CN102233897A - 用于机动车的长度可调节的转向柱模块 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车的长度可调节的转向柱模块，包括待附连于机动车的支撑梁。转向柱可绕纵向轴线转动并包括上转向柱套和下转向柱套。上转向柱套能够沿纵向轴线方向移位，并且不能够相对于下转向柱套转动。调节装置被设置为用于调节从下转向柱套到上转向柱套的距离。管套具有上端部和下端部，上端部包握在上转向柱套的周围，上端部轴向地固定下转向柱套并以可转动的方式支撑下转向柱套。上转向柱套从上转向区域凸出。中心轴承被设置在管套的环形区域和上转向柱套之间。管套包括位于中心轴承和下端部之间的碰撞构件。碰撞构件在发生事故时缩短。上转向柱套和下转向柱套的总长在事故之后比在事故之前短。

Description

用于机动车的长度可调节的转向柱模块

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年4月23日提交的申请号为DE 10 2010 028166.2的德国申请的优先权，其全文通过参引并入本文中，作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的长度可调节的转向柱模块。

背景技术

本发明涉及一种用于机动车的长度可调节的转向柱模块，该转向柱模块包括：a)待附连于机动车的支撑梁；b)转向柱，该转向柱能够绕纵向轴线转动并包括上转向柱套及下转向柱套，其中上转向柱套能够沿纵向轴线的方向移位并以不可转动的方式连接到下转向柱套；c)调节装置，用于调节下转向柱套到上转向柱套的距离；以及d)管套，该管套具有上端部(29)以及下端部，其中，上端部包握在上转向柱套周围，且下端部包握在下转向柱套周围，上端部轴向地固定上转向柱套并以可转动的方式支撑上转向柱套，并且上转向柱套从上转向区域凸出。

由DE 10 2007 042 737 A1已知一种用于这种转向柱模块的马达驱动的转向柱调节装置。该已知的转向柱调节装置包括待附连于车辆的支撑梁以及管套。该管套不仅沿其纵向方向是可调节的，并且在其相对于支撑梁的倾斜方向上也是可调节的，使得也实现了方向盘的高度调节。为了这个目的还设置有适当的驱动装置。

这种转向柱模块能够方便地适应使用者的各个要求。该转向柱模块具有人工操作的设计以及马达驱动的设计；马达驱动的设计可以通过存储器进行控制。通常，电动马达被提供作为马达。由US 2008/0229866A1已知一种长度可调节的转向柱。

目前正在努力使这种转向柱模块具备有效地安全特性。例如，转向柱的长度在发生事故时应该能够缩短。为此，设置有至少一个冲撞构件，所述冲撞构件通常具有实心区域，然而实心区域在车辆发生事故时会屈服。所述事故包括车辆的碰撞传感器被触发的严重事故，并且甚至可能包括未触发气囊的不太严重的事故。所述实心区域设置在合适的位置。然而，意图制造出具有高刚性的转向柱模块，使得无间隙的精确转向总是可能的。这个要求与屈服区域相反，因为屈服区域对于碰撞构件是很必要的。有些困难的是：以此方式并在期望的位置上形成碰撞构件，以使它们具有：达到一定阈值的、并且在阈值之上能够充分屈服的充分刚性。该阈值在这种情况下取决于由事故的程度，例如，这样选择阈值，在该阈值时机动车的诸如气囊的其他安全特征被触发。因此，本发明的目的在于协调或结合以下部分地相互矛盾的要求——即充分的刚性、精确的转向动作以及在发生碰撞时屈服的区域。

本发明的目的在于进一步开发如在第一段中详细说明的一种转向柱模块，以此方式使得在保持该转向柱模块的稳定性和精度的情况下，它又在发生事故时屈服，其中如果可能的话，屈服特性以及转向精度相互之间不会产生不利影响。

发明内容

这个目的通过用于机动车的长度可调节的转向柱模块而得以实现，该转向柱模块包括：

a)待附连于机动车的支撑梁，

b)转向柱，该转向柱能够绕纵向轴线转动并包括上转向柱套以及下转向柱套，其中上转向柱套能够沿纵向轴线的方向移位并以不可转动的方式连接到下转向柱套，

c)调节装置，该调节装置用于调节下转向柱套到上转向柱套的距离，

d)管套，该管套具有上端部和下端部，其中上端部包握在上转向柱套的周围，并且下端部优选地包握在下转向柱套的周围，上端部轴向地固定上转向柱套并以可转动的方式支撑上转向柱套，并且上转向柱套从上转向区域凸出，以及

e)中心轴承，该中心轴承设置在管套的环形区域与上转向柱套之间，

其中，管套包括冲撞构件，该冲撞构件位于中心轴承与下端部之间，并且该冲撞构件在发生事故时缩短，使得上转向柱套和下转向柱套的总长在事故之后比在事故之前短。

在该转向柱模块中，管套自身形成冲撞构件。在这个情况下，冲撞构件形成在管套的一部分——即对于转向系统的强度和精度实质上不具有重要意义的并且如果可能对这些没有影响的一部分——中。转向系统的刚度和精度可以由位于冲撞构件上方的管套的部分共同确定。冲撞构件不包括在决定转向系统精度及刚度的强度链中。然而，冲撞构件包括在长度调节系统中。然而，在这方面只对冲撞构件的轴向稳定性有要求；管套在冲撞构件区域中的的抗扭刚度以及抗弯刚度实际上不重要。

在有利的开发成果中，冲撞构件和管套一体地相互连接和/或由相同的材料制成。一体地相互连接的意思是冲撞构件与管套被制成一个单一件。这个措辞不背离以下事实：管套被选为上位概念，并且冲撞构件是管套的一部分。

优选地，转向柱模块包括包握在管套周围的滑环，并且转向柱模块能够相对于管套沿轴向轴线的方向移位，但是不可转动。在该情况下，冲撞构件一直位于滑环的、面向远离上转向柱套的一侧。在该情况下，转向系统的刚性基本上被在上转向区域中的上转向柱套的旋转安装以及滑环和管套的相互作用所影响，但只是非实质性地被管套的、沿向下方向从滑环突出的部分所影响。优选地，上转向柱套以可转动的方式安装在管套中的两个不同地方。

在优选的开发结果中，转向柱模块还包括倾角调节或高度调节系统。为此，优选地设置有回转桥接件；回转桥接件连接到支撑梁上使得能够绕支撑梁轴线枢转；支撑梁轴线在这种情况下平行于y轴线延伸；回转桥接件连接到滑环使得能够绕回转轴线枢转；该回转轴线也平行于y轴线。

在这种情况下，使用了在汽车工程中惯用的x-y-z坐标系。x方向是车辆直行的正常行驶方向，该方向位于水平面中。y轴线相对于x轴线成90°延伸，并且y轴线也位于水平面中。z方向沿向上的方向凸伸；所有的三个方向形成右旋的坐标系。

在特别优选的实施例而且是独立发明中，提出了一种用于机动车的长度可调节的转向柱模块，该转向柱模块包括：a)待附连于机动车的支撑梁；b)转向柱，该转向柱能够绕纵向轴线转动并包括上转向柱套以及下转向柱套，其中上转向柱套能够沿纵向轴线的方向移位并以不可转动的方式连接到下转向柱套；c)调节装置，该调节装置用于调节下转向柱套到上转向柱套的距离；d)管套，该管套具有上端部和下端部，其中上端部包握在上转向柱套的周围，并且下端部优选地包握在下转向柱套的周围，上端部轴向地固定上转向柱套并以可转动的方式支撑上转向柱套，上转向柱套从上转向区域凸出，并且下端部包括螺纹；e)回转部件，该回转部件与支撑梁连接使得其能够绕回转部件轴线枢转，其中回转部件轴线平行于y轴线延伸；以及f)螺纹连接器，该螺纹连接器与下端部的螺纹接合并以可转动的方式设置在回转部件上，而且该螺纹连接器具有与纵向轴线一致的转动轴线。

该转向柱模块具有纵向调节力被同轴地传入管套的优点。在由现有技术已知的其他转向柱模块中，用于纵向调节的驱动装置横向地设置在管套上。因此调节力未作用在和管套轴线相同的轴线上，而是作用在横向偏移于管套轴线的位置上。因此，管套的机械支撑在所有的转动位置上是不一样的，其取决于角度。本发明避免了这个缺点。因此产生的优点在于，碰撞构件只需为轴向负载而设计；不会产生由于非轴向支撑所引起的横向力。

本申请人保留以任何方式将来自权利要求和/或说明书的任何特征和独立特征进行相互结合的权利，即使这种结合未经过明确地讨论或例如未直接从权利要求中得到。因此，本申请人保留以任何方式将来自权利要求1到6的任何特征和/或子特征与权利要求7的任何特征及子特征进行结合的权利，而且反之亦然。

根据本发明，管套因此被划分成：压缩区——即碰撞构件的区域；以及实心区域，该实心区域位于碰撞构件上方，并且特别地，在滑环以及上端部之间。因此，优选地，碰撞构件可以适应这样的要求：在发生事故时，转向柱可以缩短同时吸收能量，而不需要在很大程度上考虑转向系统的刚性。相反地，这也要求转向系统的刚性，而不需要在很大程度上考虑碰撞构件。

两个转向柱套通过不可转动的滑动连接件轴向地相互连接。因此实现了上转向柱套以及待附连于其上的方向盘二者关于下转向柱套的纵向调节。下转向柱套以可转动的方式安装在支撑梁中，并且不相对于支撑梁沿纵向轴线方向移动。然而，如果另设置有高度调节系统，则下转向柱套可相对于支撑梁枢转。

两个转向柱套通过由两个非圆形耦接区域形成的滑动耦接而相互连接。它们在重叠区域相互接合。该接合发生在与转向柱模块的纵向调节距离至少对应的距离上。

优选地，为调节两个转向柱套之间的距离设置有螺纹调节装置。为此，管套的下端部具有与螺纹连接器上的可转动配合螺纹接合的螺纹。该可转动配合螺纹优选地是由马达驱动的。该可转动配合螺纹相对于支撑梁沿平移方向固定，但除此之外，可选地，它的转动运动也可以相对于支撑梁枢转；该枢转是为了实现高度调节。

管套优选地在它的碰撞构件区域具有环形横截面；在这种情况下，优选地设置有凹槽，以实现所要求的碰撞构件的屈服特性。优选地，碰撞构件以此方式形成使得其可以不依赖于角度地、横向地偏转于它的轴线。优选地，这通过在碰撞构件区域中的材料的变弱而实现，其中所述材料的变弱不依赖于转动角度，具体来说是各向同性的。

优选地，管套在与滑环配合的区域是非圆形的。优选地，滑环因此而形成；抗扭力因此可以被吸收。

本发明的其他优点和特性将从其他权利要求以及以下本发明的两个示例性实施例的描述而变得明显，这些示例性实施例应该被理解为是非限制性的并且将参照附图对其进行详细解释。

附图说明

图1示出了根据本发明的转向柱模块的立体图，

图2示出了根据图1的该转向柱模块的几个零件的立体图，特别是上转向柱套和下转向柱套的立体图，

图3示出了根据图1的转向柱模块的管套和转向柱套的立体图，

图4示出了根据图1的转向柱模块的部分区域的立体图，其中多个部件被移除；示出了支撑梁、管套的下部、滑环以及其他部件，

图5示出了类似于图4的被放大的局部视图；更多的部件被去除，以便能够看出转向调节系统的驱动，

图6示出了转向柱模块的第二示例性实施例的立体图，

图7示出了根据现有技术的转向柱模块的基本侧视图，以及

图8示出了根据图7的转向柱模块的力关于距离的曲线图，在该曲线图中，力是以牛顿为单位，距离是以毫米为单位。

具体实施方式

一方面根据图1到图5、另一方面根据图6的两个示例性实施例的转向柱模块的长度是可调节的，而且关于它们的高度是可调节的。在图1和图6中画出了坐标系；该坐标系也适用于其他图中。

转向柱模块包括通常在仪表盘下方附连于车辆的支撑梁20。仪表盘未示出。设置有适当的装置以用于附连；其中，支撑梁20具有四个安装孔。支撑梁20位于机动车的内部。

转向柱模块具有绕纵向轴线22可转动的转向柱，并且转向柱包括上转向柱套24和下转向柱套26。这两个转向柱套都具有重叠的连接区域。在该重叠区域内，下转向柱套26滑入上转向柱套24内。分别地，重叠区域的横截面是非圆形的，使得获得了不可转动的但沿纵向方向可移位的连接，该连接也被称作滑动耦接。该连接至少发生在长度调节区域的长度上。关于这一点，参考给出了双箭头27。重叠区域的长度大于所要求的长度调节范围是有利的，例如大于至少50％的长度。该长度在正常驾驶操作期间是不需要的，而是在发生事故时需要。

两个转向柱套24、26由管套28包握。管套28与纵向轴线22是同心的。管套28具有上端部29以及下端部30。以已知的方式，上端部29通过上转动轴承72连接到上转向柱套24上；该上转动轴承72例如在图2中清楚地示出的，它位于上转向柱套24的自由端的附近。该自由端相对于管套28自由地凸出。下端部30包握在下转向柱套26的周围。下转向柱套26安装在下转动轴承32内；下转动轴承32由回转部件34支撑。回转部件34相对于支撑梁20能够绕平行于y方向的回转部件轴线36枢转；图5示出了用于该轴承的轴头；在图5中，回转部件34已经被移除，使得能够图示出下转动轴承32。

上转向柱套24和/或下转向柱套26在它们的整个长度上可以被构造成管状的；然而，这不是必须的。沿纵向轴线22的方向的至少局部区域可以是由实心材料制成的。

管套28具有导引区域38。管套28沿纵向轴线22的方向延伸，并具有恒定的外部横截面。该外部横截面优选地是非圆形的。导引区域38的长度至少对应于带有余量的调节距离。导引区域38由滑环40包握。滑环40能够相对于导引区域38沿纵向轴线20的方向移位，但是是不可转动的。如图4所示，例如，导引区域38具有在整个周部上均匀分布的纵向肋片，例如8个纵向肋片，通过所述纵向肋片获得了滑环40与导引区域38之间的抗扭强度。这些纵向肋片平行于纵向轴线22延伸。

碰撞构件42位于导引区域38与下端部30之间。管套28在这里——也就是在碰撞构件42的区域中——具有圆形横截面。碰撞构件被凹槽44弱化。凹槽44以此方式进行构造使得碰撞构件42在发生事故时能够缩短它的轴向长度。在其他的构造中，碰撞构件42不具有如示出的在整个周部均匀分布的凹槽44，但在整个周部上能够被均匀地弱化，即，在任意角位置具有相同的壁厚。

碰撞构件42的其他构造也是可能的。例如，碰撞构件42可以被构造成网络式管(latticed tube)；其沿轴线方向可以是成波状的，即，被构造成波状管或波纹管。

碰撞构件42优选地是管套28的一体部分。优选地，管套28被一体地制造。优选地，管套28与它的碰撞构件42由相同的材料制成。

特别地，如图4所示，碰撞构件42位于支撑梁20的区域中，并因此由支撑梁20局部地包握。碰撞构件42沿纵向轴线22的方向未延伸超出支撑梁20。碰撞构件42位于滑环40与回转部件34之间。短环形区域70位于碰撞构件42与导引区域38之间。

回转桥接件46设置在支撑梁20与滑环40之间。回转桥接件46借助于支撑梁轴线48连接到支撑梁20，以能够枢转；支撑梁轴线平行于y轴线延伸。回转桥接件46连接到滑环40，以便能够绕回转桥接件轴线50枢转。回转桥接件轴线50也平行于y轴线。

回转桥接件46具有沿z方向向下的桥接区域；即，马达驱动式致动器以铰接形式起作用的区域。马达驱动式致动器被构造成主轴驱动器。驱动作用通过第一电动马达52提供。如果电动马达52被致动，则回转桥接件46转动；这会引起转向柱相对于支撑梁20的倾角的调节或高度调节。

转向柱的纵向调节系统——即用于调节下转向柱套26到上转向柱套24的距离的调节装置——将在下文中进行描述。下端部30具有螺纹54，其中螺纹54在示例性实施例中被构造为内螺纹。被构造成圆柱形外螺纹的并由螺纹连接器形成的配合螺纹56与该内螺纹接合。螺纹连接器以可转动的方式安装在回转部件34上。配合螺纹56与纵向轴线22同心。同轴正齿轮58与螺纹连接器连接；该齿轮绕纵向轴线22转动。涡轮60与该正齿轮58啮合，而涡轮60又通过蜗杆62驱动。该蜗杆由第二电动马达64驱动。两个电动马达52、64以纵向方向平行于y方向的方式排列。它们都沿z方向位于支撑梁20下方。

在倾角被调整时第二电动马达64跟随下转向柱套26的回转运动。第一电动马达52设置在摇杆上，该摇杆能够绕平行于y方向延伸的摇杆轴线66枢转。在倾角被调整时第一电动马达52与支撑其的摇杆绕摇杆轴线66一起回转。如果转向柱的长度得以调节，两个电动马达52、64不改变它们的位置。

如图2所示，上转向柱套24支撑中心轴承68，中心轴承68大约位于下转动轴承32和在上端部29处的轴承的中间。中心轴承68由位于导引区域38和碰撞构件42之间的环形区域70包握并固定。中心轴承68位于碰撞构件42上方。

在根据图6的第二示例性实施例中，导引区域38具有矩形横截面。也相应地构造了滑环40。也使用了第二示例性实施例的、与第一示例性实施例的特征匹配的所有特征；这里将不对这些特征进行再次描述。根据图6的实施例也可以以此方式进行构造：使得只能够进行转向柱模块的倾角调节，而不能进行长度调节。然而，优选地，可以设置有附加的长度调节系统，尽管在图6中看不到该长度调节系统所需的驱动器。

图7和图8以基本表示法示出了现有技术的情况。上转向柱套24以可转动的方式安装在上转动轴承72内。上转动轴承72设置在滑管74和上转向柱套24之间。滑管74由碰撞构件42包握，碰撞构件42的上端以及因此前端连接到力输入环76。力输入环76设置在滑管74上。管套28构造成在沿碰撞构件42的伸长范围与碰撞构件42相独立。剪切元件78设置在管套28与滑管74之间。剪切元件78构成管套28与滑管74之间的连接件。公差环80设置在管套的前上端。

在发生碰撞的情况下，即在发生气囊被触发等事故的情况下，纵向力经由上转向柱24、上转动轴承72以及力输入环76而被传入滑管74，滑管74在当下是转向柱支撑梁的一部分。上转向柱套24和下转向柱套26形成转向轴；该转向轴能够沿纵向方向移位并且以可转动的方式安装在滑管74中。力还在力输入环76和碰撞构件42的接合点以及碰撞构件42和管套28的接合点处被传输。

剪切元件78在预定的力阈值F1作用下变松。管套28以及滑管74借助于剪切元件78以及至少一个公差环80无间隙地连接。连接到管套28的碰撞构件42由于力F1开始变形，并且碰撞构件42是造成如在图8中示出的力特性曲线形状的原因。至少一个公差环80确保在正常操作期间的无间隙。

与以上描述的系统相比较，根据本发明的构造具有以下不同之处：作为单独零件的力输入环76不再是单独的要求。至少一个公差环80被省去。与目前已知的系统相比较：第一，管套28，第二，碰撞构件42，第三，公差环80不再需要作为单独的零件；力输入环76不再需要作为单独的零件；并且碰撞构件42变成具有一体的碰撞构件的多功能管套。根据本发明的系统也被称作“5合1”系统。这是为了表达这样的事实：所有的5个不同之处在具有一体的碰撞构件的多功能管套中得以实现。在根据本发明的系统中，力通过螺纹54以及配合螺纹56而被传入。上转向柱套不能够相对于下转向柱套转动。

Claims (10)

1.一种用于机动车的长度可调节的转向柱模块，所述转向柱模块包括：

f)待附连于所述机动车的支撑梁，

g)转向柱，所述转向柱能够绕纵向轴线转动并包括上转向柱套和下转向柱套，所述上转向柱套能够沿所述纵向轴线的方向移位并以不可转动的方式连接到所述下转向柱套，

h)调节装置，所述调节装置用于调节从所述下转向柱套到所述上转向柱套的距离，

i)管套，所述管套具有上端部和下端部，所述上端部包握在所述上转向柱套周围，所述上端部轴向地固定所述上转向柱套并以可转动的方式支撑所述上转向柱套，所述上转向柱套从上转向区域凸出，以及

j)中心轴承，所述中心轴承设置在所述管套的环形区域和所述上转向柱套之间，

其中，所述管套包括位于所述中心轴承和所述下端部之间的碰撞构件，所述碰撞构件在发生事故时缩短，所述上转向柱套和所述下转向柱套的总长在事故之后比在事故之前短。

2.根据权利要求1所述的转向柱模块，其中所述管套和所述碰撞构件一体地相互连接。

3.根据权利要求1所述的转向柱模块，其中所述上转向柱套和所述下转向柱套具有重叠的连接区域，所述上转向柱套具有轴向延伸的第一非圆形耦接区域，并且所述下转向柱套具有轴向延伸的第二非圆形耦接区域，所述第一非圆形耦接区域与所述第二非圆形耦接区域在所述重叠区域相互接合，所述接合设置在与所述转向柱模块的纵向调节的路径对应的至少一段距离上。

4.根据权利要求1所述的转向柱模块，进一步包括包握在所述管套周围的滑环，所述滑环能够相对于所述管套沿所述纵向轴线的方向移位，所述滑环不能够绕所述纵向轴线转动。

5.根据权利要求3所述的转向柱模块，还包括回转桥接件，所述回转桥接件连接到所述支撑梁并能够绕支撑梁轴线枢转，所述支撑梁轴线平行于y轴线，所述回转桥接件连接到所述滑环并能够绕回转桥接件轴线枢转，其中所述回转桥接件轴线平行于所述支撑梁轴线。

6.根据权利要求1所述的转向柱模块，其中所述下端部具有螺纹，所述转向柱模块包括可转动的配合螺纹，所述可转动的配合螺纹与所述下端部的螺纹接合，并且所述可转动的配合螺纹能够绕所述支撑梁转动，所述可转动的配合螺纹不能够相对于所述支撑梁平移移动。

7.一种用于机动车的长度可调节的转向柱模块，包括：

a)支撑梁，所述支撑梁具有用于将所述支撑梁附连于所述机动车的固定装置，

b)转向柱，所述转向柱能够绕纵向轴线转动并包括上转向柱套和下转向柱套，所述上转向柱套能够相对于所述下转向柱套沿所述纵向轴线的方向移位，并且所述上转向柱套以不可转动的方式连接到所述下转向柱套，

c)调节装置，所述调节装置用于调节从所述下转向柱套到所述上转向柱套的距离，

d)管套，所述管套具有上端部和下端部，所述上端部包握在所述上转向柱套周围，所述上端部轴向地固定所述上转向柱套并以可转动的方式支撑所述上转向柱套，所述上转向柱套从上转向区域凸出，并且所述下端部包括螺纹，

e)回转部件，所述回转部件能够相对于所述支撑梁绕回转部件轴线枢转，所述回转部件轴线平行于y方向延伸，以及

f)螺纹连接器，所述螺纹连接器与所述下端部的螺纹接合，所述螺纹连接器以可转动的方式设置在所述回转部件上，并且所述螺纹连接器具有与所述纵向轴线一致的转动轴线。

8.根据权利要求1所述的转向柱模块，其中所述碰撞构件不沿所述纵向轴线的方向从所述支撑梁轴向地凸出。

9.根据权利要求1所述的转向柱模块，其中所述下端部包握在所述下转向柱套的周围。

10.根据权利要求1所述的转向柱模块，其中所述管套和所述碰撞构件由相同的材料制成。

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