关于电动调节定位式方向盘管柱结构的技术探究
摘要：汽车工业已成为促进我国经济发展以及生态文明建设的重要组成部分，在国民经济中的地位愈发重要。当前，汽车行业正在积极拥抱新一轮科技革命，坚持创新驱动，电动化、网联化、智能化如火如荼，未来在规划目标的进一步牵引指导下，将加快融入新发展格局，全面进入高质量发展新阶段。
关键词：管柱结构、汽车工业、技术探究
引言
汽车在行驶过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车转向的方法是驾驶员通过一套专设的机构，使汽车转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定角度。汽车在直线行驶过程中，转向轮往往也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反方向偏转，从而使汽车行驶方向恢复原来的行驶方向。这一套原来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，称为汽车转向系统。其组成包括汽车转向系统组成有方向盘、转向管柱、转向中间轴、转向油管等部分。
汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车转向系统是汽车必须要重视的两个系统之一。
1汽车转向系统的发展现状
汽车转向系统既保障车辆按照驾驶人操纵行驶，又使得车辆在受到路面偶尔冲击或意外偏离行驶方向时与其他系统配合保持车辆稳定行驶。因而，转向系统直接影响车辆的操作稳定性与安全性，也是驾驶过程中至关重要的一个系统。从汽车诞生之日起，转向系统的经历了由纯机械人力控制到液压助力，乃至电控全电驱动的转变。
在转向系统的发展过程中，转向系统的功能特性的优化逐渐完善，系统电气化、集成化程度逐渐提高。未来，在自动驾驶相关技术以及绿生活理念的推动下，汽车不仅仅是一个方便出行的交通工具，还会被赋予更多含义。而未来的汽车转向系统也一定是向着智能控制、节能环保以及更加安全舒适的方向靠近。
2汽车转向系统的发展历程
2.1机械式转向系统
机械式转向系统机械构造相对来讲比较简单，其性能能够满足汽车基本转向所需力，但采用此类转向系统，当汽车在转向时的转向力全部来自驾驶员手力，相对不同人体力，会产生不同的效果，女性转向盘操纵起来会相对比较沉重，从而当汽车行驶时，不能够完美的解决汽车转向行驶时的稳定以及汽车转向过程中“轻”与“灵”之间的矛盾。为了改善汽车行驶转向时的这一缺点，可以增大转向器的角传动比。增大角传动比虽然能够减少转动方向盘时所需要的手力，但同时也会影响到操纵的灵敏，所以并不能根本地解决“轻”与“灵”之间的矛盾。
2.2传统液压助力转向系统
传统液压助力转向系统（HPS）由于在机械转向添加了一套液压助力装置，其结构比之繁琐。驾驶员在转向时，转向系统主要是靠汽车发动机的力量来驱动汽车的油泵，由此通过油泵驱动的力量来协助驾驶员转动方向盘。使用该套传动系统能够改变转向器的角传动比，所以它能够在一定程度上改善转向时“轻”与“灵”，凭借于此，也是登上了汽车转向系统的舞台。但是，此类转向系统还存在着一些缺点：如油泵是由发动机所驱动，发动机在运作的过程中会一直源源不断地向油泵输送动力，当汽车不转向时，这就会造成动力的损耗。
2.3电液助力转向系统
电液助力转向系统（EHPS）是基于HPS的新创作，它改变了原有的借助于发动机的动力驱动油泵，使用电机驱动液压助力泵。电子控制式液力助力系统通过控制电磁阀，使动力转向系统的油压随着车速的变化而变化。使用EHPS，采用了电动控制，反应更加迅捷；同时相比于HPS，使用EHPS在低速或大转角行驶时，能够使得转向更加轻便。由于EHPS是用电机驱动，电机的转速可以调整，相比发动机驱动油泵，很大程度上解决了能量耗费的问题。但由于其造价昂贵、结构更复杂、维修任务繁重，使得该套转向系统并没有得到全面的应用。汽车方向盘
3电动调节定位式方向盘管柱结构的技术方案
3.1电动转向管柱技术的现有不足
电动转向管柱，是近几年开始在国内的一些高端车上使用的新兴技术。其主要由转向管柱芯轴、中间轴、转向管柱安装支架、柱管、控制器、伸缩电机、倾斜电机等构成，为了防止高度调节过程，转向芯轴转动，还设置了防摆结构。
然而在方向盘升降的过程中，由于受到蜗轮蜗杆的扭矩波动的影响，柱管本体也随传动结构进行小角度摆动，造成外壳及方向盘的震动感明显。
3.2具体技术方案
针对现有技术中的不足，现有一种电动调节定位式方向盘管柱结构，包括外筒、伸缩电机、内筒和伸缩定位件；外筒与车体相连接，外筒上设有定位件装配孔；伸缩电机设置于外筒上，伸缩电机设有伸缩端；内筒套设于外筒内侧，内筒上设有沿长度方向设置的矩形导槽，矩形导槽指向装配孔方向；
伸缩定位件包括导槽定位凸起、弹性件和外筒定位块，导槽定位凸起为矩形结构，并与矩形导槽的尺寸相适配，外筒定位块的尺寸与定位件装配孔相适配，弹性件的两端分别与导槽定位凸起及外筒定位块相接触。
伸缩电机的伸缩端选用螺杆，内筒上设有螺纹孔，螺纹孔与螺杆相适配。伸缩电机的动力输出轴与螺杆呈90度设置，伸缩电机的动力输出轴通过齿轮与螺杆传动连接。伸缩电机设置于外筒底部。伸缩电机的伸缩端选用电动推杆。伸缩定位件的弹性件选用碟簧或弹簧。
外筒定位块通过螺纹与装配孔预设的螺纹孔结构相连接。装配孔、矩形导槽、伸缩定位件的数量为两个以上，两个矩形导槽首尾相对，且依次排列设置于内筒上。外筒定位块顶面设有装配槽。定位凸起的顶面设有抵接台，抵接台与弹性件相接触。
4电动调节定位式方向盘管柱结构的使用实例
4.1具体实施例
下面结合具体实施例，对本设备的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1至图3所示，本设备设计了一种方向盘管柱定位结构，方向盘管柱定位结构装配于车体上，包括外筒10、伸缩电机20、内筒30和伸缩定位件40。外筒10与车体相连接，外筒10的侧边设有定位件装配孔11。伸缩电机20设置于外筒10底部，伸缩电机20设有伸缩端21（在本实施例中，伸缩电机20的伸缩端21选用螺杆，螺杆与伸缩电机20的动力输出轴传动连接，传动连接方式可选用齿轮传动或轴直连的方式，内筒30上设有螺纹孔22，螺纹孔22与螺杆相适配，在其他实施例中，伸缩电机的伸缩端也可选用电动推杆）。内筒30插接于外筒10的内侧，内筒30上设有沿长度方向设置的矩形导槽31，矩形导槽31指向定位件装配
孔11方向。伸缩定位件40包括导槽定位凸起41、弹性件42和外筒定位块43，导槽定位凸起41为矩形结构，并与矩形导槽31的尺寸相适配，外筒定位块43的尺寸与定位件装配孔11相适配，弹性件42的两端分别与导槽定位凸起41及外筒定位块43相接触。
在方向盘管柱定位结构的工作过程中，当使用人员需要调整方向盘所处的位置时，驱动伸缩电机工作，伸缩电机带动伸缩端的螺杆转动，螺杆转动的过程中，适配螺纹孔的螺杆推动螺纹孔。螺纹孔所连接的内筒被带动，在与车体连接的外筒内进行伸缩，伸缩定位件的导槽定位凸起接入矩形导槽内，对伸缩方向进行限定和引导，矩形结构的导槽定位凸起和矩形导槽的侧边避免了移动过程中内筒与外筒之间的转动，相比于弧形结构的定位凸起，提高的定位的稳定性，并且减少为了提供较大弹力保证稳定性，而增加的多组弹性件所占
用的定位件装配孔的尺寸，减少了弹性件的数量，取消了垫片结构，节省了伸缩定位件及定位件装配孔的空间占用，进而调节方向盘与使用人员之间的距离。