CN109153403B - 转向柱组件 - Google Patents

Abstract

一种转向柱组件，其包括：支撑托架；伸缩护罩，其具有外护罩部分和内护罩部分；包括牵拉器的能量吸收机构；固定到所述内护罩部分的夹紧轨道，其包括沿着所述内护罩部分轴向延伸的狭槽，所述狭槽限定两个相对的壁，每个壁均承载一排齿，所述两排因此彼此间隔开，其中，所述齿朝向彼此延伸；所述牵拉器位于所述狭槽附近；垂直于所述护罩延伸的夹紧螺栓；带齿块体，所述带齿块体在每一侧上具有一排齿，每排所述齿之间的齿距等于所述狭槽的所述对应排中的所述齿的所述齿距或是其整数倍。带齿块体由承载件元件支撑，所述承载件元件响应于所述夹紧螺栓的旋转而移动，以使所述带齿块体在夹紧位置和未夹紧位置之间移动。所述牵拉器的接触面和所述带齿块体的接触面布置成使得当被推动到所述牵拉器上时防止所述带齿块体旋转超过预定量，从而促使所述带齿块体与所述狭槽的所述齿啮合。

Description

转向柱组件

技术领域

本发明涉及对转向柱组件的改进，具体地，这些转向组件包括强制锁定，以改善该组件的折叠特性。

背景技术

已知提供一种折叠式转向柱组件，其包括支撑在转向柱护罩内的转向轴。为了防止在发生碰撞时对驾驶员造成严重伤害，转向柱应当能够在通过方向盘施加轴向载荷时(例如在不受约束的驾驶员被抛到方向盘上的正面碰撞中)折叠。

典型的折叠式转向柱组件包括伸缩护罩，所述伸缩护罩具有外护罩部分和内护罩部分，该内护罩部分的端部延伸到外护罩部分中。外护罩部分可以定位成更靠近方向盘，或者比内护罩部分更远离方向盘。同样具有上轴部分和下轴部分的伸缩转向轴通过一个或多个轴承组件被支撑在护罩内。方向盘固定到上轴部分。

最靠近方向盘的护罩部分必须能够在碰撞期间移动或折叠，以允许方向盘相对于车身向前移动但在正常使用期间被阻止移动。还需要相对于车身固定护罩以限定方向盘的倾斜位置。这通常通过夹紧机构实现，该夹紧机构将护罩固定到支撑托架，该支撑托架又固定到车身，可能固定到设置在车辆仪表板后面的横梁。夹紧机构可调节，以允许方向盘的前后调节或倾斜调节或两者。在发生碰撞时，护罩必须能够移动，如果其能够脱离夹紧机构或者支撑托架能够脱离车身则护罩能够移动，以允许转向柱组件折叠伸缩。

操作杆可以设置在夹紧螺栓的一端上，该夹紧螺栓形成夹紧机构的一部分，驾驶员可以推动或拉动该夹紧机构以旋转夹紧螺栓，从而操作夹紧机构。

已知的转向柱组件包括夹紧机构，该夹紧机构在锁定时仅依靠摩擦力来防止柱组件的不希望的运动。夹紧机构可以通过锁定杆的移动来解锁和锁定，或者有时使用马达电动或者可能液压或气动地解锁和锁定。这些柱通常可以在滑动之前抵抗施加在方向盘上的600N的径向和/或轴向力。

然而，汽车制造商越来越多地要求当施加高达6000N的力时，转向柱组件应该没有明显运动。目的是防止方向盘在碰撞中发生不希望的运动，从而理想地控制气囊的展开。

为此，仅仅摩擦通常是不够的，因为需要大量的夹紧力来实现此目的。需要一些强制锁定的方法。通常，这涉及使用相互啮合的齿。

“强制锁定”柱的类型存在一个众所周知的问题，该柱使用多排相互啮合的齿，由此，在驾驶员操作锁定杆之前，所选择的方向盘位置导致一排齿的齿尖与它们应该啮合的一组齿的齿尖精确对准。因此，在夹紧操作期间的齿相互啮合被阻挡，并且如果驱动器向夹紧杆施加过大的力以迫使其完成其行程，则齿的齿尖可能发生永久性损坏。至少，这样的齿上齿(Tooth-on-Tooth)情况将要求驾驶员有意识地重新释放操作杆，找到稍微不同的方向盘位置然后重新接合操作杆。除非提供特殊方法来克服这个问题，否则可能在所有调整操作的10％到 20％间发生这个问题。这是不期望的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种转向柱组件，其包括：

支撑托架；

伸缩护罩，其具有外护罩部分和内护罩部分，所述内护罩部分的一端延伸到外护罩部分中，所述内护罩部分通过夹紧机构相对于支撑托架固定就位，

包括牵拉器的能量吸收机构；

固定到内护罩部分的夹紧轨道，其包括沿着所述内护罩部分轴向延伸的狭槽，所述狭槽限定两个相对的壁，每个壁承载一排齿，从而两排齿彼此间隔开，使得齿朝向彼此延伸；所述牵拉器位于所述狭槽附近；

垂直于护罩延伸的夹紧螺栓，所述夹紧螺栓可以通过锁定杆的操作围绕其长轴线旋转；

带齿块体，所述带齿块体在每一侧上具有一排齿，每排齿之间的齿距等于所述狭槽的对应排齿的齿距或是其整数倍；

所述带齿块体由承载件元件支撑，所述承载件元件响应于所述夹紧螺栓的旋转而移动，进而使所述带齿块体在夹紧位置和未夹紧位置之间移动，在所述夹紧位置中所述带齿块体位于所述狭槽中，所述带齿块体的齿位于与所述狭槽的齿相同的平面中，在所述未夹紧位置中，所述带齿块体被保持成使得所述带齿块体的齿处于所述狭槽的齿的平面之外，在发生碰撞时能够从所述承载件元件释放所述带齿块体，使得所述带齿块体接触所述牵拉器；

并且其中所述牵拉器的接触面和所述带齿块体的接触面布置成使得当所述带齿块体被推到所述牵拉器上时防止所述带齿块体旋转超过预定量，从而促使所述带齿块体与所述狭槽的齿啮合。

当块体相对于牵拉器歪斜时，作用在牵拉器上的块体产生旋转力矩。因此，块体试图旋转并且在这样做时被推到狭槽的一侧上的齿上，以确保块体由于狭槽的齿作用在块体的齿上产生的相反旋转力矩而不会扭转脱离啮合。产生这种相反的旋转力矩是因为齿沿着块体的边缘定位。

所述牵拉器的接触面可包括第一平面，所述第一平面从更靠近所述狭槽的中心线的第一点延伸到更靠近所述狭槽的边缘的第二点，所述带齿块体被偏压到所述边缘上，所述第一平面从所述第一点向所述第二点渐缩，并且带齿块体的接触面可以包括与第一平面配合的对应平面。

因此，可以认为牵拉器的面朝向一侧被切除，并且牵拉器的面朝向同一侧突出。

牵拉器的接触面上的第一点可以从牵拉器的接触面的中心偏移，该接触面的中心又可以在朝向狭槽的侧部的方向上偏离狭槽的中心线，带齿块体被牵拉器偏压向所述侧部。

第一平面可以以介于5度和20度之间的压力角倾斜。当在狭槽中未旋转时，带齿块体的对应面可具有介于5度和23度之间的压力角，带齿块体的压力角略高于牵拉器的压力角。一旦旋转，带齿块体的压力角可以匹配牵拉器的压力角。

对应平面的角度可大于所述第一平面的角度。

牵拉器可以布置成当其首次接合所述带齿块体时侧向移动经过所述狭槽，侧向移动由于倾斜的接触面而产生所述带齿块体的旋转，一旦所述牵拉器移动以接触所述狭槽的一侧或所述狭槽的一侧上的齿的齿尖，则所述侧向移动停止。

牵拉器可以布置成使得当带齿块体作用在牵拉器上的力增加时，带齿块体进一步旋转。

牵拉器和带齿块体中的一个可以在折叠期间在预期的典型载荷下发生塑性变形，该变形在牵拉器完成其允许的侧向移动之后发生。

带齿块体的齿可以塑性变形。

带齿块体可在每侧上承载多个齿，例如2、3或4个齿。牵拉器和 /或带齿块体的塑性变形可以使得在高负载条件下块体的一侧上的所有齿完全啮合狭槽的该侧上的齿，同时块体在狭槽中略微旋转。

牵拉器可以包括块，所述块连接到可变形的能量吸收带。

能量吸收带可以在所述牵拉器的块和所述支撑托架之间延伸，或者在所述牵拉器的块和通过所述夹紧机构固定到所述支撑托架的固定件之间延伸，所述固定件在所述外护罩折叠时不随着所述外护罩轴向移动。牵拉器的运动使带变形，从而吸收折叠中的能量。

承载件元件可以支撑块体，使得块体在狭槽中时自由地侧向移动。

狭槽的两排齿中的齿和块体的两排齿中的齿成形为使得对于外护罩相对于内护罩的任何给定位置，当所述承载件从所述未夹紧位置移动到所述夹紧位置时，所述带齿块体自由地移动到所述狭槽中，而不会由于所述带齿块体的齿撞击所述狭槽的齿而受阻。

所述狭槽的第一排的齿和所述带齿块体的对应齿在齿侧对齿侧接触时防止所述带齿块体沿着所述狭槽在对应于所述护罩的伸缩折叠的方向上轴向移动，并且其中，所述狭槽的第二排的齿和所述带齿块体的对应齿允许所述带齿块体沿着所述狭槽在对应于所述护罩的折叠的方向上轴向移动，同时将推力施加到所述带齿块体，使得所述块体侧向移动经过所述狭槽，从而第一排的齿的齿侧面向所述带齿块体的对应齿的齿侧。

通过提供四排齿，如上所述两排齿布置在狭槽上而两排齿布置在块体上，根据本发明的转向组件确保在夹紧机构的未夹紧位置中移动齿条上的齿排保持脱离固定齿条的齿排，而在夹紧位置中移动齿条的一排齿与固定齿条的一排齿互锁，通过布置成将在狭槽上和带齿块体上的齿相对于彼此对准而保证夹紧位置中的互锁，使得在固定齿条上的排中的一排齿的端面在齿上齿的位置中与移动齿条的一排齿的端面对准，狭槽上的另一排的齿在齿上齿的位置中不会与带齿块体上的另一排的齿对准，并且进一步通过将机构构造且布置成在该齿上齿情况发生在从未夹紧位置移动到夹紧位置时，随后在继续移动期间，狭槽的齿与块体的齿相互作用导致块体沿着未处于齿上齿位置中的齿排的方向侧向移动，从而导致这些齿排在机构最终抵达锁定位置时互相啮合。

因为在锁定期间始终存在一对未位于齿上齿的位置中的齿排，所以使移动齿条移动以允许该对齿排啮合，因而始终确保强制锁定。

此外，因为每排齿的齿尖在平行于其他排齿的齿尖的平面中延伸，所以确保在发生碰撞时(碰撞将倾向于使固定齿条和移动齿条试图在齿排延伸所沿的方向上彼此平行地移动)在移动齿条的解锁运动方向上不存在力的分量。如果存在这种情况，则这是非常不希望的，因为碰撞载荷会试图拉伸夹紧销而引发潜在的故障。至少这种不需要的力将使得必须加强支撑托架，所述力将对支撑托架反作用，这也是不希望的。

因此，当所述带齿块体从解锁移动到锁定时，齿都沿着与所述夹紧机构产生的所述带齿块体的大致运动方向平行的方向延伸。

组件可以布置成使得对于护罩部分的所有伸缩位置而言，可以获得强制锁定。确保这一点的一种方法是通过将齿排中的齿布置成所有齿均具有相同的齿距(从一个齿的齿尖到相邻齿的齿尖的间距)。它们可以具有相同的齿高度(从齿喉到齿尖)，使得它们可以完全啮合。

狭槽和带齿块体的第一侧的齿可被认为是功能齿，只要它们在碰撞中主动地啮合以防止折叠，并且所述狭槽和所述带齿块体的另一侧上的齿可被认为是非功能齿，因为它们不会阻止所述护罩在折叠方向上移动，而是将所述带齿块体推到所述狭槽的另一侧以允许所述功能齿防止进一步的移动。

功能齿和非功能齿的目的是确保在碰撞期间块体一直位于狭槽的同一侧上，而不受它在移动到第一位置时紧接着夹紧之后其所处位置的影响。

在折叠期间，牵拉器可以将块体推到功能侧的齿上。

在带齿块体的一排齿的齿尖与带齿块体的另一排齿的齿尖之间的垂直距离可以基本上等于在狭槽的一排齿的齿尖与另一排齿的齿根之间的间距，从而当块体的一排齿的齿尖与狭槽的对应排齿的齿尖对齐时基本上防止块体在狭槽中旋转。

狭槽的一排齿可以相对于狭槽的另一排齿沿着狭槽交错，而带齿块体的一排齿可以与带齿块体的另一排齿对齐。

替代地，块体的一排齿可以沿着块体相对于块体的另一排齿交错，而狭槽的一排齿可以与狭槽的另一排齿对齐。

交错的齿相对于彼此偏移的距离可以基本上是一排中的齿之间的齿距的一半。

狭槽和块体的每排中的所有齿都可以与相邻的一个或多个齿隔开一距离，即，一排齿都具有相同的齿距e。

一排中的每个齿的形状可以相同。齿可以沿着与相邻齿相同的方向对齐。齿可以各自具有相同的高度和相同的宽度。

齿排的每个齿均可包括锯齿。这允许在齿的一个齿侧上实现小的压力角，可能低至0度，同时在齿的齿根处保持足够的宽度以防止其折断。

当柱折叠时，在功能侧上相互接触的齿的齿侧的压力角可以是零度，以提供最大程度的运动阻挡而不受齿侧表面的摩擦系数的影响。非零压力角也是可接受的。只要压力角的正切小于齿间作用的摩擦系数，那么在功能侧上将不存在齿的侧向分离，因此将确保在护罩的进一步折叠时的完全强制阻挡。

功能侧上的狭槽的齿和块体的齿皆可以包括具有零或接近零的压力角的平坦部分，因此它们在由平坦部分的重叠部限定的宽区域上接触。

当护罩沿折叠方向移动时，在非功能侧上的相互接触的齿的齿侧的压力角可以介于30度和60度之间，优选地基本上50度，以给予块体朝向功能侧的最佳推力。齿的齿侧的摩擦系数可以保持较低，例如使用诸如PTFE的低摩擦涂层，以防止结合。

类似地，当护罩可伸缩地延伸时功能侧上的相互接触的齿的齿侧的压力角可以介于30度和60度之间，优选地是大致50度的压力角，以便在驾驶员试图在正常使用期间拉动方向盘时将块体推过功能侧。当护罩延伸时非功能侧上的相互接触的齿的齿侧的压力角可以是零度或接近零，以在夹紧到被拉向驾驶员的方向盘上时强制阻止运动。

可以在位于非功能侧上的齿上设置扁平齿尖，在使用时，如果块体沿着狭槽移动则扁平齿尖在彼此之上滑动，同时与狭槽的功能侧对齐。扁平齿尖可以由圆角限定，这确保了齿尖在接触时不会被损坏并且有助于引导块体直到扁平齿尖接触为止。

扁平齿尖的设置使得当块体沿着狭槽移动时块体在功能侧上花费的时间最大化。

狭槽的齿相对于狭槽b1的宽度以及相对于带齿块体的宽度a的高度b2可以选择，使得当扁平齿尖与带齿块体的功能侧上的齿的齿尖接触时扁平齿尖接触功能侧上的狭槽的齿之间的平台部或处于不超过该平台部的1mm或2mm内，在块体上的两排齿的齿尖之间测量所述宽度。

功能侧上的齿之间的平台部也可以是平坦的以引导带齿块体。

功能侧上的齿的齿尖可以带有尖端，没有任何显著的平坦部分，这是因为确保在任何延长距离上块体与狭槽的非功能侧保持对准是无益的。

夹紧轨道可以固定到内护罩部分的上表面或侧表面。

为了确保在夹紧期间不会发生齿上齿阻挡，可以对狭槽和/或块体的齿的端面进行倒角或斜切以限定互补斜坡。由齿尖彼此面对的两排齿中的一排齿的端部形成的斜坡可以倾斜，使得从齿根延伸并且向前经过齿尖的线将与来自另一排面对的齿的斜坡的对应线相交。背向的另外两排齿的斜坡可以在相反方向上倾斜，使得从齿的齿尖延伸并且向前经过齿根的线将与来自另一排齿的斜坡的对应线相交。

在一种布置中，斜坡可以成形为使得齿在其齿根处比在其齿尖处更宽。斜坡确保在块体的齿的侧部撞击狭槽的齿的侧部的情况下，所施加的任何锁定力因此将部分地转换成将移动块体移动到侧部所需的侧向力。

当然，不需要在齿的斜切的倾斜端面之间直接接触，这导致块体的侧向移动。狭槽旁边的轨道和块体可以设置有突出部，当齿处于齿上齿位置或者以其它方式处于齿上齿位置时，所述突出部彼此撞击。因而，这些突出部而不是齿本身产生侧向力。突出部可以被认为是用于移动齿条的引导件。

转向柱组件还可以包括摇杆，所述摇杆包括主体，操作杆臂从所述主体延伸，所述主体具有开口，所述夹紧螺栓穿过所述开口，所述摇杆将所述夹紧螺栓的沿着第一方向围绕其轴线的旋转转换成所述操作杆臂的向上运动，而当所述夹紧螺栓沿相反的第二方向旋转时转换成向下运动，所述操作杆臂连接到承载件元件，使得所述操作杆臂的上下运动引起所述带齿块体在所述夹紧位置和未夹紧位置之间运动。

夹紧螺栓和带齿块体之间的连接限定了空转机构。

空转机构可以提供夹紧螺栓和摇杆之间或摇杆和承载件元件之间或夹紧螺栓/摇杆和摇杆/承载件元件之间两者的空转。

所述空转机构允许所述夹紧螺栓的角运动为至少20度或至少30 度，并且优选地介于30度和40度之间，同时实现所述带齿块体的小于20mm的线性运动。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的一个实施例，并且如附图所示：

图1描绘了根据本发明第一方面的转向柱组件的等距视图；

图2示出了图1的转向柱组件的平面图；

图3是图2的转向柱组件沿线A﹣A截取的截面图；

图4是图3的摇杆、带齿块体和狭槽的放大视图；

图5示出了带齿块体和承载件元件，其中，带齿块体在夹紧状态中位于狭槽中，为清楚起见，移除了所有其它部分；

图6a至6d示出了在转向柱组件折叠期间带齿块体在狭槽内的不希望的运动；

图7a至7c示出了在转向柱组件折叠期间带齿块体在狭槽内的理想运动；和

图8a和8b示出了根据本发明的第一方面的带齿块体和牵拉器的布置，其中，带齿块体与非功能侧对齐。

具体实施方式

首先参照图1至图3，示出了根据本发明的第一方面的转向柱组件100。转向柱组件100包括护罩102、104，该护罩102、104具有内护罩部分102和外护罩部分104，每个护罩部分均包括基本上圆筒形管。护罩102、104从齿轮箱壳体(未示出)延伸，该齿轮箱壳体在枢转点处固定到车身的一部分而且还可释放地固定到支撑托架106，该支撑托架106固定到车辆，通常在枢轴和方向盘之间的某处焊接或螺栓连接到仪表板下方的区域。

护罩部分102、104可相对于彼此移动，其中，内护罩部分102 的端部滑动装配在外护罩部分104的端部内。护罩102、104包围伸缩转向柱轴108、110。轴108、110包括上轴部分108，该上轴部分108 至少部分地包围下轴部分110，这两个部分通过互补的轴向延伸花键112连接。上轴部分108的相反端是锥形，使得其可以固定到方向盘 (未示出)。下轴部分110连接到齿轮箱壳体(未示出)，该齿轮箱壳体又连接到车辆的行路轮。本领域技术人员将理解的是本发明还应用于所谓的“倒置的管中管”组件，其中移动部件将在固定部分上而不是在固定部分中滑动。

如图所示，上轴部分108装配在下轴部分110上并且可以轴向移动，而下轴部分110沿轴向方向固定。类似地，内护罩部分102朝向方向盘定位并在外护罩部分104内滑动，该外护罩部分104也沿轴向方向固定。上柱轴承组件114位于上轴部分和外护罩部分之间。这紧密地填充空间并确保轴108、110可靠地定位在护罩102、104内。

护罩102、104通过夹紧机构116固定到托架106。夹紧机构116 可以被解锁和锁定，以允许通过围绕枢轴点枢转来调节转向柱护罩 102、104的倾斜。当锁定时，转向柱护罩102、104不会轻易移动。

托架106包括两条臂118，臂118在竖直平面中大致向下延伸并且向下延伸到护罩102、104的两侧。托架106可使用穿过托架116 中的开口120的螺栓(未示出)而固定到车身。

夹紧机构116包括夹紧螺栓122或销，所述夹紧螺栓122或销穿过每条臂118中的相应的大致竖直狭槽124。竖直狭槽124的形状确定转向柱护罩102、104的可用的倾斜调节。狭槽124包括具有多个齿的竖直齿条126。安装在夹紧螺栓122上的相应凸轮128在夹紧螺栓122旋转时可释放地与竖直齿条126的齿啮合。安装在夹紧螺栓122 的一端附近的操作杆130使这种旋转成为可能。因此，可以调节转向柱组件100的倾斜。

为了调节前后距离，提供了夹紧轨道或水平齿条132，所述夹紧轨道或水平齿条132在所示实施例中固定到内护罩部分102的外表面 134。水平齿条132包括具有两排相对且平行的齿138的狭槽136，所述狭槽136沿着内护罩部分102在轴向方向上延伸。

带齿块体140与水平齿条132可释放地啮合。带齿块体140在其每个侧部上包括一排齿，这些齿互补成形以允许与水平齿条132的齿啮合。带齿块体140通过承载件元件142相对于支撑托架106保持在固定位置中。因此，在带齿块体140处于夹紧状态的条件下，齿提供带齿块体140相对于水平齿条132的强制锁定，并且从而提供支撑托架106相对于水平齿条132的强制锁定，这防止内护罩部分102沿着轴向方向移动。在本说明书的下文中将参照附图中的图7a至8b更详细地解释带齿块体的齿以及狭槽的齿的形状和功能。

摇杆144控制带齿块体140的可释放啮合，该摇杆144附接到夹紧螺栓122并且在使用中定位在支撑托架106的两条臂118之间。在图4中详细示出摇杆144。

摇杆144包括围绕夹紧螺栓122定位的主体146和操作杆臂148，该操作杆臂148朝向承载件元件142中的开口149延伸并且容纳在开口149内。承载件元件142在引导件150内被保持在支撑托架106中，所述引导件150允许相对于护罩102、104仅仅沿着径向方向运动。这样，当摇杆144沿第一方向旋转时，操作杆臂148压靠在承载件元件 142的上部152上，从而导致承载件元件142移动离开水平齿条132 并且使带齿块体140脱离啮合。在摇杆144沿与第一方向相反的第二方向旋转时，承载件元件142下降并且带齿块体140与水平齿条132啮合。

在将大力施加在带齿块体140上的情况下，例如在车辆驾驶员撞击方向盘的碰撞的情况下，带齿块体140可与承载件元件142分离。带齿块体140通过易碎销154连接到承载件元件142。易碎销154构造成在施加预定力时断裂，因此所述预定力可以构造成在碰撞情况中可能承受的力。易碎销154的断裂允许内护罩部分102(附接有水平齿条132和带齿块体140)折叠，而与此同时夹紧机构116和承载件元件142相对于支撑托架106保持就位。

在折叠期间，带齿块体140将撞击在牵拉器156上并使得牵拉器 156移动。牵拉器156包括材料条，通常是金属条，所述材料条在带齿块体140移动时围绕砧座158变形。这样，转向柱组件100的折叠受到控制。

夹紧机构116(包括摇杆144和承载件元件142)还包括空转机构 160。空转机构160构造成使得夹紧机构116的操作杆130可以移动通过一角度，该角度与啮合和脱离带齿块体140的角度相比较大。这导致增强的用户体验。

通过摇杆144和夹紧螺栓在它们接合的点处的相对形状允许空转机构160的第一部分。相对形状允许夹紧螺栓122在接合摇杆144并引起摇杆144移动之前在摇杆144内自由。这允许操作杆130在摇杆 144移动之前移动通过由摇杆144和夹紧螺栓122的相对形状所允许的预定角度。因此，空转机构160的第一部分导致夹紧螺栓122和摇杆144之间的旋转复位。

在所示实施例中，夹紧螺栓122形成为扁平的圆柱体，产生两个另外的相对面162。类似地，夹紧螺栓122穿过的摇杆144的孔164 基本上是圆筒形，而且具有两个向内弯曲的相对面166。在夹紧螺栓 122的相对面162和摇杆144的向内弯曲面166之间形成空间，所述空间允许在接合之前空转。由于摇杆144的向内弯曲面166的曲率，因此接合区域相对较大，使得操作杆130运动的力分散在摇杆144上。然而，也可以提供平面，不过这可能导致摇杆144内的高水平应力。

也可以使用在接合之前允许夹紧螺栓122和摇杆144之间运动的替代方法。例如，两个部件之间的松弛配合销可以允许自由游隙，或可以调整任何其他形式的相互接合，以实现该特征。

通过摇杆144的操作杆臂148与承载件元件142的接合形成空转机构160的另一部分。承载件元件142中的开口149大于操作杆臂148，使得操作杆臂148可以在接触承载件元件142之前在承载件元件142 内移动。另外，由于开口149比操作杆臂148宽，因此承载件元件142 可以在带齿块体140与水平齿条132接合期间横向移动，从而有助于接合。

作为附加特征，片簧168至少部分地定位在操作杆臂148和承载件元件142之间。在所示实施例中，当夹紧机构116处于夹紧位置中时，片簧168用于向承载件元件142提供偏压力。有利地，片簧168 还减小了承载件元件142的咔哒声，从而确保用户的高质量组装感觉。片簧168固定到承载件元件142的上部152上并在操作杆臂148的一端上延伸。当操作杆臂148顺时针移动时，片簧168没有吸收任何运动并且操作杆臂148迫使承载件元件142在引导件150中向上移动。然而，当操作杆臂148逆时针移动时，一旦接合带齿块体140，片簧 168就会抵抗运动，从而将偏压力施加到带齿块体140上，并且向使用者提供增加的力反馈，使得他们知道带齿块体140与水平齿条132 啮合。为了帮助片簧168下压，操作杆臂148包括突出部，所述突出部在运动过程中接合片簧168。替代地，可以在片簧168自身上设置突出部。

提供螺旋弹簧170，其将摇杆144定位在夹紧螺栓122的中心。螺旋弹簧170抵抗摇杆144沿夹紧螺栓122的任何实质横向移动，而同时防止或限制支撑托架106、夹紧螺栓122和摇杆144之间的振动传递，从而降低出现不希望咔哒声的机会。

如图7a至7c所示，狭槽136和带齿块体140的第一侧的齿可以被认为是功能齿176，只要它们在碰撞中主动啮合以防止折叠即可。狭槽136和带齿块体140的另一侧上的齿可以被认为是非功能齿178，这是因为它们不会阻止护罩沿着折叠方向移动，而是将带齿块体140 推到狭槽136的另一侧，以允许功能齿176防止进一步移动。

在图6a至6d中示出在转向柱折叠期间带齿块体240的潜在不期望运动。在图6a中，可以看到的是在折叠期间当如图所示水平齿条 232沿向上方向移动时，带齿块体240开始脱离与狭槽的功能侧276 的啮合。最初，块体240的功能侧276上的三个齿272啮合或几乎啮合。

然而，带齿块体240由于其相对于承载件元件缺乏固定而在折叠期间具有旋转的趋势。一旦旋转开始，块体240就被狭槽236的齿238 推动，直到它撞击狭槽的非功能侧278。这是不希望的，原因在于当带齿块体240接触牵拉器256时，仅通过单个齿282传递在转向柱折叠期间传递的碰撞力。因此，当带齿块体240撞击牵拉器256时，力可以高到足以剪断传递力的单个齿282或以其他方式显著地使其变形，如图6c所示。

一旦齿282剪断，带齿块体240就受到来自非功能侧278和牵拉器256的力的作用，其使带齿块体240沿相反方向旋转，这促使其与狭槽的非功能侧278接合。这样，带齿块体240可朝向功能侧276向后滑动，块体240将相对于狭槽236滑动，并且事件链可重复。因此，转向柱的折叠将能够以较少受控的方式继续，并且避免或限制了牵拉器的有效性。

在图7a至7c中，本布置优于图6的布置的优点显而易见。从相同位置开始，带齿块体140再次开始如所观察的那样顺时针方向旋转。然而，随着旋转发生，带齿块体140和牵拉器156的接触表面184、 186接触。在本实施例中，接触表面184、186各自包括锥形部分188、190，所述锥形部分188、190与接触表面184、186的其余部分成一角度。

牵拉器156的锥形部分或第一平面188从更靠近狭槽136的中心线的第一点192延伸到更靠近狭槽136的边缘的第二点194，带齿块体140将被偏压到所述狭槽136的边缘上。第一平面188以大约20 度的角度向后渐缩，但是角度可以根据个体设计而变化。

带齿块体140的接触表面184具有锥形部分或对应的平面190，所述锥形部分或对应的平面190以与第一平面188相似的角度向前渐缩。有利地，带齿块体140的对应平面190的角度可以与第一平面188 的角度相等或比第一平面188的角度大，从而当带齿块体140旋转时锥形部分196的齿尖196接触牵拉器156的第一平面188。

再次参见图7a至7c，可以看出带齿块体140的旋转使第一平面 188和对应平面190接触。该接触防止带齿块体140过度旋转。如观察的那样，该接触还促使牵拉器156朝向狭槽136的右侧移动。同时，该运动促使带齿块体140沿与其初始旋转相反的方向旋转。防止牵拉器156太高的侧向移动水平。例如，可以通过其下侧上的突出部来实现这种防止，该突出部保持在狭槽内并因此在其运动的极端处与狭槽 136的齿138的齿尖碰撞。

即使带齿块体140处于非最佳位置，例如轻微旋转，带齿块体140 的功能侧176上的齿也与狭槽136的齿138保持足够的啮合，以防止齿中的任意一个过载和随后出现故障。当带齿块体140接触牵拉器156 时，这种啮合可导致狭槽136或带齿块体140的齿发生变形，从而进一步增强啮合并确保折叠力被传递通过组件。此外，牵拉器156或带齿块体140的接触表面184、186也可以变形，以为了更有效地传递力。针对带齿块体140和狭槽136中的一个使用具有较低硬度的材料可以改善变形，使得齿可以更容易地变形。

在图8a中，在带齿块体140在与狭槽136的非功能侧178对齐的同时撞击牵拉器156的情况下，显而易见的是接触表面如何接合，从而再次防止带齿块体140的任何实质旋转。当柱折叠时，非功能侧178 将朝向功能侧176推动带齿块体140，从而导致图7a的布置。

在该接触的放大视图中，如图8b所示，可以看出的是为了最大化防止旋转的有效性，第一平面188和对应的平面190的角度应该是不同的。具体地，有利的是，对应的平面190的角度β大于第一平面188 的角度α。通过这样做，更可能的是带齿块体140的锥形部分的齿尖 196是第一个接触牵拉器156的接触表面186的部分。

Claims (21)

1.一种转向柱组件，其包括：

支撑托架；

伸缩护罩，其具有外护罩部分和内护罩部分，所述内护罩部分的一端延伸到所述外护罩部分中，所述内护罩部分通过夹紧机构相对于所述支撑托架固定就位；

包括牵拉器的能量吸收机构；

固定到所述内护罩部分的夹紧轨道，其包括沿着所述内护罩部分轴向延伸的狭槽，所述狭槽限定两个相对的壁，每个壁承载一排齿，从而两排齿彼此间隔开，使得齿朝向彼此延伸；所述牵拉器位于所述狭槽附近；

垂直于所述护罩延伸的夹紧螺栓，所述夹紧螺栓能够通过锁定杆的操作围绕其长轴线旋转；

带齿块体，所述带齿块体在每一侧上具有一排齿，每排齿之间的齿距等于所述狭槽的对应排齿的齿距或是其整数倍；

所述带齿块体由承载件元件支撑，所述承载件元件响应于所述夹紧螺栓的旋转而移动，进而使所述带齿块体在夹紧位置和未夹紧位置之间移动，在所述夹紧位置中所述带齿块体位于所述狭槽中，所述带齿块体的齿位于与所述狭槽的齿相同的平面中，在所述未夹紧位置中，所述带齿块体被保持成使得所述带齿块体的齿处于所述狭槽的齿的平面之外，在发生碰撞时能够从所述承载件元件释放所述带齿块体，使得所述带齿块体接触所述牵拉器；

并且其中所述牵拉器的接触面和所述带齿块体的接触面布置成使得当所述带齿块体被推到所述牵拉器上时防止所述带齿块体旋转超过预定量，从而促使所述带齿块体与所述狭槽的齿啮合。

2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述牵拉器的接触面包括第一平面，所述第一平面从更靠近所述狭槽的中心线的第一点延伸到更靠近所述狭槽的边缘的第二点，所述带齿块体被偏压到所述边缘上，所述第一平面从所述第一点向所述第二点渐缩。

3.根据权利要求2所述的转向柱组件，其中，所述带齿块体的接触面包括与所述第一平面配合的对应平面。

4.根据权利要求2或3所述的转向柱组件，其中，所述牵拉器的接触面的第一点在朝向所述狭槽的侧部的方向上偏离所述牵拉器的接触面的中心，所述牵拉器使所述带齿块体偏压向所述狭槽的所述侧部。

5.根据权利要求2或3所述的转向柱组件，其中，所述牵拉器的接触面的第一点在朝向所述狭槽的侧部的方向上偏离所述狭槽的中心线，所述牵拉器使所述带齿块体偏压向所述狭槽的所述侧部。

6.根据权利要求2或3所述的转向柱组件，其中，所述第一平面以介于5度和20度之间的角度倾斜。

7.根据权利要求2所述的转向柱组件，其中，所述牵拉器布置成当其首次接合所述带齿块体时侧向移动经过所述狭槽，侧向移动由于倾斜的接触面而产生所述带齿块体的旋转，一旦所述牵拉器移动以接触所述狭槽的一侧或所述狭槽的一侧上的齿的齿尖，则所述侧向移动停止。

8.根据权利要求7所述的转向柱组件，其中，所述牵拉器和所述带齿块体中的一个在折叠期间预期的典型载荷作用下能够塑性变形，该变形在所述牵拉器完成其允许的侧向移动之后发生。

9.根据权利要求7所述的转向柱组件，其中，所述带齿块体在每侧上包括多个齿，所述牵拉器和/或所述带齿块体的塑性变形使得在高负载作用下，所述带齿块体的一侧上的所有齿完全啮合所述狭槽的该侧上的齿，同时带齿块体在所述狭槽中稍微旋转。

10.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述牵拉器包括连接到能够变形的能量吸收带的块。

11.根据权利要求7所述的转向柱组件，其中，所述承载件元件支撑所述带齿块体，使得所述带齿块体在位于所述狭槽中时自由地侧向移动。

12.根据权利要求7所述的转向柱组件，其中，所述狭槽的两排齿的齿和所述带齿块体的两排齿的齿成形为使得对于所述外护罩相对于所述内护罩的任何给定的位置，当所述承载件从所述未夹紧位置移动到所述夹紧位置时，所述带齿块体自由地移动到所述狭槽中，而不会由于所述带齿块体的齿撞击所述狭槽的齿而受阻。

13.根据权利要求7所述的转向柱组件，其中，所述狭槽的第一排的齿和所述带齿块体的对应齿在齿侧对齿侧接触时防止所述带齿块体沿着所述狭槽在对应于所述护罩的伸缩折叠的方向上轴向移动，并且其中，所述狭槽的第二排的齿和所述带齿块体的对应齿允许所述带齿块体沿着所述狭槽在对应于所述护罩的折叠的方向上轴向移动，同时将推力施加到所述带齿块体，使得所述块体侧向移动经过所述狭槽，从而第一排的齿的齿侧面向所述带齿块体的对应齿的齿侧。

14.根据权利要求7所述的转向柱组件，其中，所述狭槽和所述带齿块体的第一侧的齿被认为是功能齿，只要它们在碰撞中主动地啮合以防止折叠，并且所述狭槽和所述带齿块体的另一侧上的齿被认为是非功能齿，因为它们不会阻止所述护罩在折叠方向上移动，而是将所述带齿块体推到所述狭槽的另一侧以允许所述功能齿防止进一步的移动。

15.根据权利要求14所述的转向柱组件，其中，所述牵拉器在折叠期间将所述带齿块体推到功能侧的齿上。

16.根据权利要求7所述的转向柱组件，其中，所述带齿块体的一排齿的齿尖与所述带齿块体的另一排齿的齿尖之间的垂直距离基本上等于所述狭槽的一排齿的齿尖和另一排齿的齿根之间的间距，从而当所述带齿块体的一排齿的齿尖与所述狭槽的对应排齿的齿尖对准时基本上防止所述带齿块体在所述狭槽中的旋转。

17.根据权利要求7所述的转向柱组件，其中，所述狭槽的一排的齿沿着所述狭槽相对于所述狭槽的另一排的齿交错，而所述带齿块体的一排的齿与所述带齿块体的另一排的齿对齐。

18.根据权利要求7所述的转向柱组件，还包括摇杆，所述摇杆包括主体，操作杆臂从所述主体延伸，所述主体具有开口，所述夹紧螺栓穿过所述开口，所述摇杆将所述夹紧螺栓的沿着第一方向围绕其轴线的旋转转换成所述操作杆臂的向上运动，而当所述夹紧螺栓沿相反的第二方向旋转时转换成向下运动，所述操作杆臂连接到承载件元件，使得所述操作杆臂的上下运动引起所述带齿块体在所述夹紧位置和未夹紧位置之间运动。

19.根据权利要求18所述的转向柱组件，其中，所述夹紧螺栓和所述带齿块体之间的连接限定了空转机构。

20.根据权利要求19所述的转向柱组件，其中，所述空转机构允许所述夹紧螺栓的角运动为至少20度或至少30度，同时实现所述带齿块体的小于20mm的线性运动。

21.根据权利要求19所述的转向柱组件，其中，所述空转机构允许所述夹紧螺栓的角运动介于30度和40度之间，同时实现所述带齿块体的小于20mm的线性运动。

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