专利名称：转向柱伸缩和e/a锁定装置的制作方法
技术领域：
下面的说明涉及一种转向柱组件中的能量吸收(E/A)锁定装置。
背景技术：
传统的转向柱在倾角(rake)方向和/或伸缩方向是可调整的。转向柱可包括锁定装置，其允许或限制在特定方向的调整。例如，当锁定装置处于锁定位置时，可禁止转向柱的调整。相反，当锁定装置移动至解锁位置时，可允许转向柱的调整。使用者可以选择性地致动锁定装置到解锁位置以允许调整，并且当已经获得了转向柱的理想位置时致动锁定装置到锁定位置以限制调整。锁定装置也可以用来吸收在碰撞或撞击情况下转向柱中的能量。然而， 传统的锁定装置可能需要复杂的制造过程，并且可能仅适用于针对锁定装置所涉及的有限数量的转向柱。因此，希望提供如下的锁定装置，其包括可允许离线装配过程的子组件，简化的部件，以及能够在不同的程序或转向柱组件之间使用大量的相同部件。
发明内容
根据本发明的示例性实施例，提供一种用于转向柱的锁定装置，该锁定装置包括操作杆，被配置为在第一位置和第二位置之间旋转，致动体，被配置为响应于操作杆的旋转而旋转，锁定凸轮，其被可操作地连接到致动体上，并且在锁定位置和解锁位置之间响应致动体的旋转是可旋转的，该锁定凸轮包括其上形成有多个锁定齿的偏心锁定表面，Btt邻锁定凸轮布置的锁定节段，其上形成有多个节段齿的锁定带，其中在锁定位置，锁定凸轮的锁定齿与节段齿相接合以限制在伸缩方向的转向调整，并且在解锁位置，锁定凸轮的锁定齿与节段齿脱离，以及沿第一轴线延伸的轴，致动体和锁定凸轮被定位在该轴上且被配置成绕第一轴线旋转。从以下的描述结合附图，这些和其它优点和特征将变得更明显。
被认为是本发明的主题被特别地指出并且在说明书结尾处的权利要求书中清楚地声明。从结合附图的以下的详细描述中，本发明的上述和其他特征和优势是明显的，其中:图1是根据本发明示例性实施例的在可调转向柱中的锁定装置的透视图；图2是根据本发明示例性实施例的锁定装置的透视图3是根据本发明示例性实施例的锁定装置的操作杆和致动体的透视图；图4是根据本发明示例性实施例的朝向锁定位置移动的锁定装置的侧视图；图5是根据本发明另一示例性实施例的在解锁位置的锁定装置的侧视图；图6是根据本发明另一示例性实施例的锁定装置的透视图；图7是根据本发明示例性实施例的图6的锁定装置的顶部剖视图；图8是根据本发明示例性实施例的图6的锁定装置的透视图；图9是根据本发明又一示例性实施例的定位在轴上的锁定装置的透视图；图10是根据本发明示例性实施例的图9的锁定装置的变型的透视图；以及图11是根据本发明示例性实施例的图10的锁定装置的一部分的透视图。
具体实施例方式现在参考附图，其中将参照具体的实施例描述本发明，但不限制本发明，图1-5示出了包括锁定装置120的可调转向柱组件10。锁定装置120在锁定状态和解锁状态之间是可移动的，其中，在锁定状态，可调转向柱组件10在伸缩方向的调整被限制，在解锁状态，允许可调转向柱组件10在伸缩方向的调整。此外，在锁定位置，锁定装置用来抵抗碰撞或撞击事件中的力，其中转向柱被构造为塌陷(collapse)。图1示出根据本发明示例性实施例的可调转向柱10中的锁定装置120。在示例性实施例中，锁定装置120包括操作杆122、致动体124、锁定凸轮126、锁定节段(lockingsegment) 128和轴130。在示例性实施例中，该锁定节段128可形成为能量吸收(“E/A”)带或其他锁定带，但不限于此。锁`定节段128也可形成为转向柱部件的一部分，如护套或压缩支架。操作杆122操作地连接到致动体124，以便致动体124响应于操作杆122的旋转而旋转，从而在锁定和解锁状态之间移动锁定装置120。操作杆122在第一位置和第二位置之间是可旋转的。锁定凸轮126操作地连接到致动体124，使得致动体124的旋转可将锁定凸轮126移入和移出与锁定节段128的锁定接合。在示例性实施例中，锁定节段128被固定到可调转向柱10的相邻部件，如转向柱10的下护套12。图2描述了根据本发明示例性实施例的锁定装置120的透视图。参考图1和2，锁定凸轮126包括锁定表面132，其具有在其上形成的多个锁定齿134。锁定节段128包括在其上形成的多个节段齿136。锁定齿134被配置为选择性地与节段齿136接合和脱离。锁定装置120的锁定状态对应于锁定齿134与节段齿136接合的情况，而解锁状态对应于锁定齿134与节段齿136脱离的情况。还参考图1和2，轴130沿着第一轴线‘A’延伸穿过致动体124中的第一开口 138以及锁定凸轮126中的第二开口 140。致动体124和锁定凸轮126被配置成在轴130上绕第一轴线‘A’旋转。倾斜螺栓142沿与第一轴线‘A’间隔的第二轴线‘B’延伸。在示例性实施例中，第二轴线‘B’平行于第一轴线‘A’延伸。操作杆122操作地连接到倾斜螺栓142并被配置为绕第二轴线‘B’旋转。再次参考图2，在示例性实施例中，致动体124形成为摇臂124。摇臂124包括第一臂144和第二臂146。第一开口 138形成在第一臂144中。第二臂146从第一臂144延伸并与轴130间隔。在示例性实施例中，第二臂146大体从第一臂144垂直延伸并与轴130平行。同样，在示例性实施例中，第一臂144大体垂直于轴130和第一轴线‘A’延伸。凸耳(Iug) 148沿着第一臂144的长度的至少一部分延伸。凸耳148从第一臂144向外延伸以便在凸耳148的自由端152和第一臂144之间形成第一通道150。在示例性实施例中，凸耳148可包括从第一臂144延伸的基部部分154和从基部部分154以一定角度延伸的自由端152,从而形成第一通道150。摇臂124还包括定位在第二臂146上的外壳156。外壳156至少部分地容纳锁定凸轮126，并且可用作引导件以控制锁定凸轮126绕第一轴线‘A’的旋转，如下面进一步描述。锁定装置120还包括定位在轴130上的弹簧158。弹簧158包括第一接片(tab) 160和第二接片162。第一接片160沿着外壳156或第二臂146延伸。第二接片162接合或毗邻锁定凸轮126。弹簧158还包括形成在第一接片160和第二接片162之间的线圈164。弹簧158被配置成向锁定凸轮126施加旋转偏置力以在预定方向推动锁定凸轮126。图3示出根据本发明示例性实施例的锁定装置120的致动体122和操作杆124的透视图。参考图3，在示例性实施例中，联结延伸部166从操作杆122延伸。联结延伸部166从操作杆122延伸以在联结延伸部166的一部分和操作杆122之间形成第二通道168。在示例性实施例中，联结延伸部166包括从操作杆122延伸的基部部分170和从基部部分170以一定角度延伸的自由端172,从而形成第二通道168。还参考图3，从摇臂或致动体124延伸的凸耳148和从操作杆122延伸的联结延伸部166接合以操作地将致动体124或摇臂连接到操作杆122，使得致动体124或摇臂响应于操作杆122的旋转而旋转 在示例性实施例中，联结延伸部166的自由端172可接纳在凸耳148和摇臂124的第一臂144之间的第一通道150中，并且凸耳148的自由端152可接纳在联结延伸部166和操作杆122之间的第二通道168中。凸耳148和联结延伸部166被成形并被配置成使得致动体124并进而锁定凸轮126的旋转可通过操作杆122的旋转受到控制。凸轮接合面174沿凸耳148和联结延伸部166之间的接触区域形成。应理解的是，施加到致动体124的旋转力可通过制造带有不同轮廓的凸轮接合面174而改变。也就是，旋转的量，即，为致动锁定凸轮126所必须的旋转度，在凸轮接合面174的制造过程中对于具体应用可被调整。根据本发明的示例性实施例，图4和5分别示出靠近锁定位置和解锁位置的锁定装置120的侧视图。参考图4，锁定凸轮126被推向锁定位置，其中锁定凸轮126的锁定齿134通过弹簧158接合锁定节段128的节段齿136。锁定凸轮126包括肩部176,而外壳156包括导向壁178。在锁定状态下,导向壁178和肩部176在圆周方向上间隔开。由于在凸耳148和联结延伸部166之间的凸轮接合面174处的操作连接，致动体124和外壳156响应于操作杆122的旋转而一起旋转。操作杆122在第一方向的旋转引起致动体124在图4中的顺时针方向旋转。由于导向壁178与肩部176间隔，致动体124相对于锁定凸轮126旋转，使得导向壁178朝向肩部176移动。顺时针方向的进一步旋转引起导向壁178邻接肩部176，从而导致锁定凸轮126以顺时针方向从锁定位置旋转到如图5所示的解锁位置。在解锁位置，转向柱10可在伸缩方向调整。操作杆122在与第一方向相反的第二方向上的旋转，引起致动体124在逆时针方向旋转。在逆时针方向的旋转期间，锁定凸轮126在弹簧158的偏置力下与致动体124 —起旋转直到锁定凸轮126的锁定齿134移动进入与锁定节段128的节段齿136的接合。此时，包括外壳156的致动体124可继续以逆时针方向旋转，而该锁定凸轮126被锁定节段128保持成抵御进一步旋转。在此期间，导向壁178旋转远离肩部176到图4所示的位置。图6-8示出用于根据本发明另一示例性实施例的可调转向柱的锁定装置。对在该示例性实施例中的类似于上面示例性实施例特征的特征的描述可以省略。同样，可以理解的是，这些特征所被引用的地方，以及另外在这个示例性实施例中没有明确标识或描述的地方，特征类似于上述描述的那些。图6是根据本发明另一示例性实施例的锁定装置220的透视图。在示例性实施例中，致动体222可形成为套筒222。套筒222包括延伸通过其的开口 224，其被配置为在其中接收轴226。轴226沿着第一轴线‘A’延伸。在示例性实施例中，轴226具有非圆形截面。操作杆228操作地耦合到轴226。轴226响应于操作杆228的旋转而旋转。套筒222的开口224键连接(keyed)到轴226，使得轴226和套筒222 —起旋转。图7示出了根据本发明示例性实施例的图6的锁定装置220的顶部剖视图。参照图7，弹簧230被定位在套筒222和锁定凸轮232之间。弹簧230被配置为以预定方向推动锁定凸轮232。图8示 出了根据本发明的示例性实施例的图6的锁定装置220的透视图。参考图8，套筒222包括在一端形成的外壳234。外壳234被配置为至少部分地容纳锁定凸轮232。在示例性实施例中，外壳234由部分地绕第一轴线‘A’延伸的增加的直径部分所形成。外壳234绕锁定凸轮232部分地周缘地延伸。外壳234上的导向壁236被配置为选择性地与锁定凸轮232的肩部238接合以导致锁定凸轮232与套筒222和外壳234 —起旋转。外壳234可与套筒222 —体地形成并随其旋转。弹簧230包括被配置为与套筒222接合的第一接片240和被配置为与锁定凸轮232接合或邻接的第二接片242。弹簧230还包括在第一接片232和第二接片234之间形成的线圈部分244。弹簧230被配置为将锁定凸轮232朝锁定位置偏置。锁定凸轮232类似于上面参考图1-5描述的锁定凸轮126。锁定凸轮232包括锁定表面246，其具有在其上形成的锁定齿248。锁定表面246和锁定齿248偏心地形成在锁定凸轮232上。如上所述且在图1，4和5中示出，锁定齿248被配置为选择性地与锁定节段128的节段齿136接合和脱离。锁定凸轮232在锁定齿248与节段齿136接合时处于锁定位置，并且在锁定齿248与节段齿136脱离时处于解锁位置。锁定凸轮232还包括开口250 (还参见图7)，轴226穿过开口 250延伸。在示例性实施例中，锁定凸轮232的开口 250没有被键连接到轴226，使得锁定凸轮232可独立于轴226而旋转。在操作中，在锁定凸轮232处于锁定位置时，操作杆228在第一方向旋转，导致轴226，套筒222和外壳234同样在第一方向旋转。外壳234的导向壁236最初与锁定凸轮232的肩部238间隔并相对于锁定凸轮232朝向肩部238在第一方向上旋转。导向壁236与肩部238形成接触并导致锁定凸轮232与外壳234和套筒222 —起旋转。在此期间，锁定凸轮232的锁定齿248旋转远离与节段齿136的锁定接合(见图1、4和5)到解锁位置。在解锁位置，可调转向柱10可在伸缩方向被调整。操作杆228在与第一方向相反的第二方向上的旋转，引起套筒222在第二方向旋转。在第二方向的旋转中，锁定凸轮232随套筒222在弹簧230的偏置力下旋转，直到锁定凸轮232的锁定齿248移动进入与锁定节段128的节段齿136的接合。这里，包括外壳234的套筒222可继续在第二方向旋转，而锁定凸轮232被锁定节段128保持成抵御进一步旋转。在此期间，导向壁236旋转远离肩部238。图9-11示出锁定装置320的另一示例性实施例。对在该示例性实施例中的类似于上面示例性实施例特征的特征的描述可被省略。可以理解的是，这些特征所被引用的地方，以及另外在这个示例性实施例中没有明确标识或描述的地方，特征类似于上文描述的那些。图9是根据本发明又一示例性实施例的定位在轴上的锁定装置320的透视图。在示例性实施例中，轴322沿着第一轴线‘A’延伸并且沿其至少一部分形成有非圆形截面。操作杆228 (图6)被耦合到轴322使得轴322响应于操作杆322的旋转而旋转，如图6_8所示的实施例中所描述的那样。致动体324形成为套筒324，其具有延伸通过其的开口 326。开口 326键连接到轴322，S卩，具有与轴322的非圆形截面类似的非圆形截面，使得套筒324与轴322 —起旋转。套筒322包括从其延伸的被配置为与锁定凸轮330接合的至少一个臂328。在示例性实施例中，所述至少一个臂328在第一轴线‘A’的方向上延伸。弹簧332被定位在套筒324和锁定凸轮330之间。弹簧332包括沿着套筒324延伸的第一接片334和与锁定凸轮330接合的第二接片336。弹簧332还包括被定位在第一接片334和第二接片336之间的线圈338。弹簧332被配置为以预定方向推动锁定凸轮330。锁定凸轮330包括锁定表面340，其具有在其上形成的多个锁定齿342。锁定表面340形成为锁定凸轮330上的·偏心表面。如上所述，锁定齿342被配置为选择性地与锁定节段128的节段齿136接合和脱离。锁定凸轮330还包括轴322延伸通过的开口 344。在示例性实施例中，开口 344没有键连接到轴322使得锁定凸轮330可相对于轴322旋转，或反之亦然。锁定凸轮330还包括形成在外部表面中的操作凹槽346。操作凹槽346接收套筒324的所述至少一个臂328。当套筒324相对于锁定凸轮330旋转时，该至少一个臂328在操作凹槽346内沿着周缘方向是可活动的。在操作中，在锁定凸轮330处于锁定位置时，操作杆228在第一方向旋转，导致轴322，套筒324和至少一个臂328同样在第一方向内旋转。该至少一个臂328在操作凹槽346内朝着操作凹槽346的第一端348移动。该至少一个臂328与操作凹槽346的第一端348形成接触并导致锁定凸轮330与该至少一个臂328和套筒324 —起旋转。在此期间，锁定凸轮330的锁定齿342旋转远离与节段齿136的锁定接合到解锁位置。在解锁位置，可调转向柱可在伸缩方向被调整。操作杆228在与第一方向相反的第二方向上的旋转，导致套筒324在第二方向上旋转。在第二方向上的旋转过程中，锁定凸轮330在弹簧332的偏置力下随套筒324旋转直到锁定凸轮330的锁定齿342移动进入与锁定节段128的节段齿136的接合。此时，包括所述至少一个臂328的套筒324可继续在第二方向上旋转远离操作凹槽346的第一端348，而锁定凸轮330被锁定节段128保持成抵御在第二方向上的进一步旋转。图10和11示出根据本发明示例性实施例的在图9中所示的锁定装置的变型。参考图10和11，在示例性实施例中，套筒324可能另外包括轴环350。此外，该至少一个臂可包括两个臂352。在示例性实施例中，所述两个臂352可被定位在套筒324的径向相对侧上。此外，臂352可以在第一轴线‘A’的方向上完全延伸穿过锁定凸轮330。每个臂352上的锁定端354可作为锁定凸轮330的轴向保持件，以维持锁定凸轮330相对于套筒324的轴向位置。锁定凸轮330与参照图9上面所述的锁定凸轮330 —样。然而，在示例性实施例中，锁定凸轮的操作凹槽346可以在第一轴线‘A’的方向上完全延伸穿过锁定凸轮330。当套筒324相对于锁定凸轮330旋转时，臂352中的至少一个被接收在操作凹槽346内并被配置成在操作凹槽346内移动，类似于参照图9如上文描述的在操作凹槽346中的所述至少一个臂328。此外，参考图10和11，可以理解的是，在保持其偏心配置的情况下，锁定凸轮的形状可对于特定应用而改变。锁定装置的锁定和解锁以类似于参照图9上文描述的方式被实施。同时，可以理解的是，在以上的该示例性实施例中，锁定节段可实施为在其上形成有节段齿的能量吸收(E/A)带。在锁定装置120、220、320处于锁定位置时，力在碰撞或撞击事件期间被抵制。在碰撞或撞击的情况下，锁定凸轮的锁定齿和E/A带的节段齿之间的接合可引起E/A带展开，从而允许可调转向柱塌陷。转向柱塌陷所需的力的量通常是高的，并且被施加到处于碰撞或撞击情况下的转向柱，而不是在使用者的正常调整期间。在上述的示例性实施例中，锁定凸轮、弹簧和致动体可被集成为一个子组件以便于离线(offline)装配过程。这允许简化的锁定凸轮。此外，如果需要的话，常见的锁定凸轮可在多个程序之间被使用。可以理解的是，上面在不同的示例性实施例所描述的各种特征不仅被限制于它们被描述的实施例。相反，某些特征可能对于所有的示例性实施例是共同的，或可在不同的示例性实施例中交换使用。例如，参考图6-11中的示例性实施例所述的锁定凸轮和致动体可与参照图1-5中的示例性实施例所述的锁定装置一起使用，并可沿第一轴线‘A’或第二轴线‘B’定位。虽然已关于仅仅有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应该容易地理解的是，本发明并不局限于这些被披露的实施例。相反，本发明可被修改以包含迄今没有描述但与本发明的精神和范围相称的任意数量的变型、改变、替换或等效布置。此外，虽然本发明的各种实施例已被描述，但可以理解的是，本发明的方面可包括所述实施例的仅一些。因此，本发明并不被视为受到上述说明的限制 。
权利要求
1.一种用于转向柱的锁定装置，包括 操作杆，其被配置为在第一位置和第二位置之间旋转； 致动体，其被配置为响应于所述操作杆的旋转而旋转； 锁定凸轮，其操作地被连接到所述致动体并响应于所述致动体的旋转在锁定位置和解锁位置之间能够旋转，所述锁定凸轮包括偏心锁定表面，所述偏心锁定表面具有在其上形成的多个锁定齿； 锁定节段，其定位成毗邻所述锁定凸轮，所述锁定节段具有在其上形成的多个节段齿，其中，在所述锁定位置，所述锁定凸轮的锁定齿接合所述节段齿以限制所述转向柱在伸缩方向的调整，在所述解锁位置，所述锁定凸轮的锁定齿离开所述节段齿；以及 沿第一轴线延伸的轴，所述致动体和所述锁定凸轮被定位在所述轴上并被配置为绕所述第一轴线旋转。
2.如权利要求I所述的锁定装置，其特征在于，还包括定位在所述轴上并被配置为向所述锁定凸轮施加旋转偏置力的弹簧。
3.如权利要求2所述的锁定装置，其特征在于，所述锁定凸轮包括形成在其中的开口，所述轴延伸通过所述开口。
4.如权利要求3所述的锁定装置，其特征在于，还包括沿与所述第一轴线间隔的第二轴线延伸的倾斜螺栓，其中所述倾斜螺栓能够操作地连接到所述操作杆，且所述操作杆绕第二轴线能够旋转。
5.如权利要求4所述的锁定装置，其特征在于，所述致动体是具有第一臂和第二臂的摇臂，所述第一臂具有形成在其中的开口，所述轴延伸通过所述开口，并且所述第二臂从所述第一臂延伸并与所述轴间隔。
6.如权利要求5所述的锁定装置，其特征在于，所述第一臂包括从其延伸的凸耳，所述凸耳沿所述第一臂的长度的至少一部分延伸，并被配置为在所述第一臂和所述凸耳之间形成通道。
7.如权利要求6所述的锁定装置，其特征在于，所述操作杆包括从其延伸的联结延伸部，所述联结延伸部被配置为被接收在形成在所述第一臂和所述凸耳之间的通道中，并配置为作用在所述凸耳上以引起所述摇臂响应于所述操作杆的旋转而旋转。
8.如权利要求7所述的锁定装置，其特征在于，所述凸耳和联结延伸部在凸轮接合面处彼此接触。
9.如权利要求3所述的锁定装置，其特征在于，所述操作杆能够操作地连接到所述轴并绕所述第一轴线能够旋转。
10.如权利要求9所述的锁定装置，其特征在于，所述致动体是套筒，且包括所述轴延伸通过的开口。
全文摘要
本发明涉及转向柱伸缩和E/A锁定装置，具体地，提供用于转向柱的锁定装置。该锁定装置包括操作杆，其配置为在第一位置和第二位置之间旋转；致动体，其配置为响应于所述操作杆的旋转而旋转；以及锁定凸轮，其能够操作地连接到所述致动体，并在锁定位置和解锁位置之间响应于所述致动体的旋转能够旋转。所述锁定凸轮包括具有多个锁定齿的偏心锁定表面。锁定节段被定位为毗邻所述锁定凸轮，所述锁定节段具有在其上形成的多个节段齿。轴沿着第一轴线延伸，且所述致动体和所述锁定凸轮被定位在所述轴上，并被配置为绕第一轴线旋转。
文档编号B62D1/184GK103253292SQ20131012112
公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者D·A·布扎, M·L·廷宁, M·P·安斯鲍夫 申请人:操纵技术Ip控股公司