CN110461685A - 具有能量吸收装置的转向柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱，该转向柱包括内壳体管(1)和外壳体单元(2)，内壳体管(1)以可旋转的方式支承转向轴(4)，内壳体管(1)以能够沿轴向方向(3)移动的方式被接纳在外壳体单元(2)中并且能够在外壳体单元(2)中固定，该转向柱还包括能量吸收装置(5)，能量吸收装置(5)功能性地布置在壳体管(1)与壳体单元(2)之间，并且当壳体管(1)相对于壳体单元(2)以可伸缩的方式移动时，在碰撞的情况下产生的能量中的一部分能量能够被吸收在能量吸收装置(5)中，其中，能量吸收装置(5)具有至少一个变形带(6、7)，变形带(6、7)被制动元件(9、10)拉动并且因此变形。为了减小整个转向柱的安装空间，根据本发明，所述转向柱被改进，其中，变形带(6、7)紧固在承载板(8)上，承载板(8)又紧固至壳体管(1)并且沿轴向方向(3)突出超过壳体管(1)。

Description

具有能量吸收装置的转向柱
本发明涉及用于机动车辆的转向柱，该转向柱具有内壳体管和外壳体单元，内壳体管以可旋转的方式支承转向轴，内壳体管以能够沿轴向方向移动的方式被接纳在外壳体单元中并且能够在该外壳体单元中固定，该转向柱还具有能量吸收装置，该能量吸收装置功能性地布置在壳体管与壳体单元之间，当壳体管相对于壳体单元以可伸缩的方式移动时，在碰撞的情况下产生的能量中的一部分能量可以被吸收在该能量吸收装置中，其中，能量吸收装置包括至少一个变形带，变形带被制动元件拉动并由此变形。
从DE 10 2011 015 140 A1已知这种具有能量吸收装置的转向柱，其中，变形带布置在内壳体管上。为了提供用于可伸缩移位的足够的路径，变形带必须足够长。由此产生相应地定尺寸成足够长以将变形带固定至其的壳体管。该解决方案的缺点在于，该解决方案需要用于转向柱的大的安装空间，或者这种空间必须保持畅通无阻，因为在碰撞的情况下不可以存在各个部件的任何相撞。
本发明提出要解决的问题是指出一种具有能量吸收装置的转向柱，该转向柱同时包括紧凑的设计并且在碰撞的情况下能够沿着很长的距离伸缩。
该问题通过专利权利要求1的特征来解决。有利实施方式在从属权利要求中进行描述。
根据本发明，变形带紧固在承载板上，该承载板又紧固至壳体管。
优选地，承载板沿轴向方向突出超过壳体管。由于这种措施，变形带可以被延长超过壳体管的端部，而壳体管自身不必更长。在较短的内壳体管的情况下，外壳体单元并且因此整个转向柱可以在轴向方向上更短且更紧凑。即使如此，在变形带上也可以获得较长的变形距离。
特别是在外壳体单元的设计防止壳体管被推入到壳体单元中一任意距离时，本发明可以有利地使用。在这种情况下推荐了一种实施方式，在该实施方式中，在碰撞的情况下，承载板的突出超过壳体管的部分与变形带一起轴向地穿过外壳体单元的开口。优选地，承载板在碰撞发生之后沿轴向方向突出超过外壳体单元。对于本实施方式，由于承载板的突出部分与变形带一起包括比整个壳体管小得多的横截面积，因此在壳体单元中仅需要小的开口。
在特别有利的实施方式中提出，所述开口径向地布置在用于转向轴的轴承外侧。这种轴承防止壳体管在壳体单元中的进一步轴向移位。轴承可以设计为滑动轴承或滚珠轴承。但轴承不需要沿着轴承的整个圆周与壳体单元接触。可以设置的是，轴承安装在适配件中，并且适配件又安装在壳体单元中。因此，在承载板的突出部分与变形带一起的区域中，可以在滑动轴承或滚珠轴承的外边缘与壳体单元的容置部之间设置开口。
承载板借助于铆钉连接件以有利地简单方式紧固至壳体管。
承载板提供了下述优点：变形带被保持在距壳体管预定的距离处，使得在碰撞的情况下通过承载板防止变形带的屈曲，并且因此可以防止变形带从制动元件移出。由于承载板，因此不需要各设计措施，所述设计措施比如是变形带中面向壳体管的凸起腹板。
本发明还可以有利地用于两个变形带紧固至承载板的转向柱中，所述两个变形带与两个制动元件相互作用。两个变形带相比于单个变形带可以在碰撞的情况下吸收更多的能量。
在有利的改型中提出，变形带以一个在另一个顶部上的方式布置，位于顶部的第一变形带比位于下面的第二变形带窄，第一变形带被较窄的第一制动元件包围并夹持，并且第二变形带被较宽的第二制动元件包围并夹持。位于顶部的第一变形带是指在径向上距壳体管最远的变形带，而位于下面的第二变形带布置在第一变形带与壳体管之间。对于两个变形带的这种设计特别紧凑，因为这种设计相比于具有单个变形带的实施方式几乎不需要更多的安装空间。
进一步有利的实施方式要求制动元件通过带齿板接合或联接至外壳体单元，设置有齿的锁定元件通过夹持装置接合至外壳体单元，该夹持装置将锁定元件压靠于带齿板，以便在驱动操作期间将带齿板以不可移动的方式固定在壳体单元上，使得在碰撞情况下壳体管相对于壳体单元的移位只能通过启用能量吸收装置来实现。带齿板包括一排独立的齿，所述一排独立的齿可以与锁定元件的齿接合。本实施方式使得转向柱能够在轴向方向上纵向运动。当夹持装置打开时，通过施加很小的力，带齿板与壳体管一起可以相对于锁定元件和壳体单元轴向地移位。如果夹持装置被锁定，则锁定元件与带齿板之间的相对移位不能再实现。这种夹持装置在原理上是熟悉的并且可以包括例如花键、凸轮或倾斜销齿轮的作为这种夹持装置的运动传动装置，该运动传动装置将夹持螺栓的旋转转换成夹持运动或夹持力。替代启用杆，夹持装置也可以由机动驱动器启用。因而，在碰撞的情况下，壳体管在壳体单元内的移位仍然仅可以通过消耗相当大的力而发生，于是变形带发生变形并且吸收能量。
有利地，第一制动元件可以借助于能够释放的联接件接合至第二制动元件和带齿板，而联接件能够借助于烟火开关释放，使得在碰撞的情况下仅第二制动元件使第二变形带变形。在碰撞的情况下，如果中央控制单元在评估了对应的传感器之后确定相对较少的能量需要被吸收在能量吸收装置中，则中央控制单元可以通过电脉冲来触发烟火开关，该烟火开关点燃推进剂装料并在最短的时间内释放所提及的两个制动元件之间的联接件，使得第一制动元件保持在其静置位置中，而第二制动元件沿着第二变形带被拉动。能量仅被吸收在第二变形带中。
优选地，壳体单元由支架支承。支架可以牢固地连接至机动车辆并且优选地包括彼此平行延伸的两个侧颊板，而壳体单元被接纳在侧颊板之间。可以设置的是，壳体单元可以相对于支架转动。由于壳体单元以及被接纳在该壳体单元中的内壳体管相对于支架的转动能力，因此提供了高度调节。
优选地，承载板构造为扁平带。承载板可以形成为经冲压且弯折的金属板部件。这提供了简单且成本有效地生产承载板的优点。
现在将在附图的帮助下对本发明的两个示例性实施方式进行更详细地解释。附图具体地示出为：
图1以立体图示出了根据本发明的转向柱；
图2是图1的转向柱在没有外壳体单元的情况下的内壳体管的立体图；
图3是图1的转向柱处于安装状态时从不同的视图方向观察时的立体图；
图4与图3类似，但是处于车辆碰撞之后的套缩状态；
图5示出了处于拆卸状态的内壳体管和能量吸收装置；
图6示出了穿过处于正常操作状态的内壳体管和能量吸收装置的纵向截面；
图7以在车辆碰撞之后处于缩回状态的外壳体单元的部分表示示出了穿过壳体管的纵向截面；
图8以立体图示出了根据本发明的采用第二实施方式的转向柱。
图1示出了根据本发明的转向柱，其中，内壳体管1以可在轴向方向3上移动的方式接纳在外壳体单元2中，使得转向柱可伸缩。在壳体管1中以可绕纵向轴线L旋转的方式安装有转向轴4。轴向方向3与纵向轴线L平行，因此轴向方向3相当于纵向轴线L的方向。转向轴4同样地包括两个可相对于彼此伸缩的转向轴件，其中，转向轴4在其前端部处包括联接部分41，以用于与中间转向轴的万向接头的叉状部联接。外壳体单元2由连接至车辆的后支架100支承。支架100包括两个侧颊板101，并且侧颊板101各自包括沿正交于纵向轴线L的方向延伸的长方形孔102。外壳体单元2包括前保持部分201，壳体单元2可以通过该前保持部分201被紧固至车辆。保持部分201在外壳体单元2和内壳体管1相对于支架100转动时发生弹性变形，以在高度方向H上提供高度调节。
壳体管1与壳体单元2之间操作性地布置有能量吸收装置5，该能量吸收装置5包括第一变形带6和第二变形带7，第一变形带6和第二变形带7安装在承载板8上。承载板8借助于两个铆钉连接件14、17紧固至壳体管1。第二变形带7直接安装在承载板8上，该第二变形带7由相同的铆钉连接件14、17紧固。第一变形带6安装在第二变形带7上，该第一变形带6在其前端部处借助于铆钉连接件15直接紧固至承载板8，该承载板8包括用于此目的的偏置部18。第一变形带6的后端部借助于铆钉连接件16紧固至第二变形带7。
第一变形带6在第一变形带6的变形区域中形成为比第二变形带7更窄。在第一变形带6上座置有第一制动元件9，该第一制动元件9包围第一变形带6并且在侧部处夹持第一变形带6。第一制动元件9设计为变形滑板并且包括一对螺栓状倒圆突出部91，所述一对螺栓状倒圆突出部91在碰撞的情况下与第一变形带6相互作用并且使变形带6的窄侧变形。第二制动元件10构造成略微更宽并且包围第一变形带6和第二变形带7两者，但第二制动元件10仅夹持第二变形带7，而第一变形带6可以自由滑动穿过第二制动元件10。第二制动元件10直接紧固至带齿板11的一个端部，而第一制动元件9紧固至桥接部19，该桥接部19将两个制动元件9、10接合在一起。第一制动元件9与桥接部19之间的连接是可释放的。第二制动元件10设计为变形滑板，同时制动元件10包括第一对螺栓状倒圆突出部111和第二对螺栓状倒圆突出部112，所述第一对螺栓状倒圆突出部111和所述第二对螺栓状倒圆突出部112在碰撞的情况下与第一变形带6的窄侧相互作用并且使第一变形带6的窄侧变形。第一对突出部111和第二对突出部112在纵向轴线L的方向上彼此间隔开。
烟火开关13借助于螺钉20紧固至桥接部19。烟火开关13设计成对将第一制动元件9接合至桥接部19的联接件12进行切换。联接件包括螺栓，该螺栓突出到第一制动元件9的钻孔21中。
当壳体管1在碰撞的情况下相对于带齿板11沿轴向方向3移位时，壳体管1带着承载板8和两个变形带6、7与壳体管1一起移位。变形带6、7被制动元件9、10拉动，于是第一制动元件9的所述一对突出部91使第一变形带6变形，并且第二制动元件10的第一对突出部111和第二对突出部112使第二变形带7变形。在该过程中变形带6、7吸收了由壳体管1的移位所提供的能量。
如果在碰撞的情况下要吸收较少的能量，则烟火开关13通过机动车辆的中央控制单元启用，于是联接件12的螺栓被从第一制动元件9的钻孔21中拉出。现在，如果第一变形带6沿轴向方向3移动，则第一制动元件9将在第一变形带6上保持处于第一制动元件9的起始位置并且将由第一变形带6沿轴向方向3一起带动。以这种方式，第一制动元件9不会沿着第一变形带6滑动，并且因此相关联的变形能量将不会被吸收。仅第二变形带7将通过第二制动单元10拉动和变形，并且因此，整体上仅第二变形带7的变形能量将被吸收。
如从图6和图7最佳地观察到的，承载板8与第一变形带6并且在较小程度上还有第二变形带7一起在轴向方向3上延伸超过壳体管1的左端部，如图4至图7中所示。由于这个措施，变形带6、7可以构造成比在变形带6、7必须在壳体管1的长度上适应的情况下更长。相反地，壳体管1也可以在轴向方向3上更短，而不必也使变形带6、7更短。更长的壳体管1将需要更长的壳体单元2，使得转向柱整体上会更长且不太紧凑，并且使得转向柱包括更大安装空间要求。由于位于承载板8上的根据本发明的变形带6、7在轴向方向上突出超过壳体管1的布置，因此，转向柱可以整体上在轴向方向3上设计得更紧凑且更短。
在碰撞的情况下，壳体管1在壳体单元2内部移位达到移位必须结束的点，因为在移位必须结束的点处布置有用于将转向轴4安装在壳体单元2中的滚珠轴承22。滚珠轴承22阻碍了壳体管1在轴向方向3上的进一步移位。这可以从图7最佳地观察到。图7中的穿过纵向轴线L的示意性表示的纵向截面示出了在碰撞已经发生之后的转向柱，因此内壳体管1完全叠缩到外壳体单元2中。
然而，滚珠轴承22对承载板8与变形带6、7一起沿轴向方向3突出超过壳体管1的部分不构成阻碍，因为该部分被定型为偏心部。该部分穿过开口23，开口23形成在壳体单元2的壁24与适配件25之间，设计为封闭式滚珠轴承的轴承22安装在适配件25中。适配件25被安装并且固定在壳体单元2的接纳开口中。因此承载板8和变形带6、7的端部从开口23突出，如图4中可以观察到的。在壳体单元2外侧的该区域中，仅足够的径向区域必须在转向轴4周围保持无阻碍，而这由承载板8和变形带6、7的偏心布置来保证。
图1和图2示出了带齿板11与安装在外壳体单元2上的夹持装置26如何相互作用。夹持装置包括夹持螺栓261，该夹持螺栓261延伸穿过外壳体单元2的开口并且延伸穿过支架100的侧颊板101的长方形孔102。夹持螺栓261以旋转固定的方式连接至操作杆27和凸轮盘262。凸轮盘262与作为运动传动装置的连接盘263相互作用，以用于提供沿夹持螺栓261的轴线方向的夹持运动。夹持装置26可以在释放位置与固定位置之间转换。如果夹持装置26被释放、即处于释放位置，则壳体管1与带齿板11一起可以相对于壳体单元2沿轴向方向3自由移位，并且壳体单元2和壳体管1可以相对于支架100绕方向盘(未示出)的位置转动，以满足驾驶员在轴向方向3和高度方向H上的需求。
操作杆27设置成用于夹持装置26的释放和拉紧。在夹持装置26的释放状态中，设置有齿部的锁定元件28与带齿板11断开接合，使得带齿板11能够在轴向方向3上略微地移位。带齿板11包括具有齿的齿部，该齿部可以与锁定元件28的齿部接合。当夹持装置26被拉紧时，锁定元件28通过其齿部压靠于带齿板11的齿部。由于锁定元件28以不可在轴向方向3上移动的方式安装在外壳体单元2中，因此，处于拉紧状态、即处于夹持装置26的固定位置的带齿板11不能再相对于壳体单元2沿轴向方向3移位。因此，带齿板11刚性地连接至壳体单元2。如果在碰撞的情况下在轴向方向3上产生特别大的力，则壳体管1在夹持装置26被拉紧时仍然仅可以相对于不可移动的带齿板11在轴向方向3上移动，使得变形带6、7被制动元件9、10拉动，并且由此对壳体管1的轴向运动提供很大的阻力。由壳体管1的运动所提供的能量将被吸收在根据本发明的能量吸收装置5中。
图8示出了根据本发明的转向柱的第二实施方式，其中，内壳体管1以可在轴向方向3上移动的方式接纳在外壳体单元2中，使得转向柱可伸缩。在壳体管1中以可绕纵向轴线L旋转的方式安装有转向轴4。转向轴4同样地包括两个可相对于彼此伸缩的转向轴件。外壳体单元2由可以连接至车辆的后支架100支承。支架100包括两个侧颊板101，侧颊板101各自包括沿正交于纵向轴线L的方向延伸的长方形孔102。外壳体单元2包括前保持部分202，并且保持部分202包括具有钻孔204的螺栓接纳部分203，钻孔204沿正交于纵向轴线L的方向延伸。壳体单元2可以借助于穿过钻孔204的螺栓以转动的方式连接至机动车辆。因此，壳体单元2可以固定至机动车辆并且可以绕钻孔204的轴线S转动，轴线S也称为转动轴线。
因此，本发明实现了壳体管1的更长的轴向移位距离，并且同时由于壳体管1的较短长度而降低了安装空间要求。这是可能的，因为在碰撞的情况下承载板8与变形带6、7一起可以在壳体管1止靠于壳体单元2的前端面之前从壳体单元2部分地移出。
附图标记列表
1 壳体管
2 壳体单元
3 轴向方向
4 转向轴
5 能量吸收装置
6 第一变形带
7 第二变形带
8 承载板
9 第一制动元件
10 第二制动元件
11 带齿板
12 联接件
13 烟火开关
14 铆钉连接件
15 铆钉连接件
16 铆钉连接件
17 铆钉连接件
18 偏置部
19 桥接部
20 螺钉
21 钻孔
22 滚珠轴承
23 开口
24 壁
25 外边缘
26 夹持装置
27 操作杆
28 锁定元件

Claims (9)

1.一种用于机动车辆的转向柱，所述转向柱具有内壳体管(1)和外壳体单元(2)，所述内壳体管(1)以可旋转的方式支承转向轴(4)，所述内壳体管(1)以能够沿轴向方向(3)移动的方式接纳在所述外壳体单元(2)中并且能够在所述外壳体单元(2)中固定，所述转向柱还具有能量吸收装置(5)，所述能量吸收装置(5)功能性地布置在所述壳体管(1)与所述壳体单元(2)之间，当所述壳体管(1)相对于所述壳体单元(2)以可伸缩的方式移动时，在碰撞的情况下产生的能量中的一部分能量能够被吸收在所述能量吸收装置(5)中，其中，所述能量吸收装置(5)包括至少一个变形带(6、7)，所述变形带(6、7)被制动元件(9、10)拉动并且由此变形，其特征在于，所述变形带(6、7)紧固在承载板(8)上，所述承载板(8)又紧固至所述壳体管(1)。
2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述承载板(8)沿所述轴向方向(3)突出超过所述壳体管(1)。
3.根据权利要求2所述的转向柱，其特征在于，在碰撞的情况下，所述承载板(8)的突出超过所述壳体管(1)的部分与所述变形带(6、7)一起轴向地穿过所述外壳体单元(2)的开口(23)。
4.根据权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述开口(23)径向地布置在用于所述转向轴(4)的轴承(22)外侧。
5.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述承载板(8)借助于铆钉连接件(14、17)紧固至所述壳体管(1)。
6.根据前述权利要求中的一项所述的转向柱，其特征在于，两个变形带(6、7)紧固至所述承载板(8)，所述变形带(6、7)与两个制动元件(9、10)相互作用。
7.根据权利要求6所述的转向柱，其特征在于，所述变形带(6、7)以一个在另一个的顶部上的方式布置，位于顶部的第一变形带(6)比位于下面的第二变形带(7)窄，第一变形带(6)被较窄的第一制动元件(9)包围并夹持，并且第二变形带(7)被较宽的第二制动元件(10)包围并夹持。
8.根据权利要求7所述的转向柱，其特征在于，所述制动元件(9、10)通过带齿板(11)接合至所述外壳体单元(2)，设置有齿的锁定元件(28)通过夹持装置(26)接合至所述外壳体单元(2)，所述夹持装置(26)将所述锁定元件(28)压靠于所述带齿板(11)，以便在驱动操作期间将所述带齿板(11)以不可移动的方式固定在所述壳体单元(2)上，使得在碰撞的情况下所述壳体管(1)相对于所述壳体单元(2)的移位只能通过启用所述能量吸收装置(5)来实现。
9.根据权利要求6至8中的一项所述的转向柱，其特征在于，所述第一制动元件(9)借助于能够释放的联接件(12)接合至所述第二制动元件(10)和所述带齿板(11)，并且所述联接件(12)能够借助于烟火开关(13)释放，使得在碰撞的情况下仅所述第二制动元件(10)使所述第二变形带(7)变形。
CN201880022494.XA 2017-03-31 2018-03-28 具有能量吸收装置的转向柱 Active CN110461685B (zh)

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