CN101282868B - 转向管柱组件 - Google Patents

Abstract

一种包括转向管柱罩的转向管柱组件，该转向管柱罩包括内部件(10)和外部件(20)，内部件(10)至少部分容纳在外部件(20)内；相对于汽车一部分固定就位的支撑支架(40)，外部件(20)穿过支架(40)的两个间隔分开的臂之间；包括在锁定位置和解锁位置之间可动的凸轮机构的夹具组件，在锁定位置，夹具机构将内部件和外部件固定到相对支撑支架的适当位置处，在解锁位置，夹具机构允许内、外部件中的至少一个相对支撑支架运动。

Description

转向管柱组件

技术领域

本发明涉及转向管柱组件的改进。

背景技术

日益需要机动车辆的转向管柱组件以及类似机构为斜度，在许多情况下，为工作半径进行调整。这需要转向管柱可转动地设置在内的管柱罩通过夹具机构固定到车辆上，该夹具机构可以锁定和解锁以分别防止管柱罩位置的运动或允许管柱罩位置的调整。

一个通常的结构使用包括内管部件和外管部件的管柱罩，内、外管部件一个套叠在另一个内以允许工作半径调整。焊接到所述管之一的固定导轨通过可释放的夹具机构固定到支撑支架上。简单的单个调整机构包括在支撑支架内的大体竖直延伸的细长槽。然后，在解锁位置时，夹具机构沿着所述槽移动以提供斜度调整。通过在导轨内设置大体上平行于所述管柱的轴线的细长槽，可以获得工作半径调整，夹具机构穿过所述管柱。

其他机构打算用于将管子夹到支撑支架上。

发明内容

根据本发明第一方面，提供一种包括转向管柱罩的转向管柱组件，该转向管柱罩支撑用于转向盘的转向轴，该管柱罩包括内部件和外部件，内部件至少部分地容纳在外部件内；相对于汽车的一部分固定就位的支撑支架，外部件经过支架的两个间隔分开的臂之间；包括在锁定位置和解锁位置之间可动的凸轮机构的夹具组件，在锁定位置处，夹具机构将内部件和外部件相对于支撑支架固定就位，在解锁位置处，夹具机构允许内、外部件中的至少一个相对于支撑支架移动；其中，夹具组件包括穿过支架的两个臂的每一个中的开口的夹销，夹销具有第一作用部件和第二作用部件，该第一作用部件面对夹具支架的一个臂之外的夹销的一端设置，第二作用部件面对支架另一个臂之外的夹销的另一端设置，从而支架的臂被夹紧在作用部件之间，以便提供预载荷到支架的臂；其中，在使用中，两个作用部件都被阻止相对所述销转动，一个作用部件至少部分设置在形成在凸轮机构的部分内的空腔内。

作用部件中的一个可包括通过螺纹啮合与销一起工作的螺母，从而销防止作用部件相对于销转动。这里我们意思是在组件使用中希望施加到作用部件的最大转矩小于相对于销转动作用部件所需的普通扭矩。这里我们也是指通过施加超过最大扭矩的扭矩，作用部件可自动转动。这使得组件调整预载荷的过程中，也就是该组件是可调整的，螺母被转动。

一个作用部件是可调的，另一个就是固定的。这我们意思是指，在正常使用中或甚至通过施加非正常载荷的调整中，作用部件不能相对销运动。当然，由于受到足够的力，任何作用部件都可移动这是清楚的，这里需要常识的解释。

在一个结构中，空腔内的作用部件是可调整的，另一个则是固定的。

在另一个结构中，空腔内的作用部件是固定的，另一个则是可调整的。

固定作用部件可包括簧环，或者通过与组件的一部分而不是销的啮合防止移动。例如，固定作用部件可连接到支架或者或相对于支撑支架或销是固定的另外部件上。

在可调作用部件包括螺母的情况下，可具有刚性螺纹啮合。这里我们是指在螺母拧到销上时给转动带来很大阻力。例如，可使用具有塑性可变形衬套的金属螺母，该塑性可变形的衬套夹紧销的螺纹。转动螺母需要的扭矩应超过由通过起反作用时由螺母施加在销上的最大拉力载荷产生的最大扭矩。这将取决于螺纹的角度以及螺母与销之间的摩擦力。尼龙插入物可设置在螺母内，螺母由销上的螺纹咬合。螺母可以是“自锁”类型。

当然，螺母可以是标准螺母，销的螺纹可以改变以提供刚性螺纹，或许通过用诸如尼龙的塑料材料涂敷销，或用螺纹转动时易于变形的材料制造销。

可调锁紧螺母与夹销的螺纹部分啮合，并且仅通过刚性螺纹与销的螺纹之间固有的摩擦力，可防止螺母相对于销的转动。

其他作用装置可包括固定螺母或垫圈或任何其他在使用中一旦组装好优选是不可调的作用装置。这意味着在组件中，只有具有刚性螺纹的螺母是可调的，以将载荷施加到夹销上。例如，作用装置可包括簧环或其他固定作用装置。这可以是与销相适的压力，从而作用装置不会沿着销偶然地滑动。或许可以是由筒形销的直径的阶段变化限定的表面。若使用非圆形剖面的销，形成在销内的突起可用于限制该表面。

凸轮机构可以面对销的一端设置，该凸轮机构包括：固定凸轮部分和活动凸轮部分，固定部分相对于销固定，其他部分相对于销可动；可设置第三作用部件，其面对销的一端设置，从而夹具机构设置在第三作用部件与其他作用部件中的一个之间。

可调作用部件可定位在夹销上，且部分或全部地容纳在凸轮机构的固定部分或活动部分中的凹部内。优选地，固定部件内的该作用部件可被连接到支架上以防止其转动。所示出的凹部可完全越过作用部件，因此，一旦施加了预载荷，那么仅由作用部件与销之间的配合来阻止作用部件活动。例如，凸轮机构的固定部分具有容纳刚性螺母宽度的凹部，同时使固定部分连接到支架从而固定部分不能转动。

替代地，可将簧环设置在凸轮机构内，刚性螺母设置在夹销的另一端。

弹簧，诸如贝式弹簧垫圈可设置在第三作用部件与凸轮机构之间，该弹簧至少部分决定转动手柄所需力。贝式弹簧垫圈是为垫圈形状的压紧型弹簧，该垫圈被压成圆盘形，然后硬化及回火。可以设置一叠贝式弹簧垫圈。两个或多个垫圈背靠背设置。

垫圈可由弹簧钢制造。

在替换实施例中，作用部件中的一个可包括具有外部形状的螺母，该螺母与凸轮机构内相应形状的凹部啮合。形状可以是六角形的，因此该螺母可包括(标准)螺母。

内部件和外部件优选为管形，更为优选的是圆管形。

支架可以是具有底部的U形，臂从底部悬挂。设置一个或多个直立部分用于安装支架到汽车底盘的固定部分。

根据本发明的第二方面，其包括转向管柱组件，转向管柱组件包括：支撑用于转向盘的转向轴的转向管柱罩，管柱罩包括内部件和外部件，内部件至少部分容纳在外部件内；相对于汽车的一部分固定就位的支撑支架；以及在锁定位置与解锁位置之间可动的夹具组件，在锁定位置处，夹具组件将内部件与外部件相对于支撑支架固定就位，在解锁位置处，夹具组件允许内部件和外部件中的至少一个相对于支撑支架活动；其中，夹具组件包括：穿过支架内的开口的夹销；沿着销固定就位的作用部件；设置在作用部件与支架内的开口之间的凸轮机构，该凸轮机构包括在销上固定就位的固定部分和相对于销可动的活动部分，其中，至少一个贝式弹簧垫圈设置在作用部件与支架之间，该垫圈至少部分地决定转动凸轮机构的活动部分所需的力。

垫圈可设置在作用部件与凸轮机构之间。

优选地，可设置一叠两个或多个，或至少四个贝式弹簧垫圈。它们可以是相同的。

作用部件可设置在锁定螺母与贝式弹簧垫圈或垫圈之间以提供它们在其上起反作用的表面。

优选地，支架具有两个围绕导轨的间隔开的臂，导轨固定在管柱罩上，导轨具有与臂对准的名义上平行的侧壁，夹销穿过所述臂和导轨。通常，在臂内设置大体竖直开口以允许夹销，进而导轨相对于支架上、下移动。

如果导轨的侧壁不平行，那么系统中的空转量将随着导轨上、下移动而发生改变。自由运转可通过贝式弹簧垫圈抵消。

根据本发明第三方面，提供转向管柱组件，包括：支撑用于转向盘的转向轴的转向管柱罩，管柱罩包括内部件和外部件，内部件至少部分容纳在外部件内；相对于汽车的一部分固定就位的支撑支架；以及在锁定位置与解锁位置之间可动的夹具组件，在锁定位置处，夹具组件将内部件与外部件相对支撑支架固定就位，在解锁位置处，夹具组件允许内部件和外部件中的至少一个相对于支撑支架活动，其中，外部件包括沿着外部件的一部分延伸的细长槽，从而当夹具组件在锁定位置时，夹具组件将外部件的槽的边缘压紧在一起，因此至少部分地闭合槽，反过来将外部件夹紧到内部件，其中，外部件内的槽沿着轴延伸，从而该槽经过相对于外管固定就位的转向锁定机构下面。

这样的具有槽的结构确保夹具组件从解锁位置到锁定位置的运动不仅将管柱罩夹紧到支架，同时还将内部件锁定到外部件。

可设置具有覆盖套管的外部件，覆盖套管在外部件长度的一部分上覆盖槽，覆盖套管提供支撑用于转向锁定机构。

外部件可以为管形，覆盖套管可包括附加套管，该附加套管安装在外管部分的周围，并固定到外管沿着轴的一点处，该点在转向锁定机构的与夹具相反的一侧。

覆盖套管优选足够硬，因此在将转向锁定机构紧固在合适位置上时，覆盖套管不会塌陷在外管上而施加足以使槽闭合的作用力。

转向锁定机构包括：固定转向锁定机构到覆盖套管的鞍状夹具；和至少在锁定位置处穿过外管的锁定销。

槽延伸至少是外管直径的两倍。

外管在附加套管覆盖区域具有减小的直径，从而套管具有和外管直径并不减小的部分相同的直径。该部分就是夹紧在一起的那部分。该减小可通过模锻获得。

外套管通过连续的焊接或外管内的槽的长度之外的区域内的点焊可固定到外管。

当然，应该了解，本发明第一、第二和第三方面的任何特征可以相互结合，尽管这样的结合在上文并未明确公开，但应该了解任何这样的结合在描述中是隐含公开的。例如，本发明的第一方面可以与具有根据第三方面的槽的转向管柱罩结合。

附图说明

下面参考附图，通过仅举本发明四个实施例的方式，对本发明进行说明。

图1(a)和(b)示出了根据本发明的转向管柱组件的第一实施例。

图2(a)和(b)示出了根据本发明第一方面的转向管柱组件的第二实施例。

图3示出了根据本发明第二方面转向管柱组件的第三实施例。

图4(a)和(b)示出了示出了根据本发明的转向管柱组件的第四实施例。

具体实施方式

如图1所示，转向管柱组件包括套管，该套管包括内部件10和容纳内部件10的一部分的外部件20。内部件10和外部件20是金属的和圆管形的，外部件20的内径仅稍大于内部件10的外径，以便允许通过滑动在二者之间产生的相对运动。在实施例中，内部件延伸进入变速箱壳(未示出)内，同时如现有技术已知的，外部件从面对转向盘之处延伸离开。转向盘由在转向管柱罩内自由转动的套叠式转向轴(未示出)支撑。转向轴通过轴承定位在转向管柱罩内。在其他结构中，外罩部件可连接到变速箱壳，而内罩部件从变速箱壳延伸出来。

转向管柱罩10、20通过变速箱壳(未示出)枢转安装到汽车主体的一部分上，也安装到支撑支架30，支撑支架30通过夹具机构固定到车辆主体。支架30典型地焊接或螺栓锁定到仪表板下面的区域内的适当位置处，沿着转向管柱罩定位在枢轴和转向盘之间的某一个位置。夹具机构可以锁定或解锁以使转向管柱的斜度通过绕枢轴转动而得到调节。在被锁定时，除非发生意外，否则转向管柱不能活动。

支架30包括具有底座40和两个悬垂臂50、60的U形金属部件，悬垂臂50、60从底座40的两侧竖直往下延伸。管柱罩经过悬垂臂50、60之间。每个悬垂臂包括穿过其设置夹销70的细长孔55、65。销70穿过导轨80内的孔，导轨80通过焊接固定到外管20的顶部。悬垂臂上的槽允许通过使夹销70在槽内上下运动使管柱罩的位置可为了斜度进行调整。

销70设置有包括固定部分90和活动部分100的凸轮锁定机构，凸轮锁定机构设置在固定臂50与导轨80相反的一侧。面对销70的每端设置作用装置110、120。推力轴承130也设置在作用装置120与凸轮之间。移动凸轮100，由于销70处于拉紧状态，导致力施加到作用装置110、120之间，这使得支架30的悬垂臂50、60被压紧在一起以夹紧在安装在外部件20上的导轨80上。

更详细地说，夹销70从一端开始依以下顺序设置有下列部件：推力螺母120；推力轴承130；凸轮机构，其包括活动部分100和固定凸轮部分90；一个支架臂50；另一支架臂60；作用块140和第一作用装置110。手柄150安装到活动凸轮部分100以通过驾驶员使其绕夹销70转动。

推力螺母120限定作用部件，其包括螺纹安装在夹销端部区域上的可调螺母。活动部分和固定凸轮部分包括一对相对的斜坡和两个相对的作用表面。固定凸轮90与支架臂50内的细长槽的啮合，限制了固定凸轮90的转动，如图1(b)所示。

第一作用部件110包括固定到销70的六角形螺母形式，该螺母设置在作用块140内的与其配合的六角形切口内。作用块140通过与该作用块相邻的支架的臂60内的槽的啮合阻止了作用块140的转动。此结构阻止销70相对支架臂60转动。

在使用中，由于凸轮机构的活动部分100被转动，活动表面的斜坡在固定部分的斜坡上滑动，以增加或减少作用表面之间的距离。第一作用装置110也包括非可调的螺母或其他紧固件。

也沿着夹销70设置包括具有刚性螺纹的可调螺母160的另外的作用部件。螺母160旋到夹销70与夹具支架臂的外侧表面相邻、最接近凸轮机构的螺纹部分(即在夹具支架臂上的与凸轮机构相同的一侧)。此螺母160提供反倾倒作用在于当凸轮机构被完全解锁时，其沿着销70、相对在夹销70另一端的作用装置110的位置决定了施加到臂50、60的夹紧力。重要的是，夹紧力应足够大以阻止自由运动和提供良好的感觉，但又不会太大以便给组件带来过度的摩擦力，该摩擦力可以使外管相对夹具的运动过于僵硬。反倾倒螺母160防止臂在解锁位置不需要的展开。

更具体地说，反倾倒螺母160是具有刚性螺纹的细普通扭矩螺母。可以是具有尼龙插入物的钢或铜螺母，如现有技术中的刚性螺纹尼龙插入物螺母。替代地，该螺母可以是自锁型螺母。螺母160定位在设置于固定凸轮部分90中的凹部内。通过刚性螺纹，我们是指螺母在受到夹具机构施加的载荷时不会转动，在初始装配后保持固定就位。在图1的实施例中，塑胶垫180设置在螺母与支架30之间以减少摩擦力。

替代地，刚性螺母160可用普通螺母代替，普通螺母的六角形外形与相应的固定凸轮部分90内的六角形形状凹部啮合。然后，一旦所有零件装配完成后，该螺母被固定，不会产生不需要的转动。

图1(b)也示出了一列设置在导轨80上的工作半径可调的齿170。这些齿围绕夹销70穿过的开口175。开口85是细长的，其沿着与外管20的轴平行的方向延长。该开口允许组件的工作半径调整。所述齿与固定凸轮90上的相应齿配合。

还示出了焊接到与凸轮机构相邻的支架的臂上的附加垫板190。槽在该位置处给臂提供附加厚度以确保在凸轮固定部分往左、从锁定位置到解锁位置移动时，臂与凸轮固定部分稳健地啮合。这取决于所述臂使用材料的厚度，这也可以不需要。

附图中的图2(a)和(b)示出了替换实施例。为便于参考，在上述图中相同部件所使用的附图标记与图1(a)和(b)所示相同。

在该结构中，固定垫圈或簧环200设置在刚性螺纹反倾倒螺母的位置处。在夹销70另一端的作用部件是可调的，因为夹销70不再容纳在作用部件140的凹部。因此，在夹具机构被锁定时，该螺母是决定松弛量的主要装置。尽管也可以设置其他类型的可调紧固件，但也可以是刚性螺纹螺母。这相对于图1所示实施例提供了优点，即在使用中容易接近可调螺母。在图1中通过凸轮机构该优点是不明显的。如图1所示，塑胶垫可设置在簧环200与支架臂50之间。

在替换实施例(未示出)中，可以由肩部代替簧环200，该肩部由销70的直径从大直径(如8mm)到塑胶垫180的左侧到更小直径(如6mm)到塑胶垫180的左表面的右侧过渡形成。

为了协助螺母110的调节，夹销在穿过作用块的区域中具有D形平台，其通过与该作用块相邻的臂60内的槽的接合被防止转动。

在附图的图3中示出了另一个的实施例。同样，图1和2使用的相同的附图标记用于表示相同的零件。

在这结构中，一叠贝式弹簧垫圈300设置在活动凸轮部分100与推力轴承130之间。申请人已经意识到：提供这些盘簧使得夹销张紧力对导轨80的侧壁81、82的纵向不平行度的敏感程度降低。垫圈300提供柔顺性给紧固螺栓，没有该紧固螺栓，凸轮机构仅仅产生固定凸轮的位移而不是所需的夹紧力。该结构减少了制造公差对所获得夹紧力的影响。

需要说明的是，如果需要，贝式弹簧垫圈的特征可以合并到第一和第二实施例的组件中。

最后一个实施例在附图的图4(a)和(b)中示出。该实施例和前三个实施例明显的区别之处在于它不是顶部夹具组件，不依靠将臂压紧在一起作为将内管和外管夹紧在一起的唯一装置。该实施例可允许固定防盗锁定机构到管柱罩而不需要压紧外部件，因此影响了外部件在内部件上的夹紧动作。

替代地，槽25设置在外管20内，外管被以如此方式夹紧，即在锁定时，槽至少部分地闭合以将外管20围绕内管10夹紧。可以许多可能的方式提供该压紧动作，诸如闭合围绕外管的一圈材料以贴靠一个或多个支架的臂压紧所述管，或者参考前面实施例的描述。

通过申请人需要说明的是，将槽25制造得尽可能长是有利的，因此，减少了关闭槽所需的夹紧力，也使得夹紧力更稳定。然而，在许多应用中，槽可利用的管柱的长度相当短，因为需要固定转向管柱锁定机构到支架和转向盘之间的外管。由于这些锁定是使用鞍状夹具围绕管传统地夹紧，槽在鞍状夹具变紧时不可避免地闭合。

图4(a)和(b)所示的结构中，槽25沿着外管20延伸，从而槽25从转向管柱锁定机构400的下面经过。为了阻止锁定机构挤压管及闭合槽，套管410以附加管的形式设置在该区域的外管20周围。套管410承担转向管柱锁定的鞍状夹具的夹紧力。套管410仅焊接(在420处)到外管20的一端或面对外管一端焊接，该末端朝向远离支架的方向并超出槽25的末端。

示出的锁定机构是传统的设计，该设计中，包含锁定螺栓412的块411夹紧在外管周围。在锁定位置时，螺栓延伸到夹紧到转向轴的接收件413内，以防止转向轴相对外管转动。

如图4所示，可以在直径上自支架30与焊缝415位置之间的点向下模锻(swage down)外管20，因此所述罩的直径可以与外管20的未模锻直径相同或相近。因此，在原始外管部件在未模锻区域的情况下，锁定机构到管柱罩的连接直径不会受到附加套管410的影响。

该结构使具有可能是外管直径的2倍或3倍长度的槽25设置在最典型的应用中。

Claims (14)

1.一种转向管柱组件，其包括：支撑用于转向盘的转向轴的转向管柱罩，该管柱罩包括内部件和外部件，内部件至少部分地容纳在外部件内；相对于汽车的一部分固定就位的支撑支架，外部件穿过该支撑支架的两个间隔开的臂之间；和包括在锁定位置与解锁位置之间可动的凸轮机构的夹具组件，在锁定位置处，夹具组件将内部件和外部件相对于支撑支架固定就位，在解锁位置处，夹具组件允许内部件和外部件中的至少一个相对于支撑支架运动；其中，夹具组件包括穿过支撑支架的两个臂中的每个上的开口的夹销，该夹销设有第一作用部件和第二作用部件，该第一作用部件朝着夹销在支撑支架的一个臂之外的一端设置，第二作用部件朝着夹销在支撑支架的另一个臂之外的另一端设置，从而支撑支架的臂被夹紧在所述第一作用部件和第二作用部件之间，以便给支撑支架的臂提供预载荷，其中在使用期间所述第一和第二作用部件都被阻止相对于夹销转动，第二作用部件至少部分地设置在空腔内，该空腔形成在凸轮机构的一部分内；并且，设置有第三作用部件，所述第三作用部件设置在夹销的与所述第一作用部件相对的端处并位于所述凸轮机构的外部，从而所述夹具组件设置在所述第三作用部件和所述第一作用部件之间。

2.如权利要求1所述的转向管柱组件，其中，所述第一和第二作用部件中的一个包括通过螺纹啮合与夹销一起工作的螺母，从而所述夹销防止该一个作用部件相对于夹销转动。

3.如权利要求1或2所述的转向管柱组件，其中，所述第一作用部件是固定的。

4.如权利要求3所述的转向管柱组件，其中，空腔内的所述第二作用部件是可调的。

5.如权利要求1或2所述的转向管柱组件，其中，空腔内的所述第二作用部件是固定的，所述第一作用部件则是可调的。

6.如权利要求3所述的转向管柱组件，其中，所述固定作用部件包括簧环，或通过与所述夹具组件的一部分而不是所述夹销啮合的方式防止该固定作用部件运动。

7.如权利要求1所述的转向管柱组件，其中，所述第一和第二作用部件中的一个包括具有刚性螺纹啮合的螺母。

8.如权利要求7所述的转向管柱组件，其中，所述螺母设置有尼龙衬套。

9.如权利要求6所述的转向管柱组件，其中，弹簧设置在第三作用部件与凸轮机构之间，该弹簧至少部分地决定转动手柄所需的力。

10.如权利要求9所述的转向管柱组件，其中，所述弹簧是贝式弹簧垫圈。

11.如权利要求1所述的转向管柱组件，其中，所述第一和第二作用部件中的一个包括具有外部形状的螺母，该螺母与所述凸轮机构内的相应形状的凹部啮合。

12.如权利要求11所述的转向管柱组件，其中，所述形状为六角形。

13.如权利要求1所述的转向管柱组件，其中，内部件和外部件为管形。

14.如权利要求1所述的转向管柱组件，其中，所述支撑支架为U形，其具有所述臂从其上悬垂的底座。

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