CN106170426B

CN106170426B - 用于转向柱组件的伸缩罩

Info

Publication number: CN106170426B
Application number: CN201580016950.6A
Authority: CN
Inventors: C·汉迪; N·戴维斯
Original assignee: TRW Ltd
Current assignee: TRW Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2020-03-06
Anticipated expiration: 2035-02-20
Also published as: EP3107793A1; US9926000B2; EP3107793B1; WO2015124944A1; GB201403098D0; CN106170426A; US20170057537A1

Abstract

一种可调节的转向柱组件，包括：伸缩罩，该伸缩罩包括外部管形部分和内部管形部分，其中，总长度能够通过两个部分的相对运动而进行调节；支承托架，该支承托架固定在车辆的固定部件上；可释放的夹持组件，该夹持组件可在松开位置和夹持位置之间运动，在该松开位置中，罩能够伸缩调节，在该夹持位置中，外部管形部分夹持在内部管形部分上，从而在组件的正常使用过程中防止罩的伸缩运动。外部管形部分包括细长狭槽和两个夹持导轨，各夹持导轨布置在狭槽的各侧，并包括细长开口，夹持组件的夹持螺栓穿过该细长开口。至少一个导轨的截面在该导轨可以进行夹持的不同位置处变化，这样，在使用中，当组件处于夹持位置时，导轨的弹性变形量取决于内部和外部管形部分的相对伸缩位置。

Description

用于转向柱组件的伸缩罩

技术领域

本发明涉及用于车辆的可调节的转向柱组件的改进。

背景技术

用于机动车辆等的转向柱组件越来越需要能够对于方向盘高度(称为倾角)和(在很多情况下)方向盘距离(称为伸出程度)进行调节。这需要使得柱罩(附接在方向盘上的转向柱轴可旋转地布置在该柱罩内)通过夹持机构来固定在车辆上，该夹持机构能够夹持和松开，以便分别防止或允许调节柱罩位置。

一种典型的可调节的转向柱组件包括第一罩部分、第二罩部分和夹持机构，该夹持机构包括固定在车辆的固定部件上的托架，其中，第一和第二部分通过夹持机构可释放地接合，以便在转向柱组件的调节过程中选择地允许在第一和第二部分之间的所需的相对运动。夹持机构能够通过锁定操作杆或把手的运动而松开和夹持，或者有时使用马达来进行电动，或者也许通过液压或者气动。不过，本发明聚焦于操作杆锁定机构。

通过释放夹持机构和使得第一部分在第二部分上伸缩滑动，能够改变罩的长度，从而改变相连的方向盘的伸出位置。通过使得两个部分一起相对于夹持机构上下运动，能够调节倾角。在一些组件中，只能够调节伸出程度和倾角中的一个。夹持机构可以将罩夹持在托架(称为支承托架)上，该托架与车辆连接。因此，当夹持机构夹持时，转向柱组件的长度固定，且由于通过托架而与车辆的刚性连接而防止运动。

所述机构通过操作杆的运动而被夹持，该操作杆通常很容易由车辆的驾驶员座位上的用户来接近。不过，已经发现，根据在夹持时转向柱组件的伸出位置，(由操作杆的用户)必须施加的力或努力有明显区别。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种可调节的转向柱组件，它包括：伸缩罩，该伸缩罩包括外部管形部分和内部管形部分，其中，外部部分接收内部部分，这样，罩的总长度能够通过两个部分的相对运动而进行调节；支承托架，该支承托架在使用中固定在车辆的固定部件上；以及可释放的夹持组件，该夹持组件可在松开位置和夹持位置之间运动，在该松开位置中，罩能够伸缩调节，在该夹持位置中，外部管形部分夹持在内部管形部分上，从而在组件的正常使用过程中防止罩的伸缩运动，其中，外部管形部分包括细长狭槽和两个夹持导轨，各夹持导轨布置在狭槽的各侧，并包括细长开口，夹持组件的夹持螺栓穿过该细长开口，夹持组件在处于夹持位置时使得罩相对于支承托架锁定，其特征在于：至少一个导轨的截面在该导轨可以进行夹持的不同位置处变化，这样，在使用中，当组件处于夹持位置时，由于导轨在任意给定位置的截面差异，导轨的弹性变形量取决于内部和外部管形部分的相对伸缩位置。

夹持导轨的截面变化可以布置成这样：当组件处于在罩完全延伸和完全收缩之间的任意可能的夹持位置时，在其它条件相同的情况下，由夹持螺栓承载的夹持力的差异将小于在导轨具有均匀截面时的情况。

在至少一种结构中，截面变化可以使得这种变化小于百分之40，或者小于百分之20，或者小于百分之10，或者接近零变化。

目前，本申请人发现，由用户所需施加力的差异至少部分是由于被夹持的罩的刚性将根据它的伸缩位置而大大变化。已经发现，在不同伸缩罩位置处发生的变形量的变化与有效细长狭槽长度相关，罩在增加有效细长狭槽长度的情况下有更小刚性，在减小有效细长狭槽长度的情况下有更大刚性。

有效细长狭槽长度是在夹持导轨的夹持位置和细长狭槽的封闭端之间的距离。当罩在不同伸缩位置处被夹持时，有效细长狭槽长度不同，当伸缩罩收缩时，该长度更短，当伸缩罩延伸时，该长度更长。因此，尽管细长狭槽长度保持不变，但是有效细长狭槽长度随着伸缩位置而变化。

在组件的调节过程中，内部管形部分可以固定，外部管形部分可以相对于支承托架而运动，从而使得外部管形部分也相对于夹持螺栓而运动。该运动可以最终由夹持导轨中的细长开口长度来限制。

在一个实施例中，通过改变至少一个夹持导轨在不同位置处的截面，由于夹持导轨在夹持螺栓穿过的点处(即夹持位置)的截面差异，夹持导轨可以在所述罩处于它的最短长度时变形更大量，在罩处于更长长度时变形更小量。

两个导轨的截面都可以沿导轨的长度变化。

在一个实施例中，通过使得各导轨的厚度沿该导轨的长度变化而实现截面变化，该厚度沿夹持螺栓的轴向方向来测量。

在特定实施例中，一个或两个导轨可以逐渐变细，这样，一个或两个导轨在最靠近外部管形部分(该外部管形部分包围内部管形部分)的自由端的端部处更厚，在沿外部管形部分的更远距离处更薄，宽度沿夹持螺栓的轴向方向来测量。

各夹持导轨的、面对支承托架的侧部可以相互平行，而相对的侧部不需要相互平行。

在一个实施例中，伸缩罩的外部管形部分比内部管形部分更靠近方向盘。

可选地，外部管形部分可以为铸件，其中，导轨铸造为该管形部分的整体部件。

导轨在罩位置/有效细长狭槽长度不同的情况下的不同变形可以与狭槽在罩位置/有效细长狭槽长度情况下的不同变形相组合，以便在从松开位置运动至夹持位置时提供更均匀的夹持力(与沿长度不具有变化截面的导轨相比)。

在一个实施例中，转向柱组件包括可释放的夹持组件，该夹持组件使得伸缩罩相对于支承托架而夹持就位，该夹持组件包括夹持螺栓，在该夹持螺栓上堆垛了：两个逐渐变细的夹持导轨，其中，沿夹持螺栓的轴向方向测量的、各导轨的厚度沿转向组件的伸缩罩的导轨的长度变化，该导轨各自布置在罩的细长狭槽的相应侧，夹持导轨包括细长开口，夹持组件的夹持螺栓穿过该细长开口，从而当处于夹持位置时使得罩相对于支承托架而锁定；凸轮机构，该凸轮机构包括固定凸轮部件和运动凸轮部件，这两个部件各自有孔，夹持螺栓穿过该孔；推力轴承；以及锁定螺母，该锁定螺母包括内螺纹，该内螺纹与在夹持螺栓上的互补螺纹接合，且该锁定螺母进行夹紧，以便向推力轴承施加轴向负载。

附图说明

下面将参考附图通过实例介绍本发明的一个实施例，附图中：

图1是已知转向柱组件的视图；

图2是图1的转向柱组件的罩的平面图；

图3是本发明实施例的伸缩罩的平面图；

图4是图3的夹持导轨的角度视图；

图5(a)和5(b)表示了本发明的伸缩罩在不同的伸缩位置；

图6(a)和(b)表示了根据本发明实施例的外部管形部分和夹持导轨在夹持导轨的更厚端上的变形的示意图；

图7(a)和(b)表示了根据本发明实施例的外部管形部分和夹持导轨在夹持导轨的更薄端上的变形的示意图；

图8表示了本发明的实施例的角度视图；

图9a表示了图8的夹持导轨的可选视图的剖视图；

图9b表示了图9a的夹持导轨在不同夹持位置的剖视图；

图10表示了已知转向柱组件在处于夹持位置时力(N)相对于夹持导轨的位移(mm)的标绘图；以及

图11表示了本发明的转向柱组件的实施例在处于夹持位置时力(N)相对于夹持导轨的位移(mm)的标绘图。具体实施方式

图1是已知的可调节的转向柱组件101的视图。组件101包括伸缩罩102，该罩102包括内部管形部分103，该内部管形部分103被接收于外部管形部分104中，这样，罩102的总长度能够通过两个部分103、104的相对运动来调节。

该图中还表示了支承托架105，该支承托架105固定在车辆的固定部件(未示出)上。

附图表示了可释放的夹持组件106。外部管形部分104可相对于夹持组件106在松开位置和夹持位置之间运动，在该松开位置中，罩102能够伸缩调节，在该夹持位置中，外部管形部分104夹持在内部管形部分103上，从而在组件101的正常使用过程中防止罩102的伸缩运动。

外部管形部分104包括细长狭槽107和两个夹持导轨108，各导轨108布置在狭槽107的相应侧。夹持导轨108包括细长开口109，夹持组件106的夹持螺栓106a穿过该细长开口109。夹持组件106在处于夹持位置时使得罩102相对于支承托架105而锁定。

该图还包括操作杆110，该操作杆110能够由用户来操作。操作杆110包括凸轮111，该凸轮111与凸轮从动器112接合。凸轮组件包括凸轮111和凸轮从动器112。因此，操作杆110从第一位置向第二位置的运动引起凸轮从动器112的旋转运动和夹持螺栓106a的轴向运动，该轴向运动导致夹持组件106在松开位置和夹持位置之间转换。因此，托架105的臂(因此和导轨108)在夹持力作用下被拉拢。

还有锁定螺母113，该锁定螺母113包括内螺纹，该内螺纹与夹持螺栓上的互补螺纹接合。

在组件106中还有推力轴承106b，该推力轴承106b支承轴向负载。

图2是图1的转向柱组件101的罩102的平面图。可以看见外部管形部分104的细长狭槽107。当组件106处于夹持位置时，外部管形部分104的夹持导轨108由夹持组件106来夹持。夹持力从夹持导轨108传递给外部管形部分104，因此使得外部管形部分104变形。这还导致细长狭槽107局部闭合。不过，在该已知组件101中，相对伸缩位置对于必须由用户施加在操作杆110上的力的大小有较大影响。这是因为当罩102处于它的最短长度时，有效细长狭槽107的长度也更短，因此外部管形部分104更刚性。当罩102处于最长时，有效细长狭槽长度更大(伸缩调节的长度)，因此具有更低刚性。

图3表示了本发明实施例的转向柱组件201的伸缩罩202的视图。伸缩罩202与图1的伸缩罩的区别在于夹持导轨208设置成这样：当外部管形部分204从松开位置运动至夹持位置时，由于在不同夹持位置处的导轨208截面变化，夹持导轨208的弹性变形量取决于外部管形部分204相对于夹持组件的相对伸缩位置。在该实例中，导轨208沿它们的长度逐渐变细，这样，导轨208在一端更厚，在另一端更薄，不过，获得变化截面的其它方法也可行。另外，技术人员应当知道，作为厚度均匀减小的变化的替换方式，其它形式的厚度变化也可行。

在该实施例中，当使得处于夹持位置的外部管形部分104的位置移动时，夹持组件将在罩202收缩和有效细长狭槽长度更短时夹持该夹持导轨208的更薄部分，并将在内部管形部分203伸出(因此有效细长狭槽长度更长)时夹持该夹持导轨208的更厚部分。应当知道，当夹持组件在夹持导轨208的更厚(因此柔性更小)的位置中夹持外部管形部分104时，更多的力将传递给外部管形部分204。相反，当夹持组件在夹持导轨208的更薄(因此更柔性)的位置夹持外部管形部分104时，更小的力传递给外部管形部分204。利用该原理，当夹持不同的伸缩罩位置时，与在夹持导轨208和外部管形部分204之间的变形更均匀相组合，由用户施加在操作杆上的力将更均匀。

图4是图3中所示的本发明实施例的夹持导轨208的角度视图。可以在夹持导轨208上夹持的不同位置有不同截面。这通过使得夹持导轨208沿它们的长度逐渐变细而实现，这样，它们在一端更厚，在另一端更薄。细长开口209(图3中不可见)能够在图4中看见。当组件201处于夹持位置时，夹持螺栓穿过这些开口209。当组件进行夹持，且罩201处于较短的收缩位置时，夹持组件将夹持该夹持导轨的、更柔性的更薄的部分。因此，在导轨208中产生更大的变形。有效细长狭槽长度较小，因此外部管形部分204在该位置处为刚性的。当罩202延伸，且有效细长狭槽长度较长时，外部管形部分204更加可变形，而夹持的导轨208部分有更小柔性而且更厚。因此，在外部管形部分204的细长狭槽207周围变形更大。

与图1的已知实施例相比，在夹持导轨208和外部管形部分204之间的组合总体变形对于两个伸缩位置而言都更均匀，为了成功夹持组件而必须施加的力也是这样。

图5(a)和(b)表示了在不同伸缩位置的伸缩罩202。在这些图中可以看见内部管形部分203、外部管形部分204、夹持导轨208和细长狭槽207。

图5(a)表示了处于延伸位置的伸缩罩202。因此，狭槽207的有效细长狭槽长度X较长。各导轨的厚度在夹持螺栓穿过导轨206a的位置处为它的最大值t2。

图5(b)表示了处于收缩位置的伸缩罩202。因此，狭槽207的有效细长狭槽长度Y较短。各导轨的厚度在夹持螺栓穿过导轨206a的位置处为它的最小值t1。

图6(a)和6(b)表示了外部管形部分204在本发明实施例的夹持导轨208的柔性更小的更厚端处的变形的示意图，其中，夹持导轨208逐渐变细。

图6(a)表示了当组件201处于松开位置时本发明实施例的外部管形部分204。

图6(b)表示了图6(a)的实施例，但是在处于夹持位置时。在该位置中，因为夹持导轨208在柔性更小的更厚端处进行夹持，因此导轨相对刚性，完全不会有太大弯曲或变形。相反，很多或全部力传递给外部管形部分204，这样，由于夹持力而产生的大部分或全部变形都在外部管形部分204中在狭槽207附近发生。导轨208自身部分没有相对于附接在外部管形部分204上的位置而移动太多。

因为当罩202延伸时有效细长狭槽长度较长，因此当与下面的图7(b)的实例比较时，对于在外部管形部分204上产生的变形有相对较小的阻力。

图7(a)和(b)表示了在根据本发明实施例的夹持导轨208的更柔性、更薄端部上的、外部管形部分204和夹持导轨208的变形的视图，其中，夹持导轨208逐渐变细。

图7(a)表示了当组件处于松开位置时本发明实施例的外部管形部分204。

图7(b)表示了图7(a)的实施例，但是在处于夹持位置时。在该位置中，因为夹持导轨208在更柔性、更薄端部处进行夹持，因此比图6(b)的实例中更小的力传递给外部管形部分204，因此，由于夹持力而产生的大部分变形将在夹持导轨208自身中产生，而不是在外部管形部分204中。导轨208的变形或弯曲是指导轨208的一部分相对于它们附接在外部管形部分204上的点的位移。为了比较，在附图中可以看见松开的夹持导轨208a。

除了上面所述，还因为当有效细长狭槽长度更小时罩202更刚性，因此在外部管形部分204上产生更小变形，如当罩202收缩时的情况。

图8表示了根据本发明实施例的外部管形部分504。外部管形部分504包括细长狭槽507和夹持导轨508。各夹持导轨504包括细长开口509，夹持螺栓可以穿过该细长开口509来夹持。在该实施例中，夹持导轨507的截面在不同潜在夹持位置处不同，因为它们包含沿各导轨208的长度延伸的槽508a。

图9a和9b表示了图8的夹持导轨508的可选视图。在这些附图中，导轨508表示为与外部管形部分504分离，不过这纯粹是为了帮助解释。

图9a从开口细长狭槽端部表示了夹持导轨504的截面。如附图中所示，在该位置处在导轨508的截面中没有槽。图9b表示了在图9a中表示的相同导轨的截面，不过，图9b表示了导轨的、更靠近细长狭槽的封闭端部的截面。槽508a存在于图9b的截面中。因此，截面有差别。

截面的这种差别导致导轨508在不同夹持位置处的柔性差别。

图10表示了由夹持螺栓施加的力(N)相对于凸轮组件的位移(mm)(即，托架臂被拉拢多少)的标绘图。线301涉及当罩102收缩和当内部管形部分103大部分存在于外部管形部分104内时的夹持组件。因此，有效细长狭槽长度较短。线303涉及当伸缩罩延伸时当内部管形部分103更少存在于外部管形部分104内时的夹持组件。因此，有效细长狭槽长度较长。线302涉及当内部管形部分103处于在外部管形部分104内的额定中间位置(在伸缩罩202的最大延伸(如线303的情况)和伸缩罩的最小延伸(如线301的情况)之间)时的夹持组件。因此，在302的情况下，有效细长狭槽长度在线301和303的两个极端实例之间。

测试2600N的额定力，发现在线302(线302的详细情况在上面介绍)的情况中该力对应于0.77mm的位移。在图10中展示的所有测试中寻找引起这个位移量所需的力(N)。

如在标绘图中可见，由变形引起0.77mm位移所需的力(N)在线301(3500N)和线303(2000N)的测试实例之间变化1500N。

图11表示了由夹持螺栓施加的力(N)相对于凸轮组件的位移(mm)(即，托架臂被拉拢多少)的标绘图。线401涉及当伸缩罩202收缩和内部管形部分203大部分存在于外部管形部分204内时的夹持组件201。因此，有效细长狭槽长度较短。线403涉及当伸缩罩202延伸和内部管形部分更少存在于外部管形部分204内时的夹持转向柱组件201。因此，有效细长狭槽长度较长。线402涉及当内部管形部分203处于在外部管形部分204内的额定中间位置(在伸缩罩202的最大延伸(如线403的情况)和伸缩罩202的最小延伸(如线401的情况)之间)时的夹持转向柱组件201。因此，在线402的实例中，有效细长狭槽长度在线401和403的两个极端实例之间。

测试2600N的额定力，发现在线402(线402的详细情况在上面介绍)的情况中该力对应于0.68mm的位移。在图11中形式的所有测试中寻找引起这个位移量所需的力(N)。

如在标绘图中可见，由变形引起0.68mm位移所需的力(N)在线401和线403的测试实例之间变化699N。

这样的力差别小于在图10中介绍的已知组件中发现的力差别(1500N)的一半。因此，对于伸缩罩202的不同相对伸缩位置，本发明能够使得夹持导轨208的夹持力更均匀。

Claims

1.一种可调节的转向柱组件，包括：伸缩罩，该伸缩罩包括外部管形部分和内部管形部分，其中，所述外部管形部分接收所述内部管形部分，这样，所述伸缩罩的总长度能够通过所述外部管形部分和内部管形部分的相对运动而进行调节；支承托架，该支承托架在使用中固定在车辆的固定部件上；以及可释放的夹持组件，该夹持组件能够在松开位置和夹持位置之间运动，在该松开位置中，所述伸缩罩能够伸缩调节，在该夹持位置中，所述外部管形部分夹持在内部管形部分上，从而在所述转向柱组件的正常使用过程中防止所述伸缩罩的伸缩运动，其中，所述外部管形部分包括细长狭槽和两个夹持导轨，各夹持导轨布置在所述细长狭槽的相应侧，并包括细长开口，夹持组件的夹持螺栓穿过该细长开口，所述夹持组件在处于夹持位置时使得所述伸缩罩相对于所述支承托架而锁定，其特征在于：至少一个所述夹持导轨的截面在该夹持导轨可以进行夹持的不同位置处变化，这样，在使用中，当所述夹持组件处于夹持位置时，由于夹持导轨在任意给定位置的截面差异，所述夹持导轨的弹性变形量取决于所述内部管形部分和外部管形部分的相对伸缩位置，其中，各夹持导轨的、面对所述支承托架的侧部相互平行。

2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：所述夹持导轨的截面变化布置成这样：当所述夹持组件处于在所述伸缩罩完全延伸和完全收缩之间的任意允许的夹持位置时，在其它条件相同的情况下，由夹持螺栓承载的夹持力的差异小于在所述夹持导轨具有均匀截面时的情况。

3.根据权利要求2所述的转向柱组件，其中：在至少一种布置中，截面变化使得由夹持螺栓承载的夹持力的差异小于百分之40。

4.根据权利要求2所述的转向柱组件，其中：在至少一种布置中，截面变化使得由夹持螺栓承载的夹持力的差异小于百分之20。

5.根据权利要求2所述的转向柱组件，其中：在至少一种布置中，截面变化使得由夹持螺栓承载的夹持力的差异小于百分之10。

6.根据权利要求2所述的转向柱组件，其中：在至少一种布置中，截面变化使得由夹持螺栓承载的夹持力的差异为百分之零。

7.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：在所述转向柱组件的调节过程中，所述内部管形部分固定，所述外部管形部分相对于所述支承托架而运动，从而使得所述外部管形部分也相对于所述夹持螺栓而运动。

8.根据权利要求7所述的转向柱组件，其中：该运动由所述夹持导轨中的细长开口长度来限制。

9.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：通过改变至少一个夹持导轨在不同位置处的截面，由于夹持导轨在夹持螺栓穿过的点处即夹持位置处的截面差异，夹持导轨将在所述伸缩罩处于它的最短长度时变形更大量，在所述伸缩罩处于更长长度时变形更小量。

10.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：两个夹持导轨的截面都沿夹持导轨的长度变化。

11.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：通过使得各夹持导轨的厚度沿该夹持导轨的长度变化而实现所述截面的变化，该厚度沿夹持螺栓的轴向方向来测量。

12.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：所述夹持导轨中的一个逐渐变细，这样，一个导轨在最靠近包围所述内部管形部分的所述外部管形部分的自由端的端部处更厚，在沿所述外部管形部分的更远距离处更薄，所述夹持导轨的宽度沿夹持螺栓的轴向方向来测量。

13.根据权利要求12所述的转向柱组件，其中：两个夹持导轨都逐渐变细，这样，两个导轨都在最靠近包围所述内部管形部分的所述外部管形部分的自由端的端部处更厚，在沿所述外部管形部分的更远距离处更薄，所述夹持导轨的宽度沿夹持螺栓的轴向方向来测量。

14.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：所述伸缩罩的外部管形部分比内部管形部分更靠近方向盘。

15.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：所述外部管形部分为铸件，其中，所述夹持导轨铸造为该外部管形部分的整体部件。

16.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：所述夹持导轨在伸缩罩位置/有效细长狭槽长度不同的情况下的变化的变形与细长狭槽在所述伸缩罩位置/有效细长狭槽长度的变化的变形相组合，以便与沿其长度不具有变化的截面的夹持导轨相比在从松开位置运动至夹持位置时提供更均匀的夹持力。