技术领域
背景技术
[0002] 已知提供一种可收缩的转向柱组件，其包括被
支撑在转向柱护罩内的
转向轴。为了防止在发生碰撞时对驾驶员造成严重伤害，转向柱应当能够在通过
方向盘施加轴向
载荷时进行收缩，例如当未被约束的驾驶员被抛甩到方向盘上的
正面碰撞时。
[0003] 通过使用具有削弱部段的轴，转向柱轴可以收缩。然而，在通常的现代车辆中，转向轴能够伸缩地收缩，其
中轴的第一部分在轴的第二部分上滑动。有利地，这种伸缩运动可以用于针对作用范围提供转向柱组件的一系列调节。在那种情况下，轴通常被支撑在护罩内，所述护罩也是可伸缩的并且包括两个部分：上护罩部分和下护罩部分。
锁定机构将转向轴固定在期望的长度，并且所述锁定机构通常布置成使其能够克服碰撞以便允许期望的长度收缩。
[0004] 为了允许在转向轴的整个两个部分上承载
扭矩，轴的一部分(所述部分通常是最靠近方向盘的上轴)的端部部分是中空的并且设置有围绕内表面的圆周的向内延伸的细长
花键。这些花键结合轴的另一部分的端部上的所对应的面向外的花键。花键防止轴的两部分围绕所述两部分共有的轴线发生相对旋转，同时允许轴可伸缩地滑动。可以以包覆成型的形式在花键上设置低摩擦涂层，所述低摩擦涂层还具有允许精确控制花键尺寸的益处。这对于防止轴的两部分相对于彼此倾斜是重要的。
[0005] 在发生碰撞时，必须允许护罩和转向柱轴伸缩地收缩，从而减小组件的总长度并允许方向盘向前移动。这是通过允许上轴在下轴上伸缩地移动或者允许所述上轴伸缩地移动到下轴中来实现的，并且类似地使得上轴在下护罩上滑动或滑动到下护罩中。已经观察到一个问题，即当处于高负荷时护罩的上部分达到其行程的极限的情况下，由此所述护罩的上部分会突然撞击护罩的下部分。这可能损坏护罩，并且当抵抗收缩的
力突然增加时也会给驾驶员带来
风险。
发明内容
[0006] 本发明旨在至少部分地改善在可用的收缩行程结束时与伸缩式转向柱组件的行为相关的问题。
[0007] 根据第一方面，本发明提供了一种可收缩转向柱组件，其包括被支撑在转向柱护罩内的伸缩式转向轴，所述伸缩式转向轴包括：
[0008] 第一轴，其具有中空端部，所述中空端部带有面向内的壁；
[0009] 第二轴，其具有位于第一轴的中空端部内的端部；
[0010] 阻尼器装置，其位于第二轴的在第一轴的中空端部内的端部处，所述阻尼器装置包括限定
接触部分的接触构件，所述接触部分接触所述面向内的壁，其特征在于，所述面向内的壁的一部分远离中空端部的开口端而渐缩，并且在转向柱组件收缩的情况下，阻尼器装置被迫沿着渐缩部分移动，因此阻尼器装置逐渐径向
变形，从而提供了抵抗转向柱组件进一步收缩的阻力。
[0011] 阻尼器装置在转向柱的正常使用中可以位于中空端部的非渐缩区域中，并且在转向柱组件的收缩期间移动到渐缩部分中。非渐缩部分的内径可以大于渐缩部分，使得阻尼器装置通过与中空端部的面向内的壁的接触而发生较小量的变形或者不发生变形。
[0012] 转向柱组件可以包括具有上部分和下部分的伸缩式柱护罩，对于在阻尼部件位于渐缩部分之外时(其中阻尼器沿着中空端部的面向内的壁滑动)的第二轴相对于第一轴的所有
位置，所述上部分和下部分可以自由地相对于彼此轴向移动，从而允许调节转向柱组件的收缩范围。
[0013] 阻尼器装置沿着渐缩部分的变形可以包括阻尼器装置的一部分发生弯曲、阻尼器装置的一部分发生压缩或者同时或依序地发生弯曲和压缩的组合。
[0014] 中空端部可以包括面向内的壁，所述面向内的壁设置有多个面向内的细长花键，所述多个面向内的细长花键均沿着轴而轴向延伸，渐缩部分位于中空端部中越过所述面向外的花键的更下方的位置，所述第二轴设置有一组面向外的细长花键，所述面向外的细长花键均沿着第二轴的端部的外表面轴向延伸，第二轴的花键与第一轴的花键相互接合，以防止这两根轴的相对旋转运动，同时允许这两根轴至少在发生碰撞时相对于彼此轴向移动，其中阻尼器装置在转向柱组件的正常使用中时接触第一部分的多个花键的末端，从而至少在阻尼器装置的位置处占据第二部分的端部与第一部分之间的任何径向自由游隙。
[0015] 孔的渐缩区域的横截面可以是圆形并且因此可以形成锥形的一部分，但是所述渐缩区域也可以具有其他的横截面。
[0016] 中空端部的渐缩区域的直径可以在远离第一轴的开口端的位置处平滑地减小。平滑的意思是孔的直径没有突然的阶跃变化。该区域可以在至少1cm或至少3cm，或10cm或更大的区域上线性地渐缩。当第二轴和第一轴朝向彼此移动时，阻尼器装置逐渐径向压缩，从而随着这样的压缩而吸收
能量。渐缩区域越长，则转向柱组件的收缩行程越长，在所述收缩行程上通过压缩接触装置来提供逐渐增加的阻力。
[0017] 阻尼器装置可以包括可径向变形的(例如弹性的)接触构件，所述接触构件固定到第二轴并且被置于静力作用下，力的大小决定构件的外部尺寸。其中构件的外边缘形成圆的一部分，力可以决定该圆的直径。
[0018] 静力可以是
压缩力、拉伸力或弯曲力或扭转力的任何组合，所述压缩力、拉伸力或弯曲力或扭转力的组合导致弹性构件在没有施加载荷时变形成与其自然静止形状不同的形状。最优选地，力是压缩力。
[0019] 接触构件优选地包括与第二轴的端部分离且通过
紧固件固定到第二轴的元件，所述紧固件向弹性构件施加力，所述力控制元件的外部尺寸。
[0020] 在替代方案中，接触构件可以是与第二轴部分一体化的部分。
[0021] 接触构件可包括大致截头圆锥形状，其具有内径和外径，所述接头圆锥形状在朝向内径的第一区域中通过紧固件而固定到第二轴部分的端部，该接触构件布置成使得接触构件的外边缘限定了与第一轴部分的多个花键的末端相接合的接触部分。第一区域可以限定接触构件的毂。
[0022] 接触构件的旋
转轴线可以与第二轴部分的
旋转轴线重合。
[0023] 接触构件可以通过紧固件固定到第二轴部分，使得接触构件的第二区域(所述第二区域从接触构件的毂径向偏移)接合第二轴的端部部分的成形表面，同时毂从第二轴的端部轴向偏移且与紧固件接合。
[0024] 可以调节紧固件，以改变将接触构件的第一区域拉向第二轴部分的端部的力，由此当向第二轴部分拉近毂时，成形表面压在构件的第二区域上使得构件变形，从而改变锥形的接触构件的外径。
[0025] 紧固件可以包括
偏压设备，所述偏压设备作用在紧固件的固定部分和接触构件的毂之间。这可以包括
弹簧，例如
螺旋弹簧。
[0026] 接触构件可以固定到第二轴的端部，使得锥体远离第二轴所指向，第二轴的端部的成形表面是凸面的，由此当紧固件将锥形的接触构件拉到终端部之上时锥体张开并且外径增加。
[0027] 在替代方案中，可以固定截头圆锥形的接触构件，使得锥体指向第二轴，所述第二轴的终端部分是凸面的，由此紧固件将锥形构件拉入凸面的终端部分中，从而导致外径减小。
[0028] 在终端部分是凸面的情况下，所述终端部分可以由围绕第二轴部分的端部设置的简单
倒角所限定。
[0029] 紧固件可包括带有
螺纹的
螺栓，所述螺栓穿过接触构件中的孔以接合第二轴中的
螺纹孔。螺栓的头部可以设置有适于与合适的工具接合的轮廓，所述合适的工具允许螺栓被拧紧。在设置有偏压设备的情况下，偏压设备可包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧围绕螺栓的杆同心地
定位。
[0030] 可以设置单个螺栓，所述单个螺栓
啮合第二轴中的螺纹孔。该孔可以沿第二轴而轴向延伸，并且可以位于第二轴的旋转轴线上。
[0031] 作为螺栓的替代方案，带有螺纹的
螺柱可以固定到第二轴部分的端部，所述端部穿过碟形的接触构件中的孔，并且由
螺母固定所述碟形的接触构件。
[0032] 螺栓或螺母或螺柱的螺纹可以设置有锁止性化合物或
粘合剂，以便防止所述螺栓、螺母或螺柱在已经设置好后(通常在初始组装期间)发生移动。
[0033] 第一轴部分可以具有沿其整个长度延伸的孔，以允许在第二轴与第一轴接合的情况下接近可调节的紧固件。
[0034] 在使用中，第二轴部分被推入第一轴部分中，并且可调节的紧固件被调节，直到接触构件已经占据任何不期望的自由游隙。然后可以检查
摩擦力以确保防振装置不会被太牢固地压在面向内的花键上。替代地，该检查可以通过在紧固件的调节期间故意振动轴并且留意当构件刚刚与花键接触时的共振
频率的变化来进行。
[0035] 本领域技术人员将理解的是大体截头圆锥形构件可以是所有能够被认为是大体圆锥形的多种形状。它可以仅在与第二轴部分接合的一个表面上是圆锥形。外边缘不需要是连续的，但应该在间隔开大约120度的至少三个区域上延伸，以便允许防振装置使第二轴部分在第一轴部分的中空端部内自定中。
[0036] 在一个优选的布置中，接触构件可以包括毂部分和多个径向延伸的指状物或瓣状物，所述指状物或瓣状物远离毂部分突出并形成大体圆锥的形状，所述毂限定径向内部部分，由此紧固件拉动构件和指状物或瓣状物，所述指状物或瓣状物均在指状物或瓣状物的最末端部处限定弧形的外接触外部分，所述弧形的外接触外部分接合第一轴部分的花键。
[0037] 优选的是，弧形的边缘
覆盖尽可能多的圆形路径，以接触最大数量的花键末端。
[0038] 第二轴的终端部分可以在毂和瓣状物的终端边缘之间的大致中间的区域中压紧每个指状物或瓣状物，所述每个瓣状物用作为单独的片簧。
[0039] 接触构件应该是弹性的，使得当紧固件松开时，构件将恢复成其无
应力的形状。接触构件可以例如包括金属构件，所述金属构件例如是
弹簧钢构件。但所述接触构件可以由可塑性变形的材料制成，所述可塑性变形的材料允许在安装过程中，当施加更大的
张力时，接触构件可以张开，但是在释放张力时，所述构件不会回弹到原始形状。这使得装配更加困难但在细心操作的情况下仍是可行的。
[0040] 可以存在至少5个或至少6个瓣状物，每个瓣状物均具有径向外表面，所述径向外表面限定接触部分，所述接触部分遵循这样的弧，所述弧位于以所述构件的轴线和伸缩式轴的轴线为中心的圆上。
[0041] 将瓣状物设置成允许每个所述瓣状物在调节紧固件时可以被独立地调节，以便最佳地占据两个轴部分之间的
径向游隙，而同时又不会引入过多的摩擦。
[0042] 每个瓣状物均可以带有轴向突出部，所述轴向突出部背向第二轴进入第一轴的中空端部，每个突出部均具有与中空端部的内壁接合的径向最外边缘。每个突出部或角状部均可以具有弹性并且有助于沿着内壁引导每个瓣状物。
[0043] 在使用中，每个突出部均可以通过在收缩期间的弯曲、剪切或压缩中的一种或多种方式来吸收能量。
[0044] 接触构件或者至少与第一轴的中空端部的花键接合的部分可以是低
摩擦材料，例如塑料材料。例如，可以使用聚乙烯材料。除了最佳地是低摩擦材料之外，材料还应该优选地耐磨，使得材料在调节转向柱轴的长度期间不会磨损。
[0045] 第一轴部分可以包括转向柱组件的上部分并且可以定位成比第二轴部分更靠近方向盘。第一轴部分的端部可设置有多个外部花键，用于接合方向盘毂的花键。
[0046] 下护罩部分可以包括用于扭矩
传感器的
输入轴。
[0047] 扭矩传感器可以另外包括通过扭力杆连接到输入轴的
输出轴。输出轴可以形成输入到变速箱组件的输入装置。
[0048] 护罩也可以是可伸缩的并且可以包括上护罩部分和下护罩部分，两者都能够伸缩地移动以便改变护罩的长度。
[0049] 当达到可允许的收缩行程的端部时，上部分可能撞击下部分，这种撞击发生在沿着第一轴的中空端部的渐缩区域在至少部分路径上推动阻尼器装置之后。因此，在护罩的两个部分彼此撞击之前收缩的一些能量被吸收，从而降低了撞击的严重性。
[0050] 上护罩部分可以定位成朝向转向轴的最靠近方向盘的端部，并且下部分可以定位成朝向轴的离方向盘最远的端部，上部分被至少部分地接收在下部分内，使得上部分可以在碰撞期间可伸缩地收缩到下部分中。
[0051] 第一轴可以位于最靠近方向盘的位置处，第二轴可以位于最远离方向盘的位置处。第二轴可以连接到变速箱组件，第一轴可以连接到方向盘。
[0052] 护罩可以通过支撑托架而固定到车辆，所述支撑托架包括：两条支撑托架臂，所述两条支撑托架臂从
基座部分悬挂以便包围护罩；夹持轨道，所述夹持轨道可释放地固定到上护罩部分并且包括大体
水平延伸的狭槽；夹持销，所述夹持销延伸穿过托架的每条臂中的开口，并且夹持销承载夹持机构，所述夹持机构能够在非夹持位置和夹持位置之间移动，在所述非夹持位置中轨道可以相对于夹持销自由移动，而在所述夹持位置中，轨道相对于夹持销被固定。
[0053] 转向柱组件可以具有固定的长度，仅在碰撞时可伸缩地收缩，或者可以针对作用范围来调节所述转向柱组件，或者可以针对倾斜程度来调节所述转向柱组件，或者可以针对作用范围和倾斜程度两者来调节所述转向柱组件。
附图说明
[0054] 现在将仅通过举例的方式参照附图描述本发明的一个
实施例，如附图所示：
[0055] 图1是在收缩之前处于正常使用位置中的根据本发明的示例性转向柱组件的横截面视图；
[0056] 图2是在收缩期间转向柱组件的类似于图1的视图；
[0057] 图3是该部分的更详细的视图；和
[0058] 图4和图5是本发明的阻尼器装置的两个实施例。
具体实施方式
[0059] 如图1所示，可收缩的转向柱组件100包括支撑在转向柱护罩内的两部分式伸缩转向轴。护罩具有上部分101和下部分102，所述上部分最靠近方向盘(未示出)定位，所述下部分最远离方向盘而定位并且被固定到变速箱(未示出)的壳体上。护罩支撑转向轴，所述转向轴包括第一(上)轴103，所述第一轴最靠近方向盘并且在上端部处终止，所述上端部具有用于接收方向盘的毂的花键联接器。第一轴103的离方向盘最远的端部被挖空，并且中空端部的内表面沿着最靠近开口端的部分设置有多个面向内的细长花键103a，所述细长花键均沿内表面轴向延伸。每个花键都具有相同的从根部到末端的高度，所述末端全部位于以第一轴103的轴线为中心的圆形路径上。
[0060] 越过花键的位置，孔的内壁从开口端渐缩。这种渐缩的内壁延伸数厘米的距离。渐缩的区段具有圆形横截面。还可以看到的是在中空部的底部处存在额外的非渐缩区域，如将看到的那样，所述非渐缩区域在转向柱组件的收缩结束时容纳阻尼器装置的非活动部分。
[0061] 转向轴还包括第二轴104，所述第二轴具有定位于第一轴103的中空端内的端部，所述第二轴的端部设置有一组面向外的细长花键104a，所述细长花键均沿第二轴的端部的外表面轴向延伸。第二轴的花键104a与第一轴的花键103a互补且相互接合，以便防止两个轴部分的相对旋转运动，与此同时允许两个轴部分至少在发生碰撞时或者在针对作用范围进行调节期间能够相对于彼此轴向移动。
[0062] 阻尼器装置在第一轴部分的中空端部内被固定到第二轴104的端部。阻尼器装置执行两个功能。第一功能是在收缩期间控制能量，第二功能是消除第一轴和第二轴之间的径向游隙。因此，阻尼器装置可以用作为防振装置，以便减少转向轴的两个部分的振动引起的咔哒声。
[0063] 在转向柱组件的正常使用期间，阻尼器装置占据第一轴103的中空部分内侧与第二轴之间的空间，从而与第一轴部分的花键103a的末端接触并且通过
修改两部分式轴的共振频率来帮助防止转向轴的过度振动。为此，间隔件装置必须确保阻尼器装置和面向内的花键之间没有间隙，并且理想地，接触装置在零自由游隙的条件下将非常小的压力施加到围绕中空端部的圆周的多个花键上，使得在间隔件装置所处的区域中，第二轴相对于第一轴不能径向移动。阻尼器装置还必须在柱组件的作用范围调节的完整正常范围内保持与花键接触。
[0064] 在附图的图4和5中示出了可以在本发明的范围内使用的阻尼器装置的两个实施例。
[0065] 两个阻尼器装置包括可弹性变形的构件108，所述构件具有径向最外边缘113，所述径向最外边缘位于距第二轴的轴线恒定的半径处，使得外边缘的所有部分位于期望的圆形路径上。接触构件108通过紧固件而固定到第二轴的端部。接触装置具有大体截头圆锥的形状，其具有内径和外径。更具体地，该构件包括毂部分112和多个径向延伸的指状物或瓣状物114，所述指状物或瓣状物远离毂部分突出并形成大致圆锥的形状。示出了六个瓣状物，每个瓣状物的外边缘位于圆形路径上并形成六条弧的组，所述六条弧均跨越圆形路径约50度。瓣状物之间的区域被一直
切除到弹性构件的毂。瓣状物114限定锥形形状。
[0066] 弹性接触构件108通过紧固件固定到第二轴部分的端部上。所述紧固件包括具有带螺纹的杆109和头部109a的螺栓。所述杆穿过构件的毂中的孔，所述孔小于螺栓的头部109a(螺栓位于构件的与第二轴相对的一侧)并且所述接合到第二轴中的螺纹孔的互补螺纹中。螺栓的头部109a设置有适于与合适的工具接合的轮廓，该工具使得螺栓被拧紧。
[0067] 螺栓保持接触构件，使得构件的毂112略微远离第二部分的端部，并且紧固件的头部将内部部分拉向第二轴104。因此，螺栓的螺纹杆在构件108的瓣状物被迫与第二轴部分接触时处于张力作用下。每个瓣状物114用作片簧并且通过该接触而变形，从而使得瓣状物114的外边缘向外张开。螺栓的杆109中的张力大小决定弹性构件张开多少，而这决定了瓣状物的外边缘所在的圆形路径的直径。在该示例中，在第二轴104的与瓣状物114接触的区域进行倒角，从而确保当螺钉被拧紧时，瓣状物114可以在第二轴的端部上平滑地滑动。倒角116实际上限定了锥形形状，所述锥形形状与接触构件的锥形形状互补，由第二轴形成的锥形被螺栓压入接触构件的锥形中。
[0068] 在两个示例中，呈螺旋弹簧形式的可选的偏压设备120位于紧固螺栓的螺纹杆109上，所述偏压设备作用在螺栓的头部109a和接触构件108的毂之间。设置弹簧，使得其被压缩。弹簧将压缩力施加到接触构件上，从而将所述接触构件牢固地推到轴部分104的倒角端部上，使得力取决于螺栓的设定位置以及螺旋弹簧120的压缩量。
[0069] 这种替代的布置确保即使接触构件108的外边缘在操作期间磨损，弹簧也将通过始终确保接触构件被压到第一轴的中空端部中的齿的末端上来补偿该效果。弹簧将继续磨损直到：(a)接触构件的毂撞击第二轴的端部，(b)弹簧变成未被压缩或(c)弹簧中剩余的压缩力不足以将所需的弯曲力施加到接触件的瓣状物。
[0070] 当存在这样的弹簧120时，在组装柱之后不需要拧紧螺栓。所述弹簧可以设置在精确
指定的距离处，这确保在组装柱之前正确的弹簧张力，并且可以在装配线上的下一个步骤中组装柱。接触构件的瓣状物将与螺旋弹簧一起稍微变形，以便允许接触构件变形且完美地配合到第一转向轴的中空端部中。
[0071] 角状部121设置在瓣状物114的每个上，这进一步促进了阻尼器装置在撞击期间的变形。
[0072] 阻尼器装置的第二实施例与第一实施例的不同之处在于所提供的角状部121的形状。
[0073] 在使用中，拧紧或松开螺栓以便使瓣状物114变形，直到达到这样的条件：其中，由接触构件的外边缘所限定的弧的直径无自由游隙地完全接触第一轴的花键103a的内部末端。与没有防振装置的布置相比，这有助于降低整个轴的共振频率，特别是在花键仅有短的重叠部的情况下。在组装和测试期间，可以设置一次螺钉，然后在转向柱组件的使用寿命期间不再改动。施加在轴的螺纹上的粘合剂确保螺钉不会随时间松动。
[0074] 虽然图1示出了处于正常使用位置的转向柱组件，其中接触部分接触上轴的花键，但图2示出了在上护罩撞击下护罩开始之前处于收缩期间的转向柱组件。可以看出，阻尼器装置已被迫进入中空端部的渐缩部分，从而引起接触构件的额外的径向变形。
