CN104470790B - 转向柱组件 - Google Patents

Abstract

一种车辆转向柱组件(1)，所述组件包括：护罩，所述护罩包括可轴向移动的上部分(2)和轴向固定的下部分(3)，上部分和下部分可伸缩地移动以调整转向柱组件(1)的可及距离；转向轴(4)，所述转向轴由护罩支承；枢轴，所述枢轴将所述下部分(3)的一部分连接至车辆的固定部分；夹紧机构，所述夹紧机构将上部分和下部分和护罩相对于车辆的另一个固定部分固定到位。弹簧支承组件被紧固至车辆的固定部分，并且包括穿过护罩的上部分(2)下方的轮轴(15)以及圆筒形辊子(16)，所述圆筒形辊子围绕轮轴(15)的一部分，并且具有与护罩的下侧部接合的外表面以及承载于轮轴上的内表面，当释放夹紧机构时，弹簧支承组件至少部分地支承护罩的重量，当护罩为可及距离进行调整时，圆筒形辊子(16)围绕轮轴(15)旋转。

Description

转向柱组件

技术领域

本发明涉及车辆转向柱组件的改进。

背景技术

已知提供一种转向柱组件，在所述导向柱组件中，转向轴能够为已知是可及距离(reach)的方向盘高度进行调整，以及为已知是斜度(rake)的方向盘距离进行调整。这样的组件已知为双调整转向柱。提供支承转向轴的转向柱护罩，所述转向轴则支承方向盘。护罩分为两个部分：上部分和下部分，且上部分可伸缩于下部分上方或可伸缩至下部分内，以允许调整护罩的长度以及因此调整方向盘的可及距离。下部分在第一位置处通过枢轴被紧固至车辆，并且上部分在更靠近方向盘的位置处通过可释放的夹紧机构被紧固至车辆的固定部分。当夹紧机构被夹紧时，护罩的上部分和下部分被锁定在一起。当被释放时，护罩的上部分和下部分能够可伸缩地移动，从而能够调整可及距离。还有整个护罩能够通过围绕枢轴枢转而相对于车辆向上或向下倾斜以调整斜度。

方向盘和转向轴以及护罩的重量能够相当大，尤其是当柱组件还包括电机和变速箱或扭矩传感器时，所有这些均为很多电力辅助转向组件的常见部分。如果夹紧机构被释放并且不存在对护罩的一些额外的支承的话，那么方向盘和转向护罩能够以相当大的力量坠落至驾驶员大腿上。还有，当将方向盘抬升至所需的位置并且紧固夹紧机构时组件的重量可能使得驾驶员不方便。由于驾驶员一般需要抽出一只手来进行夹紧，因此这种调整可能被证明是繁重的。

为了解决这个问题，常见的是提供在车辆和护罩的一部分之间起作用的弹簧加载的支承机构。当夹紧组件被释放用于调整时，弹簧机构承载护罩和轴以及方向盘的一部分重量。当驾驶员试图进行斜度调整时这通过承载一些重量而缓冲组件的坠落并且辅助驾驶员。

在弹簧加载的支承机构的可能先前技术布置方案的一个已知示例中，弹簧机构包括具有支承条的系带，所述支承条穿过护罩的上部分下方并且在每一个端部处连接至各自的弹簧臂。一个臂设置于护罩的每一个侧部上，并且将臂的端部连接至一般在护罩上方的车辆主体的固定部分。每一个臂包括盘簧或片簧。在为了可及距离而调整组件时，当系带相对于下部分移动时系带的基部必须在上人护罩的下表面上方滑动。如果摩擦力很大则这个移动能够相当艰难，并且运行可能为嘈杂的。

发明内容

根据第一方面本发明提供车辆转向柱组件，所述组件包括：护罩，所述护罩包括可轴向移动的上部分和轴向固定的下部分，上部分和下部分可伸缩地移动以调整转向柱组件的可及距离；转向轴，所述转向轴由护罩支承；枢轴，所述枢轴将所述下部分的一部分连接至车辆的固定部分；夹紧机构，所述夹紧机构将上部分和下部分相对于彼此可释放地固定到位，并且还将护罩相对于车辆的另一个固定部分固定到位；以及弹簧支承组件，所述弹簧支承组件被紧固至车辆的固定部分，并且包括穿过护罩的上部分下方的轮轴以及圆筒形辊子，所述圆筒形辊子围绕轮轴的一部分，并且具有与护罩的下侧部接合的外表面以及承载于轮轴上的内表面，以使得当释放夹紧机构时，弹簧支承组件至少部分地支承护罩的重量，当护罩为可及距离进行调整时，圆筒形辊子围绕轮轴旋转。

当护罩为可及距离进行调整时，可以为大体圆筒形的辊子可沿护罩滚动，且在护罩和辊子元件的外表面之间几乎没有滑动或者没有滑动。

可以认为是轮子的圆筒形辊子被布置为使得圆筒形辊子的内面部和轮轴形成滑动轴承，由此辊子能够直接接合轮轴表面，并且当护罩被调整且辊子围绕轮轴转动时辊子相对于轮轴表面滑动。轴承可以被设置于轮轴和辊子之间，并且可选地轴衬可以被设置于轮轴和辊子之间。申请人已经理解的是，调整不经常发生并且因此磨损并不构成问题，并且与抵抗护罩的可及距离调整的其他力相比所存在的摩擦力相对较低，所以对于许多实施例来说简单的滑动轴承可以为优选的布置方案。

在辊子上的任一给定位置处，介于与轮轴接合的辊子的外表面和内表面之间的距离可以为轮轴的外直径的至少两倍，并且优选地为直径的至少3倍或者可能大于直径的4倍。申请人已经理解的是，辊子上相对于轮轴的这个距离(所述距离将为圆筒形辊子的半径)越大，则摩擦力越小并且使得辊子转动所需的力越小。申请人已经理解的是，减小的力是有利的，原因在于其减小使得护罩可伸缩地移动所需的力。

辊子可以被分解为两个可释放连接的圆周段，所述两个可释放连接的圆周段能够使得段在被连接以形成最终的辊子之前围绕轮轴进行组装。两个圆周段可以通过卡扣装配连接部进行连接。为了实现卡扣装配连接，圆周段的至少一部分需要为有弹性的，并且能够通过提供由塑料材料制成的辊子来轻易实现。

辊子可以包括轮轴穿过的中心孔，但是，只要辊子在轮轴上转动，则轮轴能够与稍微偏离中心的孔一同使用。

与护罩的下侧部接合的辊子的外表面可以在其整个宽度上成碟形，朝向边缘相对于中心稍微地抬升，从而容许表面与管状护罩的弯曲表面相符合。

弹簧支承组件可以包括至少一个弹簧臂，所述至少一个弹簧臂朝向一个端部被固定至车辆并且在相对的端部处连接至支承辊子的轮轴。臂可以沿护罩的一个侧部延伸。

在优选的布置中，弹簧支承组件包括：一对弹簧臂，在护罩的每一个侧部上具有一个弹簧臂；以及连接杆，所述连接杆连结弹簧臂的相对的端部，并且在护罩下方穿过，连接杆形成用于辊子的轮轴。

在修改方案中，弹簧支承组件可以包括：一对弹簧臂，在护罩的每一个侧部上具有一个弹簧臂；以及连接杆，所述连接杆连结弹簧臂的相对的端部，并且在护罩下方穿过，并且其中，用于辊子的轮轴在辊子的任一侧部上的间隔开的位置处位于弹簧支撑组件的各自部分上。

轮轴可以被支承于形成在弹簧臂中的定位凹槽或凹口内，所述定位凹槽或凹口限定用于轮轴的轴承。可以通过将弹簧臂的一部分弯曲成U形而形成定位凹槽，轮轴位于U形的底部中。

在轮轴与弹簧支承组件分离且被弹簧支承组件支承的情况下，辊子能够被固定至轮轴上以使得轮轴和辊子旋转到一起。辊子可以被包覆模制至轮轴上。替代地，辊子可以通过一个或多个轴承安装至轮轴上。

上护罩的与辊子接合的区域可以由低摩擦力材料制成，诸如PTFE，或者可以为抛光金属表面。类似地，轮轴的轴承表面或辊子的内面部可以由低摩擦力材料制成。有利地，在一些布置方案中，护罩的与辊子接触的表面简单地为金属护罩的一部分，从而减少在制作过程中所需的步骤数量。

减振弹簧(countersprung)支承组件的臂可以由弯曲金属杆形成，且弯曲金属杆的中心部分形成在护罩下方穿过以提供支承的轮轴，并且弯曲金属杆的端部被弯曲以形成包括扭力盘簧部分的臂。

附图说明

当前将仅通过示例参考附图描述本发明的一个实施例，其中：

图1为根据从一个侧部见到的根据本发明第一方面的包括转向柱组件的转向组件的示意图；

图2为从下方至一个侧部角度观察的图1的转向柱组件的视图；

图3为弹簧组件的包括侧部臂、轮轴和辊子的部分的放大立体图，以及

图4为根据本发明的进一步实施例的替代的弹簧组件、轮轴和辊子的视图。

具体实施方式

在附图的图1和2中示出转向柱组件1。组件包括可伸缩的护罩，所述可伸缩的护罩具有可轴向移动的上部分2和轴向固定的下部分3。上部分和下部分一般为管状的，且下部分的上端部装配至上部分的下端部内。下部分通过枢轴固定至车辆(未示出)。转向轴4被支承于连结(journaled)至护罩内侧的轴承中，方向盘5连接至轴4的上端部，并且可选的电力辅助转向变速箱5连接至转向轴4的与方向盘最远的端部。变速箱5将轴4连接至电机，当驾驶员试图转动方向盘时所述电机通过施加与驾驶员所施加的扭矩相同的扭矩而提供辅助。变速箱还以已知的方式通过诸如转向齿条的其他机械连结部将轴连接至车轮(未示出)。

可伸缩的护罩2、3在一个位置处通过靠近变速箱的枢轴(未示出)固定至车辆，并且在更靠近方向盘的另一个位置处通过可调整的夹紧机构固定至车辆。夹紧组件可以为任何已知的形式，并且当处于夹紧状态中时功能上防止上护罩部分轴向地移动，并且当处于松开状态中时容许上护罩部分轴向地移动，以允许转向组件的可及距离调整。夹紧组件也可以被布置为在撞车过程中大量负载施加于方向盘的情况下允许上护罩部分轴向地坍缩。

夹紧机构也使得护罩2、3能够围绕枢轴向上和向下倾斜以提供方向盘的斜度调整。这个移动仅当夹紧机构处于松开状态中时可进行，当夹紧机构处于夹紧状态中时被阻止。

夹紧机构包括固定支架6，所述固定支架6具有在剖面上(当沿护罩的长度观察时)倒置的U形。U形支架6的基部7被刚性地固定至护罩2、3上方的车辆主体，并且具有沿护罩的任一侧部向下悬垂的两个臂。图1可见的剖面也为U形的夹紧导轨8沿护罩的长度焊接至护罩的顶部，所述护罩被固定支架6的臂围绕。夹紧导轨8滑动装配至支架6的臂内，以使得夹紧导轨的侧壁接触支架6的臂的内侧并且防止护罩相对于支架6进行过度的侧部对侧部移动。如所示，导轨8被固定至护罩的具有更大直径的第二构件的顶部。

支架6的每一个臂设置有竖直延伸的细长开槽。能够在图2中见到一个开槽9。夹紧导轨8的每一个侧壁设置有如图1所示的大体上水平的开槽10。夹紧螺栓11穿过臂和侧部导轨中的开槽，并且在一个端部上设置有固定头部以及另一个端部上设置有被手柄12操作的可调整头部。驾驶员能够旋转手柄12，以将可调整头部朝向固定头部移动。这将支架的臂夹紧至夹紧导轨的侧壁并且将护罩锁定到位。驾驶员也能够移动手柄12，以扩张固定头部和可调整头部之间的距离，这松开了支架臂和夹紧导轨。在这种状态下夹紧螺栓能够沿竖直的导轨上下滑动以给出斜度调整，并且沿水平的开槽滑动以给出可及距离调整。

将被理解的是，护罩2、3、转向轴4、方向盘以及夹紧机构的移动部分的重量是相当大的。弹簧支承机构因此被设置用于当夹紧组件被松开时承载一些重量。

弹簧支承组件由弯曲的金属线或杆形成，如图2和3中所示。弹簧支承组件具有形成轮轴15的下部分，所述轮轴15在护罩2、3下方穿过，并且通过两个弹簧臂13、14(护罩每个侧部上具有一个弹簧臂)被连接至车辆。每一个臂包括具有多线圈匝数的扭力盘簧，所述多线圈匝数的扭力盘簧形成介于下支承部分和固定支架之间的直角连接部。如果夹紧机构被释放且方向盘在其最高的斜度位置处，那么弹簧支承机构缓冲护罩的坠落。通常地，臂的弹簧刚度被选定为使得护罩将在其中间高度位置处平衡。随后当弹簧承担大部分重量时驾驶员更容易将方向盘抬升至所需的斜度。替代地，臂的弹簧刚度可以被选定为使得护罩被平缓地抬升至其最高位置。

如图3中最清晰地示出的，轮轴15承载辊子或轮16，辊子16和轮轴15之间的接口形成滑动轴承。辊子16的外圆周表面为一般圆筒形的，从而在其整个宽度上稍微成碟形，以与辊子所接触的上护罩部分2的外轮廓相匹配。

当护罩的可移动护罩上部分2在可及距离调整过程中移动时，这导致辊子16围绕弹簧支承组件的轮轴移动。辊子16一般不相对于护罩的下侧部滑动，而是沿护罩的下侧部滚动。在辊子16的内面部和轮轴15的表面之间发生滑动运动。能够示出的是，假设摩擦系数不变的情况下，与轮轴和护罩的下侧部之间的直接滑动接触相比，围绕轮轴的辊子的使用按辊子的内直径与外直径的比值减小了摩擦力。因此，对于1:4的比值(内直径与外直径之比)来说，滑动弹簧支承件的摩擦力被减小至没有辊子时将具有的数值的25％。

在图4中示出的修改方案中，弹簧支承件可以与支承辊子的轮轴分离。弹簧支承件与第一实施例大体上相同，且两个支承臂130、140被横杆150连接。横杆不形成轮轴。相反，提供了分离的轮轴160，所述分离的轮轴160朝向其端部被支承于形成于臂中的定位凹槽170、180中。通过将每一个臂弯曲至接近横杆150的U形而形成定位凹槽。轮轴160位于U形的基部中。轮轴承载辊子190，所述辊子190在这个实施例中被包覆模制至轮轴上。这个辊子以类似于第一个实施例的方式接合护罩的下侧部。

Claims (9)

1.一种车辆转向柱组件，所述组件包括：护罩，所述护罩包括可轴向移动的上部分和轴向固定的下部分，上部分和下部分可伸缩地移动以调整转向柱组件的可及距离；转向轴，所述转向轴由护罩支承；枢轴，所述枢轴将所述下部分的一部分连接至车辆的固定部分；夹紧机构，所述夹紧机构将上部分和下部分相对于彼此可释放地固定到位，并且还将护罩相对于车辆的另一个固定部分固定到位；以及弹簧支承组件，所述弹簧支承组件被紧固至车辆的固定部分，并且包括在护罩的上部分下方穿过的轮轴以及包括圆筒形辊子，所述圆筒形辊子围绕轮轴的一部分，并且具有与护罩的下侧部接合的外表面以及承载于轮轴上的内表面，以使得当释放夹紧机构时，弹簧支承组件至少部分地支承护罩的重量，当护罩为可及距离进行调整时，圆筒形辊子围绕轮轴旋转，圆筒形辊子的外直径为轮轴的外直径的至少两倍。

2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，当护罩为可及距离进行调整时，使用中的辊子沿护罩滚动，且在护罩和辊子元件的外表面之间几乎没有滑动或者没有滑动。

3.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，辊子被布置为使得辊子的内面部和轮轴的表面形成滑动轴承，由此辊子能够直接接合轮轴表面，并且当护罩被调整且辊子围绕轮轴转动时辊子相对于轮轴表面滑动。

4.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，辊子为大体圆筒形的，并且辊子的外直径为轮轴的外直径的至少3倍。

5.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，辊子为大体圆筒形的，并且辊子的外直径为轮轴的外直径的至少4倍。

6.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，弹簧支承组件包括至少一个弹簧臂，所述至少一个弹簧臂在一个端部处被固定至车辆并且在相对的端部处连接至支承辊子的轮轴。

7.根据权利要求6所述的转向柱组件，其中，弹簧支承组件包括：一对弹簧臂，在护罩的每一个侧部上具有一个弹簧臂；以及连接杆，所述连接杆连结弹簧臂的相对的两端部，并且在护罩下方穿过，连接杆形成用于辊子的轮轴。

8.根据权利要求6所述的转向柱组件，其中，弹簧支承组件的所述至少一个弹簧臂由弯曲金属杆形成，且弯曲金属杆的中心部分形成在护罩下方穿过以提供支承的轮轴，并且弯曲金属杆的两端部被弯曲以形成包括扭力盘簧部分的臂。

9.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，弹簧支承组件包括：一对弹簧臂，在护罩的每一个侧部上具有一个弹簧臂；以及连接杆，所述连接杆连结弹簧臂的相对的两端部，并且在护罩下方穿过，并且其中，轮轴被支承臂支承于辊子的任一侧部上的间隔开的位置处。