CN106458246B - 机动车辆的转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机动车辆的转向柱(1)，所述转向柱(1)包括安装支撑件(2)和至少一个滑动套筒(3)，所述安装支撑件(2)具有至少一个开口孔(22)，所述滑动套筒(3)布置在所述开口孔(22)中，所述滑动套筒(3)能够固定在所述机动车辆的底盘上用于保持所述安装支撑件(2)，其中，如果发生碰撞，所述安装支撑件(2)可以相对于固定在所述机动车辆的所述底盘上的所述滑动套筒(3)移动，其中，所述滑动套筒(3)具有柱体部分(30)，所述柱体部分(30)延伸穿过所述开口孔(22)，其特征在于，通过被按压在所述柱体部分(30)上的保持环(4)而将所述安装支撑件(2)保持在所述滑动套筒(3)上。

Description

机动车辆的转向柱

技术领域

本发明涉及机动车辆的转向柱，该转向柱包括安装支撑件和至少一个滑动套筒，安装支撑件具有至少一个开口孔，其中滑动套筒布置在开口孔中用于将安装支撑件固定在机动车辆的底盘上。

背景技术

在机动车辆的转向柱领域中，已知用于吸收撞击能量的各种系统。因此，例如，已知伸缩转向柱，其中，提供可以连接到机动车辆的底盘的支撑单元和保持在支撑单元上的位移单元，其中，位移单元布置成使得位移单元能够相对于支撑单元移动，从而在发生碰撞时，通过位移单元相对于连接到底盘的支撑单元的相应移动，提供方向盘的可缩性。一旦位移单元相对于支撑单元移动，则可以通过能量吸收元件吸收碰撞能量。这里已知各种能量吸收元件，例如弯曲片、弯曲线、弯曲的可撕除片或者碰撞褶皱形式的能量吸收元件，但是仅仅提到一些可能性。

用于提高转向柱的碰撞性能的替换方案涉及安装支撑件，转向轴保持在安装支撑件上并且转向轴能够在套管或者转向托架中转动。通过滑动套筒将安装支撑件固定在机动车辆的底盘，滑动套筒穿过开口孔。如果发生碰撞，则安装支撑件和转向柱的设置在该安装支撑件上的其他部件一起相对于牢固地固定在机动车辆底盘的滑动套筒沿着开口孔移动。如果开口孔开向与车辆运动的目标方向相反的方向，则安装支撑件经过由开口孔决定的位移距离之后从滑动套筒形成的滞留部滑落并且之后自由地移动或者还继续被单独的引导装置引导。滑动套筒提供预定的脱离水平，需要克服该脱离水平以允许安装支撑件相对于滑动套筒产生位移。如果发生碰撞，由于力被引入转向柱，所以之后在转向柱的安装支撑件和固定到车辆的滑动套筒之间产生移动。因此，当已经超过预定的脱离力时，安装支撑件从滑动套筒滑出。

例如，从EP 1602551 A1中获知具有滑动套筒的转向柱，首先该滑动套筒通过可变形环或者波纹垫圈被受控制地固定在安装支撑件上，并且然后，在将转向柱实际安装在机动车辆的过程中，将各个滑动套筒固定在机动车辆底盘上的螺钉的紧固力矩可以用于调节螺钉的夹紧力还有脱离力。因此，必须确定将滑动套筒固定在机动车辆底盘上的各个螺钉的准确预定紧固力矩以提供限定的脱离力。

发明内容

将已知的现有技术作为出发点，本发明想要解决的一个问题是提供机动车辆的转向柱，其中，可以更可靠地调节已安装转向柱的滑动套筒的脱离力。

利用具有权利要求1中特征的转向柱解决该问题。有利的改进出现在从属权利要求中。

因此，提供机动车辆的转向柱，该转向柱包括安装支撑件和至少一个滑动套筒，所述安装支撑件具有至少一个开口孔，所述滑动套筒布置在所述开口孔中，所述滑动套筒能够固定在所述机动车辆的底盘上用于保持所述安装支撑件，其中，如果发生碰撞，所述安装支撑件可以相对于固定在所述机动车辆的所述底盘上的所述滑动套筒移动，其中，所述滑动套筒具有柱体部分，所述柱体部分延伸穿过所述开口孔。根据本发明，通过被按压在所述柱体部分上的保持环而将所述安装支撑件保持在所述滑动套筒上。在本发明中柱体部分意味着任何柱体轮廓。因此，柱体部分可以是具有方形、矩形或者其他多边形底表面的柱体，或者具有椭圆形底表面的柱体。然而优选地，柱体部分构造为圆柱体(即具有圆形底表面的柱体)或者矩形柱体(即具有矩形底表面的柱体)或者方形柱体(即具有方形底表面的柱体)。

由于通过将保持环按压到柱体部分上而将滑动套筒保持在安装支撑件上，所以可以使用保持环的按压力以决定给定的夹紧力以及由此决定给定的脱离力，其中，安装支撑件利用给定的夹紧力保持在滑动套筒上。

因此，以该方式，由于仅仅通过将保持环按压在柱体部分上而保持滑动套筒和安装支撑件，因此，可以不依赖于将安装支撑件实际安装到机动车辆底盘上而调节滑动套筒的脱离力。因此，不需要通过将限定的紧固力矩施加到把滑动套筒紧固到底盘的螺钉来提供额外预紧。反之，滑动套筒和保持环保持安装支撑件所利用的夹紧力以及由此滑动套筒从开口孔脱离所利用的脱离力不依赖于紧固滑动套筒的螺钉的具体紧固力矩。

为了提供可能的最佳限定脱离力，优选地，利用预定的按压力将保持环按压到柱体部分上。通过提供预定的按压力，可以在安装支撑件上施加限定的夹紧力，该夹紧力相应地确定脱离力。这里的脱离力不依赖于转向柱的实际安装以及基本仅仅取决于按压力。

使转向柱的脱离力与实际安装情况不相关的另一示例是通过如下方式获得：保持环在安装支撑件的远离底盘的一侧被按压到滑动套筒的柱体部分上。因此，不发生保持环卡住，即使是无意的，并且在安装过程中不增加保持环对滑动套筒的按压力。保持环通常布置在安装支撑件的底面上。然而，能够想到并且可以将保持环布置在安装支撑件的顶面上。因此，消除现有技术所知的在安装过程中施加预定紧固力矩。因此，将滑动套筒的连接部分布置在安装支撑件的顶面上，由此可以与底盘直接连接。因此，通过滑动套筒完全承受将滑动套筒紧固到底盘的螺钉的紧固力矩，并且对保持环没有影响。因此，脱离力不依赖于螺钉的紧固力矩。

优选地，在保持环和安装支撑件之间布置垫圈，使得可以在滑动套筒和垫圈之间提供限定的摩擦性能，该摩擦性能不依赖于保持环的相应变形和轮廓。在替换实施例中，还可以布置弹簧元件和/或薄片金属的带而取代垫圈。如此布置的金属带可以直接设计为能量吸收装置，例如呈弯曲带或者弯曲可撕除片的形式。

保持环提供安装支撑件相对于滑动套筒的限定的脱离力。换言之，通过将保持环按压在滑动套筒的柱体部分上，可以调节限定的保持力或者脱离力。

优选地，滑动套筒的柱体部分具有的轴向延伸长度比安装支撑件的材料厚度、保持环的轴向高度和当存在垫圈时垫圈的材料厚度之和大。换言之，在安装状态下的柱体部分延伸超过保持环的最外端，使得把滑动套筒紧固在机动车辆底盘上的螺钉或者其螺钉头能够在该最外端停靠而不影响滑动套筒的凸台部分和保持环之间的夹紧力。

在另外的优选构造中，柱体部分具有在柱体部分的下端和保持环之间的自由高度，其他部件不占据该自由高度。因此，可以在安装期间安全地避免保持环和把滑动套筒紧固到底盘上的螺钉之间的相互作用，使得可以仅仅通过将保持环按压到合适位置时的按压力来决定安装支撑件相对于滑动套筒的脱离力。

在一个优选修改实施方式中，滑动套筒具有凸台部分，凸台部分布置在安装支撑件的朝着底盘的一侧并且用于将滑动套筒连接到机动车辆的底盘，以及在凸台部分的底面和保持环之间向安装支撑件上施加夹紧力，夹紧力确定脱离力。

优选地，在滑动套筒的表面上形成涂层以提供滑动套筒的限定滑动性能和腐蚀降低性能。

此外，通过具有权利要求10中特征的用于生产转向柱的方法解决上述问题。

因此，提供用于生产转向柱的方法。根据本发明，滑动套筒的柱体部分布置在安装支撑件的开口孔中，以及利用预定的按压力将保持环按压到滑动套筒的柱体部分上。

通过利用预定的按压力将保持环按压在合适位置，可以实现利用限定的脱离力将滑动套筒保持在安装支撑件上。可以仅仅通过保持环的按压力调节脱离力，该脱离力不依赖于将滑动套筒保持在机动车辆底盘上的螺钉的紧固力矩。

附图说明

通过以下说明和附图更详细地解释本发明的另外实施例和方面。其中：

图1是第一示例性实施例中转向柱的示意性立体图；

图2是图1中转向柱的安装支撑件的示意性立体图；

图3是具有垫圈和保持环的滑动套筒的分解立体图；

图4是制造转向柱的示意性立体图；

图5是另一转向柱的示意性立体图；

图6是具有能量吸收元件的另一转向柱的示意性侧视图；

图7是具有被安装的滑动套筒和被按压的保持环的安装支撑件的示意性剖视图；以及

图8是具有圆角方柱构造的图3中滑动套筒的替换实施例。

具体实施方式

下文参照附图描述优选的示例性实施例。本文中，不同附图中的相同元件、相似元件或者相同作用的元件具有相同的附图标记，并且将在以下说明中省略对这些元件中的一些元件的重复说明以避免冗余。

图1示出转向柱1的示意性立体图。转向柱1包括转向轴10，转向轴10以已知方式被保持在转向托架12中并且能够在转向托架12中转动，并且该转向轴被设计为例如通过转向杆将转向力矩从方向盘传递到转向齿轮。

在示出的实施例中，转向托架12被保持在安装支撑件2上，处于转向托架的可变位置。这里布置转向托架12使得其可以在安装支撑件2的两个颊板20之间旋转以及可以沿着转向轴10的轴线轴向地移动。在图2的示意性立体图中再次显示分离的安装支撑件2，在图2中颊板20的构造是清楚的。预紧杆14通过在预紧轴16上的凸轮机构18起作用，通过该预紧杆14将转向柱1的位置锁定在驾驶员选择的位置。

安装支撑件2用于将整个转向柱1连接到机动车辆的底盘。为此，安装支撑件2具有两个开口孔22，该开口孔开向与车辆运动的目标方向X相反的方向，并且通过该开口孔完成安装支撑件2和机动车辆的底盘的连接。

为了将安装支撑件2连接到机动车辆的底盘上的连接部分，在安装状态下被固定到机动车辆的底盘的滑动套筒3插入开口孔22中。滑动套筒3具有柱体部分30和凸台部分32。在示出的示例性实施例中，凸台部分32被布置在安装支撑件2的顶面上，在安装状态下凸台部分32朝向机动车辆的底盘上的各个连接部分。因此，当安装支撑件2安装在机动车辆中时，滑动套筒3的凸台部分32紧靠机动车辆的底盘。

柱体部分30从凸台部分32延伸穿过安装支撑件2的开口孔22并且再延伸到底面，即，延伸到安装支撑件2的朝着远离机动车辆的底盘的一侧。通过被按压在滑动套筒3的柱体部分30上的限定保持环4，将安装支撑件2保持在滑动套筒3上。由于利用限定的按压力按压保持环4，因此可以在保持环4和凸台部分32的底面34之间达到限定的夹紧力，安装支撑件2通过该夹紧力被保持在滑动套筒3上。

该发明还可以在相反的构造中使用，其中，凸台部分布置在安装支撑件的底面上以及保持环布置在安装支撑件的顶面上。

由于利用限定的夹紧力保持安装支撑件2，因此还可以提供滑动套筒3的限定脱离力，该限定脱离力针对安装支撑件2沿车辆运动的目标方向X的相对运动，其中通过保持环4向滑动套筒3的柱体部分30的限定按压力来限定该夹紧力。以该方式，可以限定在发生碰撞时能被克服的脱离力，在克服脱离力之后安装支撑件2沿着开口孔22移动并且最终脱离滑动套筒3。因此，脱离力不再如现有技术中已知的那样依赖于穿过滑动套筒3的螺钉的紧固力矩或安装。反之，在示出的示例性实施例中，通过提供由限定按压力来按压的保持环4而基本限定该脱离力，该脱离力不随着将滑动套筒3固定到机动车辆底盘上的螺钉的不同紧固力矩而改变。

在示出的示例性实施例中，为了提供更准确的限定的脱离力，在保持环4和滑动套筒3之间提供垫圈5。由于垫圈5，可以在垫圈5的表面上实现相应表面压力，这与保持环4的几何形状以及由按压产生的保持环4的可能变形无关。

在受控制的力作用下，将保持环4按压到滑动套筒3的柱体部分30上。在图4中基本示出上述过程，图4的立体图中示出用于安装滑动套筒3的按压工具60，该按压工具将预定的按压力F施加到保持环4。滑动套筒3的凸台部分32在安装状态下紧靠机动车辆的底盘，同时紧靠用于对保持环4进行限定按压的板62。因此，保持环4在滑动套筒3上施加按压力，在保持环4的方向上预先张紧该凸台部分32，这使得滑动套筒32牢固抓紧在安装支撑件2上，尤其是在安装支撑件2的开口孔22中牢固抓紧。凸台部分32的底面34紧靠安装支撑件2的表面24，而相应地在凸台部分32的底面34和安装支撑件2的表面24之间提供限定摩擦性能。

因此，通过工具60对板62施加的按压力F在滑动套筒3的凸台部分32和保持环4之间提供限定的夹紧力，使得在转向柱1安装在机动车辆底盘之前，可以获得对脱离力的限定调节，该调节与后续安装过程无关。

如果发生碰撞，一旦冲击驾驶员的上身或者头部，就通过布置在转向轴10上的方向盘，在车辆运动方向X上向安装支撑件2施加力。由于开口孔22开向与车辆运动方向X相反的方向，因此在超过由保持环4预先张紧限定的脱离力之后，安装支撑件2相对于滑动套筒3在车辆运动方向X向前移动，然后脱离与滑动套筒3的配合。因此，如果发生碰撞，转向柱1向后缩，其中，转向柱1的安装支撑件2相对于固定在机动车辆底盘的滑动套筒3向前移动，并且因此后部的开口孔22在经过预定的移动路径(该路径由开口孔22的长度决定)之后与滑动套筒3脱离。

本发明还适用于滑动套筒与孔边缘处的压力点上的预定压力点相互作用的情况。在已经具有非常短位移的情况下，当压力点不再接触时，转向柱可以从安装支撑件脱开。或者，滑动表面也可以是楔形的，使得滑动套筒和安装支撑件之间的预紧力在几毫米位移之后大大减小，正如例如EP 1077861 B1中实施的。

例如，如图2中右侧示出的，从滑动套筒3与保持环4的安装状态可见，滑动套筒3的柱体部分30的下端36设计为延伸超过保持环4的最外侧尺寸。换言之，柱体部分30在其下端36和保持环4之间自由延伸高度h，在该高度中不安装任何其他部件，使得柱体部分30延伸超过保持环4。以这种方式，可以例如通过此处未示出的螺钉将滑动套筒3不可移动地固定到机动车辆的底盘，同时具体螺钉的紧固力矩之后完全不影响在凸台部分32和保持环4之间夹紧安装支撑件2。即，由于柱体部分30的轴向高度比安装支撑件2的材料厚度d加上垫圈5的材料厚度和处于按压状态的保持环4的高度大，所以螺钉不与被按压的保持环4配合或者接触。

因此，滑动套筒3的柱体部分30延伸超过保持环4的最外侧尺寸，使得即使当紧固相应螺钉以将滑动套筒3固定到机动车辆底盘时，滑动套筒3相对于安装支撑件2的保持力不发生任何变化。换言之，用于紧固滑动套筒3的相应螺钉不紧靠保持环4，因此螺钉不对保持环产生影响。

由螺钉施加的夹紧力仅仅按压滑动套筒3，但是对在滑动套筒3和保持环4之间施加在安装支撑件2上的夹紧力没有任何影响。因此，安装支撑件2从滑动套筒3脱离的脱离力不依赖于保持滑动套筒3的螺钉的具体紧固力矩。

优选地，滑动套筒3具有表面涂层，以能够以可靠方式提供预定的滑动性能或者摩擦性能并由此提供限定的脱离力。以这种方式，还可以减少或者防止对滑动套筒3的腐蚀，使得即使在极端条件或者在机动车辆或者转向柱老化之后仍可以保持预定脱离力。

图5示出与图1和图2中示出的转向柱1具有类似布置的另一转向柱1，在该转向柱1中的转向托架12不能相对于安装支撑件2改变位置。因此，这是不可调节的转向柱1。可以通过机动车辆底盘上的安装支撑件2以与上述相同的方式紧固该不可调节的转向柱1，使得通过被预定按压力所按压的保持环4将滑动套筒3保持在安装支撑件2上，并且滑动套筒3的柱体部分30构造成使得即使在将滑动套筒3安装在机动车辆底盘的过程中，对滑动套筒3的凸台部分32和被按压的保持环4之间的夹紧力没有影响。

图6示出另一转向柱1，其中其基本设计类似于图5的转向柱。具体地，转向托架12不能相对于安装支撑件2改变位置。

如果发生碰撞，通过转向轴10传递给转向托架12的力被传递到安装支撑件2的颊板20，使得在该力超过预定脱离力之后，转向柱1沿着车辆运动方向X相对于固定在机动车辆底盘上的滑动套筒3向前移动，因此滑动套筒3朝着后方从开口孔22滑出。

在图6中示出的示例性实施例中，还示出能量吸收元件7，该能量吸收元件是弯曲带的形式并且同样地通过保持环4固定在滑动套筒3上。如果发生碰撞，由于在车辆运动方向X上施加的力增大而使安装支撑件2向前移动时，安装支撑件2由此被按压到能量吸收元件7，使得弯曲带逐渐展开。由于能量吸收元件7相应的动态再成型而发生能量吸收。

还可以提供弯曲可撕除片或者其他能量吸收部分作为能量吸收元件而替换弯曲带。

图7是安装支撑件2的示意性剖视图，该安装支撑件包括开口孔22，滑动套筒3布置在该开口孔中，通过由限定按压力所按压的保持环4来保持该滑动套筒。在图7示出的示例性实施例中没有垫圈。

图8示出滑动套筒的替换实施例，其中柱体部分30构造为圆角方柱。因此，保持环4也具有相应的形状。

在各个示例性实施例中示出的所有单独的特征可以彼此结合和/或交换，只要不脱离本发明的范围就可适用。

附图标记列表

1 转向柱

10 转向轴

12 转向托架

14 预紧杆

16 预紧轴

18 凸轮驱动器

2 安装支撑件

20 颊板

22 孔

24 表面

3 滑动套筒

30 柱体部分

32 凸台部分

34 底面

36 柱体部分的下端

4 保持环

5 垫圈

60 按压工具

62 板

7 能量吸收元件

X 车辆运动方向

d 安装支撑件的材料厚度

F 按压力

h 自由高度

Claims (9)

1.一种机动车辆的转向柱(1)，所述转向柱(1)包括安装支撑件(2)和至少一个滑动套筒(3)，所述安装支撑件(2)具有至少一个开口孔(22)，所述滑动套筒(3)布置在所述开口孔(22)中，所述滑动套筒(3)能够固定在所述机动车辆的底盘上用于保持所述安装支撑件(2)，其中，如果发生碰撞，所述安装支撑件(2)能够相对于固定在所述机动车辆的所述底盘上的所述滑动套筒(3)移动，并且其中，所述滑动套筒(3)具有柱体部分(30)，所述柱体部分(30)延伸穿过所述开口孔(22)，其特征在于，

通过被按压在所述柱体部分(30)上的保持环(4)而将所述安装支撑件(2)保持在所述滑动套筒(3)上，其中，所述保持环(4)在所述安装支撑件(2)的远离所述底盘的一侧，被按压到所述滑动套筒(3)的所述柱体部分(30)上，所述保持环(4)相对于所述滑动套筒(3)保持所述安装支撑件(2)所利用的夹紧力不依赖于所述滑动套筒(3)到所述机动车辆的底盘的固定。

2.根据权利要求1所述的转向柱(1)，其特征在于，利用预定的按压力(F)将所述保持环(4)按压到所述柱体部分(30)上。

3.根据前面权利要求中任何一项所述的转向柱(1)，其特征在于，在所述保持环(4)和所述安装支撑件(2)之间布置垫圈(5)。

4.根据前面权利要求1-2中任何一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述保持环(4)提供所述安装支撑件(2)相对于所述滑动套筒(3)的限定脱离力。

5.根据权利要求3所述的转向柱(1)，其特征在于，所述滑动套筒(3)的所述柱体部分(30)的轴向延伸长度大于所述安装支撑件(2)的材料厚度(d)、被按压的所述保持环(4)的轴向高度和当存在垫圈(5)时所述垫圈(5)的材料厚度之和。

6.根据前面权利要求1、2、5中任何一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述柱体部分(30)具有在所述柱体部分(30)的下端(36)和所述保持环(4)之间的自由高度(h)，其他部件不占据所述自由高度(h)。

7.根据权利要求4所述的转向柱(1)，其特征在于，所述滑动套筒(3)具有凸台部分(32)，所述凸台部分(32)布置在所述安装支撑件(2)的朝着所述底盘的一侧并且用于将所述滑动套筒(3)连接到所述机动车辆的所述底盘，以及在所述凸台部分(32)的底面(34)和所述保持环(4)之间向所述安装支撑件(2)上施加限定夹紧力，所述夹紧力确定所述脱离力。

8.根据前面权利要求1、2、5、7中任何一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述滑动套筒(3)的表面涂覆有表面层或者所述滑动套筒(3)的表面受到特殊表面处理。

9.一种生产前述权利要求中任何一项所述的转向柱(1)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：滑动套筒(3)的柱体部分(30)布置在安装支撑件(2)的开口孔(22)中，以及利用预定的按压力(F)将保持环(4)按压到所述滑动套筒(3)的所述柱体部分(30)上。