用于具有挤压成型元件的模块化转向柱的生产方法与流程

本发明涉及生产具有权利要求1的前序部分的特征的转向柱的方法。

转向柱在机动车辆中具有多种功能。首先，转向柱用于紧固方向盘并用于将转向轴或转向主轴安装在车身上。转向柱还用于紧固附件，比如防盗装置或操作元件。转向柱还可以部分地被在轴向方向和竖向方向上机械地或电动地调节，以使其能够使方向盘的位置适应驾驶员的要求。最后，转向柱还可以在车辆碰撞在障碍物上的情况下以受控的方式退让，以将驾驶员的冲击能量吸收到方向盘上，并且因此，降低驾驶员的受伤风险。此外，在所有所述要求的情况下，需要转向柱占据较小安装空间、重量轻、并且操作无间隙且无噪音。

将转向柱设计为廉价的和轻便的一种可能性在于使用挤压型材。与高压压铸部件相比，挤压型材具有生产成本低的优点。

因此，现有技术中已知使用转向柱挤压型材的转向柱。文献us8,863,609b2公开了例如一种转向柱，在该转向柱中，转向柱管单元，更准确地是外转向柱管，由挤压型材制成。所述转向柱具有下述特定特征：用于释放和阻止调节的夹紧轴在一侧上作用在外转向柱管上并且没有穿至转向柱管的另一侧。

文献fr3004154公开了一种用于转向柱的转向柱管单元，该转向柱管单元由挤压型材制造。各种所需的功能部分例如是紧固区域、用于调节功能的导轨、用于附加部件的轴承座和附接点。

因此，本发明的目的是提供一种用于生产机动车辆的转向柱的方法，该方法可以通过使用具有相对较低的加工复杂性的挤压型材来实施。所述目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。有利的发展来自于从属权利要求。此外，该目的通过具有权利要求14的特征的转向柱实现。

一种用于生产机动车辆的转向柱的方法，转向柱包括内转向柱管和外转向柱管，内转向柱管用于接纳转向轴，使得转向轴能够绕其纵向轴线旋转，外转向柱管接纳内转向柱管，外转向柱管具有纵向槽和夹紧装置，纵向槽沿纵向轴线的方向延伸，夹紧装置能够在释放位置与固定位置之间进行切换，其中，在释放位置中，内转向柱管能够相对于外转向柱管调节，在固定位置中，内转向柱管相对于外转向柱管固定，夹紧装置包括夹紧轴，夹紧轴被相对于纵向轴线横向地引导穿过外转向柱管中的凹部，并且纵向槽的宽度在释放位置比在固定位置大，其特征在于以下方法步骤：

a)利用挤压工艺制造外转向柱管的单个坯件；

b)将该单个坯件切割成所需的部件长度；

c)通过用于在外转向柱管中构造功能元件的金属切割操作来在距坯件的端部侧预定间隔处生产预定数目的凹部；

g)通过附接其他部件来完成转向柱。

如此以来，可以在单个夹紧过程中仅通过选择外转向柱管的长度并且通过借助于金属切割操作进行最终加工来生产用于不同转向柱的外转向柱管的不同部件长度，其中，不同的部件长度以模块化方式适用于不同的安装情况。尽管进行了金属切割操作，但在纵向方向上具有连续的纵向槽的坯件的型材在其长度上被大致保持，因此，型材结构被大致保持。长转向柱和短转向柱的不同仅在于方法步骤b)、即在不同位置处进行的定尺切割。对于完成目的，可以使用相同的部件。

金属切割操作应理解为意为具有几何定义及未几何定义的切割边缘的机械分离方法，例如钻削、铣削、研磨和车削。定尺切割可以以各种方式进行，例如锯切、激光切割或水射流切割。

有利的是，外转向柱管将转向轴一体地包围了大于270°。如此以来，可以实现外转向柱管中对转向轴的最佳支承。外转向柱管优选地将转向轴包围了大于300°，因此，转向柱在支承方面经过了进一步改进，并且因此可以确保支承作用的高刚度。

专门地，优选呈开口形式的凹部，以及可能地，额外的平坦面被以有利的方式借助于金属切割引入到所挤压的坯件中以构造外转向柱管。

凹部将被理解为意为埋头孔或凹陷部或孔口。孔口例如是槽或圆筒形孔或带螺纹孔。优选地在挤压型材上通过后加工制造专门的孔或狭槽和平坦面，以构造外转向柱管。凹部优选地用作功能元件，例如用于构造用于引导穿过夹紧轴或用于接纳其他部件的调节槽和/或孔。首先，可以在外转向柱管的区域中设置平坦面，所述平坦面设置为用于与其他部件配对的接触面。通过所述平坦面来辅助令人满意的配对。

该方法在方法步骤g)之前优选地包括另外的方法步骤：

d)利用挤压工艺制造内转向柱管的单个坯件；

e)将该单个坯件切割成所需的部件长度；

f)通过用于在内转向管柱中构造功能元件的金属切割操作来在距坯件的端部侧预定间隔处生产预定数目的凹部。

如此以来，可以在单个夹紧过程中仅通过选择内转向柱管的长度并且通过借助于金属切割操作进行最终加工来生产用于不同转向柱的内转向柱管的不同部件长度，其中，不同的部件长度以模块化方式适用于不同的安装情况。尽管进行了金属切割操作，但在纵向方向上具有连续的纵向槽的坯件的型材在其长度上被大致保持，因此，型材结构被大致保持。长转向柱和短转向柱的不同仅在于方法步骤b)、即在不同位置处进行的尺寸切割。

有利的是，在外转向柱管和/或内转向柱管的每个长度区域中，坯件的横截面面积借助于用于构造外转向柱管和/或内转向柱管的金属切割操作减小了至多30％。此处，横截面面积常常被理解为意为型材的横截面面积，所述横截面面积相对于纵向轴线正交地定向。“在外转向柱管和/或内转向柱管的每个长度区域”将被理解为意为相对于坯件的未加工的横截面面积而言，每个任意长度部分上的横截面面积通过金属切割操作减小了至多30％。可以以这种方式确保外转向柱管和/或内转向柱管的低价生产。坯件的横截面面积借助于金属切割操作在外转向柱管和/或内转向柱管的每个长度区域中优选地减小了至多20％、特别优选地减小了10％以及极其优选地减小了5％，以用于构造外转向柱管和/或内转向柱管。

有利的是，所述完成包括转向轴的安装。转向轴优选地是伸缩的并且特别地为两个部件，其中，所述转向轴在一个端部处包括用于附接方向盘的联接部段。

有利的是，所述完成包括支架的附接。

此处，支架的附接可以包括夹紧装置的安装，该夹紧装置包括夹紧轴，夹紧轴穿透外转向柱管和/或内转向柱管的例如呈孔和导引槽形式的功能元件。此处，支架包括至少一个侧颊板，侧颊板可以优选地与外转向柱管的至少部分平坦化的面进行接触。特别地，运送元件可以放置到外转向柱管上的线性凹槽或肋状部结构上，该运送元件用于紧固至车身并且能够简单地定位且紧固在转向柱管上。根据定位，可以选择紧固点，而不需要为此目的加工转向柱管。

此处，运送元件可以有利地设置有用作车身或支架上的紧固元件的衬套，并且此外，运送元件在转向柱的竖向调节期间接纳用于枢转运动的轴承轴。

转向轴可以优选地是伸缩的，并且转向轴插入到内转向柱管和/或外转向柱管中并且通过耐磨轴承以可旋转的方式安装至外转向柱管和/或内转向柱管。

此外，有利的是，至少一个耐磨轴承借助于调节件插入到外转向柱管中。轴承座随后可以以简单的方式构造在调节件中。

在调节件以不可旋转的方式设置在外转向柱管中的情况下，轴承被可靠地保持并且长期产生低噪声。

根据所述方法生产的可调节转向柱也是有利的，这是因为由于简单的模块化设计以及针对不同类型使用相同部件来生产不同转向柱的简单生产，出现了成本优势。

此外，提出了一种机动车辆的转向柱，该转向柱包括内转向柱管和外转向柱管，内转向柱管用于接纳转向轴，使得转向轴能够绕其纵向轴线旋转，外转向柱管接纳内转向柱管，外转向柱管具有纵向槽和夹紧装置，纵向槽沿纵向轴线的方向延伸，夹紧装置能够在释放位置与固定位置之间进行切换，其中，在释放位置中，内转向柱管能够相对于外转向柱管调节，在固定位置中，内转向柱管相对于外转向柱管固定，夹紧装置包括夹紧销，夹紧销被相对于纵向轴线横向地引导穿过外转向柱管中的凹部，并且纵向槽的宽度在释放位置比在固定位置大。根据本发明，外转向柱管利用挤压工艺来生产，其中，外转向柱管被切割成所需的部件长度并且具有预定数目的凹部，所述凹部布置在距坯件的端部侧预定间隔处，外转向柱管将内转向柱管一体地包围了至少270°。有利地，外转向柱管将内转向柱管包围了大于300°。

所述转向柱提供了低价生产的优点以及通过非常相似的部件生产用于不同车辆的不同转向柱的可能性，其中，这些非常相似的部件仅仅由于几个加工步骤而彼此不同。

在下文中，将利用附图对本发明的一个示例性实施方式进行描述，在附图中：

图1以立体图示出了根据本发明的转向柱；

图2从侧面以纵向截面示出了图2的转向柱；

图3示出了处于另一调节位置的图2的转向柱；

图4示出了在冲击之后处于被一起推动位置的图2和图3的转向柱；

图5以立体图从背离方向盘的一侧示出了图1的转向柱；

图6示出了夹紧轴的区域中的通过转向柱的截面；

图7示出了具有分离的内转向柱管的转向柱装置的立体细节；

图8示出了其上已放置有运送元件的另一截面；

图9示出了具有分离的运送元件的外转向柱管的立体图；

图10以分解图示出了具有另外的部件的运送托架；

图11示出了具有图示的枢转轴线的根据图9的示图；

图12示出了使用挤压工艺来生产外转向柱管的示意图，其中，指定分离点用于将挤压型材切割成用于外转向柱管的各个坯件；

图13示出了各种长度的外转向柱管，其中，图示了功能区域的统一位置；以及

图14示出了与图13类似的侧视图，其中，在同样示出了功能区域的位置的情况下，图示了两个内转向柱管。

不同示例性实施方式中的相同或可比较的部件具有相同的附图标记。

图1示出了具有外转向柱管1和内转向柱管2的转向柱的立体图。在转向柱的内部，内转向柱管承载上转向主轴3，上转向主轴3安装在耐磨轴承4中使得上转向主轴3可以绕纵向轴线5旋转。纵向轴线5限定转向柱装置的轴向方向，在该轴向方向上，内转向柱管2可以以类似于望远镜的方式相对于外转向柱管1移位。

外转向柱管1保持在支架6中，支架6设置有用于将支架6紧固在车身上的切口7。支架6还具有夹紧装置8，夹紧装置8横向于纵向轴线5穿过支架6，并且夹紧装置8允许外转向柱管1相对于支架6的竖向调节和内转向柱管2相对于外转向柱管1的轴向调节。为此，支架6设置有导引槽9，内转向柱管2设置有导引槽10。

此外，外转向柱管1承载下转向轴或转向主轴11，下转向轴或转向主轴11安装在外转向柱管1内的耐磨轴承(这里不可见))中。上转向主轴3和下转向主轴11彼此固定地连接以一起旋转，而又能够如现有技术中通常的那样伸缩。

外转向柱管1在其上侧上具有彼此背离的纵向凹槽12，所述纵向凹槽12中接合有运送元件13。运送元件13沿纵向轴线5的方向以类似托架的方式放置到外转向柱管1上的凹槽中，并且该运送元件13在示例中通过嵌填的方式紧固至凹槽。为此，运送元件13以类似夹子的方式接合到凹槽12中并且围绕外转向柱管1的位于凹槽12之间的上外部分接合。所述紧固同样可以通过过尺寸配合(＝压配合)或粘合剂结合的方式实现。此外，运送元件13具有侧壁14，侧壁14在根据图1的安装状态下从凹槽12向上延伸，并且侧壁14定向成使得其平坦侧平行于纵向轴线5并且使得其短端侧相对于纵向轴线5横向定向。侧壁14在不同情况下均设置有长形凹部15，长形凹部15的纵向轴线定向成平行于纵向轴线5。限定枢转轴线17的管状衬套16相对于纵向轴线5横向地布置在凹部15中。枢转轴线17紧固至机动车辆，并且枢转轴线17相对于行驶方向大致横向地定向并且在将转向柱装置安装在机动车辆中之后水平地定向。枢转轴线17在操作期间用作用于转向柱的竖向枢转(也称为竖向调节)的轴承轴线。

在运送元件13中、侧壁14之间设置有平行于纵向轴线5延伸的t形槽18。在t形槽18的内部自由横截面中，t形槽18承载滑块19，滑块19可以通过带螺纹螺栓20紧固在导引元件中。

外转向柱管1在其在至车辆的安装期间指向下的下侧上具有纵向槽21，在该纵向槽21中，向下指向的腹板22被轴向地引导，腹板22在内转向柱管2的挤压过程期间沿纵向轴线5的纵向方向一体地模制在内转向柱管2的下侧上。在操作期间，为了进行转向柱的轴向调节，内转向柱管2可以在外转向柱管1中移位，只要夹紧装置8被释放并且因此位于释放位置中即可。在夹紧装置8夹紧的情况下，外转向柱管1以及因此纵向槽21被一起拉动并且内转向柱管2被夹紧，以便固定所选择的轴向位置。纵向槽21的宽度b在夹紧装置8的夹紧期间减小。宽度b对应于纵向槽21在夹紧轴27的方向上的范围。

此外，内转向柱管2具有圆形的内横截面，该圆形的内横截面可以直接用作用于耐磨轴承4的座部。耐磨轴承4优选地通过压配合插入内转向柱管2中并且以可旋转的方式安装上转向主轴3的驾驶员侧端部。

图2从侧面以纵向截面示出了图1的转向柱。

图2示出了转向柱的内部结构，该内部结构包括第二耐磨轴承24，第二耐磨轴承24用于安装上转向主轴3的远离方向盘的端部。就像第一耐磨轴承4一样，第二耐磨轴承24被插入内转向柱管2中。此外，示出了下转向主轴11如何接合到上转向主轴3中。这两个部件在不同情况下都具有非圆形的例如苜蓿叶形的横截面，这两个部件相对于彼此以无间隙的方式配合，结果是这两个部件彼此被固定地引导以一起旋转，但又使得这两个部件可以被轴向地移位并且可以被伸缩。由于所述引导，下转向主轴11仅需要一个用于以可旋转的方式安装的耐磨轴承。耐磨轴承25在外转向柱管1的未被内转向柱管2穿透的自由端处借助于调节件26插入外转向柱管1中。

图2还图示了内转向柱管2相对于外转向柱管1的相对位置。这里示出的位置对应于轴向调节的调节范围内的中间位置，轴向调节的调节范围对驾驶员而言可用于调整方向盘距离。这可以借助于以下事实看到：夹紧装置8(此处不可见)的夹紧轴27居中地位于导引槽10中。此外，在根据图2的位置中，衬套16定位于凹部中的远离方向盘的端部处。滑块被紧固在t形槽18中以直接靠在衬套16上，结果衬套16被固定在凹部15的端部与滑块19之间。

因此，图2示出了处于正常操作状态的转向柱的中间设置。

在基本上对应于图2的图3中，内转向柱管2相对于外转向柱管1被向左推入外转向柱管1中，结果夹紧轴27靠在导引槽10的靠近方向盘的端部上。所述位置对应于通过驾驶员而进行的轴向调节，在该轴向调节的情况下，方向盘位于在正常行驶操作期间距离驾驶员最大可能间隔处，并且因此该方向盘被完全推动。

图4示出了在所谓的碰撞情况之后——也就是说，在车辆正面撞击到障碍物上之后——的转向柱，在该撞击的情况下，驾驶员与方向盘碰撞。从根据图3的位置开始，包括转向柱管1和2、支架6以及运送元件13的组件向左移位，也就是说，沿车辆的行驶方向向前移位。这里，支架摆脱了其在车身上、在切口7的区域中的紧固。位移的大小对应于凹部15的长度，这可以借助于以下事实看到：固定至车身的衬套16随后靠在凹部15的靠近方向盘的端部上。在冲击期间，运送元件13因此也在所产生的力的影响下移位，并且至少通过沿纵向轴线5的方向一个分量对衬套16进行作用。这里，滑块19沿着t形槽18滑动。这里，借助于带螺纹螺栓20产生的夹紧力导致滑块19在t形槽18内的摩擦，该摩擦导致能量的吸收。所述能量的吸收是期望的，这是因为其减轻了驾驶员对方向盘的冲击，并且因此降低了在碰撞的情况下受伤的风险。

图5以示出外转向柱管1中的下转向主轴11的轴承的立体图示出了转向柱，轴承在此处以分解图的形式存在。如以上已经提到的，外转向柱管被制造为挤压部件并且因此在其沿纵向轴线5的方向的纵向范围上具有基本上一致的横截面，该横截面在原始坯件的相对较大部分还没有借助于机械加工操作被机械加工的情况下在关于纵向轴线5的整个长度上被大致保持。特别地，内部空间由内周面定界，该内周面具有四个部分柱形面和位于其间的三个矩形凹槽23。部分柱形面形成近似圆筒形的管状导引件，内转向柱管2插入该近似圆筒形的管状导引件中。凹槽23和布置在底部处的纵向槽21以90°的角间距分布，并且形成呈圆形的横截面的十字形延伸部。

调节件26被插入外转向柱管1的所述净开口中，该调节件26具有与附件29相配的外周面和布置在内侧的圆筒形环形轴承座28。轴承座28用于接纳耐磨轴承25。耐磨轴承25的内圈又接纳下转向主轴11的轴承座。因此，耐磨轴承25将下转向主轴11安装在调节件26中，该下转向主轴11又固定在外转向柱管1中。由于外转向柱管1和调节件26作为挤压部件进行定形，调节件26的定位可以在外转向柱管1内的几乎任何期望的位置处进行。因此，轴承可以通过不同实施方式中的例如具有不同长度的相同部件来实施。

图6示出了穿过夹紧装置8的夹紧轴27的截面。此外，夹紧装置8包括楔形板/凸轮装置，以将外转向柱管1、内转向柱管2以及支架6的侧颊板41彼此撑牢。夹紧装置8位于所描绘的横截面中的固定位置中。在所述固定位置，外转向柱管1的纵向槽21的宽度b相对于夹紧装置8的释放位置(未示出)减小或变窄。由于纵向槽的宽度b减小，外转向柱管1的用于接纳内转向柱管2的孔的直径也同样减小。因此，内转向柱管2被夹紧在外转向柱管1中。如果夹紧装置8被转移到释放位置中，则纵向槽21的宽度b以及因此外转向柱管1的孔的直径增大，因此内转向柱管的夹紧作用被取消，从而内转向柱管相对于外转向柱管沿轴向方向的移位成为可能。

图7示出了转向柱的立体图，其中，内转向柱管2已经被拉出外转向柱管1。内转向柱管2构造成使得其腹板22以下述方式模制在底部处：腹板22仅由于形状而固定地配装到外转向柱管1中以与外转向柱管1一起旋转。此外，内转向柱管2在其后上侧上承载滑动插入件30。腹板具有由夹紧装置8的夹紧轴27(未示出)穿透的导引槽10。构造在支架6中的导引槽9对应于在沿机动车辆中的转向柱的竖向方向进行的调节操作期间夹紧轴27相对于支架6的运动路径。

图8示出了内转向柱管2在外转向柱管1中的导引的截面。同时，图8以正视图示出了运送元件13。内转向柱管2在其上侧上承载作为防旋转保护装置的滑动插入件30，该滑动插入件30接合到外转向柱管1的上凹槽23中。滑动插入件30也可以由自润滑塑料制造。上面已经对具有滑块19和衬套16的运送元件13进行了描述，其中，滑块19以摩擦锁定的方式布置在运送元件13中。

图9以分离图示出了在运送元件13被放置到转向柱管1上之前的外转向柱管1和运送元件13。在所述图示中，示出了接纳夹紧轴27(此处未示出)的孔31的位置。

图10以分解图示出了具有滑块19和衬套16的运送元件13。

图11以如同图9中的图示示出了外转向柱管1和运送元件13，其中，运送元件13不具有滑块和衬套。

图12图示了外转向柱管1的制造方法。例如包括铝合金或镁合金的线材32优选地在升高的温度下在按压力f的作用下从图的左侧被按压穿过模具33。所制造的成形部件就是具有包括纵向槽21的外转向柱管1的横截面形状的坯件。为了切割成各个工件，成形部件在通过箭头标识的点处例如通过锯切而分离。工件的长度可以通过对分离点的选择来改变。

图13示出了如何通过功能元件的附接来机械加工长坯件34、中等长度的坯件35和短坯件36。在这种情况下，功能元件被限于用于接纳夹紧轴27的孔31。在三个坯件34、35和36的情况下，所述孔以与相应坯件的右侧端面——此处以接触板37为例——相距相同间距l的方式制造。外转向柱管1的所有其他特征已仅通过挤压模具制造，如上所述。这例如适用于凹槽12以及内横截面的在图13中不可见的其他特征。不同的部件长度仅通过对坯件的定尺切割来实现。功能元件的附接可以在相同装置中进行，这是因为专门地，前端面用作基准平面。

图14示出了长坯件38和短坯件39如何在不同情况下通过功能元件的附接被机械加工而形成内转向柱管2。在这种情况下，功能元件被限于在腹板22中制造的导引槽10。在两个坯件38和39的情况下，所述导引槽10在从相应坯件的右侧端面——此处以接触板40为例——测量的l1至l2的相同区域中制造。内转向柱管2的所有其他特征已仅通过挤压模具制造，如上所述。这例如适用于腹板22以及内横截面的在图14中不可见的其他特征。

不同的部件长度仅通过对坯件的定尺切割来实现。功能元件的附接可以在相同装置中进行，这是因为专门地，前端面用作基准平面。

用于不同长度的转向柱以及因此用于不同的车辆平台的部件因而可以在单个夹紧操作中以特别简单和廉价的方式由相同的挤压部件制造。

只要这些部件可以被应用，在不背离本发明的范围的情况下，各个示例性实施方式中示出的各个特征可以彼此组合和/或彼此交换。

附图标记列表

1.外转向柱管

2.内转向柱管

3.转向主轴

4.耐磨轴承

5.纵向轴线

6.支架

7.切口

8.夹紧装置

9.导引槽

10导引槽

11.转向主轴

12.凹槽

13.运送元件

14.侧壁

15.凹部

16.管状衬套

17.枢转轴线

18.t形槽

19.滑块

20.带螺纹螺栓

21.纵向槽

22腹板

23凹槽

24耐磨轴承

25耐磨轴承

26调节件

27夹紧轴

28轴承座

29.附件

30.滑动插入件

31.孔

32.线材

33.模具

34.坯件

35.坯件

36.坯件

37.接触板

38.坯件

39.坯件

40.接触板

41.侧颊板

b纵向槽的宽度