CN101801761B - 转向柱组件 - Google Patents

Abstract

一种转向柱组件包括：内管(1)以及沿着内管长度的至少一部分包围内管的外管(2)，在松弛状态下外管相对松弛地装配在内管周围；外管中的细长的槽(7)，其能通过在槽的任一侧施加载荷来至少部分地闭合从而引起管的内径的减小；一对凸缘(8，9)，它们在槽的相对两侧上固定至管；以及将一个凸缘连接至另一凸缘的夹持机构。

Description

转向柱组件

技术领域

本发明涉及转向柱组件的改进。本发明还涉及组装转向柱组件的方法。

背景技术

用于车辆比如汽车的转向柱日益需要具有改变长度的能力。随着安全气囊的流行，重要的是转向盘不能布置成太靠近驾驶员也不能太远离驾驶员。允许进行长度调节就允许驾驶员设置转向柱的正确“可达范围”。改变长度的需求在碰撞时也是重要的，原因是转向柱应当能在冲击下塌缩从而降低驾驶员胸部在撞击转向盘时受到的力。

实现所需长度调节的最简单方式之一是提供一种两部分式的转向柱，其包括内管和外管，其中内管能以传统伸缩方式在外管内滑动。这些组件已知为管套管式的转向柱。管柱组件中的典型管在附图的图1中示出；虽然图1示出了电动辅助转向系统的一部分，但是本发明本身并不限于此。内管和外管限定护罩，其围绕连接至车辆转向盘的可塌缩转向轴并且支撑和保护该转向轴。

在图1中所示类型的转向柱组件可调节其可达范围和/或倾度(上下移动)时，外管必须由可释放的夹持机构刚性地保持至固定于车体结构的柱支撑托架。理想地，夹持系统将外管锁闭于适当位置并且同时使外管夹住内管。其好处将是：(a)使整个转向柱组件在夹持位置中的弯曲硬度最大化，(b)确保在夹持状态下内管和外管之间具有可预测量的滑动摩擦，这种滑动摩擦能有助于碰撞中所需的规定比例的总能量吸收碰撞力，以及(c)在提供可达范围调节的情况下，允许未夹持状态下内管和外管自由地滑动。

将连续圆筒形外管夹持到内管上需要高的夹持力(在没有不期望的皱缩之下管自然不容易压缩)，因此为了减少所需的力，已知的是在外管中提供细长的槽。设置一对凸缘，槽的每侧上一个凸缘。在处于夹持位置时凸缘能由适合的夹持机构夹持在一起，从而将槽的边缘至少部分地闭合在一起。已经提出了一种包括穿过凸缘的夹持销的夹持机构，以便给凸缘提供这个载荷。

申请人已经意识到这种转向柱组件的潜在问题在于：在未夹持时，难以控制内管和外管之间的游隙量。外管的内径在样品之间不是总是一致的，在管中机加工所述槽期间经常会发生变形。过去试图对此进行补偿的方法包括在用来将凸缘保持在一起的夹持销的每个端部上布置锁闭螺母的这种复杂布置。因此在未夹持时夹持机构本身能控制可允许凸缘分离开多远并且给凸缘提供一些预载荷。虽然这些设计是有效的，但是它们的确需要小心地进行设置并且容易随着时间的推移失去最佳设置。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种转向柱组件，其包括：

内管以及沿内管长度的至少一部分包围内管的外管，在松弛状态下外管相对松弛地装配在内管周围，

外管中的细长的槽，其能通过在槽的任一侧施加载荷从而引起外管的内径的减小来至少部分地闭合，

一对凸缘，它们在槽的相对两侧上固定至管，以及

夹持机构，其将一个凸缘连接至另一凸缘，夹持机构可在其中将夹持力施加至凸缘以用来减小槽的宽度并且因此将外管围绕内管张紧的夹持位置与其中夹持力减小以在管朝着其松弛状态返回时允许凸缘远离彼此移动的未夹持位置之间移动，

并且还包括掣子，其在一端处固定至两个凸缘之一并且在其另一端处捕获另一凸缘的一部分，掣子防止两个凸缘移动超过其中外管的内径等于预定最大值的位置。

提供在未夹持位置中限制管的内径能张开多大的掣子允许仔细地控制内管和外管之间的游隙。

掣子可包括带钩的紧固件，其可包括在处于未夹持位置时在一端处固定至一个凸缘并且钩到另一凸缘中的槽的一侧上的钩，在处于夹持位置时钩移动脱离槽的所述一侧。因此所述钩限制外管的打开量并且不会阻碍在夹持期间凸缘朝向彼此的运动。

钩可焊接至一个凸缘或通过某种其它适合的手段固定。焊接是优选的，因为其合理地允许在组装时进行位置的无限量细微调节。

可选的，所述组件可包括横拉杆，比如棒或螺栓，其啮合一个凸缘中的螺纹开口并且穿过另一凸缘中的非螺纹开口。没有螺纹连接至凸缘的端部能设有头部或可调节螺母。

所述组件包括穿过每个凸缘中的无螺纹开口的具有两端的螺栓或螺杆。螺栓的一端可设有头部或螺母，并且另一端设有螺母。螺母可调节使得头部/螺母之间的间隔设定凸缘之间的间隔，由于具有钩，横拉杆控制凸缘能移动分开多远并且必须允许凸缘从未夹持位置相对自由地移动至夹持位置。

凸缘可包括向上延伸的大致竖直壁，每个壁包括细长的槽，凸缘的向内转向的端部连接至钩的一端，另一凸缘上的槽接收所述钩。掣子可将两个凸缘的一端紧固在一起。掣子可完全定位于凸缘之间。

凸缘优选地定位于外管的中心线上方并且钩可定位于竖直壁之间。

夹持机构可包括在两个凸缘中的细长的槽之间穿过的夹持销。细长的槽允许相对于夹紧销调节外管的可达范围。夹持销的一端可设置有捕获螺母或固定头部，并且另一端设置有凸轮机构，其通过又一螺母或又一头部防止离开销。凸轮结构可由杠杆操作。

可设置紧固至车体结构的固定部分的支撑托架。支撑托架可包括倒U形托架，并且夹持销穿过托架的悬垂臂中的开口。这些臂可位于凸缘的每个竖直壁的外侧。在夹持时，与将外管夹持至内管同时地，夹持机构可将臂压到托架的竖直壁上。在这种布置中，如果没有掣子则会出现的外管的过度膨胀会由于在托架试图限制膨胀时凸缘的外表面和托架臂的内表面之间的摩擦而使得倾度调节变得困难。

内管和外管可容纳两部分式的可塌缩转向轴。转向轴可由一个或多个轴颈装配至内管和/或外管的轴承来定位。

细长的槽可与外管的中心线对准，不过这不是必须的。其可例如螺旋围绕外管。所需的仅是，在对凸缘进行加载而闭合槽时，外管的内径将减小。

而且，虽然本发明以管的形式进行描述，但是其无需具有完全圆筒形的横截面。内管和外管例如可以是椭圆形的。

U形托架中的开口可稍微大于销的直径。可选地，开口可包括大致竖直的细长的槽，在处于未夹持位置时夹持销可在槽中自由地上下移动从而允许转向柱的倾度调节。

将理解到，本发明的转向柱组件的成功操作依赖于掣子的正确设置。如果其处于错误布置，则不能允许凸缘移动足够分开，使得难以在外管内滑动内管(甚至在未夹持时)。另一方面，可能会允许外管打开太大，这会在内管和外管之间引入不期望的侧向游隙，使得在调节时给组件带来很差的感觉。

因此，根据本发明的第二方面，提供了一种组装根据本发明第一方面的转向柱组件的方法，该方法包括以下步骤：

围绕心轴放置外管，心轴具有与未夹持位置中所需的外管的预定内径相应的已知外径，

将外管夹持至心轴以使得外管的内径与心轴的外径相匹配，

将掣子定位于一个凸缘中的槽中以使得其接触槽的侧面并且还接触另一凸缘，以及

通过焊接或类似手段将掣子固定至另一凸缘以使得在钩和槽的所述侧面之间没有松弛。

该方法然后可包括将外管从心轴释放，并且插入内管。这个子组件然后能装配有夹紧机构。夹紧机构无需调节来设置外管的未夹持直径(其由掣子预先设定)。

在一个变型中，不是围绕心轴夹持，而是凸缘可夹持在一起并且测量外管的内径，在内径处于预定值时设置掣子。因此需要可调节的夹具在固定掣子之前或期间来给凸缘加载荷。这样做的优点将是，在掣子装配之后夹具能易于释放(与移除心轴相比)。在又一变型中，在组装期间将轴环围绕外管的外侧装配从而将内径设置为预定值。

将理解到，由于样品之间外管直径的变化，外管在未夹持位置中可能处于载荷之下或者可能不处于载荷之下。在其处于载荷之下时，掣子应当构造成其能接受所需载荷而不会随着时间而松弛。

附图说明

现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的一个实施例。

图1是转向柱组件的横截侧视图；

图2是根据本发明的夹持组件的一部分的横截正视图，其能包含于图1所示的转向柱组件中；并且

图3是转向柱组件的一部分的透视图，其中夹持销及其夹持机构为了清楚的缘故被移除。

具体实施方式

转向柱组件包括内管1，其滑动地安装在外管2内。内管的一端连接至用于电动转向系统的变速箱壳体3，尽管这是可选的。变速箱壳体3固定至车体结构的一部分以使得柱能枢转从而允许倾度调节。

在内管和外管内是两部分式伸缩转向轴，其包括上部轴部分4和下部轴部分5。该轴在一端连接至变速箱并且在其另一端5a处连接至转向盘(未示出)。其还能在碰撞的情况下塌缩，或遵从内管和外管的滑动运动。这给转向盘提供了一定可达范围调节。

为了允许外管2夹持内管1，外管2设置有与外管2的中心线2a对齐的细长的槽7。在槽7的每侧上是凸缘8、9。如将描述的，凸缘8、9能被压迫在一起以使槽7局部地闭合。这减少外管2的有效内径直到其夹持内管1。中间垫肩或轴环10能定位于内管和外管之间，并且外管将通过这个垫肩夹持内管。

图2示出外管2如何固定至车辆结构。U形托架11紧固至车辆的固定部分。外管2的中心线定位于托架11的中心线下方且凸缘8、9朝着托架11的基部12竖直地向上延伸。U形托架11的向下悬垂臂13、14定位成使得它们位于竖直凸缘8、9的外表面的外侧并且它们的内表面与凸缘的外表面相接触。

凸缘8、9以及托架11的悬垂臂13、14都设置有槽15，并且包括夹持销16(仅在图2中示出)的夹持机构穿过臂13、14以及凸缘8、9中的槽15。外管2因此能从销16悬挂，销16由托架11的臂保持。外管的侧向运动通过托架的臂与凸缘之间的相互作用来防止。

夹持销16的一端设置有螺母或头部17，其定位于U形托架的相邻臂13的外侧并且尺寸设置成使得其不能通过拉动夹持销16而被拉动穿过托架臂中的槽15。销16的另一端也设置有螺母。凸轮机构19设置于螺母和托架的相邻臂的外表面之间。其包括：具有与臂14中的竖直槽15相啮合使得其不能旋转的挡块的凸轮座圈19a；以及能绕着销轴线旋转的凸轮从动件19b。设置杠杆20形式的把手，其使得驾驶员能够旋转凸轮机构的凸轮从动件19b。这种运动改变凸轮机构19的长度(在沿着销的轴线测量时)。在凸轮机构处于其最短长度时，托架的臂处于未变形位置中。在其处于最长长度时，托架的臂被夹持到竖直凸缘上，这又将载荷施加至外管中的槽的每一侧。载荷引起槽7闭合(至少局部地闭合)，并且外管2夹持至内管1。

如图3所示，竖直凸缘8、9的端部8a、9a朝着彼此转向90°，尽管没有转向那么多以致于它们相遇(甚至在完全被夹持时)。掣子21通过焊接紧固至向内转向的端部中的一个端部9a，并且另一端具有装配入另一向内转向的端部8a中的槽22内的钩子。掣子21如示例中所示是通过弯曲扁平金属棒以形成基部和钩状端部而形成的简单元件。在处于未夹持位置时，钩子啮合槽的面向另一凸缘的侧面22a并且这样防止这两个凸缘进一步移动分开。在夹持机构移动至夹持位置时，钩子移动脱离槽的所述侧面并且朝着槽的另一侧运动(但是没有到达)。钩子因此不会干涉夹持机构的夹持运动。

掣子21定位成使得在夹持机构被释放时，即使释放至没有将夹持载荷施加至U形托架的臂13、14的程度，外管2的内直径也不能超过预定水平。这是可能的，因为掣子控制凸缘能运动分开多远，并且因此控制外管2中的槽能打开多大。该直径能选择成使得其仅稍微大于内管的外径。这确保它们能自由地滑动，但是在未夹持时没有过度的侧向游隙。

由于示例中的内管1是刚性的(其不具有槽)，所以样品之间的大部分差异由于外管2的内径的变化造成的。外管的预定内径因此能以恒定值设置并且在大部分情况下该预定内径将适合大多数内管样品的实际外径。

掣子21因此能焊接于外管上的适当位置，同时其被夹持到已知外径的心轴上。能首先使掣子接触槽的侧壁，并且然后焊接就位。然后能移走心轴。这能通过使用可塌缩的心轴或通过使掣子21具有能通过施加适当的载荷来克服的一点弹性来实现。当然，掣子21应当足够硬以防止外管凸缘在正常使用时例如仅仅由于管试图松弛返回至其静止位置而远离彼此移动。

在本发明的范围内一些变型是可能的。例如，虽然实施例示出外管附接至变速箱，但是这种布置能转变为外管附接至变速箱壳体并且内管朝着转向盘延伸。再次，外管仍然将被劈分并且夹持到内管上。

Claims (19)

1.一种转向柱组件，其包括：

内管以及沿着内管长度的至少一部分包围内管的外管，在松弛状态下外管相对松弛地围绕内管装配，

外管中的细长槽，其能通过在所述外管中的细长槽的任一侧施加载荷从而引起外管内径减小来至少部分地闭合，

一对凸缘，它们在所述外管中的细长槽的相对两侧上固定至外管，以及

夹持机构，其将一个凸缘连接至另一凸缘，夹持机构能在夹持位置和未夹持位置之间移动，其中在所述夹持位置，所述夹持机构将夹持力施加至这两个凸缘以用来减小所述外管中的细长槽的宽度并且因此将外管围绕内管张紧，在所述未夹持位置，夹持力减小以在外管朝着其松弛状态返回时允许这两个凸缘远离彼此移动，

并且该组件还包括掣子，其在一端处紧固至两个凸缘之一并且在其另一端处捕获另一凸缘的一部分，掣子防止两个凸缘移动超过其中外管的内径等于预定最大值的位置。

2.根据权利要求1的转向柱组件，其中掣子包括带钩的紧固件，在处于未夹持位置时其一端固定至一个凸缘并且钩在另一凸缘中的第一槽(22)的一侧上，在处于夹持位置时所述钩移动脱离所述第一槽(22)的所述一侧。

3.根据权利要求2的转向柱组件，其中带钩的紧固件焊接至一个凸缘。

4.根据权利要求1的转向柱组件，其中掣子包括横拉杆，其啮合一个凸缘中的螺纹开口并且穿过另一凸缘中的非螺纹开口。

5.根据权利要求2或3的转向柱组件，其中两个凸缘包括向上延伸的大致竖直壁，每个壁包括一细长的第二槽(15)，一个凸缘的向内转向的端部连接至钩的一端，并且另一凸缘上的第一槽(22)接收所述钩。

6.根据权利要求5的转向柱组件，其中掣子将两个凸缘的一端紧固在一起。

7.根据权利要求6的转向柱组件，其中掣子完全定位于两个凸缘之间。

8.根据权利要求1的转向柱组件，其中夹持机构包括在两个凸缘中的细长的第二槽(15)之间穿过的夹持销。

9.根据权利要求8的转向柱组件，其中夹持销的一端设置有捕获螺母或固定头部，并且另一端设置有凸轮机构，该凸轮机构通过又一螺母或又一头部防止离开所述销。

10.根据权利要求1的转向柱组件，其中设置紧固至车体结构的固定部分的支撑托架，其中支撑托架包括倒U形托架，并且夹持销穿过该倒U形托架的悬垂臂中的开口。

11.根据权利要求10的转向柱组件，其中在夹持时，夹持机构将外管夹持至内管，与此同时夹持机构将所述臂压到所述倒U形托架的竖直壁上。

12.根据权利要求1的转向柱组件，其中内管和外管容纳两部分式的能塌缩转向轴。

13.根据权利要求1的转向柱组件，其中所述外管中的细长槽与外管的中心线对准。

14.根据权利要求10的转向柱组件，其中所述倒U形托架中的开口稍微大于夹持销的直径。

15.根据权利要求10的转向柱组件，其中开口包括大致竖直的细长的托架槽，在处于未夹持位置时夹持销能在所述托架槽中自由地上下移动从而允许转向柱的倾度调节。

16.一种组装根据任一前述权利要求的转向柱组件的方法，该方法包括以下步骤：

围绕心轴放置外管，所述心轴具有与未夹持位置中所需的外管的预定内径相应的已知外径，

将外管夹持至心轴以使得外管的内径与心轴的外径相匹配，

将掣子定位于一个凸缘中的第一槽(22)中以使得掣子接触该第一槽(22)的侧面并且还接触另一凸缘，以及

通过焊接将掣子紧固至另一个凸缘以使得在钩和所述第一槽(22)的所述侧面之间没有松弛。

17.根据权利要求16的方法，其包括接着将外管从心轴释放，并且插入内管。

18.根据权利要求16的方法，其中，不是围绕心轴进行夹持，而是将凸缘夹持在一起并且测量外管的内径，在内径处于预定值时设置掣子。

19.根据权利要求16或18的方法，其中在组装期间将轴环围绕外管外侧装配而将内径设置为预定值。

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