具有能够灵活装配的轴承座的转向柱的制作方法

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的转向柱。

背景技术：

在机动车中，转向柱具有多种功能。一方面，转向柱用于在车身上固定方向盘并支承转向轴或转向柱轴。转向柱还用于固定例如防盗装置的附件，或者固定操作件。转向柱也能够在轴向方向上和垂直方向上部分地机械地或电气地调整，以便能够将方向盘的位置调整至驾驶员所要求的位置。最后，转向柱还应该在车辆撞击障碍物时可控地下沉，以便吸收驾驶员向方向盘传递的冲击能量并由此避免驾驶员的受伤风险。在所有的要求中，特别希望转向柱具有较小的结构空间，因而转向柱需要具有低重量以及无间隙地且无噪音地工作。

此外，转向柱应该尽可能价格低廉。

文献ep1550598a1示出一种转向柱，其中，所述外壳单元的刚性通过选择性放大或扩大由金属板制成的套管的横截面而得到提高。在此，转向柱轴在其下端部被滚动轴承支承，该下端部位于行使方向的前方并由此背离方向盘。滚动轴承的轴承座在定距件或配合件中构成，所述定距件或配合件由树脂或橡胶弹性的材料制成并应吸收振动。

配合件在外壳单元的下端部的固定是有限制的，这就会导致不期望的效果。此外，这种配合件尤其在这样的材料结合中具有公差，并因此以不可预见的方式影响转向柱的刚性和固有频率。但是，尤其在发生碰撞的情况下必须保证转向柱轴的良好的支承性，以便防止会导致使驾驶员受伤的失控的运动。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于机动车的转向柱，其中以改进的方式装配轴承。

该技术问题由具有权利要求1的特征的转向柱来解决。在从属权利要求中示出本发明的有利的改进方案。

建议一种用于机动车的转向柱，该转向柱具有套管和在套管中能绕着纵轴线转动地支承在至少一个轴承中的转向柱轴，其中，所述轴承具有外圈，该外圈用于与内部支承面一起起支承作用，所述支承面安置在所述转向柱轴上，其中，所述外圈位于配合件中，并且所述外圈具有固定件，该固定件用于将转向柱固定在车身侧。根据本发明，套管具有至少部分非圆形的内部的横截面，并且配合件具有与套管的内横截面匹配的外周结构以及位于内部的环状的轴承座，其中，套管的与配合件匹配的内部非圆形横截面在轴承的轴承宽度的至少3倍的长度上延伸。

轴承宽度指的是轴承在纵轴线的方向上的尺寸。在滚动轴承中，通常轴承宽度等于其外圈的轴向宽度，所述外圈容置在轴承座中。

通过根据本发明的装置实现了一种可能性，无需复杂的且无需昂贵的机械加工就能够使轴承被容置在具有至少部分非圆形的内横截面的套管中，并且固定在关于纵轴线的有利位置处。在这种情况下，纵向位置一方面关于固有振动进行选择，以便抑制共振，另一方面尤其牢固地被固定，以便在碰撞时防止轴承在套管中的运动。“非圆形”是指不具有圆形横截面的任何横截面形状。套管的与配合件匹配的内部圆形横截面指的是，该横截面在装配的范围内是匹配的，这样配合件能够插入内部非圆形横截面中，优选关于绕着纵轴线的转动形状匹配地插入，并固定在预定的轴向位置上，例如通过模压实现。

轴承既可以被设计为滑动轴承，该滑动轴承具有设计为轴承轴套的外圈，也可以被设计为滚动轴承。这种滚动轴承包括至少一个滚动体、外圈和优选内圈。滚动体优选被设计为在外圈和内圈之间安置的球体。

套管优选具有在纵轴线方向大致相同形状的横截面，这样配合件能够根据转向柱的设计定位在套管内的不同位置上。这意味着，套管至少在它的内面上具有与所述配合件匹配的垂直于纵轴线的横截面，该横截面在纵轴线方向上在套管的长度的至少60％上延伸。优选的是，相同的横截面在套管的整个长度上延伸。具有大致相同形状的横截面的套管能够特别有利地由挤压型材制成。在这种情况下，挤压型材半成品在相应的长度处被切断，这样形成套管的坯件。随后安设相应的功能件，例如孔和插槽。

尤其地，配合件通过外部匹配的非圆形轮廓移入在内面具有非圆形轮廓的挤压型材中，被定位在所期望的轴向位置上并随后在此被固定。同时，可行的是，针对具有不同构件长度的转向柱使用相同的组件。

优选地是，在用于形成套管的挤压型材上通过后续加工仅安设凹槽或者长孔，以及以及平坦面。缺口优选用作功能件，例如用于构成用来导引张紧轴或用来容置另外的构件的调整长孔和/或凹槽。平坦面能够主要设在套管的外表面的区域中，该外表面被设为用于与其他构件匹配的接触表面。通过该平坦面实现良好的匹配。

配合件尤其能够具有圆环状的基本形状并且具有至少一个外部模制的凸出部。这种设计方案实现，在向套管的匹配的内部非圆形的横截面引入配合件之后与套管形成形状配合的抗扭的连接。

配合件优选被制造为挤压件。可以想到且可行的是，配合件是由铝或塑料制成的压铸件。

优选地是，配合件是旋转对称的，使得配合件可被设置在套管中的多个等效位置中。这样简化了装配。

优选地是，配合件通过过盈配合被引入套管中、和/或填塞地和/或材料连接地或者通过螺栓与套管连接。过盈配合指的是过渡配合或轻微的压配合，能够通过较小的力将配合件插入内横截面。填塞(verstemmen)能够通过套管的变形实现，这样形成配合件的形状配合的轴向止挡或轴向固持。同样可能的是，配合件材料接合地固定在套管中，例如通过粘合材料。此外，配合件同样能够通过从外部向外壳拧入并夹持配合件的螺栓被固持，例如通过所谓的平头螺钉或通过自攻螺钉(如，金属片螺钉)。通过这种固定方法能够保证配合件在套管中简单的轴向固定。

当配合件通过填塞件或螺钉被固定在套管中时，有利的是，配合件能够通过足够的缝隙插入套管中。随后，在配合件和套管之间的缝隙通过填塞件或螺栓连接进行补偿。由此，配合件在填塞或拧接之后无缝隙地位于套管中。由于配合件通过缝隙被引入套管中并且在最终位置中才被固定，所以轴承不处于强制状态。因此能够改进运行性能并且使得磨损被最小化。

套管的内横截面能够被内周面限制，该内周面具有至少两个部分柱形表面和位于它们之间的矩形槽。由此，配合件能够可靠且无间隙地被固持。为此，配合件能够通过至少一个凸出部嵌入至少一个矩形槽中。

优选地是，套管具有纵向狭槽。由此，在套管中被可移动安置的内部套管能够通过张紧装置被固定。该张紧装置作用在套管上并能够在固定位置和释放位置之间切换，其中，在释放位置中内部套管能够相对于套管移动并且在固定位置中内部套管通过纵向狭槽相对于释放位置的变窄被固定在套管中。

为此，优选地是，部分柱形面限制管状的导引件，内部套管抗扭地并轴向可移动地插入所述管状导引件中。

最后优选的是，所述槽和纵向狭槽以90°、120°或180°的角度间隔绕着套管的纵轴线分布，并且构成其他圆形横截面的延伸部。针对90°的角度间隔，延伸部是十字形的，以及针对120°是星形的；针对180°，两个延伸部径向地关于纵轴线对置。由此得出用于与在套管内的构件的抗扭连接的有利的设计方案。

这种转向柱的优点是，能够成本低廉的制造和无需额外的套管的切削加工就能以简单的方式和方法来容置轴承。

附图说明

下面参照附图更详细地阐述本发明的实施例。附图为：

图1：根据本发明的转向柱的立体图；

图2：图2中的转向柱侧面的纵截面；

图3：图2中的转向柱在另外的调整位置中的示意图；

图4：由图2和图3所示的转向柱在撞击后在移动的位置上的示意图；

图5：图1中的转向柱的背离方向盘侧的立体图；

图6：在滚动轴承的区域内剖切转向柱所得的剖面图；

图7：具有分离的内套管的转向柱装置的部分立体图；

图8：具有套装的支承件的另外的截面图；

图9：具有分离的支承件的套管的立体图；

图10：具有另外的组件的支承件的分解图；

图11：对应于图9的具有示出的摆动轴线的示意图；

图12：在挤压加工过程中制造套管的示意图，具有所示的用于将挤压型材分离成用于套管的单个坯件的分离位置；

图13：示出具有功能区域的统一位置的不同长度的套管；

图14：类似于图13的示出两个内部套管的侧视图，其中同样示出功能区域的位置；以及

图15：具有在套管中替代的布置的配合件的转向柱。

在不同的实施例中的相同或相似的部件具有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出具有套管1和和内部套管2的转向柱的立体图。内部套管在其内部承载有上部转向柱轴3，该上部转向柱轴绕着纵轴线5能转动地支承在滚动轴承4中。纵轴线5定义转向柱装置的轴向方向，在所述转向柱装置中内部套管2可相对于套管1类似伸缩地移动。在这个实施方案中，套管1也可被称为外部套管。

套管1被保持在支架6中，该支架也可被称为固定件，设有用于将支架6固定在车辆车身上的切口7，并且还设有两个平行且间隔的侧壁41，套管1在这两个侧壁之间延伸。支架6还具有张紧装置8，该张紧装置横向于纵轴线5穿过支架6，并且该张紧装置实现套管1相对于支架6的高度调整以及内部套管2相对于套管1的轴向调整。为了这个目的，支架6设有导引槽9并且内部套管2设有导引槽10。

套管1还支承下部转向轴或转向柱轴11，该下部转向轴或转向柱轴支承在此处不可见的在套管1内部的滚动轴承中。上部转向柱轴3和下部转向柱轴11如在现有技术中的设计一样抗扭地、但是可伸缩地彼此连接。下部转向柱轴11与万向节抗扭地连接。

套管1在其上侧具有彼此背离的纵向槽12，支承件13嵌入该纵向槽中。支承件13能够在所述槽中沿着纵轴线5的方向滑块式地被放置在套管1上，并被固定在套管上。因此支承件13钳状式地嵌入槽12中并将位于槽12之间的套管1的上部的外部部段包围。所述固定能够通过卡锁或粘接实现。同样地，支承件13也能够通过过盈配合压入槽12中。支承件13还具有侧壁14，该侧壁在根据图1所示的装配完成的状态下从槽12起向上延伸，并且它的平坦侧平行于纵轴线5定向，以及它的短的端侧横向于纵轴线5定向。侧面14分别设有细长的缺口15，该缺口的纵轴线平行于纵轴线5。在缺口15中，垂直于纵轴线5地安置管状的轴套16，该轴套限定摆动轴线17。摆动轴线17在转向柱装置装配在机动车中之后基本上横向于或垂直于行驶方向且水平地定向。摆动轴线17用作为用于转向柱在运行中的垂直摆动的支承轴线。

在侧面14之间在支承件13中设有t形槽18，该t形槽平行于纵轴线5延伸。t形槽18在它的内部自由横截面中支承滑块19，该滑块能够通过螺纹螺钉20被固定在导引件中。

套管1在它的下侧(在装配进车辆时同样也向下指向)具有纵向狭槽21，在该纵向狭槽中轴向导引向下指向的连接板22，在纵轴线5的纵向方向上在内部套管2的下侧上模制所述连接板。在运行期间，只要张紧装置8被释放且由此位于释放位置，则内部套管2能够在套管1中移动，用于实现转向柱的轴向调整。在张紧装置被张紧的情况下，也被称为处于固定位置，套管1在纵向狭槽21的区域中被收紧，由此纵向狭槽相对于释放位置变窄，并且内部套管2在此被夹紧，以便将所选轴向位置固定。因此，套管1起夹子的作用。纵向狭槽21的宽度在张紧装置8被压紧时缩短。在这种情况下，该宽度与纵向狭槽21的在张紧轴27的方向上的延展一致。

内部套管2具有圆形的内部横截面，该内部横截面能够直接作为用于滚动轴承4的底座。优选地，滚动轴承4通过压配合被插入内部套管2中，并且能够转动地支承上部转向柱轴3的朝向驾驶员侧的端部。

在图2中示出图1中的转向柱侧面的纵截面。

图2示出转向柱的内部构造，包括第二滚动轴承24，用于支承上部转向柱轴3的背离方向盘的端部。第二滚动轴承24如第一滚动轴承4一样被插入内部套管2中。该图还进一步示出了下部转向柱轴11如何嵌入上部转向柱轴3中。两个构件分别具有非圆形(例如，苜蓿叶形)的且彼此无间隙配合的横截面，从而使它们抗扭地、但是可轴向移动地且可伸缩地彼此嵌套地导引。由于这种导引，下部转向柱轴11仅需要用于可转动支承的滚动轴承。滚动轴承25通过配合件26插入套管1至套管的自由端部，该端部不会被内部套管2穿过。配合件26通过填塞件42抵触在纵轴线5方向上在套管1中的移动。填塞件42通过套管1的局部材料变形构成。在这种情况下，从外部进行所述变形。

图2也示出了内部套管2相对于套管1的相对位置。在此示出的位置与用于在纵轴线5方向上进行的纵向调整的调整区域内的中间位置相符，该调整区域为驾驶员提供调整方向盘间距。这能够从下面观察到，此处不能看到的张紧装置8的张紧轴27位于导引槽10的中心。此外，在根据图2的位置中轴套16被定位在远离方向盘端部的缺口中。滑块在t形槽18中直接贴靠地被固定在轴套16上，从而将轴套16固定在缺口15的端部和滑块19之间。

图2还示出转向柱在正常的运行状态下的位于中部的调整。

在基本上与图2一致的图3中，内部套管2相对于套管1在套管1中向左移动，这样张紧轴27贴靠在导引槽10的靠近方向盘的端部上。该位置与通过驾驶员的轴向调整一致，在这种情况下，方向盘具有在正常驾驶运行时距驾驶员最大可能的的距离。

图4示出在发生所谓的碰撞事故之后，即，在车辆与障碍物发生正面撞击之后的转向柱，其中驾驶员与方向盘相撞。从根据图3所示的位置起，由套管1和2、支架6和支承件13构成的部件组向左移动，即，沿着车辆的行驶方向向前移动。在这种情况下，支架在切口7的区域内从它的在车身上的固定处滑动。移动的大小与缺口15的长度一致，从中还可以认识到，固定在车身上的轴套16此时贴靠在缺口15的靠近方向盘的端部。在撞击时，支承件13也会在相应产生的力的影响下(所述力至少通过在纵轴线5的方向上的分力起作用)相对轴套16移动。在这种情况下，滑块19沿着t形槽18滑动。在这种情况下，通过螺纹螺钉20产生的夹持力引起在t形槽18内滑块19的摩擦，该摩擦导致能量吸收。这种能量吸收是被期望的，因为能量吸收减缓驾驶员向方向盘的冲击并从而降低了在碰撞时的受伤风险。

图5示出支承在套管1中的下部转向柱轴11上的转向柱的透视图，其中在此以分解图示出轴承。如上面所述，套管被制成为挤压件并且因此在其纵轴线5方向上的纵延伸上具有大致相同的横截面，该横截面在关于纵轴线5的整个长度上大体上被保持一致，而无需通过切削加工操作从原始坯件切削下较大部分。尤其地，内部空间由内周面限制边界，该内周面具有四个部分柱形表面和三个设在它们之间的矩形槽23。部分柱形表面构成大致圆柱形、管状的导引件，内部套管2插入该导引件中。槽23和安置在其下的纵向狭槽21是以90°角间距分布，并且构成其他圆形横截面的十字状的延伸。

在套管1的净孔中插入配合件26，该配合件包括具有凸出部29的匹配的外周面，以及圆柱环形的内部安置的轴承座28。轴承座28用于容置滚动轴承25。滚动轴承25的内圈又容置下部转向柱轴11的轴承座。因此，滚动轴承25将下部转向柱轴11支承在配合件26中，该下部转向柱轴又被固定在套管1中。由于套管1和配合件26可被塑形为挤压件，所以能够实现配合件26在套管1内的几乎任意位置处的定位。因此，能够针对不同的实施方案进行支承，例如针对同类件的不同长度。在装配转向柱时，配合件或者通过或者不通过预装配的轴承定位在套管内的期望的位置中、并且随后通过螺纹连接和/或填塞连接和/或粘接被固定在套管中。

图6示出在上述支承区域中的横截面。显而易见的是，配合件26通过凸出部29抗扭地插入套管1的槽23中，并在此例如通过螺纹连接和/或填塞和/或压接和/或粘接固定在套管中。

图7示出转向柱的立体图，其中内部套管2被从套管1中拉出。内部套管2这样地设计在其下部模制的连接板22，使该连接板单独地抗扭地在套管1中形状配合。此外，内部套管2在其后部上侧上支承扭转止动器30。连接板具有导引槽10，该导引槽由在此未示出的张紧装置8的张紧轴27穿过。在支架6中形成的导引槽9与张紧轴27相对于支架6在调整过程中在机动车中的转向柱的垂直方向上的运动路径一致。

在图8中示出套管1中的内部套管2的导引件的横截面。同时，图8示出端视图中的支承件13。内部套管2在其上侧支承扭转止动器30，该扭转止动器插入套管1的上槽23中。扭转止动器30还能够由自润滑性塑料制成。具有摩擦接合地安置在其中的滑块19和轴套16的支承件13已在上面被描述。

图9示出分开表示的在支承件13被放置在套管1上之前的套管1和支承件13。在该图示中，示出孔31的位置，该孔容置此处未示出的张紧轴27。

图10示出具有滑块19和轴套16的支承件13的分解图。

图11以如图9的表示示出套管1和没有滑块和轴套的支承件13。

图12示出套管1的制造方法。从该图的左侧施加压紧力f，优选在提高的温度下，将材料块32(例如由铝合金或镁合金制成)按压穿过模具33。所形成的模制件是坯件并具有套管1的横截面形状。为了分离成单独的工件，模制件在用箭头标记的位置处被分离，例如通过锯分离。可通过对分离点的选择而变化工件的长度。

图13示出较长的坯件34、中等长度的坯件35和较短的坯件36如何通过安置功能件而进行加工。功能件在这种情况中限制在用于容置张紧轴27的孔31上。在三个坯件34、35、36中距各自坯件的右端面(此处通过接触板37示出)相同的距离l处安置孔31。套管1的所有其他已在上面描述的特征单独地通过挤压件形状实现。这适用于例如槽12以及在图13中的不可见的内部横截面的其他特征。单通过切断坯件来实现不同的构件长度。功能件的装配可在相同的设备中进行，因为仅前面的端面被作为参考平面。

图14示出长坯件38和短坯件39如何通过安置功能件分别加工成内部套管2。功能件在此情况下限制在导引槽10上，该导引槽安置在连接板22中。在两个坯件38、39中距各自坯件的右端面(此处通过接触板40示出)l1-l2的相同区域中安置导引槽10。内部套管2的所有其他已在上面描述的特征通过挤压件形状单独地实现。这适用于例如连接板22以及在图14中的不可见的内部横截面的其他特征。

单通过切断坯件来实现不同的构件长度。功能件的安设可在相同的设备中进行，因为仅前部的端面被作为参考平面。

因此，通过相同的挤压件进行的统一夹持固定能够以特别简单且价格低廉的方式实现，用于不同长度的转向柱的组件和由此用于不同车辆平台的组件。

图15示出类似于图1-图10的转向柱的备选的构造，包括第二滚动轴承24，用于支承上部转向柱轴3的背离方向盘的端部。第二滚动轴承24如第一滚动轴承4一样同样被插入内部套管2中。该图还进一步示出了下部转向柱轴11是如何嵌入上部转向柱轴3中。两个构件分别具有非圆形(例如，苜蓿叶形)的且彼此无间隙配合的横截面，从而使它们抗扭地、但是轴向可移动地且可伸缩地彼此嵌套地导引。由于这种导引，下部转向柱轴11仅需要用于能转动的支承的滚动轴承。滚动轴承25通过配合件26插入套管1，该套管不会被内部套管2穿过。在这种情况下，配合件26与图1-图10中的第一实施变型方案相比没有安置在套管1的自由端上，而是更深地从背离方向盘的端部起插入套管1中。配合件26通过填塞件42抵触在套管1中在纵轴线5方向上的移动。填塞件42通过套管1的局部材料变形构成。在这种情况下，从外部进行所述变形。

通过套管1和配合件26的根据本发明构造，能够保证可变地且成本低廉地在转向柱的套管1中容置轴承，这样这种可变的设计方案可针对不同的转向柱、针对不同的车辆被使用。

只要适用，在单个实施例中示出的单个特征能够彼此组合和/或互换地被使用，而不会脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1套管

2内部套管

3转向柱轴

4滚动轴承纵轴线

5支架

6切口张紧装置

7导引槽

8导引槽

9转向柱轴

10槽

11支承件

12侧壁

13缺口

14管状轴套

15摆动轴线

16t形槽

17滑块

18螺纹螺钉

19纵向狭槽

20连接板

21槽

22滚动轴承

23滚动轴承

24配合件

25张紧轴

26轴承座

27凸出部

28扭转止动器

29孔

30材料块

31形状

32坯件

33坯件

34坯件

35接触板

36坯件

37坯件

38接触板

39侧壁

40填塞件