CN107107942A - 包括齿条楔形件系统的车辆转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转向柱，包括：‑可调节主体(20)，预期安装成在支撑件上自由滑动，并且包括两个壁(26，27)，‑附接到所述可调节主体的管，‑楔形件(40)，在所述可调节主体内部，并且在所述可调节主体内部的解锁位置和锁定位置之间可移动，楔形件位于所述壁(26，27)之间且与所述壁间隔开，‑所述楔形件(40)的驱动装置(50)和引导装置(50，23，24)，与所述楔形件布置成以便能够以简单的平移运动驱动楔形件，使得楔形件能支承抵靠可调节主体，以阻碍可调节主体相对于楔形件的运动。

Description

包括齿条楔形件系统的车辆转向柱

本发明涉及一种可调节的车辆转向柱以及构成其的元件和元件的子组件。

根据本发明的转向柱显然不是排他地用于机动车辆。

转向柱将方向盘的旋转传递到车轮以改变其取向，例如根据以下顺序：方向盘、转向柱、中间车轴、齿条(rack)和最后的车轮。

当前的转向柱允许通过所述柱的轴向调节来调节方向盘的深度和/或高度。转向柱通常包括：

-支撑件，也称为支架，预期根据单个位置固定到车辆的底盘，

-可调节主体，被安装成在支撑元件中可移动，

-管，安装在可调节主体上并连接到方向盘，以及

-用于将可调节主体夹紧并固定在支撑件上的适当位置的设备。

在已知的可调节转向柱中，控制允许将夹紧和固定设备放置在被称为锁定位置的位置以及被称为解锁位置的位置，在锁定位置中可调节主体被固定在支撑件上的适当位置，在解锁位置中允许调节转向柱的深度和/或高度，可调节主体不再固定在支撑件上的适当位置。

在可轴向调节的转向柱上，要求具有用于轴向锁定柱的所需位置的装置以及用于消散或吸收随着在车辆的前端与障碍物碰撞的情况下，驾驶员撞击在转向柱产生的能量的设备。

因此，在前端碰撞的情况下，为了减少对驾驶员的撞击，如果他撞到方向盘，则管通常可相对于可调节主体移动。例如，管可在所述可调节主体中行进称为行程的距离以吸收能量。

另一方面，由于可调节主体必须保持在适当的位置，特别是为了避免通过下降太低而损害车辆的某些单元，提供了一种系统来固定可调节主体，特别是固定在其锁定位置。

例如，文献WO9309016A1描述了一种被放置在主体外侧上的夹钳机构，其以旋转运动远离或朝向主体移动。在撞击的情况下，夹钳支承在主体上以固定主体。

然而，这种机构具有一定的总体尺寸，因为必须在柱旁边提供空间以允许棘轮的运动。

因此，本发明解决的技术问题是在与车辆碰撞的情况下减小用于将可调节转向柱体固定在适当位置的系统的总体尺寸。

为此，本发明的第一目标是一种转向柱，该转向柱包括：

-可调节主体，预期安装成在支撑件上自由滑动，所述支撑件预期在一个位置处固定到车辆底盘，

-固定到所述可调节主体的管，预期连接到车辆的方向盘，

-楔形件，容纳在所述可调节主体内部，并且在所述可调节主体内部的解锁位置和锁定位置之间可移动，

-用于驱动所述楔形件的装置和用于引导所述楔形件的装置，其与所述楔形件布置成以便一方面能够以简单的平移运动从解锁位置朝向锁定位置驱动楔形件，使得楔形件能够支承抵靠可调节主体以相对于所述楔形件固定所述可调节主体，然后所述楔形件处于所述锁定位置，并且另一方面使所述楔形件相对于所述驱动装置中的一些以固定方式固定在所述锁定位置而不动，所述驱动装置适于在楔形件处于锁定位置时相对于车辆的底盘进行固定。

因此，当转向柱安装在车辆中时，固定到所述支撑件的可调节主体本身固定到车辆，楔形件将能够固定主体，并且因此将其相对于车辆的底盘进行固定。当楔形件在所述主体内部移动时，减小总体尺寸。

此外，楔形件根据简单的平移运动而移动，总体尺寸小于其运动包括旋转的楔形件。

根据本发明的一个实施例，可调节主体包括两个壁，楔形件容纳在可调节主体的内部的所述可调节主体内部的解锁位置和锁定位置之间可移动，并且楔形件在壁之间且位于距可调节主体的壁一距离处。这使得有可能加强在轴向方向上的保持，即平行于管的纵向轴线，支承点更靠近可调节主体的中心和管的纵向轴线。

根据本发明的一个实施例，平移运动可与可调节主体相切。这使得有可能进一步减小总体尺寸，例如与朝向可调节主体径向移动的现有技术的机构相比。

根据本发明的一个实施例，平移运动横向于所述可调节主体的纵向轴线。这使得有可能加强轴向固定，即，这加强了主体相对于管的轴线的轴向或纵向运动的固定。

根据本发明的一个实施例，可调节主体包括至少一个引导表面，当楔形件被驱动运动时，所述楔形件能够抵靠该引导表面滑动。这使得有可能确保楔形件的平移中的运动。在这种情况下，本发明可任选地具有以下特征中的一个或多个：

-可调节主体包括两个平行的引导表面，楔形件容纳在两个引导表面之间；这能够改进引导；

-每个引导表面包括齿排，所述楔形件包括至少一个齿排，其面向引导表面的对应的齿排，并且当楔形件处于锁定位置时适于支承抵靠所述引导表面的对应的齿排；这使得有可能加强可调节主体的固定；

-齿排的齿取向成使得每个齿指向平行于对应引导表面的方向；这允许由楔形件带有的一个齿排或多个齿排相对于在楔形件的平移运动上由主体的引导表面带有的一个齿排或多个齿排的定位的更大公差，从而有助于齿的啮合；

-至少一个齿排由齿条形成；

-齿条具有：

○具有齿形侧面的周边，包括齿的点，以及

○由所述周边限定的至少一个表面，所述表面平行于所述楔形件或与所述齿条固定到的所述主体的对应表面；

这使得有可能简单地实现齿排，特别是当齿指向平行于对应引导表面的方向时；

-齿条中的至少一个是安装在楔形件上和/或对应的引导表面上的部件，所述部件通过胶合、焊接、螺纹连接、铆接、夹紧固定到楔形件和/或引导表面；例如，齿条可承载有滑动到楔形件上的环，并且可能固定到环，特别是通过夹紧；

-所述齿条中的至少一个与楔形件和/或对应的引导表面特别地压制成一体地形成；因此这减少了零件的数量并且有利于组装；

-齿排平行于所述管的纵向轴线进行排列；这加强了柱根据轴向运动的固定，即相对于管的轴线的纵向；

-可调节主体包括限定滑动室的包壳，所述管被套在该包壳内，所述包壳足够坚固地抓持所述管，使得管在将管滑动到支撑件中时紧固到调节主体，但不足以允许在前端碰撞的情况下使管滑动的包壳中，一个引导表面或多个引导表面在该滑动室外；这是在前端碰撞的情况下能够相对于柱移动的管的背景下本发明的简单实施例；

-楔形件是整体的平行六面体的；

-楔形件具有面向所述一个引导表面或多个引导表面的至少一个被引导表面，所述一个被引导表面或多个被引导表面的齿排与所述一个引导表面或多个引导表面的齿排横向且交替地布置；

-一个被引导表面或多个被引导表面的一个齿排或多个齿排的侧面能够沿着对应的一个引导表面或多个引导表面滑动；

-楔形件的一个被引导表面或多个被引导表面能够在对应的一个引导表面或多个引导表面的一个齿排或多个齿排的侧面上滑动。

根据本发明的一个实施例，驱动装置和引导装置包括楔形件安装在其上的轴。这实现了用于驱动和引导楔形件的简单实施例。在这种情况下，本发明可任选地具有以下特征中的一个或多个：

-轴穿过楔形件；该实施例有利于引导楔形件，特别是相对于轴的轴线；这也能够减少总体尺寸；

-转向柱包括在可调节主体内部的主弹性装置，该主弹性装置一个端部支承在楔形件上，另一个端部被安装成抵靠适于相对于轴固定的支座，支座、主弹性装置和楔形件根据沿着从支座延伸到所述楔形件的所述轴的安装方向在所述轴上安装和排列，所述安装方向与楔形件朝向其锁定位置平移的运动方向相同，支座、主弹性装置和楔形件被布置成使得当楔形件处于锁定位置时，主弹性装置被加载，并且因此在楔形件上施加力，使得所述楔形件支承在可调节主体上；这允许通过楔形件对可调节主体的固定的加强；这在具有这样的特征的实施例中也是特别有利的，由此齿排协作，如上面提到的齿排，因为即使齿的点被定位成抵靠彼此，也允许继续产生固定力；后面的优点将在下文中进行例证；

-主弹性装置由螺旋弹簧组成；根据一个实施例，弹簧的线匝围绕所述轴卷绕，这产生较小体积的方案并且允许防止弹簧的翘曲；主弹性装置可以是轴上唯一的弹性装置；

-支座可在轴上沿着轴移动，转向柱包括被停止在锁定位置的支座可抵靠的装置；

-支座包括至少一个臂，所述至少一个臂被布置在主弹性装置的一侧上并且在主弹性装置的外侧，例如平行于轴，楔形件包括在轴的一侧上的至少一个滑道，所述臂适于在所述滑道中滑动；这根据简单的平移运动允许加强楔形件的引导；支座可包括多个臂，例如两个臂，特别是平行的臂，所述平行的臂被布置在主弹性装置任一侧上并且在主弹性装置的外侧，楔形件包括在轴的任一侧上，特别是在楔形件的多侧上的两个滑道；

-所述一个臂或多个臂包括比对应臂的其余部分更宽的头部，所述头部适于在对应滑道的轨道之间滑动；

-滑道包括收缩部，头部适于邻接抵靠靠该收缩部；这有利于在预加载时将主弹性装置抵靠楔形件进行安装；

-轴和楔形件各自包括轮廓，所述轮廓是接触的并且使得在轴的锁定旋转方向上，轴的轮廓支承在楔形件的轮廓上，并且驱动其沿着轴朝向其锁定位置的运动；

-轴的轮廓是螺纹，并且楔形件特征在于与所述螺纹的轮廓互补的螺纹，轴的旋转通过导引螺杆的原理驱动楔形件的运动；

-轴的轮廓和楔形件的轮廓是互补的凸轮轮廓；

-轴可与其轮廓一体制成；因此，轮廓可直接与轴一起模制；

-轴可由至少两个部分形成，杆部分和套在所述杆上并固定到所述杆的另一个部分；

-在上述本发明的实施例中，其中，轴和楔形件各自包括轮廓，转向柱可以包括具有上述特征的主弹性装置，所述主弹性装置被布置在楔形件的一侧上的轴上使得当楔形件朝向其解锁位置移动时，主弹性装置被压缩并且其中的力增加；因此，主弹性装置施加用于将楔形件朝向其锁定位置返回的力；在这种情况下，弹簧可被适配成在楔形件和支座之间预加载时被安装，使得当楔形件处于锁定位置时其总是被加载；

-在上述本发明的实施例的替代实施例中，其中，轴和楔形件各自包括轮廓，驱动装置包括可移动支座，以及用于在沿着轴，特别是凸轮系统或销系统的平移中推动所述可移动支座，所述可移动支座连接到楔形件，以便当可移动支座在楔形件朝向其锁定位置的平移中的运动方向上被所述推动装置推动时能够推动楔形件；

-根据前述段落的转向柱可包括具有上述特征的主弹性装置，一方面，所述主弹性装置被布置在楔形件的一侧，特别是朝向控制杆取向的侧面上的轴上，用于致动轴的旋转，另一方面，被布置在可移动支座和楔形件之间，因此，主弹性装置将可移动支座连接到所述楔形件，使得当可移动支座被推动装置推动时，其通过弹簧将楔形件朝向其锁定位置推动；可移动支座及其推动装置使得当楔形件抵靠可调节主体固定时，可移动支座继续按压在主弹性装置上，并且压缩主弹性装置，其中的力增加；当轴的旋转已经完成时，可移动支座被固定，例如通过连接到支撑件的推动装置；因此，主弹性装置被加载，并且施加用于将楔形件朝向其锁定位置返回的力；有可能将次级弹性装置放置在楔形件和可调节主体的对应的壁之间的楔形件的另一个侧面上，所述次级弹性装置使得当楔形件朝向其锁定位置移动时，其中的力增加，所述次级弹性装置的刚度小于主弹性装置的刚度，因此在锁定位置中，通过次级弹性装置施加在楔形件上的力小于通过主弹性装置施加在楔形件上的力；因此，次弹性装置因此不阻碍主弹性装置的回复力；

-次级弹性装置是螺旋弹簧；根据一个实施例，所述弹簧的线匝围绕轴卷绕；

-根据本发明的转向柱包括预期固定到车辆的底盘的支撑件，所述轴在可调节主体的外侧的至少一个侧面上，特别是在两个侧面上固定到支撑件；因此，在该实施例中，轴允许将楔形件紧固到底盘，这是当楔形件被锁定时相对于支撑件固定楔形件，并且因此固定可调节主体的简单方法；

-根据本发明的转向柱包括在可调节主体外侧的控制器，特别是控制杆，所述控制致动所述轴的运动，因此其驱动楔形件的运动。

本发明的一个实施例还包括以下组合：

-上述本发明的实施例，其中可调节主体具有至少一个引导表面，当楔形件被驱动运动时，所述楔形件能够抵靠所述引导表面滑动，以及可能的相关联的任选特征中的一个或多个，以及

-上述本发明的实施例，其中驱动装置和引导装置包括其上安装楔形件的轴，以及可能的相关联的任选特征中的一个或多个。

因此，轴和楔形件协作以引导楔形件的平移中的运动。

本发明还可任选地还具有以下特征中的一个或多个：

-一个引导表面或多个引导表面平行于驱动轴的纵向轴线；这改善了楔形件的引导；

-可调节主体的两个壁各自包括两个长圆形开口，其较长的长度平行于管的轴线延伸，并且所述轴通过这些开口穿过可调节主体；因此，开口定位轴，并且允许其运动以继续可调节主体的轴向运动，轴在所述运动期间保持通过可调节主体，并且沿着所述长圆形开口滑动；

-轴是夹紧螺纹件，其一个端部处具有螺纹孔的螺纹，所述孔具有与布置在可调节主体外侧的的螺纹的互补螺纹，轴适于横向地，即垂直于所述管的纵向轴线支承在支撑件的外表面上，其面向可调节主体的所述两个壁，使得在螺纹连接至轴时，支撑件的壁被夹紧抵靠可调节主体的壁；轴可间接地支承在所述支撑件的壁上，特别是通过螺母、滑块、垫圈；

-可调节主体包括接合所述轴穿过的两个壁的两个间隔件，间隔件具有形成所述引导表面的相互面对的表面，所述壁和所述间隔件限定楔形件壳体；这是有利于生产引导表面和轴的定位的一个紧凑的实施例；

-管沿着楔形件壳体的旁边和外侧通过。

根据本发明的一个实施例，预期固定到车辆的底盘的驱动装置通过所述支撑件进行固定。这提供了一种将楔形件相对于底盘固定，并且因此使所述主体相对于底盘固定的简单方法。

根据本发明的一个实施例，可调节主体由一个或多个压制的板制成。这简化了其制造。该特征也有利地与本发明的一些特征结合。事实上，这将有利于以下各项的生产：

-可调节主体的壁，特别是具有驱动轴穿过其的长圆形孔，

-承载引导表面的间隔件，间隔件例如是特别是通过焊接安装在形成可调节主体的剩余部分的压板上的压板，或者间隔件和可调节主体由压板一体地制成，

-齿条，通过按压间隔件，

-管的滑动室。

在阅读通过非限制性例示提供的附图所示的以下示例时，其他优点将对于本领域技术人员来说进一步显而易见：

图1表示根据本发明的转向柱。

图2表示来自图1的柱的可调节主体的一部分的自稍微下方的透视图。

图3表示来自图2的可调节主体的一部分的自稍微上方的透视图。

图4表示根据本发明的齿排。

图5表示根据本发明的一个实施例的用于固定转向柱的可调节主体的设备。

图6表示用于致动来自图5的设备的楔形件的机构。

图7表示来自图5的设备的致动机构和楔形件的自稍微上方的透视图。

图8表示与图7相同的元件的自稍微下方的透视图。

图9表示沿着图7中的线AA'的截取的剖视图。

图10是表示作为时间的函数的可调节主体的运动的表。

图11至图13表示在楔形件的水平处沿图9中的线BB'截取的区段中的从上方看到的本发明的转向柱的视图。这些视图11至13分别表示处于解锁、锁定和中间锁定位置的楔形件。

图14表示与图7的实施例的替代实施例。

图15表示来自图1的转向柱的一部分的透视图和稍微上方。

图16a表示根据本发明的另一个实施例的转向柱的一部分的透视图和稍微上方，楔形件被锁定，未示出支撑件。

图16b表示从上方看到的图16a的区段，但是示出了支撑件。

图17a对应于图16a，但楔形件处于解锁位置。

图17b表示从上方看到的图17a的区段，但是示出了支撑件。

图1示出了根据本发明的转向柱1的示例。后者包括主体管子组件，其包括连接到管30的可调节主体20。所述管预期连接到车辆的方向盘(未示出)，在该示例中，通过套在所述管30中的第一轴的端部31连接到所述方向盘。方向盘的旋转经由该轴31传递到转向柱1的另一个端部处的另一个轴32，然后转向柱1间接连接到齿条，然后连接到车轮。

一般来说，转向柱1沿着与管30的纵向轴线4对应的轴线进行纵向地取向。

本申请的一些图示显示了标准正交的(orthonormic)参考系(x，y，z)，以有利于理解零件的取向。轴线x平行于纵向轴线4的方向。

可看出，所述转向柱包括支撑件10，可调节主体20固定到支撑件中。所述支撑件10预期以不可移动的方式(即在单个位置处)固定到车辆的底盘。因此，将转向柱1固定在车辆的是支撑件10。

可调节主体20可滑动地安装在支撑件10中。这使得驾驶员能够通过沿着轴线4纵向地滑动可调节主体20来调整可调节主体20，并且因此调整方向盘的深度位置，即朝向或远离仪表板移动方向盘。

提供了锁定机构，用于在轴向方向上锁定和固定转向柱，因此沿着纵向轴线4锁定和固定转向柱。所述机构由杆70致动。例如，锁定机构包括夹紧装置，其适于将支撑件10的壁朝向彼此移动，因此它们支承在可调节主体20的壁上，并且将可调节主体夹紧在任一侧上以便固定它。例如，锁定装置可包括夹紧螺纹件，其一个端部与可调节主体的壁相互接合，并且连接到控制杆70。夹紧螺纹件的另一个端部在与所述相对的壁相互接合的螺母中螺纹连接到可调节主体的相对的壁。因此，夹紧螺纹件的致动导致可调节主体在支撑件中的夹紧或释放，如在老虎钳中一样。

一般来说，根据本发明，所述管30相对于可调节主体20是固定的。通过借助直接在可调节主体20上而不是在管30上的楔形件(下文例证的)实现固定，实现可调节主体的固定，独立于可调节主体20和管30之间的连接。

锁定机构将固定可调节主体以防止其下降和损坏位于转向柱1下方的车辆的元件。

根据本发明的一个实施例，在前端撞击车辆的情况下，管30、可调节主体20和将其固定到彼此仍然使得驾驶员被甩向方向盘，则管30和可调节主体20可相对于一个滑动另一个。这允许撞击的能量中的一些被吸收，并且减小在与方向盘接触的情况下由驾驶员承受的伤害。本发明在这种情况下特别有利，因为楔形件将能够使可调节主体相对于底盘固定，同时使管30相对于可调节主体20自由滑动。因此，它保护车辆的其他部件以及驾驶员。

更具体地，在图1和图3中所示的情况下，可调节主体20包括管30和限定滑动室的包壳25，管被套在包壳内。没有示出的装置在车辆的正常使用期间能够施加足够的力以将管30固定在该室中并且固定在距室的底部的一定距离处。然而，在对方向盘的猛烈撞击的情况下，例如在前端撞击到车辆的情况下被驾驶员的身体撞击，后面的装置将不足以保持管，其将滑入室，并且因此衰减驾驶员撞击方向盘的能量。所述装置可以是易熔装置、弹性装置，特别是弹簧，或简单地是通过管30压缩室中的空气的效果。它们可同样地由管30的壁和滑动室的壁之间的摩擦力组成，管是力配合在滑动室中。

图5示出了用于锁定转向柱1的根据本发明的第一实施例的设备。其包括螺纹接合到驱动轴50上并且在驱动轴50上自由滑动的楔形件40。轴在一侧上连接到控制杆70，控制杆用于致动轴50的运动，因此轴将在解锁位置和锁定位置之间驱动楔形件40，例如，如下文所解释的，经由安装在所述驱动轴上的驱动部分53。该轴50穿过可调节主体20。无论其运动如何，楔形件40一直被容纳在可调节主体20内部。图15示出了楔形件40和轴50如何被定位在可调节主体中。

在该示例中，所述轴50也是在该详细描述中上面提到的夹紧螺纹件。这使得轴能够通过简单的螺纹连接动作被保持在适当的位置。

图2和图3分别示出了该可调节主体20。它包括在滑动室外侧延伸的，特别是与滑动室相切(tangentially)的两个平面壁26，27。在该示例中通过弯曲压板获得该结构。这些壁26，27各自包括两个纵向开口28，29，所述轴50通过所述开口穿过所述可调节主体20。楔形件40被容纳在所述两个壁之间。

可调节主体20包括接合两个壁26，27的两个间隔件63，64，轴50穿过两个壁。壁26，27和间隔件63，64限定了用于楔形件40的壳体，通过附图中的间隔件和下间隔件64中的一个与滑动室分开。在图15中，未示出上间隔件63，因此可看到楔形件40。

间隔件63，64具有形成用于引导楔形件40的表面23，24的相互面对的表面。

如图7和图8中所示，轴50和楔形件40各自包括接触的相应的互补的凸轮轮廓56和46。楔形件40可沿着轴50自由地滑动。其轮廓46包括相对于纵向轴线4倾斜地取向的斜面。如图6中所示，驱动部分53固定地安装在轴50的轴线上，并且相对于轴固定。所述驱动部分53包括带有轮廓56的榫。因此，控制器70的致动将驱动轴50的旋转，并因此驱动驱动部分53的轮廓56的旋转，通过支承在楔形件40的凸轮轮廓46的斜面上，驱动部分53将推动所述楔形件40远离壁27，即壁更靠近控制杆。该运动通过楔形件40在轴50上的滑动来实现，轴50同时用作用于驱动装置和用于引导沿着轴50的轴线的运动的装置。该运动对应于楔形件朝向其锁定位置的运动。

引导表面23，24允许楔形件40被引导，使得其在移动时相对于轴50保持其取向。换句话说，它们允许楔形件40以具有相对于轴50的轴线的有限旋转的平移中的简单运动来移动。为了改善该引导，引导表面23，24平行于彼此。

在该示例中，所述引导表面23，24也平行于管30的纵向轴线4。这允许楔形件40的平移中的运动与可调节主体20相切(tangentially)，比在一些其他方向上需要少得多的空间，在其他方向上就需要较大的壁26和27。

在该示例中，轴50横向于可调节主体20的纵向轴线，可调节主体自身平行于管4的纵向轴线。在附图中，因此，轴50沿着轴线Y进行取向。

楔形件40具有面向可调节主体的引导表面23和24的平面表面43和44。楔形件的所述平面表面43，44在下文中被称为被引导表面。因此，楔形件40将在两个平面之间沿着轴50的轴线被更有效地引导。

每个引导表面23，24包括两个齿排21a，21b和22a，22b。类似地，被引导表面43，44中的每一个包括两个齿排41a，41b和42a，42b。这些齿排被布置成使得当楔形件40被放置在锁定位置时，楔形件40的每一个齿排支承在可调节主体20的对应的齿排上。

在该示例中，每个齿排21a，21b，22a，22b，41a，41b，42a，42b由齿条构成。图4示出了所述两个齿条。每个具有带有齿形侧面47的周边，包括齿点(尖，point)48。所述周边限定平行于楔形件40的对应表面的第一齿条表面45或齿条固定到其的主体20。如图4中所示，这些点具有圆形顶点，以有利于由楔形件带有的齿排和由引导表面带有的齿排相互接合。

所述齿条通过与第一齿条表面45相对的表面连接到楔形件40的被引导表面43，44或可调节主体20的引导表面23，24，并且因此与第一齿条表面45相对的表面不可见。换句话说，如图2和图3中可看到的，这些齿21a，21b，22a，22b，41a，41b，42a，42b在它们的侧面上，即被取向成使得每个齿指向平行于承载它们的引导表面23，24或被引导表面43，44的方向。

在该示例中，通过压制形成对应的间隔件63，64的板，齿条21a，21b和22a，22b与相应的引导表面23和24一体地形成。在图3中，在间隔件63上看到与齿条21a和21b的压制相对应的凹陷部。在图2中，这些凹陷部从间隔件63的另一侧看到，并且从引导表面23突出，因此形成齿条21a，21b。因此，没有与齿条的第一表面45相对的可见表面。

同样，如图7和图8中可看到的，楔形件40的被引导表面的齿条41a，41b，42a，42b的齿在它们的侧面上。另一方面，在该示例中，齿条41a，41b，42a，42b和被引导表面43，44是一体的，因为楔形件及其齿排一体地制成；例如楔形件及其齿排可以是通过单个模制操作产生的一体的部件。

楔形件40可例如由聚合物材料制成，特别是用玻璃纤维增强的材料制成。

需注意，一般来说，根据本发明，齿条可以是附接的元件。在这种情况下，它们可由金属和特别是锌合金制成。

为了易于制造，楔形件40是整体的(globally)平行六面体的。该实施例使得被引导表面43，44更容易与彼此平行。楔形件的高度大致对应于引导表面23，24之间的距离，并且以微小的间隙进行调节，使得其可由所述引导表面引导而滑动。如图9中所示，楔形件40的上部引导表面43的齿排41a，41b与引导表面23的齿排21a，21b横向且交替地布置。因此，上部引导表面43(在该示例中为第一齿条表面45)的齿排41a，41b的侧面将能够沿着引导表面23滑动。类似地，楔形件的上部引导表面43将能够在引导表面23的齿排21a，21b的侧面上滑动。因此，本实施例允许以简单的平移对楔形件进行良好的引导。用于引导表面和被引导表面的齿的单个齿排将足够，但是可通过使用用于每个表面的一对齿排来改善引导。

此外，在楔形件40的两侧上应用相同的原理改善引导。因此，楔形件40的下部引导表面44的齿排42a，42b与引导表面24的齿排22a，22b横向且交替地布置。因此，下部引导表面44的齿排42a，42b的侧面能够沿着引导表面24滑动。同样地，楔形件的下部引导表面44将能够在引导表面24的齿排22a，22b的侧面上滑动。

楔形件的齿排(在该示例中的齿条)被布置成面向引导表面的对应的齿排，即，使得楔形件的齿排的点朝向引导表面的对应排的齿的点进行取向。因此，获得平面中的引导，直到齿排能够啮合。

图11至图13是在平行于上表面23的齿排21a，21b且穿过其的平面中从上面看到的剖视图。因此，图11至图13中未示出该上表面23。这附图示出了可将楔形件40固定在其中的三个可能的位置。

在图11中，楔形件40处于其解锁位置。对应的引导表面23的齿排21a，21b与上部引导表面43的齿排41a，41b相距一定距离。同样适用于下部引导表面44和对应的引导表面24的水平。因此，可调节主体20可在支撑件10中滑动。互补的凸轮廓56和46的斜面是接触的。因为这样，楔形件40通过被固定到轴50的驱动部53保持在适当位置。

当楔形件40被平移地驱动时，它将到达图12中所示的锁定位置。所述齿排中的每一个齿啮合并且相互面对的齿排彼此支承抵靠。因此，可调节主体20通过楔形件40锁定到支撑件10。因此，方向盘被固定且牢固在适当位置。

在该附图中可看出，在锁定位置中，凸轮轮廓46和56被布置成使得它们的斜面距彼此一定距离。为了在图12中示出该间隙，附图标记的插图编号“46”和“56”直接指向所述斜面。当楔形件40在由弹簧52推动时从其解锁位置(图11)移动到其锁定位置(图12)时，其凸轮轮廓46的斜面将沿循定位部分53的凸轮轮廓56的斜面，并且保持与定位部分53的凸轮轮廓56的斜面接触。由于所述间隙，在定位部分53停止旋转之前，齿排将啮合。因为只有驱动部分的凸轮轮廓56的斜面继续移动，所述斜面将因此移动分开。所述间隙将有助于齿的啮合。

即使调节不精确，当楔形件40被驱动时，齿的三角形形状及其相对于平移运动的布置允许齿以一个齿滑动并抵靠另一个齿以驱动它们的完全啮合。

然而，如果齿点48仍然精确地到达彼此的前方，则楔形件40处于图13中所示的中间锁定位置，也称为齿上齿位置(tooth on tooth position)。然后这些点一个抵靠另一个。锯齿形状使得有可能限制齿上齿位置，但它们可仍然发生。然而，在齿上齿位置中，这些齿排一个抵靠另一个，并且可调节主体被适当地固定。

螺旋弹簧52安装在驱动轴50上，其线匝在可调节主体20内部围绕轴50卷绕。弹簧一侧支承在楔形件40上，并且另一侧支承在能够在轴50上滑动的支座57上。该支座57包括能够穿过长圆形孔29以支承抵靠支撑件10的部分。当楔形件朝向其解锁位置移动时，其压缩弹簧52，从而增加弹簧中的力。该力在另一个方向上减小。因此弹簧朝向锁定位置施加偏压效果。然而，弹簧52适于在楔形件40的锁定位置中保持预加载。在这里，弹簧总是被压缩的。这允许转向柱1更牢固地保持在锁定位置中，在锁定位置中齿是啮合的。在前端撞击的情况下，这也允许楔形件40在齿上齿位置中时瞬间到达锁定位置。

夹紧系统51的垫圈也可适于使得在锁定位置，支撑件10的壁朝向彼此移动，所述垫圈与穿过支撑件的支座57的部分是接触的。然后垫圈固定支座57以保持弹簧52的预加载。

齿排是纵向取向的。因此，所有的齿用来抵抗可调节主体20的轴向运动，即，平行于管30的纵向轴线4的运动。

如图4中所示，齿可以是不对称的。在这里，它们包括垂直于齿排延伸的方向，并且因此垂直于形成齿条表面45的齿的侧面的表面48'，另一个表面48”相对于该方向倾斜。垂直表面48'和倾斜表面48”接合以形成齿点。垂直表面48'面向方向盘。这使得当柱安装在车辆中时有可能直接吸收沿着柱1的轴线向下的力。

需注意，在其侧面上的齿，垂直表面48'和倾斜表面48”也在被引导表面43，44或带有其的引导表面23，24和齿的侧面45之间延伸。

下文给出具有包括九个齿的四个齿排21a，21b，22a，22b的楔形件40的实施例的阻力计算的示例。

在具有相互接合的齿的配置中，在由前端碰撞引起的撞击时，弹簧52的预加载使得有可能防止齿条脱开。

考虑到例如，在碰撞中经受轴向负载的六千牛顿(newton)的力的要求，假定三十六个相互接合的齿，以及由于公差齿的表面的一度的最大角，通过预加载弹簧产生的回复力已经优选地以最小的八十七牛顿进行评估。

在齿上齿配置(图13)中，撞击引起的运动允许楔形件40的齿排中的齿41a，41b，42a，42b在可调节主体20的齿排21a，21b，22a，22b中立即相互接合。这种直接啮合是由于弹簧52的刚度的作用，这使得有可能防止齿跳动。通过撞击的速度、轴向齿条的质量和两个连续齿之间的间距以确定刚度。

通过碰撞模拟给出齿啮合所需的时间，如图10的表所示。在该表中，U1对应于轴向可调节主体20的运动。

在该示例中，每个齿条的齿48间隔2.6毫米。据估计，用于所述距离的75％的轴向运动将发生齿的啮合。

根据来自所述表1的曲线，所估计的必要啮合时间为1.97ms。

允许接合所需的刚度与楔形件40的质量相关联并由以下公式给出：

其中，k是弹簧52的刚度，

m是楔形件40的质量，并且

Δt是必要的接合时间。

假定齿条的质量为26.5g，最小刚度必须优选为67N/mm，尽管这不是对本发明的限制。

根据该计算示例，因此看出，即使在齿上齿位置中，使用刚度为67N/mm的弹簧有可能吸收在碰撞期间产生六千牛顿的轴向负载的前端撞击。

上述值不是对本发明的限制，而是指假定的示例。

轴50固定到可调节主体20外的支撑件10。

在该示例中，这些元件按照以下顺序连续：控制杆70，控制杆70与驱动轴50的第一端部之间的连接部，可调节主体20。然后，驱动轴穿过可调节主体的平面壁26，27中的长圆形孔28，29而穿过可调节主体20。垫圈和螺母类型的夹紧系统51被定位在可调节主体20外的驱动轴50的第二端部处。垫圈大于长圆形孔29。这进一步使得有可能确保轴50保持垂直于管的纵向轴线4。

轴50的第一端部通过控制杆70的旋转驱动。这可以不同的方式实现，包括通过直接固定。

在所示的示例中，在控制杆70和支撑件10之间，抓持部分71安装在控制杆70上。为了清楚起见，支撑件在图15中未示出。在后面的附图中，支撑件10的壁预期穿过可调节主体20的任一侧。因此，支撑件10的壁将被容纳在控制杆70的侧面上的可调节主体20的壁27和抓持部分71之间。支撑件10的另一个壁将被容纳在夹紧系统51侧面上的可调节主体20的相对的壁26和夹紧系统51的垫圈之间。

例如通过凸轮或销系统，抓持部分71连接到控制杆70，使得控制杆70的旋转根据控制杆的旋转方向在两个方向上驱动抓持部分71的运动。当所述控制杆70在锁定方向上旋转时，抓持部分71被驱动直到其抵靠在支撑件10的对应壁进行固定。例如，该抓持部分71可具有与支撑件10的齿啮合的齿。因此，可调节主体20将被保持在抓持部分71和夹紧系统51的垫圈之间，如在老虎钳中一样。因此，有可能通过杆70的致动来固定转向柱1。因此，轴50还用作夹紧螺纹件。

为了调节方向盘的高度，将足以释放由轴50形成的夹紧螺纹件。为此，控制杆70在另一个方向上旋转。该作用一方面将导致驱动部分71被移动离开，并且由楔形件40带有的齿与由可调节主体20带有的齿脱开。然后，可调节主体20将仍然安装在支撑件10上，但是沿着纵向轴线4自由滑动。

在可调节主体20内部，沿着轴50，在从轴的第一端部朝向其第二端部的方向上，首先看到支承凸轮轮廓56的部分53，然后是楔形件40，然后是弹簧52。

楔形件40的齿被布置成朝向驱动轴50的第一端部，使得驱动装置和弹簧52的回复力允许通过楔形件40朝向控制杆70的连接部的运动而进行锁定运动。

如图15中所示，支座57包括沿到弹簧52的侧面和外侧的臂58。楔形件40包括在接合对应的被引导表面43和44的侧面上的滑道。所述滑道形成两个轨道49，臂58将能够在两个轨道之间滑动。根据简单的平移运动，这允许加强楔形件的引导。

根据所示的示例，所述臂58包括比臂的其余部分宽的头部59。所述头部将在轨道49之间滑动。因此，头部的后部可邻近抵靠滑道的收缩部60。这使得当弹簧52被预加载时更容易地抵靠楔形件40安装弹簧52。

图14示出了楔形件的变型实施例。该楔形件变型140与前述楔形件40的不同之处在于齿排141a，141b，142a和142b是套在块144上的单个部分143的一部分。所述块144包括被引导表面。齿排在每个侧面上由“H”部分连接，结果是单个部分由两个矩形环形成。每个矩形环具有四个侧面，各自由用于一个环的齿排141a，142a和用于另一个环的齿排141b，142b形成两个相对的侧面，所述侧面通过第三侧面和第四侧面连接。环的第三侧面通过杆互连，并且用所述杆形成“H”部分。第四侧面是同样的。

单个部分143可以是夹在块144上的金属部分，块144由塑料制成。在这里，弹性夹爪146在塑料块144上。它们在单个部分143中夹入对应的孔口。该示例是最简单的实施例。然而，有可能互换爪和孔口。

另选地，单个部分143可同样由塑料制成，并且在塑料块144上方进行模制。

图16a，16b，17a和17b示出了另一个实施例，其中控制杆70致动连接到驱动轴250的销系统251/253/255。

需注意，该实施例的可调节主体20与先前实施例的可调节主体20相同。因此，其也可如图2和图3中所示。

图16b和17b是在穿过且平行于可调节主体20的间隔件63的上部表面23的齿排的平面上从上方看到的剖视图。因此，图16b和17b中未示出所述上部表面23。同样，图16a和17a中未示出上部间隔件63，因此可看到楔形件240和轴250。

如在先前的实施例中，楔形件240安装成在轴250上是可移动的，并且能够沿着轴移动。

需注意，如图16a、图16b、图17a和图17b中所示，与来自先前的附图中的实施例相比，齿排在另一个方向上进行取向。例如，楔形件240的齿指向轴250的第二端部，并且可调节主体20的齿朝向轴250的第一端部，所述第一端部面向着轴与控制杆70的接合部。主要弹簧252在楔形件与轴的第一端部之间被定位在楔形件240的一个侧面上。

在该实施例中，次级弹簧352被定位在楔形件240和轴250的第二端部之间，其线匝绕主轴250卷绕，如同主要弹簧252的线匝那样。

销系统包括两个接收块255和253，销251容纳在接收块之间。第一接收块253固定到控制杆70。销251固定在该第一接收块253的一侧上和另一侧上，使得它们自由旋转，因此它们自由旋转到第二接收块255的一侧，具有当转向柱解锁时不垂直于所述块的给定倾斜度(图17a和17b)。这种固定和倾斜使得当控制杆70被致动时，第一接收块253转动并改变驱动两个接收块253和255分开的销251的倾斜度。可看出，相比于在图17b中，所述接收块253和255在图16b中分开得更远。

第一接收块253被安装成相对于轴250固定，轴250的第一端部容纳在控制杆70中。

在该示例中，轴250被固定到第一接收块253中，并且穿过第二接收块255、可移动支座257、主要弹簧252、楔形件240和次级弹簧352。其也穿过穿过可调节主体20、穿过其长圆形孔28和29。

接收块253和255远离彼此的运动推动可移动支座257，然后可移动支座257将推动主要弹簧252，其刚度高于次级弹簧352的刚度。然后，主要弹簧252推动楔形件240，结果是楔形件的齿朝向间隔件64和63的齿移动。

销系统、可移动支座257、主要弹簧252和楔形件240被布置成使得齿啮合，并且因此使得楔形件在可移动支座250已经停止移动之前邻近抵靠可调节主体20的齿。因此，可移动支座257将继续移动，加载主要弹簧252。在锁定位置和齿上齿位置中都产生所得的力。如参考先前的实施例所述，该力允许在前端撞击的情况下具有从所述位置啮合的能力的牢固的齿上齿位置。在该位置由弹簧产生的力高于次级弹簧352的力。夹紧效果将可移动支座257保持在适当位置。在锁定位置(图16a和16b)中，主要弹簧252还允许牢固地保持啮合齿。

楔形件240朝向锁定位置的运动压缩次级弹簧352。

在该示例中，如在先前的实施例中，轴250是螺纹连接至夹紧系统351的夹紧螺纹件。抓持部分271由控制杆70致动，以便也将支撑件10的壁抵靠可调节主体20的壁26和27夹紧。

当转向柱1解锁时，弹簧352允许楔形件240沿着轴250在另一方向上被驱动，并且因此允许楔形件240的齿移动远离间隔件63和64的齿。抓持部分271和夹紧系统351也移动分开，并且因此支撑件10不再夹紧可调节主体20。然后将有可能调整转向柱1。

尽管螺旋弹簧表示本发明的优选实施例，但是将有可能使用板簧，例如通过将它们布置在支承在楔形件的一侧上的驱动轴50，150，250的任一个侧面上的引导表面和相对于轴固定的点，诸如固定或安装在所述轴的顶部上或在可调节主体的顶部上的支座的另一侧上的引导表面之间的空间中。

类似地，凸轮轮廓可以是可变的。例如，驱动轮廓可以是轴上的局部变形并且具有多边形或长圆形轮廓，楔形件的对应轮廓是线性的。其可进一步是圆形的，然后楔形件具有带有斜面的轮廓，例如如上所述。

一般来说，本发明允许使用压制金属板简单地设计可调节主体20。所使用的板可以是钢板或铝合金板。这有助于可调节主体的组装，特别是当多个零件安装在可调节主体中时。

例如，有可能具有四个压制金属板，每个形成

-限定管30的滑动室的内部包壳25，

-上部间隔件63，

-下部间隔件64，

-具有“U”区段的部分，“U”的两个臂形成具有长圆形孔28，29的平面壁26和27。

这些板，例如焊接在一起。

当然，齿排的数量不对本发明进行限制。通过在楔形件的一个表面上的两个排和在相互面对的引导表面上的两个排，通过在楔形件的另一个表面和相互面对的引导表面上进一步具有至少一个排而效果更好，优选地为至少两个排，效果甚至更好。例如，在引导表面和被引导表面中的每一个上可有三个齿排。

因此，根据本发明的转向柱允许在减小的总体尺寸的情况下有效地固定可调节主体。将楔形件容纳在可调节主体内以及其平移中的运动，这特别有可能。甚至在齿上齿位置中，其仍然有效。

也简化了可调节主体的制造。

Claims (17)

1.一种转向柱，包括：

-能调节主体(20)，所述能调节主体预期安装成在支撑件(10)上自由滑动，所述支撑件预期在一个位置处固定到车辆的底盘，所述能调节主体(20)包括两个壁(26，27)，

-固定到所述能调节主体的管(30)，所述管预期连接到所述车辆的方向盘，

-楔形件(40；140；240)，所述楔形件容纳在所述能调节主体内，并且能在所述能调节主体内部的解锁位置和锁定位置之间移动，所述楔形件位于所述壁(26，27)之间且距所述壁一距离处，

-用于驱动所述楔形件(40；140；240)的驱动装置(50；150；250，257)和用于引导所述楔形件的引导装置(50，23，24；150，23，24；250，23，24)，所述驱动装置和所述引导装置与所述楔形件布置成以便一方面能够以简单的平移运动从解锁位置朝向锁定位置驱动所述楔形件，使得所述楔形件能够支承抵靠所述能调节主体，然后所述楔形件处于所述锁定位置，并且另一方面使所述楔形件相对于所述驱动装置(50；150；250)中的一些以固定方式固定在所述锁定位置而不动，所述驱动装置适于在所述楔形件处于所述锁定位置时相对于所述车辆的底盘进行固定。

2.根据权利要求1所述的转向柱，其中，所述平移运动与所述能调节主体(20)相切，和/或所述平移运动横向于所述能调节主体(20)的纵向轴线(4)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱，其中，所述能调节主体(20)包括至少一个引导表面(23，24)，在驱动所述楔形件运动时，所述楔形件(40；140；240)能够抵靠所述引导表面滑动。

4.根据权利要求3所述的转向柱，其中，所述能调节主体(20)包括两个平行的引导表面(23，24)，所述楔形件(40；140；240)容纳在该两个所述引导表面之间。

5.根据权利要求3或4所述的转向柱，其中，每个所述引导表面(23，24)包括齿排(21a，21b，22a，22b)，所述楔形件包括至少一个齿排(41a，41b，42a，42b)，所述楔形件的至少一个齿排面向所述引导表面的对应的齿排(21a，21b，22a，22b)，并且在所述楔形件(40；140；240)放置在所述锁定位置中时所述楔形件的至少一个齿排能够支承抵靠所述引导表面的对应的齿排(21a，21b，22a，22b)。

6.根据权利要求5所述的转向柱，其中所述齿(21a，21b，22a，22b，41a，41b，42a，42b)取向成使得每个齿指向平行于对应的所述引导表面(23，24)的方向。

7.根据权利要求5或6所述的转向柱，其中，至少一个齿排(21a，21b，22a，22b，41a，41b，42a，42b)由齿条形成。

8.根据权利要求7所述的转向柱，其中，所述齿条(21a，21b，22a，22b，41a，41b，42a，42b)中的至少一个是安装在所述楔形件(40；140；240)和/或对应的所述引导表面(23，24)上的一部分，所述部分被固定、特别地被胶合、焊接或夹紧至所述楔形件和/或所述引导表面。

9.根据权利要求7或8所述的转向柱，其中，所述齿条(21a，21b，22a，22b，41a，41b，42a，42b)中的至少一个与所述楔形件(40；240)和/或对应的所述引导表面(23，24)形成为一体。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的转向柱，其中，所述齿排(21a，21b，22a，22b，41a，41b，42a，42b)与所述管(30)的纵向轴线(4)平行排列。

11.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱，其中，所述驱动装置和所述引导装置包括轴(50；150；250)，所述楔形件(40；140；240)安装在所述轴上。

12.根据权利要求11所述的转向柱，其中，所述转向柱(1)包括位于所述能调节主体(20)内部的主弹性装置(52；252)，所述主弹性装置的一个端部支承在所述楔形件(40；140；240)上，所述主弹性装置的另一个端部安装成抵靠支座(57；257)，所述支座适于相对于所述轴(50；150；250)固定，所述支座、所述主弹性装置和所述楔形件在所述轴(50；150；250)上根据沿着所述轴从所述支座到所述楔形件延伸的安装方向安装并排列，所述安装方向与所述楔形件朝向其锁定位置平移的运动方向相同，所述支座、所述主弹性装置和所述楔形件布置成当所述楔形件处于所述锁定位置时，加载所述主弹性装置并且因此在所述楔形件上施加力，使得所述楔形件支承在所述能调节主体上。

13.根据权利要求12所述的转向柱，其中，所述主弹性装置是螺旋弹簧(52；252)，所述弹簧的线匝围绕所述轴(50；150；250)卷绕。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的转向柱，其中所述轴(50；150)和所述楔形件(40；140)各自包括轮廓(56，46，156，146)，所述轮廓接触并布置成使得，所述轴的轮廓(56，156)在所述轴的锁定旋转方向上支承在所述楔形件的轮廓(46，146)上并且驱动所述楔形件沿着所述轴朝向所述楔形件的锁定位置的运动。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的转向柱，所述驱动装置包括能移动支座(257)以及用于在沿着所述轴(250)的平移中推动所述能移动支座的推动装置(253，251，255)，所述能移动支座连接到所述楔形件(240)，以便当所述能移动支座在所述楔形件朝向所述楔形件的锁定位置平移的运动方向上被所述推动装置推动时，能够推动所述楔形件。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的转向柱，其中，所述轴(50；150；250)穿过所述楔形件(40；140；240)。

17.根据权利要求11至16中任一项结合权利要求3至10中任一项所述的转向柱，其中，所述能调节主体(20)的两个所述壁(26，27)各自包括长圆形开口(28，29)，所述长圆形开口的最大长度平行于所述管(30)的所述纵向轴线(4)延伸，所述轴(50；150；250)穿过所述长圆形开口而穿过所述能调节主体，并且其中，所述能调节主体(20)包括接合两个所述壁(26，27)的两个间隔件(63，64)，所述轴(50；150；250)穿过两个所述壁，所述间隔件具有形成所述引导表面(23，24)的相互面对的表面，所述壁和所述间隔件限定用于所述楔形件(40；140；240)的壳体。