转向柱组件的制作方法

已知提供了一种可收缩的转向柱组件，该转向柱组件包括转向轴，该转向轴支承在转向柱护罩内。为了防止在碰撞事件中对驾驶员的严重伤害，转向柱护罩应当能够在轴向载荷通过方向盘施加时收缩，例如在正面冲击中(在该冲击中，无约束的驾驶员被抛至方向盘上)。

典型的可收缩转向柱组件包括伸缩护罩，该伸缩护罩有外部护罩部分和内部护罩部分，该内部护罩部分的端部延伸至外部护罩部分中。该外部护罩部分可以布置得比内部护罩部分更靠近方向盘或者更远离方向盘。伸缩转向轴(也有上部轴部分和下部轴部分)通过一个或多个轴承组件而被支承在护罩内部。方向盘固定在上部轴部分上。

护罩的最靠近方向盘的部分必须能够在碰撞过程中运动或收缩，以便使得方向盘能够相对于车身向前运动，但是在正常使用时阻止其运动。还需要相对于车身来固定护罩，以便确定方向盘的倾斜位置。这通常通过夹持机构来实现，该夹持机构将护罩固定在支承托架上，该支承托架再固定在车身上，可以固定在设置于车辆仪表板后面的横梁上。夹持机构可以是可调节的，以便允许方向盘的伸展调节或倾斜调节或者两者。在碰撞事件中，护罩必须能够运动，这在它能够脱离夹持机构或者支承托架能够脱离车身时实现，以便允许转向柱组件伸缩地收缩。

操作杆可以设置在夹持螺栓的端部上，该夹持螺栓形成夹持机构的一部分，驾驶员能够推动或拉动该夹持螺栓，以便旋转夹持螺栓，从而操作夹持机构。

已知转向柱组件包括夹持机构，该夹持机构在锁定时只依赖于摩擦力来防止柱组件的不希望的运动。夹持机构能够通过锁定操作杆的运动来解锁和锁定，或者有时使用电马达或者可能通过液压或气动来解锁和锁定。这些柱通常能够在滑移之前抵抗在方向盘处施加的600n的径向和/或轴向力。

不过，汽车制造商越来越多地要求当施加非常高的力时转向柱组件应该没有明显的运动，且在调节过程中护罩没有或几乎没有旋转。

根据本发明的第一方面，提供了一种转向柱组件，它包括：

伸缩护罩，该伸缩护罩有外部护罩部分和内部护罩部分，该内部护罩部分的端部伸入外部护罩部分中；

板，该板固定在内部护罩部分上，并包括沿内部护罩部分沿轴向延伸的狭槽；

块体，该块体可与板可释放地互锁，以便防止内部护罩部分相对于外部护罩部分的伸缩运动；以及

夹持组件，该夹持组件可在夹持状态和松开状态之间操作，在该夹持状态中，外部护罩部分夹持在内部护罩部分周围，在该松开状态中，外部护罩部分从内部护罩部分上松开，

其特征在于，该组件还包括四个支承表面，这四个支承表面布置成两对面对的表面，各对的一个支承表面与内部护罩部分相连，且各对的另一支承表面与外部护罩部分相连，至少一个可调节的支承元件包括相应的一个所述支承表面，在组件处于松开状态时，可调节的支承元件可相对于内部护罩部分或外部护罩部分中的一个进行调节，用于设置在内部护罩部分和外部护罩部分之间的旋转自由游隙量。

通过提供支承表面的可调节的布置，这种结构保证在松开位置中自由游隙局限于精确要求的水平。应当注意，在夹持状态下，各对的两个支承表面彼此接触，但是当组件松开时将间隔开。特别是，可以消除过大的旋转自由游隙，这可以在由驾驶员调节柱组件的过程中避免内部护罩部分相对于外部护罩部分的过度旋转。

本申请人发现，这种结构的主要优点是能够在夹持位置时精确地设置外部护罩的内径，从而消除任何公差，这样，当运动至松开位置时，唯一的运动是由外部护罩的运动确定的运动。

各对可以包括两个径向相对的支承表面。这保证了在支承表面之间的力垂直于各表面。

可调节的支承元件可以包括第一端和第二端，该第一端形成其中一个支承表面。第二端可以操作而用于调节所述可调节的支承元件。该元件还可以有头部，以方便通过自动碗状供给(bowlfeeding)来进行安装。

可调节的支承元件可以至少局部安装在外部护罩部分中的孔内。

可调节的支承元件可以包括螺纹，该螺纹可与孔中的相应螺纹接合。

在孔内的可调节的支承元件可以被接近而进行调节。

各对的一个支承表面可以与外部护罩部分相连，且各对的另一支承表面可以与内部护罩部分相连。

外部护罩支承表面中的一个可以形成于不可调节的支承元件上。提供支承元件意味着能够进一步控制磨损。

不可调节的支承元件可以是销。该销可以包括销头部，该销头部形成其中一个支承表面。

板可包括两个侧面，这两个侧面形成相应的支承表面。

夹持组件在夹持时可以减小外部护罩部分的内径，以便在处于夹持状态时将外部护罩部分夹持在内部护罩部分上。

狭槽可以设置在外部护罩部分中，该狭槽在夹持状态中至少局部关闭，并在松开状态下进一步打开。两对支承表面可以位于狭槽内。板也可以位于狭槽内。通过闭合狭槽，该狭槽能够在夹持时使得外部护罩的内径减小，这又使得支承表面接触。当它们接触时，狭槽的宽度不可能进一步减小。可调节的支承元件允许对夹持进行精细调节。

各对的其中一个支承表面可以位于外部护罩部分中的狭槽的侧壁中。

各对的另一支承表面可以由板的侧壁来承载。它可以包括板侧壁的一部分。

转向柱组件可以包括夹持螺栓，该夹持螺栓可通过操作杆来旋转，以使得块体运动而与夹持导轨接合和脱开。

根据本发明的第二方面，提供了一种装配转向柱组件以便设置旋转自由游隙的方法，该转向柱组件包括：内部护罩部分和外部护罩部分，该内部护罩部分的端部延伸至外部护罩部分内；板，该板固定在内部护罩部分上，包括沿内部护罩部分沿轴向延伸的狭槽；块体，该块体与板可释放地互锁，以便防止内部护罩部分相对于外部护罩部分的伸缩运动；四个支承表面，这四个支承表面布置成两对面对的表面，各对的一个支承表面与内部护罩部分相连，各对的另一支承表面与外部护罩部分相连；以及可调节的支承元件，该可调节的支承元件包括一个所述支承表面，

该方法包括：将内部护罩部分定位在外部护罩部分内，以使得支承表面的接触对中的一对进行接触；

调节所述可调节的支承元件，以便保证支承表面的两个接触对都接触。

在调节所述可调节的支承元件之前，力可以施加在外部护罩部分上，以便使得护罩运动至夹持位置。力可以是恒定力或倾斜式力。

可以检测倾斜式力的梯度以便确定在内部护罩部分和外部护罩部分之间的间隙减小程度。

一旦进行了调节，可调节的支承元件就可以固定就位，以防止不希望的运动。

下面将通过实例参考附图介绍本发明的一个实施例，该实施例如附图中所示，且附图中：

图1表示了根据本发明第一方面的转向柱组件的等距视图；

图2表示了图1的转向柱组件的平面图；

图3是图2的转向柱组件沿a-a线的剖视图；

图4是图1的内部护罩部分和外部护罩部分的侧视图，还包括转向轴；

图5是图4的转向柱组件沿b-b线的剖视图；

图6是图5的不可调节的支承元件的单独透视图；以及

图7是图5的可调节的支承元件的单独透视图。

首先参考图1至图3，图中表示了根据本发明第一方面的转向柱组件100。转向柱组件100包括护罩，该护罩有内部护罩部分102和外部护罩部分104，各护罩部分包括基本柱形的管。护罩102、104从齿轮箱壳体(未示出)伸出，该齿轮箱壳体在枢转点处固定在车身的一部分上，并可释放地固定在支承托架106上，该支承托架106固定在车辆上，通常在枢轴和方向盘之间的某个位置处将其用螺栓连接至仪表板下面的区域。

护罩部分102、104可彼此相对运动，其中，内部护罩部分102的端部可滑动地装配在在外部护罩部分104的端部内。护罩102、104环绕可伸缩的转向柱轴108、110。轴108、110包括上部轴部分108，该上部轴部分108至少局部环绕下部轴部分110(但是也能够相反)，这两个部分通过互补的沿轴向延伸的花键112来连接。上部轴部分108的相对端是渐缩的，因此它能够固定在方向盘(未示出)上。下部轴部分110与齿轮箱壳体(未示出)连接，该齿轮箱壳体再与车辆的车轮连接。本领域技术人员应当理解，本发明还适用于所谓的倒置组件(其中，运动的护罩部分将在固定部分上面滑动，而不是在它内部)。

如图所示，上部轴部分108装配在下部轴部分110上面，并能够沿轴向运动，而下部轴部分110沿轴向方向固定。类似地，内部护罩部分102定位得朝向方向盘，并在外部护罩部分104内滑动，该外部护罩部分104也沿轴向方向固定。上部柱轴承组件114位于上部轴部分和外部护罩部分之间。这填充了空间，并保证轴108、110牢固地定位在护罩102、104内。

护罩部分102、104通过夹持机构116而固定在托架106上。夹持机构116能够被解锁和锁定，以便能够通过绕枢轴点进行枢转来调节转向柱护罩102、104的倾斜程度。当锁定时，转向柱护罩102、104不能很容易地运动。

托架106包括两个臂118，这两个臂118在竖直平面中大致向下延伸，并在护罩102、104的两侧向下延伸。托架106可使用穿过托架106中的开口120的螺栓(未示出)而固定在车身上。

夹持机构116包括夹持螺栓122或销，该夹持螺栓122或销穿过在每个臂118中的相应的大致竖直的狭槽124。竖直狭槽124的形状允许进行转向柱护罩102、104的倾斜调节。狭槽124包括竖直齿条126，该竖直齿条126有多个齿。当夹持螺栓122旋转时，安装在夹持螺栓122上的相应凸轮128与竖直齿条126的齿可释放地接合。安装在夹持螺栓122的一端附近的操作杆130使得能够进行该旋转。因此，能够调节转向柱组件100的倾斜程度。

夹持螺栓载有凸轮机构，该凸轮机构的长度在夹持组件的夹持和松开状态之间变化，其中，在夹持时长度更大。这使得托架的两个臂挤压在一起，又将外部护罩挤压在内部护罩上，以便将它们夹持在一起。狭槽设置在外部护罩的顶部中，当组件被松开或夹持时，该狭槽能够打开和关闭。

为了确实地控制组件的到达位置，提供了板或导轨132，在所示实施例中，该板或导轨132固定在内部护罩部分102的外表面134上。板132包括狭槽136，该狭槽136有两排相对的平行的齿138，这两排齿138沿内部护罩部分102沿轴向方向延伸。该板装配在设置于外部护罩部分104中的狭槽内，且比狭槽的宽度更窄，因此在各侧有间隙。

齿形块体140与板132可释放地接合。该齿形块体140在它的各侧包括一排齿，这些齿与水平齿条132的齿形状互补以便能够接合。齿形块体140自身通过载体元件142而相对于外部护罩部分104保持在固定位置。因此，当齿形块体140处于夹持状态时，所述齿提供了齿形块体140和(因此)支承托架106相对于板132的形锁合，这防止内部护罩部分102沿轴向方向运动。

齿形块体140的可释放的接合由摇杆144来控制，该摇杆144附接在夹持螺栓122上，并在使用中定位在支承托架106的两个臂118之间。

尽管参考齿形块体和在板上的多排齿介绍了锁定机构，但是也能够在不提供齿的情况下可靠地锁定两个元件。

摇杆144包括：主体146，该主体146绕夹持螺栓122布置；以及操作杆臂148，该操作杆臂148朝向载体元件142中的开口149延伸并被容纳于其中。载体元件142保持在引导件150内的外部护罩104中，该引导件150只允许沿竖直方向和相对于护罩102、104垂直的方向运动。因此，当摇杆144沿第一方向旋转时，操作杆臂148压靠在载体元件142的上部部分152上，从而使得载体元件142远离板132运动，并拉动齿形块体140脱离接合。当摇杆144沿与第一方向相反的第二方向旋转时，载体元件142降低，且齿形块体140与水平齿条132接合。

在较大力施加于齿形块体140上的情况下，例如，在车辆驾驶员撞击方向盘的碰撞事故中，齿形块体140可与载体元件142分离。齿形块体140通过易碎销154而与载体元件142连接，该易碎销154设置成在施加预定力时断裂，因此该预定力能够设置成在挤压情况下可能承受的力。易碎销154的断裂使得内部护罩部分102(以及附接于其上的水平齿条132和齿形块体140)收缩，同时夹持机构116和载体元件142相对于支承托架106保持就位。

在收缩时，齿形块体140将撞击拉动器156并使得该拉动器156运动。拉动器156包括板或块体，该板或块体有附接于其上的材料条带，通常是金属的，该材料条带在齿形块体140运动时绕砧台158变形。因此控制转向柱组件100的收缩。

图4表示了内部护罩部分102和外部护罩部分104以及上部轴部分108，为了清楚，省略了一些其它部件。图5是图4沿线a-a的剖视图。该剖视图表示了在本发明的本实施例中怎样在松开状态中减小自由游隙。

所述剖视图表示了布置成两对164a、164b的四个支承表面162a、162b、162c、162d，这四个支承表面162a、162b、162c、162d在使用时防止内部护罩部分102相对于外部护罩部分104旋转。两个支承表面162b、162c由内部护罩部分102的板132的侧面形成，而与板132的支承表面162b、162c接触的另外两个支承表面162a、162d由与外部护罩部分104相连的部件形成。为了能够调节该装置的部件中的误差，支承机构的可调节性由可调节的支承元件166来提供。

应当注意，支承表面162a-162d位于外部护罩部分中的狭槽处，并在夹持时提供了在外部护罩部分和内部护罩部分之间的接触点。

可调节的支承元件166(图7中所示，在本实施例中采用螺钉的形式)位于外部护罩部分104中的第一孔168内并在外部护罩部分102中的狭槽的侧壁中。可调节的支承元件166包括第一端170和第二端172，可调节的支承元件166的第一端170形成支承表面162d中的一个。可调节的支承元件166的第二端172包括用于接收调节工具的插座174。该插座174使得可调节的支承元件166能够旋转，以便改变可调节的支承元件166在第一孔168内的纵向位置。为了使纵向位置可变，本实施例的第一孔168和可调节的支承元件166包括互补的螺纹。

在替代实施例中，可调节的支承元件166的第二端172可以设置成手动操纵或者可以包括例如用于接收扳手的成形头部。而且，互补的螺纹可以由改变所述可调节的支承元件166的纵向位置的另一方法来代替。这种方法可以包括使可调节的支承元件166和第一孔168进行过盈配合，这样，摩擦保持它们的相对位置。技术人员显然知道用于调节所述可调节的支承元件166和保持它的位置的其它可行方案。

在外部护罩部分104中与可调节的支承元件166在直径上相对的是不可调节的支承元件176，该支承元件176呈销的形式，如图6中所示，并形成另一个支承表面162a。不可调节的支承元件176包括：头部178，支承表面162a形成于头部178上；以及尾部180，该尾部180被接收于外部护罩部分104内的第二孔182中。为了将不可调节的支承元件176紧贴地保持在外部护罩部分104内，一系列锚固件184形成于不可调节的支承元件176上。该锚固件184可弹性变形，以便保证紧密配合以及将不可调节的支承元件176保持就位。

可调节的支承元件166和不可调节的支承元件176可以由塑料形成，以便保证低摩擦，因为护罩的伸缩可能导致支承表面162a、162b、162c、162d的摩擦，这可能引起磨损。支承元件166、176或者仅仅支承表面162a、162b、162c、162d自身可以形成为使得各对164a、164b接触表面具有低摩擦系数。

在装配过程中，可调节的支承元件166将被调节，以便保证在调节过程中使得自由游隙减小或消除成只有外部护罩的偏转。因此将介绍设置支承表面的位置以使得自由游隙最小化的一种方法，但是其它方法也可以实现。

首先，内部护罩部分102将旋转，以使得内部护罩部分102的支承表面162b(在本例中形成于水平齿条132上)抵靠不可调节的支承元件176。一旦实现，可以调节所述可调节的支承元件166，以使得它与内部护罩部分102的另一支承表面162c接触。当两对164a、164b接触表面都接触时，自由游隙将消除，从而使得内部护罩部分102相对于外部护罩部分104的可能旋转最小。

可能希望保证内部护罩部分102和外部护罩部分104之间没有过高水平的摩擦。在这种情况时，可以进一步调节所述可调节的支承元件166，从而使得在它和它的相对支承表面162c之间的力最小，从而减小摩擦。可选择地，在初始调节过程中，能够保证可调节的支承元件166并不支承得紧靠水平齿条132的支承表面162c。

在对可调节的支承元件166进行所需的调节之前，还可能需要模拟夹持机构116在转向柱组件100上的负载。这样做的一种方法是在调节所述可调节的支承元件166之前向外部护罩施加恒定的可控制力。该恒定力能够是例如在夹持螺栓122将穿过的点处施加给外部护罩部分104的2kn。通过压缩外部护罩部分104(就像转向柱组件100处于夹持状态)，可调节的支承元件166的调节将更有效地减少当转向柱组件100完全装配和使用时的自由游隙。

施加力的另一种选择是施加增加的力，并在施加力时检测力的施加的梯度。因此，当检测到高的力梯度时，显然在外部护罩部分104和内部护罩部分102的柱形部分之间的自由游隙已消除。这时，可调节的支承元件166能够运动，以便消除在支承表面162a、162b、162c、162d之间的自由游隙。

可以预见，可能希望在制造和装配处理中调节转向柱组件100一次。因此，尽管可调节的支承元件166在装配过程中必须可调节，但是当需要时，它可以通过焊接、粘合剂，特殊螺纹结构或其它合适的固定装置而固定就位。

尽管内部护罩部分102的支承表面162b、162c已经介绍为形成于水平齿条132上，但是也可以使得它们形成于内部护罩部分102的另外部分上，例如主柱形部分。可选择地，可以提供附加的内部护罩支承元件，该内部护罩支承元件用作支承表面。例如，附加的导轨可以设置在水平齿条附近并与它平行，并与内部护罩部分连通，以避免水平齿条自身受到过大的力或磨损。然后，不可调节的支承元件和可调节的支承元件可以接触该附加导轨，而不是水平齿条。类似地，需要时，可以省略不可调节的支承元件，以便简化结构。

还可能希望将可调节的支承元件166包括在内部护罩部分102上，而不是外部护罩部分104上。这是在不脱离本发明范围的情况下能够对装置进行的很多可选调节中的一种。还能够提供两个或更多的可调节的支承元件。尽管一个是允许该装置消除或限制自由游隙所需的最小值，但是附加的可调节的支承元件可以允许装置的更大程度的调节灵活性。本领域技术人员还将知道其它可能的调节。