CN113382913A - 用于机动车辆的转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对机动车辆用的转向柱(1)进行调节的方法，该转向柱包括壳体单元(3)，在该壳体单元中，以能够绕纵向轴线(L)旋转的方式安装有转向主轴(4)，并且壳体单元具有至少两个壳体管(31、32、33)，所述至少两个壳体管被导引成能够沿纵向轴线(L)的纵向方向相对于彼此以一定调节距离进行调节，其中，沿着调节距离，壳体管(31、32、33)在操作区域(x1)比在过渡区域(x2)中进一步移动分开，其中，作用在壳体管(31、32、33)上的机动化的调节驱动器(6)被电致动以对壳体管(31、32、33)以预定的调节速度(v1、v2、v3)进行相对调节。为了允许操作区域与收起位置之间的优化变化，提出的是在操作区域(x1)中设定第一调节速度(v1)，并且在过渡区域(x2)中设定比第一调节速度(v1)高的第二调节速度(v2)。

Description

用于机动车辆的转向柱

现有技术

本发明涉及一种用于对机动车辆用的转向柱进行调节的方法，该转向柱包括壳体单元，在该壳体单元中，以能够绕纵向轴线旋转的方式安装有转向主轴，并且该壳体单元具有至少两个壳体管，所述至少两个壳体管被导引成能够沿纵向轴线的纵向方向相对于彼此以一定调节行程进行调节，其中，沿着调节行程，壳体管在操作区域中比在过渡区域中从彼此进一步延伸出，其中，作用在壳体管上的机动化的调节驱动器被电致动，以对壳体管以预定的调节速度进行相对调节。

用于机动车辆的转向柱包括具有转向主轴的转向轴，在转向主轴的在行驶方向上面向驾驶员的后端部处，布置有方向盘以用于由驾驶员引入转向指令。转向主轴以可旋转的方式安装在壳体单元中，转向主轴与壳体单元一起形成致动单元。壳体单元由附接至车身的承载单元保持。可调节的转向柱允许通过将壳体单元相对于承载单元调节来设定方向盘相对于车身的位置。为了进行长度调节，已知将转向柱设计成能够沿纵向方向、即沿纵向轴线的方向进行调节，以便调节距驾驶员位置的距离。为了进行高度调节，转向主轴可以横向于纵向轴线进行调节，以便设定方向盘的高度位置。

在自动驾驶车辆中，在手动驾驶模式下，为了在驾驶员位置处进行舒适的手动转向干预，已知将方向盘定位在操作区域内的操作位置中，该操作区域在下面也被称为操作或舒适区域。在自动驾驶模式下，当没有手动转向干预时，转向柱被缩回、即纵向缩短，以便使方向盘进入操作区域外的收起位置中，使得车辆内部可以用于其他用途。

为了进行长度调节，已知具有伸缩布置的壳体管的壳体单元，如例如在EP 2808225 A1中所述的。壳体单元包括外壳体管，该外壳体管在前部处在行进方向上支承在本体上，在该外壳体管中，在轴向方向上以伸缩的方式包围有内壳体管。为了进行长度调节，提供了机动化的调节驱动器，该机动化的调节驱动器作为在轴向方向上有效的主轴驱动器而作用在壳体管上。转向柱可以借助于调节驱动器从收起位置移动到驾驶员侧的端部位置中，在收起位置中，壳体管沿轴向方向尽可能远地缩回到彼此中，在驾驶员侧的端部位置中，壳体管尽可能远地从彼此延伸出。收起位置与端部位置之间的最大可能调节范围限定了转向柱的调节行程。

用于自动驾驶模式的转向柱通过大的调节行程来区分，使得收起位置距操作区域具有很大的距离，该操作区域从最大缩回的驾驶员侧的端部位置延伸到调节行程的仅较小部分区域上。

在手动驾驶模式中，转向柱被设定成使得方向盘位于操作区域内的各个操作位置中。操作区域指定调节区域，在该调节区域中，在手动驾驶模式中，可以设定在人体工程学上合适的操作位置以用于输入转向指令。在操作区域中，壳体管从彼此相对较远地延伸出。当壳体管进一步缩回到彼此中时，过渡区域邻接操作区域；在该过渡区域中，由于车辆驾驶员不一定能触及方向盘，因此不能设定合适且安全的操作位置。

在操作区域内，需要借助于调节驱动器进行精细且精确地调节，以设定操作位置。因此，调节驱动器被致动使得缓慢地且在控制下进行调节。然而，由于越过相对长的过渡区域以到达收起位置而相应地耗时。

鉴于上述问题，本发明的目的是提出以大的调节行程来对转向柱进行调节的改进方法，这允许操作区域与收起位置之间的优化切换。

发明内容

根据本发明，该目的通过用于对具有权利要求1的特征的转向柱进行调节的方法来实现。有利的改进来自从属权利要求。

为了调节用于机动车辆的转向柱——该转向柱包括壳体单元，在该壳体单元中，以能够绕纵向轴线旋转的方式安装有转向主轴，并且该壳体单元具有至少两个壳体管，所述至少两个壳体管被导引成能够沿纵向轴线的纵向方向相对于彼此以一定调节行程进行调节，其中，沿着调节行程，壳体管在操作区域中比在过渡区域中从彼此进一步延伸出，其中，作用在壳体管上的机动化的调节驱动器被电致动，以对壳体管以预定的调节速度进行相对调节——根据本发明的方法提供的是在操作区域中设定第一调节速度，并且在过渡区域中设定比第一调节速度高的第二调节速度。

在操作区域中——该操作区域在调节行程的在最大延伸的端部区域附近的一部分中延伸，并且该操作区域在下面也称为操作或舒适区域——可以通过转动方向盘而手动地输入转向指令。根据本发明的方法，调节驱动器可以在限定的操作区域内被致动，以便使壳体管以也称为调节或定位速度的第一调节速度相对缓慢地移动到彼此中，由此方向盘的精细、安全和精确的长度调节是可能的。缓慢的调节几乎排除了受伤的风险。转向指令可以在操作区域内的任何操作位置给出，优选地也在通过调节驱动器进行调节期间给出。

根据本发明，在手动驾驶模式与自动驾驶模式之间切换，壳体管在过渡区域中至少部分地相对于彼此以较高的调节速度移动、即以比第一调节速度高的并且也可以称为收起速度的第二调节速度移动，该过渡区域位于操作区域与在壳体管的最大缩回状态中的收起位置之间。在从手动驾驶模式过渡至自动驾驶模式期间，操作区域内的调节最初以第一调节速度进行，直到邻接过渡区域的收起侧部上的操作区域的缩回端部。在向过渡区域过渡时，较高的第二调节速度被激活，使得转向柱可以更快地缩回到收起位置中，其中，转向柱在收起位置中遇到止动件，使得收起位置中的调节速度为零。特定的优点是，方向盘最初缓慢地从操作区域移动出，因此没有受伤的风险，并且仅在进入过渡区域时——在该过渡区域中没有执行进一步的操作或不能执行进一步的操作——可以以较高的调节速度进行快速的收起运动。因此，加速了收起过程。

在从自动驾驶模式到手动驾驶模式的过渡期间，通过过渡区域离开收起位置的调节以较高的第二调节速度进行直到到达操作区域。然后，运动被放慢至第一调节速度，这允许在操作区域内的较慢、安全且精确的调节，直到到达所选择的操作位置并停止调节。此处的优点是快速调节在操作区域之外进行，使得不会发生与快速移动方向盘的意外碰撞。

操作区域内的调节优选地通过来自车辆驾驶员的致动指令而发生，其中，该致动指令可以通过对应的输入装置、例如开关或按钮的操作来给出。

可以提供的是，在操作区域内，转向和/或其他致动指令可以被输入到转向柱中，即使在以缓慢的第一调节速度进行调节期间也是如此。以这种方式，尤其可以减少从自动驾驶模式切换至手动驾驶模式时用于手动干预的反应时间，由此可以增加安全性。

可以提供的是，在过渡区域内不可以将转向和/或其他致动命令输入到转向柱中。通过将输入可能性无效，在快速调节时，意外错误输入的风险以及受伤的风险可以被最小化。

此外可以提供的是，可以可变地预设定过渡位置，过渡发生在操作区域与过渡区域之间的过渡位置处。这允许操作区域的长度的动态调节，在该操作区域中，根据本发明发生较慢的调节，例如取决于驾驶情况或车辆是否以自动驾驶模式或手动驾驶模式操作而发生较慢的调节。然后对不同调节速度之间的边界进行标记的过渡位置可以进一步向前或向后移动。

在有利的实施方式中，提供了收起区域，该收起区域沿纵向方向在过渡区域与收起位置之间延伸。使用根据本发明的方法，可以在自动模式与手动模式之间切换时快速地越过相对长的过渡区域，并且可以安全且舒适地设定操作位置。

收起区域邻接过渡区域并且一直延伸到收起位置。在该特殊情况下，收起区域在纵向方向上的范围几乎为零，因此收起区域与收起位置相同。

如果设置收起区域则可能是有利的，在该收起区域中壳体管比在过渡区域中更进一步缩回到彼此中，其中，在收起区域中设定比第二调节速度低的第三调节速度。优选地，第三调节速度高于第一调节速度并且低于第二调节速度。在位于过渡区域与收起位置之间的局部延伸的收起区域中，方向盘与仪表板之间可能存在轻微的碰撞或卡住风险。为了进一步降低这种风险，由于第三调节速度低于第二调节速度，所以可能发生更快的减速度，并且可以及时检测并且避免意外的接触。此处，高于第一调节速度的第三调节速度允许比在操作区域中更快的调节，由此仍然保证自动操作与手动操作之间的快速切换。

如果调节速度线性地变化则可能是有利的。根据本发明，调节速度在第一调节速度与第二调节速度之间的过渡处变化，并且反之亦然，和/或变化至第三调节速度或从第三调节速度变化或反之亦然。调节速度的线性变化与恒定的正的或负的加速度对应。可以以很小的复杂性实现这种具有线性梯度的过渡。

有利的改进可以是调节速度非线性地变化。因此，在从一种调节速度至另一种调节速度的过渡处，可以实施递增和/或递减的正的或负的加速度。还可以设想并且可能的是首先提供递增的变化并且然后递减的变化，以便在低噪音和低磨损的情况下在不同的调节速度之间实现特别平缓的速度过渡。例如，可以预先限定指数、对数、正弦或其他曲线轮廓以用于调节速度的变化。

优选地，速度-行驶图中所示的速度可以在整个曲线上不断差异化。这允许使车辆驾驶员在转向柱的调节期间感觉到舒服的运动顺序。

可以提供的是，壳体管的相对位置借助于至少一个位置传感器来检测，并且根据检测到的位置来设定调节速度。一个或更多个位置传感器——所述一个或更多个位置传感器例如可以包括磁性传感器元件、电容传感器元件、电感传感器元件、光学传感器元件或其他合适的电传感器元件和适当的电子分析电路——可以确定各个壳体管相对于彼此的相对位置和/或机动车辆中的转向柱和/或壳体单元的位置，具体是在纵向方向和/或高度方向上的位置。可以分析检测到的位置并且根据检测到的位置设定调节速度。例如，借助于位置传感器可以检测到已经到达操作区域的端部并且根据位置或由该位置导出的参数使调节速度变化。

替代性地或附加地，可以提供其他传感器，例如接近传感器或接触传感器，该接近传感器或接触传感器基于光学、声学、热、电感、电容或其他合适的测量过程，并且接近传感器或接触传感器检测车辆和/或转向柱的操作状态，并且可以使用所得到的测量值对调节速度进行控制。例如，借助于接近传感器，可以检测到转向柱在调节期间的运动路径中是否存在障碍物，并且调节速度可以相应地减小或停止。

在该方法的改进方案中，可以提供的是，与以较高的调节速度相比，调节驱动器以较低的调节速度施加较高的调节力。调节力是由调节驱动器沿调节方向在壳体管上施加的力，该壳体管可以沿纵向方向相对于彼此以伸缩的方式移动。因为调节可以在操作区域中以高的调节力相对缓慢地发生，并且相反地调节在过渡区域中以较低的调节力相对较快地发生，所以待施加以进行调节的平均功率保持大致相同。以这种方式，调节驱动器的功率可以最佳地适应所有操作状态。力或功率与调节期间区域中所需的电流强度相关。由于该设计，电流强度可以被限制，使得可以提供较小的横截面的电线。

详细地，利用在调节行程内伸缩的壳体管装置的设计，可以形成部件部分，在这些部件部分中，用于调节所需的调节力减小或增加。此处，操作区域构成可能的调节位置的区域，可能的调节位置可以静态地设定至少一些时间作为功能操作位置的时间，以在操作期间进行手动致动。在操作区域中的这些操作位置中，需要转向柱的高刚度和固有频率。收起区域或过渡区域限定了操作区域之外的调节区域，该调节区域必须在调节行程内越过，以便使转向柱移动到收起位置或从收起位置移动出。在过渡区域或收起区域中，没有限定的操作位置，并且壳体管仅相对于彼此移动以进行转向柱的缩回或延伸。

在操作区域内，壳体管可以在彼此的内部以低公差和极小游隙或没有游隙的方式被导引，使得保证壳体单元的高刚度和固有频率，由此可能需要相对较高的调节力，该相对较高的调节力可以称为操作调节力。在现有技术中该调节力可以以在整个调节行程上所需的调节力的顺序变化。在过渡区域中，关于刚度和固有频率的要求较低，并且根据本发明的伸缩导引件可以设计成更容易移动，例如通过在壳体管之间的更大游隙或减少的摩擦力更容易移动。以这种方式，在过渡区域中，根据本发明的转向柱中的调节力可以比操作调节力更小，在过渡区域中，该调节力也被称为过渡调节力。

在根据本发明的方法中，调节驱动器可以被致动成使得在操作区域中，第一调节速度设置有较高的第一调节力，并且在过渡区域中，第二调节速度设置有比第一调节力小的较低的第二调节力。

壳体管优选地以伸缩的方式来布置并且彼此导引，使得壳体管可以以伸缩的方式缩回和延伸以进行转向柱的长度调节。在两件式伸缩装置中，内壳体管以伸缩的方式布置在外壳体管中。为了形成三件式或多件式伸缩布置，一个或更多个中间壳体管可以同轴地布置在内壳体管与外壳体管之间。

调节驱动器可以例如包括主轴驱动器，在主轴驱动器中，主轴螺母和旋拧在主轴螺母中的螺纹主轴可以由电动马达驱动，以便可以通过机动化的驱动器而相对于彼此旋转，从而导致螺纹主轴的轴向方向上的相对运动。主轴螺母和螺纹主轴作用在壳体管上，由此这些壳体管能够相对于彼此轴向地移动。

轴向方向或纵向方向是纵向轴线的方向，其中，这些术语被同义地使用。

在转向柱的操作区域中，通常需要较小的调节，例如以进行各个方向盘位置的精细设定，使得调节可以在各个方向盘位置以较低的调节速度发生而没有缺点。

优选地，操作区域沿纵向轴线的方向延伸超过至少30mm、特别优选地至少50mm。优选地，操作区域沿纵向轴线的方向延伸超过最大100mm。

优选地，过渡区域在操作区域与收起位置或收起区域之间沿纵向轴线的方向延伸超过至少30mm、特别优选地至少50mm、并且非常特别优选地至少100mm。

为了在整个调节行程上实现预限定的平均调节速度，可以使用定尺寸为比现有技术中的调节驱动器小的调节驱动器。因此，可以减少重量和必要的安装空间、能量消耗和控制复杂性。

也已知为收起区域的至少一个所谓的第一舒适区域可以设置在最大缩回的壳体管的区域中，并且至少一个第二舒适区域可以设置在最大延伸的壳体管的区域中的，其中，操作区域可以形成在第二舒适区中或与第二舒适区相同。操作区域跟随有第一舒适区域与第二舒适区域之间的过渡区域。在与收起区域对应的所述第一舒适区域中，收起位置位于端部区域中；此处，在自动驾驶模式中，转向柱在壳体管完全地缩回时以极小的游隙和极小的振动尽可能地牢固地被保持。在具有操作区域的第二舒适区域中，施加的转向力矩和横向力矩必须由壳体单元安全地支承，并且需要相应的高刚度以连接壳体管。过渡区域仅短暂地在调节时在收起位置与操作位置之间被动态地越过，其中，对于刚度和谐振频率的要求低于操作位置中的刚度和谐振频率的要求。

可以提供的是，在过渡区域中提供比在操作区域中更大的在壳体管之间的游隙。壳体管之间的径向游隙决定了在伸缩调节时的摩擦力，该摩擦力必须通过调节驱动器克服。在操作区域中，可以在壳体管之间实现低游隙或无游隙的线性配合，这确保了高刚度。在过渡区域中，线性配合可以具有更大的游隙，由此减少了在伸缩调节时沿轴向方向作用的摩擦力以及因此必要的调节力。

替代性地，可以想到并且可能的是将在伸缩调节期间相对于彼此移动的相互面对的表面在操作区域和收起区域中以不同的方式构造，使得例如借助于不同的表面结构、材料、局部弹性变形等而产生不同的摩擦力。

本发明的实施方式可以提供的是，也称为外壳体管的外部壳体管具有内支承部分和内导引部分，内支承部分在调节行程的一部分上沿轴向方向延伸，内导引部分在调节行程的一部分上沿轴向方向延伸并且具有比内支承部分更大的内部横截面；而且，也称为内壳体管并且接纳在外壳体管中的内部壳体管具有外支承部分和外导引部分，外支承部分在调节行程的一部分上沿轴向方向延伸，外导引部分在调节行程的一部分上沿轴向方向延伸并且具有比外支承部分更小的外横截面，其中，外支承部分可以定位在内支承部分中。

在作为外壳体管的功能中，内壳体管在内横截面中被接纳成能够沿轴向方向以伸缩的方式移位。因此，两件式伸缩件仅具有外壳体管和内壳体管，而在多件式伸缩件中，插入在多件式伸缩件之间的中间壳体管同时用作外壳体管和内壳体管。

当外壳体管和内壳体管通过缩回或延伸而相对彼此以伸缩的方式移动时，内支承部分、外支承部分和导引部分沿轴向方向相对彼此移动并根据壳体管的相对调节状态而进入到同轴布置中。此处原则上可能出现两种状态，两种状态中的一种状态限定舒适区域，例如外支承部分至少部分地位于内支承部分中的操作区域，并且两种状态中的另一状态限定过渡区域，在该过渡区域中外支承部分和内支承部分在轴向方向上具有间隔，即一个壳体管的支承部分位于相应的其他壳体管的导引部分的区域中。

关于形状和尺寸，外支承部分和内支承部分与彼此适配，以便在轴向方向上提供低游隙或无游隙的线性配合，其中，横向于纵向轴线的支承游隙相应地小。在产生的操作区域中，形成的线性支承使壳体管装置具有高刚度和固有频率，其中所需的调节力、即上述操作调节力或舒适调节力相应地高。

如果壳体管通过相对调节从操作区域移动出，使得支承部分沿轴向方向与彼此分开，则内壳体管以其外支承部分位于外壳体管的内导引部分中，并且内壳体管以其外导引部分位于外壳体管的内支承部分中。因此，壳体管处于过渡区域中，在该过渡区域中壳体管被线性地导引以进行长度调节，其中，与舒适区域中的支承部分之间相比，在相互同轴布置的支承部分与导引部分之间存在更大的游隙、即所谓的导引游隙。因此，在过渡区域中所需的调节力——该调节力已知为过渡调节力——小于操作调节力。

支承部分和导引部分的轴向交替设计意味着，在沿着调节行程调节期间，壳体管装置可以根据相应的调节状态自动地进入舒适区域或过渡区域中。伸缩式布置的最外面的壳体管仅具有内支承部分和内导引部分，伸缩式布置的最里面的壳体管仅具有外支承部分和外导引部分，而在多件式伸缩件中布置在其间的中间壳体管具有内支承部分和外支承部分以及内导引部分和外导引部分。

优选地，壳体管在壳体管的两个端部中均具有内支承部分和/或外支承部分，内导引部分和/或外导引部分分别在内支承部分和/或外支承部分之间延伸。该布置意味着当壳体管最大程度地缩回或延伸时，在端部区域中、例如在操作区域的伸出端部区域中形成舒适区域。该构型与上述用于壳体管在收起位置最大程度地缩回到彼此中的自动驾驶的转向柱的要求对应，而操作区域位于最大延伸的端部区域中。在收起位置中，两个端部区域的支承部分彼此同轴布置。在操作区域中，驾驶员侧的后部壳体管的相对于行进方向的前支承部分与前部车辆侧的壳体管的后支承部分处于上述低游隙支承接合中。该设计的一个优点是，通过借助调节驱动器调节转向柱，舒适区域和过渡区域以机械的方式分别被自动地包括在收起位置的区域和操作区域中。

可以提供的是，在壳体管上形成支承元件，该支承元件突出到壳体管之间的横截面中。支承元件可以布置在壳体管的内横截面中并且具有比壳体管的内横截面更小的内横截面，由此支承元件形成内支承部分。如果具有比壳体管的外横截面更大的外横截面的支承元件布置在壳体管的外部，则该支承元件可以形成外支承部分。如上所述，可以通过由支承元件形成的支承部分沿轴向方向对准来设定舒适区域，并且可以通过将支承元件轴向间隔开来设定过渡区域。

支承元件可以具有在轴向方向上固定地连接至壳体管的滑动元件、优选地滑动套筒。横截面在周向上连续的滑动套筒、或者作为部段在周向上分布的一个或更多个滑动元件可以用作外滑动套筒并且布置在内壳体管的外侧上或者作为内滑动套筒并且布置在外壳体管的内侧上，以形成支承部分。相互对应的内滑动套筒和外滑动套筒与彼此适配，使得内滑动套筒可以以极小的游隙或没有游隙的方式在滑动套筒中沿轴向方向滑动。滑动套筒可以形成为管部分并且适配于壳体管的横截面，壳体管可以具有圆形、非圆形或多边形例如四边形、六边形或八边形横截面。替代性地，优选地由塑料制成的滑动套筒可以例如通过塑料注射模制而直接模制到对应的壳体管上。

滑动元件可以设计成减少摩擦，例如通过表面上的滑动涂层或通过由易于滑动的材料比如塑料例如PTFE(聚四氟乙烯)、或有色金属或支承金属制成来减小摩擦。以这种方式，尽管游隙很小，但舒适区域中的滑动元件可以具有能够相对容易调节的伸缩式安装。在舒适区域之外，导引部分中的滑动元件可以距壳体管的内壳体表面和外壳体表面具有径向导引游隙，该径向导引游隙大于舒适区域中的滑动元件之间的支承游隙。

可以提供的是，支承元件具有至少一个滚子体，该滚子体在壳体管中安装成能够绕滚子轴线旋转。在支承部分中，一个或优选地更多个滚子体例如滚子、滚针或类似物可以在壳体管中安装成能够绕横向于纵向轴线的相应的滚子轴线旋转并且相对于壳体管在轴向方向上固定。一个壳体管的滚子体径向向内或向外突出，并且定尺寸成该滚子体可以沿轴向方向在外侧或沿轴向方向在内侧在另一壳体管上滚动。例如，向外突出的滚子可以安装在内壳体管的外支承部分中，并且这些滚子可以在舒适区域中——该舒适区域对应于操作区域和/或收起区域——在外壳体管的支承部分的内部以极小游隙或没有游隙的方式滚动，并且这些滚子可以通过较大横截面的外壳体管的导引区域在过渡区域内以有游隙的方式移动。这形成直线滚子支承，该直线滚子支承在舒适区域产生较高的刚度，并且可以容易地移动通过过渡区域。

优选地，滚子体以一个或更多个轴向平行的第一排来布置。所述排可以在壳体管上布置成在周向方向上分布、优选地在周向方向上均匀地分布。如果三个或更多个壳体管以多重伸缩布置方式布置在彼此中，则有利的是，滚动体在同轴相邻的壳体管之间在周向方向上以一定间隙布置成相对于彼此偏移。

转向主轴可以与反馈致动器联接。在机械断开联接的线控转向系统中，反馈致动器用于根据驾驶情况经由方向盘向驾驶员提供触觉反馈，以便提供与常规机械联接的转向系统的转向感觉类似的转向感觉。为此，反馈致动器具有致动器单元，该致动器单元包括用作手动力矩致动器或方向盘致动器的致动器驱动器，该致动器驱动器根据反馈信号将与真实反应力矩对应的反馈力矩经由转向轴耦合到方向盘中。这种“力反馈”系统为驾驶员提供如在常规转向系统中的情况一样的真实驾驶情况的印象，这有助于直观反应。

带有安装在其中的转向主轴的壳体单元形成致动器单元。壳体单元可以保持在连接至车身的承载单元上，并且被安装成能够在高度方面绕横向于纵向轴线的枢转轴线枢转。绕该水平枢转轴线的枢转允许高度调节，其中，布置在转向主轴的后端部上的方向盘的高度可以相对于驾驶员的位置进行调节。

高度调节可以手动地发生。特别是对于转向柱在自动驾驶中的自动收起，有利的是，机动化的高度调节驱动器布置在壳体单元与承载单元之间，该承载单元可以布置在机动车辆的车身上，其中，所述调节驱动器是能够电致动以用于对壳体单元以预定的高度调节速度进行横向于纵向轴线的相对高度调节。高度调节驱动器原则上可以以与用于长度调节的上述调节驱动器相同的方式构造，例如高度调节驱动器构造为可以由电动马达驱动的主轴驱动器。可以设定至少一个高度调节速度、或者第一高度调节速度和高于或低于第一高度调节速度的第二高度调节速度。

优选地，根据本发明的方法，高度调节根据在长度方向上的调节而发生。有利的是，高度调节与纵向轴线的方向上的长度调节至少部分地同时发生。通过沿长度方向和高度方向的同时重叠的调节，在自动驾驶模式与手动驾驶模式之间切换时，可以更快地到达和离开由预设定的高度调节与最大缩回长度调节一起限定的收起位置。

与根据本发明的方法相结合，如果高度调节主要发生在收起区域是有利的。在操作区域中，在自动收起中，优选地以较低的第一调节速度执行仅沿长度方向的调节。因此，方向盘最初仅在操作区域内沿纵向方向缓慢地移动。一旦已经离开操作区域并且接着到达过渡区域，加速的长度调节以第二调节速度发生，并且优选地与长度调节相关联的高度调节发生并且至少部分地同时发生。这提供了快速的组合的长度调节和高度调节的优势，快速的组合的长度调节和高度调节可以在操作区域之外执行，而在很大程度上没有碰撞的风险，直到到达收起位置为止。相反，为了在收起位置与操作位置之间切换，转向柱可以通过组合的快速长度调节和高度调节从收起位置调节到操作位置中，以便之后在操作区域中最初仅沿纵向方向以较慢的第二调节速度进行调节直到到达选择的操作位置为止。

附图说明

下面参照附图对本发明的有利实施方式进行更详细地解释，这些附图示出了：

图1以示意性立体图示出了根据本发明的转向柱，

图2以示意性、局部打开的内部视图示出了来自图1的转向柱，

图3以又一示意性、局部打开的内部视图示出了来自图1的转向柱，

图4示出了穿过来自图1的转向柱的纵向截面，

图5是图4的放大细节图，

图6示出了穿过来自图4的转向柱的横截面A-A，

图7示出了穿过根据本发明的转向柱的第二实施方式的纵向截面，

图8是图7的放大细节图，

图9是图7的示意性详细视图，其示出了处于在操作区域中的第一舒适区域中的转向柱，

图10是图7的示意性详细视图，其示出了处于过渡区域中的转向柱，

图11是图7的示意性详细视图，其示出了在处于收起位置中的第一舒适区域/收起区域中的转向柱，

图12是来自图7的转向柱的示意性截面图，

图13是根据本发明的转向柱的调节力-行程曲线图、速度-行程曲线图和摩擦力-行程曲线图，

图14是与图13类似的调节力-行程曲线图和摩擦力-行程曲线图、以及修改后的速度-行程曲线图，

图15是在纵向方向和高度方向上的相关速度-行程曲线图，

图16以示意性立体图示出了用于执行根据本发明的方法的转向柱的第二实施方式，

图17是来自图16的转向柱的调节期间的速度-行程曲线图，

图18是与图16类似的转向柱的调节期间的修改的速度-行程曲线图。

具体实施方式

在各个附图中，相同的部件总是采用相同的附图标记，并且因此通常仅被引用或提及一次。

图1以相对于行进方向从后面观察到的斜视图示出了具有致动器单元2的转向柱1。致动器单元2包括壳体单元3，该壳体单元3具有外壳体管31、中间壳体管32和内壳体管33。壳体管31、32和33布置成能够沿纵向方向彼此同轴地伸缩移位，该纵向方向与纵向轴线L的如双箭头所示的轴向方向对应。

转向主轴4在壳体单元3中安装成能够绕纵向轴线L旋转，并且在转向主轴4的后端部处具有用于附接方向盘(未示出)的连接部分41。

壳体单元3保持在两部分式承载单元5中，该承载单元5具有用于附接至车身(未示出)的固定装置51。

也称为长度调节驱动器的用于长度调节的调节驱动器6具有主轴驱动器，该主轴驱动器带有主轴螺母61和旋拧到主轴螺母61中的螺纹主轴62，主轴螺母61和螺纹主轴62可以通过电动马达63相对于彼此以旋转的方式驱动。螺纹主轴62平行于纵向轴线L延伸并且连接至内壳体管33，并且主轴螺母61经由调节驱动器6在与纵向轴线L的轴向方向对应的长度方向上被支承在外壳体管31上，其中，外壳体管31具有叉形部分，并且其中，调节驱动器6通过形成为无声衬套的阻尼橡胶元件666的插入而联接至叉形部分。借助于马达63的相对旋转致使螺纹主轴62和主轴螺母61根据旋转方向朝向彼此或远离于彼此移动，由此内壳体管33沿如双箭头所示的轴向方向缩回到外壳体管31中或从外壳体管31延伸出。这引起长度调节，通过该长度调节，布置在连接部分41处的方向盘可以向前移动——在图1的描绘中向左——进入收起位置或进入操作区域中的操作位置，在收起位置中，内壳体管33和中间壳体管32缩回到外壳体管31中、即朝向前面被压缩，在操作位置中，壳体管31、32和33彼此延伸出。

替代性地，主轴螺母61可以搁置在内壳体管33上，而螺纹主轴62可以搁置在外壳体管31上。

图2以从前面观察的立体图示出了剖切的外壳体管31，该剖切的外壳体管31已被部分省略以给出中间壳体管32的视图。图3以与图1类似的图示出了剖切的中间壳体管32。

图4示出了沿着纵向轴线L的纵向截面，图5是图4的详细视图。图6示出了根据图4的横截面A-A。

壳体管31、32和33具有八边形轮廓的横截面，如从图6中明显看出的，图6示出了穿过处于部分延伸状态的壳体单元3的来自图4的横截面A-A，在部分延伸状态中，内壳体管33和中间壳体管32部分地缩回到外壳体管31中。清楚的是，第一滚子7布置在外壳体管31与中间壳体管32之间，并且第二滚子8布置在中间壳体管32与内壳体管33之间。滚子7或8在此分别在壳体管32和33中安装成能够绕滚子7或8的位于横向于纵向轴线L的相应滚子轴线71和81旋转。滚子7从中间壳体管32的外横截面径向向外突出，使得滚子7可以沿轴向方向在外壳体管31的内侧上滚动，并且类似地，滚子8从内壳体管33的外横截面突出，因此滚子8可以沿轴向方向在中间壳体管32的内侧上滚动。滚子7和8沿轴向方向在壳体管32、33的以360°/8＝45°的角度偏移α的八边形轮廓的每个第二侧部上布置成每排五个滚子7、8的排、在中间壳体管32与内壳体管33之间在周向方向上以间隙偏移，如从图6中所示的横截面明显观察到的。

外壳体管31在其前方的本体侧端部的区域中具有内部宽度d1的第一内支承部分311，并且该第一内支承部分311在轴向方向上朝向后方邻接具有较大内部宽度d2的导引部分312，即d1<d2；导引部分312在轴向方向上朝向后方跟随有第二内支承部分313，该第二内支承部分313具有第一内支承部分311的内部宽度d1。相应的内部宽度是八边形轮廓的横截面的两个平行相对的平坦部分之间的内部距离，其中，滚子7在所述平坦部分上滚动。如果使用具有圆柱形横截面的壳体管31、32、33，则相应部分的内部宽度与相应部分的内径相同。

总共五个滚子7的轴向区域在中间壳体管32上形成外支承部分321，该外支承部分321具有外部宽度d1，该外部宽度d1在突出滚子7以上的外侧上被测量并且因此与内支承部分311和313的内部宽度d1相同。以这种方式，滚子7可以在支承部分311和313中无游隙地滚动。在轴向方向上朝向后方，外支承部分321跟随有具有较小外部宽度d3的外导引部分322，其中，d3<d1。

中间壳体管32在前端部区域中包括具有内部宽度为d4的内导引部分323，该内导引部分323在轴向方向上朝向后方跟随有具有较小内部宽度d5的内支承部分324，即d4>d5。

以与中间壳体管32类似的方式，内壳体管33具有由总共五个滚子8的排形成的外支承部分331，并且内壳体管33具有外部宽度d5，该外部宽度d5在向外突出的滚子8上被测量并且因此与中间壳体管32的内支承部分324的内部宽度d5对应，使得滚子8可以无游隙地滚动。在轴向方向上朝向后方，外支承部分331跟随有具有较小外部宽度d6的外导引部分332，其中，d6＜d5。

外支承部分321的滚子7可以在壳体管31和32的相对调节期间沿轴向方向在内支承部分311和313的内侧上在游隙为零(＝0)的情况下无游隙地滚动。因此。伸缩连接以无游隙且高刚度的方式支承，并且在本发明的意义上，在舒适区域中进行调节。如果壳体管31和32沿纵向方向相对于彼此移动以进行缩回或延伸，则导引区域312中的滚子7距外壳体管31的内侧具有尺寸差为(d2-d1)的径向游隙S。这在图5的详细图示中被放大示出。

内壳体管33以类似的方式安装在中间壳体管32中。外支承部分331的滚子8可以在壳体管32和33的相对调节期间沿轴向方向在内支承部分324的内侧上在游隙＝0的情况下无游隙地滚动。因此。伸缩连接以无游隙且高刚度的方式支承，并且在本发明的意义上，在舒适区域中进行调节。如果壳体管32和33沿纵向方向相对于彼此移动以进行缩回或延伸，则导引区域312中的滚子8距中间壳体管32的内侧具有尺寸差为(d4-d5)的径向游隙S。这在图5的详细图示中以括号中的附图标记被放大示出。

转向柱1的总调节行程与舒适区域和过渡区域中的调节行程的总和对应。由于较大的游隙S，为了在轴向方向上的调节，必须在过渡区域中克服与在操作区域中和在收起位置的区域或收起区域中的舒适区域中相比更小的摩擦力。相比在过渡区域中，调节驱动器6在操作区域中为了调节必须具有更高的调节力、即操作调节力，在过渡区域中只需要施加很小的收起调节力。在外壳体管31的后端部处，布置有止动件34，该止动件34在开口端部处向内突出到外壳体管31与中间壳体管32之间的中间空间中。在延伸时，中间壳体管32的在外支承部分中的滚子7沿轴向方向撞击抵靠止动件34，从而提供了防止中间壳体管32与外壳体管31分离的安全性。在中间壳体管32的后端部处，布置有止动件35，该止动件35向内突出到中间壳体管32与内壳体管33之间的中间空间中，并且止动件35保证内壳体管33不会从中间壳体管32中脱出，因为滚子7会在轴向方向上遇到止动件。

转向主轴4也被设计成与内轴43一起伸缩，该内轴43在纵向方向上是伸缩的并通过形状配合接合在外轴42中，其中，导引套筒44布置在内轴43与外轴42之间以确保容易的滑动导引。替代性地，可以在内轴43与外轴42之间设置直线滚子支承导引件。

图7至图12示出了本发明的具有管状滑动套筒92和93而不是滚子7、8的又一实施方式。滑动套筒92附接至中间壳体管32的后部以形成外支承部分321，其中，该外支承部分321具有大致d1的外部宽度，并且外支承部分321在轴向方向上的长度与由第一实施方式中的中间壳体管32上的5个滚子7形成的排的长度大致对应。相应地，另一滑动套筒93附接至内壳体管33的后部以便形成外支承部分331，其中，外支承部分331具有大约d5的外径，并且外支承部分331在轴向方向上的长度与由第一实施方式中的中间壳体管32上的五个滚子7形成的排的长度对应。

图8的在内容方面与第一实施方式的图5对应的放大细节图中，可以看到滑动套筒92的布置，其中，壳体管32与33之间的布置是类似的。

图9示意性地示出了处于延伸状态下的舒适区域中的具有圆筒形壳体管31、32的转向柱，该舒适区域对应于操作区域。滑动套筒92作为具有形成为外部宽度的外径d1的外支承部分321，以低游隙或零游隙的方式安装在外壳体管31的内支承部分311中。调节驱动器6允许沿轴向方向的相对调节以便精细设定方向盘的位置，其中，要施加舒适调节力K。

图10示出了在过渡区域中的转向柱，在该过渡区域中，壳体管32向前缩回至附图中的左侧、离开操作区域。滑动套筒92并因此外支承部分321在轴向方向上与内支承部分313相距一定距离，并且滑动套筒92位于内导引部分312中，其中，滑动套筒92距外壳体管31的内壁具有游隙S＝(d2-d1)。由于摩擦力通过游隙S减小了，对于缩回而言仅需要小于操作调节力K(等于舒适调节力)的过渡调节力F，如力箭头所指示的。F<K。

一旦滑动套筒93在进一步从导引部分312缩回时从导引部分312进入内支承部分311，如图11所示，则到达收起位置的舒适区域(收起区域)。此处再次发生如在支承部分313中的无游隙的安装。因为在示例中支承部分311和313具有相同的内径d1，为了在此处再次进行调节，需要舒适调节力K。还可以想到并且可能的是，内支承部分311具有更小或更大的内径，以便将舒适调节力K预定为更大或更小。

图12示意性地示出了具有以与图9至图11中所示的方式类似的方式协作的滑动套筒92和93以及壳体管31、32和33的多重伸缩布置。

转向柱1的总调节行程包括在根据图9和图11的舒适区域中以及根据图10的过渡区域中的调节位置，这些调节位置可以在完全缩回与延伸时分别被设定或越过。由于较大的游隙S，为了在过渡区域中进行调节，必须克服与在操作区域和收起位置区域中的舒适区域相比更小的摩擦力。

图13示出了下述曲线图：该曲线图示出了在每种情况下在调节行程x(平行于纵向轴线L)上的a)调节力F、b)调节速度v和c)摩擦力。此处x1与图11中所示的调节状态下的操作区域中的调节对应，x2与图10中所示的调节状态下的过渡区域中的调节对应，x3与图9所示调节状态下的收起位置Xv的舒适区域/收起区域的调节对应。

从图13.a)可以清楚地看出，壳体管31、32和33的相对运动所需的调节力如何在舒适区域之间调节时从舒适调节力K减小至较低的过渡调节力F。因此，具有特定驱动功率的调节驱动器6可以在过渡区域内实现较高的调节速度，如图13.b)所示。为了进行调节而待克服的如图13.c)所示的摩擦力c表现得类似于调节力。转向柱的径向和竖向刚度表现得类似于图13.c)中所示的摩擦力。

根据本发明的方法，调节驱动器6被致动以便在操作区域x1中以称为调节或定位速度的第一调节速度v1来执行调节，其中，施加高的操作调节力K。在与操作区域x1相邻的过渡区域x2中，以第二调节速度v2或过渡速度进行更快的调节，其中，施加较小的收起调节力F。

图14在14.a)和14.c)的描述中与图14的曲线图对应。操作区域x1中的调节以第三调节速度v3进行，其中，可以是v3＝v2的情况，或者如所示v2>v3>v1。

不同之处在于，在区域x1、x2和x3的开始和结束处，因此也在区域x1、x2和x3之间的过渡处，调节速度在0与v1之间、在v1与v2之间、在v2与v3之间在加速部分A中以恒定加速度增加，并且调节速度在v3与零之间在加速部分A中以恒定加速度减小。作为如所示的调节速度v的线性上升和下降的替代方案，可以实现递增和/或递减的变化率。

壳体单元3可以借助于第二调节驱动器60沿高度方向H进行调节，该第二调节驱动器60形成高度调节驱动器并且在图2中示出，其中，第二调节驱动器60可以形成为类似于调节驱动器6的主轴驱动器并且作用在致动单元2和承载单元5上。

借助于调节驱动器60，可以沿与高度方向H平行的y方向进行高度调节。在图15.b)所示的曲线图中，y3表示收起位置中的高度位置，y2表示过渡区域中的高度位置，y1表示在操作区域中的高度位置。在图15.a)中，给出了如在图14.b)中的x调节，而在图15.b)中给出了沿y方向(平行于高度方向H)的高度调节的对应速度-行程曲线图，在该速度-行程曲线图中，高度调节速度被示出在高度位置y上。明显的是，仅在过渡区域x2中以高度调节速度vH进行高度调节。因此，仅在操作区域x1之外的过渡区域x2中沿长度方向和高度方向同时进行组合的、快速的收起调节。

显然，也可以借助于由车辆驾驶员输入的控制指令在操作区域中进行高度调节。图15所示的曲线图示出了在自动驾驶模式与手动驾驶模式之间的切换期间内壳体管相对于外壳体管或承载单元的调节速度。

图16以与图1类似的视图示出了旨在用于执行根据本发明的方法的转向柱1的第二实施方式，其中，相同的附图标记用于具有等效功能的部件。

与图1的实施方式相反，壳体单元3的伸缩布置仅通过以伸缩的方式被导引在外壳体管31中的内壳体管33形成。没有中间壳体管32，但其他功能类似。

图17和图18示出了与图13.b)和图14.b)中的曲线图对应的速度-行程曲线图。在过渡区域x2中，以比操作区域x1中的调节速度v1高的过渡速度v2进行调节。收起位置Xv布置在过渡区域x2的端部处。在该实施方式中，没有收起区域，或者也可以说是收起区域由收起位置形成。如图18示出了，可以在零、v1和v2的不同调节速度之间提供加速部分A，在该加速部分A中，调节速度以恒定加速度增加或减少。作为所示调节速度v的线性上升和下降的替代方案，也可以实现递增和/或递减的变化率。

附图标记

1 转向柱

2 致动器单元

3 壳体单元

31 外壳体管

311 31的内支承部分

313 31的内支承部分

312 31的内导引部分

32 中间壳体管

321 32的外支承部分

322 32的外导引部分

323 32的内导引部分

324 32的内支承部分

33 内壳体管

331 33的外支承部分

332 33的外导引部分

34、35 止动件

4 转向主轴

41 连接部分

42 外轴

43 内轴

44 导引套筒

5 承载单元

51 固定装置

6 调节驱动器(长度调节驱动器)

60 高度调节驱动器

61 主轴螺母

62 螺纹主轴

63 马达

7、8 滚子

71、81 滚子轴线

92、93 滑动套筒

d1 311的内径/321的外径

d2 312的内径

d3 322的外径

d4 323的内径

d5 324的内径/331的外径

d6 332的外径

L 纵向轴线

S 游隙

K 操作调节力(舒适调节力)

F 收起调节力(过渡调节力)

C 摩擦力

x1 操作区域

x2 过渡区域

x3 收起区域

v1 第一调节速度

v2 第二调节速度

v3 第三调节速度

vH 高度调节速度

Claims (10)

1.一种用于对机动车辆用的转向柱(1)进行调节的方法，所述转向柱(1)包括壳体单元(3)，在所述壳体单元(3)中，以能够绕纵向轴线(L)旋转的方式安装有转向主轴(4)，并且所述壳体单元(3)具有至少两个壳体管(31、32、33)，所述壳体管(31、32、33)被导引成能够沿所述纵向轴线(L)的纵向方向相对于彼此以一定调节行程进行调节，其中，沿着所述调节行程，所述壳体管(31、32、33)在操作区域(x1)中比在过渡区域(x2)中从彼此进一步延伸出，其中，作用在所述壳体管(31、32、33)上的机动化的调节驱动器(6)被电动致动以对所述壳体管(31、32、33)以预定的调节速度(v1、v2、v3)进行相对调节，

其特征在于，在所述操作区域(x1)中设定第一调节速度(v1)，并且在所述过渡区域(x2)中设定比所述第一调节速度(v1)高的第二调节速度(v2)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供收起区域(x3)，所述壳体管(31、32、33)在所述收起区域(x3)中比在所述过渡区域(x2)中进一步缩回到彼此中，其中，在所述收起区域(x3)中设定比所述第二调节速度(v2)低的第三调节速度(v3)。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述调节速度(v)线性地变化。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述调节速度(v)非线性地变化。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述壳体管(31、32、33)的相对位置借助于至少一个位置传感器来检测。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，与以较高的调节速度(v2)相比，所述调节驱动器(6)以较低的调节速度(v1、v3)施加较高的调节力(K)。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述壳体管(31、32、33)能够在所述过渡区域(x2)中使用比在所述操作区域(x1)和/或所述收起区域(x3)中更小的调节力(F)至少部分地相对于彼此移动。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述壳体单元(3)与承载单元(5)之间布置有机动化的高度调节驱动器(60)，所述承载单元(5)能够布置在所述机动车辆的车身上，其中，所述调节驱动器能够电致动以便对所述壳体单元(3)以预定的高度调节速度(vH)进行横向于所述纵向轴线(L)的相对的高度调节。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高度调节与沿所述纵向轴线(L)的方向的所述长度调节至少部分地同时发生。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述高度调节在所述过渡区域(x2)中发生。

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