CN111051180A - 用于机动车辆的包括能量吸收装置的可调节转向柱 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆的可调节转向柱(1)，可调节转向柱(1)包括：调节单元(3)，调节单元(3)用于安装转向轴(2)使得转向轴(2)绕纵向轴线(7)旋转；以及承载单元(4)，调节单元(3)安装在承载单元(4)中使得调节单元(3)可以借助于布置在承载单元(4)上的马达驱动的纵向调节驱动器(8)沿着转向轴(2)的纵向轴线(7)的方向轴向地移动，并且可调节转向柱(1)还包括联接至调节单元(3)和纵向调节驱动器(8)两者的传动装置、设置成在调节单元(3)相对传动装置移动的情况下吸收能量的能量吸收装置(29)、设置成连接至调节单元(3)且连接至传动装置的联接装置，并且在碰撞的情况下，超过预定值的力沿纵向轴线(7)的方向作用在转向轴(2)上，联接装置与调节单元(3)和/或传动装置的连接中断使得调节单元(3)与传动装置之间的运动被允许。为了将可调节的转向柱设置成在车辆碰撞的情况下通过限定的脱离力脱离，联接装置包括：销型保持元件(33、34、42)，销型保持元件(33、34、42)凸出至开槽的孔(32)中，阻挡元件(38、40)，阻挡元件(38、40)设置成防止保持元件(33、34)在开槽的孔(32)中的运动并且在碰撞的情况下允许保持元件(33、34)在开槽的孔(32)中的运动。

Description

用于机动车辆的包括能量吸收装置的可调节转向柱

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于机动车辆的可调节转向柱。

相应地，本发明涉及用于机动车辆的可调节转向柱，可调节转向柱包括致动单元和承载单元，致动单元用于安装转向轴使得转向轴可以绕纵向轴线旋转，致动单元安装在承载单元中使得致动单元可以借助于布置在承载单元上的机动的纵向调节驱动器沿转向轴的纵向轴线的方向轴向地移位，此外，可调节转向柱包括传动装置、能量吸收装置和联接装置，传动装置在一侧联接至致动单元且在另一侧联接至纵向调节驱动器，能量吸收装置设置成在致动单元相对于传动装置移位的情况下吸收能量，联接装置设置成连接至致动单元且连接至传动装置，联接装置与致动单元和/或传动装置的连接在碰撞的情况下被取消，在这种情况下，超过预限定值的力在纵向轴线的方向上作用在转向轴上，因此使得在致动单元与传动装置之间可以运动。

从US 2015/023 2117 A1已知具有能量吸收装置的这种类型的转向柱。在已知的转向柱的情况下，在纵向调节驱动器与能量吸收装置之间根据作用方式布置的联接元件借助于铆钉被附加地紧固至致动单元。铆钉用作调节力的旁路，以便在正常操作中调节力不会经由能量吸收装置传递至致动单元，否则这可能会损害能量吸收装置的功能。然而，在车辆碰撞的情况下，如果致动单元由于高的冲击能而在车辆前方的方向上经受明显的轴向力，则与固定联接元件的铆钉连接会断开，结果在致动单元与联接元件之间发生轴向移位，该轴向移位在能量吸收装置的帮助下被制动。已知的转向柱具有如下缺点：用于断开铆钉连接的制动力不能根据要求精确地设定。

本发明的目的是说明一种在车辆碰撞的情况下通过限定的制动力制动的转向柱。

根据本发明的解决方案由权利要求1的特征得出。有利实施方式在从属权利要求中进行描述。

根据本发明，联接装置设置成具有销形保持元件，销形保持元件凸出至槽中；阻挡元件，阻挡元件设置成阻挡保持元件在槽中的运动并且在碰撞的情况下释放保持元件在槽中的运动。

此处，转向轴的纵向轴线与转向轴的旋转轴线重合并且同义地使用。

通过阻挡元件的与形状、布置结构、材料和其他设计特征有关的构型，可以设定相应的期望制动力，使得致动单元相对于传动装置的运动在所述制动力被超过的情况下是可能的。在这种情况下，在碰撞的情况下，能量吸收装置可以使用被引入至移位中的能量。在制动力不被超过的情况下，也就是说，在制动力的相应的期望极限以下的力作用在转向轴上，致动单元相对于传动装置的运动被阻止。所述驱动状态表示机动车辆的驱动操作期间的正常状态。

在碰撞的情况下，优选取消联接装置与致动单元的连接。然而，可以设想并且可能的是，在碰撞的情况下取消联接装置与传动装置的连接。

可以优选设置的是，联接装置的槽布置在联接元件的前端部部分中，该前端部部分面向车辆前方，并且该前端部部分在此过程中平行于纵向轴线轴向定向且优选地构造成朝向前方敞开。在该实施方式中，销形保持元件固定地连接至致动单元、沿径向方向从致动单元突出并且凸出穿过所述槽。在正常状态下，阻挡元件防止保持元件在槽中的轴向滑动。特别地，在具有朝向前方敞开的槽的优选形式中，在正常状态下通过阻挡元件也防止了保持元件滑动离开槽的敞开的端部。然而，在碰撞的情况下，阻挡元件的阻挡作用被取消，并且因此使得可以进行相对运动。

根据本发明的解决方案具有以下优点：不是必须使保持元件本身与其锚固件断开。在本发明的情况下，阻挡元件承担所述任务。在保持元件突破通过阻挡元件引起的阻挡之后，保持元件本身可以以不受阻碍的方式继续穿行槽，在一种优选的情况下，甚至直到保持元件滑动离开槽的敞开的前端部部分为止。阻挡元件可以就其形状和材料而言有利地构造成使得需要预限定的力来用于克服阻挡。

本发明的一个有利的改进方案设置的是，销形保持元件构造为铆钉或螺钉。这些销形保持元件是可以以已知的方式紧固至致动单元的简单且廉价的标准部件。

在一个有利的改进方案中，致动单元具有用于紧固铆钉的孔或用于旋拧至螺钉的螺纹孔。

根据本发明的一个优选实施方式，阻挡元件通过联接元件的突出部形成，突出部凸出至槽中。在这种情况下，突出部已经是联接元件的一部分并且固定地连接至联接元件。在该实施方式中不需要阻挡元件与联接元件的特殊的紧固。

所述突出部通过冲压至联接元件中与槽一起有利地引入。突出部则限制销形保持元件在槽中的运动。此处可以设置的是，突出部进一步变形，结果是突出部以弓形的方式封围铆钉或螺钉。

在另一有利的实施方式中，阻挡元件由塑料棒构成，塑料棒横向地延伸越过槽并且锚固在槽壁的两个侧向凹部中，所述侧向凹部布置成彼此相对。所述实施方式特别地适用于制动力根据需要作出调整，这是因为塑料棒首先可以具有或多或少的厚的构型，并且其次塑料棒可以由具有不同断裂性能的各种塑料组成。

预制的塑料棒将被优选地压入至槽中的对应的切口中。然而，也可以设想并且可能的是，将塑料棒直接地成型至槽壁的凹部中。此处，塑料棒不仅借助于注塑成型产生，而且还同时安装。

在本发明的一个优选的改进方案中，联接装置与致动单元的连接在碰撞的情况下被取消，并且能量吸收装置具有至少一条弯折线，所述至少一条弯折线的第一端部连接至致动单元，并且所述至少一条弯折线的第二端部连接至联接装置。在车辆碰撞的情况下，如果致动单元相对于固定在承载单元上的联接装置轴向地移位，则弯折线弯折，从而吸收部分冲击能量并制动致动单元的轴向移位。在另一有利的改进方案中，能量吸收装置具有第二弯折线，第二弯折线的第一端部连接至致动单元，并且第二弯折线的第二端部经由切换连接件连接至联接装置，切换连接件可以借助于烟火开关释放。如果切换连接件接通，则在车辆碰撞的情况下，致动单元连接至两条弯折线，结果两条弯折线弯折并且吸收冲击能量。与第一种情况相比，这使得致动单元的制动更加明显，在第一种情况下仅启用一条弯折线。然而，如果车辆的中央控制单元确定，更小的制动作用由于某些情况而可能更有利，则中央控制单元致动烟火开关，第二弯折线与联接装置之间的连接中断。因而，仅第一弯折线弯折且总体上吸收的能量被减半。因此致动单元的制动作用更小。

作为替代方案可能的是，联接装置与传动装置的连接在碰撞的情况下被取消，能量吸收装置具有至少一条弯折线，所述至少一条弯折线的第一端部连接至传动装置，并且所述至少一条弯折线的第二端部连接至联接装置。在车辆碰撞的情况下，如果致动单元相对于固定在承载单元上的联接装置轴向地移位，则弯折线弯折，从而吸收部分冲击能量并制动致动单元的轴向移位。也可以以与上述实施方式类似的方式相应地设置两条弯折线。

在本发明的另一有利的实施形式中设置的是，纵向调节驱动器包括具有主轴螺母的主轴驱动器，主轴螺母可以在主轴上轴向地移位，并且连接至主轴螺母的传动元件与联接元件一起构造为单件式一体部件。因而，部件的数量和相关联的组装成本减少。

将基于附图在下文中对本发明的示例性实施方式进行详细描述。在附图中，详细地：

图1示出了根据本发明的转向柱处于安装就绪状态时的立体图，

图2示出了来自图1的转向柱的与纵向调节驱动器结合的致动单元的立体图示，

图3示出了具有能量吸收装置的致动单元的侧视图，

图4示出了具有纵向调节驱动器的致动单元的分解图示，

图5示出了图4的放大细节，

图6示出了具有纵向调节驱动器的致动单元从上方观察时的局部截面图，

图7示出了来自图6的联接元件的放大细节，该联接元件借助于铆钉紧固至致动单元，其中，呈塑料棒形式的阻挡元件处于完整状态，

图8示出了具有图7的保持元件和阻挡元件的联接元件的但沿旋转了90°的观察方向观察的局部截面图，

图9示出了来自图7的在车辆碰撞的情况下阻挡元件断开之后的放大细节，

图10与图8相同但阻挡元件元件断开之后，

图11示出了类似于图7的放大的详细视图，但是另一实施方式中具有呈螺钉形式的保持元件，保持元件旋拧到致动单元的螺纹孔中，

图12示出了类似于图7和图11的放大的详细视图，但是在第三实施方式中，在这种情况下，保持元件构造为锚固在致动单元中的压入式钉，并且阻挡元件构造为联接元件的弯折部分，

图13示出了第三实施方式的放大的详细立体图，

图14示出了第三实施方式在正常操作状态下从侧面观察时的放大的局部视图，

图15与图14相同但由于车辆碰撞(处于碰撞状态)而处于断开状态，

图16示出了第四实施方式的放大的详细立体图，在这种情况下，保持元件构造为锚固在致动单元中的铆钉，并且阻挡元件构造为联接元件的弯折部分，以及

图17示出了第四实施方式的放大的详细立体图，在这种情况下，保持元件构造为锚固在致动单元中的螺钉，并且阻挡元件构造为联接元件的弯折部分。

用于机动车辆的可电动调节的转向柱包括转向轴2，转向轴2安装在致动单元3中使得转向轴2可以绕纵向轴线7旋转。致动单元3就其本身而言安装在承载单元4上使得致动单元3可以沿着纵向轴线7移位。在该示例中，承载单元4又以可枢转的方式安装在保持器5中，保持器5固定地连接至车辆底盘(未示出)，由此可以对转向轴2的高度进行调节。然而，此处本发明也可以应用于高度不可调节的转向柱。

电动的高度调节驱动器6设置成用于高度调节，此处对电动的高度调节驱动器6不做进一步描述。

在承载单元4上布置有电动的纵向调节驱动器8。纵向调节驱动器8具有电动马达9和连接至主轴11的齿轮机构10。电动马达9经由齿轮机构10驱动主轴11。主轴11沿着纵向轴线7定向。主轴螺母12坐置在主轴11上，其中，主轴螺母12可以通过借助于电动马达9的主轴11的旋转沿着纵向轴线7往复地移位。主轴螺母12连接至呈传动元件13的形式的传动装置，传动元件13借助于位于孔161和162中的两个紧固螺钉14、15旋拧到联接装置的联接元件16，其中，联接元件16沿纵向轴线7的方向定向。插入部件17紧固至联接元件16，其中，插入部件17具有沿相对于纵向轴线7横向的径向方向定向的两个固定元件18、19并且在两个固定元件18、19之间接纳第一弯折线20的圆形端部21，其中，圆形端部21弯折大约270°。

如在图3中最清楚地观察到的，致动单元3配备有两条弯折线20、23，所述两条弯折线20、23在各种情况下具有第一直端部22和第二圆形端部21。直端部22在各种情况下支承抵靠于致动单元3的止挡件24。在致动单元3由于车辆碰撞而移位的情况下，止挡件24确保弯折线20、23的相应的直端部22与致动单元3一起移动。此处，第一弯折线20的圆形端部21的紧固部分201在联接装置上并且因此在联接元件16上保持在两个固定元件18、19之间，并且因此第一弯折线20的圆形端部21的紧固部分201固定成使得第一弯折线20的圆形端部21的紧固部分201不能相对于承载单元4移动，结果第一弯折线20在相应的弯折部分202中弯折并且在该过程中吸收冲击能量。

在图3的图示中，第二弯折线23的圆形端部21的紧固部分231也夹持在两个固定元件25、26之间，然而仅一个固定元件25固定地安装。另一固定元件26构造为可移动的固定元件。固定元件26具有从烟火开关27凸出的销的形式。烟火开关27安装在传动元件13上并借助于紧固螺钉28紧固。

在车辆碰撞的情况下，当时存在两种可能性：

如果可移动的固定元件26处于附图中所示出的位置，则第二弯折线23的紧固部分231被夹持并固定在固定元件25、26之间。这意味着在车辆碰撞的情况下沿着纵向轴线7向左移位的致动单元3使两条弯折线20、23弯折，冲击能量中的大部分被吸收，其中，需要该大部分冲击能量使两条弯折线20、23弯折。

在另一种情况下，如果中央控制电子系统(未示出)基于已评估的传感器输入而决定吸收更少的冲击能量，则中央控制电子系统致动烟火开关27，于是这使可移动的固定元件26在几分之一秒内与第二弯折线23脱开接合。然而，在致动单元3向左移位的情况下，第二弯折线23也仅移位而不弯折。冲击能量仅在第一弯折线20中被吸收，由此吸收的能量的量低于在第一种情况下吸收的能量的量。

在示出的示例性实施方式中，即使传动元件13和联接元件16被示出为是借助于紧固螺钉14、15旋拧到彼此的两个单独部件，但就传动元件13和联接元件16不太复杂的组装而言，可能有利的是将传动元件13和联接元件16构造为单件式一体部件。

通过致动单元3上的止挡件24和导轨291和固定元件18、19、25、26以及烟火开关27，弯折线20、23形成可切换的能量吸收装置29，能量吸收装置29可以根据相应的碰撞情况的需求来吸收冲击能量的两种不同的部分数量。

为了避免从承载单元4传递至致动单元3的通过纵向调节驱动器8进行纵向调节的调节力不经由能量吸收装置29传递，并且为了避免能量吸收装置29的功能由于上述情况的损害，提供了联接装置与致动单元之间的连接的断开和/或联接装置与传动装置之间的连接的断开，这可以在各种实施方式中实现。

由于主轴驱动器11、12的自锁，在电动马达9和主轴11静止的情况下，固定地连接至联接元件16的传动元件13不再能够通过主轴螺母12沿纵向轴线7的方向在主轴11上移位。在联接装置的帮助下，致动单元3在正常操作中也经由联接元件固定地连接至传动装置并且因此经由另一力流固定地连接至承载单元，并且因此致动单元3可以沿纵向轴线7的方向仅少量地移位。然而，在超过预限定大小的力作用于转向轴2的情况下，也就是说在碰撞的情况下，连接断开，结果是致动单元3沿纵向轴线7的方向相对于联接元件16移位，冲击能量中的一部分通过能量吸收装置29来吸收。在该示例中，联接元件16与传动元件13之间的连接为此断开连接。

在该示例中，为了实现这种类型的功能，联接元件16在其面向车辆前方的端部部分上设置有轴向定向的槽32，槽32朝向前方敞开并且销形保持元件33、34横向凸出穿过槽32。保持元件可以构造为铆钉33或螺钉34或压入式钉42。根据图1至图10，保持元件通过凸出穿过导轨291中的孔35的铆钉33固定地连接至致动单元3并通过借助于加厚端部36锚固在孔35的出口处，导轨291固定地连接至致动单元3。铆钉33在其另一端部处设置有铆钉头部37，铆钉头部37支承抵靠于联接元件16的相对侧并且部分地侧向凸出超出槽32。在如图11中所图示的一个替代实施方式的情况下，具有螺纹43的螺钉34旋拧到导轨291的螺纹孔38中。在另一个替代性的优选实施方式中，具有滚花部分44的压入式钉42压入至轨道291中的孔35中，如图12中所图示的。

为了防止保持元件33、34、42在槽32中运动，特别地，为了防止相应的保持元件33、34、42滑动离开槽32，阻挡元件39、40设置成在相应的预限定力被超过之后释放所述运动。

在如图1至图12所图示的第一实施方式中，阻挡元件构造为塑料棒39，塑料棒39锚固在槽32的两个侧向凹部41中并且横向地延伸越过槽32。在制造期间，塑料棒39的可锻造塑料材料压入至槽32的壁的凹部41中。

基于彼此正交的两个截面，图7和图8示出了处于正常状态的系统，在这种情况下，沿纵向轴线7的方向发生的调节力从纵向调节驱动器8经由联接元件16和构造为铆钉33的保持元件传递至轨道291并且因此传递至致动单元3。在图11中示出了对应的情况，其中，不同之处在于此处联接元件构造为螺钉34。图12示出了对应的情况，在这种情况下，联接元件被示出为压入至孔35中的压入式钉状件42。在所提到的情况下，构造为塑料棒39的阻挡元件防止了联接元件16与致动单元3之间的相对移位。

图9和图10示出了车辆碰撞之后的情况。致动单元3沿着纵向轴线7向右移位并且在该过程中还对构造为铆钉33的保持元件进行驱动。此处，铆钉33使塑料棒39断开，塑料棒39的碎片391保持在锚固件41中，并且塑料棒的另一碎片392从转向柱掉出并接近槽32的敞开的端部，随后将完全离开。此处，塑料棒39就其材料厚度和塑料材料的性能而言构造成使得塑料棒39在预限定的轴向力的情况下断裂并释放保持元件33、34。还可以设想的是，将预确定的断裂点引入至塑料棒中，这会以针对性的方式影响断裂情况。

另一实施方式在图13至图15中示出。此处，保持元件由压入式钉42构成。然而，阻挡元件40构造为突出部40，突出部40凸出至槽32的内部中并且因此防止压入式钉42被轴向地推出。突出部40可以通过在联接元件16中的冲压部分中优选地与槽32一起以简单的方式产生。图14中所示出的情况示出了正常状态。图15中所示出的情况示出了在车辆碰撞之后的状态，此时高的冲击力使致动单元3并且由此使压入式钉42沿纵向轴线7的方向向左移位。此处，力如此大以至于突出部14沿槽32的壁部的方向弯折。此处，突出部40的厚度和材料决定了断开连接所需的轴向力。

图16图示了如图13中所示出的布置结构，但是保持元件通过铆钉33表示。

图17图示了如图13中所示出的布置，但是保持元件通过螺钉34表示，螺钉34与螺纹42一起旋拧到螺纹孔38中。

本发明提供了一种具有能量吸收装置的可纵向调节的转向柱，可纵向调节的转向柱具有简单的构造，并且这种情况下，在碰撞的情况下用于启用能量吸收装置所需的脱离力可以在构造方面被满意地设定。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的可调节转向柱(1)，所述可调节转向柱(1)包括致动单元(3)和承载单元(4)，所述致动单元(3)用于安装转向轴(2)使得所述转向轴(2)能够绕纵向轴线(7)旋转，所述致动单元(3)安装在所述承载单元(4)中使得所述致动单元(3)能够借助于机动的纵向调节驱动器(8)沿所述转向轴(2)的所述纵向轴线(7)的方向轴向地移位，所述机动的纵向调节驱动器(8)布置在所述承载单元(4)上，此外，所述可调节转向柱(1)包括传动装置、能量吸收装置(29)和联接装置，所述传动装置在一侧联接至所述致动单元(3)并且在另一侧联接至所述纵向调节驱动器(8)，所述能量吸收装置(29)设置成在所述致动单元(3)相对于所述传动装置移位的情况下吸收能量，所述联接装置设置成连接至所述致动单元(3)且连接至所述传动装置，所述联接装置与所述致动单元(3)和/或所述传动装置的连接在碰撞的情况下被取消，在这种情况下，超过预限定值的力沿所述纵向轴线(7)的方向作用在所述转向轴(2)上，结果使得所述致动单元(3)与所述传动装置之间可以运动，其特征在于，所述联接装置具有：销形保持元件(33、34、42)，所述销形保持元件(33、34、42)凸出至槽(32)中，阻挡元件(38、40)，所述阻挡元件(38、40)设置成阻挡所述保持元件(33、34)在所述槽(32)中的运动并且在碰撞的情况下释放所述保持元件(33、34)在所述槽(32)中的运动。

2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述销形保持元件构造为铆钉(33)或螺钉(34)。

3.根据权利要求2所述的转向柱，其特征在于，所述致动单元(3)具有用于紧固所述铆钉(33)的孔(35)或用于旋拧至所述螺钉(34)的螺纹孔(38)。

4.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述阻挡元件通过所述联接元件(16)的突出部(40)形成，所述突出部(40)凸出至所述槽(32)中。

5.根据权利要求4所述的转向柱，其特征在于，所述突出部(40)通过对所述联接元件(16)的部分进行冲压及弯折产生，其中，所述部分界定所述槽(32)。

6.根据权利要求1至3中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述阻挡元件由塑料棒(39)构成，所述塑料棒(39)横向地延伸越过所述槽(32)并且锚固在槽壁的两个侧向凹部(41)中，所述凹部(41)布置成彼此相对。

7.根据权利要求6所述的转向柱，其特征在于，所述塑料棒(39)压入至所述槽壁的所述凹部(41)中。

8.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述联接装置与所述致动单元的连接在碰撞的情况下被取消，并且所述能量吸收装置(29)具有至少一条弯折线(20)，所述至少一条弯折线(20)的第一端部(22)连接至所述致动单元(3)，并且所述至少一条弯折线(20)的第二端部(21)连接至所述联接装置。

9.根据权利要求8所述的转向柱，其特征在于，所述能量吸收装置(29)具有第二弯折线(23)，所述第二弯折线的第一端部(22)连接至所述致动单元(3)，并且所述第二弯折线的第二端部(21)经由切换连接件(26)连接至所述联接装置，所述切换连接件(26)能够借助于烟火开关(27)释放。

10.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述纵向调节驱动器(8)包括具有主轴螺母(12)的主轴驱动器，所述主轴螺母(12)能够在主轴(11)上轴向地移位，并且其中，连接至所述主轴螺母(12)的传动元件(13)构造为传动装置并与所述联接元件(16)一起构造为单件式一体部件。

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