用于调节抵抗两个套叠元件之间的相对平移运动的阻力的调节系统的制作方法

文档序号:30498597发布日期:2022-06-22 15:06来源:国知局
用于调节抵抗两个套叠元件之间的相对平移运动的阻力的调节系统的制作方法

1.本发明总体上涉及用于调节抵抗两个元件之间的相对平移运动的阻力的调节系统的技术领域。
2.本发明更具体地涉及用于调节抵抗两个元件(这两个元件具体地由转向柱的套筒的外管和内管构成)之间的相对平移运动的阻力的调节系统,以便允许调节车辆(例如机动车辆)的方向盘的位置(例如深度)。


背景技术:

3.得益于由车辆用户所控制的调节系统,机动车辆的方向盘的深度和高度很经常地是可调节的。这种调节系统通常包括位于机动车辆的转向柱上的调节机构并且可以是手动的或电气的。在电气系统的情况下,由与螺母系统相关联的蜗杆减速器组成的组件将电动马达的旋转运动转换为平移运动,考虑到转向柱中存在的摩擦力,以及更普遍地考虑到传动链中存在的摩擦力,所述电动马达然后被确定尺寸以达到所需的调节速度。
4.深度调节通常通过具有两个管的套叠(t
é
lescopique)系统实现,所述两个管为:外管和被构造成在外管内平移的内管,所述外管包括压力机构,例如将力施加在内管上的螺杆(vis)。这种力对于掩蔽操作间隙并保证连接(liaison)的最小刚度是必要的。然后,考虑到这些力,电动马达被确定尺寸以便达到所需的设定速度。
5.这种压力机构通常包括螺杆,螺杆拧入本体中并与外管连接,螺杆设有接触面(interface)和摩擦垫,接触面允许向螺杆施加扭矩和/或角度,摩擦垫摩擦内管。一旦机构的各种部件在本体中就位,结合扭矩和角度的上紧步骤使得可以获得具有所需预先确定的值的压缩力,该预先确定的值确定由摩擦垫施加到内管的压力。这种用于调节该预先确定的值的调节步骤在制造转向柱的套筒期间在工厂执行一次。然后,在由用户调节方向盘位置的调节阶段期间,用于进行该深度调节所需的力(无论是手动的还是电气的)都必须克服用于两个管的相对夹紧(对应于抵靠内管的摩擦垫的夹紧)的该预先确定的力,以便能够使它们相对地(其中一个管相对于另一个管地)平移。
6.对于配备自动驾驶系统的车辆,制造商可能不得不增加调节行程,以便能够在自动确保车辆控制的驾驶阶段中为车辆驾驶员腾出更多空间。这些新的调节行程通常可能比传统车辆的情况大两到五倍。利用传统的调节机构,这意味着调节时间将以相同的比例增加。为了避免这种情况,制造商被要求通过提高调节速度来保持与传统车辆相似的调节时间。然而,这样的限制会导致马达尺寸过大,从而导致额外的成本、质量和电能消耗。
7.因此,需要找到一种解决方案,该解决方案允许在调节阶段期间降低两个套叠管的滑动力。为了克服这些限制,本领域技术人员已经开发了几种不同的和变化的解决方案,用于电控制摩擦垫从使用位置到调节位置的移位,在使用位置中,摩擦垫的预先确定的使用压力施加在内管上,而在调节位置中,由摩擦垫施加减小的调节压力(即低于使用压力),以便在该调节位置中减小阻力,该阻力抵抗转向柱套筒的外管和内管的平移。
8.如今已知的这些解决方案都是体积大的并且它们的机构是复杂的。这些机构的复杂性因此也导致所实施的传动链的复杂性,传动链的机械连接的多样性导致更大的摩擦,从而导致高的电能耗。这在不断寻求减少车辆的总能耗时尤其是受限制的,特别是在诸如自动驾驶车辆的电动车辆的情况下。


技术实现要素:

9.本发明旨在通过特别地提出一种调节系统来弥补现有技术的全部或部分缺陷,该调节系统易于使用、体积不大,并且该调节系统的用于致动其的能量消耗未增加甚至是减少的。
10.为此,根据本发明的一个方面提出了一种转向柱的套筒,其包括由外管和内管构成的两个元件,以及用于调节抵抗两个元件之间的相对平移运动的阻力的调节系统,该调节系统包括:-至少一个摩擦垫,其由两个元件中的第一元件支撑;-与两个元件中的第二元件连接的夹紧表面,摩擦垫被构造成接触并支撑抵靠该夹紧表面;-调节机构,其包括凸轮,该凸轮直接或间接支撑在支撑件上,以便平行于相对于两个元件中的第一元件固定的参考轴线产生摩擦垫对夹紧表面的压力变化,以便在以下两个位置之间改变摩擦垫对两个元件中的第二元件的夹紧表面的压力:i.使用位置,在所述使用位置中,摩擦垫的预先确定的使用压力施加在两个元件中的第二元件的夹紧表面上,以及ii.调节位置,在所述调节位置中,低于使用压力的调节压力被摩擦垫施加在两个元件中的第二元件的夹紧表面上,转向柱的套筒的特征在于,调节系统的调节机构被构造成引起凸轮和支撑件之间的围绕参考轴线的相对旋转运动。
11.这些特征的这种组合提供了一种解决方案,该解决方案一方面允许摩擦垫在调节阶段之外(即在使用位置)施加大的力以保证高刚度,且另一方面允许摩擦垫在调节阶段期间施加足够低的力,从而允许能量源(例如中等功率的电动马达)实施调节。这种系统的另一个优点是具有减小的体积。
12.根据一个实施例,在使用位置,由调节机构的支撑件和凸轮构成的两个构件中的第一个构件与由转向柱的套筒的外管和内管构成的两个元件中的第一元件接合,并且相对于两个元件中的第一元件在轴向位置上是可调节的。
13.在有利的构造中,由支撑件和凸轮构成的两个构件中的第一个构件包括环形本体,该环形本体具有外表面,该外表面设有与参考轴线同轴地延伸的径向螺纹并且被构造成与由外管和内管构成的两个元件中的第一元件的螺纹孔配合。在这种构造中,这两个构件中的第一个构件包括呈螺杆形式的径向接触面,其可以拧入两个元件中的第一元件中,特别是拧入外管中的螺纹孔中。优选地,这两个构件中的该第一个构件的尺寸被选择成使得它可以与螺纹孔配合,该螺纹孔与已经存在的调节机构所采用的螺纹孔相同。这尤其允许能够使这种调节系统适应现有转向柱的套筒。
14.根据一个实施例,由支撑件和凸轮构成的两个构件中的第一个构件包括接触面,
接触面被构造成允许对第一个构件施加扭矩和/或角度。以这种方式,一旦调节系统就位并定位在其中一个管上,则结合扭矩和角度的上紧步骤使得可以获得所需值,该值确定由摩擦垫施加到另一管上的力。换言之,这样的调节步骤旨在利用由摩擦垫施加在两个元件中的第二元件上的预先确定的压力将调节机构定位在使用位置,这是以相对精确的方式进行的,因为调节机构拧入两个元件中的第一元件的螺纹孔中。
15.根据一个实施例,由支撑件和凸轮构成的两个构件中的第二个构件包括板。优选地,板通过连接到至少一个致动器(例如马达)的传动机构直接或间接地被使得旋转。根据一个实施例,板与驱动臂连接,相对于参考轴线轴向地延伸的该驱动臂被构造成驱动板旋转。驱动臂的使用使得可以将驱动机构移出转向柱的套筒,从而简化设计和制造。
16.根据一个实施例,两个构件中的第二个构件的可移动板直接或间接地支撑抵靠由支撑件和凸轮构成的两个构件中的第一个构件,这两个构件被构造成使得板围绕参考轴线在正向方向(sens direct)上的旋转产生所述板在第一方向上的轴向位移,并且板围绕参考轴线在非正向方向(sens indirect)上的旋转产生所述板在与第一方向相反的第二方向上的轴向位移。
17.根据一个实施例,调节系统的调节机构包括设置在由支撑件和凸轮构成的两个构件之间的滚动体,两个构件中的每一个构件都包括用于引导滚动体中的至少一个的滚动轨道。这种特性使得可以限制系统内部的摩擦,且从而降低用于致动该机构所需的致动器的功率和/或能量消耗。
18.滚动体起到在凸轮上滚动的从动件的作用。优选地,滚动体是滚珠。然而,可以注意到,滚动体的形状与球形滚珠的形状不同的其他实施例也是可能的。例如,它可以是滚子,例如圆柱形或圆锥形滚子。置于支撑件和凸轮之间的最少数量的三个滚动体确保机械连接相对于参考轴线的稳定性。
19.在优选构造中,两个构件中的第一个构件由支撑件形成,并且两个构件中的第二个构件由凸轮形成,凸轮所包含的轮廓使得可以控制所述板的位移,所述几何轮廓优选地由板本身包含。因此,在这种构造中,这两个构件之间的相对旋转通过在这种情况下属于凸轮的板的旋转来确保,并且支撑件相对于其被拧入的管固定。
20.根据一个实施例,支撑件包括环形凹槽,该环形凹槽在其圆周上连续,并且与参考轴线同轴,由此形成用于滚动体的滚动轨道,从而引导所述滚动体围绕参考轴线旋转。
21.根据一个实施例,凸轮包括分开的滚动轨道,每个滚动轨道在优选地分离的角扇区上延伸,具有第一端部和第二端部,每个轨道被构造成使得当滚动体沿着该轨道在相关联的第一端部和第二端部之间变换位置时相关联的所述滚动体相对于轨道轴向移位。以这种方式,随着滚动体沿凸轮(例如板)的滚动轨道移位,滚动体的轴向位置伴随地发生变化。滚动体相对于支撑件轴向固定,并且被限制在支撑件和凸轮之间,凸轮的旋转导致将支撑件与凸轮分开的轴向距离的变化。凸轮的滚动轨道或凸轮轨道因此使得可以控制所述凸轮相对于支撑件的轴向位移,该支撑件例如相对于两个元件中的特别是由转向柱套筒外管形成的第一元件固定。调节机构被构造成使得:凸轮相对于支撑件(且因此相对于两个元件中的第一元件)的轴向运动产生板的平移运动,板的平移运动本身产生弹簧垫圈的高度变化,弹簧垫圈的高度变化本身产生摩擦垫对两个元件中的第二元件的夹紧表面的压力变化。
22.当滚动体置于凸轮和支撑件之间时,凸轮间接地支撑抵靠调节机构的支撑件。其
他构造显然是可能的,例如直接支撑。在这种情况下,凸轮具有带有坡度的表面,并且支撑件具有被构造成各自在凸轮的坡度中的一者上滑动的从动件。可以理解,几何形状也可以颠倒。然而,滑动表面之间的这种接触会引起显著的摩擦。
23.凸轮的这些滚动轨道的角扇区优选地相同并且小于120
°
。根据一个实施例,凸轮的这些滚动轨道的每个角扇区大于30
°
,优选地大于40
°
并且小于90
°
,优选地小于60
°
。这些角扇区的周向长度被选择为足以使由于凸轮相对于支撑件的相对旋转而引起的摩擦垫相对于夹紧表面的位移的轴向幅度覆盖摩擦垫在其使用位置和调节位置之间的位移的轴向幅度。
24.根据一个实施例,凸轮的每个滚动轨道沿着内接在与参考轴线同轴的圆柱形包络面上的螺旋曲线的一部分延伸。曲线的节距被确定为足够低,使得用于使凸轮旋转所需的力是相对小的,并且可以通过具有与车辆上的功率兼容的功率的简单马达来实现;并且曲线的节距被确定为足够大,使得优选地小于120
°
的凸轮的角位移(例如当板包含凸轮轨道时的所述板的角位移)产生摩擦垫的轴向位移,该轴向位移至少等于将其使用位置和调节位置分开的距离。
25.将注意,在另一种构造中,支撑件和板的几何轮廓或接触面中的每一个可以互换,使得支撑件包括安装成围绕参考轴线旋转的板,该板因而优选地具有环形凹槽以用于引导滚动体。在这种构造中,凸轮相对于两个元件中的第一元件(例如转向柱套筒的外管)固定地安装,特别是通过将凸轮拧入为此目的而设置的螺纹孔中。
26.然而,只要有螺纹的环形部件相对于转向柱套筒的外管(例如)固定,则将机构拧紧在螺纹孔中就可以将摩擦垫的预应力施加在内管的夹紧表面上。这种拧紧通常会导致超过 360度的旋转,而用于在摩擦垫的使用位置和调节位置之间使摩擦垫移位的板的旋转小于 120 度。为了使拧紧对于操作者而言是易于进行的并且不限制滚动体相对于凸轮轨道的定位,有利的是由相对于转向柱套筒的两个元件中的第一元件固定的支撑件包含连续的环形凹槽。由于这个原因,优选地使被旋转的构件(特别是通过板本身)包含凸轮轨道上,支撑件例如被拧入螺纹孔中并且在使用调节机构期间是固定的。
27.因此,当形成凸轮的几何轮廓是由板所包含时,这使得系统在控制摩擦垫的位移方面具有提高的精度,这尤其因为是板被旋转,以便通过板的轴向位移生成摩擦垫的轴向位移,而支撑件在这种构造中是固定的。
28.根据一个实施例,调节机构包括布置在板和摩擦垫之间的弹簧,弹簧优选地是相对于参考轴线同轴布置的弹簧垫圈。这种弹簧可以根据其压缩来实现压力。
29.根据一个实施例,调节机构包括设置在(优选地置于)板和弹簧垫圈之间的滚珠。滚珠优选地是唯一的并且以参考轴线为中心。在特定构造中,所述滚珠的直径大于弹簧垫圈中的中心孔的直径。这种滚珠可以将板的至少轴向的运动传递给弹簧垫圈。此外,滚珠与弹簧(特别是弹簧垫圈)的小的接触表面使得在板旋转期间可以具有减小的摩擦力矩。
30.根据一个实施例,调节机构包括优选平坦的分配垫圈,其布置在弹簧垫圈和摩擦垫之间,以便将来自弹簧垫圈的力分配到摩擦垫上,平坦垫圈优选地相对于参考轴线同轴布置。这种分配垫圈在摩擦垫由热塑性材料制成的情况下更加有利。然而,在摩擦垫由诸如青铜或烧结金属之类的金属材料制成的情况下,这种分配垫圈可以从机构中移除。
31.根据一个实施例,调节系统包括由唯一的致动器同时控制的至少两个调节机构,
并且它们优选地由唯一的传动机构同时控制。这种调节系统实施起来特别简单并且成本低廉。此外,在滚动体的情况下存在的低摩擦使得可以控制基于同一马达的摩擦垫的位移。这种构造还简化了所实施的逻辑,因为它消除了以完美同步方式控制多个执行器的限制。
32.根据一个实施例,调节机构的参考轴线相对于由转向柱的套筒的外管和内管构成的两个元件的平移轴线垂直地(优选地径向地)布置,这两个元件是相对于彼此可平移移动的。
33.根据一个实施例,调节机构被构造成能够超出其使用位置,在摩擦垫施加在两个元件中的第二元件的夹紧表面上的压力增加的方向上产生摩擦垫对夹紧表面的压力变化。在使用位置中增加压力确实可能是有利的,以便使摩擦力不仅是保证高刚度所必需的预先确定的力,而且是保证在碰撞情况下吸收能量所必需的力。
34.这提供了两个重要的优点:第一个优点涉及消除能量吸收元件(通常是塑性变形的钢部件)的可能性,且从而产生成本和质量的效益;第二个优点涉及用相同的组件以及以非常简单的方式实现不同碰撞力的可能性,因为这种构造是通过在致动器(例如控制马达)处进行的简单调节来实现的。这在差异化市场的情况下是有用的,在这些差异化市场中,地方法规强制要求不同的碰撞力。
附图说明
35.本发明的其他特征和优点将在阅读以下描述并参考附图时变得明显,这些附图示出了:[图1]:根据本发明的转向柱的一部分的透视图;[图2]:图1的剖视图;[图3]:图2的细节;[图4a]:根据本发明第一实施例的调节机构的大致从上方看的分解透视图;[图4b]:从图4a的调节机构的大致从下方看的分解透视图;[图5]:根据该实施例的调节系统的一部分的透视图;[图6]:根据第二实施例的调节系统的一部分的透视图;[图7a]:处于使用位置的根据第一实施例的调节机构的侧视图;[图7b]:处于调节位置的根据第一实施例的调节机构的侧视图;[图8]:根据本发明第二实施例的调节机构的剖视图。
[0036]
为了更清楚起见,相同或相似的元件在所有附图中由相同的附图标记表示。
具体实施方式
[0037]
图1和图2以透视图和剖视图示出了机动车辆(例如轿车)的转向柱的一部分,该转向柱设有套筒103。转向柱的套筒103是包括套叠伸缩系统的类型,其具有两个管101、102,即外管101和被构造成在外管101内平移的内管102。转向柱包括轴(例如转向轴),轴在套筒103中被引导并且具有远端部102'和相对的另一端部,该远端部102'被构造成直接或间接地连接到方向盘(未示出),该相对的另一端部具有诸如万向节(cardan)的接触面,万向节用作向另一轴或下部轴的锥齿轮(renvoi d'angle),以使与转向齿条(未示出)啮合的小齿轮旋转。用户的方向盘的深度调节尤其是通过内管102相对于套筒103的外管101的平移来
实现的。
[0038]
为了掩蔽操作间隙以及为了保证在使用位置两个管101、102相对于彼此的连接的最小刚度,转向柱的套筒103设有至少一个摩擦垫20,该摩擦垫20由外管101支撑并且被构造成与内管102的夹紧表面30接触并且支撑抵靠该夹紧表面30。在使用位置中,系统被构造成使得由外管101承载的摩擦垫20的预先确定的使用压力施加在内管102的夹紧表面30上。垫20的这种压力旨在增加阻力以抵抗由外管101和内管102构成的这两个元件之间的相对平移运动。
[0039]
本发明提出了一种调节系统100,其用于调节抵抗转向柱套筒103的外管101和内管102之间的这种相对平移运动的阻力,以便能够在相对大的调节行程上特别地允许调节方向盘的深度,而不会由于由垫20施加在夹紧表面30上的压力的减小而增加调节时间。
[0040]
为此,除了垫20和夹紧表面30之外,调节系统100还包括调节机构10,该调节机构10用于产生摩擦垫20相对于夹紧表面30沿参考轴线x的平移运动(参考轴线x相对于外管101是固定不动的),以改变摩擦垫20对外管102的夹紧表面30的压力。参考轴线x相对于由转向柱套筒103的外管101和内管102构成的两个元件101、102的平移轴线w垂直地(特别是在此径向地)布置,以提高系统100的效率。
[0041]
调节系统100允许摩擦垫20的至少在其使用位置和调节位置之间的压力变化,在其使用位置中,摩擦垫20的预先确定的使用压力施加在外管102的夹紧表面30上,在调节位置中,摩擦垫20对夹紧表面30的压力与使用位置相比是减小的。因而可以在两个管101、102之间达到更高的调节速度,从而避免产生两个管101、102的相对运动的马达尺寸过大。
[0042]
将注意的是,根据实施例,沿着摩擦垫20施加在内管102的夹紧表面30上的压力增加的方向,可以选择将摩擦垫20相对于夹紧表面30压缩到超过其使用位置。例如,在碰撞情况下,可以预设的是相对于在使用位置中所施加的压力而增加压力,使得摩擦力不仅是保证高刚度所需的预先确定的力,而且是用于保证碰撞过程中的能量吸收所需的力。
[0043]
图3示出了图1和图2的细节。如所示出的,调节系统100包括两个调节机构10,这两个调节机构10平行操作,以便能够一起并且同时地作用在转向柱的套筒103上并且将摩擦力分布在分开的多个夹紧表面30上。
[0044]
在该构造中,对于装备转向柱套筒103的两个调节机构10中的每一个,调节机构10的支撑件12在使用位置相对于外管101是固定不动的,并且相对于该外管101是可拆卸的。调节机构10的这种固定是通过支撑件12的环形本体120来确保的,该环形本体120具有径向外表面121,径向外表面121设有与参考轴线同轴地延伸的径向螺纹122并且被构造成与外管101的螺纹孔111配合。以这种方式,通过将机构简单地拧入为此目的而设置的外管101的螺纹孔111中,能够将支撑件12固定至外管101。这种螺纹连接允许将调节机构10相对于夹紧表面30固定在使用位置中。利用预先确定的压力的这种使用位置的调节通常在工厂中由操作员做出,该操作员作用在接触面上,该接触面被构造成使得扭矩和/角度被施加。
[0045]
由于调节机构10(在图4a和4b的分解图中详细示出),为了在相对小的体积内产生摩擦垫20的压力变化,调节机构10设有凸轮11,该凸轮11接触并支撑在支撑件上12。垫20的压力变化是基于凸轮11的轴向平移运动所引起的,该轴向平移运动本身由凸轮11和支撑件12之间的围绕参考轴线x的相对旋转运动引起。
[0046]
凸轮11包括与驱动臂14连接的板13,驱动臂14相对于参考轴线x轴向延伸。驱动臂
14安装成与与外管101连接的部件(即这里的支撑件12)滑动枢轴连接。凸轮11的板13还包括环形本体,该环形本体的径向尺寸小于或等于、优选地严格小于相对于外管101固定安装的构件的环形本体120(即这里的支撑件12)的径向尺寸。这赋予了调节机构10改善的紧凑性,并确保调节机构10可以至少部分地容纳在螺纹孔111中,以供操作者从外管101的外部将其安装就位。
[0047]
在该构造中,支撑件12相对于外管101固定,是凸轮11通过连接到至少一个致动器50(例如马达)的传动机构40直接地或间接地被驱动旋转。
[0048]
传动机构40可以包括杠杆、连杆、齿条或电缆系统。致动器50包括联接到减速器的电动马达,其使得可以获得调节机构10的运动所需的行程和力。它也可以是螺线管。
[0049]
电动马达50也可以直接驱动两个调节机构10中的一个,而另一个调节机构通过与传动机构40类似的中间传动机构与第一个调节机构连接。马达也可以仅作用于调节机构10中的一个。
[0050]
为了减小电动马达50所需的力,可以将补偿弹簧添加到传动机构40。该弹簧在凸轮的板13从调节位置旋转到使用位置期间补偿弹簧垫圈16的压缩力。马达50则只需克服由于调节机构10的摩擦而产生的力,且因此尺寸可以更小。
[0051]
如图5中可见,马达50驱动蜗杆51,蜗杆51自身驱动第一齿轮41,第一齿轮41自身驱动第二齿轮42,第二齿轮42啮合齿条43。第一齿轮41和第二齿轮42沿着与调节机构10的参考轴线x平行的轴线彼此同轴地设置。因此,传动机构40的传动链使得可以基于马达50驱动齿条43平移,该齿条43延伸的长度大于分隔两个调节机构10的空间,从而齿条43驱动两个小齿轮45旋转,两个小齿轮45中的每一个与调节机构10的板13中的每一个的引导轴14中的一个接合。特别地,驱动臂14具有与小齿轮45中的一个局部滑动连接的接触面,以便能够允许驱动臂14相对于相关联的小齿轮45轴向运动,同时允许旋转运动例如通过驱动臂14的基本方形截面在小齿轮45的互补方形孔中的配合(或任何其他非轴对称截面)而从一个部件传递到另一个部件。这样,可以基于由唯一的马达50驱动的同一个传动机构40同时控制平行的两个调节机构10。
[0052]
可替代地,如图6所示,齿条43可以直接啮合板13的带齿外周44,从而引起凸轮11相对于支撑件12的相对旋转。这种系统100的剖视图在图1中示出。外管101以能够允许齿条43通过的方式来设置。在这种构造中,由于板13通过其与螺杆12的环形本体的组装而被引导围绕参考轴线x旋转,因此驱动臂14可以被取消,如下文更详细地描述的。因此,调节机构10的设计得以简化,零件的数量被减少,并且调节机构10的制造成本也因此得以降低。
[0053]
无论传动机构40的实施例如何,板13直接地(例如经由板13的齿44)或间接地(经由中间部件,诸如与凸轮11啮合的小齿轮45)围绕参考轴线x被驱动旋转。伴随着该角位移,板13通过凸轮11而被轴向移位,无论凸轮是由旋转可移动板形成,还是可替代地,凸轮由形成外管101中的螺杆的部件承载。
[0054]
凸轮11的板13被使得围绕与螺杆12的环形本体同轴的参考轴线x旋转,并且被驱动臂14驱动旋转,驱动臂14自身被小齿轮45驱动旋转。凸轮11的可移动板13支撑抵靠支撑件12,调节机构10被构造成使得两个构件11、12相对于彼此的相对旋转引起所述板平行于参考轴线平移。特别地,板13围绕参考轴线x在正向方向上的旋转产生所述板13在第一方向上的轴向位移,并且板13围绕参考轴线x在与正向方向相反的非正向方向上的旋转产生所
述板13在与第一方向相反的第二方向上的轴向位移。
[0055]
鉴于滚珠式滚动体15置于由支撑件12和凸轮11轴向界定的空间中,板13间接接触并支撑在支撑件12上。这样的滚动体15使得可以确保凸轮11相对于支撑件12的相对旋转同时减小这些构件之间的摩擦。两个构件11、12中的每一个包括相应的滚动轨道110、120以引导每个滚珠15。围绕参考轴线规则分布的最少三个滚珠允许力的良好分布而不受参考轴线x的限制。这些滚动体15可以通过具有环191的形状的滚动保持架19保持彼此间隔开,191设有槽192以在其中容纳每个滚珠15 (见图4a)。
[0056]
为了抵抗由与滚珠15的接触所产生的压力,此处构成支撑件12的螺杆由硬化钢制成。粉末烧结是最合适的方法,但这种零件也可以通过冷冲压变形和/或机械加工或这些方法的组合来生产。出于同样的原因,在此形成为一体并在此构成凸轮11的板13及其轴14是通过与螺杆类似的方法制成的。
[0057]
支撑件12的滚动轨道120包括环形凹槽121,环形凹槽121在其圆周上连续,并且与参考轴线x同轴。凹槽121包括具有圆弧形状的截面的底部,其曲率半径基本上等于球形滚珠15的半径,使得凹槽局部匹配滚珠15的形状,从而使得可以确保对它们的围绕参考轴线x无间隙的圆形引导。
[0058]
凸轮11(特别是板13)的滚动轨道110被构造成确保控制凸轮11相对于支撑件12的轴向位移的功能。实际上,板13包括分开的三个滚动轨道110,它们在分离的多个角扇区上延伸并且相对于彼此具有相同的径向尺寸,即遵循内接在相对于参考轴线x具有相同曲率半径的圆柱形包络面上的弧。每个凸轮轨道110沿着大约45度的角扇区延伸。每个凸轮轨道110沿着内接在与参考轴线x同轴的圆柱形包络面上的螺旋曲线的一部分延伸,使得这些滚动轨道110各自都具有放置在不同的或偏移的轴向位置处的第一端部110a和第二端部110b,这导致了滚动轨道相对于参考轴线x的坡度。例如,如果在使用位置选择1500n的力而在调节位置选择300n的力,利用刚度为4000n/mm的弹簧16,可以控制在使用位置和调节位置这两个位置之间的0.3mm的轴向行程以及调节机构10的调节,对于凸轮11的45
°
角度的位移,其对应于大约5%的坡度。
[0059]
当滚珠15沿着该滚动轨道110从端部110a、110b中的一个端部向另一个端部变换位置时,这些滚动轨道110的坡度允许相关联的滚珠15相对于参考轴线轴向移位。更准确地说,凸轮11的每个滚动轨道110沿着内接在与参考轴线x同轴的圆柱形包络面上的螺旋曲线的一部分延伸。可以使用其他形状的凸轮路径110,例如遵循内接在围绕参考轴线旋转的螺旋线上的弯曲部分。然而,这样的构造导致滚珠15的径向位移,由此需要更大的有用体积。为了保证系统的稳定性,在使用位置中,凸轮的每个滚动轨道110具有弯曲的轮廓(滚珠15在该轮廓上沿坡度变换位置),并以平坦的或具有相反坡度的部分结束。这在经受振动的环境中(例如机动车辆)尤其有利。优选地,每个凸轮轨道110沿着角扇区延伸,该角扇区等于板的旋转角度(即这里为45度),该角扇区被构造成将滚珠15从其滚动轨道110的一个端部驱动到另一个端部。
[0060]
将注意,凸轮11支撑件12构造可以颠倒。在这种情况下,板13带有环形凹槽121,环形凹槽121在其圆周上连续,并且与参考轴线x同轴,板13则形成支撑件12。类似地,在这样的构造中,凸轮轨道110由拧入螺纹孔111的环形本体的一个面包含并且在使用位置固定地连接到外管101。在这种情况下,支撑件12被旋转驱动,并且通过相关联的滚动轨道110、120
中的滚珠15的摩擦,这些所谓的滚珠沿着相对于外管101固定的凸轮轨道110的轴向分量滚动。
[0061]
在另一种构造中,支撑件12也可以与凸轮11同时具有有助于滚动体15的轴向位移的几何轮廓。这可能是如下情况:在不增加凸轮轨道的角扇区的情况下增加轴向位移的幅度。
[0062]
无论选择何种凸轮11和支撑件12构造,由摩擦垫20施加在夹紧表面30上的压力是由板13的位移控制的,板13间接地支撑在摩擦垫20上。
[0063]
此外,无论选择何种凸轮11和支撑件12构造,凸轮11和支撑件12的组件之间插入有诸如滚珠的滚动体15,形成轴承。在此一方面由环形凹槽121且另一方面由凸轮轨道110形成的滚动轨道被构造成参与凸轮11与支撑件12的相对引导。换言之,滚动体15(特别是滚珠)可以使板13与参考轴线x保持同轴。最少数量的三个滚珠也确保了这种引导。
[0064]
调节机构10包括弹簧垫圈16,弹簧垫圈16设置在板13和摩擦垫20之间,并且相对于参考轴线x同轴定位。弹簧垫圈16 根据其压缩产生压力。弹簧垫圈16 具有刚度,该刚度使得弹簧垫圈在使用位置被压缩时可以产生力(从而使得可以保证外管101和内管102这两个管之间的连接的最小刚度)并且使得弹簧垫圈在调节位置被压缩时可以产生与调节力相对应的低的但非零的力。
[0065]
该弹簧垫圈16在其中心具有中心镗孔160,中心镗孔160的直径小于置于板13和弹簧垫圈16之间的滚珠17的直径。该滚珠17以参考轴线中心,被容纳在球冠170中,球冠170形成在板13的材料中、位于与包含滚动轨道的面相反的面上。为了限制滚珠17在球冠170中的间隙,球冠170的半径基本上等于其接收的滚珠17的半径。鉴于滚珠17的直径大于镗孔160的直径,弹簧垫圈16定位成使得其中心镗孔160在其中心接收滚珠17并基于基本圆形的线性接触而支撑抵靠滚珠17。滚珠17从而将板13的运动传递到弹簧垫圈16。滚珠17的小的接触表面允许在此处形成凸轮11的板13的旋转期间具有减小的摩擦扭矩。在板13不具有驱动臂14的情况下,板13可以通过材料突起14'而被局部地加强,如图8所示,该材料突起14'旨在加强形成在板13的材料中的球冠170的结构。
[0066]
彼此支撑的这一系列轴对称部件使得可以将压力均匀地分布在弹簧垫圈16上,该弹簧垫圈16本身支撑抵靠摩擦垫20的后表面。鉴于调节机构10包括以参考轴线x为中心并且置于弹簧垫圈16和摩擦垫20之间的平坦分布垫圈18,弹簧垫圈16抵靠摩擦垫的这种支撑在这里是间接的。这种平坦垫圈18具有将来自弹簧垫圈16的力分布在摩擦垫20的表面上的功能。
[0067]
与垫圈18接触并在内管的夹紧表面30上摩擦的摩擦垫20由热塑性材料制成,并且可以向其添加润滑填料。例如,摩擦垫20也可以由诸如烧结青铜之类的金属材料制成。
[0068]
一旦这些不同的部件在本体中就位,结合扭矩和角度的上紧步骤使得可以获得弹簧垫圈16的直至期望值的压缩,该期望值确定由摩擦垫20施加到内管102的力。在此步骤期间,凸轮11被保持在使用位置(参见图7a)中。在该位置中,凸轮11和支撑件12间隔开距离du。
[0069]
在调节阶段(参见图7b),外部传动机构40使板13(这里是凸轮11)从使用位置移位到调节位置,这产生所述凸轮11的轴向运动。这种运动增加了弹簧垫圈16的高度,这减少了施加在摩擦垫20上的力并因此减小了调节力。在该位置中,凸轮11和支撑件12间隔开距离dr
。因此,调节是在小的力下实施的。一旦调节被实施完成后,致动器50和外部传动机构40将凸轮11的板13重新置于使用位置,这使板13移位并且压缩弹簧垫圈16,从而回到调节前的情形。调节机构被构造成使得轴向位移优选地在0.1和0.5mm之间变化,这取决于弹簧垫圈16的刚度和所需的力。
[0070]
总之,本发明的主要优点之一是能够提高调节速度,同时保持与当前使用的马达相似的功率调节马达。本发明的另一个优点是能够提供一种调节机构,其使得可以适应具有传统电调节的转向柱套筒,而无需修改其结构。这使得可以具有大量与传统的转向柱共有的部件,并且使得可以使用相同的组装器件。这两个优点使得可以以低的附加成本生产具有提高的调节速度的转向柱。
[0071]
自然地,在上文通过示例的方式对本发明进行了描述。应当理解,本领域技术人员能够在不脱离本发明范围的情况下实施本发明的各种实施例变型。
[0072]
例如,凸轮可以由任何轴向传动凸轮形成。凸轮可以由螺母机构形成。在这种情况下,由支撑件和凸轮构成的两个构件中的第二个(例如凸轮11)包括形成螺杆的螺纹杆,其与由这两个构件中的第一个(例如支撑件12)包含的内螺纹配合。因而,螺杆替代所示示例中的板13。
[0073]
在替代构造中,凸轮11可以具有以爪形离合器的方式的接触面,但是具有齿,所述齿具有相对于参考轴线x倾斜的表面并且被构造成相对于由支撑件12包含的轴向面向凸轮11的互补表面旋转滑动。然而,设有滚动体15的凸轮具有显著减小摩擦的优点。
[0074]
此外,附图示出了其中凸轮11位于支撑件12下方的实施例。当然,即使被驱动旋转,凸轮也可以相对于参考轴线轴向地位于支撑件上方,也就是说,支撑件12将轴向定位在摩擦垫20和凸轮11之间。然而,该实施例在外部更笨重,但允许适应于尺寸较小的管组,对于这种管组而言,有必要最大限度地保持内管和外管的结构完整性。
[0075]
还需要说明的是,凸轮可以是拧入外管101的螺纹孔111之后固定安装的构件,以及直接或间接由传动机构40驱动旋转的由板13形成的支撑件。
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