汽车转向柱的位置调节装置的制作方法

专利名称：汽车转向柱的位置调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可调节的汽车转向柱的位置调节装置。
为了改善行驶舒适性，现代汽车都配有可调节的汽车转向柱。这种转向柱在高度上和沿转向柱轴线是可调的。在这种转向柱中，汽车驾驶员可把方向盘转到一个使他感到舒适的位置，汽车驾驶员可松开在位置调节装置上的转向柱的锁定。在方向盘的重新定位后，转向柱在位置调节装置上重新锁定。
对绝大部分汽车类型而言，下面统称作转向柱的汽车转向柱是通过汽车驾驶员或司机的放脚空间来导向的。为了在事故情况下避免司机受到伤害，必须注意位置调节装置在司机的放脚空间内占据足够小的空间，以防止司机因位置调节装置而受伤。
可调节的汽车转向柱的位置调节装置容许方向盘朝转向轴轴向移动并在垂直方向内移动。定位装置必须可靠工作并不允许影响汽车的目标准确的导向。特别是不允许导致异常转向校正。所以调节装置的机械部件中不容许有间隙，而且至少必须同时对两个移动方向进行可靠锁定。因此，不允许两个移动方向之一尚未或已经锁定，而另一个移动方向则已经或尚未脱开。
所以本发明的目的在于，提出一种保证可靠操作而又没有伤害可能性的汽车转向柱的位置调节装置。
这个目的是通过本发明的独立权利要求来实现的。本发明在其从属权利要求中进行了诸多改进。
根据本发明，上述目的是通过汽车转向柱的一种位置调节装置来实现的，该装置具有第一支座，用来连接该位置调节装置和汽车转向柱；第二支座，用来连接该位置调节装置和汽车的本身；第一齿条，该齿条布置在第一支座上并带有至少一排止动齿和该排止动齿在方向内即例如在平行于第一调节方向的方向内定向；第二齿条，该齿条布置在第二支座上并带有至少一排止动齿和该排止动齿在例如平行于第二调节方向的方向内定向；第一个止动元件，该元件带有至少一排止动齿，这排止动齿可与第一齿条的止动齿啮合；第二个止动元件，该元件带有至少一排止动齿，这排止动齿可与第二齿条的止动齿啮合；一个隔距块，用来保持第二个止动元件相对于第一个止动元件的一定间隔；和一个夹紧机构，用来保证分别具有第一齿条和第二齿条的第一止动元件和第二止动元件的同时锁紧和脱开。
此外，上述目的是通过带有本发明位置调节装置的汽车转向柱来实现的，其中，该位置调节装置的第一调节方向为汽车转向柱的轴向，而该位置调节装置的第二调节方向则垂直于汽车转向柱的轴线或沿着一个围绕一个重心的圆弧。
齿条布置在位置调节装置的支座上可使该装置达到具有很小结构尺寸和很小伤害可能性的结构。通过两个止动元件相隔的一定间距和通过在这两个止动元件上同时作用的夹紧机构引起的两个调节方向的有利的同步锁紧或脱开可达到可靠的操作。
根据本发明位置调节装置的元件的制造公差可改变从一个制成的位置调节装置到下一个位置调节装置的两个止动元件之间的必需距离。所以，在隔距块上的第二个止动元件的位置最好至少可调一次。而在间隔元件上的第二个止动元件的位置则可借助螺纹连接、一次加压过程、一个弹簧垫片或借助材料顶锻来进行调节。
为了使调节简单和不复杂，第二个止动元件在隔距块的位置调节可在位置调节装置的外部进行。
最好用夹紧机构的一个杆形的凸肩来有效实现分别带第一齿条或第二齿条的第一止动元件和第二止动元件的同时锁紧和脱开，其中杆形凸肩可通过第一和第二支座、第一和第二齿条、第一和第二止动元件以及隔距块进行导向运动。为了限制在杆形凸肩上移动的位置调节装置的元件移出杆形凸肩的端部，该凸肩最好具有一个锁紧元件。锁紧和脱开用的止动元件的导向按简单的方式最好用一个压缩弹簧来实现，第一或第二止动元件借助该压缩弹簧对该杆形凸肩的锁紧元件压紧。
在组装本发明位置调节装置时，可达到一个紧凑的结构和小的误差率，通过将第一齿条和第一支座和/或第二齿条和第二支座分别构成一个组件，可达到一个紧凑的结构和小的误差率。此外，由于齿条集成或在相应的支座中而可达到位置调节装置的经济的制造。
最好位置调节装置的第二调节方向使汽车转向柱可进行高度或倾斜调节，这样就可达到方向盘对司机的人体工程学的定位。
下面结合一些实施例并参照附图来详细说明本发明。附图表示

图1本发明位置调节装置的汽车转向柱的等角视图；图2本发明位置调节装置的零件分解图；图3本发明位置调节装置的汽车转向柱的侧视图；图4本发明位置调节装置的汽车转向柱的前试图；图5本发明位置调节装置的汽车转向柱的剖面图；图6本发明位置调节装置的汽车转向柱的横断面图；图7汽车转向柱的本发明位置调节装置的调节机构的横断面详图。
图1表示安装在汽车转向柱本体2或柱体2上的本发明位置调节装置1的优选结构形式。该柱体的轴线相当于该汽车转向柱的轴线。第一支座3作为转向柱支座用来把位置调节装置1例如通过与转向柱本体2或柱体2的机械连接固定到该转向柱上。如图1至7所示，转向柱支座3可作为转向柱本体2或柱体2的组成部分。
下面为简化本发明的描述，转向柱的概念也可作为转向柱本体2或柱体2的同义词使用。
转向柱2和转向柱支座3被第二支座，车身支座4包围，后者用来把位置调节装置固定到汽车的车身上。如图5和6所示，在位置调节装置1装配好的状态下，U形车身支座4的两边贴靠到转向柱支座3的端面上。
转向柱支座3具有一个垂直于转向柱轴线的贯通空隙，其纵向平行于转向柱轴延伸。如图2所示，一个适当的夹紧机构10的一个凸肩11可通过该空隙进行导向并平行于汽车转向轴线移动。
在面向位置调节装置的锁紧机构的一侧，转向柱支座3具有一个空隙，该空隙的横向尺寸可容纳轴向的第一齿条5，而其深度尺寸则足可容纳轴向齿条5和一个位于其上的第二止动元件7。这也适应于第一止动元件7和轴向移动的齿条5相隔这样远的情况，即两个部件的止动齿在移动时不可能接触。在该齿条和止动元件上构成一排或多排止动齿。其中止动元件的止动齿与齿条的止动齿形成互补。
齿条5的纵向贯通的空隙可以穿通夹紧装置10的杆形凸肩11(例如一根螺栓)。其中该空隙的横向尺寸稍大于转向柱支座3的贯通空隙的尺寸，所以在轴向齿条5的纵向空隙内，压力弹簧13可在转向柱支座3上导向移动。弹簧13的外直径大于在转向柱支座3内的贯通空隙，垂直于转向柱轴线的孔径。
转向柱支座3的端面空隙底部的纵槽用来容纳一个滑块15，在该滑块上，压力弹簧13可平行于转向柱轴线沿转向柱支座3的贯通空隙移动。
不用图示的结构型式，也可将轴向齿条5设计成转向柱支座3的组成部分，从而减少零件费用。由此获得的位置调节装置的零件制造费用的减少，补充了由于位置调节装置装配时的简化安装和小的错误频率而引起的费用减少。
车身支座4最好作成U形的钢侧板，该支座的两侧具有两个对置的纵槽。槽的纵向平行于该支座的两侧边方向，并在位置调节装置装配好的状态中垂直于转向柱支座3的贯通空隙。第二个垂直齿条6这样安装在两侧边之一上，使该侧边中心位于垂直齿条6的贯通纵向空隙中。与轴向齿条类似，垂直的齿条带有一排或多排止动齿，其形状与一个对应垂直止动元件8的形状互补。
如果把U形车身支座4的底部看成是基准面，则转向柱2可在车身支座4侧边的纵槽内来回运动并沿转向柱支座3的贯通空隙平行于该基准面移动。
在位置调节装置装配好的状态下，安装在一个合适的夹紧装置10上的杆形凸肩11例如一根螺栓穿通转向柱支座3的贯通纵向空隙和纵向齿条5。位置调节装置的锁紧机构的零件通过该螺栓的自由端移动到它们的位置。止动机构的零件有滑块15、压力弹簧13、轴向锁紧用的止动元件7、相对于第一止动元件7垂直锁紧用的第二止动元件8保持一定距离用的隔距块和一个紧固元件12。这里的垂直是指垂直于转向柱2的纵轴线和平行于U形车身支座4的两侧方向的方向。紧固元件12限制装在螺栓11上的零件在其自由端方向内的运动。
作为夹紧机构10可用熟知的结构。在松开夹紧机构10时，螺栓11在其自由端的方向内移动，从而使锁紧机构中的螺栓11提供的长度变得较大。这样，活动支承在该螺栓上的零件就可相对于固定布置在支座上的零件移动。特别是，止动元件可从齿条移动。在夹紧机构10时，止动元件通过该螺栓压到齿条上。
在松开夹紧机构10时，转向柱2可相对于车身支座4移动。这种结构可实现相对于U形车身支座4的底部的垂直移动以及转向轴方向内的轴向移动。在夹紧机构10夹紧的状态下，转向柱2的移动通过一个在下面用图7进行详细说明的止动机构进行锁止。
图7表示在图6中用横断面表示的本发明位置调节装置1的止动机构。夹紧机构10的螺栓11构成该止动机构的中轴。夹紧机构10支撑在汽车支座4的一边上，所以当该夹紧机构关紧时，在该止动机构的元件上作用一个力。
图7表示该止动机构位于关闭状态。在这个关紧状态中，止动元件7和8这样位于相应的齿条5和6上，即止动元件的齿以形状配合连接的方式啮合在齿条的止动齿内。这里所谓形状配合连接是指止动元件的止动齿在通过结构设置的接触面上(尽可能)完全与齿条的对置的止动齿保持接触。特别是，形状配合连接的概念是与止动齿排的(不完全的)啮合是有区别的，在后者这种啮合时，止动元件的止动齿与齿条的止动齿只交叉到这样的程度，即虽然阻止了止动元件沿着齿条的止动齿排移动，但对置的止动齿的接触面只是部分地或根本没有保持相互接触。在汽车转向柱2可靠锁定时，需要双倍的形状配合连接锁定，即需要轴向和垂直的止动元件的同时的形状配合连接。
所以，轴向齿条5和垂直齿条6之间的距离必须符合轴向止动元件7和垂直止动元件8之间的距离。在松开锁定时，止动元件7、8从齿条5或6的齿移出直至两个零件的止动齿不再交叉，或两个零件5和7以及6和8的止动齿尖相互保持少许距离。这个过程也叫做脱开。
如果止动元件7和8的距离不对应齿条5和6的距离，则两者之一可能已经脱开，而另一个则仍位于啮合状态。所以根据本发明，在锁定和脱开这两种工作方式中，两个止动元件7和8之间的距离是与两个齿条5和6的距离匹配的。这样就实现了在锁定情况下轴向和垂直锁定元件的同时形状配合连接以及这两个锁定元件的同时脱开。所谓锁定元件是指由齿条和相应止动元件组成的结构单元。
在松开夹紧机构10时，图7所示的螺栓11向后移动，这样，压力弹簧13便可向右伸展并由此向右压止动元件7。止动元件7在其右外侧邻接隔距块9，垂直止动元件8固定在该隔距块上。所以轴向止动元件7的移动可通过隔距块9直接传递到垂直止动元件8上；换言之，两个止动元件从相应齿条同时向右移动。由止动元件7和8以及隔距块9组成的单元通过压力弹簧13引起的移动由一个紧固元件12限制，该紧固元件即隔距块9的挡块。所以，不论螺栓11的位置如何，两个止动元件7和8以及隔距块9相对于该螺栓自由端的位置是保持不变的。
在机械零件加工时，尺寸的一定的波动范围总是难免的。所以在一个产品系列内，齿条5和6的距离不能始终看成是不变的。因此，对一个产品系列的全部零件来说，不能保证两个锁定元件在锁定状态下具有形状配合连接，或者在脱开状态下两个锁定元件之一仍然啮合着。
所以在本发明的一种特殊结构型式中，两个锁紧元件的距离是可调的。这种调节最好在位置调节装置的装配过程中一次完成。为了进行这两个止动元件7和8之间的距离的便捷的调节，必须保证把所需调节的零件布置得便于操作。
在图7所示的一个本发明位置调节装置的优选结构型式中，隔距块9设计成在外表面具有螺纹的套筒，垂直止动元件8具有相应的内螺纹，所以止动元件8在隔距块9上的位置可通过该隔距块旋入该止动元件的内螺纹来改变。在位置调节装置装配好的状态下，隔距块9以及垂直止动元件8都可在位置调节装置的外侧进行操作，所以可用简单的方法进行调节。为了便于调节，在位置调节装置装配之前，把垂直止动元件这样预先定位在隔距块9上，即在考虑可能的制造公差的情况下，这两个止动元件7和8之间的距离总是大于两个齿条5和6之间的距离。此外，在隔距块9上，预先安装一个防松螺母14，以便稍后固定止动元件8的调定的位置。在位置调节装置装配好后，将夹紧机构放入锁定位置，这样，轴向止动元件7便以形状配合连接的方式贴靠到轴向齿条3上。在这种状态下，由齿条6和止动元件8组成的垂直锁定单元不是仍位于完全脱开的状态，便是位于啮合的状态。这时通过用一种简单的工具或用手旋转隔距块9，使止动元件8在隔距块9上沿齿条6的方向移动，直至止动元件8的对置的止动齿和齿条6之间达到形状配合连接为止。这样调定的位置通过拧紧防松螺母14固定在止动元件8上。于是，垂直锁定机构的锁定或脱开便可与轴向锁定机构平行和同时进行。
由于垂直止动元件8在隔距块9上的位置只需唯一一次固定，所以调节也可用别的方式进行，例如用一次压紧把止动元件固定在隔距块9上。另一种方法是，也可用材料顶锻来把止动元件8固定在隔距块9上。用弹簧垫圈来把垂直止动元件8固定在隔距块9上是很简单和很便宜的。为此，该弹簧垫圈在隔距块9上对着止动元件8施压，直至该止动元件以形状配合连接的方式贴靠到齿条6为止。弹簧垫圈的结构阻止了该止动元件在螺栓11自由端的方向内滑动。其中止动元件8和隔距块9之间的配合是这样设计的，即该止动元件的移动需要一定的力，所以在松开夹紧机构时，止动元件8不可能自动在隔距块9上移动。
从图1至7可以看出，本发明的位置调节装置以极紧凑的结构达到了双倍形状配合连接的锁紧，这种结构的特点是夹紧机构10的螺栓11给定的夹紧轴和转向柱的轴之间的距离很小。所以在事故情况下，避免了特别是危及司机的膝部受到伤害的危险。
两个止动元件7和8的距离从外部进行调节的可能性可采用便宜的和特别理想的铸造结构，特别是从图5可以看出，轴向齿条5可放入转向柱支座3的铸造壳体中，所以不需要例如通过螺丝或焊接来固定。此外，轴向齿条构成一体减少了位置调节装置在装配过程中的误差概率。
附图标记表1.位置调节装置2.汽车转向柱的转向柱主体或柱体3.第一支座(转向柱支座)4.第二支座(车身支座)5.第一齿条6.第二齿条7.第一止动元件8.第二止动元件9.隔距块10.夹紧机构11.杆形凸肩(螺栓)12.锁紧元件13.压力弹簧14.防松螺母15.滑块
权利要求
1.汽车转向柱(2)的位置调节装置，具有-第一支座(3)，用来连接位置调节装置(1)和汽车转向柱(2)；-第二支座(4)，用来连接位置调节装置(1)和汽车的车身；-第一齿条(5)，该齿条布置在第一支座(3)上并带有至少一排止动齿及该排止动齿沿第一调节方向定向；-第二齿条(6)，该齿条布置在第二支座(4)上并带有至少一排止动齿及该排止动齿沿第二调节方向定向；-第一个止动元件(7)，该止动元件带有至少一排止动齿，这排止动齿可与第一齿条(5)的止动齿排啮合；-第二个止动元件(8)，该止动元件带有至少一排止动齿，这排止动齿可与第二齿条(6)的止动齿排啮合；-一个隔距块(9)，用来保持第二个止动元件(8)相对于第一个止动元件(7)的确定间距；和-一个夹紧机构(10)，用来保证分别具有第一齿条(5)和第二齿条(6)的第一止动元件(7)和第二止动元件(8)的同时锁紧和脱开。
2.按权利要求1的位置调节装置，其特征为，在隔距块(9)上的第二个止动元件(8)的位置至少可调一次。
3.按权利要求2的位置调节装置，其特征为，在隔距块(9)上的第二个止动元件(8)的位置可借助螺纹连接来调节。
4.按权利要求2的位置调节装置，其特征为，在隔距块(9)上的第二个止动元件(8)的位置可借助一次加压过程来调节。
5.按权利要求2的位置调节装置，其特征为，在隔距块(9)上的第二个止动元件(8)的位置可借助一个弹簧垫圈来调节。
6.按权利要求2的位置调节装置，其特征为，在隔距块(9)上的第二个止动元件(8)的位置可借助材料顶锻来调节。
7.按权利要求2至6任一项的位置调节装置，其特征为，在隔距块(9)上的第二个止动元件(8)的位置可在位置调节装置(1)的外部进行调节。
8.按权利要求1至7任一项的位置调节装置，其特征为，夹紧机构(10)的杆形凸肩(11)可通过第一支座(3)和第二支座(4)、第一齿条(5)和第二齿条(6)、第一止动元件(7)和第二止动元件(8)以及隔距块(9)进行导向运动。
9.按权利要求8的位置调节装置，其特征为，杆形凸肩(11)具有一个锁紧元件(12)，用来限制在杆形凸肩上移动的位置调节装置(1)的元件(13、7、9、8、14)移出杆形凸肩(11)的端部。
10.按权利要求9的位置调节装置，其特征为，第一止动元件(7)和第二止动元件(8)用一个压力弹簧(13)顶着杆形凸肩(11)的锁紧元件(12)压紧。
11.按权利要求1至10任一项的位置调节装置，其特征为，第一齿条(5)和第一支座(3)一起构成一个组件。
12.按权利要求1至11任一项的位置调节装置，其特征为，第二齿条(6)和第二支座(4)一起构成一个组件。
13.具有一个按权利要求1至12任一项所述位置调节装置的汽车转向柱，其特征为，位置调节装置(1)的第一调节方向为汽车转向柱(2)的轴向，而位置调节装置(2)的第二调节方向则垂直于汽车转向柱(2)的轴线。
14.按权利要求13的汽车转向柱，其特征为，位置调节装置(1)的第二调节方向使汽车转向柱(2)可进行高度调节或倾斜调节。
全文摘要
本发明设计一种具有一个位置调节装置(1)的汽车转向柱和汽车转向柱的位置调节装置，它包括第一支座(3)，用来连接位置调节装置(1)和汽车转向柱(2)；第二支座(4)，用来连接位置调节装置(1)和汽车的车身；第一齿条(5)，该齿条布置在第一支座(3)上并带有至少一排止动齿及该排止动齿平行于第一调节方向定向；第二齿条(6)，该齿条布置在第二支座(4)上并带有至少一排止动齿及该排止动齿平行于第二调节方向定向；第一止动元件，该止动元件带有一排止动齿，这排止动齿可与第一齿条(5)的止动齿排啮合；第二止动元件(8)，该止动元件带有至少一排止动齿，这排止动齿可与第二齿条的止动齿排啮合；一个隔距块，用来保持第二止动元件(8)相对于第一止动元件的确定间隔；和一个夹紧机构(10)，用来保证分别具有第一齿条(5)和第二齿条(6)的第一止动元件(7)和第二止动元件(8)的同时锁紧和脱开。
文档编号B62D1/184GK1625501SQ03803075
公开日2005年6月8日 申请日期2003年7月17日 优先权日2002年7月30日
发明者L·乌普豪斯, K·－U·格拉姆斯, H·霍尔斯特曼 申请人:纳卡姆德国股份有限公司