转向柱组件的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱组件，其包括能量吸收装置。

背景技术：

从现有技术中已知具有能量吸收装置的用于机动车辆的各种转向柱组件。在车辆碰撞时，能量吸收装置减弱了驾驶员对方向盘的冲击。在该过程中，转向柱在轴向方向上远离驾驶员移动到仪表板中，并且能量吸收构件(例如，轧制带或轧制止裂带)通过塑性变形吸收部分能量。

具有能量吸收装置的转向柱组件特别用于在方向盘中配备有安全气囊的车辆，在一些国家中可以在不佩戴安全带的情况下驾驶所述车辆。为了使受伤风险最小化，当驾驶员撞击方向盘或安全气囊时，能量吸收装置需要吸收作用在驾驶员上的大部分力。能量吸收装置所吸收的能量的量取决于许多因素，特别取决于驾驶员是否系好了安全带。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有能量吸收装置的转向柱组件，所述能量吸收装置根据情况表现出适当的能量吸收行为。

根据本发明，该目的通过一种用于机动车辆的转向柱组件来实现，所述转向柱组件包括车辆固定安装元件和套筒元件，所述套筒元件容纳在安装元件内并且安装成用于在安装元件中沿轴向方向移位，以调整转向柱组件。所述转向柱组件具有能量吸收装置，所述能量吸收装置适于牢固地联接到安装元件并且与套筒元件牢固地连接，能量吸收装置在车辆碰撞时由于套筒元件的纵向位移而发生变形，并且在此过程中吸收套筒元件的一部分动能。所述转向柱组件还包括具有打开位置和闭合位置的锁定元件，锁定元件当处于打开位置时允许调整套筒元件，当处于闭合位置时将所述套筒元件固定就位。此外，还提供了联接装置，其包括联接元件并且具有联接位置和断开位置。能量吸收装置包括至少第一吸收元件和第二吸收元件，第一吸收元件和第二吸收元件中的每一个被配置成在车辆碰撞的情况下通过套筒元件相对于安装元件的相对运动而塑性变形。在联接装置的联接位置中，第一吸收元件借助于联接元件牢固地联接到第二吸收元件。术语“借助于联接元件牢固地联接”在此应理解为意味着力借助于联接元件在所述两个吸收元件之间传递。所述两个吸收元件不一定彼此直接联接，而是仅借助于联接元件联接。所述两个吸收元件的联接可以涉及另外的构件。例如，第二吸收元件可以借助于联接元件直接联接到另外的构件，而所述另外的构件又直接联接到第一吸收元件。在锁定元件的闭合位置中，至少第一吸收元件牢固地联接到安装元件，并且在打开位置中，联接元件可与套筒元件一起在轴向方向上移动。在机动车辆的正常运行期间，锁定元件处于闭合位置并且联接装置处于联接位置。所述两个吸收元件可以均为吸收带。特别地，它们由能量吸收材料组成，例如由金属组成。然而，它们也可以具有不同的、合适的几何形状和/或由不同的、合适的材料或复合材料制成。在这种情况下，“合适的”意味着几何形状和材料选择允许吸收元件在塑性变形期间吸收能量。

因此，根据本发明的转向柱组件具有初始位置(其中联接装置处于联接位置并且锁定元件处于闭合位置)，在初始位置两个吸收元件联接到套筒元件，并且在车辆碰撞时，第一量的能量被所述两个吸收元件共同吸收。另外，转向柱组件还具有另外的位置(其中联接装置处于断开位置并且锁定元件处于闭合位置)，在另外的位置仅第一吸收元件联接到套筒元件，并且在车辆碰撞时，第二量的能量被第二吸收元件所吸收，所述第二量的能量小于所述第一量的能量。当锁定元件处于打开位置时，即使第二吸收元件联接到套筒元件，也可以相对于所述安装元件调整所述套筒元件。这通过以下事实来确保：只要锁定元件处于打开位置，联接元件就可在套筒元件的轴向方向上移动。

联接装置配置成使得基于车辆碰撞时的能量吸收要求，其保持在联接位置或切换到断开位置。这里的术语能量吸收要求是指由外部参数(例如驾驶员是否已经系好了他或她的安全带)确定的要求。另外的参数可以包括驾驶员的质量、当前车辆速度和/或车辆碰撞中的减速。换句话说，能量吸收要求指定在车辆碰撞时需要吸收的能量的量，以便以最佳可能方式缓冲驾驶员。因此，如果能量吸收要求高，则联接装置保持在其联接位置。另一方面，如果能量吸收要求相对较低，则联接装置切换到断开位置。例如，可以以限定的间隔(例如以100hz的频率)检查与能量吸收要求相关的参数，并且可以在车辆运动之前或期间相应地调整能量吸收要求。以这种方式，吸收元件的联接状态可以始终适应于当前的参数。

优选地，联接元件是转向齿条。借助于转向齿条的齿部，吸收元件中的每一个都通过匹配的反齿部简单地联接到转向齿条。

特别地，第一和第二吸收元件中的至少一个包括与转向齿条的齿部基本互补的齿部。

根据本发明的一种配置，能量吸收装置包括至少一个牢固地连接到第一吸收元件的滑块，所述滑块在锁定元件的闭合位置牢固地联接到安装元件并且在锁定元件的打开装置与安装元件断开。为了轴向调整套筒元件，锁定元件移动到打开位置，然后滑块可随着套筒元件在轴向方向上移动。能量吸收装置还可以包括多个滑块，特别是为每个滑块提供单独的锁定元件。

根据本发明的另一配置，滑块和第二吸收元件均包括与转向齿条的齿部基本互补的齿部。这意味着第二吸收元件然后可以借助于转向齿条牢固地联接到滑块，从而也可以联接到第一吸收元件。

根据一个方面，在锁定元件的闭合位置中，滑块以联锁和摩擦配合中的至少一种连接到锁定元件。这确保了滑块与锁定元件之间的特别好的联接，例如，滑块具有齿部，并且锁定元件具有相应的齿部。以这种方式，确保了轴向方向上的可靠锁定。另外，还可以借助于电驱动利用齿部在轴向方向上调整套筒元件。

优选地，联接装置包括具有第一和第二位置的调整元件，所述调整元件当处于第一位置时将联接元件保持在联接位置中，当处于第二位置时将联接元件保持在断开位置。换句话说，联接装置适于通过调整元件从第一位置移动到第二位置而从联接位置切换到断开位置。

进一步优选的是，调整元件是引导部件，特别是楔形板，其具有被配置为纵向引导件并且与联接元件接触的上侧，所述引导部件在背离上侧的下侧上具有楔形突起。特别地，联接元件可沿着引导部件的上侧在轴向方向上移动，这即使在联接装置的联接位置中也允许调整套筒元件。

根据一个方面，调整元件和联接元件借助于连接部件连接，使得联接元件可在套筒元件的轴向方向上相对于调整元件移动，特别是其中联接元件和调整元件在垂直于轴向的方向上相对于彼此不可移动。因此，联接元件沿着引导部件被稳定地引导，并且联接元件仅可在轴向方向上相对于调整元件移动。这即使在调整套筒元件期间也确保了两个吸收元件之间的稳定连接。

当沿轴向方向观察时，连接部件可以是具有基本上c形的横截面的成型部件。

根据另一方面，安装元件具有设置在其中的凹部，特别是拉长的孔，其形状使得它们能够接收引导部件的楔形突起，从而产生引导。这更特别地导致了引导部件的两个不同位置。在第一位置，楔形突起容纳在凹部中，并且在第二位置，楔形突起在凹部外搁置在安装元件上。特别地，引导部件的第一和第二位置使得在套筒元件的轴向方向上，引导部件当处于第一位置时与第二位置相比降低，即沿着拉长的孔降低。

当沿套筒元件的轴向方向观察时，凹部可以倾斜地布置，优选地每个凹部朝向方向盘倾斜地布置。当楔形突起位于凹部中并且足够大小的力朝向方向盘作用在引导部件上时，楔形突起沿着凹部的边缘滑动并且引导部件被提升。反过来，当楔形突起位于凹部外并且引导部件受到远离方向盘的方向的力作用时，楔形突起沿着凹部的边缘滑动到凹部中并且引导部件被降低。

特别地，在联接装置的断开位置中，引导部件的楔形突起容纳在凹部中。引导部件的降低还将导致联接元件的降低，使其与能量吸收装置脱离，从而使得第二吸收元件与第一吸收元件断开。这允许联接装置以简单的方式从联接位置切换到断开位置。

优选地，联接装置具有烟火致动器和电动致动器中的至少一种，该致动器被配置成在发生碰撞时或之前将联接装置从联接位置切换到断开位置。特别地，当能量吸收要求相对较低时，致动器将联接装置切换到断开位置，如上面进一步说明的。这里的烟火致动器具有切换时间非常短的优点。另一方面，电动致动器具有可以多次使用的优点，即，它可以在联接位置与断开位置之间多次切换联接装置。

致动器还优选地包括可移动的、例如可缩回的保持部件，安装元件具有适于容纳保持部件的凹部，特别是其中，当处于延伸位置时，保持部件将调整元件保持在第一位置，并且致动器被配置成在发生碰撞时或之前缩回保持部件。在这种情况下，调整元件的正面可以靠在保持部件上。以这种方式，联接装置可以在联接与断开位置之间特别快速地切换。

特别地，保持部件可在凹部内移动，例如也在轴向方向上移动。由此，保持部件确定调整元件的轴向位置。例如，通过螺钉将致动器在安装元件处固定就位，由此只要保持部件处于其延伸状态，调整元件的轴向位置就被固定。

在一个优选的实施例中，提供弹簧元件，所述弹簧元件将联接装置推向断开位置。因此，不需要外力来将联接装置从联接位置切换到断开位置。

附图说明

参照附图，本发明的其它优点和特征将从以下描述和附图中变得显而易见，在附图中：

-图1示出了根据本发明的转向柱组件的透视图；

-图2示出了根据图1的本发明的转向柱组件的细节的侧视图；

-图3(a)和(b)分别示出了处于联接位置的根据图1的本发明的转向柱组件的细节的正视图和透视图；

-图4(a)和(b)分别示出了处于断开位置的图3的细节的正视图和透视图；

-图5示出了处于断开位置的根据图1的本发明的转向柱组件的另一透视图；

-图6示出了根据图1的本发明的转向柱组件的侧视图；

-图7示出了根据图1的本发明的转向柱组件的安装元件的侧视图；

-图8示出了处于断开位置的根据图1的本发明的转向柱组件的图2的细节的侧视图；以及

-图9(a)至(c)示出了根据图1的本发明的转向柱组件的联接装置的详细视图。

具体实施方式

图1和2示出了通常用于机动车辆、特别是客车的车辆转向柱组件10的透视侧视图。

转向柱组件10包括套筒元件12和车辆固定安装元件14(如图2所示)。套筒元件12在安装元件14中安装成在套筒元件12的轴向方向上(基本上沿着轴线a)是可移动的。机动车辆的方向盘附连到套筒元件12上，使得可以通过移动套筒元件12来调整方向盘的轴向位置。

套筒元件12形成用于转向轴16的容纳部，所述转向轴16在套筒元件12中安装成可围绕轴线a旋转并且可与所述套筒元件一起轴向调整，以用于方向盘调整。

能量吸收装置18设置在套筒元件12的外侧上并且牢固地连接到套筒元件12。

安装元件14借助于载体(未示出)优选地高度可调整地连接到机动车辆的底盘，并且牢固地安装在车辆中。

安装元件14还包括锁定元件20，所述锁定元件20被配置成使得其能够将套筒元件12沿轴向方向固定(即锁定)就位。更确切地说，锁定元件20具有打开位置和闭合位置。在打开位置，套筒元件12被释放以在轴向方向上移动。然而，在闭合位置，套筒元件12在轴向方向上固定就位。

锁定元件20适于在打开位置与闭合位置之间移动，例如借助于操作杆(未示出)，其中标准位置(即机动车辆正常运行期间的位置)是闭合位置。

能量吸收装置18包括第一吸收元件22和第二吸收元件24以及滑块26。

在图1至8所示的实施例中，两个吸收元件22、24均以吸收带的形式存在。优选地，两个吸收元件22、24均由金属制成。然而，它们也可以具有不同的合适的几何形状和/或由不同的合适的材料或复合材料制成。这里的术语“合适的”是指几何形状和材料选择允许吸收元件22、24在塑性变形期间吸收能量，如下面将使用吸收带的示例所讨论的那样。

在所示的变型中，第一吸收元件22是轧制止裂带，第二吸收元件24是轧制带。然而，两个吸收元件22、24中的每一个都可以是轧制带或轧制止裂带。

在所示的示例性实施例中，第一和第二吸收元件22、24各自基本上分别具有弯曲成u和j的金属条的形状。因此，两个吸收元件22、24均包括第一支腿28、30和第二支腿32、34(参见例如图3(a)和4(a))，第一支腿28、30和第二支腿32、34各自通过弧形段36、38(见图1)彼此连接。

两个吸收元件22、24通过它们相应的第一支腿28、30牢固地连接到套筒元件12。第一吸收元件22通过其第二支腿32牢固地连接到滑块26。

在锁定元件20的闭合位置中，滑块26借助于锁定元件20以联锁和/或摩擦配合连接到车辆固定安装元件14，使得第一吸收元件22的第二支腿32也牢固地连接到安装元件14。

锁定元件20和滑块26可以具有基本上彼此互补的齿部，使得锁定元件20和滑块可以在滑块26的各个轴向位置处锁定在一起。替代性地或附加性地，锁定元件20和滑块26可以以使得它们可以在各个轴向位置处以摩擦配合彼此连接的方式配置。

第二吸收元件24的第二支腿34可以借助于机械联接装置40牢固地联接到第一吸收元件22，更确切地联接到第一吸收元件22的第二支腿32。

联接装置40包括呈转向齿条的形式的联接元件42和呈引导部件(此处为杆状部件)的形式的调整元件44，在这里所示的实施例中，所述调整元件是楔形板。

另外，还提供了致动器46(参见图3至5)，在图1和2中仅可以看到致动器46的可缩回的保持部件48。

调整元件44具有基本上平坦的上侧50(参见例如图1和9)，其与联接元件42接触。调整元件在背离上侧50的下侧上具有多个楔形突起52。

如在图3(a)和4(a)中特别清楚可见的，联接元件42和调整元件44可以借助于连接部件54彼此连接。拉长的连接部件54被构造为异形轨道，具有基本上c形的横截面。在此，连接部件54的支腿接合在联接元件42和调整元件44的相应的侧向凹部中。因此，联接元件42可在套筒元件12的轴向方向上相对于调整元件44移动。然而，联接元件42和调整元件44在垂直于调整元件44的上侧50的方向上彼此牢固地连接。

在这里所示的变型中，第一和第二吸收元件22、24的下侧各自具有齿部56、58，所述齿部56、58基本上与联接元件42的齿部60互补。当第一和第二吸收元件22、24的齿部56、58均与联接元件42的齿部60接合(联接装置40的联接位置)时，第一和第二吸收元件22、24彼此牢固地联接。由于第一吸收元件22牢固地附连到滑块26，因此，第二吸收元件24也牢固地联接到滑块26。这意味着，在锁定元件20的闭合位置，第二吸收元件24(更确切地说，其第二支腿34)也牢固地连接到安装元件14。因而，第二支腿34是车辆固定的。

图2以侧视图示出了转向柱组件10的截面，其中示出了安装元件14的壳体62(图1中未示出)。

壳体62具有设置在其中的凹部64，所述凹部64被设计为拉长的孔。凹部64优选地沿轴向方向朝向方向盘(未示出)倾斜。凹部64被配置成使得它们可以接收楔形突起52以形成倾斜引导件。

这更具体地导致调整元件44的两个不同位置。在图2、3(b)、6和7中所示的第一位置，楔形突起52在凹部64外搁置在安装元件14的壳体62上。在图4(b)和8中所示的第二位置，楔形突起52容纳在凹部64中。特别地，调整元件44的第一和第二位置是这样的，在第二位置，从套筒元件12的轴向方向观察，与第一位置相比，调整元件44垂直降低。

另外，壳体62还具有另一凹部66，其可以容纳致动器46的保持部件48。

在下文中，将更详细地讨论转向柱组件10的操作原理。

图1至3、6和7示出了在机动车辆的正常运行期间的转向柱组件。

锁定元件20处于闭合位置并且联接装置40处于联接位置。在此，调整元件44的正面靠在保持部件48上，所述保持部件48容纳在凹部66中，所述凹部66优选地朝向方向盘在轴向方向上倾斜地布置。因此，保持部件48将调整元件44保持在上述第一位置，在所述第一位置，联接元件42与两个吸收元件22、24接合。

特别地，调整元件44的轴向位置因此由保持部件48限定。为了设置调整元件44的精确轴向位置，在安装致动器46时，保持部件48可以在凹部66内移动直到期望的位置。然后，致动器附连到壳体62上，例如借助于匹配孔70(参见图6和7)中的螺钉68。这固定了保持部件48的轴向位置并因此固定了调整元件44的轴向位置。

现在，如果发生了确定要求吸收高能量的车辆碰撞，例如因为驾驶员没有系紧他或她的安全带，则联接装置40保持在联接位置。

在套筒元件12的轴向方向上作用在方向盘上的力使得套筒元件12在轴向方向上移位，并且两个吸收元件22、24的第一支腿28、30随之移位。

由于锁定元件20处于闭合位置，两个吸收元件22、24的第二支腿32、34借助于滑块26牢固地连接到安装元件14，即基本上是车辆固定的。在这里不考虑在车辆碰撞中施加如此大的力以使安装元件14也移位的情况。

第一支腿28、30相对于第二支腿32、34的相对运动导致两个吸收元件22、24塑性变形，从而吸收能量。

如果两个吸收元件22、24中的一个形成为轧制止裂带，则其另外分别在其第一支腿28或30处从套筒元件12上撕下，从而吸收附加的能量。两个吸收元件22、24也可以都形成为轧制止裂带。

另一方面，如果发生了确定要求吸收低能量的车辆碰撞，其中，则联接装置40从联接位置切换到如下所述的断开位置。

可以呈烟火致动器或电动致动器的形式的致动器46将保持部件48缩回。因此，调整元件44的正面不再靠在保持部件48上并且可以沿套筒元件12的轴向方向移动。

在车辆碰撞期间由于沿轴向方向作用在套筒元件12上的力，第二吸收元件24也受到轴向力的作用。该力经由第二吸收元件24的齿部58传递到联接元件42的齿部60。在所示的实施例中，力从联接元件42经由第一吸收元件22的齿部传递到滑块26。作用在联接元件42上的力不仅具有在轴向方向上的分量，而且还具有与其垂直的附加的分量(即基本上在垂直于联接元件42与调整元件44之间的接触表面的方向上)。该力的这个附加的分量倾向于将联接元件42与吸收元件22、24分离开，该分量的大小主要取决于齿部56、58、60的几何形状和第一吸收元件22与联接元件42之间以及第二吸收元件24与联接元件42之间的连接部的摩擦系数。

这些力使楔形突起52沿着凹部64的边缘滑动到凹部64中，并且调整元件44被降低。由于联接元件42除了在轴向方向上与调整元件44牢固地连接，这也导致联接元件42被降低。联接元件的降低位置在图4、5和8中示出。

这使得吸收元件的齿部56、58从联接元件42的齿部60脱离(联接装置40的断开位置，参见图4、5和8)，使得第二吸收元件24不再联接到第一吸收元件22，特别是也不再联接到滑块26。因此，第二吸收元件的第二支腿34不再是车辆固定的，并且在套管元件12移位时，它会随之移动。

另一方面，第一吸收元件22的第二支腿32继续是车辆固定的并且在车辆碰撞期间通过第一支腿28的塑性变形和/或撕开来吸收能量，如上所述。在这种情况下吸收的能量的量比前面描述的吸收元件22、24都吸收能量的情况下少。

为了可靠地将调整元件44移动到第二(降低)位置而与齿部56、58、60的几何形状和摩擦系数无关，可以提供弹簧元件72，其将调整元件44推向第二位置(参见图3(a)、4(a)和5)。在这种情况下，联接元件42和调整元件44通过如上所述的连接部件54彼此连接，由此弹簧元件72将联接元件42推向断开位置。

如已经提到的，在机动车辆的正常运行中，锁定元件20处于闭合位置并且联接装置40处于联接位置。

为了能够在轴向方向上调整方向盘，锁定元件20例如借助于操作杆从闭合位置移动到打开位置，从而使滑块26被释放并且不再是车辆固定的。

联接装置40在此保持在联接位置，使得两个吸收元件22、24和滑块26彼此牢固地连接。

在套筒元件12沿轴向方向移位时，两个吸收元件22、24和滑块26跟随套筒元件12的运动，而两个吸收元件不会塑性变形。这是可能的，因为联接元件42借助于连接部件54连接到调整元件44，以便可沿轴向方向移动，调整元件被车辆固定在联接位置。这允许联接元件42在轴向方向上跟随吸收元件22、24的运动，只要锁定元件20处于打开位置即可。

在图9(a)至(c)中示出了由方向盘的调整产生的联接元件42相对于调整元件44的各种位置。图9(a)示出了方向盘相对于轴向方向位于中心位置的情况。图9(b)和(c)分别示出了方向盘相对于轴向方向远离驾驶员和朝向驾驶员调整的情况。