CN116022221A - 转向柱组件 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的转向柱组件，包括：护罩，其包括能够轴向移动的上部分和轴向固定的下部分，上部分和下部分伸缩移动以提供对转向柱组件的伸缩度的调节；转向轴，其由护罩支撑；枢轴，其将下部分的一部分连接到车辆的固定部分；夹紧机构，其将护罩上部分和护罩下部分相对于彼此可释放地固定在适当位置且还将护罩相对于车辆的另一固定部分固定在适当位置；安装支架，其相对于车辆固定；簧上支撑组件，其包括至少一个导引元件，导引元件具有接合安装支架的互补成形的导引轨道的外表面，其特征在于，簧上支撑组件在适当位置固定到护罩上部分，并且支承在安装支架上，使得当夹紧机构被释放时，簧上支撑组件提供至少部分支撑护罩的反作用力。

Description

转向柱组件

技术领域

本发明涉及对用于车辆的转向柱组件的改进。

背景技术

众所周知，提供了一种转向柱组件，其中转向轴可针对被称为伸缩度(reach)的方向盘高度和被称为倾斜度(rake)的方向盘距离来调节。这种组件被称为双调节转向柱。提供了一种转向柱护罩，该转向柱护罩支撑转向轴，该转向轴进而支撑方向盘。护罩由两个部分组成，即上部分和下部分，其中上部分在下部分外部或内部伸缩，以准许调节护罩的长度，并因此调节转向的伸缩度。下部分通过枢轴在第一点处固定到车辆，并且上部分通过可释放的夹紧机构在较靠近方向盘的位置处固定到车辆的固定部分。当夹紧机构夹紧时，护罩的上部分和下部分被锁定在一起。当被释放时，护罩的上部分和下部分可以伸缩移动，以便能够调节伸缩度。并且，通过围绕枢轴枢转，整个护罩可以相对于车辆向上或向下倾斜，以提供倾斜度调节。

方向盘和轴以及护罩的重量可能相当大，尤其是在转向柱组件还包括电动马达和齿轮箱或扭矩传感器的情况下，所有这些都是许多电动辅助转向组件的常见部件。如果夹紧机构被释放并且护罩的一些额外支撑不存在，那么方向盘和护罩可能以相当大的力掉落到驾驶员的膝头。并且，当将方向盘提升到所需位置并固定夹紧机构时，组件的重量可能给驾驶员带来不便。因为驾驶员典型地需要腾出一只手来操作夹具，所以这种调节可能很麻烦。

为了解决这个问题，通常设置弹簧加载的支撑机构，该弹簧加载的支撑机构在车辆与护罩的一部分之间起作用。当夹紧机构被释放以进行调节时，弹簧机构承担护罩、轴和方向盘的重量中的一些。这抑制了组件的下落，并且在驾驶员试图通过承担重量中的一些来进行倾斜度调节时，辅助了驾驶员。

在弹簧加载的支撑机构的可能的现有技术布置的一个已知示例中，弹簧机构包括具有支撑条的吊具，该支撑条在护罩的上部分下方通过，并且在每一端部处连接到相应弹簧臂。一个臂设置在护罩的每一侧上，并且将臂的端部连接到车身的固定部分，通常在护罩上方。每个臂包括螺旋弹簧或板簧。在针对伸缩度来调节组件时，当吊具的基部相对于护罩下部分移动时，吊具的基部必须滑过护罩上部分的下表面。如果摩擦力很大，这种移动可能相当僵硬，并且操作可能有噪音。

在本申请人的早期专利申请WO 2013/171497中教导了另一种布置，其中簧上支撑组件被固定到车辆上的固定部分，并且包括在转向柱护罩的上部分下方通过的轮轴，由此围绕轮轴的一部分的圆柱形滚子接合护罩的下侧。这提供了一种简单布置，但是本申请人已了解，因为弹簧相对于方向盘的位置是可变的，所以当转向针对伸缩度而被调节时，该布置导致了变化的平衡扭矩。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种用于车辆的转向柱组件，该组件包括：护罩，该护罩包括能够轴向移动的上部分和轴向固定的下部分，该护罩上部分和该护罩下部分伸缩移动以提供对转向柱组件的伸缩度的调节；转向轴，该转向轴由护罩支撑；枢轴，该枢轴将下部分的一部分连接到车辆的固定部分；夹紧机构，该夹紧机构将上部分和下部分相对于彼此可释放地固定在适当位置，并且还将该护罩相对于该车辆的另一固定部分固定在适当位置；以及簧上支撑组件，该簧上支撑组件在适当位置固定到护罩上部分，并且支承在相对于车辆的车身固定的安装支架上，其中该簧上支撑组件包括至少一个导引元件，该至少一个导引元件具有接合该安装支架的导引轨道的外表面，该簧上支撑组件提供在夹紧机构被释放时至少部分支撑该护罩的反作用力。

在转向柱组件针对伸缩度或倾斜度而被调节时，可以是大致圆柱形的滚子的导引元件可以沿着导引轨道滚动，而在护罩与导引元件的外表面之间很少或没有滑动。

在优选布置中，簧上支撑组件包括具有一对弹簧臂的弹簧元件，每个弹簧臂包括螺旋弹簧，并且具有第一端部和第二端部，该第一端部以固定到护罩上部分的延伸部分终止，该第二端部以接合另一弹簧臂的对应部分的延伸部分终止以限定支撑该至少一个导引元件的轮轴。

轮轴可以支撑两个导引元件，这两个导引元件沿着轮轴间隔开，并且各自接合相应导引轨道。使用两个导引元件可以为簧上支撑组件提供较高侧向刚度，这可以帮助防止护罩上部分围绕其轴线旋转，尤其是在夹紧机构处于释放状况时亦如此。

轮轴可以包括连接条，该连接条接合弹簧臂的相对的第二端部，并正交于护罩的轴线延伸。

在替代方案中，可以设置两个轮轴，这两个轮轴间隔开，各自连接到弹簧臂的相应第二端部，并且各自承载导引元件，比如圆柱形滚子。

每个弹簧臂可以包括弯曲的金属杆件。每个臂的螺旋弹簧可以具有杆件的一个、或两个、或三个或更多个的完整线圈。

弹簧臂与一个或多个轮轴都可以由单一长形杆件形成。

与现有技术不同，簧上支撑组件的弹簧元件在固定位置连接到护罩上部分，并沿着固定支架滑动。由导引轨道限定的导引元件的路径可以被布置成使得弹簧反作用力不会随着转向柱组件针对伸缩度进行调节而变化。为了实现这一点，导引轨道可以在平行于转向轴的轴线的方向上延伸。这种布置将帮助确保在夹紧机构针对转向柱组件的任何伸缩度位置而被释放时，恒定扭矩被施加到护罩。

导引轨道可以沿着两个部分向下倾斜，其中每个倾斜部分的最下端部相交于一点而使得导引轨道具有v形或u形，使得当夹紧机构被释放时，作用在转向柱组件上的力将导致导引元件停留在此点。当在此位置时，转向柱组件可以针对伸缩度而设定在中程位置。当夹紧机构被释放时，转向组件将自动停留到此中程伸缩度位置。

在替代方案中，导引轨道可以包括位于中心点处的凹槽，以帮助使用者在调节期间针对伸缩度而找到中程位置，但是此点的任一侧的导引轨道的形状可以被选择以便不实现转向柱组件的倾斜度的自动对中。

在进一步的替代方案中，导引轨道的形状可以被设定成使得在任何位置释放夹紧机构时，转向柱组件护罩的重量以及方向盘和转向轴的组合重量完全平衡。直到驾驶员将外力施加到方向盘，倾斜度于是才会随着夹具被释放而改变。

导引元件可以位于在背离方向盘的方向上偏离每个螺旋弹簧的位置。

每个弹簧臂的第一端部可以通过链接部分连接，该链接部分横向于护罩的轴线延伸，并位于护罩上部分中的凹部内。该链接部分可以压配合在凹部内。

弹簧臂的第一端部可以从螺旋弹簧朝向方向盘延伸，或者竖直地延伸，或者在背离方向盘的方向上延伸。

安装支架可以包括U形支架和主支撑支架，该主支撑支架将转向柱护罩固定到车辆的固定部分。主支撑支架可以包括基部部分，该基部部分在护罩下方通过，并且具有限定或支撑导引轨道的上表面，以及在护罩的相对侧向上突出以与主支撑支架的其余部分连接的一对臂。这是方便的，因为在固定到车辆之前，安装支架将相对于转向组件的其余部分处于已知位置。

在替代方案中，承载导引轨道的基部部分可以固定到某个其他部分，比如直接固定到车辆的横梁。

附图说明

现在将参考附图仅通过举例的方式来描述本发明的许多实施例，在附图中：

图1是从一侧看到的根据本发明的第一方面的转向柱组件的实施例的立体图；

图2是图1的转向柱组件的仅仅一部分的、从下方的视角并且向一侧看到的视图；

图3是包括两个弹簧臂、轮轴和滚子并且与安装支架接合的弹簧组件的部分的放大立体图；

图4是本发明的第二实施例的安装支架上的导引轨道的替代配置的侧视图；

图5是簧上支撑组件的替代形状的视图；

图6是簧上支撑组件的另一替代形状的视图；

图7是簧上支撑组件的又一替代形状的视图；

图8a示出了处于使用位置的图6的簧上支撑组件；以及

图8b示出了处于使用位置的图7的簧上支撑组件。

具体实施方式

转向柱组件1示出在附图中的图1中并且部分示出在图2中。该组件包括伸缩式护罩，该伸缩式护罩具有能够轴向移动的上部分2和轴向固定的下部分3，其中这两个部分一个连接在另一个内部，因此它们可以伸缩移动。下部分通过枢轴销固定到车辆(未示出)。转向轴4被支撑在轴颈式安装到护罩内部的轴承中。可以看到轴的一个端部从可移动的护罩上部分突出。这具有用于与方向盘的对应花键接合的成组花键。可选的电动辅助转向齿轮箱5连接到转向轴4离方向盘最远的端部，并连接到护罩的固定下部分。齿轮箱5将轴4连接到马达，该马达在驾驶员试图转动方向盘时，通过施加与驾驶员施加的扭矩相同意义上的扭矩来提供辅助。齿轮箱5还以已知方式通过另一些机械链接件(比如转向齿条)将轴4连接到行路轮(未示出)。

伸缩式护罩2，3靠近齿轮箱在一点通过枢轴(未示出)固定到车辆，并且较靠近方向盘在另一点通过可调节的夹紧机构8固定到车辆。夹紧机构8可以采用任何已知形式，并且夹紧机构在其处于夹紧状况时，功能性地防止护罩上部分2轴向移动，并且在处于释放状况时，允许护罩上部分轴向移动，以准许进行转向柱组件1的伸缩度调节。夹紧机构8还可以被布置成在相当大的载荷在碰撞期间施加到方向盘的情形下，准许护罩上部分2轴向塌陷。

夹紧机构8的一个端部包括允许夹紧机构8锁定和解锁的锁定杆9，这可以在图1中看到。夹紧机构8将护罩上部分2固定到安装支架，该安装支架固定到车身。夹紧机构8穿过安装支架中的竖直槽缝，并且允许转向柱组件1针对倾斜度进行调节。夹紧机构8还穿过护罩上部分2中的、平行于转向轴4的轴线的槽缝13。这允许护罩上部分2针对伸缩度进行调节。图2和图3中可以最佳地看到此槽缝13。

仅当夹紧机构8处于释放状况时，伸缩度和倾斜度移动才是可能的，当夹紧机构8处于夹紧状况时，伸缩度和倾斜度移动被阻止。当夹紧时，夹紧机构8将护罩上部分2固定在适当位置。

更具体地，安装支架具有两个部分。第一部分是截面为倒U形(当沿着护罩的长度观察时)的固定U形支架6。U形支架6的上部分被刚性地固定到护罩2、3上方的车身，并且具有从护罩2、3两侧垂下的两个臂。U形支架6的每个臂设置有竖直延伸的长形槽缝11。图1中可以看到一个长形槽缝11。

U形支架6进而被连接到主支撑支架12，该主支撑支架形成安装支架的第二部分并且被刚性地固定到车身。U形支架6和主支撑支架12通过易碎连接器(未示出)而连接。

应了解，护罩2、3、转向轴4、方向盘和夹紧机构8的移动部分的重量是相当大的。因此，簧上支撑组件被设置成在夹紧机构未被夹紧时，即处于释放状况时，帮助承载重量中的一些。

如图2和图3中所示，第一实施例的簧上支撑组件14包括由单一长度的弯曲金属线或杆件形成的弹簧元件16。该弹簧元件具有形成轮轴的下部分，该轮轴在护罩2、3下方通过，并且通过两个弹簧臂18连接到车辆，护罩2、3的每一侧各一个弹簧臂。每个弹簧臂18包括具有多匝的扭转螺旋弹簧。每个臂的第一端部固定在护罩上部分2中的凹部20中，第二端部从线圈延伸以连接到轮轴。因此，弹簧元件16相对于护罩上部分2固定在适当位置。

轮轴支撑单一导引元件22，该导引元件是与导引轨道24接合的滚子，该导引轨道形成在主支撑支架12的基部部分26上。此基部部分26在护罩2、3下方通过，并且具有限定或支撑导引轨道24的上表面，以及在护罩2、3的相对侧向上突出以与主支撑支架12的其余部分连接的一对臂。

导引轨道24包括凸起的肋，该凸起的肋平行于转向轴的轴线延伸并定位滚子22。当夹紧机构8处于释放状况时，滚子22可以在转向柱组件1的调节期间沿着凸起的肋滚动。

如果夹紧机构8在方向盘处于其最高倾斜度位置时被释放，那么护罩2、3将由于重力而试图围绕枢转轮轴旋转。簧上支撑组件14将在护罩2、3与安装支架的基部部分26之间提供反作用扭矩。典型地，弹簧臂18的弹簧系数被选择成使得护罩2、3将在其中间高度位置保持平衡。因为弹簧元件16承担了重量中的大部分，所以驾驶员可以较容易将方向盘升高到期望倾斜度。

图4示出了落入本发明的范围内的转向柱组件100的替代性实施例。除了导引轨道的形状之外，这个实施例的所有部分都与第一实施例相同。在这个实施例中，导引轨道24'并不完全平行于转向轴的轴线。实际上，该导引轨道具有两个倾斜区段，这两个倾斜区段在其最低端部相交而形成了V形。在倾斜区段相交之处，在导引轨道24'中形成了部分圆形的凹槽30，该部分圆形的凹槽的直径与滚子22的外径互补。

在第二实施例的使用中，弹簧元件16的弹簧系数和导引轨道24'的形状将导致护罩上部分2、3在转向柱组件2的伸缩度的中程位置自对中，在该中程位置，滚子22进入凹槽30。

图5至图7示出了三种不同形状的簧上支撑组件140、141、142。图5的簧上支撑组件140在弹簧元件180的第二端部上具有两个滚子22和22'，而不是一个，这些滚子各自由相应短轮轴支撑。图6的簧上支撑组件141类似于图5的簧上支撑组件，但是弹簧臂181的第一端部的取向不同，并且短轮轴从螺旋弹簧的外侧平面突出，而不是从内侧平面突出。图7示出了又一布置，其中弹簧臂182的第一端部的取向再次不同于图5和图6的弹簧臂的第一端部的取向。

具有两个滚子22，22'的簧上支撑组件140、141、142可以被定位成使得每个滚子接合基部部分26的导引轨道中的相应通道。图8a和图8b示出了图6和图7的簧上支撑组件141、142在完工的转向柱组件200、300中的可能位置。

Claims (11)

1.一种用于车辆的转向柱组件，所述转向柱组件包括：

护罩，所述护罩包括能够轴向移动的上部分和轴向固定的下部分，所述上部分和所述下部分伸缩移动以提供对所述转向柱组件的伸缩度的调节；

转向轴，所述转向轴由所述护罩支撑；

枢轴，所述枢轴将所述下部分的一部分连接到所述车辆的固定部分；

夹紧机构，所述夹紧机构将所述护罩上部分和所述护罩下部分相对于彼此可释放地固定在适当位置，并且还将所述护罩相对于所述车辆的另一固定部分固定在适当位置；

安装支架，所述安装支架相对于所述车辆固定；

簧上支撑组件，所述簧上支撑组件包括至少一个导引元件，所述至少一个导引元件具有接合所述安装支架的互补成形的导引轨道的外表面，

其特征在于，所述簧上支撑组件在适当位置固定到所述护罩上部分，并且支承在所述安装支架上，使得当所述夹紧机构被释放时，所述簧上支撑组件提供至少部分支撑所述护罩的反作用力。

2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述至少一个导引元件包括圆柱形滚子。

3.根据权利要求1或2所述的转向柱组件，其中，所述簧上支撑组件包括具有一对弹簧臂的弹簧元件，每个弹簧臂包括螺旋弹簧，并且具有第一端部和第二端部，所述第一端部以固定到所述护罩上部分的延伸部分终止，所述第二端部以延伸部分终止以限定支撑所述至少一个导引元件的轮轴。

4.根据权利要求3所述的转向柱组件，其中，所述一对弹簧臂的每个第二端部接合另一弹簧臂的对应部分。

5.根据权利要求3所述的转向柱组件，其中，所述一对弹簧臂的第二端部的每个延伸部分基本上正交于所述护罩的轴线延伸，并且背离或朝向另一弹簧臂的对应部分突出。

6.根据权利要求3、权利要求4或权利要求5所述的转向柱组件，其中，每个弹簧臂的第一端部通过链接部分连接，所述链接部分横向于所述护罩的轴线延伸，并位于所述护罩上部分中的凹部内，并且可选地压配合在所述凹部内。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的转向柱组件，其中，所述弹簧臂的第一端部从所述螺旋弹簧朝向方向盘延伸，或者竖直地延伸，或者在背离方向盘的方向上延伸。

8.根据任一前述权利要求所述的转向柱组件，其中，所述导引轨道在平行于所述转向轴的轴线的方向上延伸，使得当所述夹紧机构针对所述转向柱组件的任何伸缩度位置而被释放时，由所述簧上支撑组件施加到所述护罩的扭矩保持恒定。

9.根据任一前述权利要求所述的转向柱组件，其中，所述导引轨道另外包括凹槽，所述凹槽的直径与所述导引元件的外径互补，使得所述凹槽帮助使用者在调节期间针对伸缩度而找到中程位置，可选地，其中所述凹槽为部分圆形。

10.根据任一前述权利要求所述的转向柱组件，其中，所述导引轨道沿着两个部分向下倾斜，其中每个倾斜部分的最低端部相交于一点，使得作用在所述转向柱组件上的力将导致导引部分停留到中心点，使得当所述夹紧机构被释放时、可选地当从属于权利要求7时，所述转向柱组件停留到所述组件针对伸缩度可调节的中程伸缩度位置，其中所述中心点定位凹槽。

11.根据任一前述权利要求所述的转向柱组件，其中，所述导引轨道的形状被设定成使得在任何伸缩度位置释放所述夹紧机构时，所述转向柱组件护罩的重量以及方向盘和所述转向轴的组合重量完全平衡，使得直到驾驶员将外力施加到所述方向盘，倾斜度于是才会随着所述夹紧机构被释放而改变。

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