专利名称：一种转向柱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车转向柱。
背景技术：
目前已经有多种可调节高度的转向柱面世。名称为《方向盘的定
位调节装置》(POSITION ADJUSTING DEVICE FOR STEERING WHEELS )、 专利号为US 6189405 Bl的美国专利就介绍了一种既可以调节高度又 可以调节长度的如图14至图16所示的转向柱。其中，支架A包括固 定支架101和可移动支架102，固定支架101固定在汽车的预定位置， 可移动支架102由固定支架101支撑。在支架A的两端设置槽交叉区 Al，槽交叉区形成方向盘105的位置调整部。具体而言，槽交叉区Al 由设置在可移动支架102上的轴向长槽103和设置在固定支架101上 的垂直长槽104形成，固定支架101的支承板101a和可移动支架102 的可移动支承板102b接触，从而轴向长槽103和水平长槽104交叉 的变化范围决定了槽交叉区Al。两槽交叉区分别沿转向轴100的轴向 形成于支架A上。相对固定支架101，沿垂直长槽104的纵向移动可 移动支架102就可以使转向柱倾斜，即就固定支架101而言，倾斜了 转向轴100。相对固定支架101,沿水平长槽103的纵向移动可移动支 架102,可实现转向柱的伸缩操作，即调节了转向柱的高度。然而，在 调节这种转向柱的高度或者倾角时，必须同时对连接在转向柱驾驶员 一侧的端部、转向轴底部末端上的万向节113的位置进行调整，这样 一来，就必须留出一定的安装空间，以便万向节的铰接点能够动作。 另外，因旋转不均匀而导致的角位置也会发生变化。另其修正变得更 加困难，甚至是无法实现
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种汽车的转向柱，该转向柱的转 轴线处不必设置转轴或转轴组件。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案 一种转向柱，包括前段转向轴、套管、前段夹持装置、后段夹持 装置、紧固装置、前段导向装置和后段导向装置，其中所述前段转向 轴具有可抗扭地连接方向盘的前端和通过一铰链轴来联接一后萃殳转 向轴的后端，所述套管套置在所述前段转向轴上，可旋转地支承所述 前段转向轴，所述紧固装置用于相对前段夹持装置和后段夹持装置固 定住套管或释放套管，所述前段夹持部件呈U形，包括底壁和两侧壁， 两侧壁分别连4妻底壁的两侧，并且在该前l殳夹持部件中，在两侧壁上 形成圆弧形的前段长孔，并且至少在一侧壁上形成接触面；所述后段 夹持部件呈U形，包括底壁和两侧壁，两侧壁分别连接底壁的两侧，并且 在该后段夹持部件中，在两侧壁上形成圆弧形的后段长孔，并且至少在 一侧壁上形成接触面；所述前段长孔的圆弧中心和后段长孔的圆弧中心 在同一直线上，该直线与套管的转轴线重合，所述接触面中，至少有 两个相对的接触面与套管的转轴线保持垂直关系，所述转轴线相对该 前段夹持部件或该后段夹持部件的位置固定；所述前段导向装置和后 段导向装置都与转轴线垂直的方向上相对固定，在前段长孔内可移动 地设置该前段导向装置，在后段长孔内可移动地设置该后段导向装 置。
优选地，本实用新型的转向柱还包括至少一根弹簧，该弹簧由一 根与前段导向装置共同作用的弹簧柄、 一根与套管共同作用的弹簧柄 以及一段位于两根弹簧柄间的弯曲部分组成，在弯曲部分所在的区 域，所述弹簧与后段导向装置相连。
优选地，还包括至少一块金属板，该金属板具有一个用以配装前 段导向装置的一个部件的长孔形的开口 ，以及一个用以配装后段导向 装置的一个部件的长孔形的开口 ，所述金属板还具有一个与夹持装置 保持相对位置固定的转轴线，以使前段导向装置及后段导向装置绕着 转轴线偏转。优选地，所述前段导向装置包括一根穿过前段长孔的夹紧螺栓，
且该夹紧螺栓是固定装置的 一部分。
优选地，所述后段导向装置具有与后段长孔相匹配的外形。 优选地，所述接触面为平整的面，且套管被置于平整的所述接触
面之间，而这些平整的接触面所在的平面又与套管的旋转平面保持平行。
优选地，所述转轴线同前段转向轴的后端上的4交接轴相交。 本实用新型的优点是在前后夹持部件的侧壁上设置圆弧形的长 孔，而这些长孔的圆弧中心位于一条直线上，这条直线与套管的转轴 线重合，套前段导向装置在前段长孔的引导下动作，同时，后段导向 装置在后段长孔的引导下动作，并且前、后导向装置在所有与转轴线 垂直的方向上固定，即不会与调整部件发生相对运动；这样一来，转 轴线与前、后夹持装置的长孔的圆弧中点所在的直线重合，并且与夹 持部件保持相对位置固定，继而于车辆也保持相对位置固定，这样就 无需其他额外构成转轴的部件，例如旋转螺栓等；通过这种设计，就
可以将调整部件的转轴线设计在车辆上一些狭小空间部分。
图1中示出本实用新型的 一种实施例中转向柱的结构示意图； 图2是图1中所示转向柱的侧视图，图中的转向柱位于顶部调节位
置；
图3是图1中所示转向柱的侧浮见图，图中的转向柱位于中间调节位
置；
图4是图1中所示转向柱的侧视图，图中的转向柱位于底部调节位
置；
图5中示出本实用新型夹持装置的后段夹持部件； 图6中示出本实用新型夹持装置的前段夹持部件； 图7中示出本实用新型一套后段导向装置；
图8中示出从图7上标记为A的视角观察的后段导向装置的侧视图9为本实用新型前、后夹持部件的侧视图，图中两者的相对位
置对应于实际的安装位置；
图io示出了本实用新型一种实施例中转向柱的相应部位与弹簧 的各接触点；
图11中示出了本实用新型的另 一种实施例的转向柱； 图12是图11中所示转向柱的侧—见图13中示出本实用新型中用于强制导向的金属板的示意图14至图16示出了现有技术中的转向柱及其导向结构，图14是侧
视图，图15是图14中夹持部件位置的局部放大视图，图16是夹持部件
位置的横截面剖视图。
具体实施方式
意的是，在后述的描述中，尽管所使用的术语是从公知公用的术语中 选择的，但是部分术语则是申请人按其判断来选择的，其详细含义应 根据本实用新型欲揭示的精神来理解。所述的"前"与"后"是以方
向盘或者驾驶员所在位置为参考对象的，因此，所述的前段部件比所 述的后段部件距离转向柱的方向盘一侧的末端更近。
如图1所示，转向柱l包括前段转向轴(或转向轴)5，调整部件2， 夹持装置(如后面所述的夹持部件3、 4)、紧固装置(如后面所述的夹 紧杆15、夹紧螺栓ll等)以及导向装置(如后面所述的夹紧螺栓ll即 前段导向装置，和后段导向装置12)。
在前段转向轴5的前侧末端(即顶部)可以抗扭地连4妄一个图中 未示意的转向盘。而在前段转向轴5的后侧末端(即底部)则固定有 一个起到万向节功能的铰链16的叉形件33,铰接轴8穿过叉形件33, 铰链16上连接的是后段转向轴34。本实施例中的后段转向轴34是不可 伸缩的，这根后段转向轴34通常也被称为"转向摆臂轴"。前段转向 轴5通过后段转向轴34与图中没有示出的转向传动装置相连。调整部件2以前段转向轴5的中轴线6为圓心绕着前段转向轴5并 为其提供旋转支承。图1所示实施例中的调整部件2是一根套管，调整 部件2被固定在夹持装置上。
夹持装置由一套前段(靠近驾驶员一侧)夹持部件3和一套后段 (远离驾驶员)夹持部件4组成。两套夹持部件3， 4都被固定在图中未 示意的车辆车身上。
参照图5，夹持部件4可以呈U形，包4舌底壁19、两侧壁21、 21， 以及两处固定部23、 23，，两侧壁21、 21，分别连接在底壁19的两侧， 两固定部23、 23'分别连接在两侧壁21、 21'的、与底壁19相对的一 侧。夹持部件4通过两固定部23、 23，固定在车辆车身上。
参照图6，夹持部件3可以呈U形，包括底壁18、两侧壁20、 20， 以及两处固定部22、 22，，两侧壁20、 20，分别连接在底壁18的两侧， 两固定部22、 22，分别连接在两侧壁20、 20'的、与底壁18相对的一 侧。夹持部件3通过两固定部22、 22，固定在车辆车身上。
在图l所示的实施例中，夹持部件3、 4都是金属弯折冲压件，而 在其他的实施例中，夹持部件也可以是铸件，例如铝合金铸件甚至是 镁合金铸件。此外，夹持部件3， 4既可以是一体制成的，也可以是由 多 个部分组装而成的。
在紧固装置松开时，为了调节前段转向轴5或者说方向盘基于夹 持部件3、 4的高度，可以将调整部件2绕着一根转轴线7偏转。也就 是说，针对调整部件2的调节其实是发生在同一平面上的，而在紧固 装置锁止后，调整部件2相对于夹持部件3， 4的偏转角度将不再发生 变化。图2至4所示的是处于不同调节位置的转向柱。其中，对紧固装 置进行了简化，另外，为了方便识图，还省略了紧固装置的一些部件。 从图2和图4中可以看出，转轴线7 (在垂直于纸面方向)的位置在不 同的调节位置均不会发生变化。
在图2至图4所示的实施例中，紧固装置是一套夹紧机构，它包括 一根与前段转向轴5垂直的夹紧螺栓11。另外，根据下文的描述，这 根夹紧螺栓ll同时也起到了前段导向装置的作用。 一根夹紧杆15可以以夹紧螺栓l 1所在的轴线为中心转动。夹紧杆l5能够触发一个图中没 有显示的凸轮，而该凸轮则会与同样是安装在夹紧螺栓11上的 一块连 接盘共同作用。通过夹紧杆15的偏转，前述连接盘会在前段夹持部件 3的侧壁20'上施加压力，而一个顶头，例如夹紧杆15的头部，将被 顶到前段夹持部件3的侧壁20上并被夹紧。这样一来，在调整部件2侧 壁的相互作用下，侧壁20、 20，会被压紧，继而使得调整部件2被固 定，即与前段夹持部件3间的相对位置不再会发生变化。
在前段夹持部件3的两侧壁20, 20，上各有一个弧形的前段长孔
9, 9，。它们处于半径为Rl的圆弧13上。与调节平面垂直的紧固装置 的夹紧螺栓11会穿过这两个长孔9， 9，。在紧固装置被松开的情况下， 夹紧螺栓ll还起到了前段导向装置的作用，即引导调整部件2基于前 段夹持部件3的沿圓弧13相对运动。另外，夹紧螺栓ll在所有与转轴 线7垂直的方向上即在转动平面内固定，即不会与调整部件2发生相对 运动。相应地，它会合缝地穿过调整部件2上的一个圆孔35,参见图
10。 而在与转轴线7平行的方向上，夹紧螺一全11与调整部件2间则可以 发生相对运动，从而实现紧固装置的锁止以及释放。
在后段夹持部件4的侧壁21， 21，上各有一个弧形的后段长孔 10， 10，。它们处于半径为R2的圆弧14上。后段导向装置12通过长孔 10,10，固定，并可以沿着这两个圆弧形的长孔IO, 10，活动。同才羊， 后段导向装置12在所有与转轴线7垂直的方向上也是固定的，即不会 与调整部件2发生相对运动。相应地，图7和图8中所示实施例的后段 导向装置12上有一个圆弧形凹口36，它与调整部件2的一部分圆柱形 外表面相互匹配。而调整部件2则是以转向轴5的中轴线6为中心包裹 着前段转向轴5。另外，后段导向装置12还包括垂直于转向轴5并且穿 过后段导向装置的固定螺栓。在长孔IO， 10，的纵向延伸方向上，后 段导向装置12将被弯曲成圆弧形，以便匹配长孔IO， 10，，参见图8。 这样一来，就可以确保后段导向装置12能够沿着长孔10, 10，的轨道 活动，继而达到调节的目的。
导向装置12可以用钢或者烧结钢作为材质。由于摩擦性能更突出，因此最好采用有色金属或者塑料制造导向装置12。在图9上精确 地绘制了长孔9、 9，，长孔10、 10，。长孔9、 9，，长孔10、 10， 沿着圆弧13， 14延伸，而相应地，长孔9、 9，的圆弧中心的连线长 孔10、 10，的圓弧中心的联系则位于同一条直线上。这条直线则与 转轴线7重合。转轴线7应位于铰链16所在的范围内并与铰接轴8相交。 为了确保调整部件2只会在调节平面上运动，夹持部件3， 4中至 少有一个部件的侧壁20， 20， ， 21， 21，应为平整的4^触面25， 25，， 26, 26，。在本实用新型的一项改进中，这几个接触面中的一个或者 多个还可以是弹性结构，在保证良好接触的情况下更好地f I导调整部 件。相应地，可以在金属弯折冲压件上进行加工冲孔27,从而隔出一 部分的平整接触面。图6上所示的就是带有冲孔27的弹性接触面25， 的侧壁20'。
4妻触面25， 25， ， 26， 26，与由圆弧13, 14的中心所在的直线相 互垂直。因此，这些接触面也与转轴线7呈相互垂直的关系。
也就是说，本实用新型所涉及的转向柱的转轴线7相对于夹持装 置3, 4的位置是固定不变的。在紧固装置被松开时，调整部件2可以 进行有限的偏转，以便调节转向柱的高度。而与此同时，在转轴线7 所在区域无需任何构成转轴的部件(调整部件与夹持装置之间形成的 是一种无轴件的转动轴承)，也就是说，所有构成转轴的部件都是远 离转轴线7的。这样一来，夹持装置3， 4就不必延伸至转轴线7所在的 位置，并且可以与之保持一定的轴向距离。
在此，长孔9， 9， ， 10, 10，离开转向柱方向盘一侧末端的间隔 距离要比转轴线7离开转向柱方向盘一侧末端的间隔距离要更小。
为了让部件的运动更顺畅，特别是为了避免极限扭矩，在转向柱 上安装了一根弹簧17。在图10所示的实施例中，弹簧17—方面作用在 夹持装置的前段夹持部件3上接触点37 ，而另 一方面则作用在调整部 件2的接触点24上。与此同时，弹簧17还会引导后段导向装置12的运 动。在调整部件2向上调节时，则弹簧17会在后段导向装置12上施加 一股向上的力F2。在调整部件2向下调节时，则弹簧17会在后段导向装置12上施加一股向下的力F2，。这样一来，后段导向装置12就会始 终受到与运动方向一致的力F2， F2',继而在调整部件2的运动过程中 实现力矩平衡，不会出现调整部件卡死的情况。为了方便识图，图中 对力F2和F2，的作用点没有进行精确标识。两股力的作用点沿圆弧 14位于同一条直线上。具体位置大约是在后段导向装置12的中间。
在图10所示的实施例中，弹簧17包括弹簧柄38、弹簧柄39和分别 连接该两弹簧柄38、 39的弯曲部分40。弹簧柄38作用在前段夹持部件 3的接触点37上。弹簧柄39作用在调整部件2的接触点24上。另外在两 根弹簧柄38、 39之间的弯曲部分4 0固定在后段导向装置12的突起部分 (图中未示出)上。如果调整部件2相对于前段夹持部件3做向下的运 动，则弹簧17将在弯曲部分40试图向下运动，^v而在导向装置12上施 加力F2'。同样的，如果调整部件2相对于前段夹持部件3做向上的运 动，则弹簧17将在弯曲部分40试图向上运动，从而在导向装置12上施 加力F2。
弹簧17最好预先张紧，使得弹簧柄39朝弹簧柄38的方向施加一股 力，即图10上的力Fl。这样一来，在紧固装置净皮^Hf时，调整部件3 以及前段转向轴5的重量就能够被吸收。当然，也可以考虑以其他方 式架设弹簧或者采用多根弹簧。
另外，或者在与弹簧17配合的情况下，还可以选"t奪在调节过程中， 借助一套独立装置，实现转轴空间位置的固定。图11和图12所示的就 是这样一种解决方案。在最简单的情况下，可以釆用一块金属板28， 其上有两个长孔29和30。其中，长孔29内插设有夹紧螺栓11的一端， 而长孔30内则安装有后段导向装置12的一个部件，即螺栓的一端。另 外，在金属板28上还有一个与后段夹持部件4连接的固定转轴。在比 较简单的构造中，转轴可以是金属板上的一个圆形钻孔31。与后段夹 持部件4相连的栓钉32就插在这个圆形钻孔31中。反过来，转轴也可 以是一根固定在金属板28上的栓钉。该栓钉将被插接在后段夹持部件 4的圆形钻孔内。在调整部件2相对于夹持部件3， 4发生了偏转时，由 于2套导向装置11, 12会在金属板28上的长孔29, 30的强制引导下运动，因此可能确保转轴线7的空间位置保持不变。
在图ll所示的转向柱上，在背侧可以看到弹簧17的一部分。而在 正面一侧则可以看到金属板28。在调节转向柱时，它可以起到平衡力 矩的作用，继而使得转向柱的调节变得更方便。除此以外，还可以考 虑在转向柱的两侧均配备一块金属板及一根弹簧，或者仅在转向柱的 两侧各配备一根弹簧或者一块金属板。
本实用新型所涉及的可调节高度的转向柱应用范围广泛。除了示 例中所示的应用以外，还可以相应设计出可调节长度的转向柱。在这 种情况下，夹持装置3， 4会被固定在另一套夹持装置上。而这套装置 可以相对于车身在转向柱的长度方向上进行调节。对于这类应用，最 好将后段转向轴设计成可以伸缩的。
虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领 域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用 新型，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本实用新 型，所以并非作为对本实用新型的限定，例如，前段夹持部件3或后 段夹持部件4的U形开口也可以朝下。本实用新型所涉及的转向柱还 可以选择釆用铝合金铸造而成的整体式长型夹持部件。紧固装置也可 以选择与此出的描述不一样的结构。例如，除了靠摩擦力实现锁止， 还可以选用靠形状配合起作用的锁止部件。这在目前的技术中已经被 大量采用。因此，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述 实施例的变化、变型都将落在本实用新型权利要求书的范围内。
权利要求1、一种转向柱，包括前段转向轴(5)、套管(2)、前段夹持装置(3)、后段夹持装置(4)、紧固装置、前段导向装置(11)和后段导向装置(12)，其中所述前段转向轴(5)具有可抗扭地连接方向盘的前端和通过一铰链轴来联接一后段转向轴的后端，所述套管(2)套置在所述前段转向轴(5)上，可旋转地支承所述前段转向轴(5)，所述紧固装置用于相对前段夹持装置(3)和后段夹持装置(4)固定住套管(2)或释放套管(2)，其特征在于所述前段夹持部件(3)呈U形，包括底壁(18)和两侧壁(20、20’)，两侧壁(20、20’)分别连接底壁(18)的两侧，并且在该前段夹持部件(3)中，在两侧壁上形成圆弧形的前段长孔(9，9’)，并且至少在一侧壁上形成接触面；所述后段夹持部件(4)呈U形，包括底壁(19)和两侧壁(21，21’)，两侧壁(21，21’)分别连接底壁(19)的两侧，并且在该后段夹持部件(4)中，在两侧壁上形成圆弧形的后段长孔(10，10’)，并且至少在一侧壁上形成接触面；所述前段长孔的圆弧中心和后段长孔的圆弧中心在同一直线上，该直线与套管(2)的转轴线(7)重合，所述接触面中，至少有两个相对的接触面与套管(2)的转轴线(7)保持垂直关系，所述转轴线(7)相对该前段夹持部件(3)或该后段夹持部件(4)的位置固定；所述前段导向装置(11)和后段导向装置(12)都与转轴线(7)垂直的方向上相对固定，在前段长孔(9，9’)内可移动地设置该前段导向装置(11)，在后段长孔(10，10’)内可移动地设置该后段导向装置(12)。
2、 根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于还包括至少一根弹 簧(17)，该弹簧(17)由一根与前段导向装置(11)共同作用的弹簧柄 (38 )、 一根与套管(2 )共同作用的弹簧柄(39 )以及一段位于两根弹簧 柄(38， 39)间的弯曲部分(40)组成，在弯曲部分(40)所在的区域， 所述弹簧(17 )与后段导向装置(12 )相连。
3、 根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于还包括至少一块金属板(28 )，该金属板具有一个用以配装前段导向装置(11)的一个部件 的长孔形的开口 (29),以及一个用以配装后段导向装置(12)的一个部 件的长孔形的开口 (30),所述金属板(28)还具有一个与夹持装置(3， 4 )保持相对位置固定的转轴线，以使前段导向装置及后段导向装置(11， 12)绕着转轴线(7)偏转。
4、 根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于所述前段导向装置(11) 包括一才艮穿过前l殳长孔(9， 9，)的夹紧螺栓，且该夹紧螺栓是固 定装置的一部分。
5、 根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于所述后段导向装置(12) 具有与后段长孔(10， 10，)相匹配的外形。
6、 根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于所述接触面为平整 的面，且套管(2)被置于平整的所述接触面(25， 25， ，26， 26，)之间， 而这些平整的接触面(25, 25， ，26， 26，)所在的平面又与套管(2)的 旋转平面保持平行。
7、 根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于所述转轴线(7) 同前段转向轴(5 )的后端上的铰接轴(8 )相交。
专利摘要本实用新型涉及一种转向柱，其转轴线处可以不设置转轴或转轴组件，其前段夹持部件的两侧壁上形成圆弧形的前段长孔，并至少在一侧壁上形成接触面；该后段夹持部件的两侧壁上形成圆弧形的后段长孔，并至少在一侧壁上形成接触面；前段长孔的圆弧中心和后段长孔的圆弧中心在同一直线上，该直线与套管的转轴线重合，所述接触面中，至少有两个相对的接触面与套管的转轴线保持垂直关系，转轴线相对该前段夹持部件或该后段夹持部件的位置固定。
文档编号B62D1/18GK201305013SQ200920006710
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者辛荣兰, 马库斯·阿曼 申请人:蒂森克虏伯富奥汽车转向柱(长春)有限公司