CN107921986B - 用于机动车辆的转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱(1)，该转向柱具有致动单元(2)，转向轴(21)围绕纵向轴线(22)以可旋转的方式安装在该致动单元中，并且该转向柱具有支承单元(3)，该支承单元设计成将致动单元(2)连接至机动车辆的车身，并且该支承单元具有两个侧壁(32、33)，致动单元(2)布置在这两个侧壁之间，并且这两个侧壁具有横向于纵向轴线(22)的连续的开口(35、36)，夹紧装置(4)的夹紧螺栓(41)延伸穿过这些开口，该夹紧装置具有提升机构(42)，该提升机构支承在一个侧壁(32)上并且可以移动到固定位置以对夹紧螺栓(41)施加拉力，夹紧螺栓通过抵接装置支承在另一个侧壁(33)上以便将侧壁(32、33)与致动单元(2)压紧，其中，该抵接装置具有紧固元件(5)，该紧固元件以相对于夹紧螺栓(41)的纵向范围固定的方式、以抗拉的方式连接至夹紧螺栓(41)的紧固部分(46)。本发明要解决的问题是提供具有改进的安装可能性的改进的转向柱(1)。根据本发明通过以下方式解决该问题：紧固元件(5)具有顶部部分(52)，该顶部部分具有可以抵靠侧壁(33)支承的支承面(53)，从该顶部部分突出有轴部分(51)，该轴部分延伸穿过侧壁(33)中的开口(36)并连接至夹紧螺栓(41)的紧固部分(46)。

Description

用于机动车辆的转向柱

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的转向柱，该转向柱具有致动单元，转向轴围绕纵向轴线以可旋转的方式安装在该致动单元中，并且该转向柱具有支承单元，该支承单元设计成将致动单元连接至机动车辆的车身，并且该支承单元具有两个侧壁，致动单元布置在这两个侧壁之间，并且这两个侧壁具有横向于纵向轴线的连续的开口，夹紧装置的夹紧螺栓穿过这些开口延伸，该夹紧装置具有提升机构，该提升机构支承在一个侧壁上并且可以移动到固定位置以对夹紧螺栓施加拉力，该夹紧螺栓通过抵接装置支承在另一个侧壁上以便将侧壁与致动单元压紧，其中，该抵接装置具有紧固元件，该紧固元件以相对于夹紧螺栓的纵向范围固定的方式、以抗拉的方式连接至夹紧螺栓的紧固部分。

背景技术

在用于机动车辆的可调节的转向柱的情况下，其就行驶方向而言的后端部附接有方向盘的转向轴以可旋转的方式安装在致动单元中并被固定，该致动单元可以定位成用于调节方向盘相对于车身的位置。出于此目的，致动单元或安装致动单元的壳体单元被布置在以固定至车身的方式附接的支承单元的两个侧壁之间，这两个侧壁以呈叉状的方式布置。通过启动也被称为锁定装置或夹持装置的夹紧装置，可以将侧壁压向彼此，并且出于锁定目的使侧壁抵靠位于侧壁之间的致动单元或壳体单元在两侧按压侧壁。以这种方式，致动单元以基本上非主动的方式被夹紧在侧壁之间，并且因此相对于车身固定在支承单元中。通过释放夹紧装置，该固定被移除并且致动单元可以在侧壁之间移动，使得方向盘的位置可以相对于驾驶员的位置调整。

在通常的转向柱的夹紧装置中，夹紧力由提升机构产生并借助于夹紧螺栓传递至侧壁。在这种情况下，提升机构被支承在背向致动单元的外侧的一个侧壁上，并且在锁定期间，提升机构沿夹紧螺栓纵向轴线的方向对被引导穿过侧壁中的彼此相对的开口的夹紧螺栓施加拉力。经由固定地附接的抵接装置，夹紧螺栓从外侧支承在另一个侧壁上，使得两个侧壁通过拉力被压向彼此。

用于锁定及释放的提升机构的启动是通过以下述方式使夹紧螺栓围绕其夹紧螺栓纵向轴线旋转来实现的：经由附接至夹紧螺栓的操作杆手动地使夹紧螺栓围绕其夹紧螺栓纵向轴线旋转或者通过使用致动器的机动装置来使夹紧螺栓围绕其夹紧螺栓纵向轴线旋转。例如在DE 10 2010 016 679 B4中描述了这种提升机构，在该提升机构中，第一凸轮架以不旋转的方式布置在一个侧壁上并且第二凸轮架附接至夹紧螺栓，其中，凸轮被定向成朝向第一凸轮架。通过将夹紧螺栓从其中一个凸轮架的凸轮接合在另一个凸轮架的凸轮之间的角位置旋转到其中凸轮梢部彼此抵靠的相对角位置，凸轮架被沿夹紧螺栓纵向轴线的方向彼此提升。因此，这种提升致使对夹紧螺栓施加了拉力。替代性地，也可以使用允许将夹紧螺栓的旋转运动转换成侧壁的平移压紧的其他提升机构，例如从DE 44 00 306 A1已知的V形带轮凸轮或倾斜销夹紧系统或类似物。

具有可旋转的夹紧螺栓的夹紧系统在现有技术中也是已知的，在这些夹紧系统中，拉力由夹紧螺栓上的位于侧壁两侧的相反的螺纹产生，例如从US 5527068已知的夹紧系统中的那样。然而，这样的设计在组装和操作安全方面由于部件是能够相对于彼此移动的而是不利的。由于这种设计，抵接装置在这种情况下是能够相对于夹紧螺栓的纵向范围移动的；因此，与通常的夹紧装置形成基础时一样，不存在针对夹紧螺栓的纵向范围的固定抵接装置。

在通常的转向柱的情况下，抵接装置在所述夹紧螺栓的纵向范围上的固定位置处以抗拉的方式固定地连接至夹紧螺栓，使得拉力可以可靠地传递，并且使得在夹紧装置的操作期间不会出现抵接装置从夹紧螺栓的脱开或者抵接装置在夹紧螺栓的纵向范围上的移动。

现有技术中已知的夹紧装置的缺点在于，为了形成抵接装置，夹紧螺栓的紧固部分包括向外突出超出侧壁的外侧部的螺纹部，螺母作为紧固元件被旋拧到该螺纹部上，该螺母通过轴向面从外侧抵靠侧壁而支承。这意味着紧固元件向外突出得相对较远，这导致车辆中必须具有相应的较大的安装空间。

鉴于上面说明的问题，本发明解决的问题是提供具有改进的安装可能性的改进的转向柱。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明提出：紧固元件应当具有顶部部分，该顶部部分具有可以抵靠侧壁支承的支承面，从该顶部部分突出有轴部分(套筒部分)，该轴部分延伸穿过侧壁中的开口并连接至夹紧螺栓的紧固部分。

根据本发明，紧固元件具有两个功能部分，即顶部部分和用于连接至夹紧螺栓的轴部分，这两个功能部分的作用是将拉力、即夹紧力从外部传递至侧壁。这意味着为了允许与夹紧螺栓的紧固部分的牢固且固定的连接以使得例如与现有技术中已知的螺母那样接纳多个螺纹圈，顶部部分不再需要沿纵向方向、即夹紧螺栓的轴向方向测量的相对较大的厚度。取而代之，顶部部分可以呈现为比螺母显著扁平，这使得夹紧螺栓不会突出超出侧壁太远，并且减小了所需的安装空间。实际上，顶部部分在设计上可以是板状的并且具有相对于轴部分突出的至少一个支承面，该表面的法线沿轴部分的方向定向并且从外侧朝向侧壁定向。

轴部分从顶部部分沿夹紧螺栓的方向延伸，换句话说，轴部分位于顶部部分与夹紧螺栓的保持在提升机构中的一个端部之间，并且轴部分可以承受拉力。在这种情况下，轴部分延伸穿过侧壁的开口，使得支承单元内的与夹紧螺栓的紧固部分的连接可以在侧壁之间进行。夹紧螺栓的长度可以是这样的尺寸：即夹紧螺栓在抵接装置的区域中不突出超出侧壁。由此产生的特别的优点是，连接可以在夹紧螺栓的纵向方向上在更大的部分上延伸，并且可以相应地安全地设计，并且不需要侧壁外侧的安装空间。

本发明的一个实施方式设想：紧固元件以不旋转的方式连接至夹紧螺栓。以这种方式实现了可以施加有载荷的不旋转的且抗拉的连接，通过这样的连接，紧固元件以相对于纵向范围固定不变的方式被固定至夹紧螺栓。夹紧螺栓与侧壁之间的旋转运动可以由轴承装置实现。

紧固元件通过不可拆卸的连接与夹紧螺栓连接是有利的。如已经提到的，转向柱和夹紧装置构成车辆的安全相关部件。就这方面而言，紧固元件与夹紧螺栓的不可拆卸的连接确保了紧固元件在任何可能能够设想到的操作情形下都不会脱开，并且由此实现所需的功能安全性。

有利的不可拆卸的连接是可以实现的，例如，夹紧螺栓的紧固部分包括外螺纹部，该外螺纹部被旋拧到紧固元件的轴部分中的与该外螺纹部对应的内螺纹中并且以不可拆卸的方式被紧固。在这种设计中，轴部分构造为套筒形的螺母。为了组装，可以将具有轴部分的紧固元件引导穿过一个侧壁中的开口，并且将具有轴部分的紧固元件旋拧至被引导穿过相对的侧壁的夹紧螺栓。可以在夹紧螺栓上的螺纹上设置公知的轴向止动件，例如套环或肩部，紧固元件抵靠该轴向止动件被拧紧，这使得实现了紧固元件在夹紧螺栓上的精确且牢固的轴向定位。螺纹的不可拆卸的紧固是必要的，使得当启动夹紧装置时，连接不会由于夹紧螺栓的旋转而脱开。紧固可以通过填缝实现为拧紧状态，例如，其中，用于锁定螺纹圈的材料发生塑性变形。替代性地或附加地，可以通过局部钎焊或熔焊点实现螺纹的物质结合固定。在另一替代方案中，可以通过将粘合剂在夹紧螺栓与紧固元件之间引入到螺纹中来实现螺纹的物质结合粘合。如在所谓的自锁螺纹的情况下所已知的那样，粘合剂的施用可以在组装之前通过使用粘结至螺纹的微胶囊中所包封的粘合剂进行。在拧紧期间，微胶囊破裂并自动将粘合剂释放在螺纹圈之间，这使得组装效率特别高。

本发明的优选实施方式设想轴部分是筒形设计的。筒形形式允许：如现有技术中由夹紧螺栓的柱形部分可靠地实现那样，在侧壁中的开口内以简单且无阻碍的可旋转的方式接纳附接在轴部分中的夹紧螺栓。

顶部部分同样可以是筒形设计的，或者至少具有大致筒形的形状，并且可以优选地与轴部分同轴地布置。以这种方式，紧固元件可以经济地提供为成本有效的车削部件或压制部件。

可以使顶部部分具有工具附接部。工具附接部例如可以构造为大致柱形的外多边形——可以呈已知的六角螺钉头的形式——或能够从顶部部分的背向轴部分的外侧触及的内多边形。工具附接部优选地与轴部分中的螺纹孔同轴地布置，并且因此允许借助于匹配的工具——例如螺钉扳手或六角扳手——从外部将紧固元件与预装在转向柱中的夹紧螺栓旋拧在一起。

此外有利的是，在沿夹紧螺栓的轴向方向测量的情况下，轴部分具有比顶部部分长的长度。如果顶部部分在与夹紧螺栓的纵向方向对应的轴向方向上具有较短的长度，则顶部部分可以具有扁平的板形或盘形的设计，使得在侧壁外侧需要尽可能小的安装空间。轴部分可以构造成在纵向方向上具有这样的长度：即一方面可以与夹紧螺栓的紧固部分牢固地固定，另一方面可以无阻碍地以可旋转的方式接纳或安装在侧壁中。本发明的一个优点是，顶部部分的长度和轴部分的长度可以针对各自的需求独立于彼此调整，使得考虑所需的拉力时，顶部部分可以设计成尽可能扁平并且轴部分的长度能够使得轴部分被最佳地固定在夹紧螺栓，而侧壁外侧所需的安装空间不会增加到不希望的程度。

提升机构可以连接有手动式致动元件。手动式致动元件可以设计为以不旋转的方式附接至夹紧螺栓的手杆。以这种方式，可以用手操作夹紧螺栓来锁定及释放夹紧装置。替代性地，提升机构可以连接至机动式升降驱动装置。升降驱动装置例如具有电动致动器，该电动致动器允许转向柱的机动锁定和释放，例如用于方向盘位置的自动独立调整。

本发明的一个实施方式设想，致动单元具有壳体单元，该壳体单元具有与侧壁中的开口对准的连续的开口，紧固元件的轴部分至少部分地穿过这些连续的开口延伸。在提供沿转向柱纵向轴线的方向上的纵向调整以及沿横向于纵向轴线的高度调整的转向柱的情况下，致动单元同样具有开口，夹紧螺栓延伸穿过这些开口。这些连续的开口通常形成在壳体单元中。根据本发明的紧固元件不仅可以延伸穿过侧壁，而且可以延伸穿过壳体单元。由此可以保证：所有可设想的转向柱设计都可以实现所寻求的侧壁外侧的安装空间的减少。

附图说明

下面借助附图对本发明的有利实施方式进行更详细地说明。附图详细示出了：

图1是以示意性立体图示出的转向柱，

图2是根据图1的转向柱在处于释放位置时的横截面，

图3是根据图1的转向柱在处于锁定位置时的横截面，

图4是夹紧装置的示出为分解立体图的局部视图，

图5是根据本发明的紧固元件的轴向视图。

具体实施方式

在各个图中，相同的部件始终被提供有相同的附图标记，并且因此通常在每种情况下也仅被提及或提出一次。

图1以从上方倾斜的立体图的形式示出了转向柱1，其中，在该图中，位于驾驶方向上的前方的方向盘侧的端部向上指向左侧，并且位于驾驶方向上的后方的转向齿轮侧的端部向下指向右侧。

转向柱1包括致动单元2，致动单元2具有转向轴21，转向轴21围绕其纵向轴线22以可旋转的方式安装在壳体管23中。转向轴在后端部处具有用于这里未描绘的方向盘的附接的紧固部分24。

支承单元3具有紧固器件31，紧固器件31用于将转向柱1附接至这里未示出的车身。如图2和图3中的横截面图中可以看出的，从紧固器件31向下突出有两个相对的侧壁32和33。致动单元2定位在侧壁32与33之间，其中，壳体管23安装在壳体单元25中，更准确地说是安装在壳体单元23的中间杆中。壳体单元23围绕横向于纵向轴线22穿过侧壁32、33的横向轴线34以可枢转的方式安装在支承单元3上，以用于在如图1中的双箭头指示的竖向方向H上调节附接至紧固部分24的方向盘。为了沿着纵向轴线22在如同样使用双箭头指示的纵向方向L上调节方向盘，壳体管23以能够纵向移位的方式安装在壳体单元25中。

从图2和图3中可以看出壳体管23是如何在侧壁32与33之间附接在壳体单元25内的。

夹紧装置4具有夹紧螺栓41和呈提升机构42形式的夹紧齿轮，提升机构42在示出的实施方式中通过示例的方式构造为凸轮夹紧齿轮。这包括第一凸轮板43和第二凸轮盘44，第一凸轮板43从外侧支承在一个侧壁32上，第二凸轮盘44以不旋转的方式连接至夹紧螺栓41。致动杆45同样以不旋转的方式连接至第二凸轮板44和夹紧螺栓41。

夹紧螺栓41延伸穿过侧壁32和33中的横向于纵向轴线22彼此对准的开口35和36，并且同样延伸穿过壳体单元25中的彼此对准的连续的开口26。

在夹紧螺栓41上，在其与提升机构42背向的端部的区域中形成有具有外螺纹的紧固部分46。

根据本发明的紧固元件5被附接至紧固部分46。所述紧固元件具有轴部分51，轴部分51以外形上呈筒形的方式形成并且具有同轴的内螺纹，该内螺纹被旋拧到紧固部分46的外螺纹上。轴部分51从紧固元件5的顶部部分52沿夹紧螺栓轴线47的方向同轴地向提升机构42延伸。

可以设想并且可行的是，轴部分51以可拆卸的方式连接至紧固部分46。

有利的是，轴部分51以不可拆卸的方式连接至紧固部分46，例如通过填缝螺纹、即塑性材料变形来锁定螺纹圈，或者通过借助于被引入到轴部分51与紧固部分46之间的粘合剂进行的物质结合连接来将轴部分51以不可拆卸的方式连接至紧固部分46。因此，紧固元件以不旋转和抗拉的方式连接至夹紧螺栓41。

顶部部分52在径向上突出超出轴部分51，即横向于夹紧销轴线47突出超过轴部分51，从而形成支承面53——在该示例中为大致环形的支承面53，支承面53定向为从外侧抵靠侧壁33并且可以抵靠所述侧壁支承。由此，在对夹紧螺栓施加拉力的情况下，在侧壁33上形成了抵接装置。

借助图2和图3说明了夹紧装置4的作用：图2示出了被释放位置(释放位置)，在该被释放位置中，未施加夹紧力，并且因此壳体管23能够沿纵向方向L在壳体单元25中移位，并且具有壳体单元25的整个致动单元2都能够沿竖向方向H在侧壁32与33之间上下调整。释放位置的特征在于，没有力经由紧固元件5、更准确地说是经由紧固元件5的支承面53从外侧施加到侧壁33上。这在图2中通过绘制支承面53与侧壁33之间的间隙Z(以夸大的宽度示出)来描绘。

出于锁定目的，凸轮盘44与夹紧螺栓41一起借助于致动杆45相对于凸轮盘43旋转，这使得沿夹紧行程S的方向对夹紧螺栓41施加了拉力。

通过抗拉和不旋转连接，上述拉力从顶部部分52经由支承面53从外侧传递到侧壁33上，如图3中所示。在同一拉力下，提升机构42从外侧抵靠侧壁32被支承，使得两个侧壁32和33被压向彼此，如图3中由指向彼此的箭头所指示的。以这种方式，壳体单元25被以非形状配合式的方式被夹紧在侧壁32与33之间，并且壳体管23的一部分被夹紧在壳体单元25中。以这种方式，实现了致动单元2相对于支承单元3被锁定的固定位置。

如从图2和图3中的描绘可以看出的，紧固元件5的顶部部分52就其在夹紧螺栓轴线47的方向上的尺寸而言可以具有相对扁平的板形或盘形的设计。这意味着相应地需要小的安装空间。与此无关地，可以指定延伸穿过侧壁33中的开口36和外壳单元25中的连续的开口26的轴部分51的长度。轴部分51的长度允许与夹紧螺栓的牢固的、抗拉的且不旋转的连接，例如借助于以不可拆卸的方式紧固的螺纹进行连接。

图4以分解图示意性地示出了夹紧螺栓41和紧固元件5。在支承面53与侧壁的外侧部之间可以构造有压力轴承，该压力轴承例如具有呈滚子轴承的滚针保持架形式的轴承元件6和用于轴承元件6的轴承轨道61。以这样的方式，可以保证夹紧螺栓41就锁定和释放而言的平稳的可旋转性。

在根据图4的实施方式中，顶部部分52具有呈六角头形式的工具附接部54。在图5中以轴向视图示出的替代性实施方式中，工具附接部被构造为六角形的凹部。这些实施方式中的每个实施方式均允许紧固元件5被旋拧至已经插入穿过侧壁32和33的夹紧螺栓41并且借助于合适的工具被紧固。

附图标记列表

1 转向柱

2 致动单元

21 转向轴

22 纵向轴线

23 壳体管

24 紧固部分

25 壳体单元

26 连续的开口

3 支承单元

31 紧固器件

32、33 侧壁

34 横向轴线

35、36 开口

4 夹紧装置

41 夹紧螺栓

42 提升机构

43、44 凸轮盘

45 致动杆

46 紧固部分

47 夹紧螺栓轴线

5 紧固元件

51 轴部分

52 顶部部分

53 支承面

54 工具附接部

6 轴承元件

61 轴承轨道

H 竖向方向

L 纵向方向

S 夹紧行程

Z 间隙

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的转向柱(1)，所述转向柱(1)具有致动单元(2)，转向轴(21)围绕纵向轴线(22)以可旋转的方式安装在所述致动单元(2)中，并且所述转向柱(1)具有支承单元(3)，所述支承单元(3)设计成将所述致动单元(2)连接至机动车辆的车身，并且所述支承单元(3)具有两个侧壁(32、33)，所述致动单元(2)布置在所述两个侧壁(32、33)之间，并且所述两个侧壁(32、33)具有横向于所述纵向轴线(22)的连续的开口(35、36)，夹紧装置(4)的夹紧螺栓(41)延伸穿过所述开口(35、36)，所述夹紧装置具有提升机构(42)，所述提升机构(42)支承在一个所述侧壁(32)上并且能够移动到固定位置以对所述夹紧螺栓(41)施加拉力，所述夹紧螺栓通过抵接装置支承在另一个所述侧壁(33)上以便将所述侧壁(32、33)与所述致动单元(2)压紧，其中，所述抵接装置具有紧固元件(5)，所述紧固元件(5)以相对于所述夹紧螺栓(41)的纵向范围固定的方式、以抗拉的方式连接至所述夹紧螺栓(41)的紧固部分(46)，

其特征在于：

所述紧固元件(5)具有顶部部分(52)，所述顶部部分(52)具有能够抵靠所述侧壁(33)支承的支承面(53)，从所述支承面(53)突出有轴部分(51)，所述轴部分(51)延伸穿过所述侧壁(33)中的所述开口(36)并连接至所述夹紧螺栓(41)的所述紧固部分(46)。

2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述紧固元件(5)以不旋转的方式连接至所述夹紧螺栓(41)。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述紧固元件(5)通过不可拆卸的连接方式连接至所述夹紧螺栓(41)。

4.根据前述权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述夹紧螺栓(41)的所述紧固部分(46)包括外螺纹部，所述外螺纹部被旋拧到所述紧固元件(5)的所述轴部分(51)中的与所述外螺纹部对应的内螺纹中并以不可拆卸的方式被紧固。

5.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述紧固元件(5)的所述轴部分(51)是筒形设计的。

6.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述紧固元件(5)的所述顶部部分(52)具有工具附接部(54)。

7.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的转向柱，其特征在于，在沿所述夹紧螺栓(41)的轴向方向测量的情况下，所述轴部分(51)具有比所述顶部部分(52)大的尺寸。

8.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述提升机构(42)连接至手动式致动元件(45)。

9.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述提升机构(42)连接至机动式提升驱动装置。

10.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的转向柱，其特征在于，所述致动单元(2)具有壳体单元(25)，所述壳体单元(25)具有与所述侧壁(32、33)中的所述开口(35、36)对准的连续的开口(26)，所述紧固元件(5)的所述轴部分(51)至少部分地延伸穿过这些连续的开口(26)。

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