CN105980234A - 转向柱组件 - Google Patents

Abstract

一种转向柱组件，所述转向柱组件包括：内管和外管(2)，所述外管沿所述内管的长度的至少一部分包围所述内管，在放松状态下，所述外管(2)相对松弛地围绕所述内管配合；所述外管中的细长狭槽(7)，所述细长狭槽通过在所述狭槽(7)的任一侧上施加载荷可以被至少部分地关闭以引起所述外管(2)的内径的减小，所述狭槽(7)沿所述外管(2)从所述外管(2)的一个端部开始延伸；一对凸缘(8、9)，所述一对凸缘在所述狭槽(7)的相对侧上被固定到所述外管(2)；和夹紧机构，所述夹紧机构将一个凸缘连接到另一个凸缘，所述夹紧机构在夹紧位置和未夹紧位置之间可移动，在所述夹紧位置中，它施加夹紧力到所述凸缘(8、9)，所述夹紧力用于减小所述狭槽(7)的宽度并且因此将所述外管(2)围绕所述内管上紧，在所述未夹紧位置中，所述夹紧力被减小以允许所述凸缘(8、9)在所述外管(2)向着其放松状态返回时移动离开彼此。一种约束构件(20)，所述约束构件围绕所述外管(2)的长度的周边的整个外部或围绕基本上整个周边延伸，所述约束构件位于或靠近所述狭槽(7)在其上开始的所述外管(2)的端部，所述约束构件(20)防止所述外管(2)的端部的不需要的变形。

Description

转向柱组件

技术领域

本发明涉及转向柱组件的改进。本发明还涉及组装转向柱组件的方法。

背景技术

日益需要用于车辆(诸如汽车)的转向柱具有改变长度的能力。随着气囊的流行，重要的是，该轮不被放置成太靠近司机也不太远离。允许该长度被调节允许司机设置转向柱的正确“伸展”。对长度改变的需要在碰撞中也是重要的，这是由于该柱应当能够在撞击下塌缩以在司机撞击转向轮的情况下减小司机的胸部上的力。

用来实现所需的长度调节的最简单的方式的一种是提供两件式的柱，该两件式的柱包括内管和外管，该内管能够以传统望远镜的方式在外管内滑动。这些组件称为管中管转向柱。典型的管中管柱组件在附图的图1中被示出；虽然这示出电力辅助的转向系统的一部分，但本发明自身不被如此限制。该内管和外管限定护罩，该护罩围绕可塌缩转向柱安置，支撑且保护可塌缩转向柱，该可塌缩转向柱连接到车辆的转向轮。

在图1中示出的类型的柱组件对于伸展和/或斜度(向上和向下运动)可调节的情况下，该外管必须被可释放的夹紧机构刚性地保持到柱支撑支架，该柱支撑支架被固定到车身结构。理想地，该夹紧系统将把外管锁定在适当位置中并且同时引起外管抓住内管。这种情况的益处将是：(a)最大化夹紧位置中的整个柱组件的弯曲刚度，和(b)保证在夹紧条件下在内管和外管之间存在可预测的量的滑动摩擦力，这可以贡献碰撞中所需的总吸能碰撞力的指定比例，和(c)在要提供伸展调节的情况中，允许内管和外管在未夹紧条件下自由滑动。

将连续的圆柱形外管夹紧到内管上需要高的夹紧力(管自然地不容易压缩而没有不需要的屈曲)，因此减小已知在外管中提供细长狭槽所需的力。设置一对凸缘，在狭槽的每一侧上设置有一个凸缘。当在夹紧位置中时可以通过合适的夹紧机构迫使凸缘在一起以至少部分地使狭槽的边缘紧靠在一起。包括穿过凸缘的夹紧销的夹紧机构已经被提出用来提供这种载荷到该凸缘。

本申请人已经理解到，这种转向柱组件的潜在问题是，当未夹紧时，内管和外管之间的自由游隙的量难以控制。在样品之间外管的内径不总是一致的，在将狭槽机加工到该管中期间变形经常发生。US2010/0242664A1公开一种布置，其中钩子在一个端部固定到该凸缘的一个并且在其另一端部抓住另一凸缘的一部分，该钩子防止凸缘运动超过外管的内径等于预定最大值的位置。

发明内容

本发明的目标是改善在现有技术布置中已经识别的问题，诸如上述美国专利申请中公开的问题。

根据本发明，提供一种转向柱组件，该转向柱组件包括：内管和外管，所述外管沿所述内管的长度的至少一部分包围所述内管，在放松状态下，所述外管相对松弛地围绕所述内管配合；所述外管中的细长狭槽，所述细长狭槽通过在所述狭槽的任一侧上施加载荷可以被至少部分地关闭以引起所述管的内径的减小，所述狭槽沿所述外管从所述管的一个端部开始延伸；一对凸缘，所述一对凸缘在所述狭槽的相对侧上被固定到所述管；和夹紧机构，所述夹紧机构将一个凸缘连接到另一个凸缘，所述夹紧机构在夹紧位置和未夹紧位置之间可移动，在所述夹紧位置中，它施加夹紧力到所述凸缘，所述夹紧力用于减小所述狭槽的宽度并且因此将所述外管围绕所述内管上紧，在所述未夹紧位置中，所述夹紧力被减小以允许所述凸缘在所述管向着其放松状态返回时移动离开彼此；并且还包括约束构件，所述约束构件围绕所述外管的长度的整个周边的外部或基本上围绕所述整个周边延伸，所述约束构件位于或靠近所述狭槽在其上开始的所述外管的端部，所述约束构件防止所述外管的端部的不需要的变形。

该约束构件优选地包括连续的(环状的)圈或环或基本上连续的圈或环。该外管可以穿过这个圈并且该端部可以位于该圈内或从其突出。

圈构件的设置是有利的，这是由于它防止管的端部在施加侧向载荷的情况下张开。在碰撞期间如果转向柱受到高的侧向载荷，这种情况可能出现。这种张开可以减小内管和外管之间的摩擦力，导致碰撞期间的塌缩力的差的控制。也可能使转向组件永久变形且无法修理。因为该管中的狭槽，当高的载荷存在时，它将另外非常容易张开。

圈构件可以包括简单的环状环(完整的圈)，外管穿过该环状环。该圈是分离的离散的部件，外管穿过该部件并且该部件控制外管穿过该圈的区域中的外管的形状。简单的环是优选的，这是由于它允许该圈占据对于该圈的给定刚性来说最小的空间并且制造起来简单且廉价以及容易使用常用的机床或压力机和模具精确地制造。

当然，该圈可以包括不完整的圈，诸如在其中具有狭槽的圈，只要它充分地刚性以在适当时约束外管的膨胀或变形。例如，它可以在其中具有狭槽，该狭槽定位成与外管中的狭槽径向相对。

因此，术语“约束构件”应当被给予广义解释并且不被限制到简单的环形状。具有外管可以穿过的合适开口的任何构件可以被认为落在术语圈的范围内。它不需要具有当夹紧机构未夹紧时与管的外部形状完美互补的内部形状，并且替代地可能可以具有绕开口的内侧均匀地或不均匀地间隔的一系列脊或突起，该脊或突起的顶部提供外管的膨胀的控制，以及具有光滑的内表面，当它未夹紧时该光滑的内表面提供与外管的均匀接触。类似地，除了控制该圈的刚性外，该圈的外部形状在很大程度上是不重要的。

优选地，该圈或环正好位于外管的端部使得该管的端部被领圈包围。通过这个，我们意指它包围以外管的端面为界限的该管的外部面的周边部分。

该圈可以包括金属圈。例如，它可以被铸造或模制成型或冲压为单个金属部件。该圈应当是无弹性的，使得它当受到当转向组件在使用中时外管可能受到的任何力时不伸展，由于任何伸展将损害其停止外管张开的能力。也优选地，它是弹性的，使得与不能弹性地伸展一样，它不改变其横截面。具有至少3mm或5mm或更大的厚度(内和外直径之间的间隔)的金属圈可以被使用，但也可以使用其它材料，诸如复合材料(例如，碳纤维材料)。

约束构件可以在至少一个部位中被刚性地固定到外管，优选地固定到与狭槽径向相对的外管的一部分。例如，如果它是连续的环，则它可以被固定在与外管中的狭槽径向相对的一个点处。如果它不是连续的，诸如具有限定环的相对端部的狭槽的c形环，则两个端部可以在与外管中的狭槽间隔开的部位处被固定到外管。

优选的是，在包含狭槽的区域内在该管和约束构件之间不存在刚性连接，例如，在狭槽的每一侧的至少45度，或至少90度，或至少135度的角度上没有连接。

连接连续的环到外管的单个点焊是优选的，这是由于它制造和组装起来最简单并且具有高的刚性，同时提供对通过夹紧机构使得外管的直径均匀减小的微小对抗。

在约束构件包括简单的环的情况下，可以选择该环的内径使得在夹紧机构在未夹紧条件下的情况下，外管已经膨胀到完全圆形的未变形位置，然而外管上的另外开口被该环约束。例如，当未夹紧时，外管的外表面可以与该环(匹配的直径)的内侧完全接触。该环然后停止外管的任何另外膨胀。

除了防止张开外，该圈构件还可以被构造用来当在未夹紧条件下时精确地控制外管的内径。这使该圈构件能够提供以下另外功能：在伸展调节期间控制未夹紧组件的摩擦力。然后不再需要钩子(诸如上述文献中教导的钩子)。

该夹紧机构可以包括夹紧销，该夹紧销在两个凸缘中的细长狭槽之间穿过。该细长狭槽允许外管相对于夹紧销调节伸展。夹紧销的一个端部可以设置有俘获螺母或固定头部，并且另一个端部可以设置有凸轮机构，该凸轮机构通过另外的螺母或头部被防止离开该销。该凸轮机构可以由杠杆操作。

可以设置支撑支架，该支撑支架被固定到车身结构的固定部分。这可以包括倒置的u形支架，并且夹紧销可以穿过支架的悬垂臂中的开口。这些臂可以位于凸缘的每一个竖直壁外部。当夹紧时，夹紧机构可以与将外管夹紧到内管同时地将该臂压到支架的竖直壁上。在这种布置中，由于在支架试图约束该膨胀时凸缘的外部面和支架臂的内部面之间的摩擦力，在该圈不存在的情况下否则可能出现的外管的过度膨胀会使斜度调节困难。

该内管和外管可以容纳两件式的可塌缩转向轴。这可以通过轴颈连接到内管和/或外管的一个或更多个轴承被定位。

细长狭槽可以与外管的中心线对准，虽然这不是必要的。例如，它可以绕外管成螺旋形。需要的全部是，在加载时凸缘关闭狭槽，该管的内径将减小。然而，它应当正好延伸到该管的端部。

而且，虽然本发明按照管被描述，但这些不需要具有完美圆柱形的横截面。例如，内管和外管可以是卵形的。

u形支架中的开口可以略微大于该销的直径。替代地，该开口可以包括基本上竖直的细长狭槽，夹紧销当在未夹紧位置中时沿该狭槽向上和向下自由运动以允许转向柱的斜度调节。

外管状构件可以定位成比内管状构件更靠近转向轮，圈构件位于最远离转向轮的外管状构件的端部。

附图说明

现在将参考附图仅通过例子的方式描述本发明的一个实施例，其中：

图1是转向柱组件的剖视侧视图；

图2是可以被包括在图1的转向组件中的根据本发明的夹紧组件的一部分的正视剖视图，该组件被示出在未夹紧条件中；并且

图3是图1和2的组件的一部分的侧视图，夹紧销、支架和夹紧机构为了清楚起见被移除；

图4是该组件的一部分的透视图，示出外管的端部上的环形约束构件的定位；并且

图5是对应于图2的剖视图，但仅仅示出外管的端部和领圈，其中该组件在完全夹紧条件下。

具体实施方式

转向柱组件包括内管1，该内管滑动配合在外管2内。内管的一个端部连接到用于电力转向系统的齿轮箱外壳3，虽然这是可选的。齿轮箱外壳3被固定到车身结构的一部分使得该柱可以枢转以允许斜度调节。

在该内管和外管内是两件式的可伸缩的转向轴，该转向轴包括上轴部分4和下轴部分5。其在一个端部连接到齿轮箱并且在其另一端部5a连接到转向轮(未示出)。它也可以在碰撞的情况下塌缩，或者跟随内管和外管的滑动运动。这为转向轮提供一些伸展调节。

为了允许外管2抓住内管1，它设置有细长狭槽7，该细长狭槽与外管2的中心线2a对准。如图4中所示，该狭槽正好延伸到外管的一个端部。在狭槽7的每一侧上是凸缘8、9。如将描述的，可以迫使凸缘8、9在一起以引起狭槽7部分地关闭。这减小外管2的有效内径直到它抓住内管1。中间的垫片或领圈10可以位于内管和外管之间，并且外管将通过这个垫片抓住内管。

图2示出外管2如何被固定到车辆结构。u形支架11被固定到车辆的固定部分。外管2的中心线位于支架11的中心线下方，凸缘8、9向着支架11的基部12向上竖直延伸。u形支架11的向下悬垂的臂13、14被布置成使得它们位于竖直凸缘8、9的外部面的外部并且以它们的内部面与竖直凸缘8、9的外部面接触。

凸缘8、9和支架11的悬垂臂13、14都设置有狭槽15，并且包括夹紧销16(仅在图2中被示出)的夹紧机构穿过臂13、14和凸缘8、9中的狭槽15。外管2因此可以从销16悬挂，该销由支架11的臂支撑。外管的侧向运动通过支架的臂和凸缘之间的相互作用被防止。

夹紧销16的一个端部设置有螺母或头部17，该螺母或头部位于u形支架的相邻的臂13外部并且被设计尺寸使得它不能通过拉动夹紧销16被拉过支架臂中的狭槽15。该销16的另一端部也设置有螺母18。凸轮机构19被设置在该螺母和支架的相邻的臂的外部面之间。它包括：凸轮梭道19a，该凸轮梭道具有卡爪，该卡爪与臂14中的竖直狭槽15接合使得凸轮梭道不能旋转；和凸轮从动件19b，该凸轮从动件可以绕销轴线旋转。以杠杆30的形式的把手被设置，该把手使得司机能够旋转凸轮机构的凸轮从动件19b。这个运动改变凸轮机构19的长度(当沿销的轴线测量时)。当凸轮机构处于其最短长度时，支架的臂搁置在未应变位置中。当它处于其最长长度时，支架的臂被夹紧到竖直凸缘上，而该竖直凸缘施加载荷到外管中的狭槽的每一侧。该载荷引起狭槽7至少部分地关闭，并且外管2夹紧到内管1。

如图3中所示，设置约束构件20，该约束构件围绕外管2的端部21配合。在这个例子中，这个端部是最远离转向轮的外管2的端部。如该例子中示出的约束构件21是简单连续的一体的厚度不变的金属的环或圈，该环或圈限定孔，外管的端部被定位到该孔中。该环和外管以共同的轴线为中心。当圈20被允许放松到其优选的静止位置中或提供对外管的膨胀的限定的限制时，圈20的内径匹配外管的外直径。该圈因此限制外管2的端部的最大膨胀。

当在未夹紧位置中时，如图5中所示，外管2的外表面完全接触圈20的内表面。理想地，在这种条件下，外管2在横截面上是完美地圆的，或者非常轻微地被压缩，虽然在狭槽所在之处没有截面。当夹紧机构移动到夹紧位置时，外管2中的狭槽7关闭，减小外管的有效内“直径”并且将它推到内管上。如图4和5中所示，该圈然后安置成略微离开外管，在该圈20和外管之间具有间隙。

为了将圈20固定在适当位置中，如图5中所示，设置单个点焊21，该单个点焊在与狭槽7径向相对的部分处连接圈20和外管2。在这个点固定它们保证该圈不限制狭槽的关闭。

该圈20因此保证当夹紧机构被释放(甚至到它不施加夹紧载荷到u形支架的臂13、14的程度)时，外管2的内径不能超过预定水平。这是可能的，因为该圈控制该凸缘可以移动分开多远，并且因此外管2中的狭槽可以打开多少。这个直径可以被选择使得它仅仅略微大于内管的外直径。

这保证内管和外管可以自由滑动，但当未夹紧时不存在过多侧向自由游隙。

本领域技术人员也将理解，除了控制外管的直径外，它也保证外管将不变得张开。如果该圈位于外管的最端部处，这个益处被最大化，但如果它定位成沿外管离开该端部小的距离，则实现一些益处。

Claims (8)

1.一种转向柱组件，所述转向柱组件包括：

内管和外管，所述外管沿所述内管的长度的至少一部分包围所述内管，在放松状态下，所述外管相对松弛地围绕所述内管配合，

所述外管中的细长狭槽，所述细长狭槽通过在所述狭槽的任一侧上施加载荷而能够被至少部分地关闭，以引起所述外管的内径的减小，所述狭槽沿所述外管从所述外管的一个端部开始延伸，

一对凸缘，所述一对凸缘在所述狭槽的相对侧上被固定到所述外管，和

夹紧机构，所述夹紧机构将一个凸缘连接到另一个凸缘，所述夹紧机构在夹紧位置和未夹紧位置之间可移动，在所述夹紧位置中，所述夹紧机构施加夹紧力到所述凸缘，所述夹紧力用于减小所述狭槽的宽度并且因此将所述外管围绕所述内管上紧，在所述未夹紧位置中，所述夹紧力被减小以允许所述凸缘在所述外管向着其放松状态返回时移动离开彼此，

并且还包括约束构件，所述约束构件围绕所述外管的长度的整个周边或基本上围绕所述整个周边延伸，所述约束构件位于或靠近所述狭槽在其上开始的所述外管的端部，所述约束构件防止所述外管的端部的不需要的变形。

2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述约束构件包括连续的圈。

3.根据权利要求1或2所述的转向柱组件，其中，所述约束构件包括环。

4.根据前述任一项权利要求所述的转向柱组件，其中，所述约束构件基本上位于所述外管的端部处，使得所述约束构件包围由所述外管的端面界定的所述外管的外部面的周边部分。

5.根据前述任一项权利要求所述的转向柱组件，其中，所述约束构件包括金属环。

6.根据前述任一项权利要求所述的转向柱组件，其中，所述约束构件在至少一个部位中被刚性地固定到所述外管，并且其中，在所述外管中的狭槽的每一侧的至少45度、或至少90度、或至少135度的角度内在所述外管和所述约束装置之间不存在刚性连接。

7.根据前述任一项权利要求所述的转向柱组件，其中，所述内管和外管容纳两件式可塌缩的转向轴。

8.根据前述任一项权利要求所述的转向柱组件，其中，所述外管状构件定位成比所述内管状构件更靠近转向轮，所述约束构件位于最远离所述转向轮的所述外管状构件的端部处。