CN117957159A - 用于车辆的可调节转向柱 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于车辆的转向柱(24)，其具有：内转向柱元件(100)，其被容纳在外转向柱元件(82)内，该内转向柱元件和外转向柱元件(100，82)能够沿着位移轴线(L1)相对于彼此位移；至少一个预加载力生成元件(104)，其被配置为产生预加载力以设定抵抗该相对位移的限定阻力；其中内转向柱元件(100)具有多个侧面(110‑116)，多个侧面形成内转向柱元件(100)的中空横截面；其中多个侧面(110‑116)的第一侧面(110)的至少一部分具有突出形状。

Description

用于车辆的可调节转向柱

本发明涉及一种用于车辆(例如汽车或卡车)的转向柱。

背景技术

转向柱通常用于支撑方向盘，例如通过将其耦接至车辆底盘。

可调节转向柱在现有技术中是已知的。这种可调节性通常允许改变方向盘相对于驾驶员的位置。通过这种方式，驾驶员可以根据其人体工程学偏好放置方向盘。进一步或可替换地，在自动或半自动车辆中的线控转向(steer-by-wire)布置中，该可调节性可以允许将方向盘的位置从缩回位置(在自动驾驶期间)到伸出位置(在手动驾驶期间)进行改变。

一种类型的可调节性涉及相对于驾驶员在向前行驶方向上来回移动方向盘。换言之，驾驶员和/或致动器可以将方向盘移向驾驶员(伸出状态)，并将方向盘从驾驶员移向仪表板(缩回状态)。

为此，现有的转向柱可以包括具有多个转向柱元件的伸缩结构，这些转向柱元件相对于彼此可线性移动。为了设定实现所述线性移动而需要克服的限定力，可以提供例如螺杆的预加载(preload)元件。这些将预加载力(preload force)施加在转向柱元件中的至少一个上，这将导致摩擦阻力。

在JP 2008-290491 A1中可以找到已知转向柱的一个示例。

已经确定的是，现有的可线性移动的转向柱通常重量大、体积大。这是由于需要使转向柱足够坚硬。因此，增加了重量、成本和复杂性。

因此，本申请的目的是提供一种可调节的转向柱，该转向柱在有限的重量下并且优选在有限的体积下具有期望的机械特性，特别是在刚度方面。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求和以下描述中详细说明了优选实施例和优选特征。

发明内容

本发明涉及一种用于车辆，特别是用于车辆的线控转向系统的转向柱。

转向柱具有内转向柱元件，其被容纳在转向柱的外转向柱元件内，该内转向柱元件和外转向柱元件能够沿着位移轴线相对于彼此线性位移。

转向柱具有至少一个预加载力生成元件，该预加载力生成元件被配置为设定抵抗内转向柱元件和外转向柱元件的相对位移的限定阻力，例如通过产生用于抵抗相对位移的阻力和/或摩擦力来进行。

内转向柱元件具有多个侧面，例如至少第一至第四侧面，这些侧面形成(或者换言之，包围、限定或约束)内转向柱元件的中空横截面。

第一侧面的至少一部分具有突出的形状。根据优选示例，该至少一部分朝向预加载力生成元件突出。预加载力优选地被引入到第一侧面的该至少一突出部分中和/或该部分位置与预加载力生成元件相对。

转向柱可以连接或可连接至车辆的刚性构件。在一个示例中，其至少间接地耦接或可耦接至车辆的底盘。

附加地或可替换地，转向柱可以连接或可连接至方向盘，特别是使得方向盘相对于转向柱可旋转。优选地，这是通过转向柱连接到和/或包括至少一个耦接至方向盘的旋转轴承来实现的。例如，转向柱，特别是内转向柱元件的背离外转向柱元件的端部可以可旋转地支撑方向盘。这可以在转向柱元件的外周表面处进行。

优选地，转向柱被配置为用在线控转向系统中，其中在方向盘与车辆的转向齿轮和/或可转向轮之间没有直接的机械连接。

通常，将方向盘支撑在转向柱的外周意味着转向柱的内部空间较少被阻塞。因此，这个空间可以用于不同的目的。根据一个实施例，其用于容纳例如整个转向系统的电子部件。这有助于减少空间需求和复杂性。例如，可以不存在连接至方向盘的轴，通过轴将方向盘的旋转直接传送到转向齿轮等。相反，根据已知的线控转向原理，可以感测方向盘的旋转，并且可以基于这些感测的旋转来控制连接至车辆的转向齿轮和/或车轮(但优选地不机械连接至方向盘)的机电致动器，以执行转向命令并相应地使车轮转向。

因此，根据一般优选的示例，转向柱不容纳和/或不具有刚性连接至方向盘(即与其共同旋转)的任何部件(例如上述轴)。特别地，转向柱可以在其内周面和/或在转向柱的内部空间内没有任何可旋转的支撑件和/或与方向盘的连接件。

尽管如此，本文公开的转向柱还可以支撑和/或连接至与方向盘连接的轴，该轴至少部分地插入到转向柱中或被该转向柱容纳。例如，该轴可以可旋转地被支撑在转向柱的中空横截面内，尤其是内转向柱元件内。该轴可以与方向盘一起旋转。它可以例如通过中间万向节轴连接到转向齿轮，从而例如机械地耦接至车辆的可转向轮。

内转向柱元件和外转向柱元件都可以是细长构件。它们可以由金属材料制成。例如，可以是中空细长型材。它们可以是类似的形状，并且可以特别地具有类似形状的横截面。内转向柱元件和外转向柱元件的横截面的至少那些彼此直接相对的部分可以是类似的形状。例如，外转向柱元件的横截面的内圆周表面可以根据内转向柱元件的横截面的外圆周表面成形。通过具有匹配形状的横截面，内转向柱元件能够在外转向柱元件内被可靠地支撑和引导。

内转向柱元件和外转向柱元件的横截面可以形成在垂直于位移轴线延伸的平面中。

转向柱元件中的一个(优选外转向柱元件)通常可以固定或可固定在车辆内和/或可以沿着位移轴线是不可移动的。因此，只有一个转向柱元件(优选内转向柱元件)可以沿着位移轴线线性位移。

根据另一示例，内转向柱元件并且特别是第一侧面可以包括至少一个滑动表面。与内转向柱元件的其余部分相比，滑动表面可以由不同的材料制成，例如由较软的金属或聚合物材料制成。滑动表面可以布置在侧面之一的外表面处。滑动表面可以由沿着位移轴线延伸的优选细长的材料片形成。

突出部分可以沿着整个第一侧面延伸和/或形成整个第一侧面。换言之，第一侧面通常可以突出，优选地朝向预加载力生成元件突出。替代地，突出部分可以形成为第一侧面内的局部突起。根据优选示例，第一侧面具有朝向彼此会聚的成角度的段，从而形成第一侧面的大致向外突出的形状(例如V形)。

预加载力生成元件也可以称为夹紧力(clamping force)生成元件或阻力生成元件。它可以延伸穿过和/或插入到外转向柱元件内的开口。它可以接触第一侧面，特别是设置在该第一侧面上的滑动表面。它可以将预加载力施加到第一侧面上，特别是施加到设置在第一侧面上的滑动表面上。结果，可以在滑动表面的区域处和/或在该区域中产生例如摩擦力形式的阻力。该阻力可以是抵抗相对位移的力。

通常，预加载力生成元件可以被配置为可变地设定抵抗相对位移的力，例如通过改变预加载力生成元件的拧紧程度。在转向柱的生产或维护过程中，可以通过将预加载力生成元件拧紧到预定程度来从可能的阻力范围中设定一阻力。

第一侧面由于其突出的形状通常可以是非平面的和/或非直的。其至少一个突出部分可形成第一侧面的局部突起并位于第一侧面内，其例如相对于侧面的其它部分(例如相对于其外边缘，见下文)突出。在一个示例中，至少一个突出部分形成第一侧面的最外和/或最下部分。

与第一侧面相比，内转向柱元件的其他侧面可以不同地形成。例如，它们可以基本上无突出和/或直的或平坦的。侧面可以彼此连接或在横截面的成角度部分或圆角部分处彼此融合。

通过提供相应突出的第一侧面，当内转向柱元件暴露于预加载力时，力和应力在内转向柱元件内的分布得到改善。

具体地，已经确定，与提供具有基本平面形状的第一侧面相比，所接收的预加载力导致第一侧面内的压缩应力的程度更高。在理论平面的情况下，第一侧面将经历弯曲作为主要变形和主要载荷情况。这将必须通过增加第一侧面的厚度来补偿，以实现期望的刚度。然而，这会导致重量增加。

尽管提供本文公开的突出的第一侧面，乍一看可能会使设计复杂化和/或增加转向柱的尺寸和重量，但已经确定其有益的应力分布允许使用更少的材料。这实际上有助于减轻重量。具体地，向外突出的第一侧面与其理论上可替代的平面构造相比可以被制造为更薄，同时仍然实现足够的或甚至改善的刚度。

当通常优选地提供外转向柱元件，其中空横截面的形状对应于内转向柱元件的中空横截面，可以同样地改善外转向柱元件中的力分布。例如，该横截面的与内转向柱元件的第一侧面相对的侧面的至少一形状可以相应地成形。结果，与外转向柱元件的相对侧面的(理论上)平面形状相比，可以减小弯曲程度，并且例如可以增加张力载荷。这可以类似地允许减小该侧面的厚度，从而减轻重量。

在一个示例中，厚度小于30mm，例如在1mm至直到20mm之间或在1mm至直到10mm之间。

优选地，第一侧面向外突出，例如相对于横截面的几何中心。替代地，侧面可以向内突出，例如通过具有倒V形进行。这种向内延伸的突起同样有助于减少第一侧面的弯曲。然而，考虑到提供用于放置(locate)系统的其他元件的内部空间，以及考虑到提供与向内突出部分相比在几何学上不那么复杂的结构，向外突出可能是有利的。

根据优选实施例，中空横截面具有多边形和/或基本矩形的形状。例如，横截面包括至少四个侧面，这些侧面被连接以限定基本矩形形状。后者可以包括至少两个侧面(例如左侧面和右侧面或顶侧面和底侧面)，这两个侧面是相似成形的和/或基本上彼此平行地延伸。

第一侧面可以形成矩形形状的较长侧面。例如，它可以是与其直接相连并与其成一定角度延伸的其它侧面长度的至少1,2倍或至少1,5倍。这进一步有助于提高刚度。例如，第一侧面的长度可以在30mm和150mm之间。

在一个示例中，提供了两个平行的另外的侧面，它们通过第一侧面彼此连接。该平行侧面还可以通过另一侧面连接，该另一侧面类似于第一侧面取向，例如由于两者相对于平行侧面基本上以相似的角度延伸。

应注意的是，本文中使用的位置和/或方向术语，例如左、右、底、顶、水平和垂直，通常可涉及转向柱在车辆中并且当驾驶员观看时的安装方向和安装位置。

根据另一方面，除了第一侧面之外的侧面中的至少一个侧面具有基本上平面的形状，并且例如可以没有类似的突出部分。关于内转向柱元件的横截面，该侧面可以限定横截面的直的部分，特别是直边缘。优选地，大多数其他侧面或者甚至所有其他侧面具有各自基本平面的形状。通过提供至少一个平面的侧面，可以提高内转向柱元件的强度和紧凑性。

根据另一方面，第一侧面具有两个外边缘部分(例如，沿着位移轴线延伸)，并且每个外边缘部分与内转向柱元件的另一侧面(例如，两个外边缘部分的第一外边缘部分可连接至第一另一侧面，两个外边缘部分的第二边缘部分连接至第二另一侧面)连接(和/或融合)。当在横截面中观察时，边缘部分可以限定第一侧面的相对外边缘。第一侧面的至少一个突出部分和/或(优选中心)部分可以位于这些边缘之间，特别是基本上位于它们之间的中部。边缘部分可以连接至拐角部分和/或是拐角部分的一部分，其中分别相邻的另外的侧面连接到该拐角部分。

优选地，与预加载力生成元件相对的第一侧面的至少一部分相对于这些外边缘部分突出。特别地，该相对的部分和外边缘部分可以不沿着公共线(例如，当在横截面中观察时)定位。例如，大多外边缘部分可以位于各自的公共线上，然而相对的部分与该线相距一定距离，并且例如相对于该线朝向预加载力生成元件位移。

换言之，该相对的部分可以被布置为比外边缘部分更靠近预加载力生成元件，例如当沿着垂直于位移轴线延伸的轴线和/或沿着引入了预加载力的轴线观察时。同样，当在横截面中观察时，相对的部分可以是第一侧面的中心部分。

附加地或可替换地，例如当在横截面中观察时，第一侧面通常可以具有V形或U形。相对部分可以形成V形或U形的相应底部，然而外边缘部分可以形成该V形或U形的上端和起点。

具有这样的形状以及本文所讨论的任何其他成角度的形状，可以在内转向柱元件内实现有利的应力分布，其允许减小材料厚度同时保持所需的刚度。

根据另一实施例，例如当在横截面中观察时，第一侧面具有成角度的形状。这可以通过提供第一侧面的中心或相对部分和外边缘部分的任何上述相对布置和/或通过提供具有上述V形的第一侧面来实现。具体地，第一侧面可以包括优选地会聚的至少两个成角度的段，从而提供第一侧面的向外突出的形状。

所产生的预加载力可以沿着预加载轴线作用。第一侧面的形状可以相对于垂直于预加载轴线延伸的轴线成角度。特别地，该轴线也可以垂直于位移轴线延伸。预加载轴线可以在横截面内和/或垂直于位移轴线延伸。它可以基本上垂直于内转向柱元件的至少一个侧面延伸。在一个示例中，预加载轴线是基本水平的或垂直的空间轴线。预加载轴线可以沿着预加载力生成元件延伸，并且优选地与其纵向轴线重合。

根据优选方面，第一侧面包括至少两个成角度的段，它们相对于预加载轴线镜像对称。具体而言，每个成角度的段相对于垂直于预加载轴线和位移轴线延伸的轴线的角度在0.5°到60°之间，优选在10°到直至50°之间，或在20°到直至45°之间。内转向柱元件和/或外转向柱元件的中空横截面(或至少其第一侧面)通常可以相对于预加载轴线镜像对称。

第一侧面可以是内转向柱元件的顶侧面或底侧面。术语顶部或底部可以再次涉及转向柱在车辆内的安装方向。通过第一侧面的这种取向(orientation)，实现了转向柱的安全预加载，同时能够实现其舒适的轴向位移。

在一个方面，预加载力生成元件是螺杆或包括螺杆。外转向柱元件可以包括螺纹通孔，螺杆容纳在该螺纹通孔中。通过拧紧和松开螺杆，可以改变螺杆伸出该通孔并朝向第一侧面延伸的程度。该程度可以确定由第一侧面所接收的预加载力的程度，从而确定抵消轴向位移的所产生的阻力的程度。

如上所述，第一侧面可以包括至少一个滑动表面，预加载力被引入到该滑动表面中和/或预加载力生成元件接触该滑动表面。

根据另一个实施例，提供至少两个另外的滑动表面，每个滑动表面位于内转向柱元件的中空横截面的拐角部分处。第一侧面可以延伸到至拐角部分的一定距离处，和/或由于被至少一个中间的另一侧面与之隔开而不直接连接到该拐角部分。该拐角部分可以由两个彼此接合的侧面形成，和/或可以在这两个侧面之间形成连接部分。这些侧面之间延伸的角度可能大于45°。在一个示例中，该侧面基本上彼此垂直地延伸。拐角部分可以是倒圆角或成角度的。它们可以包括或连接到与外转向柱元件接触的滑动表面。

滑动表面可以形成内转向柱元件与外转向柱元件和/或预加载力生成元件之间的唯一接触区域。通过设置在拐角部分处的可选的另外的滑动表面，内转向柱元件能够可靠地位于在外转向柱元件内。

如上所述，内转向柱元件和外转向柱元件的至少一部分可以是类似成形的。例如，外转向柱元件可以具有多个侧面，这些侧面形成外转向柱元件的中空横截面，该横截面容纳内转向柱元件。外转向柱元件的与内转向柱元件的第一侧面相邻的侧面可以与该第一侧面对应地成形。特别地，该侧面的面向内转向柱元件的内表面可以对应于内转向柱元件的第一侧面的外表面成形。例如，外转向柱元件的侧面可以类似地成角度。

附加地或可替换地，内转向柱元件的第一侧面的突出部分可以至少部分地容纳在外转向柱元件的类似成形的侧面内，特别地，其中类似成形的侧面由于其对应的(例如成角度的)形状而形成凹陷(recess)和/或凹痕(dent)或压痕(indentation)。

提供各自相应形状增加了紧凑性。此外，当外转向柱元件的类似成形的侧面容纳该预加载力生成元件时，如通常优选的，可以实现有利的应力分布，特别是主要的张力载荷。这允许减小材料厚度(例如，与平面形状和主要弯曲载荷情况相比)，同时保持足够的刚度。同样，厚度可以小于30mm，例如在1mm和直到20mm之间或在1mm和直到10mm之间。

本发明还涉及一种用于车辆的转向系统，该转向系统优选地是线控转向系统，并且包括：

根据前述权利要求中任一项所述的转向柱；

方向盘，其耦接至内转向柱元件(例如，在内转向柱元件的外周表面处)并且相对于内转向柱元件可旋转。

附图说明

为了更好地理解本发明的实施例和示出如何将其付诸实施，现在将完全通过示例的方式参考附图，在附图中，相同的附图标记始终表示对应的元件或部分。

在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的包括转向柱的转向系统的剖面示意图。

图2示出了图1中转向柱的横截面示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的用于道路车辆的转向系统10的剖面示意图。该转向系统10是线控转向系统，其不具有用于将驾驶员的转向命令从转向系统10的方向盘12传递到车辆的车轮(未示出)的直接机械连接。相反，机械连接由机电装置代替，该机电装置与转向系统10一起是线控转向系统的一部分。

除了方向盘12之外，该转向系统10还包括与方向盘12机械连接的方向盘毂14。该方向盘毂14和方向盘12相对于彼此不可旋转，但是可以绕旋转轴线A一起旋转。方向盘12通过螺钉形式的固定元件16以不可旋转的方式可拆卸地附接到方向盘毂14。更确切地，方向盘12设置有内部电枢18，其中固定元件16穿过内部电枢18的通孔20延伸到设置在方向盘毂14中的内螺纹盲孔22中。

方向盘毂14被可旋转地支撑在转向系统10的刚性转向柱24上，更确切地，被可旋转地支撑在转向柱24的对齐段(aligned section)26上。转向柱24也可以被称为转向系统支撑柱。

除了对齐段26之外，转向柱24还包括偏轴段(off-axis section)28，该偏轴段与对齐段26一体地形成或者单独形成并且机械地连接到对齐段26。该偏轴段28与对齐段26和方向盘毂14轴向间隔开，而方向盘毂14与对齐段26重叠并且是同轴的。该偏轴段28具有偏离并平行于旋转轴线A的第一纵向轴线L1。对齐段26具有第二纵向轴线L2。转向系统支撑柱24的对齐段26与方向盘毂14和方向盘12对齐或同轴，即第二纵向轴线L2对应于旋转轴线A。

偏轴段28和对齐段26通过横向延伸至第一纵向轴线L1和第二纵向轴线L2的连接部分30连接。偏轴段28和对齐段26由内转向柱元件100构成。

由偏轴段28和对齐段26提供的内转向柱元件100的所描绘的成角度构造仅仅是可选的。内转向柱元件100可以同样地构造为无角度的笔直构件。

方向盘毂14通过第一轴承装置32和第二轴承装置34可旋转地安装在转向柱24的对齐段26上，第二轴承装置34与第一轴承装置32轴向间隔开。例如，第一轴承装置32和/或第二轴承装置34可以是滚珠轴承或滚柱轴承。

第一轴承装置32被支撑在转向柱24的对齐段26的突出凸缘部分36上，该突出凸缘部分从对齐段26外周表面径向向外突出。突出凸缘部分36提供了用于支撑第一轴承装置32的圆环形第一轴承表面。突出凸缘部分36布置在连接部分30的附近，即，布置在对齐段26和连接部分30之间的过渡区域。

因此，第一轴承装置32轴向地位于对齐段26的面向连接部分30的第一端部分处。

第二轴承装置34被支撑在转向柱24的对齐段26的圆环形部分38上。圆环形部分38形成在对齐段26的紧接着方向盘12并朝向突出凸缘部分36延伸的区域中。圆环形部分38为第二轴承装置34提供了第二轴承表面。因此，第二轴承装置34轴向地位于对齐段26的与第一端部分相对的第二端部分处。

第一轴承装置32经由布置在第一轴承装置32和方向盘毂14的内周表面之间的支撑衬套40而安装在对齐段26的突出凸缘部分36和方向盘毂14之间。

第二轴承装置34直接安装在对齐段26的圆环形部分38和方向盘毂14之间。为此，方向盘毂14设置有向内突出的凸缘部分42，该向内突出的凸缘部分42为第二轴承装置34提供反面的(counter)轴承表面。同时，向内突出的凸缘部分42覆盖位于方向盘毂14内的部件。如图1所示，用于容纳固定元件16的盲孔22延伸进入或穿过向内突出的凸缘部分42。

通常，内转向柱元件100因此可旋转地支撑位于内转向柱元件100的外周表面处的方向盘12。与各种现有技术的解决方案不同，内转向柱元件100在其内周表面处不旋转地支撑方向盘，并且通常在其内部不容纳任何与方向盘12和/或车辆转向轮机械连接的轴或构件。

转向系统10还包括扭矩反馈装置44，该扭矩反馈装置44包括具有转子46和具有定子绕组50的定子48的电机。扭矩反馈装置44可以被操作以产生对方向盘12的旋转的阻力扭矩，从而模拟传统转向系统中存在的阻力扭矩。换句话说，由扭矩反馈装置44产生的扭矩可以抵消驾驶员施加到方向盘12的旋转力。

在所示实施例中，电机是包括外转子46和内定子48的外转子电机。转子46固定在方向盘毂14的内周面上。因此，转子46可与方向盘毂14一起绕旋转轴线A旋转。转子46相对于方向盘毂14是不可旋转的。定子48固定到转向系统支撑柱24的可旋转固定(即不可旋转)的对齐段26。因此，方向盘毂14和转子46可以一起围绕定子48和对齐段26旋转。

扭矩反馈装置44的电机设置在方向盘毂14的内部。扭矩反馈装置44被方向盘毂14(方向盘毂14的内周表面)和转向系统支撑柱24的对齐段26(对齐段26的外周表面)径向包围并因此覆盖。扭矩反馈装置44轴向地位于对齐段26的突出凸缘部分36和对齐段26的圆环形部分38之间。扭矩反馈装置44被对齐段26的突出凸缘部分36、第一轴承装置32和支撑衬套40在一侧轴向地包围并因此覆盖，并且被方向盘毂14的向内突出的凸缘部分42和第二轴承装置34在另一侧轴向地包围并因此覆盖。

方向盘毂14、方向盘12、扭矩反馈装置44和转向柱24的布置、构造和支撑提供了非常紧凑的结构。更准确地，如图1所示，各种部件相对于它们的径向和/或轴向布置而至少部分地平行于彼此布置。

转向系统10还包括用于限制方向盘毂14和方向盘12的旋转的方向盘旋转限制装置52。方向盘旋转限制装置52被固定到转向系统支撑柱24，并且被布置成径向地偏移到方向盘毂14，更确切地，与方向盘毂14的外周表面相邻。方向盘旋转限制装置52相对于转向系统支撑柱24是不可旋转的。

方向盘旋转限制装置52包括底座54和滑动元件56，该滑动元件56布置在底座54中形成的隔室58内。滑动元件56相对于底座54和相对于方向盘毂14可轴向滑动。滑动元件56可以在方向盘旋转限制装置52的两个相对的端部止动面60、62(参见图7A至9C)之间滑动。滑动元件56包括突起64，该突起64与形成在方向盘毂14的外周表面上的螺旋槽66接合。通过突起64和螺旋槽66的相互作用，方向盘毂14的旋转引起滑动元件56的轴向移动。同样地，滑动元件56与两个端部止动面60、62中的一个抵接阻挡了滑动元件56在特定方向上的进一步移动，并且因此阻挡了方向盘毂14在特定旋转方向上的进一步旋转。因此，方向盘旋转限制装置52被构造为限制方向盘毂14和与其连接的方向盘12的旋转。

方向盘旋转限制装置52的底座54通过螺钉(未示出)固定到转向系统支撑柱24的偏轴段28。方向盘旋转限制装置52，更确切地，底座54，在轴向方向上从转向系统支撑柱24的偏轴段28延伸到方向盘毂14，使得隔室58布置在底座54和方向盘毂14的外周表面之间并由底座54和方向盘毂14的外周表面包围。

方向盘旋转限制装置52的底座54覆盖开口70，该开口70被配置为在转向系统支撑柱24的偏轴段28中。更准确地，该开口70布置在偏轴段28和连接部分30之间的另一过渡区域中。该开口70提供通向电机相位接头72和电动方向盘角度传感器接头74的入口(access)，用于维修和维护目的。电机相位接头72将扭矩反馈装置44的电机与控制单元/控制电子装置76连接。电动方向盘角度传感器接头74将方向盘角度传感器78与控制单元/控制电子装置76连接。

控制单元76布置在转向系统支撑柱24的中空管状偏轴段28的内部。更准确地，控制单元76被布置在偏轴段28的靠近连接部分30的部分中，以便使控制单元76和电机的位置彼此靠近。

方向盘角度传感器78被配置为测量当前转向角度，并因此检测驾驶员的转向命令，该转向命令将被电子地传输到致动器以根据该命令使车轮致动/转向。方向盘角度传感器78被布置为与第一轴承装置32相邻或在其侧面。

转向柱24形成为管状(即中空)伸缩装置80，其包括内转向柱元件100和外转向柱元件82。内转向柱元件100也可以被称为方向盘支撑元件，并且外转向柱元件82也可以被称作车辆支撑元件。内转向柱元件100的背离方向盘12的部分插入到外转向柱元件82中并由其容纳。

内转向柱元件100相对于沿着位移轴线L1的静置的外转向柱元件82和相对于车身可轴向移动，但相对于外转向柱元件82是不可旋转和不可枢转的。

在所示示例中，可选的偏轴段28可轴向滑动地安装在管状伸缩装置80的外转向柱元件82内。

转向柱24通过形成在外转向柱元件82处的支架102而可选地连接到车身(未示出)，并且优选地连接到轴向调节元件84(参见图1中的下支架102)和垂直调节元件(参见图1中的上支架102)。因此，内转向柱元件100和被支撑在其上的所有部件仅能够相对于第一纵向轴线L1并沿着第一纵向轴线L1独立于车辆支撑柱82平移。此外，内转向柱元件100和被支撑在其上的所有部件依赖于外转向柱元件82，即外转向柱元件82的可调节性/移动性，而相对于车身可径向移动/枢转。

此外，在图1中，示出了预加载力生成元件104的位置。预加载力生成元件104是由外转向柱元件82中的螺纹孔接收并延伸穿过该螺纹孔的螺杆。因此，预加载力生成元件104接触内转向柱元件100的滑动表面106以产生摩擦力。这些设定了抵抗内转向柱元件100相对于外转向柱元件82的滑动位移的限定阻力。

图2是转向柱24的横截面图，该横截面延伸穿过预加载力生成元件104并垂直于位移轴线L1。

再次显而易见的是，内转向柱元件100和外转向柱元件82都被成形为中空管状元件，并且特别地被成形为空心细长金属型材。

内转向柱元件100的横截面具有大致矩形的形状。它包括四个侧面110、112、114、116，这四个侧面在拐角部分118处彼此连接。左侧面112和右侧面116竖直地和/或垂直地以及彼此平行地延伸。顶侧面114和底侧面110(其中底侧面110是内转向柱元件100的第一侧面)基本水平地延伸并连接左侧面112和右侧面116。

左侧面112和右侧面116以及顶侧面114是直的。另一方面，第一侧面110具有成角度的构造，并且通常向外凸出和/或凸出地成形。第一侧面110限定了内转向柱元件的宽度，例如具有在50mm和150mm之间的长度(在水平方向上)。

具体地，第一侧面110在其相对的外端部包括两个外边缘部分120，这两个外边缘部分120连接到拐角部分118和/或由该拐角部分118组成。在这两个边缘部分120之间(或从其开始)，两个成角度的段122朝向第一侧面110的中心部分124会聚。该中心部分124的位置与预加载力生成元件104相对，并形成第一侧面110的最下面部分或最外面部分。成角度的段122相对于外边缘部分120向下延伸或向外延伸，使得第一侧面110通常朝向预加载力生成元件104突出。换言之，第一侧面110的突出部分通常覆盖整个第一侧面110和/或包含第一侧面110的整个外表面。然而，这不是强制性的，并且第一侧面可替代地具有非成角度的水平部分，其连接到局部突出的中心部分124。

作为仅仅可选的特征，第一侧面110的内表面的形状略微偏离外表面的形状在于它设置有横跨中心部分124的水平段126。

外转向柱元件82的横截面形状基本上类似于内转向柱元件的横截面形状，除了可选的且仅局部设置的支架102。特别地，外转向柱元件82的内周表面的形状与内转向柱元件100的外周表面的形状匹配。

因此，外转向柱元件82的横截面同样包括形成矩形(特别是内部)横截面的多个侧面130、132、134、136。每个侧面沿着内转向柱元件100的直接相邻的类似成形和/或类似取向的侧面110、112、114、116延伸。此外，侧面130、132、134、136在外转向柱元件82的拐角部分138处彼此连接。

沿着内转向柱元件100的第一侧面110延伸的外转向柱元件82的下侧面130具有类似的成角度的和向外突出的形状(例如，相对于图2中位移轴线L1所处的内转向柱元件和/或外转向柱元件100、82的几何中心向外)。螺纹通孔105设置在所述下侧面130的容纳预加载力生成元件104的中心部分中。在图2的截面图中，可以看到预加载力生成元件104的内部六边形轮廓或插口(socket)，其被配置为容纳相应形状的紧固工具。

预加载力生成元件104的端部伸入外转向柱元件82中并且接触由内转向柱元件100的第一侧面110所包括的滑动表面106。

作为优选的可选特征，示出了另外两个滑动表面106。这些由内转向柱元件100的两个拐角部分118组成，第一侧面110未连接该两个拐角部分，即它们的位置与所述第一侧面110相对。

每个滑动表面106与外转向柱元件82的内表面接触。优选地，它们形成内转向柱元件和外转向柱元件100、82之间的唯一接触点。内转向柱元件100因此在至少三个接触点处由外转向柱元件82可靠地支撑，这能够实现可靠的轴向位移。

当拧紧预加载力生成元件104时，预加载力被施加到由第一侧面110包括的滑动表面106上。预加载力沿着预加载轴线P朝向转向柱24的内部作用。预加载轴线P平行于左侧面112和右侧面116和/或垂直于上侧面114延伸。它可以是一个垂直轴线。

在图2中，示出了成角度的段122相对于垂直于预加载轴线P和位移轴线L1延伸的轴线B的角度α。角度α可以在0.5°到直至60°(包括60°)之间，例如在10°至50°之间。应注意的是，外转向柱元件82的与第一侧面110相对的侧面130具有相似的成角度的段131，然而，其各自的角度没有具体示出。

由于内转向柱元件100的向外突出的形状，预加载力不会引起非平面的第一侧面110和/或侧面130的显著弯曲。相反，第一侧面110主要经历如相应箭头C所示的压缩载荷。与所述第一侧面110将经历显著弯曲的情况相比，这些压缩力可以用第一侧面110的减小的材料厚度补偿。

此外，上滑动表面106经受由箭头R指示的压力反作用力。这些压力反作用力被引入到平坦的滑动表面106中，而不会引起内转向柱元件100的显著变形。

外转向柱元件82，特别是其下侧面130的成角度部分131主要经受如箭头T所示的张力载荷。再次地，然而，它们没有显著弯曲，这允许减小所述侧面130的材料厚度。

虽然该实施例示出了向外突出的第一侧面110，但向内突出的形状也是可能的，并且在刚度方面可以提供类似的优点。这可以例如通过在轴线B处或在与其平行的轴线处通过对成角度的段122、131进行镜像来实现，从而提供倒V形。

附图标记

10转向系统

12方向盘

14方向盘毂

16固定元件

18电枢

20通孔

22盲孔

24转向柱

26对齐段

28偏轴段

30连接部分

32第一轴承装置

34第二轴承装置

36突出凸缘部分

38圆环形部分

40支撑衬套

42向内突出的凸缘部分

44扭矩反馈装置

46转子

48定子

W轴向宽度

50定子绕组

52方向盘旋转限制装置

54底座

56滑动元件

58隔室

60端部止动面

62端部止动面

64突起

66螺旋槽

70开口

72电机相位接头

74电动方向盘角度传感器接头

76控制单元

78方向盘角度传感器

80管状伸缩装置

82内转向柱元件

84调节元件

86内部空间

88端部

C压缩力

T拉力

R反作用力

P预加载轴

100内转向柱元件

102支架

104预加载力生成元件

105通孔

106滑动表面

110-116侧面

118，138拐角部分

120外边缘部分

122，131成角度的段

126水平段

130-136侧面

A旋转轴线

AS轴向

L1第一纵轴线

L2第二纵轴线

B成角度的段相对于其成角度的轴线

α角度

Claims (15)

1.一种用于车辆的转向柱(24)，其具有：

内转向柱元件(100)，其被容纳在外转向柱元件(82)内，所述内转向柱元件和所述外转向柱元件(100，82)能够沿着位移轴线(L1)相对于彼此位移；

至少一个预加载力生成元件(104)，其被配置为产生预加载力以设定抵抗所述相对位移的限定阻力；

其中所述内转向柱元件(100)具有多个侧面(110-116)，所述多个侧面形成所述内转向柱元件(100)的中空横截面；

其中所述多个侧面(110-116)中的第一侧面(110)的至少一部分具有突出形状。

2.根据权利要求1所述的转向柱(24)，其中所述第一侧面(110)的所述部分朝向所述预加载力生成元件(104)突出。

3.根据权利要求1所述的转向柱(24)，其中所述中空横截面具有多边形的形状和/或基本矩形的形状。

4.根据前述任一项权利要求所述的转向柱(24)，其中所述侧面(112-116)中除了所述第一侧面(110)之外的至少一个侧面具有基本平面的形状。

5.根据前述任一项权利要求所述的转向柱(24)，其中所述第一侧面(110)具有两个外边缘部分(120)，所述两个外边缘部分各自连接到所述内转向柱元件(100)的另一侧面(112-116)；其中所述至少一个突出部分所述第一侧面(100)相对于所述外边缘部分(120)朝向所述预加载力生成元件(104)突出。

6.根据前述任一项权利要求所述的转向柱(24)，其中所述第一侧面(110)具有成角度的形状。

7.根据权利要求6所述的转向柱(24)，其中所述第一侧面(110)具有两个会聚成角度的段(122)，所述两个会聚成角度的段在与所述预加载力生成元件(104)相对设置的中心部分(124)处融合。

8.根据权利要求6或7所述的转向柱(24)，其中所述预加载力沿着预加载轴线(P)作用，并且所述第一侧面(110)的形状相对于垂直于所述预加载轴线(P)和所述位移轴线(L1)延伸的轴线(B)成角度。

9.根据权利要求7和8所述的转向柱(24)，其中所述成角度的段(122)相对于所述预加载轴线(P)镜像对称。

10.根据权利要求8或9所述的转向柱(24)，其中每个成角度的段(122)相对于垂直于所述预加载轴线(P)和位移轴线(L1)延伸的轴线(B)的角度(α)在0.5°和60°之间，优选在10°和直至45°之间。

11.根据前述任一项权利要求所述的转向柱(24)，其中所述第一侧面(110)是所述内转向柱元件(100)相对于所述转向柱(24)在所述车辆中的安装方向的顶侧面或底侧面。

12.根据前述任一项权利要求所述的转向柱(24)，其中所述预加载力生成元件(104)是螺杆或包括螺杆。

13.根据前述任一项权利要求所述的转向柱(24)，其中所述第一侧面(110)包括至少一个滑动表面(106)，所述预加载力被引入到所述滑动表面中，特别地，包括至少两个另外的滑动表面(106)，每个滑动表面位于所述内转向柱元件(100)的中空横截面的拐角部分(118)处，其中所述第一侧面(110)与所述拐角部分(118)间隔开。

14.根据前述任一项权利要求所述的转向柱(24)，其中所述外转向柱元件(82)具有多个侧面(130-136)，所述多个侧面形成所述外转向柱元件(82a)的中空横截面，所述横截面容纳所述内转向柱元件；其中，与所述内转向柱元件(100)的第一侧面(110)相邻的所述外转向柱元件(82)的侧面(130)与所述第一侧面(110)相对应地成形。

15.一种用于车辆的转向系统(10)，其包括：

根据前述任一项权利要求所述的转向柱(24)；

方向盘(12)，其耦接至所述内转向柱元件(100)并且相对于所述内转向柱元件可旋转。