CN109070930B - 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)，其包括具有转向齿轮侧端部和方向盘侧端部的套单元(2)，其中，套单元(2)包括外套管(23)，内套管(21)以可伸缩的方式设置在外套管(23)中，并且转向主轴以能够绕纵向轴线(22)旋转的方式安装在内套管(21)中，其中，转向主轴(3)至少部分地包括中空轴(31)，转向轴(33)以可伸缩的方式设置在中空轴(31)中，并且转向主轴(3)以可旋转的方式安装在套单元(2)的方向盘侧端部部分中的后轴承(25)中。为了获得在碰撞事件中的更高的功能安全，本申请提出在套单元(2)的转向齿轮侧端部与后轴承(25)之间，在套单元(2)与转向主轴(3)之间设置有安全元件(7、8)，在套单元(2)的转向齿轮侧端部与所述后轴承(25)之间且安全元件(7、8)之外，安全元件在套单元(2)与转向主轴(3)之间留出沿周向的径向安全距离，该安全距离比套单元(2)与转向主轴(3)之间的径向距离小。

Description

用于机动车辆的转向柱

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱，该转向柱包括具有转向齿轮侧端部和方向盘侧端部的套单元，其中，套单元包括外套管，内套管以伸缩的方式布置在外套管中，转向主轴围绕纵向轴线以可旋转的方式安装在外套管中，其中，转向主轴至少部分地包括中空轴，转向轴以伸缩的方式布置在中空轴中，并且转向主轴以可旋转的方式安装在套单元方向盘侧端部中的后轴承中。

在这种长度可调节的转向柱的情况下，附接至转向主轴的就行进方向而言的后端部的方向盘可以通过纵向方向、即转向柱纵向轴线的方向上的长度调节而定位在车辆内部并且因此适合于驾驶员位置。可调节性可以由于套单元包括能够沿纵向轴线的方向移位的套管的同轴布置、即该同轴布置是轴向伸缩的并且在这种情况下内套管以可轴向移位的方式被接纳在外套管中而实现。与套单元类似，同轴地布置在外套管中的转向主轴由于转向轴也伸缩地接纳在中空轴中而也形成为长度可调节。为了传递转向扭矩，中空轴与转向轴通过形状配合接合而以扭矩锁定的方式连接至彼此。

另一优点在于：在车辆碰撞的情况下，如果驾驶员撞击方向盘，则转向柱可以在纵向方向上被一起推动。结果，可以有效地防止转向柱进一步穿入乘客舱的内部并导致乘员受伤。此外，可以通过布置在伸缩套管之间或者布置在套单元与转向柱的支撑单元之间的能量吸收装置以受控的方式减小碰撞中的冲击能量，以降低受伤风险。

背景技术

在碰撞事件中，引入到转向主轴中的力实际上总是具有横向于纵向轴线的力分量，这导致转向主轴的径向挠曲、特别是在所谓的偏置碰撞的情况下导致转向主轴的径向挠曲，在偏置碰撞的情况下，车身相对于纵向轴线以一角度撞击方向盘。转向主轴的挠曲可能导致转向轴不能被推入中空轴中或者仅在轴向力极大增加的情况下才被推入中空轴中，因此，使转向柱伸缩所需的轴向力——该轴向力被称为碰撞水平——以不受控制的方式增加直至锁定转向柱。由此产生安全风险。

例如从US2007/0126222A1中已知一种通用转向柱，在该通用转向柱的情况下，转向轴应当被稳定。其中，在一侧转向主轴的中空轴安装于配装在外套管的前端部中的前抗摩擦轴承中，在另一侧在中空轴中伸缩的转向轴安装于配装在内套管的后方向盘侧端部中的后抗摩擦轴承中。在这种已知的转向柱布置中，转向主轴另外在套单元中、在前轴承与后轴承之间的纵向区域中的中间位置处安装于第三轴承中。该中间轴承也形成为抗摩擦轴承并且在外套管中限定了中空轴的附加同轴支撑。应减小转向主轴的刚度，并通过中间轴承中附加的径向无间隙支撑减少对方向盘的振动传递。

然而，不利的是，由于轴承摩擦，通过附加轴承增加了转向主轴的摆动扭矩(breakaway torque)。特别地，第三轴承由于前轴承与后轴承之间的超定布置(overdetermined arrangement)而对于转向主轴的公差特别敏感，并且第三轴承在其功能方面可能受损或者可能被损坏，这可能导致更高的摆动扭矩。高公差要求进一步导致相应高的制造和组装花费。此外，伸缩调节同样需要很大的力，这是因为转向主轴由于因附加轴承造成伸缩到强制位置而以已经很小的径向跳动来移动。

鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种改进的转向柱，该转向柱提供更高的功能安全性并且需要较少的花费。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明提出的是：在套单元的转向齿轮侧端部与位于套单元和转向主轴之间的后轴承之间设置安全元件，该安全元件在套单元与转向主轴之间留出沿周向的径向安全距离，该沿周向的径向安全距离在套单元的转向齿轮侧端部与后轴承之间的安全元件之外小于转向主轴与套单元之间的径向距离。

根据本发明的安全元件形成对套单元内的转向主轴的径向限制。径向限制确保在碰撞事件中由于发生的挠曲而导致的转向主轴的局部径向偏移可以最多在安全距离内发生。由于转向主轴或套单元随后发生的径向停止在安全元件上，转向主轴的径向挠曲由于前轴承与后轴承之间的挠曲而被限制到最大值。该最大值可以通过确定径向安全距离以及与后轴承与前轴承之间的轴向支承距离有关的后部、方向盘侧轴承距安全元件的距离来确定。因此，在碰撞事件中的挠曲可以被限制在容许程度，使得转向柱在任何情况下都可以被安全地推到一起并且不会超过用于将转向主轴一起伸缩推动的容许阈值力。

转向主轴优选地安装在转向齿轮侧端部中的前轴承中或者支撑在套单元的外部。

与现有技术中已知的中间轴承相比，根据本发明的安全元件在转向柱的正常操作期间不在转向主轴与套单元之间形成任何机械连接。安全元件相对于转向主轴或套单元以无接触的方式布置，其中，径向距离由安全距离限定。安全距离通过安全元件的轴向宽度内的径向距离的局部减小、即安全元件在纵向轴线的方向上的尺寸来实现。

根据本发明的安全元件的一个优点在于：在碰撞事件中转向主轴的最大挠曲被限制至可接受的阈值。在正常操作期间，有利的是：由于无接触布置，在安全元件中不会像现有技术那样在中间轴承中出现轴承摩擦。转向主轴在径向方向上的尺寸和形状公差通常在低于安全距离水平的大小方面进一步显著。因此，进一步的优点是转向功能不会受到正常制造公差的影响。生产费用可以相应地低于现有技术。此外，不需要额外的轴承。根据本发明的安全元件的另一个优点是：如果扭矩被引入转向轴中并且所述转向轴被防盗器、例如方向盘锁的锁定螺栓锁定以免于旋转，则防止转向主轴的过度挠曲。在这种情况下，转向主轴挠曲并且转向主轴抵靠安全元件。因此防止进一步的挠曲，并且因此不会发生锁定螺栓从固定在转向主轴上的闩锁星形件的闩锁开口中跳出。

安全元件在轴向方向上具有限定宽度，该限定宽度小于前轴承与后轴承之间的轴向支承距离。结果，安全元件以其宽度界定轴向安全部分。安全部分的宽度优选地小于安全元件的直径。

有利的是，安全元件布置在中空轴的纵向区域中，在纵向区域中，中转向轴可以轴向地引入到中空轴中、优选地引入到中空轴的端部区域中。转向轴沿轴向方向伸缩地引入或推入开口端部中。取决于在纵向方向上的相应调节位置，转向轴在正常操作中沿纵向方向或多或少地伸入中空轴的开口横截面中的端部区域中。转向轴在中空轴中以能够在平面轴承或抗摩擦轴承中沿纵向方向移位的方式被线性地引导。在正常操作期间，在抗摩擦轴承在径向方向上几乎没有游隙的情况下，该安装具有较小的游隙。然而，由于在碰撞事件中发生的弯曲应变，对安装件施加了显著的径向力，使得在不合适的条件下，特别地在至转向轴的过渡部处的中空轴的端部区域中可能发生较大的挠曲。因此，通过将根据本发明的安全元件定位在中空轴的引导转向轴的端部区域中，可以特别有效地限制最大挠曲。

安全元件可以优选地布置在纵向区域中，在该纵向区域中，中空轴在套单元内延伸并且优选地位于内套管内。即使在碰撞事件中，中空轴与内套管之间在轴向方向上的空间布置仍被保持。因此，确保环形元件始终可靠地用于根据本发明的转向主轴的径向支撑。

套单元长度由后轴承与套单元的转向齿轮侧端部之间的距离确定，其中，安全元件优选地布置在距套单元长度的中心为套单元长度的±25％、优选地套单元长度的±10％、非常特别优选地套单元长度的±5％之内。术语“套单元长度的中心”指的是后轴承与套单元的转向齿轮侧端部之间的距离的一半。当确定套单元长度时，应假设后轴承与套单元的转向齿轮侧端部之间的最大距离，即，内套管尽可能地伸出外套管的情况。

本发明的一个优选实施方式提供的是：安全元件形成为环形元件。环形元件由于其功能而也被简称为防撞环，环形元件在其内径与外径之间具有径向环形宽度，该径向环形宽度在大小方面在前轴承或套单元的转向齿轮侧端部与后轴承之间的纵向区域中小于转向主轴的外周与套单元的内周之间的径向距离。径向距离与环形宽度之间的差相应地形成根据本发明的剩余安全距离，使得转向主轴在碰撞事件中可以最大程度地挠曲。

有利的是，环形元件布置在套单元中并且以径向安全距离围绕转向主轴。环形元件优选地相对于纵向轴线与转向主轴同轴地布置，使得转向主轴居中地穿过环形元件的开口，其中，安全距离由在转向主轴的整个圆周上延伸的自由环形间隙限定。环形元件可以固定在套单元中。前轴承与后轴承之间的套单元的开口直径由环形元件局部减小。因此，在环形元件的轴向宽度的区域中，转向主轴可以仅挠曲到转向主轴径向停止为止，使得其外圆周在环形元件的开口内。

环形元件可以制造成单独的部件，该单独的部件具有中空的筒形套筒的基本形式，该筒形套筒可以沿轴向方向插入套单元的开口端部中并被固定。可以通过非形状配合锁定和/或形状配合锁定和/或物质至物质的连接、例如通过压入来执行轴向方向上的固定。在适用的情况下，可以执行胶合或焊接，或者可以提供用于轴向和/或周向固定的形状配合锁定元件。

形成为环形元件的安全元件优选地包括延伸至外部的挠性舌片。换言之，环形元件形成为保持环。这些挠性舌片优选地在径向方向上向外部延伸±15°并且在将环形元件引入套单元的开口端部中期间被预张紧。由于预张紧的挠性舌片，环形元件在安装于套单元中之后保持在该环形元件的安装位置。环形元件可以由弹簧钢制成。环形元件优选地包括肩部，该肩部在轴向方向上延伸并且优选地形成为圆周的。由于该肩部，形成了环形元件的扩大的内壳表面，在挠曲的情况下可以在该内壳表面上支撑转向。

替代性地，可以想到并且可能的是，安全元件包括至少部分地径向成形、伸延在套单元的圆周上、在内套管或外套管的圆周上。环形元件可以与套单元形成为单件，使得内套管或外套管包括在其圆周上从外部至少部分地形成到套管壁中的圈缘部。换言之，套管与安全元件形成为整体的单件式部件。形成为圈缘部的该径向形状在轴向方向上延伸超过预定宽度。在径向方向上，圈缘部形成为深入到壁中，使得根据本发明的径向安全距离保持在圈缘部的区域中的局部减小的内径与转向主轴之间。

安全元件可以优选地布置或形成在内套管中。结果，在碰撞事件中，安全元件不会与套单元的其他部件碰撞，这在功能安全性方面是有益的。

替代性地，可以将环形元件布置并固定在转向主轴上。在这种布置中，根据本发明的径向安全距离位于安全元件的外圆周与套单元的内圆周之间。例如，环形元件可以如上所述形成为套筒或保持环，该套筒或保持环利用其通孔配装在转向主轴上、优选地配装在中空轴上、优选地配装在内套管内延伸的纵向区域中。可以通过合适的非形状配合锁定、形状配合锁定和/或物质至物质的连接来固定在转向主轴上。

在配装在转向主轴上时，环形元件应当在围绕纵向轴线的旋转方面具有尽可能低的质量惯性矩，使得转向运动受到程度尽可能小的影响。

安全元件可以优选地由塑料材料形成。例如，环形元件可以形成为塑料套筒，该塑料套筒具有低的重量和质量惯性矩，并且可以以较低费用、以低成本方式且尺寸合适地制造为例如注射模制部件，并且易于例如通过压入或压上来安装。

此外有利的是，安全元件构造成至少部分地减小摩擦。转向主轴和套单元的部件通常由金属制成，优选地由钢、铝等制成。在碰撞事件中，挠曲的转向主轴与安全元件接触或者利用套单元与安全元件接触。

本发明的一个优选实施方式提供的是能量吸收装置布置在外套管与内套管之间。这种本身已知的能量吸收装置在碰撞事件中确保撞击方向盘的车身在将转向柱一起伸缩推动期间以受控的方式被制动。这由于已经在纵向方向上相对于彼此移动的套管的动能在能量吸收装置中被吸收、即例如通过弯曲的和/或破裂的元件的塑性变形而被转换成变形能量和热而被执行。

附图说明

将在附图的基础上对本发明的有利实施方式进行更详细的说明，详细地：

图1以示意性立体图的方式示出了根据本发明的可手动调节的转向柱，

图2以示意性立体图的方式示出了根据本发明的可电力调节的转向柱，

图3以示意性立体图的方式示出了根据图1或图2的转向柱的内套管在其后端部上的局部视图，

图4示出了根据图3的内套管的前端部的局部视图，

图5示出了根据本发明的安全元件，

图6示出了穿过根据图1的根据本发明的转向柱在正常操作状态下截取的纵向截面，

图7示出了穿过如在图4中的根据本发明的转向柱在碰撞之后截取的纵向截面，

图8示出了穿过在碰撞之后的根据现有技术的转向柱的纵向截面，

图9示出了穿过在另一实施方式中的根据本发明的内套管截取的纵向截面，

图10以侧视图示出了具有碰撞设备的根据本发明的内套管，

图11示出了根据图10的内套管在正常操作状态下的细节图，

图12示出了如图11中的在碰撞之后的细节图，

图13示出了穿过根据本发明的替代性转向柱在类似于图6的正常操作状态下截取的纵向截面，

图14示出了穿过根据本发明的又一替代性转向柱在类似于图6的正常操作状态下截取的纵向截面，

图15示出了具有形成为保持环的替代性安全元件的内套管的前端部的局部视图，

图16示出了根据图15的替代性实施方式的根据本发明的安全元件，

图17示出了根据图15的内套管的前端部的局部纵向截面。

具体实施方式

相同的部件在各个附图中始终被提供有相同的附图标记，并且因此也分别被仅总体地引用或提及一次。

图1示出了转向柱1的立体图，其中，就行进方向而言的后端部倾斜地指向观察者前面中的左侧。

转向柱1包括具有内套管21的套单元2，内套管21相对于纵向轴线22同轴地接纳在外套管23中并且沿由双箭头表示的纵向方向L可伸缩。

转向主轴3以可旋转的方式绕纵向轴线22同轴地安装在套单元2中。转向主轴3包括中空轴31，中空轴31向后突出离开内套管21并且在其面向驾驶员的端部处包括用于未被表示出的方向盘的附接的固定部分32。

支撑单元4包括用于将转向柱1固定至未被表示出的车身的固定装置41。套单元2设置成使得套单元2的外套管23位于支撑单元4的横向于纵向轴线彼此相对的侧壁42与侧壁43之间。

夹紧设备5具有夹紧螺栓51，该夹紧螺栓51延伸穿过侧壁42和43中的槽形开口421和431以及套单元2中的通孔。夹紧设备可以借助于夹紧螺栓51通过经由夹紧传动装置53手动地致动夹紧杆52而移动成处于固定位置，夹紧传动装置53可以以自身已知的方式形成为凸轮传动装置、楔传动装置或倾斜杆传动装置，其中，夹紧力被施加在侧壁42和侧壁43上。外套管23通过该夹紧力以非形状配合的方式夹紧在侧壁42与侧壁43之间，并且因此相对于支撑单元4且因此还相对于车身固定。

在夹紧设备5通过致动夹紧杆52而移动成处于释放位置而使得不再有夹紧力作用的情况下，夹紧螺栓52可以在开口421和431中向上或向下移位，使得对附接至固定部分32的方向盘在竖向方向H上的调节是可行的，如由双箭头所指示的。

在固定位置，外套管23还在径向上张紧于内套管21上，使得方向盘的位置在纵向方向上被固定。在释放位置，该张紧被释放，使得内套管21能够相对于外套管23沿纵向方向L进行调节。详细地，内套管2可以被向前——在图中为从左至右——推动到外套管23的敞开横截面中并且定位成用于在纵向方向L上的纵向位置进行调节。夹紧设备5可以通过致动夹紧杆52而被固定，其中，内套管21在设定的纵向位置以摩擦接合的方式固定地夹紧在外套管23中。同时，套单元2在竖向方向H上的设定高度位置也以摩擦接合的方式夹紧并固定在侧壁42与侧壁43之间。

图2以与图1相同的视图示出，其具有用于在竖向方向H上的马达操作式调节的马达操作式致动驱动器61和用于在纵向方向L上的马达操作式调节的马达操作式致动驱动器62。致动驱动器61和致动驱动器62在每种情况下均具有电动马达63，在每种情况下，通过该电动马达63，主轴64与主轴螺母65可以相对于彼此旋转地驱动，使得内套管21可以相对于外套管23在纵向方向L上进行调节并且相应地使得套单元2相对于支撑单元4在竖向方向H上进行调节。

为了实现长度可调节性，转向主轴3也构造成在纵向方向上可伸缩。出于此目的，如可以从图6和图7中所示的纵向截面图推定的，转向轴33还在纵向方向上以可伸缩的方式插入中空轴31的在前部处的开口、敞开端部311中。为了将经由方向盘引入的转向扭矩传递到中空轴31中，具有非圆形轮廓的横截面的转向轴33以扭矩锁定的方式接合到中空轴31的对应轮廓的横截面中。中空轴31例如可以具有多边缘轮廓，这在图4中是明显的，其中，图4示出了内套管21的背向固定部分32的前端部的视图，内套管21在图3中被示出为处于移除状态。

中空轴31在内套管21中的同轴布置可以从图3和图4以及图6和7的截面图推定。中空轴31在内套管21的后端部、即方向盘侧端部以可旋转的方式安装在第一轴承24上，该轴承24优选地形成为抗摩擦轴承。中空轴31的长度定尺寸成使得中空轴31在其开口311所处于的前端部处近似终止于内套管21的前端部。

以其后部部分轴向地插入中空轴31中的转向轴33包括前轴承部分34，其中，前轴承部分34以可旋转的方式安装在第二轴承25中且以可旋转的方式绕纵向轴线22安装在外套管23的前端区域中。

转向主轴3在每种情况下均通过也被称为后轴承24或方向盘侧轴承24的第一轴承24和也被称为前轴承25或转向齿轮侧轴承25的第二轴承25在径向方向上以同轴限定的方式保持并安装在套单元2中的后端部和前端部处。

在机动车辆的正常操作期间，内套管21以摩擦接合的方式固定以相对于外套管23在纵向方向L上定位方向盘。然而，在碰撞事件中，通过车辆乘客的身体撞击方向盘而沿纵向方向L在内套管21上沿向前方向施加了较高的碰撞力，内套管21在克服摩擦接合固定的同时被轴向向前推动到外套管23中。

图8中示出了在根据现有技术的转向柱1的情况下在碰撞的事件中由碰撞力C——由箭头C指示——导致的套单元2的被部分地推到一起的情况。在图8明显的是，转向主轴3在转向主轴3的位于第一轴承24与第二轴承25之间的纵向延伸部中包括用箭头D描绘的挠曲D。由于挠曲D，中空轴31不再像在图6中的根据的本发明的转向柱1所示出的正常操作状态下那样同轴地定向在内套管21中。中空轴31的在图中向下弯曲的开口在内套管31的敞开端部区域(在视图中位于右侧)中向下偏移，使得转向轴33相对于中空轴31弯曲、即挠曲。

图8中所示的情况可能会导致转向轴33楔入中空轴31中，使得套单元2不能通过在碰撞事件中作用的碰撞力C套单元被推到一起，从而使得转向柱1不能向前回缩并且会发生伤害。

根据本发明的转向柱1包括根据本发明的安全元件，该安全元件在第一实施方式中形成为环形元件7。环形元件7其自身在图5中被表示出。环形元件7大致形成为中空的筒形衬套并且优选地由塑料材料构成。在环形元件7的外周上设置有例如具有周向肋或沟槽的轮廓部71。

环形元件7同轴地插入内套管21的敞开端部中，如在图4中明显的。可以通过轴向压入来进行固定，其中，相对于内套管21的内径具有略微过大的尺寸的轮廓部71在压入期间被塑性且弹性地变形并确保了在内套管21中的牢固的非形状配合坐置。替代性地或另外地，可以借助于胶合或焊接来进行材料的粘合连接。

通过图6明显的是，环形元件7在正常操作状态下以具有径向间隙的方式在所有侧面上包围同轴地设置在内套管21中的中空轴31。该径向间隙是根据本发明的安全距离。环形元件7因而与转向主轴3不具有机械接触。因此，没有通过环形元件7的摩擦作用来对抗转向主轴3的旋转。由于部件和制造公差导致的转向主轴3在套单元2内的略微偏移——该偏移就幅度而言小于中空轴31的外周与环形元件7的内周之间的径向安全距离——也没有不利影响。

环形元件7优选地设置在中空轴31的端部区域中，并且实际上在纵向方向L上设置在开口311附近，使得环形元件7位于转向轴33插塞到开口311中的纵向区域中。换句话说，环形元件7围绕在中空轴31中可伸缩的转向轴33接合。

在图7中表示出的碰撞事件中，转向轴3可能会横向于纵向轴线22挠曲、在图中向下挠曲。然而，在本发明的情况下，最大可能的挠曲d因下述方面而被限制：即，转向主轴3、在所示出的示例中为中空轴31最多可以偏离纵向轴线22移位中空轴31的外径与环形元件7的内径之间的安全距离，直到中空轴31在径向上被止挡于环形元件7上的内侧部为止。因此，在图7中用更短的箭头d指示的最大可能的挠曲d远小于现有技术中的挠曲D。

本发明的一个优点因下述事实而产生：由于在碰撞事件中内套管21与中空轴31之间的配合，环形元件7不会暴露于套单元2与转向主轴3之间的任何相对运动。因此，确保了安全功能，并且在碰撞事件中，最大挠曲d被限制为比现有技术中小的值。这确保了在碰撞事件中套单元2可以被推到一起，而没有因转向轴33楔入中空轴31中导致的在轴向方向上的所需的灵活性被受损。这导致了安全方面的有利改进。

图9示出了穿过根据本发明构造的替代实施方式的套单元2截取的局部纵向截面。根据本发明的安全元件形成为在内套管21的壁的外侧上径向地形成并在周向延伸的圈缘部(bead)8。根据本发明的径向安全距离进而对应于中空轴31的外径与圈缘部8的内径之间的径向距离。

根据本发明例如形成为环形元件7、圈缘部8或呈不同的设计的安全元件同样可以在根据图1的可手动调节的转向柱1或根据图2的电动马达操作的可调节转向柱中实现。还可以设想且可行的是将根据本发明的安全元件安装在不可调节的转向柱或仅高度可调节的转向柱中——如果该不可调节的转向柱或仅高度可调节的转向柱包括在碰撞事件中能够以可伸缩的方式折叠的套管。

图10、图11和图12示出了能量吸收装置9，其通过夹紧设备5的可手动致动的夹紧杆52进行碰撞致动。夹紧杆52在纵向轴线22的方向上(在纵向方向L上)以不可移位的方式连接至外套管23，即，在纵向方向L上支承在外套管23上。在碰撞事件中因内套管21与外套管23之间的力流导致内套管21与外套管23之间相对运动的情况下，设置能量吸收装置9。

能量吸收装置9可以通过借助于碰撞设备9701致动夹紧杆52来致动。碰撞设备9701包括呈齿石9711的形式的锁定部分9711和呈带齿板9721的形式的接合部分9721。带齿板9721经由呈弯曲线材或条带9221的形式的能量吸收元件连接至内套管21，并且带齿板9721在平行于纵向轴线22并平行于夹紧杆52的旋转轴线定向的一个侧表面上具有形成为齿9751的形状配合式锁定元件。齿石9711具有与齿9751相对且可以以形状配合式锁定的方式接合在齿9751中的齿97411。齿97411、9751的齿部优选地具有锯齿形横截面。带齿板9721包括平行于旋转轴线且面向套管21延伸的驱动器9788。

齿9751和齿97411可以通过夹紧螺栓51的旋转而被带动成彼此接合，使得在碰撞事件中内套管21与外套管23之间相对运动的情况下，通过夹紧螺栓51经由齿石9711、带齿板9721和弯曲的线材或条带9221来执行力的传递。

带齿板9721连接至弯曲的线材或条带9221，该弯曲的线材或条带9221设置在由U形横截面的轨道955以及内套管21的一部分组合形成的壳体中。出于此目的，接合部分9721包括由销形成并且突出穿过轨道955的壁9241中的槽9231的驱动器9788。槽9231沿纵向轴线22的方向延伸。轨道除了包括壁9241以外，还包括侧翼部9251和侧翼部9261，其中，这些侧翼部9251和侧翼部9261中的每一者大致平行于纵向轴线22延伸。术语“大致平行”指的是空间角度达±10°的偏差。

接合部分9721经由突出穿过槽9231的驱动器9788而通过其进一步沿内套管21的纵向方向以可移位的方式被引导。驱动器在弯曲的线材或条带9221上的设置也是可以设想的且是可行的。接合部分9721的可移位引导也可以以与所表示出的方式不同的方式执行。

弯曲的线材或条带9221具有经由通过180°的弯曲部连接且大致沿纵向轴线22的方向延伸的翼部9271、9281。两个翼部9271、9281靠着壳体的两个相对的侧部、并且实际上靠着轨道955的侧翼部9251、9261的内表面定位。弯曲的线材或条带9221的卷曲半径被限制并且因此在碰撞事件中于该弯曲的线材或条带变形期间、特别是在逐渐弯曲期间被确定。

为了将带齿板9721连接至弯曲的线材或条带9221，销形驱动器9788伸入翼部9281中的孔9291中。带齿板9721至弯曲的线材或条带9221的其他连接是可以设想的且是可行的。

弯曲的线材或条带9221的未连接至带齿板9721的另一翼部9271支撑在轨道955的止挡件9301上，由此，其在套单元2相对于支撑单元4沿纵向轴线22的方向移位的情况下被承载。使翼部9271连接至设置弯曲的线材或条带9221的壳体以在碰撞事件中在纵向轴线22的方向上沿着翼部9271进行承载的其他连接是能够设想的且是可行的。

可以通过夹紧螺栓51的旋转来使碰撞设备致动。为此，齿9751与齿97411可以被带动成彼此接合，使得在碰撞事件中内套管21与外套管23之间相对运动的情况下通过夹紧螺栓51经由齿石9711、带齿板9721和弯曲的线材或条带9221执行力的传递。

如果在碰撞事件中超过阈值的力作用在纵向轴线22的方向上，则内套管21相对于支撑单元4沿纵向轴线22的方向被向前推动，支撑单元4支撑外套管23并且在指向车辆前部的方向上固定地连接至车辆，其中，转向柱的伸缩部分、即内套管21与外套管23轴向地向彼此滑动，并且内套管21相对于由齿石9711保持的带齿板9721移位，并且在这种情况下，弯曲的线材或条带9221变形。该变形特别地包括翼部9271、9281之间的弯曲点的变化。能量被弯曲的线材或条带9221的这种塑性变形吸收，因此，内套管21相对于外套管23的运动被以受控的方式制动。

在所示的示例性实施方式中，翼部9271的厚度例如以楔形的方式朝向其自由端部增大。由此并且由于弯曲的线材或条带9221被限制在壳体的由侧翼部9251、9261形成的侧壁之间，在套管相对于转向柱的支撑单元的位移增大的情况下，其最终导致部分9281(设置有孔9291的区域中)延伸到翼部9271的厚度区域上，因此，由于压缩而引起了附加的变形作用。

由于弯曲的线材或条带9221的几何形式，可以实现所需的针对能量消耗的特征曲线。为此，翼部9271的横截面就其表面而言和/或就其外形而言可以在翼部9271的整个长度上形成有预定的轮廓。

图13中示出了穿过根据本发明的替代性转向柱在类似于图6的正常操作状态下截取的纵向截面。转向主轴3包括转向轴33，转向轴33以扭矩锁定的方式接合到中空轴312的开口311中。中空轴312通过开口311而部分中空地形成，其中，方向盘侧端部形成为实心轴部分314。在该实施方式中，转向轴3不是由前轴承支撑，而是在径向方向上由万向接头313保持，万向接头313将转向主轴3连接至转向齿轮的未被表示出的输入轴。在碰撞事件中，根据本发明的安全元件7在径向方向上支撑转向主轴并且防止转向主轴3在径向方向上的过多挠曲。

图14中示出了穿过根据本发明的另一替代性转向柱在类似于图6的正常操作状态下截取的纵向截面。转向轴33形成为中空轴并且以扭矩锁定的方式连接至万向接头313的叉部。形成为中空轴的转向轴33借助于前轴承25以可旋转的方式安装在外套管23中。转向轴33接合到中空轴312的开口311中。中空轴312包括方向盘侧的实心轴部分314。

图15中示出了具有以被部分拉开的方式示出的替代性地形成为保持环的安全元件7的内套管21的前端部的局部视图。形成为保持环的安全元件7同轴地插入内套管21的敞开端部中，如图17的局部纵向截面中明显的。固定是通过轴向压入来执行的，其中，包括相对于内套管21的内径略微过大的尺寸的挠性舌片72在压入期间弹性变形并且因此被预张紧，从而确保内套管21中的可靠的非形状配合式坐置。挠性舌片72在图16中特别清楚明显。挠性舌片径向向外延伸并且相对于与纵向轴线22正交地设置的平面略微成角度。形成为保持环的安全元件7包括沿轴向延伸且周向地形成的肩部73。安全元件7的内壳表面可以被所述肩部73扩大。图17中示出了内套管的前端部的部分纵向截面，在图17中，略微成角度的挠性舌片72和沿轴向方向延伸的肩部73是明显的。呈保持环的形式的安全元件7由弹簧钢形成。

附图标记列表

1 转向柱

2 套单元

21 内套管

22 纵向轴线

23 外套管

24 第一轴承

25 第二轴承

3 转向主轴

31 中空轴

311 开口

312 具有实心轴部分的中空轴

313 万向接头

314 实心轴部分

32 固定部分

33 转向轴

333 闩锁星形件

34 支承部分

4 支撑单元

41 固定装置

42、43 侧壁

421、431 开口

5 夹紧设备

51 夹紧螺栓

52 夹紧杆

53 夹紧传动装置

61、62 制动驱动器

64 主轴

65 主轴螺母

7 环形元件

71 轮廓部

8 圈缘部

9 能量吸收装置

9221 弯曲线材

9231 槽

9241 壁

9251、9261 侧翼部

9271、9281 翼部

9291 孔

9301 止挡件

955 轨道

9701 碰撞设备

9711 锁定部分

9721 接合部分

9751 齿

97411 齿

9788 驱动器

L 纵向轴线

H 竖向轴线

C 碰撞力

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的转向柱（1），所述转向柱（1）包括具有转向齿轮侧端部和方向盘侧端部的套单元（2），其中，所述套单元（2）包括外套管（23），内套管（21）以可伸缩的方式设置在所述外套管（23）中，并且转向主轴（3）以能够绕纵向轴线（22）旋转的方式安装在所述套单元（2）中，其中，所述转向主轴（3）至少部分地包括中空轴（31），转向轴（33）以可伸缩的方式设置在所述中空轴（31）中，并且所述转向主轴（3）在所述套单元（2）的所述方向盘侧端部部分处以可旋转的方式安装在后轴承（24）中，

其特征在于，

在所述套单元（2）的所述转向齿轮侧端部与所述后轴承（24）之间且所述套单元（2）与所述转向主轴（3）之间设置有安全元件（7、8），在所述套单元（2）的所述转向齿轮侧端部与所述后轴承（24）之间且所述安全元件（7、8）之外，所述安全元件在所述套单元（2）与所述转向主轴（3）之间留出比所述套单元（2）与所述转向主轴（3）之间的径向距离小的沿周向的径向安全距离；所述安全元件形成为单独的部件，该单独的部件具有中空的筒形套筒形式，所述安全元件相对于所述转向主轴以无接触的方式布置，且所述安全距离由所述安全元件与所述转向主轴（3）之间的径向距离形成。

2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述安全元件（7、8）设置在所述中空轴（31）的下述纵向区域中：在该纵向区域中，所述转向轴（33）能够被轴向地引入到所述中空轴（31）中。

3.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，所述安全元件（7、8）设置在下述纵向区域中：在该纵向区域中，所述中空轴（31）在所述套单元（2）内延伸。

4.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，所述安全元件（7）形成为环形元件。

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，所述安全元件（8）设置在所述套单元（2）中。

6.根据权利要求5所述的转向柱，其特征在于，所述安全元件（8）设置在所述内套管（21）中。

7.根据权利要求5所述的转向柱，其特征在于，所述安全元件（8）包括至少部分地在所述内套管的周向上延伸的径向成形部。

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，所述安全元件（7）由塑性材料或弹簧钢形成。

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，所述安全元件构造成至少部分地减小摩擦。

10.根据权利要求7所述的转向柱，其特征在于，在所述外套管（23）与所述内套管（21）之间设置有能量吸收装置（9）。

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