具有可调节的枢转支承件的转向柱的制作方法

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述的特征的转向柱。

背景技术：

在车辆中，转向柱具有多种功能。一方面，转向柱用于在车身上固定方向盘并支承转向轴或转向柱轴。转向柱还用于固定例如防盗装置的附件，或者固定操作件。转向柱也能够在轴向方向上和垂直方向上部分地机械地或电气地调整，以便能够将方向盘的位置调整至驾驶员所要求的位置。最后，转向柱还应该在车辆撞击障碍物时可控地下沉，以便吸收驾驶员向方向盘传递的冲击能量并由此避免驾驶员的受伤风险。在所有的要求中，特别希望转向柱具有较小的结构空间，因而转向柱需要具有低重量以及无间隙地且无噪音地工作。

一种能够价格低廉且容易地制造转向柱的可能性是使用挤压型材。挤压型材相对于压铸部件具有生产成本较低的优势。

因此，由现有技术已知一种转向柱，在这种转向柱中使用挤压型材。

文献us8,863,609b2例如公开了一种转向柱，其中外壳单元、更准确地说是外部套管由挤压型材制成。这种转向柱具有的特别之处在于，用于调整的释放和阻止的张紧轴单侧地张紧在外部套管上且不会穿过套管的另一侧。

文献fr3004154示出一种用于转向柱的外壳单元，其中外壳单元由挤压型材制成。所需的不同的功能部段例如是固定区域、用于调整功能的导引件、轴承座和用于附加组件的凸出点。

该文献还清楚地表明，用于垂直调整的转动轴的轴承以及作为吸收能量的所谓的碰撞结构的大致螺旋状的狭槽装置直接被插入外部套管中。这与通常的可调整的转向柱的构造方式一致，并且这使得转向柱的生产成本昂贵，因为对于这些功能件要在工件上执行各自的加工过程。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于机动车的转向柱，其中这种转向柱具有简单的构造并能够通过较低加工耗费被制造。该技术问题由具有权利要求1的特征的转向柱来解决。

该技术问题同样由制造转向柱的方法来解决，该方法具有权利要求13所述的步骤。

建议一种用于机动车的转向柱，该转向柱具有套管和在套管中能绕着纵轴线转动支承的，尤其在纵向方向能伸缩的转向柱轴，以及具有用于将转向柱固定在车身侧的固定件，以及具有用于进行转向柱的高度调整的枢转支承件，其中枢转支承件设置在转向柱的远离方向盘的区域上，枢转支承件安置或安设在作为单独的构件构成的支承件中，该支承件不可拆卸地固定在套管上。

根据本发明，支承件被制成单独的构件并被提供用于装配在套管处或套管上。

通过根据本发明的转向柱的设计方案，支承件能够自由地定位在套管上，而不需要为此对套管进行加工。支承件能够针对不同的转向柱设计方案构造相同或相似。支承件至少在转向柱或机动车的正常运行状态期间非可拆卸地与套管连接。在车辆正面碰撞(也被称为碰撞)的情况下，套管相对于支承件能够相对移动地设置，并且因此由于在支承件和套管之间存在的摩擦能够吸收产生的能量。

用于将转向柱固定在车身侧上的固定件能够设计为支架，其中该支架具有至少一个侧壁和车身侧的固定部段。有利的是，所述支架具有两个间隔开的且基本上平行安置的侧壁，其中，套管被安置在所述侧壁之间。

在有利的改进方案中，套管具有在纵轴线上延伸的固定结构，能够将支承件固定在所述固定结构上。

因此，固定结构能够以简单的方式在挤压过程中通过制造套管或套管坯件而成形。

有利的是，套管和/或支承件设计为挤压构件。固定结构能够通过挤压型材的型材轮廓来实现，该型材轮廓特别适合用于支承件的不可拆卸的固定，例如用于构成形状配合的、摩擦配合的和/或材料配合的连接。

因此，能够通过简单且低成本的方式和方法来构造套管和/或支承件。主要是复杂的几何结构能够尤其价格低廉地被制造，例如在纵轴线方向上延伸的固定结构。

特别简单且可靠的固定能够如此实现，固定结构具有彼此背离的纵向槽，支承件在装配完成的状态嵌入该纵向槽中。有利的是，支承件嵌入槽中并且夹持外部套管的在槽之间的外部部段。由此构成大面积的接触区域，该接触区域用来可靠地固定支承件。因此，实现在套管和支承件之间的轨道连接，其中，固定结构彼此匹配或相互一致。尤其地，由此能够实现形状配合的连接，这种连接实现精确的定位并在这种情况下特别可靠且能负重。

尤其地，支承件能够与套管填塞连接、压接、焊接或粘接。由此能够实现摩擦配合和/或材料配合的连接。

填塞连接(verstemmen)通过套管和/或支承件的塑性变形实现，由此支承件在套管上被固定在预定的位置中。压接能够这样进行，固定结构相互具有过盈，从而形成构件之间的压力配合。套管和支承件的焊接优选能够通过激光焊接进行。

优选的是，支承件具有侧壁，该侧壁在装配完成的状态下从槽向外延伸，并且它的平坦侧平行于转向柱轴的纵轴线定向以及它的短的端侧横向于纵轴线定向。

由此，形成在侧壁之间的用于固定的通道。

优选的是，侧壁能够分别设有细长的缺口，该缺口的纵向延伸平行于纵轴线。所述缺口能够例如设计为长孔或凹槽。

优选的是，能够在缺口中横向于纵轴线安置管状的轴套，该管状的轴套限定了转动轴，该转动轴作为将转向柱固定在机动车上的区域中或固定转向柱的支架的固定件，并且该转动轴在装配完成的状态中用作转向柱在运行期间的垂直摆动的支承轴。

所述轴套在缺口中能够大致沿纵轴线方向移动，尤其在发生碰撞时。在这种情况下，能够这样设置轴套和缺口之间的匹配，使在支承件和轴套之间相对移动时进行能量吸收，其中轴套将支承件的缺口拓宽或者塑性变形。通过这种支承件和与之连接的套管相对于轴套(轴套与机动车固定的结构相连接)的可控的移动，能够在发生车辆前部碰撞的情况下提高对乘客的保护。

优选的是，在侧壁之间在支承件中设置导引槽，在该导引槽中滑块具有摩擦地被导引。在发生碰撞时滑块在槽中运动的情况下，这种摩擦实现了能量吸收。

优选的是，导引槽是t形槽，并且滑块是槽滑块。同样地，导引槽和滑块也可以具有燕尾形轮廓。

在这种情况下，滑块能够通过固定装置固定在导引槽中。优选的是，在导引槽中滑块的摩擦能够通过固定装置进行调节。当固定装置是螺纹螺钉时，这种设计能够以特别简单且可靠的方式实现。

尤其地，如果滑块这样地在缺口之间的区域中凸出，即轴套(在运行期间被固定在车身上)在沿纵轴线方向运动时在缺口内与滑块一起运动，则实现了一种在碰撞时用于能量吸收的能够独立于外壳单元被制造的装置。由此滑块能够通过在导引槽中的摩擦来减少或吸收能量。

转向柱优选包括内部套管，转向柱轴能绕着纵轴线转动地容置在该内部套管中，并且套管容纳所述内部套管，其中，套管具有在纵轴线方向上延伸的纵向狭槽，其中，张紧装置能够在释放位置(在该位置中内部套管能够相对于套管调整)和固定位置(在该位置中内部套管能够相对于套管固定)之间进行切换，其中，张紧装置包括张紧轴，其通过在套管中的缺口横向于纵轴线导引，并且其中，纵向狭槽在释放位置中具有比在固定位置中更大的宽度。

该技术问题还通过用于制造转向柱的方法来解决，该方法具有权利要求13所述的步骤。

相应地，建议一种用于制造用于机动车的转向柱的方法，其中，转向柱包括套管和支承件，转向柱轴能绕着纵轴线转动支承在所述套管中，其中，套管具有在沿着纵轴线的方向延伸的固定结构，并且其中，支承件具有平行的轨道，所述方法具有如下方法步骤：

a)制备套管，

b)通过支承件的轨道将支承件移入纵向槽中，

c)将支承件定位在预定的纵向位置中，

d)将支承件固定在所定位的纵向位置中。

通过根据本发明的方法能够以快速且价格低廉的方式和方法制造转向柱，而无需用于装配支承件的特殊的切削加工工序。

纵向位置是纵轴线方向上的位置。

优选的是，该方法还具有下列另外的用于制造转向柱的方法步骤：

-在挤压过程中制备套管的单个坯件，

-切割所述单个坯件为所需的长度，以便形成所述套管，根据之前所述的方法步骤完成转向柱的制造。

套管包括纵向槽，其中，该纵向槽直接由挤压工艺成形。这意味着，随后不必通过切削加工向套管的坯件中引入纵向槽。

总体上，在枢转支承件和针对各种类型的能量吸收装置的区域中使用相同部件的情况下通过简单的模块化构造设计和简单的制造不同的转向柱还能够得到成本方面的优点。

附图说明

下面参照附图更详细地阐述本发明的实施例。附图为：

图1：根据本发明的转向柱的立体图；

图2：图2中的转向柱侧面的纵截面；

图3：图2中的转向柱在另外的调整位置中的示意图；

图4：由图2和图3所示的转向柱在撞击后在移动的位置上的示意图；

图5：图1中的转向柱的背离方向盘侧的立体图；

图6：在滚动轴承的区域内剖切转向柱所得的剖面图；

图7：具有分离的内套管的转向柱装置的部分立体图；

图8：具有套装的支承件的另外的截面图；

图9：具有分离的支承件的外部套管的立体图；

图10：具有另外的组件的支承件的分解图；

图11：对应于图9的具有示出的转动轴的示意图；

图12：在挤压加工过程中制造外部套管的示意图，具有所示的用于将挤压型材分离成用于外部套管的单个坯件的分离位置；

图13：示出具有功能区域的统一位置的不同长度的外部套管；以及

图14：类似于图13的示出两个内部套管的侧视图，其中同样示出功能区域的位置；

在不同的实施例中的相同或相似的部件具有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出具有套管1和和内部套管2的转向柱的立体图。在这种情况下，套管1也可被称为外部套管。内部套管2在其内部承载有上部转向柱轴3，该上部转向柱轴绕着纵轴线5能转动地支承在滚动轴承4中。纵轴线5定义转向柱装置的轴向方向，在所述转向柱装置中内部套管2可相对于套管1类似伸缩地移动。

外部套管1被保持在支架6中，该支架设有用于将支架6固定在车辆车身上的切口7。所述支架6具有两个侧壁4和另外的张紧装置8，该张紧装置横向于纵轴线5穿过支架6，并且该张紧装置实现外部套管1相对于支架6的高度调整以及内部套管2相对于外部套管1的轴向调整。为了这个目的，支架6设有导引槽9并且内部套管2设有导引槽10。

外部套管1还支承下部转向轴或转向柱轴11，该下部转向轴或转向柱轴支承在此处不可见的在外部套管1内部的滚动轴承中。上部转向柱轴3和下部转向柱轴11如在现有技术中的设计一样抗扭地、但是可伸缩地彼此连接。

外部套管1在其上侧具有彼此背离的纵向槽12，支承件13嵌入该纵向槽中。支承件13能够在所述槽中沿着纵轴线5的方向滑块式地被放置在外部套管1上，并在此例如通过填塞连接被固定在套管上。因此支承件13钳状式地嵌入槽12中并将位于槽12之间的外部套管1的上部的外部部段包围。所述固定能够备选地或者附加地通过焊接或粘接实现。支承件13还具有侧壁14，该侧壁在根据图1所示的装配完成的状态下从槽12起向上延伸，并且它的平坦侧平行于纵轴线5定向，以及它的短的端侧横向于纵轴线5定向。侧面14分别设有细长的缺口15，该缺口的纵向延伸平行于纵轴线5。在缺口15中，垂直于纵轴线5地安置管状的轴套16，该轴套限定转动轴17。转动轴17被固定在机动车上，并且在转向柱装置装配在机动车中之后基本上横向于或垂直于行驶方向且水平地定向。转动轴17用作为用于转向柱在运行中的垂直摆动(也被称为高度调整)的支承轴。

在侧面14之间在支承件13中设有t形槽18，该t形槽平行于纵轴线5延伸。t形槽18在它的内部自由横截面中支承滑块19，该滑块能够通过螺纹螺钉20被固定在导引件中。

外部套管1在它的下侧(在装配进车辆时同样也向下指向)具有纵向狭槽21，在该纵向狭槽中轴向导引向下指向的连接板22，在用于内部套管2的挤压加工过程中沿着纵轴线5的纵向方向在内部套管2的下侧上模制所述连接板。在运行期间，只要张紧装置8被释放且由此位于释放位置，则内部套管2能够在外部套管1中移动，用于实现转向柱的轴向调整。在张紧装置被夹紧的情况下，外部套管1以及纵向狭槽21被收紧，并且内部套管2在此被夹紧，以便将所选轴向位置固定。纵向狭槽21的宽度b在张紧装置8被压紧时缩短。在这种情况下，该宽度与纵向狭槽21的在张紧轴27的方向上的延展一致。

内部套管2具有圆形的内部横截面，该内部横截面能够直接作为用于滚动轴承4的底座。优选的是，滚动轴承4通过压配合被插入内部套管2中，并且能够转动地支承上部转向柱轴3的朝向驾驶员侧的端部。

在图2中示出图1中的转向柱侧面的纵截面。

图2示出转向柱的内部构造，包括第二滚动轴承24，用于支承上部转向柱轴3的背离方向盘的端部。第二滚动轴承24如第一滚动轴承4一样被插入内部套管2中。该图还进一步示出了下部转向柱轴11如何嵌入上部转向柱轴3中。两个构件分别具有非圆形(例如，苜蓿叶形)的且彼此无间隙配合的横截面，从而使它们抗扭地、但是可轴向移动地且可伸缩地彼此嵌套地导引。由于这种导引，下部转向柱轴11仅需要用于可转动支承的滚动轴承。滚动轴承25通过配合件26插入外部套管1至套管的自由端部，该端部不会被内部套管2穿过。

图2也示出了内部套管2相对于外部套管1的相对位置。在此示出的位置与轴向调整的调整区域内的中间位置相符，该调整区域为驾驶员提供调整方向盘间距。这能够从下面观察到，此处不能看到的张紧装置8的张紧轴27位于导引槽10的中心。此外，在根据图2的位置中轴套16被定位在远离方向盘端部的缺口中。滑块在t形槽18中直接贴靠地被固定在轴套16上，从而将轴套16固定在缺口15的端部和滑块19之间。

图2还示出转向柱在正常的运行状态下的位于中部的调整。

在基本上与图2一致的图3中，内部套管2相对于外部套管1在外部套管1中向左移动，这样张紧轴27贴靠在导引槽10的靠近方向盘的端部上。该位置与通过驾驶员的轴向调整一致，在这种情况下，方向盘具有在正常驾驶运行时距驾驶员最大可能的的距离并由此被完全插入。

图4示出在发生所谓的碰撞事故之后，即，在车辆与障碍物发生正面撞击之后的转向柱，其中驾驶员与方向盘相撞。从根据图3所示的位置起，由套管1和2、支架6和支承件13构成的部件组向左移动，即，沿着车辆的行驶方向向前移动。在这种情况下，支架在切口7的区域内从它的在车身上的固定处滑动。移动的大小与缺口15的长度一致，从中还可以认识到，固定在车身上的轴套16此时贴靠在缺口15的靠近方向盘的端部。在撞击时，支承件13也会在相应产生的力的影响下(所述力至少通过在纵轴线5的方向上的分力起作用)相对轴套16移动。在这种情况下，滑块19沿着t形槽18滑动。在这种情况下，通过螺纹螺钉20产生的夹持力引起在t形槽18内滑块19的摩擦，该摩擦导致能量吸收。这种能量吸收是被期望的，因为能量吸收减缓驾驶员向方向盘的冲击并从而降低了在碰撞时的受伤风险。

图5示出支承在外部套管1中的下部转向柱轴11上的转向柱的立体图，其中在此以分解图示出轴承。如上面所述，外部套管1被制成为挤压件并且因此在其纵轴线5方向上的纵延伸上具有大致相同的横截面，该横截面在关于纵轴线5的整个长度上大体上被保持一致，而无需通过切削加工操作从原始坯件切削下较大部分。尤其地，内部空间由内周面限制边界，该内周面具有四个部分柱形表面和三个设在它们之间的矩形槽23。部分柱形表面构成大致圆柱形、管状的导引件，内部套管2插入该导引件中。槽23和安置在其下的纵向狭槽21是以90°角间距分布，并且构成其他圆形横截面的十字状的延伸。

在外部套管1的净孔中插入配合件26，该配合件包括具有凸出部29的匹配的外周面，以及圆柱环形的内部安置的轴承座28。轴承座28用于容置滚动轴承25。滚动轴承25的内圈又容置下部转向柱轴11的轴承座。因此，滚动轴承25将下部转向柱轴11支承在配合件26中，该下部转向柱轴又被固定在外部套管1中。由于外部套管1和配合件26可被塑形为挤压件，所以能够实现配合件26在套管1内的几乎任意位置处的定位。因此，能够针对不同的实施方案进行支承，例如针对同类件的不同长度。

图6示出在上述支承区域中的横截面。显而易见的是，配合件26通过凸出部29抗扭地插入外部套管1的槽23中，并在此例如通过粘接固定。支承件13包围套管1的槽12并且在此通过填塞件43被固定在所述槽上。为此，在支承件13的外侧延伸的外部槽局部塑性变形，这样构成形状配合。由此，支承件相对于套管1不可移动。

图7示出转向柱的立体图，其中内部套管2被从外部套管1中拉出。内部套管2这样地设计在其下部模制的连接板22，使该连接板单独地抗扭地在外部套管1中形状配合。此外，内部套管2在其后部上侧上支承扭转止动器30。连接板具有导引槽10，该导引槽由在此未示出的张紧装置8的张紧轴27穿过。在支架6中形成的导引槽9与张紧轴27相对于支架6在调整过程中在机动车中的转向柱的垂直方向上的运动路径一致。

在图8中示出外部套管1中的内部套管2的导引件的横截面。同时，图8示出端视图中的支承件13。内部套管2在其上侧支承扭转止动器30，该扭转止动器插入外部套管1的上槽23中。扭转止动器30还能够由自润滑性塑料制成。具有摩擦接合地安置在其中的滑块19和轴套16的支承件13已在上面被描述。

图9示出分开表示的在支承件13被放置在套管1上之前的外部套管1和支承件13。在该图示中，示出孔31的位置，该孔容置此处未示出的张紧轴27。

图10示出具有滑块19和轴套16的支承件13的分解图。

图11以如图9的表示示出外部套管1和没有滑块和轴套的支承件13。

图12示出外部套管1的制造方法。从该图的左侧施加压紧力f，在提高的温度下，将材料块32(例如由铝合金或镁合金制成)按压穿过模具33。所形成的模制件是坯件并具有外部套管1的横截面形状。为了分离成单独的工件，模制件在用箭头标记的位置处被分离，例如通过锯分离。可通过对分离点的选择而变化工件的长度。

图13示出较长的坯件34、中等长度的坯件35和较短的坯件36如何通过安置功能件而进行加工。功能件在这种情况中限制在用于容置张紧轴27的孔31上。在三个坯件34、35、36中距各自坯件的右端面(此处通过接触板37示出)相同的距离l处安置孔。外部套管1的所有其他已在上面描述的特征单独地通过挤压件形状实现。这适用于例如槽12以及在图13中的不可见的内部横截面的其他特征。单通过切断坯件来实现不同的构件长度。功能件的装配可在相同的设备中进行，因为仅前面的端面被作为参考平面。

图14示出长坯件38和短坯件39如何通过安置功能件分别加工成内部套管2。功能件在此情况下限制在导引槽10上，该导引槽安置在连接板22中。在两个坯件38、39中距各自坯件的右端面(此处通过接触板40示出)l1-l2的相同区域中安置导引槽10。内部套管2的所有其他已在上面描述的特征通过挤压件形状单独地实现。这适用于例如连接板22以及在图14中的不可见的内部横截面的其他特征。

单通过切断坯件来实现不同的构件长度。功能件的装配可在相同的设备中进行，因为仅前面的端面被作为参考平面。

因此，通过同一挤压模具进行的统一夹持能够以特别简单且价格低廉的方式制成用于不同长度的转向柱的组件和由此用于不同车辆平台的组件。

只要适用，在单个实施例中示出的单个特征能够彼此组合和/或互换地被使用，而不会脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1外部套管

2内部套管

3转向柱轴

4滚动轴承

5纵轴线

6支架

7切口

8张紧装置

9导引槽

10导引槽

11转向柱轴

12槽

13支承件

14侧壁

15缺口

16管状的轴套

17转动轴

18t形槽

19滑块

20螺纹螺钉

21纵向狭槽

22连接板

23槽

24滚动轴承

25滚动轴承

26配合件

27张紧轴

28轴承座

29凸出部

30扭转止动器

31孔

32材料块

33形状

34坯件

35坯件

36坯件

37接触板

38坯件

39坯件

40接触板

41侧壁

42填塞件

43填塞件