轉向柱組件的制作方法

轉向柱組件的制作方法
【專利摘要】一種轉向柱組件，所述轉向柱組件包括：內管和外管(2)，所述外管沿所述內管的長度的至少一部分包圍所述內管，在放松狀態下，所述外管(2)相對松弛地圍繞所述內管配合；所述外管中的細長狹槽(7)，所述細長狹槽通過在所述狹槽(7)的任一側上施加載荷可以被至少部分地關閉以引起所述外管(2)的內徑的減小，所述狹槽(7)沿所述外管(2)從所述外管(2)的一個端部開始延伸；一對凸緣(8、9)，所述一對凸緣在所述狹槽(7)的相對側上被固定到所述外管(2)；和夾緊機構，所述夾緊機構將一個凸緣連接到另一個凸緣，所述夾緊機構在夾緊位置和未夾緊位置之間可移動，在所述夾緊位置中，它施加夾緊力到所述凸緣(8、9)，所述夾緊力用于減小所述狹槽(7)的寬度并且因此將所述外管(2)圍繞所述內管上緊，在所述未夾緊位置中，所述夾緊力被減小以允許所述凸緣(8、9)在所述外管(2)向著其放松狀態返回時移動離開彼此。一種約束構件(20)，所述約束構件圍繞所述外管(2)的長度的周邊的整個外部或圍繞基本上整個周邊延伸，所述約束構件位于或靠近所述狹槽(7)在其上開始的所述外管(2)的端部，所述約束構件(20)防止所述外管(2)的端部的不需要的變形。
【專利說明】
轉向柱組件
技術領域
[0001]本發明涉及轉向柱組件的改進。本發明還涉及組裝轉向柱組件的方法。【背景技術】
[0002]日益需要用于車輛(諸如汽車)的轉向柱具有改變長度的能力。隨著氣囊的流行， 重要的是，該輪不被放置成太靠近司機也不太遠離。允許該長度被調節允許司機設置轉向柱的正確“伸展”。對長度改變的需要在碰撞中也是重要的，這是由于該柱應當能夠在撞擊下塌縮以在司機撞擊轉向輪的情況下減小司機的胸部上的力。
[0003]用來實現所需的長度調節的最簡單的方式的一種是提供兩件式的柱，該兩件式的柱包括內管和外管，該內管能夠以傳統望遠鏡的方式在外管內滑動。這些組件稱為管中管轉向柱。典型的管中管柱組件在附圖的圖1中被示出；雖然這示出電力輔助的轉向系統的一部分，但本發明自身不被如此限制。該內管和外管限定護罩，該護罩圍繞可塌縮轉向柱安置，支撐且保護可塌縮轉向柱，該可塌縮轉向柱連接到車輛的轉向輪。
[0004]在圖1中示出的類型的柱組件對于伸展和/或斜度(向上和向下運動)可調節的情況下，該外管必須被可釋放的夾緊機構剛性地保持到柱支撐支架，該柱支撐支架被固定到車身結構。理想地，該夾緊系統將把外管鎖定在適當位置中并且同時引起外管抓住內管。這種情況的益處將是:(a)最大化夾緊位置中的整個柱組件的彎曲剛度，和(b)保證在夾緊條件下在內管和外管之間存在可預測的量的滑動摩擦力，這可以貢獻碰撞中所需的總吸能碰撞力的指定比例，和(c)在要提供伸展調節的情況中，允許內管和外管在未夾緊條件下自由滑動。
[0005]將連續的圓柱形外管夾緊到內管上需要高的夾緊力(管自然地不容易壓縮而沒有不需要的屈曲)，因此減小已知在外管中提供細長狹槽所需的力。設置一對凸緣，在狹槽的每一側上設置有一個凸緣。當在夾緊位置中時可以通過合適的夾緊機構迫使凸緣在一起以至少部分地使狹槽的邊緣緊靠在一起。包括穿過凸緣的夾緊銷的夾緊機構已經被提出用來提供這種載荷到該凸緣。
[0006]本
【申請人】已經理解到，這種轉向柱組件的潛在問題是，當未夾緊時，內管和外管之間的自由游隙的量難以控制。在樣品之間外管的內徑不總是一致的，在將狹槽機加工到該管中期間變形經常發生。US2010/0242664A1公開一種布置，其中鉤子在一個端部固定到該凸緣的一個并且在其另一端部抓住另一凸緣的一部分，該鉤子防止凸緣運動超過外管的內徑等于預定最大值的位置。
【發明內容】

[0007]本發明的目標是改善在現有技術布置中已經識別的問題，諸如上述美國專利申請中公開的問題。
[0008]根據本發明，提供一種轉向柱組件，該轉向柱組件包括:內管和外管，所述外管沿所述內管的長度的至少一部分包圍所述內管，在放松狀態下，所述外管相對松弛地圍繞所述內管配合;所述外管中的細長狹槽，所述細長狹槽通過在所述狹槽的任一側上施加載荷可以被至少部分地關閉以引起所述管的內徑的減小，所述狹槽沿所述外管從所述管的一個端部開始延伸;一對凸緣，所述一對凸緣在所述狹槽的相對側上被固定到所述管;和夾緊機構，所述夾緊機構將一個凸緣連接到另一個凸緣，所述夾緊機構在夾緊位置和未夾緊位置之間可移動，在所述夾緊位置中，它施加夾緊力到所述凸緣，所述夾緊力用于減小所述狹槽的寬度并且因此將所述外管圍繞所述內管上緊，在所述未夾緊位置中，所述夾緊力被減小以允許所述凸緣在所述管向著其放松狀態返回時移動離開彼此;并且還包括約束構件，所述約束構件圍繞所述外管的長度的整個周邊的外部或基本上圍繞所述整個周邊延伸，所述約束構件位于或靠近所述狹槽在其上開始的所述外管的端部，所述約束構件防止所述外管的端部的不需要的變形。
[0009]該約束構件優選地包括連續的(環狀的)圈或環或基本上連續的圈或環。該外管可以穿過這個圈并且該端部可以位于該圈內或從其突出。
[0010]圈構件的設置是有利的，這是由于它防止管的端部在施加側向載荷的情況下張開。在碰撞期間如果轉向柱受到高的側向載荷，這種情況可能出現。這種張開可以減小內管和外管之間的摩擦力，導致碰撞期間的塌縮力的差的控制。也可能使轉向組件永久變形且無法修理。因為該管中的狹槽，當高的載荷存在時，它將另外非常容易張開。
[0011]圈構件可以包括簡單的環狀環(完整的圈)，外管穿過該環狀環。該圈是分離的離散的部件，外管穿過該部件并且該部件控制外管穿過該圈的區域中的外管的形狀。簡單的環是優選的，這是由于它允許該圈占據對于該圈的給定剛性來說最小的空間并且制造起來簡單且廉價以及容易使用常用的機床或壓力機和模具精確地制造。
[0012]當然，該圈可以包括不完整的圈，諸如在其中具有狹槽的圈，只要它充分地剛性以在適當時約束外管的膨脹或變形。例如，它可以在其中具有狹槽，該狹槽定位成與外管中的狹槽徑向相對。[〇〇13]因此，術語“約束構件”應當被給予廣義解釋并且不被限制到簡單的環形狀。具有外管可以穿過的合適開口的任何構件可以被認為落在術語圈的范圍內。它不需要具有當夾緊機構未夾緊時與管的外部形狀完美互補的內部形狀，并且替代地可能可以具有繞開口的內側均勻地或不均勻地間隔的一系列脊或突起，該脊或突起的頂部提供外管的膨脹的控制，以及具有光滑的內表面，當它未夾緊時該光滑的內表面提供與外管的均勻接觸。類似地，除了控制該圈的剛性外，該圈的外部形狀在很大程度上是不重要的。
[0014]優選地，該圈或環正好位于外管的端部使得該管的端部被領圈包圍。通過這個，我們意指它包圍以外管的端面為界限的該管的外部面的周邊部分。
[0015]該圈可以包括金屬圈。例如，它可以被鑄造或模制成型或沖壓為單個金屬部件。該圈應當是無彈性的，使得它當受到當轉向組件在使用中時外管可能受到的任何力時不伸展，由于任何伸展將損害其停止外管張開的能力。也優選地，它是彈性的，使得與不能彈性地伸展一樣，它不改變其橫截面。具有至少3mm或5mm或更大的厚度(內和外直徑之間的間隔)的金屬圈可以被使用，但也可以使用其它材料，諸如復合材料(例如，碳纖維材料)。
[0016]約束構件可以在至少一個部位中被剛性地固定到外管，優選地固定到與狹槽徑向相對的外管的一部分。例如，如果它是連續的環，則它可以被固定在與外管中的狹槽徑向相對的一個點處。如果它不是連續的，諸如具有限定環的相對端部的狹槽的c形環，則兩個端部可以在與外管中的狹槽間隔開的部位處被固定到外管。
[0017]優選的是，在包含狹槽的區域內在該管和約束構件之間不存在剛性連接，例如，在狹槽的每一側的至少45度，或至少90度，或至少135度的角度上沒有連接。[〇〇18]連接連續的環到外管的單個點焊是優選的，這是由于它制造和組裝起來最簡單并且具有高的剛性，同時提供對通過夾緊機構使得外管的直徑均勻減小的微小對抗。
[0019]在約束構件包括簡單的環的情況下，可以選擇該環的內徑使得在夾緊機構在未夾緊條件下的情況下，外管已經膨脹到完全圓形的未變形位置，然而外管上的另外開口被該環約束。例如，當未夾緊時，外管的外表面可以與該環(匹配的直徑)的內側完全接觸。該環然后停止外管的任何另外膨脹。
[0020]除了防止張開外，該圈構件還可以被構造用來當在未夾緊條件下時精確地控制外管的內徑。這使該圈構件能夠提供以下另外功能:在伸展調節期間控制未夾緊組件的摩擦力。然后不再需要鉤子(諸如上述文獻中教導的鉤子)。
[0021]該夾緊機構可以包括夾緊銷，該夾緊銷在兩個凸緣中的細長狹槽之間穿過。該細長狹槽允許外管相對于夾緊銷調節伸展。夾緊銷的一個端部可以設置有俘獲螺母或固定頭部，并且另一個端部可以設置有凸輪機構，該凸輪機構通過另外的螺母或頭部被防止離開該銷。該凸輪機構可以由杠桿操作。
[0022]可以設置支撐支架，該支撐支架被固定到車身結構的固定部分。這可以包括倒置的u形支架，并且夾緊銷可以穿過支架的懸垂臂中的開口。這些臂可以位于凸緣的每一個豎直壁外部。當夾緊時，夾緊機構可以與將外管夾緊到內管同時地將該臂壓到支架的豎直壁上。在這種布置中，由于在支架試圖約束該膨脹時凸緣的外部面和支架臂的內部面之間的摩擦力，在該圈不存在的情況下否則可能出現的外管的過度膨脹會使斜度調節困難。
[0023]該內管和外管可以容納兩件式的可塌縮轉向軸。這可以通過軸頸連接到內管和/ 或外管的一個或更多個軸承被定位。
[0024]細長狹槽可以與外管的中心線對準，雖然這不是必要的。例如，它可以繞外管成螺旋形。需要的全部是，在加載時凸緣關閉狹槽，該管的內徑將減小。然而，它應當正好延伸到該管的端部。[〇〇25]而且，雖然本發明按照管被描述，但這些不需要具有完美圓柱形的橫截面。例如， 內管和外管可以是卵形的。
[0026]u形支架中的開口可以略微大于該銷的直徑。替代地，該開口可以包括基本上豎直的細長狹槽，夾緊銷當在未夾緊位置中時沿該狹槽向上和向下自由運動以允許轉向柱的斜度調節。
[0027]外管狀構件可以定位成比內管狀構件更靠近轉向輪，圈構件位于最遠離轉向輪的外管狀構件的端部。【附圖說明】
[0028]現在將參考附圖僅通過例子的方式描述本發明的一個實施例，其中:[〇〇29]圖1是轉向柱組件的剖視側視圖；
[0030]圖2是可以被包括在圖1的轉向組件中的根據本發明的夾緊組件的一部分的正視剖視圖，該組件被示出在未夾緊條件中；并且
[0031]圖3是圖1和2的組件的一部分的側視圖，夾緊銷、支架和夾緊機構為了清楚起見被移除；
[0032]圖4是該組件的一部分的透視圖，示出外管的端部上的環形約束構件的定位;并且
[0033]圖5是對應于圖2的剖視圖，但僅僅示出外管的端部和領圈，其中該組件在完全夾緊條件下。【具體實施方式】
[0034]轉向柱組件包括內管1，該內管滑動配合在外管2內。內管的一個端部連接到用于電力轉向系統的齒輪箱外殼3,雖然這是可選的。齒輪箱外殼3被固定到車身結構的一部分使得該柱可以樞轉以允許斜度調節。
[0035]在該內管和外管內是兩件式的可伸縮的轉向軸，該轉向軸包括上軸部分4和下軸部分5。其在一個端部連接到齒輪箱并且在其另一端部5a連接到轉向輪(未示出)。它也可以在碰撞的情況下塌縮，或者跟隨內管和外管的滑動運動。這為轉向輪提供一些伸展調節。
[0036]為了允許外管2抓住內管1，它設置有細長狹槽7,該細長狹槽與外管2的中心線2a 對準。如圖4中所示，該狹槽正好延伸到外管的一個端部。在狹槽7的每一側上是凸緣8、9。如將描述的，可以迫使凸緣8、9在一起以引起狹槽7部分地關閉。這減小外管2的有效內徑直到它抓住內管1。中間的墊片或領圈10可以位于內管和外管之間，并且外管將通過這個墊片抓住內管。
[0037]圖2示出外管2如何被固定到車輛結構。u形支架11被固定到車輛的固定部分。外管 2的中心線位于支架11的中心線下方，凸緣8、9向著支架11的基部12向上豎直延伸。u形支架 11的向下懸垂的臂13、14被布置成使得它們位于豎直凸緣8、9的外部面的外部并且以它們的內部面與豎直凸緣8、9的外部面接觸。
[0038]凸緣8、9和支架11的懸垂臂13、14都設置有狹槽15，并且包括夾緊銷16 (僅在圖2中被示出)的夾緊機構穿過臂13、14和凸緣8、9中的狹槽15。外管2因此可以從銷16懸掛，該銷由支架11的臂支撐。外管的側向運動通過支架的臂和凸緣之間的相互作用被防止。
[0039]夾緊銷16的一個端部設置有螺母或頭部17,該螺母或頭部位于u形支架的相鄰的臂13外部并且被設計尺寸使得它不能通過拉動夾緊銷16被拉過支架臂中的狹槽15。該銷16 的另一端部也設置有螺母18。凸輪機構19被設置在該螺母和支架的相鄰的臂的外部面之間。它包括:凸輪梭道19a，該凸輪梭道具有卡爪，該卡爪與臂14中的豎直狹槽15接合使得凸輪梭道不能旋轉;和凸輪從動件19b，該凸輪從動件可以繞銷軸線旋轉。以杠桿30的形式的把手被設置，該把手使得司機能夠旋轉凸輪機構的凸輪從動件19b。這個運動改變凸輪機構 19的長度(當沿銷的軸線測量時)。當凸輪機構處于其最短長度時，支架的臂擱置在未應變位置中。當它處于其最長長度時，支架的臂被夾緊到豎直凸緣上，而該豎直凸緣施加載荷到外管中的狹槽的每一側。該載荷引起狹槽7至少部分地關閉，并且外管2夾緊到內管1。
[0040]如圖3中所示，設置約束構件20,該約束構件圍繞外管2的端部21配合。在這個例子中，這個端部是最遠離轉向輪的外管2的端部。如該例子中示出的約束構件21是簡單連續的一體的厚度不變的金屬的環或圈，該環或圈限定孔，外管的端部被定位到該孔中。該環和外管以共同的軸線為中心。當圈20被允許放松到其優選的靜止位置中或提供對外管的膨脹的限定的限制時，圈20的內徑匹配外管的外直徑。該圈因此限制外管2的端部的最大膨脹。
[0041]當在未夾緊位置中時，如圖5中所示，外管2的外表面完全接觸圈20的內表面。理想地，在這種條件下，外管2在橫截面上是完美地圓的，或者非常輕微地被壓縮，雖然在狹槽所在之處沒有截面。當夾緊機構移動到夾緊位置時，外管2中的狹槽7關閉，減小外管的有效內 “直徑”并且將它推到內管上。如圖4和5中所示，該圈然后安置成略微離開外管，在該圈20和外管之間具有間隙。[〇〇42]為了將圈20固定在適當位置中，如圖5中所示，設置單個點焊21，該單個點焊在與狹槽7徑向相對的部分處連接圈20和外管2。在這個點固定它們保證該圈不限制狹槽的關閉。[〇〇43]該圈20因此保證當夾緊機構被釋放(甚至到它不施加夾緊載荷到u形支架的臂13、 14的程度)時，外管2的內徑不能超過預定水平。這是可能的，因為該圈控制該凸緣可以移動分開多遠，并且因此外管2中的狹槽可以打開多少。這個直徑可以被選擇使得它僅僅略微大于內管的外直徑。
[0044]這保證內管和外管可以自由滑動，但當未夾緊時不存在過多側向自由游隙。[〇〇45]本領域技術人員也將理解，除了控制外管的直徑外，它也保證外管將不變得張開。 如果該圈位于外管的最端部處，這個益處被最大化，但如果它定位成沿外管離開該端部小的距離，則實現一些益處。
【主權項】
1.一種轉向柱組件，所述轉向柱組件包括:內管和外管，所述外管沿所述內管的長度的至少一部分包圍所述內管，在放松狀態下， 所述外管相對松弛地圍繞所述內管配合，所述外管中的細長狹槽，所述細長狹槽通過在所述狹槽的任一側上施加載荷而能夠被 至少部分地關閉，以引起所述外管的內徑的減小，所述狹槽沿所述外管從所述外管的一個 端部開始延伸，一對凸緣，所述一對凸緣在所述狹槽的相對側上被固定到所述外管，和夾緊機構，所述夾緊機構將一個凸緣連接到另一個凸緣，所述夾緊機構在夾緊位置和 未夾緊位置之間可移動，在所述夾緊位置中，所述夾緊機構施加夾緊力到所述凸緣，所述夾 緊力用于減小所述狹槽的寬度并且因此將所述外管圍繞所述內管上緊，在所述未夾緊位置 中，所述夾緊力被減小以允許所述凸緣在所述外管向著其放松狀態返回時移動離開彼此，并且還包括約束構件，所述約束構件圍繞所述外管的長度的整個周邊或基本上圍繞所 述整個周邊延伸，所述約束構件位于或靠近所述狹槽在其上開始的所述外管的端部，所述 約束構件防止所述外管的端部的不需要的變形。2.根據權利要求1所述的轉向柱組件，其中，所述約束構件包括連續的圈。3.根據權利要求1或2所述的轉向柱組件，其中，所述約束構件包括環。4.根據前述任一項權利要求所述的轉向柱組件，其中，所述約束構件基本上位于所述 外管的端部處，使得所述約束構件包圍由所述外管的端面界定的所述外管的外部面的周邊 部分。5.根據前述任一項權利要求所述的轉向柱組件，其中，所述約束構件包括金屬環。6.根據前述任一項權利要求所述的轉向柱組件，其中，所述約束構件在至少一個部位 中被剛性地固定到所述外管，并且其中，在所述外管中的狹槽的每一側的至少45度、或至少 90度、或至少135度的角度內在所述外管和所述約束裝置之間不存在剛性連接。7.根據前述任一項權利要求所述的轉向柱組件，其中，所述內管和外管容納兩件式可 塌縮的轉向軸。8.根據前述任一項權利要求所述的轉向柱組件，其中，所述外管狀構件定位成比所述 內管狀構件更靠近轉向輪，所述約束構件位于最遠離所述轉向輪的所述外管狀構件的端部 處。
【文檔編號】B62D1/184GK105980234SQ201480074775
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年12月23日
【發明人】H·金斯頓-瓊斯
【申請人】Trw有限公司