CN103889820A - 包括改进的深度封锁机构的转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转向柱，包括：上本体（1）、用于将上本体（1）连接到支撑元件（2）的两个连接凸缘（22、23）、以及用于将上本体（1）在内管（4）上紧固和封锁在位的装置。前面提到的紧固和封锁装置包括：夹紧螺钉（5），穿过凸缘（22、23）延伸；一组凸轮，包括固定凸轮（8）和可移动凸轮（9），该可移动凸轮安装成使得它可沿着夹紧螺钉（5）自由地平移并且设置成使得它能支承在一个凸缘（23）上；齿条（10），能够与设置在另一个凸缘（22）上的带凹槽结构配合；以及弹性装置（11），布置在可移动凸轮（9）与齿条（10）之间，以在带凹槽凸缘（22）的方向上在齿条上施加回复力。

Description

包括改进的深度封锁机构的转向柱

本发明涉及可调节的车辆转向柱（steering column，驾驶杆）。

根据本发明的转向柱特别地但是非唯一地旨在用于机动车辆。

转向柱允许在方向盘的深度和/或高度上的调节。通常，就其本身而言，转向柱包括旨在固定到车辆的底盘的支撑元件、可移动地安装在支撑元件中的上本体、安装在上本体中的内管以及使上本体在内管上就位的紧固和封锁（blocking，闭锁，阻挡）装置。在已知的可调节转向柱上，紧固和封锁装置的控制通过控制杆实现。控制杆使得将紧固和封锁装置设置于锁定位置（其中上本体在内管上被封锁在位）和解锁位置（其中由于上本体不再在内管上被封锁在位，允许在转向柱的深度和/或高度上的调节）中成为可能。

为了防止用于调节和封锁的装置在车辆与另外的车辆或者障碍物的碰撞期间移动、以及因此防止在气囊的展开期间气囊的位置没有被提供，在转向柱中设置有这样的机构，即，该机构使得在碰撞的过程中在驾驶员撞击在方向盘上期间封锁在转向柱的深度上的调节成为可能。

专利申请EP2100795和EP2100796涉及包括这种封锁机构的转向柱。所实现的封锁机构包括带齿元件，该带齿元件与设置在上本体或支撑元件上的带凹槽结构（arrangement，配置）相配合。

但是，在上文提到的文献中描述的转向柱中实现的机构具有一些缺点。特别地，它们在控制杆上产生过大的力，这个过大的力主要在带齿元件根据齿上齿（tooth-on-tooth）构造与设置在上本体或者底盘构件上的带凹槽结构接触时被观察到。杆上的过大的力此外有时使得在一些情况下操纵控制杆以将用于调节和封锁的装置设置于锁定位置中是不可能的。而且，在这种情况下不再提供在上本体的深度上的封锁。

本发明目的是通过提出一种转向柱克服这些问题，该转向柱包括用于在深度上封锁上本体的机构，其中提供在深度上的封锁并且保持控制杆的操纵性。

为了这个效果，并且根据第一方面，本发明提出了一种转向柱，包括：上本体，限定转向轴线并且在其中安装有内管；两个连接凸缘，设置在上本体的任一侧上并且使得将上本体连接至能够固定到车辆底盘的支撑元件成为可能；以及紧固和封锁装置，使上本体在内管4上就位，该装置包括：夹紧螺钉，根据垂直于转向轴线的紧固轴线穿过连接凸缘延伸；一组凸轮，包括可移动凸轮和固定凸轮，可移动凸轮安装成使得它可沿着夹紧螺钉自由地平移，其中可移动凸轮设置成使得它可支承在一个连接凸缘的内表面上；以及齿条，能够与设置在另一个连接凸缘的内表面上的带凹槽结构配合，其中在可移动凸轮和齿条之间设置有弹性装置，以在带凹槽连接凸缘的方向上在齿条上施加回复力。

齿条、带凹槽连接凸缘和弹性装置形成改进的深度封锁机构。

实际上，如上文中指出的那样设置的弹性装置的存在使得抑制强加于现有技术的控制杆上的过大的力成为可能。实际上，弹性装置使得取代已经到达它的锁定位置的控制杆成为可能。这样，在齿条与连接凸缘的带凹槽结构的齿上齿位置的情况下，力不再施加在控制杆上，因为力由弹性装置产生。因此改善了控制杆的操纵性，无论是从锁定位置变化到解锁位置还是相反。

而且，由于在带凹槽连接凸缘的方向上在齿条上的压力的持续保持，如上文中描述的弹性装置的存在使得提供在上本体的深度上的封锁成为可能，即使在碰撞的情况下。

连接凸缘的内表面意指最靠近转向轴线AA的表面。

有利地，可移动凸轮和齿条包括使弹性装置在可移动凸轮和齿条之间就处的保持装置。

根据一个实施例，弹性装置是压缩弹簧，更优选地，其设置成施加根据大体上平行于紧固轴线的轴线而定向的回复力。

有利地，可移动凸轮和齿条分别包括其上安装有压缩弹簧的凸轮锥和齿条锥，凸轮锥和齿条锥形成使弹簧就位的保持装置。

根据特定的构造，带齿元件设置有使带齿元件在另一个连接凸缘的内表面上就位的保持衬垫，其中该保持衬垫共同地支承在内管和上本体上。

有利地，可移动凸轮通过设置在夹紧螺钉上的驱动装置绕紧固轴线旋转地驱动。根据特定的实施例，驱动装置包括其上安装有可移动凸轮的至少一个突起（lug）。根据另外的实施例，驱动装置包括其上安装有可移动凸轮的花键区。

有利地，夹紧螺钉通过杆控制。还可提供的是，作为紧固杆的替代，夹紧螺钉通过电动机控制。

在下文中参考附图进行的描述中，本发明的其他目的和优点应该是显而易见的，其中：

-图1示出了根据本发明的转向柱的立体图；

-图2示出了图1的转向柱的上本体的详图；

-图3示出了图1的转向柱的根据对应于紧固轴线BB的横向轴线III-III的横截面图；

-图4示出了在图1中示出的上本体的紧固和封锁装置的分解局部图；

-图5示出了图4的紧固和封锁装置的详图；

-图6示出了当紧固和封锁装置处于锁定位置中时具有齿的完全啮合的用于在深度上的封锁的机构；

-图7示出了当紧固和封锁装置处于解锁位置中时用于在深度上的封锁的机构；

-图8示出了当紧固和封锁装置处于锁定位置中时在齿上齿构造中用于在深度上的封锁的机构。

关于图1至4，描述了转向柱，包括旨在连接到车辆的底盘的支撑元件2以及限定转向轴线AA并滑动地安装在支撑元件2中的上本体1。

上本体1通过使上本体1相对于支撑元件2就位的紧固和封锁装置连接到支撑元件2。用于紧固的装置能够具有锁定位置（其中上本体1被封锁在支撑元件2中）和解锁位置（其中上本体1可在支撑单元2中滑动）。在下文中应该无区别地参考紧固和封锁装置、用于紧固的装置或用于调节的装置。

更特别地，支撑元件2由设置有两个侧竖板（lateral riser）20的基部形成，这两个侧竖板设置成定位在上本体1的任一侧上。每个侧竖板20包括使用于紧固的装置的夹紧螺钉5穿过的孔。如在下文中应该看到的，两个侧竖板20构成支承在上本体1的任一侧上的两个紧固突起。在所描述的实施例中，支撑单元2是单个件。

如在图2中示出的，上本体1包括设置有纵向开口24的管21，该纵向开口在它的一个端部25上敞开。术语纵向相对于转向轴线AA定义。这样，在该说明书中，当一个元件根据平行于转向轴线AA的轴线延伸时它应该被定义为纵向的，并且当它根据垂直于转向轴线AA的轴线延伸时它应该被定义为横向的。

有利地，界定开口24的管21的纵向边缘设置成形成支承平面。如进一步应该看到的，纵向边缘17将构成用于可移动凸轮9的支承平面，纵向边缘18将构成用于齿条10的支承平面。

上本体1还包括固定在纵向开口24的任一侧上的两个连接凸缘22、23。在下文中，参考图1和2，右连接凸缘将用于指代由标号22指明的凸缘，而左连接凸缘将用于指代由标号23指明的凸缘。

连接凸缘22、23面向彼此设置并且沿着上本体1的纵向开口24延伸。在所描述的实施例中，连接凸缘22、23焊接到上本体1的管21上。而且，每个连接凸缘22、23设置有纵向椭圆形狭槽16，用于紧固的装置的夹紧螺钉5可穿过该纵向椭圆形狭槽延伸。

右连接凸缘22具有内表面220，该内表面平行于支承平面17、设置有在上述凸缘的长度上延伸的带凹槽结构（开槽）。如进一步地应该看到的，这个带凹槽结构旨在与齿条配合。

如上文中指出的，紧固和封锁装置包括夹紧螺钉5。这个夹紧螺钉5旨在根据垂直于转向轴线AA的紧固轴线BB穿过支撑单元2和上本体1延伸。用于紧固的装置还包括具有凸轮的封锁单元，这些凸轮包括可移动凸轮9和位于竖板20上的固定凸轮8，该固定凸轮支承在夹紧螺钉5的左连接凸缘23上并且能绕夹紧螺钉5自由地旋转，该可移动凸轮沿着夹紧螺钉5滑动地安装。如图1和3中示出的，可移动凸轮9安装在夹紧螺钉5上，以支承在上本体1的支承表面17上。

在所示出的实施例中，紧固和封锁装置的控制通过控制杆7实现。根据可替代的实施例，可提供的是，夹紧螺钉5通过电动机控制。

紧固和封锁装置还包括沿着夹紧螺钉5滑动地安装的齿条。在所描述的实施例中，齿条10包括轴向齿15，该轴向齿设置成与设置在右连接凸缘22的内表面220上并且具有与齿15互补的形状的齿13的带凹槽结构配合。

有利地，齿条10设置有在右连接凸缘22的内表面上就位的衬垫12，其中保持衬垫12共同地支承在内管4和上本体1的凸起边缘18上。衬垫12使在为了从解锁位置变化到锁定位置而操纵控制杆7期间以及在进行上本体1的深度上的调节期间防止齿条10绕夹紧螺钉5的旋转成为可能。实际上是为了在控制杆7的解锁期间防止轴向齿15相对于右连接凸缘22的齿13角度分离（angling away）。

齿条10还包括凸轮轮廓（cam profile）16，该凸轮轮廓与可移动凸轮9的接触表面26相关联以允许齿条10和衬垫12沿着夹紧螺钉5倾斜（tip）（图5），如进一步应该看到的。

根据本发明，弹性装置11设置在可移动凸轮9和齿条10之间，其中弹性装置11设置成在连接凸缘的带凹槽结构的方向上在齿条10上施加回复力。如通过下文中给出的描述应该理解的，弹性装置的存在是为了当将带凹槽连接凸缘设置于锁定模式中时在齿条10与带凹槽连接凸缘的齿上齿定位的情况下取代控制杆7并且因此在车辆与障碍物的碰撞期间在驾驶员撞击在转向柱上的情况下提供上本体1在支撑元件2中的封锁。

在所示出的实施例中，弹性装置11是压缩弹簧110。如图6和8中示出的，压缩弹簧110设置成当用于紧固的装置处于锁定位置中时施加根据大体上平行于紧固轴线BB的轴线定向的回复力。当然，显然，本发明不限于这种弹性装置，并且不脱离本发明的范围的情况下，可实现使得在连接凸缘的带凹槽结构的方向上施加回复力成为可能的任何其他元件。

有利地，可移动凸轮9和齿条10分别包括其上安装有压缩弹簧100的凸轮锥90和齿条锥100。凸轮锥90和齿条锥100构成使弹簧在可移动凸轮9和齿条10之间就位的保持装置。这使得这样在用于紧固的装置从锁定位置变化到解锁位置期间当凸轮9绕夹紧螺钉5旋转时防止压缩弹簧110脱离成为可能。

有利地，可移动凸轮9通过设置在夹紧螺钉5上的驱动装置绕紧固轴线BB旋转地驱动。在所描述的实施例中，夹紧螺钉5具有突起14，上述的突起14形成可移动凸轮9的驱动装置。

根据没有示出的另一个实施例，夹紧螺钉5具有成形为用于驱动安装于其上的可移动凸轮的花键区。

在行驶的情况下，控制杆7处于锁定位置中。在由用于紧固的装置施加的力的作用下，支撑单元2的侧竖板20支承在上本体1的任一侧上。在由侧竖板20施加的力的作用下，上本体1在连接凸缘22、23上变形，这样围绕安装在上本体1中的内管4。在这种情况下，压缩弹簧110保持齿条10的轴向齿15与设置在右连接凸缘22的内表面220上的齿13接触。根据上本体1在支撑单元2中的轴向位置，可出现两种“接触”构造，即，如图6中示出的齿的完全啮合或者如图8中示出的“齿上齿”构造。

在调节的情况下，控制杆7被置于解锁位置中，旋转地驱动夹紧螺钉5。控制杆7相对于固定凸轮8的旋转使抑制上本体1在内管4上的紧固张力成为可能。突起14于是使可移动凸轮9绕夹紧螺钉5枢转。通过旋转，接触表面26支承在凸轮轮廓16上，使齿条10和衬垫12沿着夹紧螺钉5倾斜。轴向齿15于是不再与右连接凸缘22的齿13接触（图7）。上本体1于是由于椭圆形狭槽16的存在可相对于夹紧螺钉5自由地滑动并且允许在上本体1的深度上的位移。如图7中示出的，由于凸轮锥90和齿条锥100的存在，弹簧被保持在可移动凸轮9和齿条10之间。

一旦做出调节，驾驶员将控制杆7回置到锁定位置中。如上文中指出的，可出现两种情况，即，齿的完全啮合或齿上齿构造。在齿15与齿13完全啮合的情况下，齿条10将在驾驶员撞击在方向盘上之后阻止本体1相对于夹紧螺钉5在深度上的位移。在齿上齿构造的情况下，在驾驶员撞击在方向盘上之后，上本体1将在深度上移位，直到它到达齿13和轴向齿15可啮合的位置，并且由于由弹簧施加在齿条10上的压力，齿条将自然地啮合。

上文中描述的转向柱是仅仅具有在深度上的调节的转向柱。当然，显然，本领域技术人员也可通过对它的范围做出结构修改而在可在倾斜度上调节或可在倾斜度上和在深度上调节的转向柱上实现先前的封锁机构。

在上文中以实例的方式描述了本发明。应理解的是，本领域技术人员能够实现本发明的各种可替代的实施例但是不能脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.转向柱，包括：

上本体（1），限定转向轴线（AA）并且在所述上本体中安装有内管（4），

两个连接凸缘（22、23），布置在所述上本体（1）的任一侧上并且将所述上本体（1）连接至能够固定到车辆底盘的支撑元件（2），以及

紧固和封锁装置，使所述上本体（1）在所述内管（4）上就位，所述装置包括：夹紧螺钉（5），根据与所述转向轴线（AA）垂直的紧固轴线（BB）穿过所述连接凸缘（22、23）延伸；一组凸轮，包括能移动凸轮（9）和固定凸轮（8），所述能移动凸轮安装成沿着所述夹紧螺钉（5）自由地平移，所述能移动凸轮（9）布置成支承在一个所述连接凸缘（23）的内表面上；以及齿条（10），能够与设置在另一个连接凸缘（22）的内表面上的带凹槽结构配合；弹性装置（11），布置在所述能移动凸轮（9）与所述齿条（10）之间，以在支承所述带凹槽结构的所述连接凸缘（22）的方向上在所述齿条（10）上施加回复力。

2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述能移动凸轮（9）和所述齿条（10）包括使所述弹性装置（11）在所述能移动凸轮（9）与所述齿条（10）之间就位的保持装置。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的转向柱，其特征在于，所述弹性装置（11）是压缩弹簧（110）。

4.根据权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述能移动凸轮（9）和所述齿条（10）分别包括其上安装有所述压缩弹簧（110）的凸轮锥（90）和齿条锥（100），所述凸轮锥和所述齿条锥形成使所述弹簧就位的保持装置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转向柱，其特征在于，所述齿条（10）设置有在支承所述带凹槽结构的所述连接凸缘（22）的所述内表面上就位的保持衬垫（12），所述保持衬垫（12）共同地支承在所述内管（4）和所述上本体（1）上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的转向柱，其特征在于，所述能移动凸轮（9）通过设置在所述夹紧螺钉（5）上的驱动装置绕所述紧固轴线（BB）旋转地驱动。

7.根据权利要求6所述的转向柱，其特征在于，所述驱动装置包括其上安装有所述能移动凸轮（9）的至少一个突起（14）。

8.根据权利要求6所述的转向柱，其特征在于，所述驱动装置包括其上安装有所述能移动凸轮（9）的花键区。

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，所述夹紧螺钉通过杆控制。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的转向柱，其特征在于，所述夹紧螺钉（5）通过电动机控制。

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