用于机动车辆的转向柱制造技术

本发明专利技术涉及一种用于机动车辆的转向柱(1)，其包括具有转向齿轮侧端部和方向盘侧端部的套单元(2)，其中，套单元(2)包括外套管(23)，内套管(21)以可伸缩的方式设置在外套管(23)中，并且转向主轴以能够绕纵向轴线(22)旋转的方式安装在内套管(21)中，其中，转向主轴(3)至少部分地包括中空轴(31)，转向轴(33)以可伸缩的方式设置在中空轴(31)中，并且转向主轴(3)以可旋转的方式安装在套单元(2)的方向盘侧端部部分中的后轴承(25)中。为了获得在碰撞事件中的更高的功能安全，本申请提出在套单元(2)的转向齿轮侧端部与后轴承(25)之间，在套单元(2)与转向主轴(3)之间设置有安全元件(7、8)，在套单元(2)的转向齿轮侧端部与所述后轴承(25)之间且安全元件(7、8)之外，安全元件在套单元(2)与转向主轴(3)之间留出沿周向的径向安全距离，该安全距离比套单元(2)与转向主轴(3)之间的径向距离小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机动车辆的转向柱
本专利技术涉及一种用于机动车辆的转向柱，该转向柱包括具有转向齿轮侧端部和方向盘侧端部的套单元，其中，套单元包括外套管，内套管以伸缩的方式布置在外套管中，转向主轴围绕纵向轴线以可旋转的方式安装在外套管中，其中，转向主轴至少部分地包括中空轴，转向轴以伸缩的方式布置在中空轴中，并且转向主轴以可旋转的方式安装在套单元方向盘侧端部中的后轴承中。在这种长度可调节的转向柱的情况下，附接至转向主轴的就行进方向而言的后端部的方向盘可以通过纵向方向、即转向柱纵向轴线的方向上的长度调节而定位在车辆内部并且因此适合于驾驶员位置。可调节性可以由于套单元包括能够沿纵向轴线的方向移位的套管的同轴布置、即该同轴布置是轴向伸缩的并且在这种情况下内套管以可轴向移位的方式被接纳在外套管中而实现。与套单元类似，同轴地布置在外套管中的转向主轴由于转向轴也伸缩地接纳在中空轴中而也形成为长度可调节。为了传递转向扭矩，中空轴与转向轴通过形状配合接合而以扭矩锁定的方式连接至彼此。另一优点在于：在车辆碰撞的情况下，如果驾驶员撞击方向盘，则转向柱可以在纵向方向上被一起推动。结果，可以有效地防止转向柱进一步穿入乘客舱的内部并导致乘员受伤。此外，可以通过布置在伸缩套管之间或者布置在套单元与转向柱的支撑单元之间的能量吸收装置以受控的方式减小碰撞中的冲击能量，以降低受伤风险。
技术介绍
在碰撞事件中，引入到转向主轴中的力实际上总是具有横向于纵向轴线的力分量，这导致转向主轴的径向挠曲、特别是在所谓的偏置碰撞的情况下导致转向主轴的径向挠曲，在偏置碰撞的情况下，车身相对于纵向轴线以一角度撞击方向盘。转向主轴的挠曲可能导致转向轴不能被推入中空轴中或者仅在轴向力极大增加的情况下才被推入中空轴中，因此，使转向柱伸缩所需的轴向力——该轴向力被称为碰撞水平——以不受控制的方式增加直至锁定转向柱。由此产生安全风险。例如从US2007/0126222A1中已知一种通用转向柱，在该通用转向柱的情况下，转向轴应当被稳定。其中，在一侧转向主轴的中空轴安装于配装在外套管的前端部中的前抗摩擦轴承中，在另一侧在中空轴中伸缩的转向轴安装于配装在内套管的后方向盘侧端部中的后抗摩擦轴承中。在这种已知的转向柱布置中，转向主轴另外在套单元中、在前轴承与后轴承之间的纵向区域中的中间位置处安装于第三轴承中。该中间轴承也形成为抗摩擦轴承并且在外套管中限定了中空轴的附加同轴支撑。应减小转向主轴的刚度，并通过中间轴承中附加的径向无间隙支撑减少对方向盘的振动传递。然而，不利的是，由于轴承摩擦，通过附加轴承增加了转向主轴的摆动扭矩(breakawaytorque)。特别地，第三轴承由于前轴承与后轴承之间的超定布置(overdeterminedarrangement)而对于转向主轴的公差特别敏感，并且第三轴承在其功能方面可能受损或者可能被损坏，这可能导致更高的摆动扭矩。高公差要求进一步导致相应高的制造和组装花费。此外，伸缩调节同样需要很大的力，这是因为转向主轴由于因附加轴承造成伸缩到强制位置而以已经很小的径向跳动来移动。鉴于上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种改进的转向柱，该转向柱提供更高的功能安全性并且需要较少的花费。
技术实现思路
为了解决上述问题，根据本专利技术提出的是：在套单元的转向齿轮侧端部与位于套单元和转向主轴之间的后轴承之间设置安全元件，该安全元件在套单元与转向主轴之间留出沿周向的径向安全距离，该沿周向的径向安全距离在套单元的转向齿轮侧端部与后轴承之间的安全元件之外小于转向主轴与套单元之间的径向距离。根据本专利技术的安全元件形成对套单元内的转向主轴的径向限制。径向限制确保在碰撞事件中由于发生的挠曲而导致的转向主轴的局部径向偏移可以最多在安全距离内发生。由于转向主轴或套单元随后发生的径向停止在安全元件上，转向主轴的径向挠曲由于前轴承与后轴承之间的挠曲而被限制到最大值。该最大值可以通过确定径向安全距离以及与后轴承与前轴承之间的轴向支承距离有关的后部、方向盘侧轴承距安全元件的距离来确定。因此，在碰撞事件中的挠曲可以被限制在容许程度，使得转向柱在任何情况下都可以被安全地推到一起并且不会超过用于将转向主轴一起伸缩推动的容许阈值力。转向主轴优选地安装在转向齿轮侧端部中的前轴承中或者支撑在套单元的外部。与现有技术中已知的中间轴承相比，根据本专利技术的安全元件在转向柱的正常操作期间不在转向主轴与套单元之间形成任何机械连接。安全元件相对于转向主轴或套单元以无接触的方式布置，其中，径向距离由安全距离限定。安全距离通过安全元件的轴向宽度内的径向距离的局部减小、即安全元件在纵向轴线的方向上的尺寸来实现。根据本专利技术的安全元件的一个优点在于：在碰撞事件中转向主轴的最大挠曲被限制至可接受的阈值。在正常操作期间，有利的是：由于无接触布置，在安全元件中不会像现有技术那样在中间轴承中出现轴承摩擦。转向主轴在径向方向上的尺寸和形状公差通常在低于安全距离水平的大小方面进一步显著。因此，进一步的优点是转向功能不会受到正常制造公差的影响。生产费用可以相应地低于现有技术。此外，不需要额外的轴承。根据本专利技术的安全元件的另一个优点是：如果扭矩被引入转向轴中并且所述转向轴被防盗器、例如方向盘锁的锁定螺栓锁定以免于旋转，则防止转向主轴的过度挠曲。在这种情况下，转向主轴挠曲并且转向主轴抵靠安全元件。因此防止进一步的挠曲，并且因此不会发生锁定螺栓从固定在转向主轴上的闩锁星形件的闩锁开口中跳出。安全元件在轴向方向上具有限定宽度，该限定宽度小于前轴承与后轴承之间的轴向支承距离。结果，安全元件以其宽度界定轴向安全部分。安全部分的宽度优选地小于安全元件的直径。有利的是，安全元件布置在中空轴的纵向区域中，在纵向区域中，中转向轴可以轴向地引入到中空轴中、优选地引入到中空轴的端部区域中。转向轴沿轴向方向伸缩地引入或推入开口端部中。取决于在纵向方向上的相应调节位置，转向轴在正常操作中沿纵向方向或多或少地伸入中空轴的开口横截面中的端部区域中。转向轴在中空轴中以能够在平面轴承或抗摩擦轴承中沿纵向方向移位的方式被线性地引导。在正常操作期间，在抗摩擦轴承在径向方向上几乎没有游隙的情况下，该安装具有较小的游隙。然而，由于在碰撞事件中发生的弯曲应变，对安装件施加了显著的径向力，使得在不合适的条件下，特别地在至转向轴的过渡部处的中空轴的端部区域中可能发生较大的挠曲。因此，通过将根据本专利技术的安全元件定位在中空轴的引导转向轴的端部区域中，可以特别有效地限制最大挠曲。安全元件可以优选地布置在纵向区域中，在该纵向区域中，中空轴在套单元内延伸并且优选地位于内套管内。即使在碰撞事件中，中空轴与内套管之间在轴向方向上的空间布置仍被保持。因此，确保环形元件始终可靠地用于根据本专利技术的转向主轴的径向支撑。套单元长度由后轴承与套单元的转向齿轮侧端部之间的距离确定，其中，安全元件优选地布置在距套单元长度的中心为套单元长度的±25％、优选地套单元长度的±10％、非常特别优选地套单元长度的±5％之内。术语“套单元长度的中心”指的是后轴承与套单元的转向齿轮侧端部之间的距离的一半。当确定套单元长度时，应假设后轴承与套单元的转向齿轮侧端部之间的最大距离，即，内套管尽可能地伸出外套管的情况。本专利技术的一个优选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机动车辆的转向柱(1)，所述转向柱(1)包括具有转向齿轮侧端部和方向盘侧端部的套单元(2)，其中，所述套单元(2)包括外套管(23)，内套管(21)以可伸缩的方式设置在所述外套管(23)中，并且转向主轴(3)以能够绕纵向轴线(22)旋转的方式安装在所述套单元(2)中，其中，所述转向主轴(3)至少部分地包括中空轴(31)，转向轴(33)以可伸缩的方式设置在所述中空轴(31)中，并且所述转向主轴(3)在所述套单元(2)的所述方向盘侧端部部分处以可旋转的方式安装在后轴承(25)中，其特征在于，在所述套单元(2)的所述转向齿轮侧端部与所述后轴承(24)之间且所述套单元(2)与所述转向主轴(3)之间设置有安全元件(7、8)，在所述套单元(2)的所述转向齿轮侧端部与所述后轴承(24)之间且所述安全元件(7、8)之外，所述安全元件在所述套单元(2)与所述转向主轴(3)之间留出比所述套单元(2)与所述转向主轴(3)之间的径向距离小的沿周向的径向安全距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 DE 102016205378.71.一种用于机动车辆的转向柱(1)，所述转向柱(1)包括具有转向齿轮侧端部和方向盘侧端部的套单元(2)，其中，所述套单元(2)包括外套管(23)，内套管(21)以可伸缩的方式设置在所述外套管(23)中，并且转向主轴(3)以能够绕纵向轴线(22)旋转的方式安装在所述套单元(2)中，其中，所述转向主轴(3)至少部分地包括中空轴(31)，转向轴(33)以可伸缩的方式设置在所述中空轴(31)中，并且所述转向主轴(3)在所述套单元(2)的所述方向盘侧端部部分处以可旋转的方式安装在后轴承(25)中，其特征在于，在所述套单元(2)的所述转向齿轮侧端部与所述后轴承(24)之间且所述套单元(2)与所述转向主轴(3)之间设置有安全元件(7、8)，在所述套单元(2)的所述转向齿轮侧端部与所述后轴承(24)之间且所述安全元件(7、8)之外，所述安全元件在所述套单元(2)与所述转向主轴(3)之间留出比所述套单元(2)与所述转向主轴(3)之间的径向距离小的沿周向的径向安全距离。2.根据权利要求1所述的转向柱，其特征在于，所述安...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·安瑟兰，耶罗尼米斯·施尼策尔，托比亚斯·赫布，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯普利斯坦股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：列支敦士登,LI