CN109641610A - 转向柱组件 - Google Patents

Abstract

转向柱组件，包括：伸缩罩，该伸缩罩有外部罩部分和内部罩部分；夹持导轨，该夹持导轨固定在内部罩部分的上表面上，包括狭槽；夹持螺栓(122)，该夹持螺栓(122)垂直于罩延伸；摇臂(144)，该摇臂(144)包括本体(146)，操作杆臂(148)从本体(146)伸出，该本体(146)有开口，夹持螺栓(122)穿过该开口，摇臂(144)将夹持螺栓(122)绕其轴线沿第一方向的旋转转换成操作杆臂(148)的向上运动，当夹持螺栓(122)沿相反的第二方向旋转时转换成向下运动；齿块(140)，该齿块(140)有两个相对的锁定齿齿条，该锁定齿齿条与载体元件(142)连接，该载体元件(142)再与摇臂(144)的操作杆臂(148)连接，从而操作杆臂(148)的上下运动引起载体元件(142)在上部位置和下部位置之间的上下运动。当载体元件(142)处于上部位置和下部位置中的一个时，齿块(140)位于狭槽内，以使得齿块(140)的一排齿与狭槽的一排齿接合，在载体元件(142)处于上部位置和下部位置中的另一个的情况下，齿块(140)的齿保持离开狭槽，其中，在夹持螺栓(122)和载体元件(142)之间的连接限定了空动机构，该空动机构防止夹持螺栓(122)的一些旋转运动转换成齿块(140)的运动。

Description

转向柱组件

本发明涉及转向柱组件的改进，更特别是涉及包括空动机构的转向柱组件。

已知提供了一种可收缩的转向柱组件，它包括被支承在转向柱罩内的转向轴。为了防止在碰撞事件中对驾驶员造成较大伤害，转向柱应当能够在通过方向盘施加轴向载荷时收缩，例如在正面碰撞中，其中，未约束的驾驶员将被抛到方向盘上。

典型的可收缩转向柱组件包括伸缩罩，该伸缩罩有外部罩部分和内部罩部分，该内部罩部分的端部伸入外部罩部分中。外部罩部分可以比内部罩部分更靠近方向盘或者更远离方向盘。也具有上部轴部分和下部轴部分的伸缩转向轴通过一个或多个轴承组件而被支承在罩内。方向盘固定在上部轴部分上。

最靠近方向盘的罩部分必须能够在碰撞过程中运动或收缩，以便允许方向盘相对于车身向前运动，但是在正常使用时要防止其运动。还需要使得罩相对于车身固定，以便限定方向盘的倾斜位置。这通常通过夹持机构来实现，该夹持机构将罩固定到支承托架上，该支承托架再固定在车身上，可能固定在设置于车辆仪表板后面的横梁上。夹持机构可以是可调节的，以便允许进行方向盘的伸展调节和/或倾斜调节。在碰撞事件中，罩必须能够运动，这将在夹持结构能够脱开或者支承托架能够从车身脱离时实现，以便使得转向柱组件可伸缩地收缩。

本发明的目的是提供一种转向柱组件，它改进了在转向柱组件的现有技术设计中存在的一些限制。

根据本发明的第一方面，提供了一种转向柱组件，它包括：

伸缩罩，该伸缩罩有外部罩部分和内部罩部分，内部罩部分的端部延伸至外部罩部分中；

夹持导轨，该夹持导轨固定在内部罩部分的上表面上，包括沿内部罩部分轴向延伸的狭槽，该狭槽限定了两个相对的壁，各壁带有锁定齿的齿条；

夹持螺栓，该夹持螺栓垂直于罩延伸，该夹持螺栓可以通过锁定杆的操作而绕它的长轴旋转，

摇臂，该摇臂包括本体，操作杆臂从该本体伸出，该本体有开口，夹持螺栓穿过该开口，摇臂将夹持螺栓绕其轴线沿第一方向的旋转转换成操作杆臂的向上运动，并且当夹持螺栓沿相反的第二方向旋转时转换成向下运动；

齿块，该齿块有两个相对的锁定齿齿条，该锁定齿齿条与载体元件连接，该载体元件再与摇臂的操作杆连接，这样，操作杆臂的上下运动引起载体元件在上部位置和下部位置之间的上下运动；

因此，在载体元件处于上部位置和下部位置中的一个的情况下，齿块位于狭槽内，以使得齿块的一排齿与狭槽的一排齿接合，且在载体元件处于上部位置和下部位置中的另一个的情况下，齿块的齿保持离开狭槽，以及

其中，在夹持螺栓和载体元件之间的连接限定了空动机构，该空动机构防止夹持螺栓的一些旋转运动转换成齿块的运动。

空动机构可以允许夹持螺栓的至少20度的角运动，或至少30度，并优选是在30和40度之间，同时实现齿块的线性运动小于20mm。

空动机构可以提供用于在夹持螺栓和摇臂之间的旋转空动或旋转角度减小，或者在摇臂和载体元件之间或者在夹持螺栓/摇臂和摇臂/载体元件之间的一些线性空动运动。

在夹持螺栓的其余运动过程中可以没有空动，特别是在夹持的最后阶段，因为齿块被压入狭槽中，以便提供可靠的夹持感和增加夹持力。

空动连接可以布置成在夹持/松开(即当齿块升高时)的开始/最后/中间阶段“失去”直至5度(或直至10度，或优选是直至20度)的夹持螺栓角运动。在夹持螺栓的这种旋转角度减小中，齿块可以停止运动。

由空动机构提供的空动可以通过在摇臂中的开口和夹持螺栓的相应部分的形状之间提供一些自由游隙来实现，以使得该自由游隙必须由夹持螺栓在它作用于摇臂上之前的一定量的旋转来占据。因此，开口和夹持螺栓可以包括在松开运动结束时的一些有意的自由游隙，该自由游隙实现所述旋转角度减小。

特别是，与摇臂一起布置的夹持螺栓部分可以包括非圆形的截面，在摇臂中的开口也是非圆形的截面。

摇臂的操作杆臂可以通过另外的空动机构而与载体元件连接。

载体元件可以包括刚性块，该刚性块有开口，摇臂的端部布置在该开口中，该刚性块优选是通过连接销而与齿块连接。

载体元件中的开口可以是过大尺寸的，以便提供一些空动。

特别是，可以提供弹簧，该弹簧作用在操作杆臂和载体元件或齿本体之间，当齿块与狭槽的齿接合时，弹簧由摇臂压缩，以便提供一些空动。

操作杆臂可以位于开口内，该开口的一侧由弹簧界定，在另一侧由载体元件的一部分限定，开口的宽度大于开口内的摇臂的宽度，以便除了由弹簧压缩提供的空动之外还提供一些附加的空动。

弹簧可以布置成在摇臂的操作杆臂接近它的最下部位置时压缩，以使得弹簧在夹持时在齿块和操作杆臂之间施加压缩力。

弹簧可以包括片簧。这可以包括固定在载体元件上的弯曲金属或复合条带。

载体元件可以自由地从一侧运动至另一侧，以便允许齿块在狭槽内从一侧运动至另一侧。

连接销可以是易断的，这样，在碰撞时预计的碰撞载荷将导致销断裂，从而允许齿块相对于载体元件自由运动。

下面将参考附图通过实例介绍如附图所示的本发明一个实施例，附图中：

图1描述了根据本发明第一方面的转向柱组件的等距视图；

图2表示了图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的剖视图；

图4是图3的摇臂、齿块和狭槽的放大图；

图5a至5d表示了图4的部件在松开和夹持运动时的简化视图。

首先参照图1至图3，图中表示了根据本发明第一方面的转向柱组件100。转向柱组件100包括罩102、104，该罩102、104有内部罩部分102和外部罩部分104，各罩部分包括基本柱形的管。罩102、104从齿轮箱壳体(未示出)伸出，该齿轮箱壳体在枢转点处固定在车身的一部分上，且该罩102、104还可释放地固定在支承托架106上，该支承托架106固定在车辆上，通常通过在枢轴和方向盘之间的某处将它焊接或螺栓连接在仪表板下面的区域上。

罩部分102、104可相对于彼此运动，其中，内部罩部分102的端部滑动装配在外部罩部分104的端部内。罩102、104环绕伸缩转向柱轴108、110。轴108、110包括上部轴部分108，该上部轴部分108至少局部环绕下部轴部分110，这两个部分通过互补的轴向延伸花键112来连接。上部轴部分108的相对端是锥形的，以使得它能够固定在方向盘(未示出)上。下部轴部分110与齿轮箱壳体(未示出)连接，齿轮箱壳体再与车辆的车轮连接。本领域技术人员应当理解，本发明还应用于所谓的“颠倒的管中管”组件，其中，运动部件将在固定部分上面滑动，而不是在它内部。

如图所示，上部轴部分108套装在下部轴部分110上，并能够轴向运动，而下部轴部分110沿轴向方向固定。类似地，内部罩部分102定位成朝向方向盘，并在外部罩部分104内滑动，该外部罩部分104也沿轴向方向固定。上部柱轴承组件114位于上部轴部分和外部罩部分之间。这紧贴地填充该空间，并保证轴108、110可靠地定位在罩102、104内。

罩102、104通过夹持机构116而固定在托架106上。夹持机构116能够被解锁和锁定，以便能够通过绕枢轴点枢转来调节转向柱罩102、104的倾斜。当锁定时，转向柱罩102、104不能很容易地运动。

托架106包括两个臂118，这两个臂118在竖直平面中大致向下延伸，并沿罩102、104的各侧延伸。托架106可使用螺栓(未示出)而固定在车身上，该螺栓穿过托架116中的开口120。

夹持机构116包括夹持螺栓122或销，该夹持螺栓122或销穿过在各臂118中的相应的大致竖直狭槽124。竖直狭槽124的形状确定了转向柱罩102、104的可用的倾斜调节范围。狭槽124包括具有多个齿的竖直齿条126。安装在夹持螺栓122上的相应凸轮128通过夹持螺栓122的旋转而可释放地与竖直齿条126的齿接合。安装在夹持螺栓122的一端附近的操作杆130能够进行该旋转。因此，能够调节转向柱组件100的倾斜程度。

为了调节伸展程度，提供了夹持导轨或水平齿条132，在所示实施例中，该夹持导轨或水平齿条132固定在内部罩部分102的外表面134上。水平齿条132包括狭槽136，该狭槽136有两行相对的平行的齿138，该齿138沿内部罩部分102沿轴向方向延伸。

齿块140与水平齿条132可释放地接合。齿块140在它的各侧面上包括齿，这些齿互补地成形以便能够与水平齿条132的齿接合。齿块140自身通过载体元件142而保持在相对于支承托架106的固定位置。因此，在齿块140处于接合状态的情况下，齿提供了齿块140相对于水平齿条132的形锁合，并因此提供了支承托架106相对于水平齿条132的形锁合，这防止内部罩部分102沿轴向方向运动。

齿块140的可释放接合由摇臂144来控制，摇臂144附接在夹持螺栓122上，并在使用中定位在支承托架106的两个臂118之间。摇臂144在图4中详细表示。

摇臂144包括：主体146，该主体146绕夹持螺栓122布置；以及操作杆臂148，该操作杆臂148朝向载体元件142的开口149延伸，并被接收在该载体元件142的开口149内。载体元件142在引导件150内保持在支承托架106中，该引导件150只能相对于罩102、104沿径向方向运动。因此，当摇臂144沿第一方向旋转时，操作杆臂148压靠在载体元件142的上部部分152上，从而使得载体元件142离开水平齿条132，并拉动齿块140而使其脱开接合状态。当摇臂144沿与第一方向相反的第二方向旋转时，载体元件142降低，且齿块140与水平齿条132接合。

在较大力施加于齿块140上的情况下，例如在碰撞事件(其中，车辆的驾驶员冲击方向盘)中，齿块140可与载体元件142分离。齿块140通过易断销154而与载体元件142连接。易断销154设置成在施加预定力时断裂，因此，所述预定力可以设置成在碰撞情况下可能承受的力。易断销154的断裂使得内部罩部分102(水平齿条132和齿块140与该内部罩部分102附接)收缩，而夹持机构116和载体元件142相对于支承托架106保持就位。

在收缩过程中，齿块140将撞击拉动器156并且使得该拉动器156运动。拉动器156包括材料条，通常是金属，该材料条在齿块140运动时环绕砧座158变形。因此控制转向柱组件100的收缩。

夹持机构116(包括摇臂144和载体元件142)还包括空动机构160。该空动机构160设置成使得夹持机构116的操作杆130能够运动通过的角度与接合和脱离齿块140的角度相比相对更大，这导致增强了用户的体验。

空动机构160的第一部分能够通过摇臂144和夹持螺栓在它们接合的点处的相对形状而产生。所述相对形状使得夹持螺栓122能够在接合摇臂144和使得摇臂144运动之前在摇臂144内自由运动。这使得操作杆130能够在使得摇臂144运动之前运动通过由摇臂144和夹持螺栓122的相对形状所允许的预定角度。因此，空动机构160的所述第一部分使得在夹持螺栓122和摇臂144之间的旋转角度减小。

在所示实施例中，夹持螺栓122形成为扁平柱体，以便产生两个另外的相对面162。类似地，摇臂144的孔164(夹持螺栓122穿过该孔164)是基本柱形的，但是有两个相对的向内弯曲面166。在夹持螺栓122的相对面162和摇臂144的向内弯曲面166之间形成空间，这允许在接合之前空动。由于摇臂144的向内弯曲面166的曲率，接合区域相对较大，从而使得操作杆130的运动力在摇臂144上展开。不过，也可以提供平面，但是这可能导致在摇臂144内的高应力水平。

也可以使用在接合之前允许在夹持螺栓122和摇臂144之间运动的替代方法。例如，在两个部件之间的松配合销可以允许自由游隙，或者任何其它形式的相互接合可以用于实现该特征。

空动机构160的另一部分通过摇臂144的操作杆臂148与载体元件142的接合来形成。载体元件142中的开口149大于操作杆臂148，从而使得操作杆臂148在接触载体元件142之前可以在该载体元件142内运动。另外，由于开口149比操作杆臂148更宽，载体元件142可以在齿块140与水平齿条132接合的过程中横向运动，从而帮助接合。

作为附加特征，片簧168至少局部定位在操作杆臂148和载体元件142之间。在所示实施例中，当夹持机构116处于夹持位置时，片簧168用于向载体元件142提供偏压力。有利地，片簧168还减小了载体元件142的颤振，保证了对于用户的高质量装配感觉。片簧168固定在载体元件142的上部部分152上，并在操作杆臂148的端部上延伸。当操作杆臂148顺时针运动时，片簧168不吸收任何运动，操作杆臂148使得载体元件142在引导件150中向上运动。不过，当操作杆臂148逆时针运动时，一旦齿块140接合，弹簧168就抵抗运动，从而使得偏压力施加在齿块140上，并向用户提供增加的力反馈，从而使得他们意识到齿块140与水平齿条132接合。为了帮助按压片簧168，操作杆臂148包括在整个运动中与片簧168接合的凸起。或者，所述凸起可以在片簧168自身上。

还提供了线圈弹簧170，该线圈弹簧170使得摇臂144定位在夹持螺栓122的中心。线圈弹簧170抵抗摇臂144沿夹持螺栓122的任何较大的横向运动，同时防止或限制在支承托架106、夹持螺栓122和摇臂144之间的振动传递，从而降低了不希望有的颤振发生的机会。

图5a至5d表示了图4的夹持机构116的简化形式，表示了夹持机构116在松开和夹持时的顺序运动。该简化形式还夸大了在本实施例的夹持螺栓122和摇臂144之间的形状差异，尽管没有理由说空动机构不应当允许这么大的运动量(需要时)。

简化描述包括水平齿条132、摇臂144、夹持螺栓122、载体元件142、齿块140和弹簧168。为了简化目的，载体元件142和齿块140组合为一个元件。

当夹持机构116处于夹持位置时，部件处于如图5a中所示的位置。弹簧168提供偏压力，以便防止齿块140与水平齿条132脱开，且夹持螺栓122沿顺时针方向充分旋转(如图所示)。当开始松开处理时，操作杆130运动而使得夹持螺栓122在摇臂144内顺时针旋转。由于空动机构160，夹持螺栓122能够在不引起摇臂144自身运动的情况下旋转，即运动为“空动”。

在图5b所示的位置处，夹持螺栓122与摇臂144接合，因此摇臂144开始通过夹持螺栓122来运动。摇臂144的操作杆臂148再接触载体元件142的上部部分152，从而使得载体元件142在引导件150中上升，并脱开与水平齿条132的接合，如图5c所示。然后，操作杆130将到达它的行程末端，从而防止可能使得操作杆臂148脱离载体元件142的开口149的任何进一步运动。

然后，夹持螺栓122沿逆时针方向的旋转将导致夹持螺栓122在摇臂144内旋转而不会引起摇臂144旋转，如图5d所示。因此，运动将再次“空动”。当到达所示位置时，夹持螺栓122将再与摇臂144接合，且齿块140将与水平齿条132重新接合，如图5a中所示，弹簧168再次提供偏压力。然后，可以在需要时重复该运动。因此，可以清楚地知道怎样通过夹持螺栓122和摇臂144的相对运动以及操作杆臂148和载体元件142的相对运动而在两个方向上使得运动为“空动”。在需要时，所述空动可以只通过在夹持螺栓122和摇臂144之间或在摇臂144和载体元件142之间的相互作用来提供。

Claims (18)

1.一种转向柱组件，包括：

伸缩罩，所述伸缩罩具有外部罩部分和内部罩部分，所述内部罩部分的一端部延伸至所述外部罩部分中；

夹持导轨，所述夹持导轨固定在所述内部罩部分的上表面上，包括沿着所述内部罩部分沿轴向延伸的狭槽，所述狭槽限定了两个相对的壁，每个壁带有锁定齿的齿条；

夹持螺栓，所述夹持螺栓垂直于所述罩延伸，所述夹持螺栓能够通过锁定杆的操作而绕夹持螺栓的长轴旋转，

摇臂，所述摇臂包括本体，操作杆臂从所述本体伸出，所述本体有开口，所述夹持螺栓穿过所述开口，所述摇臂将所述夹持螺栓绕其轴线沿第一方向的旋转转换成所述操作杆臂的向上运动，并且当所述夹持螺栓沿相反的第二方向旋转时转换成向下运动；

齿块，所述齿块有两个相对的锁定齿齿条，所述齿块与载体元件连接，所述载体元件再与所述摇臂的操作杆连接，这样，所述操作杆臂的上下运动引起所述载体元件在上部位置和下部位置之间的上下运动；

因此，在所述载体元件处于上部位置和下部位置中的一个位置的情况下，所述齿块位于所述狭槽内，从而使得所述齿块的一排齿与所述狭槽的一排齿接合，且在所述载体元件处于所述上部位置和下部位置中的另一个位置的情况下，所述齿块的齿保持离开所述狭槽，以及

其中，在所述夹持螺栓和载体元件之间的连接限定了空动机构，所述空动机构防止所述夹持螺栓的一些旋转运动转换成所述齿块的运动。

2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中：所述空动机构允许所述夹持螺栓进行至少20度的角运动，或至少30度，或在30和40度之间，并且实现所述齿块在升高状态和降低状态之间的小于20mm的线性运动。

3.根据权利要求1或2所述的转向柱组件，其中：所述空动机构提供为用于在夹持螺栓和摇臂之间的旋转空动。

4.根据前述任意一项权利要求所述的转向柱组件，其中：所述空动机构布置成在夹持/松开的开始/最后/中间阶段处损失直到5度，或直到10度，或优选是直到20度的所述夹持螺栓的角运动。

5.根据前述任意一项权利要求所述的转向柱组件，其中：所述空动机构提供为用于在所述摇臂和载体元件之间的线性空动运动。

6.根据前述任意一项权利要求所述的转向柱组件，其中：所述空动机构通过在所述摇臂中的开口和所述夹持螺栓的相应部分的形状之间的自由游隙而提供，从而使得所述自由游隙必须由所述夹持螺栓在它作用于所述摇臂上之前的一定量的旋转来占据。

7.根据权利要求6所述的转向柱组件，其中：所述夹持螺栓的相应部分包括非圆形的截面，所述摇臂的开口也是非圆形的截面。

8.根据前述任意一项权利要求所述的转向柱组件，其中：所述摇臂的操作杆臂通过另外的空动机构而与所述载体元件连接。

9.根据前述任意一项权利要求所述的转向柱组件，其中：所述载体元件包括刚性块，所述刚性块有开口，所述操作杆臂布置在所述开口中。

10.根据权利要求8所述的转向柱组件，其中：所述载体元件中的开口是过大尺寸的，以便提供一些空动。

11.根据权利要求9所述的转向柱组件，还包括：弹簧，所述弹簧作用在所述操作杆臂和载体元件之间或者所述操作杆臂和齿本体之间，当所述齿块与狭槽的齿接合时，所述弹簧由摇臂压缩，以便提供一些空动。

12.根据权利要求10所述的转向柱组件，其中：所述操作杆臂在一侧由弹簧界定，在另一侧由所述载体元件的一部分限定，所述开口的宽度大于开口内的摇臂的宽度，以便除了由弹簧压缩提供的空动之外还提供一些附加的空动。

13.根据权利要求11或12所述的转向柱组件，其中：所述弹簧布置成在摇臂的操作杆臂接近它的最低位置时压缩，从而使得所述弹簧在被夹持时在所述齿块和操作杆臂之间施加压缩力。

14.根据权利要求11至13中任意一项所述的转向柱组件，其中：所述弹簧是片簧。

15.根据权利要求14所述的转向柱组件，其中：所述片簧是固定在所述载体元件上的弯曲金属或复合条。

16.根据前述任意一项权利要求所述的转向柱组件，其中：所述载体元件自由地从一侧运动至另一侧，以便允许所述齿块在狭槽内从一侧运动至另一侧。

17.根据前述任意一项权利要求所述的转向柱组件，其中：所述载体元件通过连接销而与所述齿块连接。

18.根据权利要求17所述的转向柱组件，其中：所述连接销是易断的，这样，在碰撞时预计的碰撞载荷将导致所述销断裂，从而允许所述齿块相对于所述载体元件自由运动。