CN201296283Y - 可调节高度和长度的转向柱 - Google Patents

Abstract

一种可调节高度和长度的转向柱，包括前段转向轴(5)、调整部件(2)、第一夹持装置(3，4)、可在转向柱的长度方向进行调节的第二夹持装置、紧固装置和导向装置(11，12)；其特点是：第一夹持装置(3，4)固定在第二夹持装置上，其至少具有一对前段长孔(9，9’)以及一对后段长孔(10，10’)，前段长孔(9，9’)和后段长孔(10，10’)均成圆弧状，该对前段长孔(9，9’)的圆心的连线和该对后段长孔(10，10’)的圆心的连线在同一直线上，且该直线与调整部件(2)的转轴线(7)重合。在该转向柱的调整部件的转轴线设计区域只需留出一点点的安装空间。

Description

可调节高度和长度的转向柱

技术领域

本实用新型涉及一种用于汽车的可调节高度和长度的转向柱。

背景技术

目前已经有多种可调节高度的转向柱面世。名称为《方向盘的定位调节装置》(POSITION ADJUSTING DEVICE FOR STEERING WHEELS)、专利号为US 6189405 B1的美国专利就介绍了一种既可以调节高度又可以调节长度的转向柱，在该转向柱中，紧固装置由两根夹紧螺栓组成，一方面，可以将转向柱的调整部件锁止，使其与转向柱的夹持部件保持相对位置固定，而另一方面，在紧固装置释放后，又可以对转向柱的调整部件进行调节。两根夹紧轴可以在调整部件上的轴向长孔以及固定在车身上的夹持部件上的垂直长孔的引导下进行延伸。调节时，两根夹紧轴的位置将发生变化，继而使得调整部件与夹持部件间的相对位置发生变化。这样一来，就可以分别调整方向盘的高度以及倾角。但这一构造却存在重大缺陷。一方面，要调节高度，就必须同时夹紧或者施放两根夹紧轴。另外，在调节这种转向柱的高度或者倾角时，必须同时对连接在转向柱驾驶员一侧末端上的前段转向轴底部末端上的万向节的位置进行调整。这样一来，就必须留出一定的安装空间，以便万向节的铰接点能够动作。另外，因旋转不均匀而导致的角位置也会发生变化。另其修正变得更加困难，甚至是无法实现。

名称为《汽车的转向柱》(STEERING COLUMN FOR A VEHICLE)、专利号为US6659504 B2的美国专利介绍了一种可以偏转的转向柱。其紧固装置由一根夹紧轴组成。这根夹紧轴会配合一个啮合锁止部件，随着可调节高度的调整部件一起在高度方向上动作。当紧固装置被松开时，夹紧轴以及转向柱的调整部件可以随着夹持部件上的长孔活动。此时，调整部件可以绕着安装在夹持部件底部末端上的一根转轴偏转。转轴由两根相对装置的销钉组成，它们被固定在调整部件上，并被旋转支承在夹持部件的钻孔中。一旦紧固装置被锁止，则啮合锁止部件将啮入夹持部件长孔上的啮合齿中。此时，转向柱将被锁止。另外有一个螺栓虽然穿过侧壁上的圆弧形长孔以及调整部件上轴向延伸的长孔，但起到的仅仅是稳定转向柱的作用，并不会在高度或者长度调节过程中发挥任何作用。这种转向柱的另一个缺陷在于：要形成转轴，就必须在转向柱的转轴附近留出额外的安装空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可调节高度和长度的转向柱，在该在转向柱的调整部件的转轴线设计区域只需留出一点点的安装空间。

为了实现所述目的，本实用新型的可调节高度和长度的转向柱，包括前段转向轴、调整部件、第一夹持装置、可在转向柱的长度方向进行调节的第二夹持装置、紧固装置和导向装置，前段转向轴具有可抗扭地连接方向盘的前端和通过一铰链轴来联接一后段转向轴的后端，调整部件可旋转地支承前段转向轴，紧固装置用于相对第一夹持装置固定住调整部件或释放调整部件，其特点是：第一夹持装置固定在第二夹持装置上，其至少具有一对前段长孔以及一对相对前段长孔远离转向柱驾驶员一侧的后段长孔，前段长孔和后段长孔均成圆弧状，该对前段长孔的圆心的连线和该对后段长孔的圆心的连线在同一直线上，且该直线与调整部件的转轴线重合，第一夹持装置还具有在调整部件绕着转轴线偏转时引导调整部件运动的接触面，第一夹持装置的至少一个接触面与调整部件的转轴线保持垂直关系，转轴线相对第一夹持装置的位置固定；导向装置与调整部件在与转轴线垂直的方向上相对固定，导向装置包括前段导向装置和后段导向装置，在前段长孔内可移动地设置该前段导向装置，在后段长孔内可移动地设置该后段导向装置。

所述的可调节高度和长度的转向柱，其进一步的特点是还包括至少一根弹簧，该弹簧由一根与前段导向装置共同作用的弹簧柄、一根与调整部件共同作用的弹簧柄以及一段位于两根弹簧柄间的弯曲部分组成，在弯曲部分所在的区域，弹簧与后段导向装置相连。

所述的可调节高度和长度的转向柱，其进一步的特点是还包括至少一块金属板，该金属板具有一个用以配装前段导向装置的一个部件的长孔形的开口，以及一个用以配装前段导向装置的一个部件的长孔形的开口，另外，该金属板还具有一个与第一夹持装置保持相对位置固定的转轴线，以迫使前段导向装置及后段导向装置绕着转轴线偏转。

所述的可调节高度和长度的转向柱，其进一步的特点是前段导向装置包括一根穿过前段长孔的夹紧螺栓，且该夹紧螺栓是固定装置的一部分。

所述的可调节高度和长度的转向柱，其进一步的特点是后段导向装置具有与后段长孔相匹配的外形。

所述的可调节高度和长度的转向柱，其进一步的特点是调整部件被置于平整的所述接触面之间，而这些平整的接触面所在的平面又与调整部件的旋转平面保持平行。

所述的可调节高度和长度的转向柱，其进一步的特点是转轴线同前段转向轴的后端上的铰接轴相交。

所述的可调节高度和长度的转向柱，其进一步的特点是第一夹持装置包括一个前段夹持部件，在该前段夹持部件上形成所述前段长孔，以及一个与前段夹持部件保持一定距离的后段夹持部件，在该后段夹持部件上形成所述后段长孔。

所述的可调节高度和长度的转向柱，其进一步的特点是前段夹持部件上形成有平整的所述接触面，且后段夹持部件上形成有平整的所述接触面。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型将转向柱的夹持装置上的长孔设计成圆弧形，而相应的圆弧中心位于一条直线上，这条直线与夹持装置的至少一个平整接触面垂直，至少有一套前段导向装置在夹持装置的前段长孔的引导下动作，同时，至少有一套后段导向装置在夹持装置的后段长孔的引导下动作，并且前、后导向装置在所有与转轴线垂直的方向上固定，即不会与调整部件发生相对运动；这样一来，转轴线与夹持装置的长孔的圆弧中点所在的直线重合，并且与夹持部件保持相对位置固定，继而于车辆也保持相对位置固定，这样就无需其他额外构成转轴的部件，例如旋转螺栓等；通过这种设计，就可以将转轴线设计在车辆上一些狭小空间部分；这些部分没有足够的安装空间容纳构成转轴所需的相应功能部件；在紧固装置释放状态下，调整部件可以绕着转轴偏转，使得其与夹持装置间的相对位置发生变化；而相应地，本实用新型在与夹持部件保持相对位置固定的转轴区域内没有任何构成转轴的轴件。

附图说明

接下来，将在示意图的帮助下，对本实用新型的各实施例作进一步的说明。

图1显示的是本实用新型的一实施例中的转向柱。

图2是图1中所示转向柱的侧视图，图中的转向柱位于顶部调节位置。

图3是图1中所示转向柱的侧视图，图中的转向柱位于中间调节位置。

图4是图1中所示转向柱的侧视图，图中的转向柱位于底部调节位置。

图5所示的是夹持装置的后段夹持部件。

图6所示的是夹持装置的前段夹持部件。

图7所示的是一套后段导向装置。

图8所示的是从图7上标记为A的视角观察的后段导向装置的侧视图。

图9所示的是前、后夹持部件的侧视图，图中两者的相对位置正好对应于实际安装位置。

图10在本实用新型一实施例的转向柱的相应部位显示了弹簧的各接触点。

图11显示的是本实用新型另一实施例的转向柱。

图12是图11中所示转向柱的侧视图。

图13所示的是一块用于强制导向的金属板。

在图2，3，4，10及12中，为了方便识图，故省略了紧固装置的一些部件。

具体实施方式

下面将结合较佳的实施例对本实用新型进行详细的描述，应当注意的是，在后述的描述中，尽管所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是有些术语则是申请人按其判断来选择的，其详细含义应根据本实用新型欲揭示的精神来理解。后述的“前”与“后”是以方向盘或者驾驶员所在位置为参考对象的，因此，所谓的前段部件比所谓的后段部件距离转向柱的方向盘一侧的末端更近。

如图1所示，转向柱1包括前段转向轴(或转向轴)5，调整部件2，夹持装置(如后所述的夹持部件3、4)、紧固装置(如后面所述的夹紧杆15、夹紧螺栓11等)以及导向装置(如后面所述的夹紧螺栓11即前段导向装置，和后段导向装置12)。

在前段转向轴5的前侧末端(即顶部)可以抗扭地连接一个图中未示意的转向盘。而在前段转向轴5的后侧末端(即底部)则固定有一个起到万向节功能的铰链16的叉形件33。铰接轴8穿过叉形件33。铰链16上连接的是后段转向轴34。本实施例中的后段转向轴34是不可伸缩的。这根后段转向轴34通常也被称为“转向摆臂轴”。前段转向轴5通过后段转向轴34与图中没有表示出来的转向传动装置相连。

调整部件2以前段转向轴5的中轴线6为圆心绕着前段转向轴5并为其提供旋转支承。图1所示实施例中的调整部件2是一根套管。调整部件2被固定在夹持装置上。

夹持装置由一套前段(靠近驾驶员一侧)夹持部件3和一套后段(远离驾驶员)夹持部件4组成。两套夹持部件3，4都被固定在图中未示意的车辆车身上。

参照图5，夹持部件4可以呈U形，包括底壁19、两侧壁21、21’以及两处固定部23、23’，两侧壁21、21’分别连接在底壁19的两侧，两固定部23、23’分别连接在两侧壁21、21’的、与底壁19相对的一侧。夹持部件4通过两固定部23、23’固定在车辆车身上。

参照图6，夹持部件3可以呈U形，包括底壁18、两侧壁20、20’以及两处固定部22、22’，两侧壁20、20’分别连接在底壁18的两侧，两固定部22、22’分别连接在两侧壁20、20’的、与底壁18相对的一侧。夹持部件3通过两固定部22、22’固定在车辆车身上。

在图1所示的实施例中，夹持部件3、4都是金属弯折冲压件。而在其他的实施例中，夹持部件也可以是铸件，例如铝合金铸件甚至是镁合金铸件。此外，夹持部件3，4既可以是整体式的，也可以由多个部分装配而成。

在紧固装置松开时，为了调节前段转向轴5或者说方向盘基于夹持部件3、4的高度，可以将调整部件2绕着一根转轴线7偏转。也就是说，针对调整部件2的调节其实是发生在同一平面上的。而在紧固装置锁止后，调整部件2相对于夹持部件3，4的偏转角度将不再发生变化。图2至4所示的是处于不同调节位置的转向柱。其中，对紧固装置进行了简化。另外，为了方便识图，还省略了紧固装置的一些部件。从图2和图4中可以看出，转轴线7(在垂直于纸面方向)的位置在不同的调节位置均不会发生变化。

在图2至图4所示的实施例中，紧固装置是一套夹紧机构，它包括一根与前段转向轴5垂直的夹紧螺栓11。另外，根据下文的描述，这根夹紧螺栓11同时也起到了前段导向装置的作用。一根夹紧杆15可以以夹紧螺栓11所在的轴线为中心转动。夹紧杆15能够触发一个图中没有显示的凸轮，而该凸轮则会与同样是安装在夹紧螺栓11上的一块连接盘共同作用。通过夹紧杆15的偏转，前述连接盘会在前段夹持部件3的侧壁20’上施加压力，而一个顶头，例如夹紧杆15的头部，将被顶到前段夹持部件3的侧壁20上并被夹紧。这样一来，在调整部件2侧壁的相互作用下，侧壁20、20’会被压紧，继而使得调整部件2被固定，即与前段夹持部件3间的相对位置不再会发生变化。

在前段夹持部件3的两侧壁20，20’上各有一个弧形的前段长孔9，9’。它们处于半径为R1的圆弧13上。与调节平面垂直的紧固装置的夹紧螺栓11会穿过这两个长孔9，9’。在紧固装置被松开的情况下，夹紧螺栓11还起到了前段导向装置的作用，即引导调整部件2基于前段夹持部件3的沿圆弧13相对运动。另外，夹紧螺栓11在所有与转轴7垂直的方向上即在转动平面内固定，即不会与调整部件2发生相对运动。相应地，它会合缝地穿过调整部件2上的一个圆孔35，参见图10。而在与转轴7平行的方向上，夹紧螺栓11与调整部件2间则可以发生相对运动，从而实现紧固装置的锁止以及释放。

在后段夹持部件4的侧壁21，21’上各有一个弧形的后段长孔10，10’。它们处于半径为R2的圆弧14上。后段导向装置12通过长孔10，10’固定，并可以沿着这两个圆弧形的长孔10，10’活动。同样，后段导向装置12在所有与转轴7垂直的方向上也是固定的，即不会与调整部件2发生相对运动。相应地，图7和图8中所示实施例的后段导向装置12上有一个圆弧形凹口36，它与调整部件2的一部分圆柱形外表面相互匹配。而调整部件2则是以转向轴5的中轴线6为中心包裹着前段转向轴5。另外，后段导向装置12还包括垂直于转向轴5并且穿过后段导向装置的固定螺栓120。在长孔10，10’的纵向延伸方向上，后段导向装置12将被弯曲成圆弧形，以便匹配长孔10，10’，参见图8。这样一来，就可以确保后段导向装置12能够沿着长孔10，10’的轨道活动，继而达到调节的目的。

导向装置12可以用钢或者烧结钢作为材质。由于摩擦性能更突出，因此最好采用有色金属或者塑料制造导向装置12。在图9上精确地绘制了长孔9、9’，长孔10、10’。长孔9、9’，长孔10、10’沿着圆弧13，14延伸，而相应地，长孔9、9’的圆弧中心的连线长孔10、10’的圆弧中心的联系则位于同一条直线上。这条直线则与转轴线7重合。转轴线7应位于铰链16所在的范围内并与铰接轴8相交。

为了确保调整部件2只会在调节平面上运动，夹持部件3，4中至少有一个部件的侧壁20，20’，21，21’应为平整的接触面25，25’，26，26’。在本实用新型的一项改进中，这几个接触面中的一个或者多个还可以是弹性结构，在保证良好接触的情况下更好地引导调整部件。相应地，可以在金属弯折冲压件上进行加工冲孔27，从而隔出一部分的平整接触面。图6上所示的就是带有冲孔27的弹性接触面25’的侧壁20’。

接触面25，25’，26，26’与由圆弧13，14的中心所在的直线相互垂直。因此，这些接触面也与转轴线7呈相互垂直的关系。

也就是说，本实用新型所涉及的转向柱的转轴线7相对于夹持装置3，4的位置是固定不变的。在紧固装置被松开时，调整部件2可以进行有限的偏转，以便调节转向柱的高度。而与此同时，在转轴线7所在区域无需任何构成转轴的部件(调整部件与夹持装置之间形成的是一种无轴件的转动轴承)，也就是说，所有构成转轴的部件都是远离转轴线7的。这样一来，夹持装置3，4就不必延伸至转轴线7所在的位置，并且可以与之保持一定的轴向距离。

在此，长孔9，9’，10，10’离开转向柱方向盘一侧末端的间隔距离要比转轴线7离开转向柱方向盘一侧末端的间隔距离要更小。

为了让部件的运动更顺畅，特别是为了避免极限扭矩，在转向柱上安装了一根弹簧17。在图10所示的实施例中，弹簧17一方面作用在夹持装置的前段夹持部件3上接触点37，而另一方面则作用在调整部件2的接触点24上。与此同时，弹簧17还会引导后段导向装置12的运动。在调整部件2向上调节时，则弹簧17会在后段导向装置12上施加一股向上的力F2。在调整部件2向下调节时，则弹簧17会在后段导向装置12上施加一股向下的力F2’。这样一来，后段导向装置12就会始终受到与运动方向一致的力F2，F2’，继而在调整部件2的运动过程中实现力矩平衡，不会出现调整部件卡死的情况。为了方便识图，图中对力F2和F2’的作用点没有进行精确标识。两股力的作用点沿圆弧14位于同一条直线上。具体位置大约是在后段导向装置12的中间。

在图10所示的实施例中，弹簧17包括弹簧柄38、弹簧柄39和分别连接该两弹簧柄38、39的弯曲部分40。弹簧柄38作用在前段夹持部件3的接触点37上。弹簧柄39作用在调整部件2的接触点24上。另外在两根弹簧柄38、39之间的弯曲部分40固定在后段导向装置12的突起部分41上。如果调整部件2相对于前段夹持部件3做向下的运动，则弹簧17将在弯曲部分40试图向下运动，从而在导向装置12上施加力F2’。同样的，如果调整部件2相对于前段夹持部件3做向上的运动，则弹簧17将在弯曲部分40试图向上运动，从而在导向装置12上施加力F2。

弹簧17最好预先张紧，使得弹簧柄39朝弹簧柄38的方向施加一股力，即图10上的力F1。这样一来，在紧固装置被松开时，调整部件3以及前段转向轴5的重量就能够被吸收。当然，也可以考虑以其他方式架设弹簧或者采用多根弹簧。

另外，或者在与弹簧17配合的情况下，还可以选择在调节过程中，借助一套独立装置，实现转轴空间位置的固定。图11和图12所示的就是这样一种解决方案。在最简单的情况下，可以采用一块金属板28。其上有两个长孔29和30。其中，长孔29内插设有夹紧螺栓11的一端，而长孔30内则安装有后段导向装置12的一个部件，即螺栓120的一端。另外，在金属板28上还有一个与后段夹持部件4连接的固定转轴。在比较简单的构造中，转轴可以是金属板上的一个圆形钻孔31。与后段夹持部件4相连的栓钉32就插在这个圆形钻孔31中。反过来，转轴也可以是一根固定在金属板28上的栓钉。该栓钉将被插接在后段夹持部件4的圆形钻孔内。在调整部件2相对于夹持部件3，4发生了偏转时，由于2套导向装置11，12会在金属板28上的长孔29，30的强制引导下运动，因此可能确保转轴线7的空间位置保持不变。

在图11所示的转向柱上，在背侧可以看到弹簧17的一部分。而在正面一侧则可以看到金属板28。在调节转向柱时，它可以起到平衡力矩的作用，继而使得转向柱的调节变得更方便。除此以外，还可以考虑在转向柱的两侧均配备一块金属板及一根弹簧，或者仅在转向柱的两侧各配备一根弹簧或者一块金属板。

本实用新型所涉及的可调节高度的转向柱应用范围广泛。除了示例中所示的应用以外，还可以相应设计出可调节长度的转向柱。在这种情况下，夹持装置3，4会被固定在另一套夹持装置上。而这套装置可以相对于车身在转向柱的长度方向上进行调节。对于这类应用，最好将后段转向轴设计成可以伸缩的。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本实用新型，所以并非作为对本实用新型的限定，例如，前段夹持部件3或后段夹持部件4的U形开口也可以朝下。本实用新型所涉及的转向柱还可以选择采用铝合金铸造而成的整体式长型夹持部件。紧固装置也可以选择与此出的描述不一样的结构。例如，除了靠摩擦力实现锁止，还可以选用靠形状配合起作用的锁止部件。这在目前的技术中已经被大量采用。因此，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种可调节高度和长度的转向柱，包括前段转向轴(5)、调整部件(2)、第一夹持装置(3，4)、可在转向柱的长度方向进行调节的第二夹持装置、紧固装置和导向装置(11，12)，前段转向轴具有可抗扭地连接方向盘的前端和通过一铰链轴来联接一后段转向轴的后端，调整部件(2)可旋转地支承前段转向轴，紧固装置用于相对第一夹持装置(3，4)固定住调整部件(2)或释放调整部件(2)；其特征在于：

第一夹持装置(3，4)固定在第二夹持装置上，其至少具有一对前段长孔(9，9’)以及一对相对前段长孔(9，9’)远离转向柱驾驶员一侧的后段长孔(10，10’)，前段长孔(9，9’)和后段长孔(10，10’)均成圆弧状，该对前段长孔(9，9’)的圆心的连线和该对后段长孔(10，10’)的圆心的连线在同一直线上，且该直线与调整部件(2)的转轴线(7)重合，第一夹持装置(3，4)还具有在调整部件(2)绕着转轴线(7)偏转时引导调整部件(2)运动的接触面(25，25’，26，26’)，第一夹持装置(3，4)的至少一个接触面(25’)与调整部件(2)的转轴线(7)保持垂直关系，转轴线(7)相对第一夹持装置(3，4)的位置固定；

导向装置(11，12)与调整部件(2)在与转轴线(7)垂直的方向上相对固定，导向装置(11，12)包括前段导向装置(11)和后段导向装置(12)，在前段长孔(9，9’)内可移动地设置该前段导向装置(11)，在后段长孔(10，10’)内可移动地设置该后段导向装置(12)。

2.如权利要求1所述的可调节高度和长度的转向柱，其特征在于还包括至少一根弹簧(17)，该弹簧(17)由一根与前段导向装置(11)共同作用的弹簧柄(38)、一根与调整部件(2)共同作用的弹簧柄(39)以及一段位于两根弹簧柄(38，39)间的弯曲部分(40)组成，在弯曲部分(40)所在的区域，弹簧(17)与后段导向装置(12)相连。

3.如权利要求1所述的可调节高度和长度的转向柱，其特征在于还包括至少一块金属板(28)，该金属板具有一个用以配装前段导向装置(11)的一个部件的长孔形的开口(29)，以及一个用以配装前段导向装置(12)的一个部件的长孔形的开口(30)，另外，该金属板(28)还具有一个与第一夹持装置(3，4)保持相对位置固定的转轴线，以迫使前段导向装置及后段导向装置(11，12)绕着转轴线(7)偏转。

4.如权利要求1所述的可调节高度和长度的转向柱，其特征在于前段导向装置(11)包括一根穿过前段长孔(9，9’)的夹紧螺栓，且该夹紧螺栓是固定装置的一部分。

5.如权利要求1所述的可调节高度和长度的转向柱，其特征在于后段导向装置(12)具有与后段长孔(10，10’)相匹配的外形。

6.如权利要求1所述的可调节高度和长度的转向柱，其特征在于调整部件(2)被置于平整的所述接触面(25，25’，26，26’)之间，而这些平整的接触面(25，25’，26，26’)所在的平面又与调整部件(2)的旋转平面保持平行。

7.如权利要求1所述的可调节高度和长度的转向柱，其特征在于转轴线(7)同前段转向轴(5)的后端上的铰接轴(8)相交。

8.如权利要求1所述的可调节高度和长度的转向柱，其特征在于第一夹持装置包括一个前段夹持部件(3)，在该前段夹持部件(3)上形成所述前段长孔(9，9’)，以及一个与前段夹持部件(3)保持一定距离的后段夹持部件(4)，在该后段夹持部件(4)上形成所述后段长孔(10，10’)。

9.如权利要求8所述的可调节高度和长度的转向柱，其特征在于前段夹持部件(3)上形成有平整的所述接触面(25，25’)，且后段夹持部件(4)上形成有平整的所述接触面(26，26’)。

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