用于机动车辆的转向柱的制作方法

文档序号:13426227
用于机动车辆的转向柱的制作方法

本发明涉及用于机动车辆的转向柱,该转向柱包括:调节单元,该调节单元中安装有转向主轴,该转向主轴能够绕转向主轴的纵向轴线旋转;保持单元,该保持单元可以连接至机动车辆的车身并且该保持单元支承对调节单元;以及夹紧装置,该夹紧装置在固定位置中将调节单元在正常模式下锁定至保持单元,并且该夹紧装置在解锁位置中使调节单元至少在纵向方向上能够相对于保持单元进行调节;其中,提供了至少一个能量吸收元件,所述至少一个能量吸收元件平行于纵向方向延伸到楔形壳体的开口中,其中,楔形壳体在正常模式下在纵向方向上支承在保持单元上;并且夹紧装置包括与楔形壳体相互作用的致动元件,其中,在解锁位置中,能量吸收元件可以在楔形壳体的通孔中沿纵向方向移动,并且在固定位置中,能量吸收元件可以锁定在楔形壳体的通孔中。



背景技术:

在现有技术中,使方向盘的位置适应机动车辆的驾驶员的就座位置的这种转向柱在各种实施方式中是已知的。除了通过调节转向柱的倾斜度进行高度调节之外,在所讨论类型的转向柱中,还能够通过在转向柱的纵向轴线的方向上进行长度调节而在车辆的内部中定位附接至转向主轴的后端部的方向盘。

长度调节的能力是通过下述事实实现的:包括以可旋转的方式安装在套管中的转向主轴的调节单元能够相对于保持单元或承载单元在纵向方向上可伸缩地调节,所述保持单元或承载单元提供了以固定的方式连接至车身的转向柱保持架,并且该调节单元能够借助于可释放夹紧装置而被固定在不同的纵向位置中,即,能够以可释放的方式固定。夹紧装置、也被称为固定装置作用在由保持单元所保持的调节单元上,其中,在夹紧装置的打开状态下,也被称为解锁位置或释放位置,使调节单元相对于保持单元在纵向方向上运动以对方向盘的位置进行调节是可能,并且在关闭状态下,也称为固定位置或锁定位置,调节单元被夹紧至保持单元,并且在正常驾驶模式下方向盘的位置在预期的机械载荷下是固定的。

一种用于在驾驶员以高速撞击方向盘的车辆的“碰撞情况”或正面撞击的车辆碰撞中提高乘客安全性的已知有效措施是,即使在夹紧装置的固定位置中在对方向盘施加了超过仅在碰撞情况中出现的极限的较高力的情况下,也能够使转向柱在纵向方向上可收缩。为了确保撞击方向盘的身体的受控制动,在保持单元与调节单元之间联接有能量吸收装置,其中,所述保持单元和调节单元如上所述在正常模式下通过夹紧装置彼此夹紧和固定,但在碰撞的情况下相对彼此被推到一起。例如,通过将撕裂片撕开或使长形弯曲元件如弯曲线材或弯曲条带弯曲或者通过借助于螺栓来扩大槽孔或通过拉伸金属板条或借助于平面切断毛边而将引入的动能转换为能量吸收元件的塑性变形。

在DE 10 2008 060 225 A1中描述了所讨论类型的转向柱。其中所描述的夹紧装置包括夹紧机构,该夹紧机构具有设计为夹紧主轴的致动元件。经由操作杆施加的夹紧主轴的旋转运动由夹紧机构转换为夹紧行程,从而沿横向方向对保持单元施加力,因此,以与夹具的操作相当的方式将安装在夹紧机构中的调节装置牢固地夹紧。由此,调节单元在纵向方向上的非形状配合固定得以实现。

在转向柱的上述结构的情况下,能量吸收装置(碰撞装置)的激活是在调节单元的固定期间借助于夹紧装置实现的。在此,能量吸收元件(碰撞元件)的紧固部段——例如,连接至调节单元的弯曲条带——沿纵向方向穿过楔形杆或楔形壳体中的通孔,该楔形杆或楔形壳体的一部分在纵向方向上支承在保持元件上。特别地,对于碰撞激活而言,在致动元件的致动期间,即,在夹紧主轴的转动期间,力通过处于固定位置的致动元件施加在楔形壳体上,因此,楔形壳体绕垂直于纵向轴线并且垂直于夹紧主轴的轴线转动。由此,能量吸收元件的紧固部段在通孔中倾斜,因此,当力作用在纵向方向上时,内壁的倾斜边缘区域横向于纵向方向压靠在能量吸收元件的表面上且将能量吸收元件夹紧。由于产生的摩擦力,能量吸收元件在纵向方向上以与C形夹具的导轨上的可调节夹紧臂相类似的方式被固定在楔形壳体中。通过碰撞装置的这种类型的激活,紧凑的构造以及将转向柱的位置在纵向方向上以无级变速的方式固定的可能性是有利的。

夹紧装置致动时的碰撞激活为车辆乘客的安全性方面提供了相当大的益处。然而,在现有技术中不利的是:每次在由通孔内的倾斜执行锁定时,可能会产生呈凹口形式的能量吸收元件的边缘的损坏,因此,能量吸收性能以及因此的碰撞等级可能受到损害。此外,通过遭受边缘已损坏可能使转向柱的调节更加困难。

鉴于上述问题,本发明的目的是可以获得一种最开始所阐述类型的转向柱,该转向柱具有改进的碰撞激活,通过该改进的碰撞激活,即使通过重复的锁定,能量吸收性能及可调节性也不会受到负面影响。



技术实现要素:

为了解决上述问题,根据本发明的方案是:开口具有楔形部段,该楔形部段具有内壁区域,内壁区域至少在某一部段或多个部段中沿纵向方向朝向彼此会聚成楔形形状,并且能量吸收元件与开口的内壁之间布置有可以移动到楔形部段中的至少一个楔形元件,其中,在相对的内壁之间测量时,楔形元件的尺寸和能量吸收元件的尺寸的总和大于会聚的内壁区域之间的最小距离。

根据本发明,一个特殊特征在于,如技术领域中那样,优选地当从方向盘侧观察时,下面以等同意思被称为间隙或通孔的开口在纵向范围上不具有恒定的通道横截面,而是该通道横截面的至少一个区域也被称为楔形区域变窄,即沿向前方向变窄。这是通过横向于纵向方向彼此相对布置的至少两个内壁区域相对于彼此倾斜的事实而实现的,因此,通道横截面位于优选地呈楔形形状的变窄部之间。优选地,该楔形形状的构型是通过以下事实实现的:内壁平行于纵向轴线从通孔的一侧穿过(平行内壁),而相对的内壁部段相对于纵向轴线倾斜(倾斜内壁)。这具有下述优点,能量吸收元件的紧固部段可以在靠置于平行内壁上的同时平行于纵向轴线穿过所述通孔。在能量吸收元件的背离平行内壁的表面与倾斜的内壁之间形成有间隙空间,该间隙空间中可以布置有楔形元件,如下文所述,所述空间同样地会聚成楔形形状。

开口可以被设计为盲孔,也就是说,该开口在一个端部处闭合。然而,优选地,该开口被设计为在两侧均敞开的开口,也就是说,该开口在其两个端部处不闭合。

术语“楔形形状”应当被认为是指任何类型的变窄部,或者换句话说,是指包括间隙宽度的减小的内壁区域的任何布置。

能量吸收元件或能量吸收元件的紧固部段借助于布置在能量吸收元件的一个表面与通孔的内壁之间的楔形元件被锁定。在这种情况下,当横向于通孔的纵向范围测量时,能量吸收元件连同与能量吸收元件相邻布置的即布置在所述吸收元件上或旁边的楔形元件的总体尺寸小于楔形部段外侧的通孔的通道横截面,楔形部段外侧的通孔的通道横截面与最大通道横截面相对应,在最大通道横截面的情况下,通孔能够过渡至或进入以楔形形状变窄的楔形部段。因此,能量吸收元件在该区域中可以沿纵向方向自由地在楔形元件与内壁之间移动或移动穿过楔形元件与内壁之间,以调节转向柱的长度。尽管能量吸收元件可以单独穿过通孔的变窄楔形区域,但在楔形区域中相互会聚的内壁区域之间的最小距离(横向于纵向方向即在相对的内壁之间测量)小于能量吸收元件加上与其邻近布置的楔形元件在横向方向上的总体尺寸。总体尺寸即各个尺寸的总和在与相对的内壁之间的距离相同的方向上被测量。如果楔形元件向前移动到变窄成楔形形状的楔形区域中,则楔形元件与能量吸收元件的表面以及相对于能量吸收元件的表面倾斜的内壁表面相接触并且被捕获在这两个表面之间的楔形间隙中。沿纵向方向优选地向前对楔形元件进一步施加的力导致相应较高的横向力,并且因而导致楔形元件横向于纵向范围楔入相对倾斜的表面之间,其中,与横向于纵向方向的力流中的楔形元件串联布置的能量吸收元件通过有效的横向力同样地压靠在相对的内壁上并且因而被非形状配合地夹紧在楔形元件与通孔的内壁之间。在此情况下,根据本发明的用于将能量吸收元件锁定在保持元件上的操作与卡盘或自由轮类似,在卡盘中,楔形元件沿着由倾斜平面形成的楔形斜面移位以便为了夹紧的目的垂直于该平面对工件施加横向力,而自由轮在存在能量吸收元件的向前运动时锁定。

优选地,内壁具有相对于纵向轴线的平坦斜面,即,内壁的倾斜楔形部段包含相对于纵向轴线的锐角α,该锐角α优选地小于45°、特别优选地小于20°,并且优选地,该锐角α可以沿着楔形部段优选地沿向前方向在0°与45°、优选地20°之间连续地增大。优选地,该角度应当位于摩擦锥中以确保实现自锁。由于楔形元件将按压能量吸收元件压靠在内壁上的接触力,通过锐角α,沿纵向方向施加在楔形元件上的横向力F以取决于角度的方式根据F/tanα而增大。通过这种角度相关的力的倍增,可以产生用于将能量吸收元件可靠地固定在楔形壳体中的足够高的楔入力。楔形壳体的一部分在纵向方向上被支承在保持单元上,因此,能量吸收元件位于调节单元与保持单元之间的力流中并且因而该能量吸收元件在调节单元和保持单元存在相对运动时能够吸收碰撞情况下的能量。

本发明的一个特别的优点在于,能量吸收元件通过楔形元件横向于纵向方向被夹紧平靠在通孔的内壁上并且因此不存在可能导致能量吸收元件的边缘损坏的点载荷。由此,即使在同一位置重复固定的情况下,能量吸收能力(碰撞等级)的减弱和调节减弱也被大大排除。因而,转向柱的功能的可靠性及耐用性得以提高。

本发明的一个有利的实施方式设想的是,楔形元件被设计为滚动元件,该滚动元件可以被制成沿纵向方向在能量吸收元件和/或通孔的内壁上滚动。例如,可以使用圆柱辊或针作为滚动元件,该圆柱辊或针的旋转轴线与纵向轴线横向地对准,从而使该圆柱辊或针在通孔中沿纵向方向滚动。同样地,可以使用滚动元件的其它已知形式。在方向盘位置的调节期间以及在碰撞情况下均出现调节单元和保持单元的相对运动,在这种调节单元和保持单元的相对运动的情况下,滚动元件可以在能量吸收元件的表面或通孔的内壁上滚动,从而在通孔内形成可能的相对较低摩擦的运动,尤其是在楔形元件移位到楔形部段中的期间在通孔内形成可能的相对较低摩擦的运动。在碰撞情况下,这有利于调节功能的简单执行并且还有利于能量吸收元件的牢固夹紧。

优选地,为滚动元件提供了比能量吸收元件和/或楔形壳体的硬度大的硬度。因此,可以确保,滚动元件在通过在楔形壳体与能量吸收元件之间的压力传递的夹紧期间不会永久地变形,从而有益于长时间的功能可靠性。此外,滚动元件在其接触表面处可以将其自身压入能量吸收元件的表面和/或通孔的内壁中。在碰撞的情况下,当由于楔形壳体与楔形元件之间的有效纵向力特别高而致使接触表面上的压力同样变得特别高时,滚动元件本身可以被塑性地即通过塑性变形压入到能量吸收元件的表面和/或通孔的内壁中。由此,在楔形壳体与能量吸收元件之间可以产生特别强的非形状配合连接及形状配合连接,从而使得将能量引入吸收元件中特别地牢固和可靠。由此提高了安全水平。

此外,有利的是楔形元件被安装在驱动元件中。该驱动元件可以相对于楔形元件沿纵向方向可移动并且该驱动元件在相对于楔形壳体沿纵向方向移动时将楔形元件带入通孔中。该驱动元件包括用于楔形元件的支承件支撑架或支撑架,该支承件支撑架或支撑架可以仅以松弛的方式包围楔形元件,因此,当楔形壳体和驱动元件存在相对运动时该楔形元件在通孔内沿纵向方向移动。如果该楔形元件被设计为滚动元件,则该驱动元件可以以类似于滚动支承件的支撑架的方式被设计,其中,该滚动元件可以在楔形壳体和驱动元件的相对运动期间旋转并且可以在能量吸收元件和内壁的相对的表面上滚动。通过驱动元件的致动即驱动元件相对于楔形壳体沿纵向方向优选地向前的运动,该楔形元件可以移动到通孔的楔形区域中。这激活了碰撞装置,并且在碰撞的情况下发生的这种能量吸收元件相对于保持单元的向前运动致使能量吸收元件夹紧在楔形壳体中。

优选地,本发明提供了致动元件,该致动元件包括以可旋转的方式安装的夹紧轴,所述可旋转的方式安装的夹紧轴横向于纵向轴线布置并且可以旋转以对夹紧装置进行致动,并且该夹紧轴具有至少一个凸轮元件,所述至少一个凸轮元件可以平行或垂直于纵向轴线朝向楔形壳体移动。通过例如借助于安装在夹紧主轴上的致动杆使致动元件旋转可以致动本身已知的夹紧机构,例如,该本身已知的夹紧机构具有楔形凸轮、倾斜销系统、摇杆等,该夹紧机构可以从固定位置移出进入解锁位置中以调节转向柱。在该夹紧机构是固定的情况下,一方面,保持单元被夹紧至调节单元,并且另一方面,根据本发明的楔形壳体可以在凸轮元件的作用下相对于夹紧主轴原则上平行于或甚至垂直于纵向轴线而横向地移动,该凸轮元件相对于夹紧主轴是偏心的。这以有利的方式就提供了实施碰撞激活的各种可能性。

本发明的一个实施方式设想的是,凸轮元件可以平行于纵向轴线朝向楔形壳体移动并且沿纵向方向将楔形壳体和驱动元件推到一起。为此,驱动元件可以在纵向方向上以固定的方式即以使该驱动元件相对于夹紧主轴可移动或能够在夹紧主轴上移动被安装。楔形壳体可以通过凸轮元件朝向驱动元件移动,该凸轮元件从夹紧主轴平行于纵向方向优选地朝向后部径向地向外定向,因此,楔形元件在楔形壳体中沿纵向方向优选地向前移动直到通孔的楔形部段的开始处或者移动进入通孔的楔形部段中。作为替代方案,在夹紧主轴上可以安装有另一个凸轮元件,所述凸轮元件作用在驱动元件上并且在夹紧主轴的旋转期间使驱动元件沿相反的纵向方向即优选地向前主动地移动至楔形壳体,因此,安装在驱动元件上的夹紧元件同样地沿通孔的楔形部段的方向移动。在本实施方式中,致动即夹紧主轴的旋转离开解锁位置进入固定位置中引起楔形壳体和驱动元件在纵向方向上的相对运动。更具体地,在夹紧装置的闭合期间,驱动元件沿纵向方向朝向楔形壳体主动地移动,其中,楔形元件优选地向前移动至通孔中的楔形部段或移动至通孔中的楔形部段中。在这种情况下,楔形元件由会聚成楔形形状的内壁压靠在能量吸收元件上,因此,所述能量吸收元件被夹紧在楔形壳体中,该楔形壳体在纵向方向上被支承在保持单元上。这引起夹紧装置的固定位置的情况下的碰撞激活,并且在碰撞期间,在碰撞激活的过程中,能量吸收元件处于调节单元与保持单元之间的力流中并且在吸收能量的同时发生变形,所述调节单元和保持单元在该过程中沿纵向方向朝向彼此移动。

在本发明的另一实施方式中设想的是,凸轮元件可以垂直于纵向轴线朝向楔形壳体移动,其中,楔形壳体作用在驱动元件上并使驱动元件固定在调节单元上。在本实施方式中,在夹紧装置的闭合期间,楔形壳体和驱动元件没有如在先前的实施方式中那样沿纵向方向朝向彼此主动地移动,即,楔形元件最初没有移动到楔形部段中。相反,驱动元件在夹紧装置的闭合期间被锁定在调节单元上,因此发生了碰撞激活。在碰撞的情况下,调节单元带动驱动元件向前并且使驱动元件相对于楔形壳体移动,楔形壳体在纵向方向上支承在固定的保持单元上。在该过程期间,驱动元件的一部分地带动楔形元件,并且因此该楔形元件沿纵向方向移动到通孔的楔形部段中并且将能量吸收元件牢固地夹紧在楔形壳体中。然后,能量吸收元件处于保持单元与调节单元之间的力流中并且该能量吸收元件在保持单元和调节单元的相对运动期间将动能转换为塑性变形。

为了实施最后提及的实施方式,有利的是驱动元件具有脚部部分,该脚部部分布置在楔形壳体与调节单元之间,并且在该脚部部分上,在该脚部部分的面向调节单元的侧部上形成有至少一个夹持增强元件。夹持增强元件或多个夹持增强元件可以包括例如由聚合物构成的增大粘附的涂层或增大摩擦的涂层,从而改善了驱动元件与调节单元之间的非形状配合接合。作为替代方案或者另外地,可以提供至少一个形状配合接合元件,例如,所述至少一个形状配合接合元件为刺入调节单元的表面中的尖锐边缘的毛刺状突出部或球状凸起特征或者是硬质颗粒,硬质颗粒硬度大于调节单元的表面并且粘结至脚部部分,或者在适当的情况下还可以嵌入到聚合物层中,因此,所述至少一个形状配合接合元件确保了在接触压力下在微观水平上的形状配合接合。在脚部部分的面向楔形壳体的一侧没有采取增大粘附的措施,并且因此,与驱动元件和调节单元之间在纵向方向上的相对运动相关的粘附力高于楔形壳体与驱动元件之间的粘附力。这确保了在发生碰撞的情况下驱动元件被调节单元可靠地带动并且沿纵向方向朝向楔形壳体移动。楔形壳体支承在保持装置上,因此,楔形元件进入楔形部段并将能量吸收元件可靠地锁定在楔形壳体上。借助于夹持增强元件,从而提高了碰撞激活系统的功能可靠性。

优选地,驱动元件具有弹簧元件,该弹簧元件可以沿纵向方向优选地朝向前方支承抵靠楔形壳体。优选地,该弹簧元件可以被设计成压缩弹簧,该压缩弹簧优选地抵着楔形壳体的处于方向盘侧即后侧部上的端部定向。该弹簧元件的长度可以定尺寸成使得,由于弹簧力以根据空间的方式作用在驱动元件与楔形壳体之间,致使楔形元件在未受力的状态下在通孔中被保持在具有会聚成楔形形状的内壁的楔形部段的外侧,即前部。在本发明的上述第一实施方式中,在碰撞激活期间,也就是,在当夹紧装置闭合时楔形壳体和驱动元件在偏心凸轮元件等的作用下朝向彼此移动以便使楔形元件移动到楔形部段中且在该过程中将能量吸收元件夹紧在楔形壳体中时,弹簧元件抵抗其弹簧力被压缩。在夹紧装置的打开或释放期间,弹簧元件确保了当凸轮元件或多个凸轮元件枢转时楔形元件被自动地沿纵向方向向后拉动到通孔的楔形部段外并且能量吸收元件可以相对于楔形壳体沿纵向方向自由移动以对转向柱进行纵向调节。在上述进一步描述的本发明的替代性实施方式中,其中,楔形壳体被夹紧在调节单元上用于碰撞激活,弹簧元件确保了楔形元件在正常模式下总是被保持在通孔的楔形部段的外侧,即前部。只有在碰撞的情况下,驱动元件才能沿纵向方向向前移动抵靠在楔形壳体上,在这种情况下,弹簧元件受到压缩。

能量吸收元件可以具有弯曲线材和/或撕裂片。弯曲线材、撕裂片和结合的弯曲件/撕裂片是可靠的和经证实的能量吸收元件,其在碰撞的情况下借助于弯曲和撕裂通过将沿纵向方向引入到转向柱中的动能转换成变形能量来实现能量吸收。由于所述弯曲线材和/或撕裂片具有平行于纵向轴线伸长并呈条带状的形状,所述弯曲线材和/或撕裂片非常适于在根据本发明的用于碰撞激活的装置中使用。楔形壳体中的通孔可以作为横向于纵向方向延伸的相对较窄的间隙,适配例如关于扁平紧固条带的能量吸收元件的相应设计的紧固部段的横截面形状。

原则上,可以设想和可能的是,调节单元包括内套管,该内套管以允许在纵向方向上的伸缩运动的方式布置在保持单元中或布置在保持单元上,所述保持单元包括外壳单元。在本实施方式中,在碰撞的情况下,内套管沿纵向方向向前被推入外壳单元中,其中,能量吸收元件插入到内套管与壳单元之间的力流中以吸收能量。在这种情况下,根据本发明的碰撞激活系统设想的是能量吸收元件被紧固在内套管上并且楔形壳体被支承在外壳单元上。

作为替代方案,保持单元可以被设计为用于紧固在机动车辆的车身上的支架单元,并且调节装置可以以可纵向调节的方式容置在该保持单元中。在本实施方式中,在碰撞的情况下,整个调节单元可以相对于支架单元沿纵向方向向前移动,其中,能量吸收元件插入到调节单元的套管与支架单元之间的力流中以吸收能量。

附图说明

以下通过附图对本发明的有利实施方式进行更详细地说明,在附图中:

图1示出了根据本发明的转向柱的第一实施方式的示意性整体立体图,

图2示出了根据图1的转向柱的局部分解视图,

图3示出了具有根据图1的转向柱的碰撞激活的夹紧装置的第一实施方式的细节图,

图4示出了穿过根据图1的转向柱的纵向截面图,

图5示出了穿过根据图4的转向柱的处于固定位置的夹紧装置的纵向截面图,

图6示出了根据图5的夹紧装置处于解锁位置,

图7示出了类似于图4的具有替代的能量吸收元件的转向柱,

图8示出了根据本发明的具有碰撞激活的处于固定位置的夹紧装置的第二实施方式,

图9示出了根据本发明的具有根据图8的碰撞激活的处于解锁位置的夹紧装置的第二实施方式,

图10示出了根据本发明的具有根据图8的碰撞激活的在碰撞触发之后的夹紧装置的第二实施方式,

图11示出了根据图8和图9的第二实施方式的驱动元件,

图12示出了穿过根据图1至图7的根据本发明的夹紧装置的楔形壳体的详细截面图,其中,为了更加清楚起见,已经省略转向柱的元件,

图13示出了在类似于图4的转向柱,该转向柱具有根据本发明的在解锁位置中具有碰撞激活的夹紧装置的第三实施方式,

图14示出了穿过根据本发明的具有根据图13的碰撞激活的夹紧装置的详细截面图。

具体实施方式

在各个附图中,相同的部件总是具有相同的附图标记并且因此通常也各自仅命名一次或提及一次。

图1示出了转向柱1,该转向柱1包括调节单元2,该调节单元具有套管21,在套管21中安装有转向主轴22,使得该转向主轴22能够绕纵向轴线25旋转。在转向主轴22的相对于驱动方向位于后部处的部段23上可以紧固有方向盘(未示出)。转向主轴22从所述后部23所在的方向盘侧向前穿过调节单元2延伸至其中连接有也被称为中间转向轴的输出轴24的转向齿轮侧。

为了指定相对于纵向轴线25的方向及方位,在下文中,术语“前部/向前”与“在转向齿轮侧”/“朝向车辆的前端部”同义地使用,并且术语“后部/向后”与“在方向盘侧”/“朝向车辆的后部”同义地使用。

调节单元2被保持在保持单元3中,该保持单元3的一部分固定在可以安装在机动车辆的车身(未示出)上的支架单元4上。在已示出的实施方式中,保持单元3形成外壳单元,其中,调节单元2的套管21可以沿纵向轴线25的方向朝向前部及朝向后部进行调节以调节方向盘的位置。

保持单元3包括容置调节单元2的凹部,其中,保持单元3包括侧部部段31和侧部部段32,其中,槽33在侧部部段31与侧部部段32之间沿纵向轴线25的方向延伸,并且夹紧力可以由夹紧装置5横向于纵向轴线25施加在侧部部段31和侧部部段32上,因此,这些侧部部段可以一起被挤压并且槽33因此变窄。由此,在夹紧装置5的闭合位置(固定位置)中,能够将调节单元2的套管21——所述套管布置在承载单元3中——夹紧在保持单元3中,而在释放位置(解锁位置)中,保持单元3不对套管21施加任何夹紧力,因此,可以沿纵向轴线25的方向即纵向方向L对调节单元2进行调节,以调节方向盘的位置。

夹紧装置5作为致动元件具有夹紧主轴51,该夹紧主轴51被安装成能够在保持单元3的相对的侧部部分31、侧部部分32中绕夹紧主轴51的旋转轴线S旋转。用于手动旋转夹紧主轴51的夹紧杆54被安装成在夹紧主轴51上共同旋转。

夹紧主轴51与夹紧机构6相互作用,该夹紧机构6在图2的图示中清楚地可见。

在所示实施方式中,夹紧机构6包括第一凸轮盘61和第二凸轮盘62,该第一凸轮盘61以固定的方式连接至夹紧杆54和夹紧主轴51,并且该第二凸轮盘62连接至保持单元3的侧部部分31。凸轮盘61和凸轮盘62具有彼此轴向相对指向且在彼此之上滑动的凸轮。夹紧主轴51借助于夹紧杆54转动以固定调节单元2,因此,凸轮从释放位置移出到固定位置中,在释放位置中,一个凸轮盘61、62中的凸轮总是接合在相应的另一个凸轮盘62、61的凸轮之间的凹部中,在固定位置中,所述凸轮通过其凸起部分轴向地置靠于彼此。因此,夹紧行程K被施加在夹紧主轴51上,该夹紧行程K由箭头K指示。夹紧主轴51借助于用作抵接件55的螺母支承在侧部部分32上,因此,夹紧行程K将夹紧力传递至保持单元3,由此侧部部分31和侧部部分32被压靠在位于侧部部分31与侧部部分32之间的套管21上,并且调节单元2相对于在纵向方向L上的运动被固定在保持单元3中。

关于夹紧行程K的大小,应当注意的是,原则上,如果保持单元3已经围绕与其相接触的调节单元2的套管21,则夹紧行程K的大小可以接近零,因此,夹紧所需要的是增大侧部部分31和侧部部分32上的夹紧力,其中,侧部部分31和侧部部分32朝向套管21移动的程度很小。然而,实际上,由于保持单元3和夹紧装置5的不可避免的弹性变形,将总会发生最小夹紧行程K,其中,该行程可以在0.5mm与4mm之间的范围内。

能量吸收装置7——也被称为碰撞装置7——包括能量吸收元件71,能量吸收元件71也被称为碰撞元件,在图1至图6中示出的实施方式中,能量吸收元件71被设计为呈金属条带形式的长形突片,该长形突片具有平行于纵向轴线25延伸的槽孔72。设计成突片的能量吸收元件71借助于在槽孔72的后端部处穿过的紧固螺栓73被牢固地连接至调节单元2的套管21。在碰撞的情况下,套管21相对于保持单元3执行运动,该运动由箭头C指示。由于螺栓73的直径大于槽孔72的宽度的事实,在碰撞的情况下,在螺栓73和被设计为突片的能量吸收元件71的相对运动期间螺栓73使槽孔72扩大,并且动能被在这个过程期间发生的塑性变形吸收或转换。

在未示出的实施方式中,能量吸收元件71的槽孔72被类似于穿孔的冲压特征替代,该冲压特征在碰撞期间在螺栓73移动时被螺栓73撕开。这使得可以提供更大的能量吸收。还可以设想和可能的是不设置冲压特征并且以这种方式可以获得甚至更大的能量吸收。

碰撞装置7具有楔形壳体8,楔形壳体8由两个对称构造的壳体半部8a和壳体半部8b垂直于纵向轴线25组装。在图3中,为了获给予更清楚的视图,在该视图的前部处已经省略了壳体半部8b。由此可以看出,楔形壳体8具有通孔81,通孔81也被称为间隙81,该通孔81在纵向方向L上是连续的并且被设计成突片的能量吸收元件71的紧固部段74穿过该通孔81。

在紧固部段74的与被设计为突片的能量吸收元件71相邻的区域中布置有楔形元件82,在所示示例中,该楔形元件82被设计为针或辊82。如从图12可以观察到,图12示出了穿过楔形壳体8的放大的示意性截面图,横向于纵向方向所测量的被设计为滚动元件的楔形元件82的尺寸与能量吸收元件71的紧固部段74的尺寸的总和——即,紧固部段74的厚度D连同与紧固部段74相邻并被设计为辊的楔形元件82的直径A——小于通孔81的后部区域811中的最大通道横截面的尺寸H。因而,当滚动元件82位于通孔81的这个区域811中时,被设计为突片的能量吸收元件71可以沿纵向方向L自由地移动。

在通孔81的前部区域中形成有楔形部段812,在楔形部段812中,倾斜的内壁区域813与相对的内壁814会聚成楔形形状。因此,楔形部段812中的通道横截面朝向前方以楔形形状渐缩。在前端部处,通孔81具有横向于纵向方向测量的尺寸h,该尺寸h小于后部区域811中的尺寸H。在该示例中,被设计为突片的能量吸收元件71的厚度D小于h,因此,突片能够自行沿纵向方向L移动穿过通孔81。例如,可以被设计为滚动元件的楔形元件82具有横向于纵向方向的厚度A。在此,在相对的内壁813、内壁814之间(也就是说,横向于纵向方向测量)由楔形元件82的厚度A和能量吸收元件71的紧固部段74的厚度D组成的尺寸的总和大于楔形部段812的最小通道横截面的尺寸h。如果滚动元件即楔形元件82沿箭头的方向向前移动到楔形部段812中,则楔形元件82楔入到倾斜内壁区域813与突片71的紧固部段74之间。由此,紧固部段74被压靠在相对的内壁814上,并且因而,突片即能量吸收元件71被非形状配合地固定在楔形元件73的通孔81中。这激活了碰撞装置7,即,如果随后在碰撞时调节单元2或调节单元2的套管21相对于楔形壳体8沿纵向方向L向前移动,则能量吸收元件71的紧固部段74同样地向前移动,其中,已经楔入到能量吸收元件71的紧固部段74与倾斜内壁区域813之间的楔形元件82被向前带动,并且楔形元件82在该过程中沿纵向方向L被带入楔形部段812中。因此,能量吸收元件71的紧固部段74又被更加牢固地夹紧在通孔81中。在楔形元件82被设计为滚动元件例如设计为如图所示的辊或针的情况下夹紧是特别有效的。这是因为,被设计为滚动元件的楔形元件82可以在倾斜内壁区域813上和能量吸收元件71的紧固部段74的上侧部上滚动,所述上侧部面向所述内壁区域,因此,可以利用相对较小的摩擦产生沿纵向方向进入楔形部段812中的运动,并且因此,对能量吸收元件71的紧固部段74施加了高的楔入力。这确保了在碰撞的情况下用于能量吸收的能量吸收元件71被特别牢固地固定在调节单元2与保持单元3之间的力流中。

在图4、图5和图6中示出了根据本发明的碰撞装置7的第一实施方式,其中,能量吸收元件71如图3所示设计。在本实施方式中,楔形元件82安装在驱动元件9中。更具体地,驱动元件9具有保持臂91,该保持臂91在其前端区域中具有支撑架部段92,其中,被设计为滚动元件的楔形元件82宽松地保持在滚动支承件中,因此,楔形元件82可以绕其瞬心自由地旋转而在纵向方向上保持在驱动元件9上。保持臂91从支承元件93沿纵向方向L向前延伸,该支承元件93的一部分以板状形状横向于纵向轴线25延伸。此外,两个侧向驱动臂94从支承元件93延伸,所述臂平行于纵向轴线25在夹紧主轴51的轴线S的方向上彼此相对布置。驱动臂94具有与夹紧主轴51相关的开口95,所述开口95同轴地且一致地形成并且被设计为在纵向方向上延伸的槽孔。在支承元件93上形成有弹簧96,所述弹簧被设计成板状形状的压缩弹簧,该弹簧可以被支承抵靠在支承元件93上,使得能够从保持臂91和驱动臂94所在的前侧部朝向与纵向方向L相反的后部弹性地屈服。

在图8、图9和图10中再现的本发明的第二实施方式中,如图11中详细地图示,驱动元件9具有附加的脚部部分97,在根据图4、图5和图6的第一实施方式中不存脚部部分97。脚部部分97从支承元件93平行于保持臂91在驱动臂94之间的区域中向前延伸。在脚部部分97的背离保持臂91的下侧,脚部部分97可以具有形状配合接合元件98,例如,该形状配合接合元件98可以被设计为尖锐边缘、毛刺状突出部或刀片状突出部。

图6示出了处于解锁位置的碰撞装置7,该碰撞装置根据第一实施方式被实施在根据图4的转向柱1中。在此,可以清楚地看到,楔形元件82安装在保持臂91的支撑架部段92中。保持臂91以沿纵向方向L从后部延伸到通孔81中的方式使得楔形元件82位于楔形部段812的后方、外侧。由于弹簧96支承在楔形壳体8的后端部821(=方向盘侧)上的前部处的事实,楔形元件82被保持在该位置中。在这种情况下,楔形元件82在通孔81中相对于能量吸收元件71横向于纵向方向活动,因此,所述能量吸收元件能够相对于楔形壳体8沿纵向方向L以及沿与纵向方向L相反的方向移动。因而,调节单元2的套管21可以相对于支架单元4在纵向方向上进行调节以调整方向盘的位置。

夹紧主轴51穿过开口95,并且夹紧主轴51通过其外圆周在关于纵向轴线25的后部处置靠在楔形壳体8的前端部822上且在关于纵向轴线25的前部处置靠在控制表面951上,所述控制表面各自形成在驱动元件9的开口95中。如果夹紧主轴51现逆时针方向转动出图6所示的解锁位置进入图5所示的固定位置中,则从夹紧主轴51偏心地突出的第一凸轮511朝向楔形壳体8的前端部822向后移动,同时,同样地从夹紧主轴51偏心地突出的并与第一凸轮511径向相对布置的第二凸轮512是从前部压靠在控制表面951上。因此,驱动元件9和楔形壳体8相对于彼此平行于如由图4中的箭头指示的纵向方向L移动,其中,弹簧96在端部821与支承元件93之间被压缩。这就导致了保持臂91从后端部更深地穿入通孔81中,因此,楔形元件82移动到楔形区域812中。由此,碰撞装置7如上所述被激活。

如果夹紧主轴51沿顺时针方向移动出图5所示的固定位置进入图6所示的解锁位置中,则驱动元件9通过弹簧96支承在楔形壳体8的后端部821上,因此,楔形元件82在弹簧力的作用下向后移动到楔形部段812之外,从而允许能量吸收元件71再次沿纵向方向L自由地移动。

图7示出了图4所示的实施方式的变型,其中,区别之处在于,能量吸收元件71被设计为具有弯曲部711的弯曲条带。在碰撞的情况下,动能转换为弯曲。在其它方面,操作模式如上文所描述。

图8、图9和图10示出了根据本发明的碰撞装置7的第二实施方式,其中,图9示出了解锁位置,图8示出了具有碰撞激活的固定位置,并且图10示出了在碰撞已经发生之后的情况。

与所描述的第一实施方式相比,碰撞激活不是通过楔形壳体8和驱动元件9由夹紧装置5的致动所引起的主动相对运动实现的,而是通过由夹紧装置5的致动而将驱动元件9锁定在调节装置2上或者锁定在调节装置2的套管21上来实现的。

更具体地,驱动元件9具有脚部部分97,该脚部部分97从支承元件93向前延伸,如图11所示。在图8、图9和图10中示出的安装位置中,该脚部部分97位于楔形壳体8的下侧部与套管21的外侧部或上侧部之间,所述侧部面向壳体。在这种情况下,优选地,脚部部分97在其下侧部上具有置靠在套管21上的形状配合接合元件98,或者在其下侧部上设置有例如由聚合物组成的增大摩擦的涂层,从而改善了驱动元件9与套管21之间的非形状配合接合,并且因此改善了驱动元件9与调节单元2之间的非形状配合接合。

对于碰撞激活而言,夹紧主轴51具有偏心突出的凸轮513,该凸轮513可以沿横向于纵向轴线25的方向即平行于与所述轴线相关的径向方向的方向朝向接触压力表面823移动。在此,楔形壳体8在接触压力表面823与套管21或该区域中的调节单元2之间延伸,并且因此,楔形壳体8可以通过凸轮513压靠在套管21上。在接触压力表面823的区域中,脚部部分97在楔形壳体9与套管21之间延伸,如上所述。

在图9所示的解锁位置中,能量吸收元件71可以在夹紧主轴51与接触压力表面823之间自由地移动,并且同样地,楔形壳体8和驱动元件9可以相对于套管21平行于纵向方向2自由地移动,即,脚部部分97的下侧部可以沿着套管21的表面滑动。因而,为了调整方向盘的位置,可以相对于支架单元4平行于纵向轴线对调节单元2进行调节。

通过使夹紧主轴51沿逆时针方向旋转,图9所示的解锁位置转换成图8所示的固定位置。在这种情况下,凸轮513从上方即横向于纵向方向L枢转抵靠在接触压力表面823上,其中,凸轮513如由图8中的箭头指示按压能量吸收元件7,在此情况下,能量吸收元件7接触抵靠在所述接触压力表面823上。在此处于与接触力相关的力流中的楔形壳体8与处于楔形壳体8与套管21之间的脚部部分97压靠于彼此并且压靠在套管21上。通过作用于在处于一系列力流中的部件之间的摩擦力,夹紧主轴51、能量吸收元件7、楔形壳体8、脚部部分97和套管21关于纵向方向L上的载荷彼此非形状配合地连接。

通过处于面向套管21的脚部部分97的下侧部上的形状配合接合元件98,脚部部分97插入套管21的表面中,由此额外地确保了形状配合接合,因此,驱动元件9与套管21之间的连接比提到的另一些非形状配合连接更牢固。作为替代方案或者另外地,脚部部分97与套管21的表面之间的连接还可以通过在脚部部分97的下侧部上的增大摩擦的涂层来加强。

如果在碰撞的情况下较大的力沿纵向方向L作用在方向盘上以及与方向盘连接的调节单元2上,如类似于图2中所示由箭头C指示,则套管21向前移动并且套管21将驱动元件9带动向前。由于驱动元件9与套管21之间的上述较高的摩擦力,驱动元件9相对于支承在夹紧主轴51上的楔形壳体8向前滑动。因此,保持臂91更深地向前进入到通孔81中,并且楔形元件82向前移动到会聚成楔形形状的楔形部段812中,如图10中的箭头指示。因此,能量吸收元件71被牢固地夹紧在通孔81中,并且以这种方式能量吸收元件71被牢固地夹紧至楔形壳体8,如上文已经参照图5详细描述的那样。如上所述,沿纵向方向L作用在能量吸收元件71上的力致使楔形元件8更加牢固的楔入,由此,在碰撞的情况下引入的动能在驾驶员的撞击期间被可靠地引入到能量吸收元件71中并且可以被能量吸收元件71吸收或转换成能量吸收元件71的变形。

图13和图14示出了类似于图4的转向柱,该转向柱具有根据本发明的在解锁位置中具有碰撞激活的夹紧装置的第三实施方式。在此,可以清楚地看到,楔形元件82被支承在保持臂91的支撑架部段92中。保持臂91以沿纵向方向L延伸通孔81中的方式使得楔形元件82位于楔形部段812的外侧和前部。由于弹簧96被支承在楔形壳体8的前端部821(=车辆的前侧部)上的后部处的事实,楔形元件82被保持在该位置中。在这种情况下,楔形元件82在通孔81中相对于能量吸收元件71横向于纵向方向活动,因此,所述能量吸收元件可以相对于楔形壳体8沿纵向方向L以及沿与纵向方向L相反的方向移动。因而,调节单元2的套管21可以相对于支架单元4在纵向方向上调节以调整方向盘的位置。

如从图14可以观察到,横向于纵向方向测量的被设计为滚动元件的楔形元件82的尺寸和能量吸收元件71的紧固部段74的尺寸的总和——即,紧固部段74的厚度连同与紧固部段74相邻布置并被设计为辊的楔形元件82的尺寸——小于通孔81的前部区域811中的最大通道横截面的尺寸。因而,当滚动元件82位于通孔81的这个区域811中时,被设计为突片的能量吸收元件71可以沿纵向方向L自由地移动。

在通孔81的后部区域(=车辆的后侧部)中形成有楔形部段812,在楔形部段812中,倾斜内壁区域813与相对的内壁814会聚成楔形形状。因此,楔形部段812中的通道横截面以楔形形状朝向后部渐缩,即,沿转向主轴22的后端部23的方向渐缩。在后端部处,通孔81具有横向于纵向方向测量的尺寸,该尺寸小于前部区域811(=车辆的前侧部上)的尺寸。在示例中,被设计为突片的能量吸收元件71的厚度小于通孔81的后端处的尺寸,因此,突片可以自行沿纵向方向L移动穿过通孔81。例如,可以被设计为滚动元件的楔形元件82具有横向于纵向方向的厚度。在此,在相对的内壁813、内壁814之间(也就是说,横向于纵向方向测量)由楔形元件82的厚度和能量吸收元件71的紧固部段74的厚度组成的尺寸的总和大于楔形部段812的最小通道横截面的尺寸。如果滚动元件即楔形元件82沿箭头的方向朝向后部(=车辆的后侧部)移动到楔形部段812中,则楔形元件82被楔入到倾斜内壁区域813与能量吸收元件71的紧固部段74之间。由此,紧固部段74被压靠在相对的内壁814上,并且因而,突片即能量吸收元件71被非形状配合地固定在楔形元件73的通孔81中。这激活了碰撞装置7,即,如果随后在碰撞时调节单元2或调节单元2的套管21相对于楔形壳体8沿纵向方向L向前移动,则能量吸收元件71的紧固部段74最初地向前移动直到能量吸收元件71的弯曲部712停靠在夹紧主轴上为止。然后,将紧固部段74的运动方向反向,因此,紧固部段74沿纵向方向向后移动,因此,已楔入的楔形元件82被朝向后部带动并且在该过程中被沿纵向方向L带入到楔形部段812中。因此,能量吸收元件71的紧固部段74又被夹紧在通孔81中。在能量吸收元件71锁定在碰撞装置7中之后,螺栓73使布置在能量吸收元件71中的槽孔72扩大,并且动能被在该过程期间产生的塑性变形吸收或转换。

附图标记列表

1 转向柱 81 通孔

2 调节单元 811 区域

21 套管 812 楔形部段

22 转向主轴 813 内壁区域

23 后部段 814 内壁

24 输出轴 821 后端部

25 纵向轴线 822 前端部

3 保持单元 823 接触压力表面

31、32 侧部部段 82 楔形元件(滚动元件)

33 槽 9 驱动元件

4 支架单元 91 保持臂

5 夹紧装置 92 支撑架部段

51 夹紧主轴 93 支承元件

511 第一凸轮 94 驱动臂

512 第二凸轮 95 开口

513 凸轮 951 控制表面

54 夹紧杆 96 弹簧

55 抵接件 97 脚部部分

6 夹紧机构 98 形状配合接合元件

61、62 凸轮盘 K 夹紧行程

7 能量吸收装置(碰撞装置) L 纵向方向

71 能量吸收元件 S 轴线

711 弯曲部 H 通道横截面的尺寸

712 弯曲部 h 通道横截面的最小尺寸

72 槽孔 D 厚度

73 螺栓

74 紧固部段

8 楔形壳体

再多了解一些
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