CN101228058A - 用于汽车的可调节的转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于汽车的可调节的转向柱1，具有：至少可在一个调节方向上调节的用于调节所述转向柱的位置的调节部分3；在所述调节方向上不可调节的保持部分4；固定装置5，在其打开状态下，所述调节部分3可相对于所述保持部分4移位，用于调节所述转向柱的位置，在其封闭状态下，所述调节部分被所述固定装置固定。设有一碰撞阻止装置，该碰撞阻止装置至少在碰撞情况下可施加附加的克服所述调节部分3相对于所述保持部分4的移动的保持力，所述碰撞－阻止装置具有一个与所述调节部分3连接的阻止部件6，7和一个与所述保持部分4连接的阻止部件6，7，其中这些阻止部件之一6具有弹性地伸出表面的鳞片件8，而这些阻止部件中的另一个7则具有凹口9，其方式为，在所述固定装置5的封闭状态下，至少一些弹性地伸出所述一个阻止部件6的表面的鳞片件8，可至少部分地嵌接到所述另一个阻止部件7的对应的凹口9中。

Description

用于汽车的可调节的转向柱

本发明涉及一种用于汽车的可调节的转向柱，具有：至少可在一个调节方向上调节的用于调节转向柱的位置的调节部分；在所述调节方向上不可调节的保持部分；固定装置，在其打开状态下，调节部分可相对于保持部分移位，用于调节转向柱的位置，在其封闭状态下，调节部分被固定装置相对于保持部分固定，其中可调节的转向柱包括碰撞阻止装置，该碰撞阻止装置可施加附加的克服调节部分相对于保持部分的移动的保持力。

可调节的转向柱用于提高驾驶员的舒适度，且其长度位置、高度位置和/或角度位置可以改变，以便能够使得转向盘的位置与驾驶员的座椅位置适配。为此，该转向柱具有调节部分，其相对于保持部分的位置可改变且可通过固定装置或夹紧系统固定。

对于可调节的转向柱来说，存在如下问题：在碰撞情况下必须防止转向柱不受控制地移位，由此例如可以提供足够的用于打开气袋的保持力(Rueckhaltekraft)和/或在驾驶员冲撞到转向盘上时的能量可以受控地消减。同时固定装置应可以轻便地且通过操纵机构的短的行程被打开和封闭，并且占据很少的安装空间。

为了固定所调节的位置，例如在EP 0 802 104 B1中提出了夹层式地交叉的摩擦片组，其中一个摩擦片组连接在容纳转向柱的调节部分(这里是一个可旋转地支撑该转向柱的外套单元)上，另一个摩擦片组连接在与汽车底盘连接的保持部分上。这两个交叉的摩擦片组被夹紧螺栓贯穿，且通过对夹紧杆的操纵相互夹紧。由此可以调节转向柱，这些摩擦片在转向柱的调节方向上具有对准的深孔，其中在一个摩擦片组的所有摩擦片中的深孔都一致地对准。

所述系统已经通过少量的摩擦片和短的操纵行程和相对小的夹紧力允许对转向柱的固定。但为了能够承受大的保持力，如碰撞情况所必需的保持力，必须增加摩擦片的数量和/或增大夹紧力。由此固定装置复杂、昂贵且占据很大的安装空间。此外操纵夹紧杆的行程和力比较大。另外，在碰撞情况下固定装置滑转(Durchrutschen)时的能量消减会很不精确地被调节。

为了固定所调节的位置，例如在EP 0 836 981中提出，使固定在与汽车底盘连接的承载单元上的齿条与固定在容纳转向轴的外套单元上的第二齿条啮合。为了调节转向柱，这些齿条脱离啮合，从而可以实现转向柱的移动。

为了使得这种系统在碰撞情况下不滑转，这些齿部必须相应地被设计得坚固有力，且必须设有足够的夹紧力，由此这些齿部不会脱离啮合。通过这种措施，操纵夹紧杆的行程和力变大。另外，将齿部设计得坚固有力要求必须增大齿距，由此增大了其中可调节转向柱的步距。但为了舒适，要求可以实现尽可能连续的或者至少精细分级的调节。

此外，上述两个原则要求车身侧的承载单元的非常高的刚度。

因此在DE 196 17 561 C1中提出了一种具有附加的制动部分的碰撞-阻止装置，该制动部分独立于固定装置工作且在碰撞情况下产生附加的保持力。

然而该解决方案的缺点在于，必须设有这种附加的制动部分，这需要附加的安装空间和费用。此外必须确保，这种附加的制动部分在碰撞情况下，但只能在碰撞情况下可靠地啮合，并且在应该调节转向柱的情况下可靠地脱离啮合。

DE 102 61 538 A1示出了一种可调节的汽车转向柱，其中用于提高在汽车碰撞情况下的保持力的机构被内置到定位单元中。为此夹紧装置具有倾斜部分(Verkantteil)，其中在随着转向柱的变形引起的旋转时对该倾斜部分进行夹紧(Mitnahme)并且夹紧边和夹紧面相互啮合，从而将倾斜部分制动。

本发明的目的在于，提出一种用于汽车的可调节的转向柱的固定装置，其可在碰撞情况下提供足够大的保持力，由此例如确保气袋的功能或者例如可以使得在驾驶员冲撞到转向盘上时的能量受控地被吸收。其中固定装置应以尽可能小的操纵力和/或尽可能短的操纵行程在打开状态和固定状态之间交替地被操纵。此外，对于正常的汽车驾驶和对于碰撞情况用于固定的整个系统应优选尽可能简单、节省空间、成本低廉且可由尽可能少的部件制造。

根据本发明，就开头所述类型的可调节的转向柱而言，此点通过如下措施得以实现，即碰撞-阻止装置具有包括调节部分的阻止部件和包括保持部分的阻止部件，其中这些阻止部件之一具有至少一个鳞片件，该鳞片件在非荷载状态下弹性地伸出该阻止部件的表面，而这些阻止部件中的另一个则具有至少一个凹口，且在固定装置的封闭状态下至少一个鳞片件处于凹口的区域中或者在调节部分相对于保持部分插入滑转时该鳞片件到达凹口的区域中，该至少一个处于或到达凹口的区域中的鳞片件伸入到该凹口中并且与该凹口的边缘相对。

如果固定装置打开，那么这些鳞片件和凹口脱离嵌接，从而转向柱的调节部分可相对于转向柱的保持部分移位。

如果固定装置封闭，那么调节部分相对于保持部分的移位被阻止。如果在碰撞情况下例如通过气袋的反冲力或驾驶员冲撞到转向盘上而出现很大的力，从而固定装置在没有碰撞-阻止装置的情况下不能阻止调节部分相对于保持部分的移位，那么碰撞-阻止装置将施加一个附加的克服调节部分相对于保持部分的移动的保持力。

该碰撞-阻止装置包括至少一个、优选多个在一个阻止部件上的鳞片件。这些鳞片件在固定装置封闭时被压向另一阻止部件的表面，在这种情况下，各个鳞片件可以嵌入到该另一阻止部件的至少一个凹口、优选多个凹口中。于是在碰撞情况下处于嵌接的这些鳞片件与那些凹口的边缘接触，并由此施加一个附加的克服调节部分相对于保持部分移位的保持力。其中可能会这样，即一个鳞片件已经靠触在一个凹口的边缘上，从而该鳞片件在碰撞情况下立即起作用并且施加一个阻止调节部分相对于保持部分移动的保持力。但也可以是，在鳞片件的自由端和凹口的边缘之间还附加地存在一间隔，并且鳞片件(在固定装置的封闭状态下)在调节部分相对于保持部分开始移动时才接触，然后该鳞片件起作用。

此外完全符合本发明的一个解决方案也可以是：首先在固定装置的封闭状态下任一鳞片件都不与凹口嵌接。在这种情况下，在碰撞时出现调节部分相对于保持部分开始滑转的情形，并由此两个阻止部件相向移动。通过该移动，至少一个鳞片件处于凹口上方的位置，其中该鳞片件由于其弹性作用立即伸入到凹口的开口中并且在继续移动的情况下接触到凹口的边缘，从而在该情况下同样施加一个附加的克服调节部分相对于保持部分移位的保持力。相应地会出现相对短的最大移动行程，该移动行程通过对鳞片件和凹口的设置和设计来预先确定。

鳞片件在弹性松弛状态下只需稍微突出于阻止部件的表面。如果一个鳞片件同样只是稍微伸入到一个凹口中，那么该鳞片件在继续移动时进一步弯曲且固定地夹紧在该凹口中，从而实现非常有效地阻止调节部分相对于保持部分继续移动。

根据该工作原理，只需为打开和封闭固定装置设有很短的行程，但固定装置在碰撞情况下同样会施加很大的阻止力。其中，用于将鳞片件压入到阻止部件的表面中的夹紧力较小。

通过优选将碰撞-阻止装置内置到固定装置中不会或者只是很少地增加部件的数量。

通过本发明的设置可以使固定装置在任一位置封闭。

凹口优选设计为盲孔，以便由此提高阻止作用。其中特别简单的是，该阻止部件由一个被穿孔的部件和一个位于其后的将这些凹口覆盖的部件构成。

有利的是，本发明可以用于不同工作原理的固定装置。因此固定装置可以通过在封闭状态下相互压靠在一起的摩擦面摩擦配合地工作和/或例如通过在封闭状态下相互啮合的齿部形状配合地工作。

本发明的可在多个调节方向上调节的转向柱可以仅为一个调节方向具有一个本发明的碰撞-阻止装置，或者为不同的调节方向分别具有一个本发明的碰撞-阻止装置。

下面借助示意性的附图详细说明本发明的一个实施例。图中示出：

图1为在固定装置的打开状态下碰撞阻止装置的剖面原理草图；

图2为在固定装置的封闭状态下碰撞阻止装置的剖面原理草图；

图3为在碰撞情况下在固定装置的封闭状态下碰撞阻止装置的剖面原理草图；

图4为固定装置的各个部分的分解图，其示出本发明的转向柱的一个实施方式；

图5为固定装置的各个部分的不同于图4的分解图，其示出本发明的转向柱的一个实施方式；

图6为本发明的转向柱的一个实施方式的侧视图；

图7为沿着图6的剖切线A-A的固定装置在打开状态下的剖视图；

图8为沿着图6的剖切线B-B的固定装置在打开状态下的剖视图；

图9为碰撞-阻止装置的俯视原理草图，该装置带有鳞片件，其中从鳞片件突出于表面的一侧观察；

图10示出带有鳞片件的阻止部件的实施方式。

图1、2和3示出了碰撞-阻止装置的工作原理，该装置可以内置到可调节的转向柱的固定系统中。一个阻止部件6具有弹性地突出于其表面的鳞片件8。另一阻止部件7具有凹口(Aussparung)9，凹口的开口面向鳞片件8。其中凹口优选只在一侧开口。

此点可以简单地通过两部分式地实施阻止部件7来实现。在这种情况下，带有贯穿的凹口9的部件与没有凹口的部件在图1所示的接合线20处相互靠在一起。这些部件可以相互连接，例如焊接，或者不连接。

在固定装置的封闭状态下，阻止部件6，7相互靠在一起，其中各个鳞片件8b压回到阻止部件6的表面中，而其它鳞片件8a则伸入到其它阻止部件7的凹口9中(参见图2)。

在碰撞情况下，一个移动力沿着箭头的方向作用到与调节部分连接的阻止部件6上，由此例如产生短距离的相对移动，直到鳞片件8a的端面19与凹口的边缘17接触并在那里产生阻止继续沿着箭头方向移动的阻止力(参见图3)。

在固定装置的打开状态下，阻止部件6，7相互离开，直至鳞片件8未伸入到凹口9中(参见图1)。

图4至8示意性地示出所述碰撞-阻止装置在可调节的转向柱1上的应用。转向柱1包括：转向轴2，转向轴上固定着未示出的转向盘，转向轴被调节部分3保持且可旋转地支撑；以及保持部分4，保持部分被保持在承载单元16中，承载单元固定在未示出的汽车的底盘上。在所示实施例中，调节部分3是套管或可旋转地支撑转向轴2的外套单元。保持部分4由设置在套管的两侧的侧壁构成，这些侧壁可相对于套管3围绕摆动轴24摆动地被支撑。因此在所示实施例中，这涉及到一个只能在高度上或其摆动姿态上相对于摆动轴24移位的转向柱。

视实施方式而定，在碰撞情况下可能会使保持部分4相对于承载单元16在能量消耗的情况下移动。其解决方案不是本发明的组成部分，因此这里也不予以详细说明。

固定装置5可以利用夹紧杆12实现对调节部分3相对于保持部分4的位置的固定和允许对该位置的调节。例如固定装置被构造为夹紧系统，在该夹紧系统中，夹紧轴10穿过保持部分4和调节部分3，并且通过凸轮盘13朝向月牙盘(Kulissenscheibe)14的旋转允许或阻止打开运动和封闭运动。凸轮盘通过夹紧杆12来操纵。

保持部分4中的被夹紧轴穿过的开孔被构造为沿着转向柱的高度调节的方向延伸的深孔。调节部分3中的开孔被夹紧轴10留有间隙地穿过，以便能够使得调节部分3围绕摆动轴24弓形地运动。作为替代方案，也可以将保持部分4中的深孔构造成弓形。

一个阻止部件7被构造为具有凹口9的平板。另一个阻止部件7优选通过烧结来制造或制造成板冲裁件。烧结技术的优点在于，凹口可以简单地构造为垂直于可能的调节方向的盲孔或槽而无需补充工作。在实施为板冲裁件时，冲裁出凹口，并且这些凹口优选被背离鳞片件8的一侧的第二板件几乎沿着图1所示的接合线20覆盖。

带有凹口9的阻止部件7优选被防止旋转地保持，在所示实施例中通过插入到保持部分4中的凹槽内被保持(参见图7)。

另一阻止部件6优选构造为平的板冲裁件，其中通过冲裁和压制来产生鳞片件8。该实施方式在图9中示意性地示出。其中鳞片件8的至少一些端面19的方向使得，这些鳞片件在固定装置的封闭状态下伸入到另一阻止部件7的凹口9中时，能够与凹口9的边缘(即限定为凹口9的边界的内壁，其优选垂直于调节方向)相对，并由此与凹口9的边缘接触，且能够起到相对于保持部分阻止调节部分的作用。相应地在本实施方式中，通过压制过程构造在从阻止部件到成形的鳞片件的过渡部分中的折线18a。

在根据图9的示意图中，鳞片件8的自由端全部指向相同的方向。但优选存在其自由端指向相反的方向的鳞片件，以便在两个调节方向上都可实现由碰撞-阻止装置引起的附加的保持力。

在所示实施例中，所述阻止部件6形状配合地在保持部分4中于侧部内被保持防止旋转。

在固定装置的打开状态下，使两个阻止部件6，7相互离开。为此弹簧15将两个阻止部件相互挤开，从而鳞片件8可靠地脱离与凹口9的嵌接。通过固定螺母11可以调节最大开口。

在固定装置的封闭状态下，两个阻止部件6，7相互靠在一起。通过固定装置将转向柱的用于“正常工作”的调节位置固定。为此在所示实施例中，使形成保持部分4的侧部压到调节部分3的平的侧面上。此外，使月牙盘14的背离凸轮盘13的侧面压到一个侧部上。另外，使阻止部件7的面向阻止部件6的表面的没有凹口的区域压到阻止部件6上，由此起到进一步的摩擦配合地夹紧的作用。

在碰撞情况下，会产生作用到转向柱上的可能超过调节部分3相对于保持部分4的摩擦配合的固定的力。这些力可以被碰撞-阻止装置吸收。为此，鳞片件8的自由端与凹口9的边缘接触，并且形状配合地阻止调节部分3相对于保持部分4的位移，其中会出现鳞片件8的进一步弯曲。

在对本发明的一种有益的改进方案中，所述弹簧被设计成与鳞片件8类似，或者在最简单的改进方案中，阻止部件6的未插入到另一阻止部件7的凹口9之一中的至少一个鳞片件8通过与阻止部件7的表面的接触产生弹性力，就打开的固定装置5而言，该弹性力将阻止部件6，7相互挤开并由此实现调节部分3可以相对于保持部分4移位。特别优选的是，将一附加的鳞片件作为片簧21内置到阻止部件6中，该片簧在任何时候都不能插在另一阻止部件的凹口9之一中，并且优选其弹簧变形量大于余下的鳞片件8。为此，阻止部件6例如构造有两个片簧21，这两个片簧的折边18b垂直于鳞片件8的折边18a，如图9和10所示。

显然，两个阻止部件6，7也可以交换地设置在固定装置中。也就是说，鳞片件8并非背离保持部分4的侧部，而是朝向该侧部。相应地，带有凹口9的阻止部件7并非设置在背离保持部分的一侧，而是设置在保持部分和带有鳞片件8的阻止部件6之间。相应地本发明可应用于如下两种替代的实施方式中：

A)带有鳞片件8的阻止部件与保持部分4直接或间接地连接，并且相应地，带有凹口9的阻止部件与调节部分3直接或间接地连接；以及

B)带有鳞片件8的阻止部件与调节部分3直接或间接地连接，并且相应地，带有凹口9的阻止部件与保持部分4直接或间接地连接。

在这种情况下，图10示出阻止部件6的一种替代的实施方式。该替代的实施方式适于前段所述的作为替代方案阻止部件6，7在固定装置5中的设置情况，其中相比于图4和5所示的设置，阻止部件6和7互换。在此，阻止部件6被构造为带有四个鳞片件8的板冲裁件。附加地将两个片簧21内置到该板冲裁件中，这两个片簧的折边18b垂直于鳞片件8的折边。该阻止部件形状配合地支撑在承载部件22上。根据该实施方式，承载部件22通过凹口23(一夹紧螺栓穿过该凹口)与该夹紧螺栓，并由此与调节部分3，在阻止部件6，7所作用的调节方向上不可移动地连接，此点在图10中未详细示出。

也可以考虑，至少一个片簧21设置在两个阻止部件之一上，并且至少一个鳞片件8设置在这两个阻止部件中另一个上。

此外可以设有两对这种阻止部件，其中每对阻止部件都承担着用于调节部分3相对于保持部分4的两个可能的调节方向之一的碰撞-阻止作用。相应地，鳞片件8对应地与凹口9相配合的方向对准。

尽管在此处所示的实施方式中碰撞-阻止装置只设置在保持部分4的一侧和背离调节部分3的一侧，但碰撞-阻止装置也可以设置在两侧和/或保持部分4和调节部分3之间。

此外，鳞片件也可以由额外构造的板制成，这些板通过弹簧从阻止部件中压出。

在本发明的另一有益的实施方式中，在调节部分3的外侧固定有至少一个摩擦片，且在保持部分4上固定有至少一个与固定在调节部分3上的摩擦片交叉的摩擦片，其中这些摩擦片具有被夹紧轴10贯穿的孔且在固定装置的封闭状态下相互夹紧。优选分别设有多个这种摩擦片，并在调节部分3的一侧或两侧夹层地实现两个摩擦片组。通过这些摩擦片可以增加摩擦面的数量。这些摩擦片中的至少一个可以具有碰撞-阻止装置的鳞片件8。这种转向柱既可以在长度上，又可以在高度上或倾斜度上可调节地构造。可以针对两个调节方向设有一个本发明的碰撞-阻止装置，其中优选分别在至少一个摩擦片上构造碰撞-阻止装置的鳞片件8。

本发明也可以结合其它摩擦配合和/或形状配合的固定装置来使用，例如也可以结合其中在封闭状态下调节部分和保持部分上的齿部相互啮合的固定装置，以便阻止在相应的调节方向上的位移。

附图标记对照表

1    转向柱

2    转向轴

3    调节部分

4    保持部分

5    固定装置

6    阻止部件

7    阻止部件

8    鳞片件

8a   鳞片件

8b   鳞片件

9    凹口

10   夹紧轴

11   固定螺母

12   夹紧杆

13   凸轮盘

14   月牙盘

15   弹簧

16   承载单元

17   凹口边缘

18a  鳞片件折边

18b  片簧折边

19   鳞片件端面

20   接合线

21   片簧

22   承载部件

23   凹口

24   摆动轴

A    剖切面

B    剖切面

Claims (14)

1.一种用于汽车的可调节的转向柱，具有：可在至少一个调节方向上调节的用于调节所述转向柱的位置的调节部分(3)；在所述调节方向上不可调节的保持部分(4)；固定装置(5)，在其打开状态下，所述调节部分(3)可相对于所述保持部分(4)移位，用于调节所述转向柱的位置，在其封闭状态下，所述调节部分被所述固定装置(5)相对于所述保持部分固定，其中所述可调节的转向柱包括碰撞阻止装置，该碰撞阻止装置可施加附加的克服所述调节部分(3)相对于所述保持部分(4)的移动的保持力，其特征在于，所述碰撞-阻止装置具有一个包括所述调节部分(3)的阻止部件(6，7)和一个包括所述保持部分(4)的阻止部件(6，7)，其中这些阻止部件(6，7)之一具有至少一个鳞片件(8)，该鳞片件在非荷载状态下弹性地伸出该阻止部件(6)的表面，而这些阻止部件(6，7)中的另一个则具有至少一个凹口(9)，且在所述固定装置的封闭状态下至少一个鳞片件(8)处于凹口(9)的区域中或者在所述调节部分(3)相对于所述保持部分(4)插入滑转时该鳞片件到达凹口(9)的区域中，该至少一个处于或到达所述凹口(9)的区域中的鳞片件(8)伸入到所述凹口(9)中并且与所述凹口(9)的边缘相对。

2.如权利要求1所述的用于汽车的可调节的转向柱，其特征在于，所述至少一个鳞片件(8)在所述固定装置(5)的打开状态下与所述至少一个凹口(9)脱离嵌接。

3.如权利要求2所述的用于汽车的可调节的转向柱，其特征在于，设有弹簧(15，21)，其弹性力在所述固定装置(5)的打开状态下使得所述至少一个鳞片件(8)与所述至少一个凹口(9)脱离嵌接。

4.如前述权利要求中任一项所述的用于汽车的可调节的转向柱，其特征在于，所述固定装置具有至少在一个调节方向上与所述调节部分随动的夹紧轴(10)，该夹紧轴支撑着所述两个阻止部件(6，7)之一，其中该阻止部件(6，7)在所述调节方向上相对于所述夹紧轴(10)不可移动。

5.如权利要求1至3中任一项所述的用于汽车的可调节的转向柱，其特征在于，所述两个阻止部件(6，7)之一直接固定在所述调节部分(3)上。

6.如权利要求1至3中任一项所述的用于汽车的可调节的转向柱，其特征在于，所述两个阻止部件之一被所述保持部分(4)在该阻止部件所作用的调节方向上不可移动地保持，或者与所述保持部分(4)一体构造。

7.如前述权利要求中任一项所述的用于汽车的可调节的转向柱，其特征在于，具有所述至少一个鳞片件(8)的所述阻止部件(6)由一个优选平的板构成，其中所述至少一个鳞片件(8)和所述阻止部件(6)相互一体地构造，并且所述至少一个鳞片件(8)优选通过对其周围的部分的冲裁和压制形成。

8.如前述权利要求中任一项所述的用于汽车的可调节的转向柱，其特征在于，针对于每个调节方向都设有一个这种碰撞-阻止装置。

9.如前述权利要求中任一项所述的用于汽车的可调节的转向柱，其特征在于，所述固定装置包括至少一个与所述调节部分(3)连接的摩擦片和至少一个与所述保持部分(4)连接的摩擦片，其中这些摩擦片中的至少一个被构造为所述碰撞-阻止装置的设有至少一个鳞片件(8)的阻止部件(6)。

10.如权利要求9所述的可调节的转向柱，其特征在于，无论至少一个与所述调节部分(3)连接的所述摩擦片还是至少一个与所述保持部分(4)连接的所述摩擦片都被构造为所述碰撞-阻止装置的设有至少一个鳞片件(8)的阻止部件(6)。

11.如前述权利要求中任一项所述的用于汽车的可调节的转向柱，其特征在于，所述碰撞-阻止装置内置到所述固定装置中。

12.如权利要求1至11中任一项所述的可调节的转向柱，其特征在于，所述一个阻止部件(6)具有多个用于与所述另一个阻止部件(7)的至少一个凹口(9)配合的鳞片件(8)。

13.如权利要求12所述的可调节的转向柱，其特征在于，存在以其自由端朝向相反方向的鳞片件(8)。

14.如权利要求1至13中任一项所述的可调节的转向柱，其特征在于，所述另一个阻止部件(7)具有多个用于与所述一个阻止部件(6)的至少一个鳞片件(8)配合的凹口(9)。

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