圆柱安装基座,基座的阶梯尺寸完全匹配福特福克斯转向柱上端的安装定位止口,安装时基座端面与转向柱上端面贴合,通过周向布置的螺栓孔完成刚性固定,基座的外径公差控制在IT7级精度范围,保证与转向柱配合的同轴度误差不超过0.05mm,避免转向过程中出现轮毂偏摆导致的方向盘抖动问题。上部为带周向安装孔的环形连接法兰,法兰面的孔位对应方向盘底部的安装点位,法兰与下部基座之间通过多根均匀分布的支撑筋完成连接,支撑筋的截面采用变厚度设计,靠近基座的位置厚度更大,保证日常转向受力时的结构强度,靠近法兰的位置预设了诱导溃缩的应力槽,当碰撞冲击力达到设定阈值时,支撑筋会沿着应力槽的位置发生有序弯折,实现整个轮毂结构的轴向折叠,不会出现无规则的断裂飞溅。

  实际装车应用场景中,这类转向轮毂需要匹配对应车型的转向柱行程参数,其轴向安装高度需要保证方向盘安装后,与驾驶员胸部的距离满足整车人机工程的设定要求,同时折叠溃缩的行程需要与转向柱本身的溃缩行程做匹配,两者的溃缩力曲线需要做协同标定,避免出现轮毂先于转向柱溃缩或者转向柱先于轮毂溃缩的情况,保证整个碰撞吸能过程的力值平稳,不会出现瞬间的力值峰值对驾驶员造成伤害。在日常使用工况下,该轮毂需要承受驾驶员施加在方向盘上的各个方向的操作力,包括转向时的圆周力矩、颠簸路面传递上来的轴向冲击、以及误操作时的径向掰动载荷,因此支撑筋的材质选用了屈服强度适中的低碳合金钢,既保证正常使用下的结构刚度不会产生塑性变形,又能在碰撞时按照设计路径发生溃缩,不会因为刚度过高导致无法折叠,也不会因为刚度过低导致正常行驶时产生结构形变影响转向手感。

  从安装边界来看,该轮毂的下部基座最大外径与转向柱上端的护套内径预留了2mm的装配间隙,方便装配过程中的对位调整,同时避免转向过程中基座与护套产生摩擦异响;上部法兰的环形内孔直径预留了转向柱线束的穿过空间,线束穿过时不会与法兰边缘产生剐蹭,避免长期使用后线束绝缘层被磨损导致电路故障。整个轮毂的外轮廓没有尖锐的凸起结构,所有棱边都做了R2以上的圆角处理,一方面是避免装配过程中划伤操作人员,另一方面也是碰撞过程中减少对周边部件的剐蹭破坏。在结构建模过程中,需要重点验证支撑筋的应力分布情况,通过有限元仿真模拟不同载荷下的应力集中位置,调整应力槽的深度和角度,保证溃缩起始力值稳定在设计区间内,同时要做循环疲劳寿命验证,模拟十万次转向操作后结构的形变情况,确保长期使用后连接精度不会出现衰减。

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