CN106573638A - 具有作为支撑结构的混合部件的转向柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱(1)，所述转向柱(1)包括被能够转动地安装在壳体单元(3)中的转向轴(2)，并且包括保持单元(5)，保持单元(5)直接地或间接地围绕壳体单元(3)并且用于将壳体单元(3)连接到机动车辆，其中保持单元(5)形成为混合部件并且包括两个侧部(5a，5b)和功能元件，每一个侧部(5a，5b)进一步包括侧腹板(5c，5d)，并且其中功能元件是连接到机动车辆或壳体单元(3)的连接部段，其中混合部件包括至少一个插入件(12a，12b，13a，13b)，该至少一个插入件(12a，12b，13a，13b)被利用塑料附加到混合部件，其中插入件(12a，12b，13a，13b)形成至少一个功能元件。

Description

具有作为支撑结构的混合部件的转向柱
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的转向柱，该转向柱包括权利要求1的前序部分中的特征。
背景技术
用于机动车辆的转向柱是多部件的组件，其中转向芯轴或转向轴安装在轴承单元中。轴承单元本身通常被安装为使得其能够相对于托架枢转，从而可以进行方向盘的竖直调节。使托架本身通过保持单元紧固到机动车辆的车体。
为了实现转向柱的高共振频率，必须将保持单元设计为尽可能地坚硬。为此，传统上，用金属材料制造保持单元。然而，在机动车辆构造中的基本要求是使车辆的总重量保持为较低，其中，在转向柱中使用的部件也应当呈现尽可能低的重量。利用金属材料的轻重量构造受到以下限制：由于制造过程造成的最小壁厚和为了防止弯曲和屈曲现象而具有的最小壁厚。塑料和纤维增强塑料与金属材料相比呈现较低的密度，并且可以制造为具有非常小的壁厚。
DE 10 2011 055 356 A1公开了用于转向柱的托架，在注塑成型过程中用塑料混合金属元素来制造该托架。
DE 10 2012 200 701 A1公开了转向柱，其中，第一部件和第二部件由塑料构成，并且这些部件彼此一体连接。
WO 02/053445 A2公开了转向柱，其包括由塑料塑形的金属框架。在该情况下，金属框架在整个转向柱上延伸。
DE 10 2012 000 633 A1公开了用于使转向柱保持在机动车辆的车体上的托架元件。该托架元件是混合部件的形式，该混合部件包括其上增加了塑料的主体以形成混合部件。利用注塑模具通过注塑成型使该塑料部分地注塑成型到该主体上，或者使该主体部分地用塑料封装。在该情形下，主体本身由塑料或纤维增强塑料构成。
发明内容
本发明的目的是提供具有改善的保持单元的用于机动车辆的转向柱，其中，该保持单元的特征在于低重量、高刚度和在较大温度范围中的足够的强度。
上述目的通过包括权利要求1的特征的用于机动车辆的转向柱来实现。
因此，提供了一种用于机动车辆的转向柱，转向柱包括转向芯轴，该转向芯轴被能够转动地安装在壳体单元中，并且转向柱还包括保持单元，该保持单元直接地或间接地围绕壳体单元并且用于将壳体单元连接到机动车辆，其中保持单元是混合部件的形式并且包括两个侧部和功能元件，每一个侧部进一步包括侧腹板，并且其中功能元件是连接到机动车辆或壳体单元的连接部段，其中，混合部件包括至少一个插入件，插入件被附加塑料以形成混合部件，其中插入件形成至少一个功能元件。
混合部件(或者，也可以称为复合部件)在功能元件的区域中通过插入件被增强，使得混合部件在所述区域中除了呈现低重量还呈现高刚度和足够的强度。
在优选实施例中，转向柱的壳体单元被安装为使得其能够相对于保持单元绕枢轴枢转，并且其中保持单元用于枢轴的容纳部由上述功能元件中的一个或多个形成。
优选地，枢轴定向为垂直于转向芯轴的纵向轴线并且在转向柱的安装位置中定向为水平。在优选实施例中，转向柱的壳体单元能够相对于保持单元移动，并且其中保持单元的侧腹板分别由上述功能元件中的一个形成。
在优选实施例中，转向柱包括导向夹，在导向夹中对壳体单元进行导向使得壳体单元能够相对于保持单元移动，其中导向夹被安装为使得其能够相对于保持单元绕枢轴枢转，并且其中保持单元的用于枢轴的容纳部和两个侧腹板至少部分地由上述功能元件形成。
优选地，壳体单元相对于保持单元的移动沿着转向芯轴的纵向轴线。
在该情形下，提供竖直调节装置是有益的，竖直调节装置包括具有夹紧螺栓的夹紧装置，其中能够通过夹紧装置的操作而相对于两个侧腹板夹紧壳体单元，并且其中功能元件形成保持单元的用于夹紧螺栓的容纳部。
此外，保持单元的每一个侧腹板在夹紧装置的区域中包括用于竖直调节装置的细长孔是有益的，其中功能元件包括细长孔。
功能元件优选地包括如下区域，在所述区域中，保持单元的侧腹板与壳体单元的侧面形成直接或间接摩擦夹紧布置。
在有益的实施例中，用于将保持单元紧固到机动车辆的紧固点设置为由上述功能元件形成。
侧部优选地作为连接到桥部以形成保持单元的单独部件来制造。
在该情形下，使用注塑成型方法将侧部制造为具有插入件。
有益地，利用纤维增强混合部件的塑料。
在一个实施例中，插入件由金属制造，以及在其他实施例中，插入件由与混合部件的其余部分不同的塑料制造。
为了建立与塑料的互锁连接，插入件优选地包括孔。孔应当被理解为是指塑料能够延伸经过的所有凹部。
在优选实施例中，侧部的功能元件由两个插入件形成。
附图说明
以下将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出包括托架和保持单元的转向柱的三维视图，
图2示出图1的保持单元的三维视图，
图3示出保持单元的局部三维视图，以及
图4示出保持单元的侧部的分解视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的转向柱1。转向柱1包括转向芯轴2，该转向芯轴2安装在壳体单元3中使得该转向芯轴2能够绕着其转动轴线(转向轴线)转动。在导向夹4中对壳体单元3进行导向使得壳体单元3能够沿着转向芯轴2的纵向轴线移动。导向夹4被安装为使得其能够绕着枢轴在保持单元5中枢转。保持单元5可以在紧固点6处被紧固到车辆(未示出)。保持单元包括两个侧部5a和5b，该两个侧部被布置在导向夹4的相对侧上。每个侧部5a和5b进一步包括侧腹板5c和5d。由驾驶员通过方向盘(未示出)引入到转向芯轴2的转动运动，通过万向接头7以及转向轴部件8引入转向机构(未示出)。为了增加驾驶员的舒适性，能够对转向柱1的高度和长度进行调节。为此，设置了包括现有技术中已知的夹紧装置的固定机构9。该夹紧装置包括夹紧螺栓、凸轮机构、压力轴承和夹紧杆10。通过转动夹紧杆10，凸轮机构的两个凸轮相对于彼此转动，并且使保持单元5的侧腹板5c和5d靠拢，因此，发生侧腹板5c和5d对导向夹4的侧面，转而对壳体单元3的侧面的摩擦夹紧。作为替换例，还能够通过电致动夹紧装置执行夹紧。类似地，使用其他机械夹紧装置(例如斜销机构)来替换凸轮机构是可行的并且可能的。
图2示出根据本发明的保持单元5。该保持单元包括两个侧腹板5c和5d以及对侧部5a和5b进行连接的桥部11。该侧部5a和5b形成为塑料/金属混合部件，其中，该部件是复合部件。塑料/金属混合部件使用塑料注塑成型方法或用于塑料的其他基本成形方法来制造。该混合部件包括由金属构成的插入件12a、12b、13a和13b。该插入件由金属冲压而成并且尽可能成形。插入件12a、12b、13a和13b还可以由金属通过基本成形制造或者可以由其他材料(例如，塑料和陶瓷)制造。
图3和图4示出插入件12a、12b、13a和13b。侧部5a包括第一插入件12a和第二插入件13a，并且侧部5b包括第一插入件12b和第二插入件13b。第一插入件12a、12b形成并且增强用于容纳枢轴的凹部14，其中，导向夹4被安装为使得其能够相对于保持单元5绕该枢轴枢转。第一插入件建立保持单元5和枢转杆之间的连接。插入件12a、12b沿着保持单元5延伸直到紧固点6，紧固点6靠近枢轴，并且该插入件形成紧固点的凹部。可以使保持单元5在该紧固点6处紧固到车辆(未示出)。因此，插入件12a、12b首先用于吸收在靠近枢轴的紧固点6上的旋拧力，其次由于沿着保持单元5延伸，所以还在发生事故时吸收作用在转向柱1上的力。
在夹紧装置的区域中，第二插入件13a、13b被布置在侧部5a、5b的内侧使其面对导向夹4并且大致垂直于转向轴线，以及因此形成侧腹板5c、5d。在侧腹板5c、5d或第二插入件13a、13b对导向夹4的侧面进行摩擦夹紧期间，第二插入件吸收该夹紧力。此外，该第二插入件13a、13b包括细长孔15a、15b，夹紧装置的夹紧螺栓在安装状态下穿过该细长孔。该细长孔15a、15b用于对转向柱1的竖直调节进行导向。第二插入件13a、13b还形成第二紧固点6，该第二紧固点靠近夹紧装置并且用于将保持单元5紧固到车辆(未示出)。同样地，第二插入件13a、13b增加保持单元5的强度和刚度，使得保持单元5呈现有益的高共振频率并且还能够吸收在发生事故时产生的力的一部分。
在使用塑料注塑成型方法制造侧部5a、5b期间，将插入件12a、12b、13a、13b插入到注塑模具中。然后，将液态塑料在压力下注入到注塑模具中。
该插入件与塑料的连接对于部件的机械性能非常重要。为此，在制造侧部5a、5b期间，在插入件12a、12b、13a、13b的金属的连接到塑料的区域中设置孔16。在制造期间，塑料延伸经过孔16，使得插入件12a、12b、13a、13b以互锁的方式连接到塑料。
此外，通过热成形(例如，经由超声波等加热)或者通过诸如铆接、螺纹连接，使金属片弯曲等连接技术产生金属和塑料的互锁连接是可行的并且可能的。在该情况下，可以使用不限定数量的互锁连接(例如，孔，诸如轴、钩、链齿等轮廓)和成形操作(例如，模压等)。
此外，还可以使用在塑料和插入件之间的粘结连接，粘结连接基于粘附(例如涂料结合或粘接剂结合)或聚合。
此外，还可以使用两种不同塑料(例如，玻璃纤维增强塑料/碳纤维增强塑料，或者PA/PET)的连接，该连接基于聚合连接和互锁连接的组合。
优选地，使用利用碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维或类似纤维增强的聚PET、POM、PA、PEAK、PEED或类似塑料。
为了能够利用一个设计满足与轻重量构造相关的不同要求，例如在注塑模具中，可以使用不同材料构成的插入件。对于插入件的制造，可以在与轻重量构造相关的低要求的情形下使用钢，可以在与轻重量构造相关的中等要求的情形下使用铝，并且可以在与轻重量构造相关的高要求的情形下使用镁。然而，也可以使用塑料或陶瓷构成的插入件。
根据本发明的转向柱是包括插入件的混合部件，该插入件包括连接到车辆的连接部段和连接到转向柱壳体的连接部段。由于插入件的该布置，所以通过插入件将力直接传递到保持单元上。
在未示出的实施例中，保持单元的侧部中的至少一个包括一个或多个联接元件，该联接元件由塑料整体地形成，该联接元件例如是线缆保持器、用于转向柱外壳的紧固部段和/或用于附件部件(诸如切换元件或方向盘锁等)的连接结构。
根据本发明的转向柱包括保持装置，该保持装置呈现坚硬结构的同时，还呈现低重量和在-40℃到80℃之间的温度范围中的高强度。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的转向柱(1)，所述转向柱(1)包括转向芯轴(2)，所述转向芯轴(2)被能够转动地安装在壳体单元(3)中，所述转向柱(1)还包括保持单元(5)，所述保持单元(5)直接地或间接地围绕所述壳体单元(3)并且用于将所述壳体单元(3)连接到所述机动车辆，其中，所述保持单元(5)是混合部件的形式并且包括两个侧部(5a，5b)和功能元件，每一个所述侧部(5a，5b)进一步包括侧腹板(5c，5d)，并且其中所述功能元件是连接到所述机动车辆或所述壳体单元(3)的连接部段，其特征在于，所述混合部件包括至少一个插入件(12a，12b，13a，13b)，所述插入件被附加塑料以形成所述混合部件，其中所述插入件(12a，12b，13a，13b)形成至少一个所述功能元件。
2.根据权利要求1所述的转向柱(1)，其特征在于，所述转向柱(1)的所述壳体单元(3)被安装为使得其能够相对于所述保持单元(5)绕枢轴枢转，并且其中所述保持单元(5)的用于所述枢轴的容纳部由所述功能元件中的一个或多个形成。
3.根据权利要求1或2所述的转向柱(1)，其特征在于，所述转向柱(1)的所述壳体单元(3)能够相对于所述保持单元(5)移动，并且其中设置所述保持单元(5)的分别由所述功能元件中的一个形成的侧腹板(5c，5d)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述转向柱(1)包括导向夹(4)，在所述导向夹(4)中对所述壳体单元(3)进行导向使得所述壳体单元(3)能够相对于所述保持单元(5)移动，其中所述导向夹(4)被安装为使得其能够相对于所述保持单元(5)绕枢轴枢转，并且其中所述保持单元(5)的用于所述枢轴的容纳部和两个所述侧腹板(5c，5d)至少部分地由所述功能元件形成。
5.根据权利要求2或3或4所述的转向柱(1)，其特征在于，设置竖直调节装置，其包括具有夹紧螺栓的夹紧装置，其中，所述壳体单元(3)能够通过所述夹紧装置的操作而相对于所述保持单元(5)的两个所述侧腹板(5c，5d)被夹紧，并且其中，所述功能元件形成所述保持单元(5)的用于所述夹紧螺栓的容纳部。
6.根据权利要求5所述的转向柱(1)，其特征在于，所述保持单元(5)的每一个所述侧腹板(5c，5d)在所述夹紧装置的区域中包括用于所述竖直调节装置的细长孔(15a，15b)，其中，所述功能元件包括所述细长孔(15a，15b)。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述功能元件包括如下区域，在所述区域中，所述保持单元(5)的所述侧腹板(5c，5d)与所述壳体单元(3)的侧面形成直接或间接摩擦夹紧布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，用于将所述保持单元(5)紧固到所述机动车辆的紧固点(6)由所述功能元件形成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述保持单元(5)的所述侧部(5a，5b)被作为连接到桥部(11)以形成所述保持单元(5)的单独部件来制造。
10.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，使用注塑成型方法或其他基本成形方法将所述侧部(5a，5b)制造为具有所述插入件(12a，12b，13a，13b)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，利用纤维增强所述塑料。
12.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述插入件(12a，12b，13a，13b)由金属制造。
13.根据权利要求1至9中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述插入件(12a，12b，13a，13b)由不同的塑料制造。
14.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述插入件(12a，12b，13a，13b)包括用于与所述塑料进行互锁连接的孔(16)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱(1)，其特征在于，所述侧部(5a，5b)的所述功能元件由两个所述插入件(12a，12b，13a，13b)形成。
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