CN102099238A - 改进的机动车辆用可调节转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的可调节的转向柱(1)，其包括：待固定至车辆底盘的支承组件(2)；可滑动地安装在所述支承组件(2)中的管状体(4)；调节与锁定装置，其能够从调节管状体(4)在支承组件(2)中的位置的调节状态切换到将管状体(4)在所述支承组件(2)内固定在期望调节位置的固定状态；可塑性变形的能量吸收元件(50)，其与固定到所述管状体(4)的变形件(40)协作，从而当所述调节与锁定装置处于锁定状态时，在管状体(4)受到碰撞之后在支承组件(2)内缩回时，该可塑性变形的能量吸收元件经历塑性变形；以及棘轮机构(5)，该棘轮机构用于在所述可塑性变形的元件塑性变形期间将其固定到所述支承组件(2)。

Description

改进的机动车辆用可调节转向柱

技术领域

本发明涉及一种机动车辆用可调节转向柱。

更具体地，本发明涉及一种深度可调节(轴向方向)或者深度和高度可调节(轴向和径向调节)的转向柱，该转向柱包括：可滑动地安装在支承组件中的管状体；用于调节管状体在支承组件中的位置并锁定在期望位置的装置；以及在驾驶员撞击到转向柱上之后耗散或吸收在车辆与障碍物正面碰撞期间产生的能量的设备。

背景技术

在转向柱上安装能量吸收设备本身是公知的。通过实例，值得引用专利申请GB2281539。然而，在该文献中描述的设备显示出这样的缺陷，即强制使用构造独特的部件，以便获得实现能量吸收功能与轴向保持功能的装置。

为了试图克服这些缺陷，在国际申请WO96/04162中已经建议将调节转向柱位置的装置与能量吸收机构结合在一起。因此，提出这样一种装置，其能够轴向调节转向柱并且共同耗散由驾驶员碰撞到转向柱上产生的能量。

为此，转向柱包括可滑动地安装到固定支承件中的管状体，该管状体承载用于与第二锁定装置可释放的接合的第一锁定装置。该转向柱还包括凸轮件，该凸轮件用于使第一锁定装置与第二锁定装置相互接合并由此相对于支承件锁定管状体。第二锁定装置连接到能量吸收设备，该能量吸收设备包括绕一轴布置的细长导板，该轴固定到固定支承件，细长导板可绕该轴被拉动。该布置是这样的，在通常使用中，管状体能够通过滑入支承件中进行调节然后被所述第一锁定装置与第二锁定装置锁定在需要的位置。当车辆经受正面碰撞时，施加到转向柱的能量将管状体推到支承件中(管状体缩回)，使第一锁定装置与第二锁定装置锁定在一起以围绕轴拉动细长构件以便吸收能量。

然而WO96/04162的转向柱以及相关联的吸收与调节设备表现出许多缺陷。

一个主要的缺陷是用于实施结合有取决于锁定状态是不受碰撞影响的锁定状态还是无碰撞锁定状态而用于调节转向柱及用于能量耗散的功能更重要的是将锁定装置保持在一起的功能所用的设备所必需的零件的数量。事实上，在不受碰撞影响的锁定状态中，提供有弹簧成形构件以及凸轮件，后者作用在弹簧成形构件上以便保持第二锁定装置接合在第一锁定装置上。然而，当碰撞发生时，由于管状体缩入到支承件中，弹簧成形构件不再与凸轮件相接触。于是，保持第一锁定装置与第二锁定装置接合由作用在弹簧成形构件上的附加装置执行。该附加装置包括设置在支承件内的平台。

此外，不同装置的布置要求准确的定位和合适地设计弹簧成形构件的尺寸以便防止在弹簧成形构件与平台之间的可能摩擦。这种摩擦实际上会妨碍能量吸收机构的执行。

同样地，WO96/04162的设备是这样的：第一锁定装置与第二锁定装置、弹簧成形构件以及凸轮件安放于特定位置以使锁定装置与能量吸收机构能执行。

最后，由于由形成能量吸收设备的细长导板围绕而被拉动的轴固定至支承件并且在管状体缩回期间锁定装置由管状体承载，因而在管状体开始缩回时不一定总能确保能量吸收。事实上，这取决于在碰撞期间管状体在支承组件中的位置并且取决于零件相对于彼此的初始定位。

从法国专利申请FR 2881707已公知一种装配到转向柱的即时能量吸收设备，该设备包括与转向柱的支承组件连接的固定中间件、与转向柱的管状体连接的可动中间件以及将固定件连接到可动件的至少一个能量吸收件。更具体地说，能量吸收件一方面锚定到设置在可动中间件上的锚定销上并且另一个方面锚定到设置在固定中间件上的保持销。固定中间件通过棘轮机构固定到支承组件。

由于用于将能够进行能量吸收的构件安装在支承组件与转向柱的管状体之间的必要零件数量，将前述的吸收设备组装到转向柱证明有些困难。这特别需要对形成能量吸收设备的各构件进行不同固定。

发明内容

本发明旨在通过提出一种至少可纵向调节并能吸收在管状体的整个缩回行程中产生的能量并且其中零件数量减少的转向柱来消除现有技术中的上问题。

就此而言，根据第一个方面，本发明提供了一种机动车辆用可调节转向柱，其包括：待固定在车辆的底盘上的支承组件；管状体，该管状体具有纵向轴线AA并且可滑动地安装在所述支承组件中；调节与锁定装置，该调节与锁定装置能够从调节所述管状体在所述支承组件中的位置的调节状态切换到将所述管状体在所述支承组件中固定在期望调节位置的固定状态；可塑性变形的能量吸收元件，该可塑性变形的能量吸收元件与固定到所述管状体的变形件协作，从而当所述调节与锁定装置处于固定状态时，在所述管状体受到碰撞之后在所述支承组件中缩回时，该可塑性变形的能量吸收元件经历塑性变形；棘轮机构，该棘轮机构用于在所述可塑性变形的元件塑性变形期间将该可塑性变形的元件固定到所述支承组件。

在实践中，所述变形件会是呈现圆形侧面并且设置在所述管状体的外壁上的构件。所述可塑性变形的元件由此布置为至少部分地缠绕所述变形件的圆形侧面。这样，当所述管状体在所述支承组件内部缩回时，将会驱动可塑性变形的元件，后者退绕到所述变形件上。根据一个具体构造，所述管状体具有形成所述变形件的外周延伸部。

有利地，所述棘轮机构布置为在所述可塑性变形的元件塑性变形期间与其直接协作。由此，这使得可限制用于执行能量耗散所必需的零件数量，并且因此降低了转向柱的零件组装所必需的成本与时间。

有利地，所述棘轮机构包括固定到所述可塑性变形的元件并且与可动爪协作的导板。

有利地，所述爪与所述调节与锁定装置相关联，从而当所述调节与锁定装置从所述调节状态切换到锁定状态时，所述爪从释放位置切换到与所述导板接触的接触位置。由此，这个构造使得在对调节与锁定装置进行作用时能够同时作用在棘轮机构上。

根据一个特别有利的构造，所述棘轮机构包括弹性装置以在可塑性变形的元件的塑性变形期间使所述爪与所述导板接合。由此，一方面这使得能永久保持所述爪与所述导板抵靠接触，另一方面使得在管状体受到撞击期间所述爪能与所述导板接合。所述弹性装置可设置成与所述爪一起由一个单一件形成。

有利地，所述导板包括渐进地设置在所述导板上并且布置为与所述爪的齿相啮合的凹槽。

有利地，所述调节与锁定装置包括控制件以使所述调节与锁定装置从调节状态切换到固定状态。所述控制件可以根据需要的构造，是手动的或通过发动机操作。

有利地，所述调节与锁定装置包括直接或间接将所述控制件连接到所述爪的连接轴，所述连接轴可围绕与管状体的轴线AA垂直的轴线旋转地运动。

在直接连接的情形中，所述爪可以设置为以使其包括被所述连接轴横穿的壳体，所述壳体构造为防止所述连接轴相对于所述爪进行任何运动。

在间接连接的情形中，在所述爪固定到所述支承组件的情况下，所述爪在固定到所述连接轴的中间件的作用下执行从释放位置切换到在所述导板上的接触位置。

有利地，所述导板通过剪切销钉固定到所述管状体。所述剪切销钉使得与所述可塑性变形的元件产生的能量吸收能量相比进行附加的能量吸收。

根据一个具体的构造，所述可塑性变形的元件包括布置在所述导板的延长部中的带。为了减少零件的数量，有利的是可以提供形成同一个单一件的带以及导板。

附图说明

参照附图在以下的描述中本发明的其它目的与优点将更加明显，在附图中：

图1示出了根据本发明的可调节转向柱的仰视立体图，转向柱装配有方向盘；

图2示出了图1的转向柱的放大图，该转向柱处于锁定位置；

图3示出了图2的转向柱的局部视图，该转向柱包括处于锁定接合位置的调节与锁定装置；

图4示出了图2的转向柱的局部视图，该转向柱包括处于锁定非接合位置的调节与锁定装置；

图5示出了形成转向柱的调节与锁定装置的锁定件之一的视图；

图6示出了图1的转向柱的放大图，该转向柱处于解锁位置；

图7示出了图2的转向柱的根据轴线VII-VII的截面图；

图8示出了图7的转向柱在车辆与障碍物正面碰撞之后的截面图；

图9示出了根据另选的实施方式的转向柱的立体图，该转向柱处于锁定位置；

图10示出了图9的转向柱的立体图，该转向柱处于解锁位置；以及

图11示出了图9的转向柱的根据轴线XI-XI的截面图。

为了更清楚起见，在这组附图中，多个实施方式中相同或相似的元件以相同的附图标记标注。

具体实施方式

参见图1至图8，描述了用于机动车辆的转向柱1，所述转向柱至少可轴向调节。

如图1所示，转向柱1包括待固定到车辆底盘(未示出)的支承组件2以及具有纵向轴线AA的管状体4，车辆方向盘3固定在管状体4上。管状体4可滑动地安装在支承组件2中以便能够通过将管状体4滑入到支承组件2中来调节方向盘的深度(轴向调节)。

为了依照需要的深度来保持方向盘，转向柱1包括调节与锁定装置，其能够从调节管状体4在支承组件2内的位置的调节状态切换到将管状体固定到支承组件2内的期望调节位置的固定状态。

在所述的实施方式中，所述调节与锁定装置包括供安装管状体4的导向凸缘10以及两个夹紧凸耳12，这两个夹紧凸耳抵靠在导向凸缘10的侧翼11的两侧上。导向凸缘10使得可在支承组件2内轴向引导管状体4。

包括可旋转移动的凸轮元件以及固定凸轮元件的凸轮系统使得能够将夹紧凸耳12、导向凸缘10以及管状体4形成的组件夹紧。可移动凸轮元件通过控制件驱动。在所述实施方式中，控制件包括控制杆30，从而可手动致动将构件夹紧在一起以便将管状体4锁定在支承组件2内，并且由此使调节与锁定装置从调节状态切换到固定状态。

转向柱还包括：可塑性变形的能量吸收件50，其用于在管状体4受到撞击之后而在支承组件2内缩回时进行塑性变形；以及棘轮机构5，其用于在可塑性变形的元件50塑性变形期间将该元件50固定到支承组件2。

棘轮机构5包括布置为相互协作的第一锁定件与第二锁定件，其中一个锁定件固定到支承组件2，另一个锁定件固定到管状体4。

更具体地说，固定到支承组件2的锁定件包括可动的爪6，爪6包括布置为与设置在导板7上的凹槽71相配合的齿，导板7构成固定在管状体4上的锁定件。在所述实施方式中，凹槽71规则地分布在导板7上。

有利地，爪6与调节与锁定装置相关联以便当后者从调节状态切换到固定状态时，爪6从释放位置(图6)切换到其与导板7相接触的位置(图4与图5)。

在所述实施方式中，爪6通过连接轴8以可围绕与管状体4的纵向轴线AA垂直的轴线BB旋转移动的方式固定在支承组件2上。

更具体地说，爪6包括用于容纳连接轴8的方形截面的管状壳体62。连接轴8的尺寸设计为使爪6在其上保持静止，并由此阻止连接轴8在壳体62中的任何旋转。

很明显爪6可以通过诸如螺纹连接、焊接、铆接的其它方法或者通过在限定壳体62的壁与连接轴8之间布置多边形配件而在连接轴8上保持静止。

对于导板7来说，其被固定到可塑性变形的元件50。在所述实施方式中，导板7以及可塑性变形的元件50由一个单一件形成并且形成带70的形状。还可以设置直接固定在可塑性变形的元件50上的导板7。

更具体地说，带70折叠起来而形成U形。其布置在管状体4的内端部41上以展示出安装在管状体4的外侧的部分73，另一个部分74布置在管状体4的内部。如图4、图7与图8所示，平坦的带70的弯曲部72布置为压在管状体4的内端部41上形成的圆弧形的延伸部40上。内端部是指管状体的布置在支承组件2内的端部。

平坦的带70的安装在管状体4的外部的部分73包括彼此等间距的横向凹槽71。这样，部分73的承载凹槽71的部分构成导板7，弯曲部72以及带70的布置在管状体4内的部分74构成转向柱的可塑性变形的元件50。

如图7所示，平坦的带70的两个端部通过穿过管状体4的壁的剪切销钉9固定在管状体4上。有利地，剪切销钉9由塑料制成。这样，并且如进一步可见，在车辆与障碍物正面碰撞期间剪切销钉9构成由带70的部分72与部分74形成的能量吸收装置的附加吸收装置。当然，很明显，也可以实施将带70固定在管状体4上的其它固定手段，诸如铆接、焊接或钉牢。同样地，根据情况，可以有利地仅将平坦的带70在其端部之一处固定在管状体4上。

在所述实施方式中，带70在其整个长度上展示出恒定的宽度与厚度。然而，在某些情况下提供展示出非恒定的宽度和/或厚度的带70将是有利的。

棘轮机构5还包括弹性装置，该弹性装置一方面可确保爪6保持与导板7接触，并且另一方面可确保在车辆与障碍物碰撞之后而使管状体4受到碰撞期间，爪6与导板7接合。有利地，所述弹性装置与爪6由一个单一件形成。

根据本发明的一个优选实施方式，爪6形成为一个单一件(图5)。在这个实施方式中，基于钢带实现的爪6具有由带的卷绕部63形成的端部，所述卷绕部实现为与前述壳体62对应的方形截面的壳体。爪6在与卷绕部63相对的端部包括两个加强件64，这两个加强件在与带的平面基本垂直的平面上延伸并且承载爪6的齿61。形成加强件64与卷绕部63之间的接合的部分65构成用作弹簧的叶片。该弹簧叶片构成棘轮机构的弹性装置。

下面将描述上述转向柱1的操作原理。

当希望调整方向盘3的位置时，将控制杆30布置在其中调节与锁定装置处于调节位置并且棘轮机构处于释放位置的位置(控制杆处于解锁位置，图6)。在从锁定位置(如图2至图4与图7所示，调节与锁定装置处于锁定位置，棘轮机构处于接触位置)切换到解锁位置期间，爪6围绕连接轴8的轴线BB旋转。于是，爪6不再与导板7接触，并且夹紧凸耳12不再夹紧在导向凸缘10上由此进而不再在管状体4上施加任何压力。这样可自由完成相对于支承组件2调节管状体4的位置。

连接轴8以及爪6由此相对于导向凸缘10保持静止，牢固地连接到方向盘3的管状体4可以由此自由地在凸缘的内部滑动以使得能进行方向盘的深入调节。通过剪切销钉9保持在管状体4上的导板7及可塑性变形的元件50由此也相对于导向凸缘10及爪6运动。

在驱动位置中，控制杆30布置在其中调节与锁定装置处于锁定位置的位置，棘轮机构的爪与导板处于接触位置(控制杆30的锁定位置)。在解锁位置到锁定位置的切换期间，夹紧凸耳12夹紧在自身夹紧在管状体4上的导向凸缘10上，管状体4由此相对于支承组件2保持静止。为了确保导向凸缘10与管状体4之间的夹紧，有利的是将带70的宽度尺寸设计为以在带70的侧翼与导向凸缘10之间留出足够的间隙。

在锁定位置中，爪6的齿61与导板7的前部相接触。根据导板7相对于爪6的轴向位置，爪6的齿61或者很好地啮合在导板7上设置的凹槽71中(图3)，或者压靠将两个凹槽连接在一起的部分75(图4)。在管状体4布置为以使爪6的齿61与布置在凹槽71之间的部分75相接触而不在凹槽71内的情形中，由于爪6的弹簧叶片赋予的弹性允许控制杆30完全闭合。在这两种构造中，由于叶片的弹簧作用而使爪6在压力状态下保持在带70上。

当车辆与障碍物发生正面碰撞时，管状体4在支承组件2内缩回，此时控制杆30处于锁定位置。

如果爪6的齿61啮合在导板7的凹槽71中，则接合在爪6中的导板7相对于导向凸缘10保持静止，而管状体4缩回。在缩回期间，管状体4的设有圆弧形延伸部40的内端部41导致带70绕延伸部40退绕，同时剪切销钉9剪切。带70的退绕并由此其变形使得可吸收由管状体4在支承组件2中的整个缩回行程上产生的能量。剪刀销钉9的断裂进一步使得能在管状体4在支承组件2内开始缩回时额外吸收能量。

如果爪6的齿61不与导板7的凹槽71相啮合，则导板7将因而在爪6的齿61的下方滑动，直到齿61到达导板7的凹槽之一的前方。由于通过爪的弹簧叶片施加到带70上的压力，当齿61到达凹槽前方时，自动啮合在合适的凹槽中。因此处于爪6的齿啮合在带7的凹槽中的构造中。

参照图9、图10与图11，描述了转向柱1的另选的实施方式。

在这个另选的实施方式中，爪6直接固定到支承组件2上。为了使爪6与导板7脱离接合，将中间件15固定到连接轴8。该中间件布置为当连接轴8在控制杆30的解锁动作下被驱动旋转时抬升爪6，连接轴8的旋转导致中间件15旋转。

在所述实施方式中，中间件15包括固定在连接轴8上并且在导板7的侧缘的两侧延伸的两个杆臂16。这两个杆臂16通过接触件21与爪6连接在一起。

中间件15有利地包括布置为当控制杆30锁定时(图9)抵靠导板7的第一组支承凸耳17。支承凸耳17由此使得能防止在车辆行驶时导板7振动。支承凸耳还使得能防止导板7在车辆与障碍物正面碰撞期间退绕时振动，并且由此对能量耗散不具有任何影响。

可以提供作为第一组支承凸耳的替代或补充的另一组支承凸耳18，当控制杆30位于解锁位置时(图10)，第二组支承凸耳18布置为抵靠导板7。支承凸耳19、20由此使得能防止在控制杆30的解锁期间导板7与爪6同时向上。

图9、图10以及图11中示出的转向柱的操作与针对图1至图8中示出的转向柱所描述的相同。

在前述的实施方式中，能量吸收装置呈布置在导板的延长部中的带的形式。当然很明显的是本发明不限于能量吸收装置的这种构造，在可调节的转向柱中可考虑诸如螺旋线带、变形带或螺旋盘绕带之类的其他装置而不偏离本发明的范围。

同样地，提出了通过控制杆30手动驱动旋转的连接轴8。当然很明显地，控制杆30可以被电马达取代以自动地驱动连接轴8。

本发明通过实施例的方式描述了前述内容。很明显地，本领域技术人员能够实现本发明的多种另选实施方式而不偏离本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种机动车辆用可调节转向柱(1)，该转向柱包括：

待固定在车辆的底盘上的支承组件(2)；

管状体(4)，该管状体具有纵向轴线AA并且可滑动地安装在所述支承组件(2)中；

调节与锁定装置，该调节与锁定装置能够从调节所述管状体(4)在所述支承组件(2)中的位置的调节状态切换到将所述管状体(4)在所述支承组件(2)中固定在期望调节位置的固定状态；

可塑性变形的能量吸收元件(50)，该可塑性变形的能量吸收元件与固定到所述管状体(4)的变形件(40)协作，从而当所述调节与锁定装置处于固定状态时，在所述管状体(4)受到碰撞之后在所述支承组件(2)中缩回时，该可塑性变形的能量吸收元件经历塑性变形；

棘轮机构(5)，该棘轮机构用于在所述可塑性变形的元件塑性变形期间将该可塑性变形的元件固定到所述支承组件(2)。

2.根据权利要求1所述的转向柱(1)，其特征在于，所述棘轮机构(5)布置为在所述可塑性变形的元件(50)塑性变形期间与该可塑性变形的元件直接协作。

3.根据权利要求1或2所述的转向柱(1)，其特征在于，所述棘轮机构(5)包括布置为彼此协作的第一锁定件和第二锁定件，其中一个锁定件被固定到所述支承组件(2)，另一个锁定件被固定在所述管状体(4)上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述棘轮机构(5)包括固定到所述可塑性变形的元件并且与可动的爪(6)协作的导板(7)。

5.根据权利要求4所述的转向柱(1)，其特征在于，所述爪(6)与所述调节与锁定装置相关联，从而当所述调节与锁定装置从所述调节状态切换到所述固定状态时，所述爪(6)从释放位置切换到与所述导板(7)接触的接触位置。

6.根据权利要求4或5所述的转向柱，其特征在于，所述棘轮机构(5)包括弹性装置，以在所述可塑性变形的元件塑性变形期间使所述爪(6)与所述导板(7)接合。

7.根据权利要求6所述的转向柱，其特征在于，所述弹性装置与所述爪(6)由一个单一件形成。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的转向柱，其特征在于，所述导板(7)包括凹槽(71)，这些凹槽渐进地设置在所述导板(7)上并且布置为与所述爪(6)的齿(61)相啮合。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的转向柱，其特征在于，所述调节与锁定装置包括控制件，以使该调节与锁定装置从所述调节状态切换到所述固定状态。

10.根据权利要求9所述的转向柱，其特征在于，所述控制件是手动控制杆(30)。

11.根据权利要求9所述的转向柱(1)，其特征在于，所述控制件由马达操作。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述调节与锁定装置包括直接或间接地将所述控制件连接到所述爪(6)的连接轴，该连接轴(8)在所述控制件的作用下以可绕与所述管状体(4)的轴线(AA)垂直的轴线旋转地运动的方式运动。

13.根据权利要求12所述的转向柱，其特征在于，所述爪(6)包括被所述连接轴(8)横穿的壳体(62)，所述壳体(62)构造为防止所述连接轴(8)相对于所述爪(6)进行任何运动。

14.根据权利要求12或13所述的转向柱，其特征在于，所述爪(6)固定到所述支承组件(2)，所述爪在固定到所述连接轴(8)的中间件的作用下执行从所述释放位置切换到在所述导板(7)上的所述接触位置。

15.根据权利要求4至14中任一项所述的转向柱，其特征在于，所述导板(7)通过剪切销钉固定在所述管状体(4)上。

16.根据权利要求4至15中任一项所述的转向柱，其特征在于，所述可塑性变形的元件(50)包括布置在所述导板(7)的延长部中的带。

17.根据权利要求16所述的转向柱，其特征在于，所述带与所述导板(7)由一个单一件形成。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的转向柱，其特征在于，所述管状体(4)包括圆形的外周延伸部(40)，所述可塑性变形的元件(50)围绕该延伸部至少部分地缠绕，所述延伸部(40)形成所述变形件。

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