紧固结构、机动车辆的外部视觉单元以及用于组装或拆卸紧固结构的方法与流程

1.本发明涉及一种紧固结构、特别是用于机动车辆的外部视觉单元的紧固结构以及一种机动车辆的外部视觉单元和一种用于组装或拆卸这样的紧固结构的方法。


背景技术：

2.用于机动车辆的外部视觉单元例如包括后视镜、lidar传感器或者摄相机，其允许车辆的驾驶员观察车辆的周围区域。外部视觉单元通常从车身侧向突出以提供足够的视野。它们通常包括可固定地连接到车辆的基座部件以及容纳镜子或摄相机的壳体。通常以这样的方式设计机动车辆的外部视觉单元，即例如在发生诸如碰撞的灾难的情况下或者为了在停车状态下占据较小的空间，壳体可以朝向车辆枢转。因此，外部视觉单元被设计成具有与车辆固定连接的中心轴，并且当超过特定力矩时，带有框架、外部镜或其它装置的外部视觉单元的壳体能够围绕该中心轴旋转。国际专利公开文本wo 2017/128164 a1示出了一种用于外部视觉单元的紧固结构，其中以偏置弹簧使其抵压于轴上的定位元件的方式将弹簧定位在轴上。该轴包括在两个相对侧处的凹陷部分。马蹄形叉形件定位在轴上，从而使得其在轴向方向上抵靠凹陷部分的边缘。环形垫片定位在弹簧的端部和马蹄形叉形件之间，其中环形垫片具有在轴向方向上远离弹簧延伸的外边缘，以便防止马蹄形叉形件的任何径向运动。本发明的目的是改进这种类型的紧固结构。


技术实现要素：

3.涉及的问题通过具有权利要求1的特征的紧固结构、根据权利要求13的机动车辆的外部视觉单元以及包括权利要求14的特征的用于组装或拆卸这种紧固结构的方法来解决。本发明的其它有利特征在从属权利要求中公开。
4.本发明提出一种紧固结构，特别是用于机动车辆的外部视觉单元的紧固结构，该紧固结构包括能够固定地连接至车辆的基座部件。该基座部件包括在轴向方向上延伸的轴，其中该轴具有至少部分地沿轴向方向定向的轴向接触元件。包括第一部分的锁定元件，该第一部分被配置成能够在轴向方向上与轴的轴向接触元件配合。弹簧被配置成能够围绕轴的外径向表面并且在轴向方向上可压缩。定位元件包括第一部分和第二部分，该第一部分被配置成接合弹簧的第一轴向端并且相对于轴定位弹簧的第一轴向端，该第二部分被配置成能够在轴向方向上与锁定元件的第二部分配合。锁定元件具有至少部分环形的形状，该环形的形状被配置成能够沿着其圆周与轴向接触元件配合。锁定元件的第二部分从轴向方向径向地向外倾斜，和/或定位元件的第二部分从轴向方向径向地向内倾斜，以便沿着从轴向方向径向地向内倾斜的方向将作用在定位元件上的弹簧的力传递到锁定元件，从而沿着从轴向方向径向地向内倾斜的方向将锁定元件偏置抵压轴向接触元件。具体地，锁定元件的第二部分相对于轴向方向径向地向外倾斜和/或定位元件的第二部分相对于轴向方向径向地向内倾斜，以便经由定位元件在相对于轴向方向径向地向内倾斜的方向上将弹簧的
力传递到锁定元件上，从而在与轴向方向成角度的方向上将锁定元件偏置抵压至轴向接触元件。
5.通过提供相对于轴向方向径向地向外倾斜的锁定元件的第二部分和/或相对于轴向方向径向地向内倾斜的定位元件的第二部分，弹簧的力产生径向向内引导至锁定元件的力，并且该力因此加强紧固结构的保持强度。此外，当锁定元件被配置成沿其圆周接触轴向接触元件时，实现锁定元件抵靠轴向接触元件的可靠定位。因此，可以使用具有相对简单的结构和几何形状的锁定元件以及具有相对简单的几何形状的轴向接触元件。
6.在本专利说明书的上下文中，术语“配合”被解释为至少物理地接触，例如触碰、撞击和/或接合。例如，配合因此可以指将力传递到彼此，特别是通过直接接触。这些表达在本文中被理解为包括在术语“配合”的定义内。
7.轴向接触元件可以形成为槽，优选为环形槽，其形成在轴的外径向表面、特别是覆盖层表面中。这使得轴的几何形状相对简单，并且因此使得其制造工艺简单。
8.锁定元件可以具有基本地圆形的截面，其优选地对应定位元件的第二部分的表面和/或轴向接触元件的接触表面。这允许锁定元件的相对简单的几何形状形成为例如金属线元件。通过将定位元件的第二部分的表面和/或轴的轴向接触元件的接触表面调整为对应于锁定元件的横截面，可以进一步改进定位元件、锁定元件和轴之间的力传递。
9.有利地，锁定元件可以由弹性材料制成。这允许锁定元件例如被夹紧和/或在轴上滑动到位，特别是朝向和/或在轴向接触元件的位置处。这允许紧固结构的简单组装或拆卸。锁定元件可以例如包括打开或闭合的轮廓。例如，锁定元件可以形成为大致c形，例如设置为大致c形的夹子。可替代地，该锁定元件可以包括连续的、闭合的轮廓，例如提供为圈状件或环状螺旋件，特别是环状螺旋弹簧。
10.该锁定元件可包括两个或更多个段，特别是环段。这样，锁定元件的单独段可以各自单独地组装或移除，从而便于(拆卸)组装。
11.轴向接触元件可以形成为至少两个、特别是多个从轴的外径向表面突出的突出部。这使得例如轴的替代制造工艺成为可能，例如通过提供由轴的沿径向向外弯曲的部分形成的突出部。
12.定位元件可以由金属片形成。这允许定位元件的简单制造工艺，例如通过将金属片深拉伸成定位元件的期望形状。
13.定位元件可以具有第三部分，该第三部分轴向背离弹簧，形成径向方向的表面的大于10％，优选地大于25％，进一步优选地大于50％，优选地形成为用于来压缩弹簧的工具的接触表面。第三部分或所谓的第三接触部分能够实现紧固结构的简单组装和拆卸，因为第三接触部分可用于手动或使用相应工具压缩弹簧。
14.轴可由塑料制成。这使得紧固结构和外部视觉单元的结构轻且便宜，例如由模制塑料部件制成。或者，轴可由金属制成，例如由深拉伸金属片或烧结金属制成。
15.紧固结构可包括联接件，该联接件被配置成能够使得被驱动件自基座部件或自马达脱离联接，其中联接件接触弹簧的第二轴向端并且通过弹簧偏置成联接状态。这允许在外部力可能作用在外部视觉单元上的情况下，例如在碰撞期间，联接件将被驱动件从基座部件或从马达分离。
16.锁定元件可以是环形螺旋弹簧。
17.本发明还提出一种机动车辆的视觉单元，该视觉单元包括如以上公开的紧固结构。
18.一种用于组装或拆卸紧固结构、特别是用于机动车辆的外部视觉单元的紧固结构的方法包括以下步骤。提供基座部件，该基座部件包括在轴向方向上延伸的轴，其中该轴具有至少部分地沿轴向方向定向的轴向接触元件。弹簧围绕轴的外径向表面布置在轴上，定位元件布置在轴上，从而使得定位元件通过第一接触部分接触弹簧的第一轴向端。压缩包括弹簧和定位元件的子组件，从而可接近轴向接触元件。组装或移除锁定元件于轴上，锁定元件被定位成使得锁定元件的第一接触部分接触轴的轴向接触元件，其中锁定元件具有至少部分环形的形状，沿其圆周接触轴的轴向接触元件。释放弹簧和定位元件的子组件，使得弹簧沿轴向方向偏置定位元件，使得当锁定元件在组装状态下在轴上就位时，定位元件的第二接触部分沿轴向方向接触锁定元件的第二部分，其中锁定元件的第二接触部分和定位元件的第二接触部分被配置成将弹簧的作用在定位元件上的力沿着从轴向方向径向地向内倾斜的方向传递到锁定元件，从而将锁定元件沿着从轴向方向径向地向内倾斜的方向偏置抵压实际接触元件。该方法允许紧固结构的简单和快速的组装和拆卸。
附图说明
19.在下面的说明及其所基于的附图中描述本发明的更多特征和优点。
20.图1示出了处于组装和拆卸的不同状态下的紧固结构的第一实施例；
21.图2示出了图1的实施例的剖视图，并且还包括联接件；
22.图3示出了在组装的不同状态下根据图2的包括联接件的紧固结构；
23.图4示出了图1的实施例和对应的工具的剖视图；
24.图5示出了紧固结构的第二实施例的剖视图；
25.图6示出了图5的紧固结构的立体图；
26.图7示出了图5的紧固结构的俯视图；
27.图8示出了作为锁定元件的环形螺旋弹簧；以及
28.图9示出了紧固结构的第三实施例，其中紧固结构具有图8的环形螺旋弹簧作为锁定元件。
具体实施方式
29.图1示出组装或拆卸期间处于不同状态的紧固结构1的第一实施例。图1的a部分示出了在拆卸状态下的图1中的紧固结构1。
30.基座部件10包括沿轴向方向延伸的轴。轴12具有轴向接触元件14。在本实施例中，轴向接触元件14是围绕轴12的外径向表面、特别是覆盖层表面的环形延伸的槽。
31.螺旋弹簧16具有足够大的内径以组装到轴12上。弹簧16在轴向上可压缩。设置定位元件18，以便相对于轴12定位弹簧16的上部轴向端。在本实施例中，定位元件18由金属片形成，例如通过深拉伸形成。定位元件18的径向外边缘在轴向方向上朝向弹簧16延伸，使得弹簧16的轴向端可定位在定位元件18的外边缘内。
32.图1的e部分示出了定位元件18的剖面图。定位元件18的下表面形成第一部分24或所谓的第一接触部分，该第一接触部分被配置为与弹簧16的第一轴向端配合，特别是通过
直接接触配合。在上表面上，定位元件18包括第二部分20或所谓的第二接触部分，其从轴向方向径向地向内地倾斜(第二部分20的法向矢量朝轴12的中心轴线成角度)。在第二部分20径向向外，定位元件18具有第三部分22或所谓的第三接触部分，其在轴向方向上背离弹簧16。
33.在本实施例中，第三部分22起始于环形定位元件18的内边缘附近，并沿径向方向向外延伸到定位元件18的边缘。以此种方式，第三部分22在径向方向上形成表面的大于约50％，在轴向方向上背离弹簧。因此，第三部分基本与第一部分24相对。在其他实施例中，第三部分22可在径向方向上形成定位元件18的表面的例如大于约10％或大于约25％。第三接触部分22可用于与定位元件18接触，以便向下按压定位元件18，从而沿轴向方向压缩弹簧16。优选地，第三接触部分22对应于工具34形成，该工具34被设计成沿轴向方向压缩包括定位元件18和弹簧16的子组件，如图4中所示和稍后讨论那样。
34.紧固结构1还包括锁定元件26。第一实施例的锁定元件26具有部分环形的形状，并且被配置为装配到轴12的轴向接触元件14的槽内。在该示例性实施例中，锁定元件26由弹性材料形成，因此可以打开和/或扩展以配合在轴12的外径向表面上，并且当到达轴向接触元件14的槽时可以弹性地收缩。在此，锁定元件26具有圆形截面，该圆形截面优选地对应于轴向接触元件14的槽的接触表面。附加地或可替代地，锁定元件26可以设置为环状螺旋件，特别是环状螺旋弹簧，或者为由两个、三个、四个或更多个单独的环段一起形成的例如环形形状的锁定元件26。作为锁定元件26的环状螺旋件，特别是环状螺旋弹簧，可以例如延伸以组装在轴12的外径向表面上，并且当到达轴向接触元件14的槽时可以弹性地收缩。环状螺旋件可以在其自身的弹性下朝向轴向接触元件14偏置，或者例如可以在没有偏置的情况下至少部分地在轴向接触元件14内时停留在其中间状态位置。当锁定元件26设置为单独的环段时，可随后放置和/或移除这些环段。
35.图1的b部分示出了紧固结构1的组装的第一步骤。弹簧16和定位元件18放置在轴12上，使得弹簧围绕轴12的外径向表面，并且定位元件18布置在轴12上，使得定位元件18经其第一部分24接触和/或接合弹簧16的第一轴向端。包括弹簧16和定位元件18的子组件沿径向方向定位，从而经由定位元件18通过压缩弹簧16使得轴向接触元件14的槽可接近。
36.图1的c部分示出了组装的下一个步骤，其中锁定元件26放置在轴12上，并且被定位成使得锁定元件26的第一接触部分接触轴的轴向接触元件14。在图1的实施例中，锁定元件26例如是弹性金属环，特别是c形夹子，其在一侧上是开放的以便能够弹性扩展，从而安装到轴12上。当弹簧16和定位元件18定位成使得轴向接触元件14的槽可接近时，锁定元件26可容易地被夹紧和/或滑动到轴向接触元件14的槽内的位置处。因此，在本实施例中，锁定元件26基本上沿其整个圆周与轴向接触元件14接触。
37.图1的d部分示出了紧固结构的组装的最后步骤。释放弹簧16和定位元件18的子组件，使得弹簧16沿轴向方向向上偏压定位元件18。因此，定位元件18的第二部分20在轴向方向上向上移动，并且接触锁定元件26的第二部分或所谓的第二接触部分。锁定元件26的第二部分对应环形锁定元件26的圆形截面的下部径向向外区段的部分，该部分形成锁定元件26的倾斜的第二接触部分，该第二接触部分的法向矢量指向离轴12的中心轴线一角度处。
38.定位元件18的第二部分20从轴向方向径向地向内倾斜，并且因此将弹簧16的作用在定位元件18上的轴向力沿着从轴向方向径向地向内倾斜的方向传递到锁定元件26，锁定
元件沿着从轴向方向径向地向内倾斜的方向将锁定元件26偏置抵压在轴向接触元件14上。因此，锁定元件26阻止定位元件18沿轴向方向的进一步运动，并因此限定弹簧16的上轴向端相对于轴12的位置。当锁定元件26例如弹性地形成并且具有其自身径向的面朝内的偏置时，经由定位元件18传递的弹簧力可以进一步沿着相对于轴向方向径向地向内倾斜的方向，特别是沿着与轴向方向成角度的方向偏置锁定元件26。
39.因此，紧固结构1限定了弹簧16的第一轴向端相对于轴12的固定位置，而如果压缩弹簧12，则弹簧16的第二轴向端的位置可沿轴12移动。
40.紧固结构1同样可以容易地拆卸。为了拆卸，在轴向方向上一起压缩定位元件18与弹簧16，使得定位元件18脱离与锁定元件26的接触，如图1的c部分所示。然后，如图1的b部分所示，可以将锁定元件26从轴12上的轴向接触元件14的槽中移除。
41.随着锁定元件26移除，定位元件18和弹簧16可容易地从轴12上移除，如图1的a部分所示。因此，图1所示的紧固结构1允许执行简单的组装和拆卸方法。
42.图2示出了图1的紧固结构1，该紧固结构还包括联接机构，该联接机构被配置成能够使被驱动部件自基座部件或马达脱离联接。图2的a部分示出了分解的截面图，其中基座部件10、弹簧16、定位元件18和锁定元件26与图1所示的实施例相同。
43.图2还示出了包括三个部件的联接件28的机构。联接件28将齿轮30联接到基座部件10，该齿轮30通常由马达经由通常设置在相应外部视觉单元的壳体中的传动系(未示出)驱动。这允许例如相应的外部视觉单元的镜子或摄像机壳体相对于齿轮30和基座部件10在至少停放(向内折叠)和驱动(向外折叠)位置之间旋转。在本实施例中，弹簧16通过其下轴向端接触联接件28，并因此将联接件28偏压到联接状态。为了保护马达和/或传动系免受可能作用在外部视觉单元的壳体上的外力的影响，齿轮30典型地被布置成如果外力足以抵抗弹簧16的偏置力沿着轴向方向向上提升齿轮30，则使其松动并且从基座部件10脱离联接。这例如允许外部视觉单元的壳体在至少停车和驱动位置之间手动地折叠，并且允许齿轮30与壳体和传动系一起旋转。还可以设置适配器32。
44.因此，紧固结构1限定了弹簧16的第一轴向端相对于轴12的固定位置，而如果弹簧12例如通过外力被压缩，则齿轮30可以沿着轴12移动，以便自基座部件10分离。
45.如果图中未示出的马达驱动联接件28的分离的齿轮30，则齿轮30可相对于基座部件10旋转，并因此例如在复位操作中移回到与基座部件10接合。
46.部件31是环形垫片，该环形垫片用作弹簧16的下轴向端的接触部分，将垫片31与齿轮30一起偏置到联接件28的联接状态。
47.图2的b部分示出了组装的紧固结构的截面图。组装的紧固结构基本上对应于图1的b部分，其中增加了联接件28。组装和拆卸基本上对应于图1中描述的组装和拆卸，其中在组装期间，联接件28在弹簧16之前被放置到轴12上，并且在拆卸紧固结构1期间在移除弹簧16之后移除联接件28。
48.如在图2的b部分中可看到的，在适配器32的下表面上以及在齿轮30的上表面处设置了联接结构，以使联接件28成形。适配器28被旋转地锁定，但在弹簧力下可轴向移动。这些联接结构防止联接件28相对于基座部件10旋转，除非足够的力能够充分地压缩弹簧16以允许适配器部件32和齿轮部件30的联接元件脱离接触，并且因此允许基座部件10和齿轮部件30相对于彼此旋转。该力可以由例如作用在外部视觉单元的壳体上的外力施加。
49.图3示出了包括联接件28的紧固结构1的立体图，其中a部分对应于图2的a部分，并且图3的d部分对应于图2的b部分。图3的b部分和c部分示出了类似于图1的部分b和c的相应的组装和拆卸步骤。
50.图4示出了可以在紧固结构1的组装或拆卸过程中使用的工具的示例。工具34包括至少一个突出部，该突出部沿轴向方向延伸，并且具有与轴12的外径向表面的直径相对应的内径或距离，优选地该内径或距离略大于轴12的外径向表面的直径。因此，该至少一个突出部可以放置在轴12上，并且该至少一个突出部和轴12可以随后在轴向方向上相对于彼此移动。在该至少一个突出部或每个突出部的轴向端上设置有台阶部分，其中该至少一个突出部或每个突出部之间的距离或直径大于锁定元件26的外径向表面之间的距离。
51.当工具34沿轴向方向上放置在轴12上时，所述至少一个突出部首先与定位元件18的第三部分22接触，并因此允许包括弹簧16和定位元件18的子组件沿轴向方向压缩。当子组件在轴向方向上被压缩时，轴向接触元件14的槽可定位在工具34的台阶部分中，因此使轴向接触元件14的槽可接近，使得锁定元件26可容易地安装或移除以便分别组装或拆卸。
52.工具34的至少一个突出部可以是在圆周方向上延伸的连续轮廓或可以围绕轴的圆周间隔开的任何数目的突出部，只要它们能够定位和移除锁定元件26。
53.图1至4所示的实施例的紧固结构1的基座部件10优选地由塑料制成，并且可以在模制工艺中容易地形成。这允许特别便宜的制造和轻便的部件。可替代地，轴12和/或整个基座部件10可以由金属制成。
54.图5、图6和图7示出了根据本发明的紧固结构1的第二实施例。图5示出了紧固结构1的截面图，图6示出了紧固结构1的透视图，图7示出了紧固结构1沿轴向向下的俯视图。
55.图5示出了其中轴12形成有从轴12的外径向表面突出的轴向接触元件14的截面图。在该示例性实施例中，轴12包括作为轴向接触元件14的四个突出部，该四个突出部由轴12的沿径向方向向外弯曲的切口部分形成。然而，也可以具有不同数量的突出部或不同的几何形状。例如，还可以简单地使轴12在径向方向上向外或向内变形，因此产生至少部分地在轴向方向上定向的轴向接触元件14。例如，轴12可以特别是在冷成型工艺中使用辊槽变形，以径向向内位移轴12的相对小的部位，以形成作为轴向接触元件14的槽。
56.轴12的弯出或卷入部分的端部沿着其圆周与锁定元件26配合，特别是与锁定元件26直接接触，锁定元件26基本上对应于第一实施例的锁定元件26，并防止锁定元件26沿轴向方向向上运动。
57.与第一实施例相比，第二实施例的定位元件18具有简化的几何形状，其中定位元件18由在径向方向上定向的金属片形成，并且其中仅径向外边缘在轴向方向上朝向弹簧16弯曲。因此，弹簧16在定位元件14的底侧上的第一接触部分24处接触定位元件18。
58.定位元件18的径向内边缘的直径大于由轴向接触元件14的径向端部限定的外径，轴向接触元件14由轴12的外端部分的突出部形成。与第一实施例相反，第二实施例的定位元件18不具有从轴向方向径向地向内倾斜的第二接触部分20。在该第二示例性实施例中，第二部分20由环形定位元件18的内侧内端的上边缘形成。然而，形成第二部分20的上边缘可以例如相对于轴向方向径向地向内倾斜，或者与锁定元件26的第二部分相对应地形成。在此，定位元件18的第二部分20在锁定元件26的表面的切线相对于轴向方向径向地向外倾斜的位置处接触锁定元件26的圆形截面，因此提供了锁定元件26的第二部分，该第二部分
相对于轴向方向径向地向外倾斜，特别是局部地在与定位元件18的第二部分20的接触点处。
59.因此，弹簧16的力沿着轴向方向向上偏置定位元件18，使得作为定位元件18的上部内边缘的定位元件18的第二部分20压靠形成锁定元件26的第二部分的表面的倾斜切线。因此，弹簧16的力经由定位元件18的第二部分20将锁定元件26沿着相对于轴向方向径向地向内倾斜的方向、特别是沿着与轴向方向成角度的方向偏置抵压轴向接触元件14。
60.因此，第二实施例同样加强了紧固结构1的定位机构。在第二实施例中，轴12由金属制成，然而轴12也可由塑料形成，其具有与轴向接触元件14的至少两个突出部的几何形状相似的突出部，但是其可以直接形成而不是轴12的弯曲部分。
61.图8和9示出了根据本发明第三实施例的紧固结构，其中锁定元件26是环状螺旋弹簧36。图8示出环状螺旋弹簧36，环状螺旋弹簧36是在每一端连接以形成圆形的螺旋弹簧。图9示出了类似于图1(d)的实施例的紧固结构1，其中第一实施例的部分环形的锁定元件26被环状螺旋弹簧36代替，并且轴12的轴向接触元件14的槽相应地调整以适于环状螺旋弹簧的形状。处于其松弛状态中间位置的环状螺旋弹簧可具有对应于或小于轴向接触元件14的槽的最小圆周的内径，使得环状螺旋弹簧延伸以配合在轴12的外径向表面上并在到达轴向接触元件14的槽时弹性地收缩。环状螺旋件可在其自身的弹性下朝向轴向接触元件14偏置，或者例如可以在没有偏置的情况下至少部分地在轴向接触元件14内停留在其中间位置。
62.不同实施例的不同方面可以组合，特别是允许单个部件，例如锁定元件26或定位元件18用于多个实施例。
63.附图标记列表
64.1.紧固结构
65.10.基座部件
66.12.轴
67.14.轴向接触元件/槽
68.16.弹簧
69.18.定位元件
70.20.定位元件的第二部分
71.22.定位元件的第三部分
72.24.定位元件的第一部分
73.26.锁定元件
74.28.联接件
75.30.齿轮
76.31.环形垫片
77.32.适配器
78.34.工具
79.36.环状螺旋弹簧