CN109843699B - 用于机动车辆的包括适应性能量吸收装置的转向柱 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆的转向柱，该转向柱包括内壳管(1)和外壳单元(2)，内壳管以可旋转的方式支撑转向轴(4)，外壳单元连接至车辆底盘，并且，内壳管(1)容置在外壳单元中并且可以确保能够沿轴向方向(3)滑动；该转向柱还包括能量吸收装置(16、17、21、22、27)，该能量吸收装置有效地布置在内壳管(1)与外壳单元(2)之间，并且当内壳管(1)相对于外壳单元(2)伸缩地滑动时，在碰撞事件中产生的能量中的一些能量可以由能量吸收装置吸收。为了改进所述转向柱使得所吸收的能量的量适应于碰撞事件的情况，能量吸收装置(16、17、21、22、27)包括至少两个变形条(16、17)，变形条紧固至内壳管(1)并且在变形条中的每个变形条上布置有变形滑动件(21、22)；连接至外壳单元(2)的每个所述变形滑动件(21、22)抓持相关联的变形条(16、17)的窄的外侧部并紧紧地夹紧相关联的变形条的窄的外侧部，使得当变形滑动件(21、22)在碰撞事件中沿轴向方向(3)在变形条(16、17)上滑动时，变形滑动件(21、22)使变形条(16、17)变形；此外，第一变形滑动件(21)与外壳单元(2)之间的连接件(23、24)可以使用开关装置(27)来释放。

Description

用于机动车辆的包括适应性能量吸收装置的转向柱

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱，该转向柱具有内壳管和外壳单元，内壳管以可旋转的方式安装有转向轴，外壳单元能够连接至车辆底盘，并且内壳管被接纳在外壳单元中以便能够沿轴向方向移位和固定；该转向柱具有能量吸收装置，该能量吸收装置操作地布置在壳管与壳单元之间，并且当壳管相对于壳单元伸缩移位时，在碰撞事件中产生的部分能量能够被吸收在能量吸收装置中。

背景技术

从DE 10 2011 015 140 A1已知在开端处提及的这类转向柱，在该转向柱中，条状变形元件通过具有收缩部分的制动器被拉动并由此变形。在碰撞事件中产生的部分能量在此被吸收并用于变形元件的变形。该解决方案的缺点是使待被吸收的能量的量适应于相应碰撞事件的变化条件——比方说例如，车辆速度、车辆驾驶员的质量、或车辆驾驶员是否系安全带——是不可能的。

发明内容

本发明的目的是改进具有能量吸收装置的通用转向柱，使得在碰撞事件中待被吸收的能量的量可以适应于普遍情况。此外，适应性能量吸收装置在安装空间方面仅具有较小的需求。

根据本发明的解决方案提供了：能量吸收装置包括至少两个变形条，变形条紧固至壳管，并且在每种情况下，在变形条上均布置一个变形滑动件，该变形滑动件连接至壳单元并且包围并夹持相应的变形条的窄的外侧部，当变形条在碰撞事件中相对于变形滑动件沿轴向方向移位时，所述变形滑动件使相应的变形条变形，并且，第一变形滑动件与壳单元之间或第一变形滑动件与第二变形滑动件之间的连接件能够通过开关装置而被联接或断开联接。

由于根据本发明的措施，变形滑动件能够通过开关装置而被联接或断开联接，在碰撞事件中，在联接的开关装置的情况下，两个变形条都可以变形，或在断开联接的开关装置的情况下，仅第二变形条可以变形。与仅第二变形条发生变形的情况相比，在两个变形条变形时吸收更多的能量。由此，在碰撞事件中吸收的能量可以适应于碰撞的情况，例如适应于撞击方向盘的驾驶员的重量、或适应于驾驶员是否系安全带的情况。

在一个优选实施方式中，开关装置是烟火开关。在碰撞事件中可以触发或可以不触发所述烟火开关。烟火开关仅需要小的安装空间并且切换非常快。替代性地，同样可设想且可能的是，螺线管被用作开关装置。

本发明的一个有利的设计实施方式还提供了：变形滑动件通过齿条板连接至外壳单元，其中，设置有齿的止动器元件通过张紧装置而连接至外壳单元，张紧装置将止动器元件推压成抵靠齿条板，以便在行进操作中将齿条板以不可移动的方式固定在壳单元上，使得壳管在碰撞事件中相对于壳单元的移位只有通过启用能量吸收装置才可以进行。这种组装需要的安装空间特别小。

止动器元件被推压成抵靠齿条板应理解为：止动器元件和齿条板相互接合。为此，不需要将止动器元件沿齿条板的方向预张紧的力。

张紧装置可以优选地包括第一举升盘和第二举升盘，其中，第一举升盘以与致动杆和张紧螺栓不相对旋转的方式连接至致动杆和张紧螺栓并与第二举升盘相互作用，其中，在第一举升盘通过致动杆相对于第二举升盘旋转时，在张紧轴线的方向上提供有夹紧行程。第二举升盘联接至止动器部分。第一举升盘优选地包括凸轮部分。第二举升盘优选地包括凸轮轨道轮廓，凸轮轨道轮廓可以与凸轮部分相互作用。

张紧装置通过致动杆而被张紧或释放，也称为固定位置和释放位置。在张紧装置的释放状态(释放位置)，一方面，壳管可以相对于壳单元伸缩。在张紧状态(固定位置)，壳管相对于壳单元被阻挡成使得仅当超过预先确定的分离力的力被引入转向轴中时，壳管相对于壳单元的移位才可以进行。换句话说，在碰撞事件中，壳管可以缩到壳单元中，同时能量被能量吸收装置吸收。张紧装置在正常操作中处于固定位置中，在该固定位置中，转向轴位置的适应性被阻止，即，壳管相对于壳单元的调节被阻止。

在一个实施方式中，作为手动调节的替代性方案，壳管和壳单元可以是能够通过机动化驱动器而被相互地伸缩的。壳管相对于壳单元的固定能力通过机动化驱动器的停止而实现，并且在一个有利的实施方式中通过自锁齿轮机构而实现。当变形条布置在彼此的顶部上时，本发明在所需的安装空间方面得到了进一步改进，其中，更靠近壳管定位的第二变形条优选地构造成比布置在第二变形条上的第一变形条宽，其中，布置在第二变形条上的第二变形滑动件优选地比布置在第一变形条上的第一变形滑动件宽，使得所述第二变形滑动件包围两个变形条但是仅夹持第二变形条，并且其中，第一变形滑动件仅包围且夹持第一变形条。

在这种构造模式的情况下，两个变形条布置在壳管的同一侧部上，并且所述两个变形条相比于具有单个变形条的能量吸收装置而言需要略微更多的安装空间。然而，当开关装置被联接时，第一变形滑动件仅使第一变形条变形，并且第二变形滑动件仅使第二变形条变形。所述两个变形滑动件可以优选地沿轴向方向彼此前后地布置。在碰撞事件中，两个变形滑动件在两个变形条上被拉动，或者当开关装置预先已被断开联接时，仅第二变形滑动件在第二变形条上被拉动。第一变形条保持处于未变形的状态。

变形条有利地通过间隔件而保持相互的间距，并且在径向方向上固定在壳管与齿条板之间。这防止了变形条的任何弯曲和变形条从相应的变形滑动件的任何滑出，并且当变形条中的一个或两个变形条变形时保证不间断的运作。

间隔件有利地设置在第二变形条上。因此，所述间隔件可以在一个单独的操作步骤中与第二变形条一起组配。在有利的设计实施方式中，间隔件既布置在第二变形条的面向第一变形条的上侧部上且布置在第二变形条的面向壳管的下侧部上。这里第二变形条不仅相对于第一变形条而且相对于壳管以一间隔被保持和引导。在一个易于生产的有利的实施方式中，间隔件设计为凸块或脊道并且被模制在第二变形条中。

在一个有利的改进中，变形条和间隔件是单件式整体部件。

附图说明

下面将借助于附图更详细地说明本发明的示例性实施方式。在图中：

图1：示出了根据本发明的具有可变地切换的能量吸收装置的转向柱的立体图；

图2：示出了具有能量吸收装置和张紧装置的内壳管的立体图；

图3：示出了根据本发明的位于壳管上的能量吸收装置的分解图；

图4：示出了类似于图3但是从另一角度观察的分解图；

图5：示出了部分拆解的能量吸收装置的局部立体图；

图6：示出了具有组装在其上的能量吸收装置的壳管的截面图；

图7：示出了在碰撞之前具有根据本发明的能量吸收装置的壳管的立体图；

图8：示出了在碰撞之后根据本发明的能量吸收装置的类似于图7的立体图，其中，两个变形条已经变形；

图9：示出了在碰撞之后根据本发明的能量吸收装置的类似于图8的立体图，其中，仅第二变形条已经变形；

图10：示出了根据本发明的组装在壳管上的能量吸收装置的细节的纵向截面图，在替代性的实施方式中，第一变形条与第二变形条之间具有间隔件。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的转向柱，在该转向柱中，内壳管1安装在外壳单元2中以便能够沿轴向方向3纵向移位。转向轴4以可旋转的方式安装在壳管1中，方向盘(未示出)能够组装在所述转向轴4的面向机动车辆的驾驶员的端部5上。壳单元2能够通过保持件6而连接至车辆底盘(未示出)。保持件6能够借助于紧固装置而固定至车辆底盘，而壳单元2安装成能够相对于保持件6沿竖向方向7枢转。

用于以可枢转的方式安装的保持件6设置有两个夹紧爪8，所述两个夹紧爪8包围壳单元2并具有构造为长形孔的竖向槽9。壳单元2包括紧固部分201，紧固部分201能够连接至车辆底盘并通过沿竖向方向7调节而弹性变形。张紧装置10设置有张紧螺栓11，张紧螺栓11穿过夹紧爪8的竖向槽9并穿过壳单元2的两个孔13。张紧装置10包括构造为凸轮盘的第一举升盘101、和构造为凸轮轨道盘的第二举升盘102，其中，第二举升盘具有凸轮轨道103。第一举升盘101以与致动杆12和张紧螺栓11不相对旋转的方式连接至致动杆12和张紧螺栓11。张紧装置10通过致动杆12而被张紧或释放，因为第一举升盘101相对于第二举升盘102绕张紧螺栓11的轴线旋转。在张紧装置10的释放状态(释放位置)，一方面，壳管1可以相对于壳单元2沿轴向方向3移位，另一方面，壳单元2可以相对于保持件6沿竖向方向7枢转。由此，方向盘沿轴向方向3的纵向调节和方向盘沿竖向方向7的高度调节是能够实现的。在张紧装置10的张紧状态(固定位置)，壳管1被紧紧地夹紧在壳单元2中并且壳单元2也被紧紧地夹紧在保持件6中，使得转向柱被固定并且不再可以进行方向盘的高度调节或纵向调节。

如在图2中可以最佳地看到，壳管1设置有沿轴向方向3对齐的齿条板14。止动器元件15同样设置有齿，止动器元件15能够通过张紧装置10被推压成抵靠齿条板14并操作性地连接至第二举升盘102。当止动器元件15在张紧装置10的张紧状态下压靠齿条板14时，止动器元件15的齿与齿条板14的齿啮合，使得齿条板14被固定以相对于保持件6是不可移动的。在这种情况下，不再可以进行齿条板14相对于保持件6沿轴向方向3的移位。

为了使壳管1在车辆的正常操作中相对于壳单元2沿轴向方向3移位，张紧装置10必须通过致动杆12被释放、即从固定位置转移至释放位置，其中，止动器元件15从齿条板14升高，并且齿条板14可以相对于止动器元件15沿轴向方向3移位。止动器元件15本身不能相对于保持件6和壳单元2沿轴向方向移位，因为张紧螺栓11通过竖向槽9而被防止发生这种移位。然而，张紧螺栓11可以在竖向槽9中沿竖向方向7移位。由此，壳单元2与布置在壳单元2中的壳管1一起沿竖向方向7枢转。张紧装置10与张紧螺栓11、致动杆12和止动器元件15一起与壳管1和壳单元2共同地沿竖向方向7枢转，使得止动器元件15总是保持在齿条板14的区域中。

如在图3至图6中可以最佳地看到，沿轴向方向3对齐的两个变形条16、17布置在壳管1上，其中，第一变形条16布置在第二变形条17的顶部上。第二变形条17直接布置在壳管1的表面上。为了紧固至壳管1，壳管1设置有紧固元件18，紧固元件18突出超过壳管1的表面并穿过处于变形条16、17的端部处的对应的开口19。

齿条板14在齿条板14的位于车辆的行进方向上的端部20处连接至两个变形滑动件21、22，其中，第一变形滑动件21能够被断开联接。联接轨道23将齿条板14的端部20连接至所述两个变形滑动件21、22，其中，齿条板14与第二变形滑动件22的连接是固定的且不可分开的，并且与第一滑动件21的连接被设计为能够被断开联接。齿条板14和第二变形滑动件22被构造为单件式整体部件。齿条板14和第二变形滑动件22可以被构造为成形部件或烧结部件。夹紧弹簧141用作限制元件并且在背离第一变形滑动件22的一侧将齿条板14紧固至第二变形条17，使得防止齿条板14在碰撞事件中的任何径向升高。第一变形滑动件21与联接轨道23的联接通过联接螺栓24(见图6)进行，联接螺栓24能够被引入第一变形滑动件21的孔25中。烟火开关27通过紧固螺栓28而被紧固在联接轨道23的孔26中。联接螺栓24在正常情况下突出穿过第一变形滑动件21的孔25。联接螺栓24可以通过启用烟火开关27而被从第一变形滑动件21的孔25拉出，使得第一变形滑动件21与联接轨道23断开联接。例如，当驾驶员在碰撞事件中撞击方向盘时，行进方向上的非常大的力——该力在关闭的张紧装置10的情况下可以引起壳管1相对于壳单元2沿轴向方向3的移位——作用在方向盘上并因此作用在转向轴4和壳管1上。由于齿条板14通过止动器元件15借助张紧装置10以不可移动的方式连接至壳单元2，所以所述齿条板14不能沿轴向方向3移动。这同样适用于以不可释放的方式连接至齿条板14的第二变形滑动件22，并且当第一变形滑动件21通过烟火开关27和联接螺栓24而连接至联接轨道23时也适用于第一变形滑动件21。当壳管1在碰撞事件中通过大的力被相对于壳单元2沿轴向方向3强制移位时，所述壳管1携带固定地连接至壳管1的所述两个变形条16、17。另一方面，由于所述两个变形滑动件21、22不能相对于壳单元2移位，因此所述两个变形滑动件21、22在相关联的变形条16、17上被拉动并在此使变形条16、17变形。因此，用于变形条16、17的变形而必须产生的变形能量是从动能吸收的。壳管1以及通过转向轴4和方向盘撞击的驾驶员在此减速至动能被吸收在两个变形条16、17中的程度。

当在碰撞事件中出现例如因为驾驶员被安全带固定、即系有安全带的其他情况时，驾驶员在方向盘上的冲击将因此不那么有力，并且能量吸收装置将不得不吸收更少的能量。在这种情况下，将联接螺栓24从第一变形滑动件21的孔25拉出的烟火开关27被启用。当壳管1在这种情况下通过碰撞事件中产生的力而相对于壳单元2沿轴向方向3被再次移位时，断开联接的第一变形滑动件21不会相对于第一变形条16移动，而是保持在碰撞之前由所述变形滑动件21假定的位置处。只有以不可释放的方式连接至联接轨道23和齿条板14的第二变形滑动件22在第二变形条17上被拉动。这种情形在图9中示出。

在这种情况下，仅第二变形条17因此变形；第一变形条16保持未变形。相比于两个变形条16、17必须变形的其他情况，用于单个变形条17的变形需要更少的变形能量。因此，单个变形条17的变形相比于两个变形条16、17的变形而言也吸收更少的动能。因此，相比于没有启用烟火开关27的情况，烟火开关27在壳管1相对于壳单元2移位之前启用导致在沿轴向方向3移位时通过根据本发明的能量吸收装置吸收更少的动能。因此，在碰撞事件中吸收的动能可以适应于碰撞事件的相应的普遍情况。

根据本发明的适应性能量吸收装置仅需要非常小的安装空间，因为变形条16、17和齿条板14在壳管1的表面的同一侧部上直接布置在彼此的顶部上。为了使第一变形滑动件21仅使第一变形条16变形并且使第二变形滑动件22仅使第二变形条17变形，横向于轴向方向3更靠近壳管1定位的第二变形条设计成比第一变形条16宽。第一变形滑动件21通过其短的侧翼仅包围第一变形条16。这里第一变形滑动件21的短的侧翼夹持第一变形条16的窄的侧部，使得一旦第一变形滑动件21在第一变形条16上被沿轴向方向3拉动，所述窄的侧部就使第一变形条16变形。第一变形滑动件21包括螺栓型突起211，螺栓型突起211与第一变形条16的窄的侧部相互作用并在相对运动的情况下使第一变形条16变形。突起211相互间隔开，其中，突起211之间的间隔小于变形条16的宽度，即，小于变形条17的窄的侧部的宽度。螺栓型突起211包括倒圆角的表面。

横向于轴向方向3的第二变形滑动件22设计得较宽，并且第二变形滑动件22的较长的侧翼到达位于第一变形条16下方的更宽的第二变形条17，使得第二变形滑动件22通过其较长的侧翼牢固地夹持第二变形条17的窄的侧部，使得一旦第二变形滑动件22在第二变形条17上被拉动，所述第二变形滑动件22就使第二变形条17变形。

这里第二变形滑动件22还包围第一变形条16。然而，由于第二变形滑动件22比第一变形滑动件21宽，第二变形滑动件22的侧翼不包封第一变形条16的窄的侧部。因此，当第二变形滑动件22在第一变形条16上被沿轴向方向3拉动时，第一变形条16不变形。

第二变形滑动件22包括第一对螺栓型突起221和第二对螺栓型突起222，所述螺栓型突起221、222与第二变形条17的窄的侧部相互作用，并使第二变形条17变形。突起221和突起222各自相互间隔开，其中，突起221和突起222各自之间的间隔小于变形条17的宽度，即，小于变形条17的窄的侧部的宽度。螺栓型突起221和螺栓型突起222包括倒圆角的表面。第二突起222的彼此间隔可以设置成小于、等于、或大于第一突起221的彼此间隔。由此，可以根据构造设定碰撞特性。

如在图10中可见，替代性的实施方式中的第二变形条17在每种情况下可以在所述变形条17的面向壳管1的下侧部29上设置有凸块31、以及在所述变形条17的面向第一变形条16的上侧部30上设置有凸块31，所述凸块31用作间隔件。由于这种措施，所述两个变形条16、17可以在壳管1上直接布置在彼此的顶部上。这能够实现特别紧凑的构造模式。通过凸块31以此方式确保变形条不会弯曲成使得所述变形条从相应的变形滑动件滑出。此外，因此能够获得用于变形条16、17的窄的侧部变形的空间，使得所述变形条16、17的功能的相互妨碍得以避免。

本发明允许与较低的生产成本有关的特别紧凑的构造模式，并且仍然保证能量吸收装置在两种切换状态中的可靠的运作。

附图标记列表

1 壳管

2 壳单元

3 轴向方向

4 转向柱

5 端部

6 保持件

7 竖向方向

8 夹紧爪

9 竖向槽

10 张紧装置

11 张紧螺栓

12 致动杆

13 孔

14 齿条板

15 止动器元件

16 第一变形条

17 第二变形条

18 紧固元件

19 开口

20 端部

21 第一变形滑动件

22 第二变形滑动件

23 联接轨道

24 联接螺栓

25 孔

26 孔

27 开关

28 紧固螺栓

29 下侧部

30 上侧部

31 凸块/间隔件

32

33

34

35 径向方向

36

Claims (8)

1.一种用于机动车辆的转向柱，所述转向柱具有内壳管(1)和外壳单元(2)，所述内壳管(1)以可旋转的方式安装有转向轴(4)，所述外壳单元(2)能够连接至车辆底盘并且所述内壳管(1)被接纳在所述外壳单元(2)中以便能够沿轴向方向(3)移位和固定；所述转向柱具有能量吸收装置(16、17、21、22、27)，所述能量吸收装置(16、17、21、22、27)操作性地布置在所述内壳管(1)与所述外壳单元(2)之间，并且当所述内壳管(1)相对于所述外壳单元(2)伸缩地移位时，在碰撞事件中产生的部分能量能够被吸收在所述能量吸收装置中，其特征在于，所述能量吸收装置(16、17、21、22、27)包括至少两个变形条(16、17)，所述变形条(16、17)紧固至所述内壳管(1)，并且在每种情况下，所述变形条(16、17)上均布置有一个变形滑动件(21、22)，所述变形滑动件(21、22)连接至所述外壳单元(2)并且所述变形滑动件(21、22)包围并夹持相应的所述变形条(16、17)的窄的外侧部，当所述变形条(16、17)在碰撞事件中相对于所述变形滑动件(21、22)沿所述轴向方向(3)移位时，所述变形滑动件(21、22)使相应的所述变形条(16、17)变形，并且，第一变形滑动件(21)与所述外壳单元(2)之间或所述第一变形滑动件(21)与所述第二变形滑动件(22)之间的连接件(23、24)能够通过开关装置(27)被联接或断开联接。

2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述开关装置是烟火开关。

3.根据权利要求1或2所述的转向柱，其特征在于，所述变形滑动件(21、22)通过齿条板(14)而连接至所述外壳单元(2)，设置有齿的止动器元件(15)通过张紧装置(10)而连接至所述外壳单元(2)，所述张紧装置(10)将所述止动器元件(15)推压成抵靠所述齿条板(14)以便在行进操作中将所述齿条板(14)以不可移动的方式固定在所述外壳单元(2)上，使得在碰撞事件中所述内壳管(1)相对于所述外壳单元(2)的移位只有通过启用所述能量吸收装置(16、17、21、22、27)才能够进行。

4.根据前述权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述变形条(16、17)的其中一个布置在另一个的顶部上，其中，更靠近所述内壳管(1)定位的第二变形条(17)构造成比布置在所述第二变形条(17)上的第一变形条(16)宽，布置在所述第二变形条(17)上的第二变形滑动件(22)比布置在所述第一变形条(16)上的所述第一变形滑动件(21)宽，使得所述第二变形滑动件(22)包围两个变形条(16、17)但是仅夹持所述第二变形条(17)，并且，所述第一变形滑动件(21)仅包围并夹持所述第一变形条(16)。

5.根据权利要求4所述的转向柱，其特征在于，所述变形条(16、17)通过间隔件保持处于相互间隔开，并且所述变形条(16、17)在径向方向(35)上固定在所述内壳管(1)与所述齿条板(14)之间。

6.根据权利要求5所述的转向柱，其特征在于，所述间隔件布置在所述第二变形条(17)上。

7.根据权利要求5所述的转向柱，其特征在于，所述间隔件既布置在所述第二变形条(17)的面向所述第一变形条(16)的上侧部(30)上又布置在所述第二变形条(17)的面向所述内壳管(1)的下侧部(29)上。

8.根据权利要求5至7中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述间隔件设计为凸块(31)或脊道，并且所述间隔件被模制在所述第二变形条(17)中。

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