本发明涉及用于转向柱组件的夹紧机构的改进，特别是用于倾斜度可调节的转向柱组件的夹紧机构的改进。
背景技术：
已知提供一种转向柱组件，该转向柱组件可针对伸缩和倾斜度中的至少一者进行调节。转向柱组件典型地包括支撑转向轴的护罩。在组件可以针对伸缩调节的情况下，护罩可以包括上部和下部，其中，该上部和下部均可以伸缩地调节以允许改变护罩的长度。上部定位成比下部更靠近方向盘。也可伸缩的转向轴沿着护罩延伸并且由一个或多个轴承组件支撑。转向轴的一端连接到车辆的方向盘，且另一端连接到转向齿条或齿轮箱。护罩通过夹紧机构被保持就位，该夹紧机构将护罩固定到支撑支架，所述支撑支架又固定到车辆的固定部分(诸如位于仪表板后方的横向构件)。
转向柱组件可通过包括操作杆来进行手动调节，所述操作杆能够由使用者操作以使得夹紧机构在护罩的至少一部分能够相对于支撑支架运动的松开状态和护罩的所述部分相对于支撑支架固定的夹紧状态之间运动。夹紧机构典型地包括夹紧销或螺栓，所述夹紧销或螺栓在夹紧和松开过程中围绕自身的轴线旋转，并且该操作杆允许驾驶员向夹紧销或螺栓施加足够的转动力矩。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，提供了一种用于转向柱组件的夹紧机构，该夹紧机构包括：支撑支架；穿过支撑支架中的细长狭槽和转向柱护罩中的开口的夹紧销；固定构件；由所述支撑支架承载的在面向所述固定构件的位置中的齿条，该齿条包括多个凹陷部，每个所述凹陷部均通过平台部与相邻的凹陷部间隔开，所述齿条与所述细长狭槽并排延伸；位于在所述固定构件中的孔中的锁定销，弹簧沿着朝向所述齿条的方向偏压所述锁定销；和夹紧装置，其在使用中使固定构件在夹紧状态和松开状态之间运动；其中，在夹紧状态中，锁定销与齿条接合，使得锁定销或者位于凹陷部的一个中并且从而防止夹紧销沿着细长狭槽在至少一个方向上运动，或者在由弹簧施加的足够的力的作用下接合平台部，使得在处于夹紧状态中时夹紧销沿着狭槽的任何后续运动都将导致锁定销运动到凹陷部中，并且其中，在固定构件的松开位置中，锁定销或者被保持为离开固定齿条，或者在由弹簧施加的不足以将锁定销保持在固定齿条的凹陷部内的力下与固定齿条接触，从而允许夹紧销沿着狭槽自由运动。
因此，夹紧机构提供了：松开状态，在该松开状态下，可以针对倾斜度调节转向装置；以及夹紧状态，在该夹紧状态下，夹紧机构不能针对倾斜度调节转向装置并且夹紧机构的运动被强制地(positively)防止。值得注意的是，如果施加了过大的力(但只有当销与平台部接触时)，则可能进行少量的运动，并且一旦当销与支撑支架中的凹陷部对准并且随后进入该凹陷部时，该运动就停止。
夹紧装置可以包括具有固定凸轮构件和运动凸轮构件的凸轮机构，并且固定构件可以包括固定凸轮构件和运动凸轮构件中的一者。或者固定构件也可以是位于凸轮机构和支撑支架之间的单独部件。
该组件还可以包括复位弹簧，该复位弹簧作用在固定构件上以将其偏压远离支撑支架，该复位弹簧在处于夹紧状态时被夹紧装置压制。
复位弹簧可以被螺纹联接至夹紧销上。复位弹簧可以作用在夹紧销与固定构件之间，或作用在支撑支架与固定构件之间，或作用在护罩和固定构件之间。
支撑支架可以包括基部，该基部在使用中固定至车身的固定部分，诸如固定至仪表板后方的结构梁或车辆舱壁。支撑支架可以包括在护罩的相对两侧上从基部悬垂的一对臂。
在设有两条臂的情况下，两条臂都可以包括细长狭槽，夹紧销穿过所述细长狭槽。夹紧销可以在每个端部上设有头部，其中，夹紧装置、臂和护罩在所述头部之间被螺纹连接到夹紧销上。
锁定销可以位于具有平行于夹紧销的轴线但是从该轴线偏置的轴线的孔中，因此锁定销与固定的齿条对准。该孔可以为锁定销提供引导，该锁定销可以在孔内轴向滑动。锁定销可以贴合(snug)配合在孔内。
夹紧机构可以附加地包括用于防止锁定销在孔内过度运动的运动限制装置。运动限制装置可以物理地防止锁定销的运动超过预定位置。
锁定销可以包括第一端部和第二端部，第一端部可以被接收在齿条内并且第二端部与所述第一端部相对。第二端部可以从孔中突出。
运动限制装置可以包括弹性挡圈，该弹性挡圈可以附接在或毗邻锁定销的第二端部并且可以在锁定销处于完全延伸的状态时抵接固定构件。
该孔可以包括弹簧座，该弹簧座优选地由径向向内的突出部形成。径向向内的突出部可以包括唇缘。
锁定销可以包括径向延伸构件。径向延伸构件可以包括直径大于锁定销的主体的直径的锁定销部分。径向延伸构件可以朝向锁定销的第一端部定位。
弹簧可以坐置于孔的弹簧座和锁定销的径向延伸构件之间。弹簧也可以围绕锁定销的主体缠绕。
齿条的凹陷部可以优选地包括槽，该槽垂直于夹紧销的轴线和支撑支架中的狭槽的长轴延伸。狭槽可以基本上是竖直的，从而允许随着夹紧销沿着狭槽上下运动而针对倾斜度调节夹紧机构。
齿条的凹陷部相对于凹陷部之间的平台部的高度凹进。这样，齿条可以替代地形成为使得凹陷部与周围的特征部处于相同的水平上，并且平台部相对于周围的特征部凸起。
狭槽可以是基本竖直的，从而允许当夹紧销沿着狭槽上下运动时针对倾斜度调节夹紧机构。
夹紧机构可以包括锁定手柄，该锁定手柄在使用中允许使用者在夹紧位置和松开位置之间移动夹紧机构。
当锁定销与齿条的齿接合时，夹紧机构处于夹紧位置，可防止夹紧销沿着狭槽在任一方向上运动。
在一种布置中，齿条的齿可以包括锯齿，所述锯齿布置成与锁定销配合以防止夹紧销在正常使用期间在任一方向上沿狭槽运动，但是当沿着与向下运动的方向盘相对应的方向将过度的力施加到转向柱组件上时允许夹紧销在该方向上沿着狭槽运动。这将在驾驶员以较大的力量下拉方向盘时确保锁定销不会被损坏，同时可以确保方向盘不会意外地向上运动。
根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明的第一方面的夹紧机构的转向柱组件。
附图说明
现在将仅以举例的方式通过参照附图描述本发明的一个实施例，并且如图中所示：
图1是根据本发明的转向柱组件的截面图；
图2是转向组件的视图，示出了相对于车辆将组件的护罩固定的夹紧机构；
图3是包括固定构件和齿条的夹紧机构的一部分的放大图；
图4是包括齿条的支撑支架的放大图；
图5是锁定销的放大图；
图6和图7是固定构件、锁定销、支撑支架和相关联的特征部分别在夹紧状态和松开状态下的布置的截面图；
图8是夹紧机构的第二实施例的放大图；
图9是沿着图8的线a-a的截面图；以及
图10是沿着图8的线b-b的截面图。
具体实施方式
在附图的图1和图2中示出了转向柱组件100。该组件包括：固定到车辆(未示出)的护罩1、2；支撑在轴承中的转向轴3，所述轴承以轴颈的方式安装到护罩；连接到转向轴3的一端的方向盘(未示出)；和电动助力转向齿轮箱4，该转向齿轮箱连接到转向轴3的离方向盘最远的端部。齿轮箱4将转向轴3连接到马达，当驾驶员尝试转动方向盘时，马达通过以与驾驶员施加扭矩相同的方向施加扭矩来提供助力。齿轮箱还通过其他机械连接件(诸如转向齿条)将轴连接到负重轮。
护罩1、2通过靠近齿轮箱的区域5中的枢转部固定到车辆的一个位置并且通过在图2中可见的可调节夹紧机构7固定到车辆的区域6中的靠近方向盘的另一个位置。当被释放时，夹紧机构7使得护罩2能够围绕枢转部上下倾斜，以提供方向盘的倾斜度调节。
从图1中还可以看出，护罩包括第一(内)构件1和第二(外)构件2，并且所述第一构件1的端部被部分地接收在第二构件2的端部内，并且当夹紧机构7被释放时可以相对于第二构件2自由伸缩。构件1、2两者都是基本上圆柱形的金属管。从图1中可以看出，第二构件2的内径大于第一构件1的外径，并且包括由低摩擦材料(例如塑料)制成的圆柱形套筒的引导衬套4位于所述第二构件和第一构件之间以填充间隙。引导衬套固定至第二构件的内壁并可以自由地在第一构件的外壁上滑动。引导衬套14具有穿过其壁的轴向狭缝15。第二构件2可在由低摩擦引导衬套引导的第一构件1的端部上滑动。转向轴3也设置成两部分，所述两部分可以伸缩以跟随护罩长度的变化。这种运动提供了方向盘的伸缩调节。
夹紧机构7包括具有倒u形横截面(当沿着护罩的长度观察时)的支撑支架6。u形支撑支架6的基部6a刚性地固定至护罩1、2上方的车身上并具有从护罩每侧悬垂的两条臂8、9。在图1和图2中可见的夹紧轨道10沿着由支撑支架6的臂围绕的护罩的长度被焊接到护罩的顶部。夹紧轨道10贴合装配在支架6的臂内，使得夹紧轨道的侧壁碰触支架6的臂的内部并且防止护罩相对于支撑支架6发生过度的侧向运动。如图所示，轨道10被固定至护罩的具有较大直径的第二构件2的顶部。
支撑支架6的每条臂8、9均设置有竖直延伸的细长狭槽。在图1中可以看到臂8中的一条狭槽8a。如图1所示，夹紧轨道10的每个侧壁均设置有大体上水平的狭槽11。夹紧销12穿过臂8、9和夹紧轨道10中的狭槽且在一端上设置有固定螺母，且用于将夹紧机构在夹紧状态和松开状态之间调节的夹紧装置则在另一端上由手柄13操作。
所示实施例的夹紧装置包括具有固定凸轮构件16和运动凸轮构件17的凸轮机构。固定凸轮构件16相对于支撑支架6旋转地固定，而运动凸轮构件17通过手柄13的运动而被旋转地调节。由于固定凸轮构件16和运动凸轮构件17的凸轮表面18在不同位置处接触，因此由驾驶员致使的手柄13的运动迫使固定凸轮构件16朝向在夹紧销12的另一端处的固定头部。这将支架6的臂8、9夹紧到夹紧轨道10的侧壁并将护罩锁定就位。同时，该动作闭合了夹紧轨道10内的第二构件2的顶部中的轴向狭缝14，从而导致第二构件的内径减小。这将第二构件2压缩到引导衬套14上并将引导衬套14挤压到内部构件上，从而将第二构件2和第一构件1锁定在一起。
驾驶员还可以移动手柄13以扩大固定头部和固定凸轮构件16之间的距离，该操作松开支架的臂8、9和夹紧轨道10。在这种情况下，夹紧销12可以沿着竖直轨道上下滑动以进行倾斜度调节。第二构件2和引导衬套14将不再被挤压到第一构件1上，并且因此当水平狭槽11相对于夹紧销运动以实施伸缩调节时，所述第二构件和引导衬套相对于第一构件1自由运动。
当针对倾斜度调节转向柱组件100时，期望提供夹紧销12相对于支撑支架6的强制(positive)定位。在图3中示出了这些部件的放大图。运动凸轮构件17可以相对于固定凸轮构件16运动。支撑支架6具有齿条19，所述齿条沿基本平行于支撑支架6中的竖直狭槽8a的方向行进，在图4中单独示出了所述齿条。
齿条19包括多个凹陷部20或凹部，每个凹陷部或凹部沿着齿条19的纵向方向通过平台部21与相邻的凹陷部间隔开。在本实施例中，齿条19包括五个凹陷部20和四个平台部21，这提供了夹紧机构7可以被强制地锁定在其中的五个位置。然而，可以设置更多或更少数量的凹陷部20，以提供更大程度的强制固定的可调节性。类似地，凹陷部20可以更大或更小以增加或减小调节的分辨率。如图所示，本实施例的凹陷部20是狭槽，使得凹陷部20可以允许沿着大体上水平方向的对准发生变化，与此同时仍然保持大体上竖直方向上的可靠锁定。
虽然被示出为支撑支架的一部分，但齿条可以形成为单独的部件。例如，它可以被保持在支撑支架内或附近。
如图5所示，当夹紧机构7处于夹紧状态时，锁定销22可以被接收在每个凹陷部20内。在该实施例中，锁定销22容纳在固定构件23内，该固定构件当前与固定凸轮构件16形成为一体。在图6和图7中详细示出了锁定销22、固定构件23和齿条19的相互间位置。
尽管固定构件形成为固定凸轮构件16的一部分，但固定构件也可以是单独的构件，例如被保持在固定凸轮构件16与支撑支架6之间。在不背离本发明的范围的前提下，其他布置也是可行的。
齿条19面向固定构件23，使得当夹紧机构7处于夹紧状态时，容纳在固定构件23的孔24内的锁定销22可以与齿条19接合。孔24平行于夹紧销12的轴线布置，但从该轴线偏置。孔24穿过固定构件23并且包括径向向内的突出部25，从而在孔24内形成弹簧座。这提供了可以在其上安装弹簧26的座部。孔24允许锁定销22在孔24内轴向滑动并且在本实施例中围绕锁定销22贴合配合，以防止过度的径向运动。
锁定销22包括第一端部27和第二端部28，所述第一端部27可以接收在齿条19内并且第二端部28与第一端部27相对。
锁定销22还包括径向延伸构件29，在该示例中，该径向延伸构件是锁定销的直径大于锁定销22的主体30的直径的部分。在替代实施例中，径向延伸构件可以独立于锁定销形成，例如形成为径向销或夹具。
因此，弹簧26可以安装在径向延伸构件29与孔24的径向向内突出部25之间，从而在使用中提供将锁定销22朝向齿条19推动的弹簧力。当前，弹簧26围绕锁定销的主体缠绕。
运动限制装置被提供以用于防止锁定销22的过度运动，例如，超过预定位置的可能导致锁定销22从孔24移位的运动。在本实施例中，运动限制装置是弹性挡圈31，该弹性挡圈可附接在锁定销22的第二端部28处或附近，所述第二端部28从孔24突出。因此，当锁定销处于完全延伸状态时，弹性挡圈可抵接固定构件23。图6中显示了这种情景。
在图7中示出了处于松开状态的夹紧机构7。因此显示，运动限制装置确保锁定销22的完全延伸状态不允许锁定销22与齿条19接合，从而允许转向柱组件100进行自由的倾斜度调节。另外，还可以看到复位弹簧32，当夹紧机构7处于松开状态时，该复位弹簧将固定构件23偏压远离支撑支架6。例如，在该实施例中，复位弹簧32被螺纹连接到夹紧销12，但是可以处于任何其他可行的位置，诸如邻近于固定构件23的孔24的位置。当处于夹紧状态时，复位弹簧32被夹紧装置压制或制服。
在使用中，固定构件23可以在沿狭槽8a的长度的任何位置处接合成夹紧状态。当夹紧时，如果锁定销22的位置与凹陷部20重合，则锁定销22将被接合，从而提供强制锁定。如果锁定销22的位置不与凹陷部20重合，则锁定销22将仍然被弹簧26偏压向支撑支架6。这样，如果夹紧机构7在夹紧状态中在例如发生碰撞时被迫运动，则锁定销22将在与凹陷部20变为重合时自动与凹陷部接合。
有利地，这种自动接合防止夹紧机构7的不受控制的运动。例如，在不存在本发明的夹紧机构7的情况下，如果驾驶员碰撞方向盘，则夹紧机构可以被大约700kn的力移动，所述力足以克服夹紧摩擦，从而引发倾斜度变化。相比之下，当利用本发明的强制接合时，引起倾斜度变化的力可以增加到大约2.5kn。因此，可以最小化倾斜度的不受控制的运动。另外，可以引入替代机构以在倾斜度发生任何变化之前提供转向柱的受控制的坍缩。
在图8、9和10中示出了转向柱组件的第二实施例，其示出了夹紧机构107和凸轮机构的零件。夹紧机构107包括支撑支架106和狭槽108a，夹紧销112穿过所述狭槽延伸。固定凸轮构件116和运动凸轮构件(未示出)安装在夹紧销112上。为了简洁起见，夹紧机构107的一般操作与先前描述的相同，因此不再另行描述。
支撑支架106包括齿条119，该齿条也大体上平行于竖直狭槽108a。齿条119中包括多个凹陷部120，每个所述凹陷部均具有锯齿形轮廓133。锁定销122容纳在固定凸轮构件116的固定构件123内。虽然在大多数方面类似于第一实施例的锁定销122，但是第二实施例的锁定销122互补地或基本互补地成形为被接收在凹陷部120的锯齿形轮廓133内。在使用中，弹簧126促使该接合。
每个凹陷部120的锯齿形轮廓133均被对齐成使得水平面朝向每个凹陷部120的顶部，使得夹紧销112的向上运动受到强烈抵抗，而在相反方向上的运动受到较不强烈的抵抗。这样，如果向方向盘施加较大的被传递至转向柱组件的向下的力(例如在进入或离开车辆时)，则将促使锁定销122和与其接合的凹陷部120脱离，从而调节转向柱的倾斜度并且因此防止损坏凸轮机构。相反，在车辆撞击期间，撞击转向柱的驾驶员将往往产生向上方向的力，该力将受到锁定销122的抵抗，并且因此该力将导致转向柱的坍缩，而非对倾斜度进行强制调节。
第二实施例还包括平衡装置134，所述平衡装置对抗由弹簧126施加在锁定销122和固定构件123上的力所产生的作用在夹紧销112上的弯曲力矩。第二实施例的平衡装置134包括平衡构件135，所述平衡构件在与固定构件123相对的方向上从固定凸轮构件116延伸。平衡弹簧136容纳在平衡构件135中的孔137内，该平衡弹簧在平衡构件135和支撑支架106之间施加力并且因此在夹紧销112上施加弯曲力矩。优选地，该弯曲力矩将与通过弹簧126在固定构件123上的作用形成的弯曲力矩基本相等但相反。
平衡装置134包括介于平衡弹簧136和支撑支架106之间的垫138，使得力分布在更大的区域上。垫138可由低摩擦材料形成或包括低摩擦涂层，使得其在转向柱组件调节期间不对支撑支架106造成实质性损坏。
本发明的第一实施例和第二实施例包括不同的特征。然而，应认为每个单独的特征可以与任一实施例的其他特征组合使用。例如，平衡装置可以应用于第一实施例，并且第二实施例可以包括凹陷部上的非锯齿轮廓。这些实施例并不旨在对特征的可能组合进行限制。
例如，可以预见的是，锁定销不需要具有锯齿形轮廓以为了与齿条的锯齿形轮廓啮合，只要锁定销在尺寸上能够充分接合以产生所需的强制锁定即可。可替代地，锁定销可以具有锯齿形轮廓，而凹陷部不具有锯齿形轮廓，但是当在一个方向上而非在另一个方向上施加力时仍然具有分离的能力。本领域技术人员可辨别其他可能的组合。