CN113272200A - 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)，该转向柱包括：导引箱(3)，转向主轴(31)绕纵向轴线(L)可旋转地安装在导引箱中，并且导引箱由能够连接至机动车辆的车身的支撑单元(2)以可调节的方式保持，支撑单元具有枢转支承件(4)，导引箱(3)在前部区域中安装在枢转支承件中，以便能够相对于纵向轴线(L)绕水平横向定位的枢转轴线(S)枢转；以及调节杆(5)，该调节杆安装在导引箱(3)的后部区域中的第一杆支承件(51)中并且安装在支撑单元(3)上的第二杆支承件(52)中。为了指定一种具有增加的刚度和共振频率的改进的高度可调的转向柱(1)，本发明提出枢转支承件(4)安装成能够在与纵向轴线(L)平行的移位平面中相对于枢转轴线(S)横向地移位。

Description

用于机动车辆的转向柱

现有技术

本发明涉及用于机动车辆的转向柱，该转向柱包括：导引箱，转向主轴在该导引箱中安装成能够绕纵向轴线旋转，并且该导引箱由能够连接至机动车辆的车身的支撑单元以可调节的方式保持，支撑单元具有枢转支承件，导引箱在前部区域中安装在该枢转支承件中，以便能够绕枢转轴线枢转，该枢转轴线水平定位成横向于纵向轴线；以及致动杆，该致动杆被安装在导引箱的后部区域中的第一杆支承件中并且被安装在支撑单元上的第二杆支承件中。

为了使方向盘位置适于机动车辆的驾驶员的就座位置，各个实施方式中的可调节转向柱在现有技术中是已知的。附接至转向主轴的后端部的方向盘在一般转向柱中可以通过高度调节机构在车辆内部中以竖向向上或向下的方式相对于转向主轴纵向轴线的方向横向地定位。

为了调节高度，导引箱，也被称为套壳单元或外套壳管，位于该导引箱的在行驶方向上位于前部处的端部区域中并且相对于方向盘位置位于能够被附接至车身的支撑单元上的下端部区域中，该导引箱在枢转支承件中安装成能够绕水平定位并且因此关于纵向轴线横向地定位的枢转轴线、高度调节轴线枢转。

为了能够进行调节运动，导引箱在其沿行驶方向位于后部处的区域中通过枢转杆、也被称为高度调节杆以铰接方式被连接至支撑单元。致动杆安装在导引箱的后部区域中的第一杆支承件中，以便能够绕第一杆轴水平地枢转，该第一杆轴定位成平行于枢转轴线，并且该致动杆安装在支撑单元上的第二杆支承件中，以便能够绕第二杆轴水平地枢转，该第二杆轴定位成平行于第一杆轴。

杆轴中的致动杆可以优选地借助于机动调节驱动器而相对于支撑单元和导引箱旋转，因此为了进行高度调节，导引箱的后部区域可以相对于支撑单元以向上或向下的方式调节。调节驱动器例如包括如在现有技术DE 10 2007 039 361 B4或US 2018/0086363A1中所描述的由电动马达驱动并且接合在致动杆上的主轴机构。

由于第二杆轴与枢转轴线和第一杆轴间隔开，当枢转以进行高度调节时，枢转轴线与第二杆轴之间的间距被修改。为了补偿这种平移重新定位，在所提及的现有技术中已经提出在致动杆与导引箱之间构造补偿导引件，所述致动导引件在调节时允许第一杆轴相对于导引箱在纵向轴线方向上的线性补偿运动。

已知的补偿导引件包括线性摩擦导引件，该线性摩擦导引件能够实现第一杆轴相对于导引箱的平移补偿运动。由于补偿导引件，致动杆除了绕两个杆支承件的旋转之外还被赋予了进一步的相对运动自由度，因此可以对相对运动进行补偿。然而，由于补偿导引件被串联地位于杆支承件之间，由致动杆所建立的连接的刚度以及共振频率可能会受到影响，这可能会对转向柱的刚度和固有频率产生不利影响。

鉴于以上说明的一系列问题，本发明的目的是指定一种改进的高度可调节的转向柱，该转向柱提供增加的刚度和共振频率。

发明内容

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的转向柱来实现。有利的改进方案由从属权利要求得出。

在用于机动车辆的转向柱中，转向柱包括：导引箱，转向主轴在该导引箱中安装成能够绕纵向轴线旋转，并且该导引箱由支撑单元以可调节的方式保持，该支撑单元能够被连接至机动车辆的车身，支撑单元具有枢转支承件，导引箱在前部区域中安装在枢转支承件中，以便能够绕枢转轴线枢转，该枢转轴线水平定位成横向于纵向轴线；以及致动杆，该致动杆安装在导引箱的后部区域中的第一杆支承件中并且安装在支撑单元上的第二杆支承件中，根据本发明，枢转支承件安装成能够在与纵向轴线平行的移位平面中横向于枢转轴线移位。

在本发明中，致动杆的两个杆支承件可以被实施为纯旋转支承件，通过支承件中严格的公差和对应的较小间隙，该纯旋转支承件可以被设想成足够平稳地运行。因此，可以借助于致动杆来实现铰接连接的高水平刚度。现有技术中的潜在问题可以通过致动杆的附加的平移自由度在本发明中被有效地避免。

为了补偿在调节时产生的相对运动，根据本发明，枢转支承件通过枢转支承件而具有附加的自由度，特别是在与正常延伸的移位平面平行的平移运动的方向上的附加的自由度，也就是说，垂直于枢转轴线以便平行于纵向轴线，使得导引箱的枢转安装件相对于支撑单元的相对补偿运动能够实现。

本发明的一个优点在于，补偿支承件可以在导引箱与支撑单元之间直接地结合在枢转支承件上，并且在每种情况下仅对一个安装件实现连接，该安装件在每种情况下仅简单地旋转和平移，与在致动杆上具有平移安装件和两个旋转安装件的现有技术相反。由于安装件的公差链较短，因此可以实现较小的整体公差进而实现较高程度的刚度。

另一优点在于，用于实现根据本发明的枢转安装和滑动安装的组合的较大安装空间在枢转支承件的区域中是可用的。由于相应的更大尺寸，在构造方面可以更容易地满足与安装件的理想高刚度有关的要求。

此外，根据本发明的枢转支承件和与该枢转支承件组合的滑动安装件受到的横向力的较小应力，该横向力在操作期间通过方向盘和转向主轴被施加在导引箱上并且被安装件吸收。特别地，由于致动杆的安装件的刚度，所述刚度与现有技术相比更大，横向力至少部分地被致动杆的杆支承件吸收并且保持远离枢转支承件。这同样地有助于获得转向柱的较高程度的刚度。

本发明的一个有利的实施方式提供了枢转支承件，该枢转支承件具有支承元件，该支承元件被引导成能够相对于支撑单元和/或相对于导引箱移位，并且枢转支承件的支承销以可旋转的方式安装在该支承元件中。支承元件具有旋转支承件，例如用于枢转支承件的支承销的支承孔。由于支承元件安装在滑动导引件或线性导引件中，以便能够与移位平面平行移动，因此可以在高度调节期间进行平移补偿运动。

为了进行补偿运动，支承元件能够相对于支撑单元以平移方式移位，并且相对于该运动方向被固定至导引箱，或者反之亦然，也就是说，能够相对于导引箱以平移方式移位并且固定地连接至支撑单元。

支承元件中的支承销被优选地安装成能够绕枢转轴线旋转。如果支承元件安装成能够在所述支撑单元上移位，则支承销的潜在旋转和平移运动在这种情况下相对于支撑单元发生，或者如果支承元件安装成能够在所述导引箱上移位，则支承销的潜在旋转和平移运动在这种情况下相对于导引箱发生。替代性地，可以设想并且可能的是，支承销相对于绕枢转轴线旋转被固定至支承元件并且与支承元件共同地仅以平移方式移动，例如相对于支撑单元仅以平移方式移动。在这种情况下，可以相对于导引箱进行可旋转的安装。相反，也可以实现相对于支撑单元的可旋转安装和相对于导引箱的平移安装。

支承元件提供的优点在于，所述支承元件就构造而言可以在其中将在功能上分开的用于支承销的旋转枢转安装和平移滑动安装的支承面整合。

一种有利的改进在于，在彼此上滑动的摩擦面被构造在支承元件上以及支撑单元或导引箱上。摩擦面形成摩擦导引的对应的支承面，其中，支承元件可以以滑动平移方式移动以便执行相对于支撑单元或绕导引箱的补偿运动。这种类型的摩擦导引可以以很小的复杂性实现并且因此在功能上是可靠的。

也被称为支承架的支撑单元优选地构造成横截面呈U形，该支撑单元具有两个侧向凸缘，这两个侧向凸缘以平行于纵向轴线的方式竖向向下地突出并且关于纵向轴线彼此相对。侧向凸缘中的每个侧向凸缘可以优选地具有一个补偿开口和摩擦面。

摩擦面可以优选地以呈楔形形状的方式设置。沿着移位方向延伸的摩擦面相对于移位方向横向地朝向彼此倾斜，使得摩擦导引被赋予大致V形或梯形的横截面。在此有利的是，摩擦导引形成在移位方向上被限定的正向导引。由于摩擦面在呈楔形形状的方向上相互受力，因此可以借助于楔形作用通过较小的接触压力对摩擦导引进行无间隙的调节，由此实现较高程度的刚度。

为了实现楔形形状的摩擦导引，可以设置的是，支承元件上的一个摩擦面以锥形壳体的形状构造成与枢转轴线同轴，并且在支承元件或导引箱上的对应的一个摩擦面被构造在长形的补偿开口的纵向侧部上，优选地沿着补偿开口的纵向周缘成对地布置。在此，支承元件具有以锥形形状突出成与支承销同轴的部分，所述部分插入到槽形形状的补偿开口中，该补偿开口在移位方向上呈长形。支承元件通过其锥形壳体面接触补偿开口中彼此相对的两个纵向侧向周缘。在每种情况下朝向彼此以锥角倾斜的摩擦面可以沿着这些纵向周缘设置，锥形支承元件抵靠所述摩擦面定位。在每种情况下，支承销可以同轴地穿过至少一个支承元件和一个补偿开口。在此，支承销例如可以具有螺纹部分，该螺纹部分可以被旋拧到导引箱中的对应螺纹中以便支撑补偿开口中的锥形摩擦面。锥形摩擦面的一个优点在于不需要在相对于补偿开口的移位方向上进行调节或对准，并且实际上排除了楔入。

穿过支承元件的支承销可以相对于导引箱以平移方式来固定。因此，支承元件可以相对于平移移位通过支承销被固定地设立在导引箱上，其中，位于支撑单元中的长形补偿开口中的用于执行补偿运动的所述支承元件可以相对于支撑单元以平移方式移动。支承销可以被构造为螺旋销，其中，一个支承销在每种情况下穿过侧向凸缘的一个补偿开口并且被固定地设立在导引箱上的螺纹中。在替代性实施方式中，可以设置成提供延伸穿过侧向凸缘的两个补偿开口和导引箱的一个开口的单个销以及两个支承元件。

本发明的一个有利实施方式提供了支承元件，该支承元件具有横向于枢转轴线突出的支撑元件。支撑元件可以例如支架，该支架作为用于防止相对于支撑单元旋转的固定元件，使得所述支撑元件仅可以在摩擦导引中以平移方式移动。支架可以包括侧向凸缘、例如绕与补偿开口的范围平行延伸的纵向边缘，使得支承元件以可移位的方式被保持在侧向凸缘上以便防止绕枢转轴线旋转。因此，可以固定支承元件以防从补偿开口脱落，由此简化了组装。支撑元件可以优选地是弹性地可变形的，使得具有支撑元件的支承元件可以钩至侧向凸缘并且卡扣配合到补偿开口中。

支承元件可以优选地由塑料材料构造，优选地为注塑成型的塑料部件。位于锥形突起部上由塑料材料构造的摩擦面例如可以在无间隙且几乎没有摩擦及磨损的情况下沿着导引箱的通常由钢制成的摩擦面滑动。作为注塑成型的塑料部件的产品使得弹簧弹性的支撑元件可以与支承元件一体地构造。

机动调节驱动器可以接合在致动杆上。如从现有技术本身已知的这种机动调节驱动器可以包括主轴机构，该主轴机构可以以机动方式被驱动并且被支承在导引箱或支撑单元上。

支撑单元上的导引箱被优选地保持在两个侧向凸缘之间，这两个侧向以平行于调节平面的方式竖向向下地突出，其中，侧向凸缘中的每个侧向凸缘具有枢转支承件。补偿开口在每种情况下都可以在纵向轴线的方向上延伸。

附图说明

本发明的有利实施方式将在下文借助于附图被更详细地说明，在附图中：

图1以侧视图示出了根据本发明的转向柱；

图2示出了根据图1的转向柱的导引箱；

图3示出了图1的位于枢转支承件的区域中的放大详细视图；

图4示出了穿过根据图3的枢转支承件的断面图A-A；

图5以枢转轴线方向上的侧视图示出了根据图1至图4的转向柱的根据本发明的支承元件；

图6以横向于枢转轴线的前视图示出了根据图5的支承元件；以及

图7示出了根据图1至图4的转向柱的支撑单元。

具体实施方式

在各个附图中，相同的部分总是设置有相同的附图标记，并且因此通常在每种情况下仅被标识或提及一次。

图1以侧视图示出了根据本发明的转向柱1，该转向柱1具有也被称为支承架的支撑单元2，在通过所述支撑单元2的上侧部示出的图示中，支撑单元2能够被固定地设立在机动车辆的未示出的车身上，并且导引箱3以可调节的方式被保持在该支撑单元2上。

转向主轴31安装在导引箱3和套壳管32中，以便能够绕纵向轴线L旋转，并且转向主轴31在所述转向主轴31的相对于行进方向为后端部的端部处具有紧固部分33，该紧固部分33用于附接未被图示的方向盘。套壳管32被保持在导引箱3中，以便能够在纵向轴线L的方向上被伸缩地调节，由此能够实现方向盘的纵向调节。

支撑单元2被构造成横截面呈U形，该支撑单元2具有两个侧向凸缘21，这两个侧向凸缘21关于纵向轴线L彼此相对并且在它们之间接纳导引箱3。

在前部区域中，导引箱3安装在支撑单元2上绕枢转轴线S的枢转支承件4中，所述枢转轴线S是水平的以便垂直于纵向轴线L并且在图1中被定向成垂直于绘图平面。

在后部区域中设置有致动杆5，该致动杆5安装在导引箱3上，以便能够绕第一杆支承件的第一杆轴51枢转，并且该致动杆5安装在支撑单元2上，以便能够绕第二杆支承件的第二杆轴52枢转。杆轴51和52定位成平行于枢转轴线S并且具有杆长度r的相互间距。

致动杆5可以借助于调节驱动器6在杆支承件51和52中枢转，该调节驱动器6被构造为可以以机动方式驱动的主轴机构，并且该调节驱动器6通过其一个端部接合在导引箱3上的反向支承件34上并且通过其另一端部接合在致动杆5上，由此用于调节高度的紧固部分33可以在高度方向H上以向上和向下的方式下进行竖向地调节。因此，导引箱3绕枢转轴线S旋转，其中，枢转支承件4借助于枢转轴线S与第二杆轴52之间的间距而相对于支撑单元2平移移动，如图1中的箭头所示。

在图2中单独地示出了导引箱3。在此可以看到枢转轴线S相对于第二杆轴52的设置。导引箱3具有与枢转轴线同轴的螺纹孔35。

图3示出了根据图1的放大局部，并且图4以从后部的视图示出了穿过枢转轴线S的竖向截面A-A。此处所示的枢转支承件4包括支承销41，该支承销41被设置成与枢转轴线S同轴并且被旋拧到导引箱3的螺纹孔35中。支承销41穿过支撑单元2的长形的补偿开口22，所述补偿开口22构造在侧向凸缘21中。位于预定移位方向上、例如位于枢转轴线S与第二杆轴52之间的假想连接线的方向上的补偿开口22沿着转向柱1纵向地延伸，这可以从图7中的支撑单元2的单独图示中得出。

根据本发明的支承元件42中的支承销41以可旋转的方式安装在与枢转轴线S同轴的支承孔43中。

支承元件42具有锥形附件，该锥形附件与支承孔43同轴并且具有锥形壳体形状的摩擦面44，这可以从图5和图6中得出，图5和图6以枢转轴线S的方向上(图5)并且横向于后者(图6)的视图示出了支承元件42。

如图4中可以观察到的，支承元件42通过锥形的摩擦面44抵靠支撑单元2的侧向凸缘21的外侧部上的摩擦面23定位，所述摩擦面23被构造成在纵向延伸的方向上位于补偿开口22的周缘上并且彼此呈楔形形状。在此，摩擦面23之间的楔形角大致对应于摩擦面44的锥角。因此，摩擦导引——在该摩擦导引中，支承元件42可以相对于支撑单元2以平移方式移动——在移位方向上形成，如图3中的箭头所示。因此，用于对在高度调节期间枢转轴线S相对于第二杆轴52的平移相对运动进行补偿的补偿运动是可能的。

如图4中可以观察到的，支承元件42具有支架形状的支撑元件45，该支撑元件45相对于支承孔43侧向地突出并且包围侧向凸缘21的外边缘。支撑元件45是弹性的，使得支承元件42可以被卡扣配合并且保持在补偿开口23中。在组装状态下，移位方向上的支撑元件45可以相对于侧向凸缘21滑动，从在此处而防止支承元件42旋转。

支承元件42的支承孔43可以通过槽46朝向外部敞开，由此锥形壳形形状的摩擦面44可以径向地膨胀并且由此以最佳方式与摩擦面23摩擦地接触。

支承元件42可以优选地一体构造为注塑成型的塑料部件。替代性地，支承元件42也可以由金属材料形成，例如由有色金属形成。

附图标记列表

1 转向柱

2 支撑单元

21 侧向凸缘

22 补偿开口

23 摩擦面

3 导引箱

31 转向主轴

32 套壳管

33 紧固部分

34 反向支承件

35 螺纹孔

4 枢转支承件

41 支承销

42 支承元件

43 支承孔

44 摩擦面

45 支撑元件

46 槽

5 致动杆

51、52 杆轴

6 调节驱动器

L 纵向轴线

S 枢转轴线

H 高度方向

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的转向柱(1)，所述转向柱(1)包括：导引箱(3)，转向主轴(31)在所述导引箱(3)中安装成能够绕纵向轴线(L)旋转，并且所述导引箱(3)由能够连接至机动车辆的车身的支撑单元(2)以可调节的方式保持，所述支撑单元(2)具有枢转支承件(4)，所述导引箱(3)在前部区域中安装在所述枢转支承件(4)中，以便能够绕枢转轴线(S)枢转，所述枢转轴线(S)水平地定位成横向于所述纵向轴线(L)；以及致动杆(5)，所述致动杆(5)安装在所述导引箱(3)的后部区域中的第一杆支承件(51)中并且安装在所述支撑单元(3)上的第二杆支承件(52)中，

其特征在于，

所述枢转支承件(4)安装成能够在与所述纵向轴线(L)平行的移位平面中横向于所述枢转轴线(S)移位。

2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述枢转支承件(4)具有支承元件(42)，所述支承元件(42)被引导成能够相对于所述支撑单元(2)和/或相对于所述导引箱(3)移位，并且所述枢转支承件(4)的支承销(41)以可旋转的方式安装在所述支承元件(42)中。

3.根据权利要求2所述的转向柱，其特征在于，在所述支承元件(42)上以及在所述支撑单元(2)或所述导引箱(3)上构造有在彼此上滑动的摩擦面(23、44)。

4.根据权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述摩擦面(23、44)以呈楔形形状的方式设置。

5.根据权利要求4所述的转向柱，其特征在于，所述支承元件(42)上的一个摩擦面(44)以锥形壳体的形状构造成与所述枢转轴线(S)同轴，并且所述支撑元件(2)或所述导引箱(3)上的对应的一个摩擦面(23)构造在长形的补偿开口(22)的纵向侧上，优选地沿着所述补偿开口(22)的纵向周缘成对地布置。

6.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，穿过所述支承元件(42)的支承销(41)以相对于所述导引箱(3)平移的方式固定。

7.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述支承元件(42)具有横向于所述枢转轴线(S)突出的支撑元件(45)。

8.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述支承元件(42)由塑料材料构造。

9.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，在所述致动杆(5)上接合有机动调节驱动器(6)。

10.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述支撑单元(2)上的所述导引箱(3)被保持在两个侧向凸缘(21)之间，所述侧向凸缘(21)以平行于调节平面的方式竖向向下地突出，其中，所述侧向凸缘(21)中的每个侧向凸缘(21)具有枢转支承件(4)。

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