CN104968554A - 用于机动车的转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的转向柱(1)，其中转向柱(1)包括：转向轴轴承单元(2)和转向轴(4)，转向轴(4)在转向轴轴承单元(2)中安装成能够围绕转向轴纵轴线(3)旋转；以及支撑单元(5)，该支撑单元设置在机动车中以固定转向柱(1)并且轴承单元(2)保持在支撑单元(5)上。转向轴轴承单元(2)具有螺纹(6)，并且能够借助马达(7)沿转向轴纵轴线(3)相对于支撑单元(5)调节转向轴轴承单元(2)，其中，为了沿转向轴纵轴线(3)相对于支撑单元(5)调节转向轴轴承单元(2)，转向轴轴承单元(2)借助至少一条传动皮带(8)或至少一条传动链与马达(7)连接。

Description

用于机动车的转向柱

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的转向柱，其中，转向柱具有：转向轴轴承单元和转向轴，转向轴在转向轴轴承单元中安装成能够围绕转向轴纵轴线旋转；以及支撑单元，支撑单元用于将转向柱紧固在机动车中并且转向轴轴承单元保持在支撑单元上，转向轴轴承单元具有螺纹并且能够沿转向轴纵轴线相对于支撑单元被马达调节。

背景技术

在通用转向柱的情况下，可以通过马达沿转向轴纵轴线的方向调节转向盘的位置，以使安装在转向轴上的转向盘的位置适应相应的驾驶员。

例如在DE3636315A1中提出了一种通用转向柱。在所述文献中，转向轴轴承单元具有以可旋转的方式安装在其外表面上的套管。所述套管带有螺纹并且接合到固定在支撑单元上的螺母中。为将所述套管设置成能够旋转，设置经由蜗杆驱动套管以使所述套管围绕转向轴纵轴线旋转的电动马达。所述套管在固定设置在支撑单元上的螺母中的旋转能够沿转向轴纵轴线的方向调节转向轴轴承单元以及转向轴。

发明内容

本发明的目的在于为转向轴轴承单元提供一种可选形式的驱动器，该驱动器尽可能安静而且几乎不占用安装空间，以便借助马达沿转向轴纵轴线的方向调节转向轴轴承单元。

为此，本发明提供一种根据专利的权利要求1所述的转向柱。

所述转向柱的区别特征在于：为了沿转向轴纵轴线相对于支撑单元调节转向轴轴承单元，转向轴轴承单元借助至少一条传动皮带或至少一条传动链与马达连接。

因此，本发明的基本概念在于：经由至少一根传动皮带或至少一个传动链将马达的旋转运动传递至转向轴轴承单元，使得当通过马达相应地驱动转向轴轴承单元时，沿转向轴纵轴线的方向相对于支撑单元调节转向轴轴承单元。

马达优选地为电动马达。转向轴优选地具有伸缩式设计。例如，转向轴可以具有至少两个转向轴部分，其中一部分接合在另一部分内部，使得彼此不能相对旋转但彼此能够沿转向轴纵轴线的方向相对移位，优选的是一部分在另一部分内部相对移位。转向轴的带有用于紧固转向盘的转向盘连接件的部件或部分被适宜地安装在转向轴轴承单元中，使得尽管能够围绕转向轴纵轴线旋转，但不能沿转向轴纵轴线的方向相对于转向轴轴承单元移位。转向轴在转向轴轴承单元中的这种设计和安装本身是现有技术中已知的，并且无需进行更详细地说明。

有利的是，马达具有驱动转子，马达通过驱动转子作用在传动皮带或传动链上。与转向轴一样，转向轴轴承单元可以具有伸缩式设计。关于这点，有利的是，转向轴轴承单元为多部件的形式，其中，转向轴轴承单元的各个部件设置成其中一个部件以能够沿转向轴纵轴线的方向伸缩的方式接合在另一个部件的内部，并且转向轴轴承单元的最靠近转向轴的转向盘连接件的部件具有螺纹。与一体的转向轴轴承单元一样，转向轴轴承单元的所述各个部件可以具有管状形式，并且接合在转向轴的相应部分的周围或包围转向轴的相应部分。

在优选实施例中，用于沿转向轴纵轴线的方向调节转向轴轴承单元的螺纹形成在转向轴轴承单元的外部。因此，该螺纹优选为外螺纹。然而，作为选择，所述螺纹也可以为形成在转向轴轴承单元内部的内螺纹。转向轴轴承单元通常具有管状形式，并且包围转向轴的以可旋转的方式安装在内部的一个或多个部分。借助转向轴，将转向盘的旋转运动传递至转向齿轮，并由此传递至车辆的分别用于转向目的的车轮。在任何情况下，有利的是，螺纹具有沿周向围绕转向轴轴承单元的包围形式。但是，螺纹可以不一定形成在整个周向上。例如，螺纹还能够以螺纹段的方式形成，各螺纹段沿转向轴轴承单元的周向彼此间隔开。所述螺纹段优选地为带状形式。有利的是，各螺纹段的纵向范围与转向轴纵轴线平行地延伸。为将马达在传动皮带和/或传动链处产生的旋转运动传递至转向轴轴承单元的螺纹，优选地设置有螺母。螺母可以与转向轴轴承单元的螺纹接合。螺母可以借助传动皮带或传动链旋转。螺纹可以被固定地且非旋转地设置在转向轴轴承单元上。螺纹优选地由多个(至少三个)螺纹段形成，其中优选地，一个或多个螺纹段被固定在套管上，以便能够沿纵轴线的方向移位。在这种情况下，至少一个单独的螺纹段(优选地，只有一个螺纹段)在套管上设置成不能沿纵向移位，而其它螺纹段设置成能够沿纵向移位。在这种情况下，位移行程优选地限于与第二螺纹线彼此之间的间隔。

为了说明本发明，优选地设置有皮带张紧系统，在这种情况下，皮带张紧系统未在附图中示出。

对于转向轴轴承单元沿转向轴纵轴线方向的运动而言，由于最终重要的仅仅是螺母和转向轴轴承单元相对于彼此进行旋转，因此从这点来看还存在这样的可选变型：螺母旋转连接地紧固在支撑单元上或以一些其它方式旋转连接地紧固在机动车上。如DE3636315A1所公开，转向轴轴承单元还可以具有套管，套管被安装为能够围绕转向轴纵轴线旋转并且带有转向轴轴承单元的螺纹。还如DE3636315A1所具体公开，所述套管不能沿转向轴纵轴线的方向相对于转向轴轴承单元的其它部件移位。转向轴轴承单元的所述可旋转套管的驱动于是转而通过马达并经由传动皮带和/或传动链实现。在这些情况下，螺纹因而固定地且非旋转地仅设置在套管上，而不设置在转向轴轴承单元的其它部分上。在任何情况下，本发明的优选实施例设计成螺母具有内螺纹并且经由内螺纹与转向轴轴承单元的螺纹接合。然而，如在引言中已经讨论的那样，还可以设想螺母具有外螺纹，特别是在转向轴轴承单元具有内螺纹的情况下。为了节省空间的设计，在任何情况下，有利的是，转向轴轴承单元被引导穿过螺母。为了防止转向轴轴承单元围绕转向轴纵轴线旋转，本发明的优选实施例设计成转向轴轴承单元通过用于防止围绕转向轴纵轴线旋转的装置安装在支撑单元中，从而不能相对于支撑单元旋转。用于防止旋转的装置能够防止转向轴轴承单元围绕转向轴纵轴线相对于支撑单元旋转。

根据本发明的转向柱还可以具有能量吸收元件或用于碰撞情况(也就是所，用于意外事故)的装置。用于碰撞情况的此类能量吸收元件在现有技术的多种不同实施例中基本已知。关于这点，本发明的优选实施例设计成在任何情况下转向轴轴承单元保持在支撑单元上且在转向轴轴承单元与支撑单元之间设置有托架，其中，带有转向轴轴承单元的托架以可移位的方式安装在支撑单元上且在托架与支撑单元之间设置有用于碰撞情况的能量吸收元件。

此外，不言而喻的是，根据本发明的转向柱还可以具有用于允许转向轴或转向轴轴承单元相对于支撑单元进行高度调节的装置。所述用于高度调节的装置可以纯手动操作或可以设计为由马达操作。关于这点，本发明的特别优选的实施例设计成根据本发明的转向柱具有例如驱动相应的高度调节轴的高度调节马达。

附图说明

在下面的附图描述中将基于本发明的示例性实施例并通过举例的方式对根据本发明的变型例的其它特征进行讨论，其中：

图1和图2示出本示例性实施例的转向柱的透视图；

图3示出转向柱的侧视图；

图4示出沿图3的剖面线A-A截取的横截面；以及

图5至图8示出根据本发明示例性实施例的设计的细节说明。

具体实施方式

在图1和图2中，分别以从斜上方和斜下方观察到的透视图的方式描述在此示出的根据本发明的转向柱1的示例性实施例。图3示出转向柱1的侧视图。在此示出的示例性实施例为所谓的电动可调转向柱。因此，可以借助马达7在纵向36上沿转向轴纵轴线3调节转向轴轴承单元2以及转向轴4。高度调节马达26用于实现沿高度方向37的高度调节。所述马达均为电动马达。基本上也可以使用其它马达来实现下文详细讨论的可调节性。

转向轴4在转向轴轴承单元2中安装成能够围绕其转向轴纵轴线3旋转。一般情况下，转向轴4为多部件形式。转向轴4通常还包括用于形成万向节(未更详细地示出)的接合部件(例如，实例所示的叉部4a)。转向轴4的各个部分或部件设置成相对于彼此旋转连接，以便能够沿纵向相对于彼此移位，优选地为伸缩地移位。这本身是已知的，以便转向轴4可以在碰撞事件中缩短。在根据图4的横截面中，可以看到转向轴4的两个部件，其中一个部件以旋转相连的方式接合在另一个部件的内部。转向轴4在转向轴轴承单元2中的安装无需进行更详细地讨论。合适的轴承类型在现有技术中是已知的。为了使转向盘(方向盘)(在此未示出)能够被紧固在转向轴4上，转向轴4具有转向盘连接件16。还应指出的是，转向轴4的具有转向盘连接件16的部件以可旋转的方式安装在转向轴轴承单元2的转向盘侧部件17中，使得转向轴4的所述部件和转向轴轴承单元2的部件17不会沿纵向36相对于彼此移位。在所示示例性实施例中，转向轴轴承单元2由两个部件17、18形成，部件17、18能够沿纵向36(也就是说，沿转向轴纵轴线3)相对于彼此移位并且在这种情况下一个部件同样以伸缩的方式接合在另一个部件的内部。部件17朝向转向盘连接件16。部件18通向转向辅助单元19。转向辅助单元19的设计本身可以是现有技术中已知的。在这种情况下，转向辅助装置19可以实现经由转向盘引入到转向轴4中的转向角的传动比(被称为“叠加转向”)并且还可以施加扭矩辅助(被称为“伺服转向”)。这种转向辅助装置19在现有技术中是已知的，并且无需在此进行更详细地讨论。然而，本发明还可以应用于没有转向辅助装置的转向柱。根据本发明的转向柱还可以用于线控转向的转向系统或用于在机动车的一些其它位置(例如，转向齿轮)实现转向辅助的转向系统。

转向轴4还可以可旋转地安装在转向轴轴承单元2的部件18中。如果转向轴4在可旋转方式下以一些其它方式进行安装，则完全可以省略部件18中的轴承装置和转向轴轴承单元2的部件18这两者。

支撑单元5可以经由紧固凸耳21被紧固在机动车的主体上。所述支撑单元用作转向轴轴承单元2的支撑件。在所示示例性实施例中，转向轴轴承单元2未被直接保持在支撑单元5上，而是通过插入托架13和中间部件23间接保持在支撑单元5上。按照本身已知的方式，在托架13与支撑单元5之间设置能量吸收元件14，该能量吸收元件用于在碰撞事件中(也就是说，在车辆碰撞事件中)分散冲击能量。这里，作为能量吸收元件14，基本上可以使用现有技术已知的所有此类元件。在所示示例性实施例中，能量吸收元件14以弯曲舌片的方式形成。弯曲舌片的一条腿部固定在支撑单元5上。弯曲舌片的另一条腿部固定在托架13上。在碰撞事件中，托架13与转向轴轴承单元2和转向轴4一起沿朝向车辆前轮的方向(也就是说，沿朝向紧固凸耳21的方向)移位，其中，通过能量吸收元件14的相应变形以及可能的额外相关破裂来分散冲击能量。

为了沿高度方向37进行高度调节，转向轴轴承单元2与转向轴4一起悬置在支撑单元5上，以便能够围绕枢转轴20枢转。在所示示例性实施例中，所述可枢转的悬置通过摇臂22、转向辅助装置19和中间部件23实现，其中中间部件23单独悬置在托架13上。不言而喻的是，这仅仅是一个实例，并且还可以通过完全不同的方式来实现。对于转向轴轴承单元2自身的高度调节而言，转向轴轴承单元2未被直接紧固在托架13上，而是通过插入中间部件23实现。中间部件23与转向轴轴承单元2一起因而还与转向轴4一起可以相对于托架13沿高度方向37进行调节。为了在所述高度调节期间不会出现中间部件23在托架13中倾斜，在本示例性实施例中设置有槽形引导件。这可以在图3的侧视图中特别清楚地看出。所述槽形引导件是托架13中的槽状引导凹槽30，在槽状引导凹槽30中以可移位的方式引导中间部件23的导栓29。可以设想出并且可能存在以一些其它方式形成所述类型的引导件，或者如果不需要，也可以省略引导件。高度调节本身由高度调节马达26实现，高度调节马达26直接驱动其中一根高度调节轴24并且经由齿形带25间接驱动另一根高度调节轴24。在每种情况下，高度调节轴24通过其螺纹接合到其中一个高度调节螺母27中。所述高度调节螺母27均固定在托架13上。所有这些可以在沿图3的剖面线A-A截取的图4的横截面中最清楚地看到。高度调节马达26的旋转使两根高度调节轴24旋转。由于高度调节轴24啮合在高度调节螺母27中，因此根据高度调节轴24的旋转方向产生沿高度方向37的向上运动或向下运动，从而中间部件23与转向轴轴承单元2和转向轴4一起在托架13中上升或下降，从而实现所需的沿高度方向37的高度调节。在所示示例性实施例中，使用两根高度调节轴24(一根在托架13的右侧，一根在托架13的左侧)以防止中间部件23在托架13中横向倾斜。在相应引导件的实施方式中，不言而喻的是，也可以省略其中一根高度调节轴24。可以想出并且可能存在高度调节装置的其它设计(例如，通常在现有技术中已知的设计)，这些设计可以与根据本发明的转向柱相结合。

为了实现根据本发明的沿纵向36或沿转向轴纵轴线3的长度调节，转向轴轴承单元2设置成具有螺纹6，在所示示例性实施例中，螺纹6实现为设置在转向轴轴承单元2外部的外螺纹。为了实现沿转向轴纵轴线3相对于支撑单元的调节，转向轴轴承单元2因而还有转向轴4经由传动皮带8与马达7连接。在所示示例性实施例中，螺纹6以螺纹段10的形式实现，螺纹段10为带状形式并且沿转向轴轴承单元2的周向9彼此间隔开。带状螺纹段10被引导穿过中间部件23中的引入部38。螺纹段10和引入部38的相互作用还可以额外用作旋转防止装置，该旋转防止装置能够防止转向轴轴承单元2或其带有螺纹6的部件17围绕转向轴纵轴线3相对于中间部件23旋转。还可以实现任何其它类型的旋转防止装置，例如转向轴轴承单元2或其部件17与中间部件23之间的栓型引导装置或榫槽引导装置。

为了进一步讨论根据本发明的沿转向轴纵轴线3或纵向36的纵向调节，现在将具体参考图4至图8。图4示出沿图3的剖面线A-A截取的横截面。

在图5中没有示出转向柱1的主要部件，以便给出中间部件23、马达7和转向轴轴承单元2或其部件17的清晰视图。在图6中同样省略了中间部件23。图7和图8仅示出马达7的带有传动皮带8和驱动转子15的螺母11。

在所示示例性实施例中，转向轴轴承单元2或其部件17被引导穿过螺母11，其中，螺母11上设置的内螺纹12与转向轴轴承单元2或其部件17的以螺纹段10的形式实现的外螺纹6接合。螺母11可以通过传动皮带8旋转。为此，马达7经由其驱动转子15接合在传动皮带8上或接合在传动皮带8中。在所示示例性实施例中，为了与传动皮带8相互作用，螺母11带有与皮带齿32接合的外齿31。在本示例性实施例中，驱动转子15也带有相应的外齿33，以便驱动转子15能够同样地以联锁的方式与皮带齿32接合。作为选择，马达7或其驱动转子15的旋转运动可以以一些其它方式传递至螺母11。如果能够提供相应的摩擦力，则例如也能够省略皮带齿32和外齿31、33。还可以使用传动链来代替传动皮带8。然而，优选地使用齿形带，因为齿形带在运行期间产生非常小的噪声且仅具有较轻的重量，即使在宽容度要求较低的情况下，也可以传递足够大的扭矩。

除碰撞情况以外，螺母11的沿转向轴纵轴线3(也就是说，沿纵向36)的位置是不可调节的。在所示示例性实施例中，所述螺母为此可旋转地安装在中间部件23的凹部中，该凹部相应地限定在纵向36上。这能够确保：当螺母11旋转时，转向轴轴承单元2的部件17沿纵向36移位，而沿纵向36观察时螺母11在该纵向36上是静止的。

图5所示的游隙设定装置28用于使转向轴轴承单元2或其部件17在中间部件23中的游隙被限制在所需的范围或者被相应地设定。

在所示示例性实施例中，螺母11带有作为止推轴承(轴向轴承)的两个引导环34以及弹簧环35，弹簧环35将其中至少一个引导环34沿转向轴纵轴线3的方向预先施加在螺母11的主体39上。这用于消除螺母11在中间部件23中的沿纵向36的游隙。可以被省略或以一些其它方式实现这种形式的游隙消除。引导环34不仅能够完成轴向安装的功能，而且还能够完成径向安装的功能。在这种情况下，还可以想出并且可能存在通过滚动轴承实现轴向安装和/或径向安装，而滚动轴承还可以替代引导环。

附图标记列表：

1 转向柱

2 转向轴轴承单元

3 转向轴纵轴线

4 转向轴

4a 叉部

5 支撑单元

6 螺纹

7 马达

8 传动皮带

9 周向

10 螺纹段

11 螺母

12 内螺纹

13 托架

14 能量吸收元件

15 驱动转子

16 转向盘连接件

17 部件

18 部件

19 转向辅助装置

20 枢转轴

21 紧固凸耳

22 摇臂

23 中间部件

24 高度调节轴

25 齿形带

26 高度调节马达

27 高度调节螺母

28 游隙设定装置

29 导栓

30 引导槽

31 外齿

32 皮带齿

33 外齿

34 引导环

35 弹簧环

36 纵向

37 高度方向

38 引入部

39 主体

Claims (10)

1.一种用于机动车的转向柱(1)，其中，所述转向柱(1)具有：转向轴轴承单元(2)和转向轴(4)，所述转向轴(4)在所述转向轴轴承单元(2)中安装成能够围绕转向轴纵轴线(3)旋转；以及支撑单元(5)，所述支撑单元(5)用于将所述转向柱(1)紧固在所述机动车中并且所述转向轴轴承单元(2)保持在所述支撑单元(5)上，所述转向轴轴承单元(2)具有螺纹(6)，并且能够借助马达(7)沿所述转向轴纵轴线(3)相对于所述支撑单元(5)调节所述转向轴轴承单元(2)，其特征在于，为了沿所述转向轴纵轴线(3)相对于所述支撑单元(5)调节所述转向轴轴承单元(2)，所述转向轴轴承单元(2)借助至少一条传动皮带(8)或至少一条传动链与所述马达(7)连接。

2.根据权利要求1所述的转向柱(1)，其特征在于，所述螺纹(6)是形成在所述转向轴轴承单元(2)的外部的外螺纹。

3.根据权利要求1或2所述的转向柱(1)，其特征在于，所述螺纹(6)优选为带状螺纹段(10)的形式，所述带状螺纹段(10)沿所述转向轴轴承单元(2)的周向(9)彼此间隔开。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述螺纹(6)与螺母(11)接合，并且所述螺母(11)能够借助所述传动皮带(8)或所述传动链而旋转。

5.根据权利要求4所述的转向柱(1)，其特征在于，所述螺母(11)具有内螺纹(12)并且经由所述内螺纹(12)与所述转向轴轴承单元(2)的所述螺纹(6)接合，和/或其特征在于，所述转向轴轴承单元(2)被引导穿过所述螺母(11)。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述螺纹(6)被固定地且非旋转地设置在所述转向轴轴承单元(2)上。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述转向轴轴承单元(2)通过用于防止围绕所述转向轴纵轴线(3)旋转的装置安装在所述支撑单元(5)中，从而不能相对于所述支撑单元(5)旋转。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述转向轴轴承单元(2)保持在所述支撑单元(5)上且在所述转向轴轴承单元(2)与所述支撑单元(5)之间设置有托架(13)，其中，带有所述转向轴轴承单元(2)的托架(13)以可移位的方式安装在所述支撑单元(5)上且在所述托架(13)与所述支撑单元(5)之间设置有用于碰撞情况的能量吸收元件(14)。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述马达(7)具有驱动转子(15)并且通过所述驱动转子(15)接合在所述传动皮带(8)或所述传动链上。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述转向轴轴承单元(2)为多部件的形式，其中，所述转向轴轴承单元(2)的部件(17、18)设置成其中一个部件以能够沿所述转向轴纵轴线(3)的方向伸缩的方式接合在另一个部件的内部，并且所述转向轴轴承单元(2)的最靠近所述转向轴(4)的转向盘连接件(16)的部件(17)具有所述螺纹(6)。