用于机动车辆的转向管柱的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆的转向管柱，其中，调节元件能够相对于支撑元件移位，以便提供对方向盘和/或碰撞系统的位置调节。

背景技术：

已知一种转向管柱，该转向管柱中布置有能够相对于支撑元件移位的调节元件。例如，转向管柱的转向轴可旋转地安装在套管中，该套管能够沿转向轴线的方向相对于支撑元件可移位地布置，以便使得能够将布置在转向轴的端部处的方向盘的位置调节至驾驶员的相应就座位置。此外，调节元件相对于支撑元件的这种可移位性对于转向管柱的碰撞安全是重要的。具体而言，在碰撞情况下通常要求方向盘屈曲，特别是当方向盘气囊的吸收效果用尽并且驾驶员撞击方向盘时。这里，通常通过在调节元件与支撑元件之间布置能量吸收元件以能量吸收的方式来设计方向盘的屈曲。能量吸收元件例如可以通过板条的变形或板条的撕开来吸收动能。

因此，当进行方向盘的位置调节时，要求调节元件能够易于相对于支撑元件移位。方向盘的位置调节可以由车辆驾驶员手动地进行或者通过电气、气动或液压调节机构来进行。此外，在行驶期间并且特别是在碰撞情况下，需要在支撑元件与调节元件之间有限定的、固定的接合，以便实现最初在调节元件上对气囊的限定支撑并且然后实现调节元件相对于支撑元件的能量吸收屈曲，以便能够在尽可能长的路径上小心地耗散针对驾驶员的碰撞能量。

现有技术中已知用于相对于支撑元件锁定调节元件的不同的系统。在此，调节元件相对于支撑元件的锁定通常经由调节机构来提供，该调节机构通常受到能量吸收元件的中间连接，借助于该调节机构，可以执行调节元件相对于支撑元件的移位以用于针对驾驶员的位置调节。

从DE 10 2008 016 742 B4中已知一种锁止钩，其通过致动调节机构的夹紧杆来致动，并且当在行驶时闭合调节机构时该锁止钩相应地与碰撞元件相配合。

从DE 10 2008 034 803 B3中同样已知一种锁止机构，其由调节机构的夹紧系统的行程致动。因此，锁止装置需要夹紧机构的一定的行程，并且此外在正常行驶期间预先确定调节元件的定位期间的相应锁合。

技术实现要素：

将已知的现有技术作为出发点，本发明的目的在于提供能够实现方向盘的改进定位的转向管柱。

该目的通过具有权利要求1的特征的转向管柱来解决。有利的进一步改进出现在从属权利要求中。

因此，提出了一种用于机动车辆的转向管柱，转向管柱包括支撑元件和调节元件，调节元件能够相对于支撑元件移位以用于转向轴的可旋转的安装，转向管柱包括锁定装置，锁定装置用于在碰撞情况下相对于支撑元件锁定调节元件，其中，锁定装置包括布置在支撑元件上的锁止元件，锁止元件能够与调节元件的配合部件相配合。根据本发明，设置切换元件，切换元件用于在碰撞情况下引起锁止元件与配合部件的配合，其中，切换元件基于其质量惯性而引起该配合，其中，切换元件的运动方向不同于锁止元件的运动方向。

由于切换元件上沿行驶方向的有效质量惯性力，在碰撞情况下突然减速会引起切换元件的定向重新定位，其中，切换元件的定向重新定位引起或释放锁定元件与配合部件的配合。为了使锁止元件能够沿调节元件的配合部件的方向运动，切换元件的重新定位在偏离于所述方向的不同的运动方向上发生。例如，切换元件可以沿行进方向移动到触发位置，使得锁止元件可以沿横向(例如，垂直于行进方向或垂直于调节元件的移动方向)进入运动方向，与所述配合部件配合。碰撞情况是指车辆头部的撞击，这导致车辆减速。

由于提供了基于其质量惯性引起与锁止元件的配合的切换元件，因此在正常行驶期间可以省去调节元件相对于支撑元件的碰撞牢固锁定。这里，调节元件相对于支撑元件的位置可以不是仅通过连续构造的夹紧来确定。只有在碰撞情况下超过预定的加速度时，锁止元件才借助于切换元件基于切换元件的质量惯性进行配合，使得调节元件相对于支撑元件的运动被锁止。

调节元件相对于支撑元件的锁止运动意味着用于调节元件的位置调节的运动，然而调节元件能够相对于支撑元件移位以用于能量吸收。

因此，由于不需要考虑碰撞机构的几何条件，所以可以以这种方式实现在正常行驶期间调节元件相对于支撑元件的改进的定位。

此外，以这种方式使用电动转向管柱调节也是可能的，在这种情况下，不必经由相应的电动驱动器提供碰撞锁定，因此使得这些驱动器的尺寸可以更成本有效地进行设计。然后，实际的碰撞锁定经由锁止元件以及可移动的切换元件来提供，其中，切换元件由于其质量惯性可以相应地从静止位置移动到切换位置。

优选地，在锁止位置，锁止元件被预紧，使得在切换元件进行相应地切换时，锁止元件由于其预紧而在支撑元件与调节元件之间提供相应的锁定。

优选地，切换元件可以在静止位置与触发位置之间移动，在静止位置，锁止元件保持与配合部件脱离配合，在触发位置，锁止元件与配合部件相配合。因此，可以经由切换元件实现锁定的可靠触发。

优选地，用于配合的锁止元件可以沿基本垂直于转向轴的轴线的方向移动，即在+/-10°或更小的角度范围内移动。因此，可以提供尽可能高的锁定力和快速切换或锁定。

优选地，切换元件由锁止元件形成，并且锁止元件的质量惯性引起配合。以这种方式，可以省去另外的切换元件并且实现简单且成本有效的设计。

优选地，锁止元件被设计为挡块，其沿车辆运动方向可移动地布置在支撑元件上的锁止元件槽中。这在下列情况下特别优选，即当在静止位置锁止元件在锁止元件槽中保持在底切部时，这是由于这种构造可以用少量部件并且因此成本有效地实现。因为在锁止元件槽的底切部与锁止元件的保持部分之间布置有滚动元件，所以可以实现限定的配合触发。滚动元件可以被实施为经典的滚动体，诸如球、圆柱滚子或针等。

在优选的其他改进中，锁止元件为自锁式设计并且包括楔形表面，特别是指向行进方向的楔形表面，在碰撞情况下，该楔形表面可以抵靠锁止元件槽的配合楔形表面，以便实现锁止元件的自锁定。以这种方式，牢固锁定可以独立于预紧弹簧实现。

优选地，切换元件包括质量体并且经由锁定销将锁止元件保持在静止位置。这里，特别优选的是经由滚动体将锁定销安装在锁止元件的锁定凹槽中。锁定销可以经由杠杆臂连接到质量体，以便实现触发力的增加或质量体的质量的减小。

特别优选地，设置至少两个锁定装置，优选地至少两个锁定装置位于调节元件的彼此相对定位的两侧上，以便建立冗余或者能够使单个锁定装置的尺寸更小。此外，可以利用至少两个锁定装置创建碰撞情况之前存在的车速与碰撞情况下的主动减速度的相关性。为此，可以调节并改变切换元件的质量惯性，使得仅一个切换元件或多个切换元件基于其有效质量惯性力引起相应的锁止元件的配合。

为了可靠地耗散碰撞能量，配合部件优选地构造为能量吸收元件。这里，由细长孔和移动螺栓构成的组件可以用作能量吸收元件，在该情况下，通过与配合部件连接的移动螺栓的移动，引起细长孔中的变形，或者引起细长孔的膨胀，并且从而吸收能量。此外，配合部件可以与弯曲带、弯曲线或弯曲撕裂带相互作用，其中，碰撞能量通过塑性变形而被吸收。锁止元件同样可以实施为与配合部件相配合的平面，使得当在锁止元件与配合部件之间有移位时，由于锁止元件的切割轮廓，碎片从配合部件上切下来。

切换元件可以布置为单独的元件，该元件保持在静止位置沿锁止方向被预紧的锁止元件，并且然后在碰撞情况下当超过一定的加速度或一定的冲量时该元件因其惯性而移动并且相应地释放锁止元件。为了能够克服必要的致动力，特别是克服锁止元件的预紧，切换元件可以具有相应较高的惯性质量，或者其可以经由杠杆机构来利用相应的质量惯性，使得即使在锁止元件的预紧作用下，也可提供从静止位置到触发位置的可靠移动。

在另一个优选实施例中，锁止元件本身同时形成为切换元件。这里，锁止元件可以被预紧地布置并且能够沿转向轴的旋转轴线的方向在相应的保持器中移位，以便在冲量的作用下移出静止位置进入触发位置，从而继而在锁止元件的预紧作用下夹紧调节元件相对于支撑元件的运动。

在另一个优选实施例中，锁止元件可移动地布置在相应的保持器中并与转向轴的旋转轴线成一角度，以便在冲量的作用下相应地移出静止位置进入触发位置，从而继而基于锁止元件的预紧来夹紧调节元件相对于支撑元件的运动。优选地，选择与转向轴的旋转轴线所成的角度，使得锁止元件的位移水平地或者换句话说平行于机动车辆所在的道路发生。

本发明的有利实施例提供了，锁止元件布置在支撑元件上锁止元件槽中，并且借助于预紧弹簧沿配合部件的方向被预紧，其中，在碰撞情况下或者当在切换元件上产生相应较高的加速度或相应较高的冲量时，锁止元件由于预紧弹簧的预紧可以与配合部件相配合。预紧弹簧在锁止元件上施加弹力，通过该弹力，当在碰撞情况下运动得以释放时，锁止元件可以沿配合部件的方向运动。在碰撞情况下释放得以实现是由于，切换元件由于其惯性而沿一运动方向相对于锁止元件移动，该运动方向不同于锁止元件沿配合部件的方向在锁止元件槽中的运动方向。

附图说明

通过下面对附图的描述，更详细地说明本发明的优选的其他实施例和方面。其中：

图1示出了转向管柱的示意性立体图；

图2示出了图1中的转向管柱的示意性侧视图；

图3示出了前面附图中的转向管柱的调节元件和锁止元件的示意性立体图；

图4示出了前面附图中的转向管柱的示意性纵剖视图；

图5示出了前面附图中所示的锁止元件的细节图；

图6示出了锁止元件的另一个实施例的示意性剖视图；

图7示出了锁止元件的另一个实施例的示意性剖视图；

图8示出了锁止元件的另一个实施例的示意性剖视图；

图9示出了锁止元件的另一个实施例的示意性剖视图，其中，切换元件经由杠杆机构铰接；

图10示出了锁止元件的另一个实施例的示意性剖视图，其中，切换元件经由杠杆机构铰接；

图11示出了包括两个锁止元件的另一个转向管柱的示意性剖视图；

图12示出了锁止元件与能量吸收元件相配合的示意性立体图；并且

图13示出了处于配合状态的图5所示的锁止元件的细节图。

具体实施方式

在下文中，将借助于附图对优选的示例性实施例进行描述。本文中，相同元件或者相似元件或具有相同作用的元件在不同的附图中用相同的附图标记来表示，并且将在以下说明书中部分地省略对这些元件的重复描述以避免冗余。

在图1至图5中，示出了第一示例性实施例的转向管柱1，其中，布置有支撑元件10和能够相对于支撑元件10调节的调节元件12。调节元件12形成为套管并且可旋转地安装有转向轴14。以已知的方式，转向轴14用于传递由驾驶员经由方向盘引入到转向系统中的转向指令，该方向盘布置在转向轴14的面向驾驶员的端部上。

支撑元件10可以经由支架部件100以固定的方式连接到机动车辆的底盘。在所示的示例性实施例中，支撑元件10可以围绕枢转轴线120枢转，以便使得能够调节枢转方向Y上的调节元件12的高度。调节元件12可以沿移动方向X相对于支撑元件10移位，以便相应地提供纵向调节。

在所示的示例性实施例中，支撑元件10为调节元件12提供夹紧套筒，使得调节元件12能够经由夹紧机构2相对于支撑元件10被保持，经由压力配合而位移固定。为此，提供了夹紧轴20，该夹紧轴可以借助于夹紧杆22致动并且布置在支架部件100的颊板110中，位于大致沿枢转方向Y延伸的细长孔112中。当夹紧机构2通过夹紧杆22的相应枢转并且因此通过凸轮机构的致动而被锁定时，支架部件100的颊板110朝内侧夹紧，由此形成为夹紧套筒的支撑元件10同时被预紧，使得通过压力配合而防止调节元件12在位移方向X上的位移以及调节元件12围绕枢转轴线120的枢转。因此，通过简单的夹紧机构，可以实现调节元件12在枢转方向Y上以及位移方向X上的连续调节。

然而，为了在碰撞情况下实现调节元件12相对于支撑元件10的牢固锁定，并且因此避免调节元件12在碰撞情况下易于被推入到支撑元件10中，提供了锁定装置3。下面，在多个实施例中对锁定装置3进行详细地描述。在图1至图5所示的示例性实施例中，锁定装置3包括锁止元件30，该锁止元件形成为挡块并且在面向调节元件12的一侧具有齿部300。齿部300可以与布置在调节元件12上的配合部件32的相应的匹配齿部320相配合并且因此引起调节元件12相对于支撑元件10的锁定。锁止元件30本身相应地支撑在支撑元件10上。

锁止元件30布置在支撑元件10上锁止元件槽34中，并且借助于预紧弹簧36沿配合部件32的方向被预紧。这种布置在图5中特别清楚地示出。在附图所示的静止位置，锁止元件30未与配合部件32配合，使得锁止元件30可以沿位移方向X相对于支撑元件10无障碍地移位，并且因此可以通过打开的夹紧机构2对方向盘进行连续位置调节。

在静止位置，锁止元件30保持在锁止元件槽34的底切部340上。具体而言，锁止元件30的保持部分342借助于预紧弹簧36被预紧到底切部340上，使得处于静止位置的锁止元件30被牢固地保持在锁止元件槽34中。在所示的示例性实施例中，保持部分342和底切部340被构造成呈略微楔形的形状，使得通过借助于预紧弹簧36产生预紧，锁止元件30被预紧到图5所示的静止位置并且还保持在该位置处。特别地，在常规行驶期间，可以以这种方式避免锁止元件30由于车辆振动而离开由底切部340和保持部分342所限定的其静止位置。

在未示出的实施例中，锁止元件30可以在常规行驶期间通过磁体的磁力保持在其静止位置处，由此可以省去底切部的楔形实施例。

然而，锁止元件槽34的尺寸设计成使得锁止元件30能够沿行进方向B移动。在碰撞情况下，锁止元件30同时通过锁止元件30的质量而变成其本身的切换元件4，由于锁止元件自身的惯性质量该切换元件将锁止元件30从静止位置移动到触发位置。通过惯性质量，切换元件4确保锁止元件30在锁止元件槽34内沿行进方向B移动，即在所示的示例性实施例中向右移动，并且因此滑出由底切部340和保持部分342所形成的静止位置。由于预紧弹簧36，具有齿部300的锁止元件30继而突然与配合部件32及其匹配齿部320相配合。

因此，在碰撞情况下或者在切换元件4上产生比较高的加速度或比较高的冲量时，锁止元件30沿行进方向B移出图5中的静止位置，向右进入触发位置，并且由于预紧弹簧36的预紧，锁止元件30继而与配合部件32相配合。在图13中，示出了图5的锁定装置3的相关锁止位置，其中，锁止元件30的齿部300与配合部件32的匹配齿部320相配合。

当锁定装置3处于锁止位置时，能量吸收可以通过固定的配合部件32与调节元件12之间的相对位移以及与其连接的槽13的变形或加宽而发生。

这导致在正常行驶期间，图1至图5所示的转向管柱1可以在其位置处基本连续地移位，并且特别是沿着调节元件12相对于支撑元件10的位移方向X基本连续地移位。因此，通过简单的夹紧机构2，可以实现连续调节。

通过锁定装置3的碰撞锁定因此仅在碰撞情况下实际需要时才发生。相比之下，在正常行驶期间，调节元件12相对于支撑元件10的夹紧仅借助于夹紧机构2发生，使得方向盘的位置可以灵活地且持续地适合于相应驾驶员。

锁定装置3以及切换元件4可以以特别简单的机械方式来设计，该方式相应地在图5中被示意性地示出。

为了在碰撞情况下进一步提高锁止元件30的锁止效果，锁止元件30在其沿行进方向B面向前的一侧包括楔形表面310，当锁止元件30被带出图5所示的其静止位置而进入触发位置时，楔形表面310抵靠锁止元件槽34的相应的互补匹配楔形表面344。通过继而用作切换元件4的锁止元件30的惯性质量，楔形表面310抵靠锁止元件槽34的匹配楔形表面344。因此，锁止元件30以类似于自锁的方式被按压到配合部件32上，特别是当调节元件12沿行进方向B相对于支撑元件10移动时。因此，通过设计楔形表面310和匹配楔形表面344，锁定装置3提供自锁，其独立于预紧弹簧36的预紧。

在图6中，示出了替代的锁定装置3，该锁定装置具有与图5中所示的构造基本相似的构造，然而，在锁止元件槽34的底切部340与锁止元件30的保持部分342之间布置有滚动元件346，使得当相应的加速度或相应的冲量沿行进方向B施加在切换元件4上时，实现继而用作切换元件4的锁止元件30的以下限定的触发：锁止元件从图6所示的静止位置移出而进入触发位置。特别地，通过提供滚动元件346，可以避免通过将底切部340和保持部分342的表面直接按压在一起(如图5所示)，而因腐蚀或变化的表面特性造成切换元件4不再有确定的切换行为。通过使用滚动元件346，可以实现切换元件4的更确定的触发行为，其中，由于该实施方式具有比图5所示的锁定装置更低的系统摩擦，所以实现触发所需的切换元件30的质量可以减小。

在图7中，示出了锁定装置3的另一个示例性实施例，在该情况下，除了经由预紧弹簧36容纳在锁止元件槽34中的锁定元件30之外，还提供了具有质量体44的单独的切换元件4，该切换元件包括锁定销40，该锁定销与锁定元件30的相应的锁定凹槽38相配合。在这种情况下，锁定销40通过凹部348与锁定元件槽34相配合，使得在正常行驶期间，由预紧弹簧36预紧的锁止元件30保持在静止位置处。然而，在图7所示的示例性实施例中，当较高的加速度或相应的冲量发生时，由于质量体44的惯性，切换元件4以使得锁定销40与锁定凹槽38脱离配合的方式相对于锁止元件槽34并且相对于锁定元件30沿行进方向B向前移动。因此，存储在预紧弹簧36中的能量被释放，并且锁止元件30的齿部300与配合部件32的匹配齿部320相配合。

在图8中，示出了另一个示例性实施例，在该情况下，提供了具有与图7所示的构造相似的构造的切换元件4，然而，在这种情况下，额外布置有滚动元件42，锁定销40经由滚动元件42安装在锁止元件槽34内以及安装在锁止元件30的锁定凹槽38和锁止元件槽34中的凹部348内。以这种方式，当超过预定的加速度或预定的冲量时，可以实现锁定销40可靠地从锁定凹槽38中拔出或脱离。在这种情况下，切换元件4再次沿行进方向B向前与锁止元件30脱离配合，使得存储在预紧弹簧36中的能量可以使锁止元件30垂直于行进方向B与配合部件32相配合，并且因此可以实现配合部件32沿移动方向X和行进方向B相对于支撑元件10的锁定，并且可以通过调节元件12相对于配合部件32的相对位移以及槽13由于与槽13连接的配合部件32所产生的变形而实现能量吸收。

在图9中，示出了另一个示例性实施例，其中，在这种情况下，切换元件4经由杠杆臂46连接到锁定销40。锁定销40转而与锁止元件30的锁定凹槽38相配合，该锁止元件经由预紧弹簧36沿锁定方向被预紧。设置质量体44，质量体44经由杠杆臂46作用在锁定销40上。因此，由质量体44或切换元件4的质量惯性而施加在锁定销40上的力可以经由杠杆臂46被增大。因此，质量体44的质量可以减小或者预紧弹簧36的预紧可以增大，其中，仍可以实现锁止元件30的可靠的触发。在所示的示例性实施例中，杠杆臂46容纳在安装区域460中，而在此没有进行特定的固定。为了避免杠杆臂46在锁定销40从锁定凹槽38中脱离期间被卡住，杠杆臂46与锁定销40之间的联接包括细长孔，以便确保位移偏移。

在图10所示的示例性实施例中，示出了原则上与图9中的构造相似的构造。这里，仅杠杆臂46围绕限定的枢转轴线462可枢转地布置，使得可以实现质量体44围绕枢转轴线462的限定枢转，以便使锁定销40移出与锁定凹槽38的配合。

在图11中，以示意图示出了转向管柱1，其中，设置两个锁定装置3，这两个锁定装置以作用在支撑元件10的相对两侧上的方式布置在调节元件12上。以这种方式，可以实现锁定装置3的冗余设计，或者可以将单个锁定装置的尺寸设计得更小，以便减少例如安装空间或材料的使用。此外，经由两个锁定装置提供锁定的做法将导致调节元件12相对于支撑元件10对称地锁定，使得在碰撞情况下实现牢固的锁定。

在图12中，示意性地示出了锁定装置3，在该情况下，锁止元件30的齿部300与设计为能量吸收元件的配合部件32的匹配齿部320相配合。为此，被设计为能量吸收元件的配合部件32包括板带322，在碰撞情况下，该板带可以沿着撕裂线324撕裂并且同时发生板带322的变形。

因此，借助于锁定装置3可以实现调节元件12在支撑元件10上的牢固的锁定，并且同时借助于被设计为能量吸收元件的配合部件32可以实现能量吸收。在此被设计为能量吸收部件的配合部件32可以以固定的方式连接到调节元件12，使得在经由锁止元件30的配合而锁定时，支撑元件10受到呈配合部件32形式的能量吸收元件的中间连接影响、而相应地相对于调节元件12被锁定，并且调节单元12相对于支撑元件10的用于能量吸收的位移通过能量吸收元件的塑性变形而发生。

在未示出的实施例中，配合部件32可以不可拆卸地或整体地连接到调节单元12，使得在锁止元件的齿部300与配合元件的匹配齿部320相配合之后防止调节单元12相对于支撑元件10的相对位移。

前述实施方式中所使用的齿部300和匹配齿部320始终可以通过其他形状配合的锁合部来代替，其中，这些一个或多个形状配合元件并且因此相应匹配的形状配合元件可以互相配合。

在适用的情况下，各个示例性实施例中所示的所有单独特征在不脱离本发明的范围的情况下可以互相组合和/或交换。

附图标记列表

1 转向管柱

10 支撑元件

12 调节元件

13 槽

14 转向轴

100 支架部件

110 颊板

112 细长孔

120 枢转轴线

2 夹紧机构

20 夹紧轴

22 夹紧杆

3 锁定装置

30 锁止元件

32 配合部件

34 锁止元件槽

36 预紧弹簧

38 锁定凹槽

300 齿部

310 楔形表面

320 匹配齿部

322 板带

324 撕裂线

340 底切部

342 保持部分

344 匹配楔形表面

346 滚动元件

348 凹部

4 切换元件

40 锁定销

42 滚动元件

44 质量体

46 杠杆臂

460 安装区域

462 枢转轴线

X 位移方向

Y 枢转方向

B 行进方向