带有塑料滑动套筒的转向柱 【技术领域】
本发明涉及一种具有权利要求 1 的前序部分的特征的转向柱构造和一种具有权 利要求 9 的前序部分的特征的制造方法。背景技术
在机动车中的转向柱通常是可调节的， 以使得方向盘的位置能够适应于不同驾驶 员的要求。 在此， 为了转向柱的轴向可调节性， 在现有技术中通常提出由两个同心的管组成 的构造， 所述管可相互伸缩地移动。 在两个管之间设有轴承， 所述轴承保证了轴向的可移动 性， 并且需要时还允许相对旋转。
类似的结构还具有不能够在轴向上调节的转向柱， 在所述转向柱中两个同心的外 壳件可相互移动地安装， 以便在冲击时允许转向柱的压缩。
在现有技术中已知的是， 在这里使用塑料元件。塑料元件将自动润滑的特性与减 震的特性相结合， 并且因此特别适合于所述轴承。 文献 US 5,902,186 和 EP 1538365A1 示出转向柱， 在该转向柱中使用塑料衬套， 以 便能够吸收震动和冲击能量。然而， 所述塑料衬套没有承担引导目的。
由文献 US 5,417,614 已知一种能够纵向调节的转向柱， 在该转向柱中， 外部的套 管用作轴件的旋转轴承。安装在套管中的轴件设有外部喷涂的塑料衬套， 所述塑料衬套则 在套管中滑动。塑料衬套没有提供滑动引导作用。
在 EP 1717127A1 中公开了最近的现有技术， 并且示出用于具有塑料衬套的转向 柱的伸缩式引导件， 所述塑料衬套插入轴和围绕的套管之间。所述衬套通过成型的塑料元 件固定在位于内部的轴上， 并且在围绕的套管中沿轴向方向和圆周方向滑动。最后， 文献 EP 1754646A2 示出了一种用于能够伸缩的转向柱的轴承套筒。所述套筒成本高地构成， 并 且设有特殊的支承元件， 所述支承元件会导致两个可相互旋转和移动的管件的小间隙的支 承。所述轴承结构成本特别高。
发明内容
因此， 本发明的目的是， 提供一种可伸缩的轴承结构， 其由可借助于塑料衬套在轴 向上相互移动的两个管组成 ； 简单地制造和安装所述轴承结构 ； 以及尽管如此仍然特别小 间隙地实现所述轴承结构。
所述目的由具有权利要求 1 的特征的转向柱和具有权利要求 6 的特征的制造方法 得以实现。在从属权利要求 2 至 8 或者 9 至 14 中描述了根据本发明的转向柱或者根据本 发明的方法的有利的改进方案。
该目的通过用于机动车的转向柱得以实现， 所述转向柱具有托架， 所述托架支撑 上部的外壳单元和下部的外壳单元， 其中外壳单元围绕可旋转地安装在它们中的转向轴， 并且其中外壳单元具有带有外表面的内部的套管和至少部分地围绕内部的套管的外部的 套管， 所述内部的套管和外部的套管安装成， 可借助于位于它们之间的热塑性的塑料套筒沿它们的轴向方向相互移动， 所述塑料套筒具有朝向内部的套管的内表面和朝向外部的套 管的外表面， 其中根据本发明， 塑料套筒通过过盈配合插入外部的套管中， 并且其中外部的 套管具有至少一个贯穿部， 在所述贯穿部的区域中， 塑料套管在其内表面上具有在内部的 套管的方向上或者在中央轴线的方向上的突出部， 在所述突出部上， 塑料套筒紧靠在内部 的套管的外表面上。
相应地， 塑料套筒起到滑动套筒的作用。
在此， 通过塑性变形或者通过弹性变形或者通过塑性变形和弹性变形的组合导致 突出部的接触。 在优选的情况下， 通过弹簧元件导致弹性变形， 该弹簧元件以弹性的方式沿 内部的套管的表面的方向作用在突出部上。
此外， 所述目的通过用于制造用于机动车的能够伸缩的转向柱的方法得以实现， 该转向柱具有托架， 所述托架支撑上部的外壳单元和下部的外壳单元， 其中外壳单元围绕 可旋转地安装在它们中的转向轴， 并且其中外壳单元具有带有外部表面的内部的套管和至 少部分地围绕内部的套管的外部的套管， 所述内部的套管和外部的套管安装成， 可借助于 位于它们之间的热塑性的塑料套筒沿它们的轴向方向相互移动， 其中根据本发明， 塑料套 筒通过过盈配合插入外部的套管中， 内部的套管通过滑动配合插入塑料套筒中， 并且在外 部的套管的至少一个贯穿部的区域中， 塑料套筒通过塑性变形紧靠在内部的套管上。
在优选的情况下， 通过变形， 在最简单的情况下为挤压， 在热作用的情况下达到塑 性变形。 在另一个优选的情况下， 加热通过超声波实现， 所述超声波借助同时用作冲头的焊 头 (Sonotrode) 引起。
在塑料套筒的材料的随后的冷却和 / 或回弹的过程中形成的间隙被看作非常的 小， 使得确保两个套管的小间隙的引导。 在此要注意， 为了平稳的移动， 始终设有轴承间隙。 这刚好也能够通过收缩过程来调节。
附加地或者代替塑性变形的是， 能够通过保持在预张紧情况下的弹簧元件来造成 弹性变形。
因为塑料套筒通过过盈配合插入外部的套管中， 并且外部的套管具有至少一个贯 穿部， 在所述贯穿部的区域中， 塑料套管通过变形而紧靠在内部的套管上， 所以保证了几乎 无间隙的连接， 所述连接不影响可伸缩性。因此， 在操作转向柱时， 给驾驶员一种安全的且 牢固的感觉。
如果套管以及塑料套筒具有圆形的横截面， 除可伸缩性以外， 在期望的情况下还 实现了可旋转性。
如果相对于套管的轴向方向， 在至少两个轴向隔开的位置上设有贯穿部， 那么还 能够吸收作用在转向柱上的杠杆力， 以使得例如在冲击的情况下， 阻止套管的相互倾斜。
如果焊头具有圆形的外部直径， 并且因此在使用后， 在塑料套筒的外壁上留有大 致圆形的印痕， 那么可实现具有小的接触面积的例如点状的接触面。 此外， 在外部的套管中 的贯穿部能够简单地构成为圆孔或者冲裁部。
本发明的重要的优点是， 可使用价格便宜的且对于加工而言简单地成型的焊头。 焊头应当只能够分别引导穿过贯穿部。
如果贯穿部构成为至少部分地沿外部的套管的圆周方向延伸的缝隙， 那么能够实 现线状的或者矩形的接触。因为在用于制造用于机动车的能够伸缩的转向柱的方法中提出 ： 塑料套筒通过过 盈配合插入外部的套管中 ； 内部的套管通过滑动配合插入塑料套筒中 ； 并且在外部的套管 的至少一个贯穿部的区域中， 塑料套筒通过弹性变形紧靠在内部的套管上， 所以仅少量的 且此外具有特别简单的实施方式的结构件是必须的。特别是如下实现无间隙， 即塑料套筒 的弹性变形通过热作用来实现。在此有利的是， 塑性变形通过超声波作用和径向的压力实 现。
如果在至少两个位置上发生变形， 所述位置在塑料套筒的轴向上彼此相互隔开， 那么在纵向上获得良好的引导。
如果内部的套管具有光滑的外部表面， 使得在塑料套筒由于局部变形而接触后， 也允许内部的套管的在塑料套筒中的可移动性， 那么在冲击的情况下， 但是也在用作可轴 向调节的转向柱时， 提供安全功能。
在本发明的改进形式中， 在内部的套管上也能够与在外部的套管上的凹部相一致 地设有凹部， 塑料套筒的材料从外部压入同样具有焊头的所述凹部中。以这种方式能够形 成折断元件， 所述折断元件在超过在两个套管的移动方向上的确定的力时， 才使移动不受 约束。可替代地还能够将折断元件直接设置在端部上， 或者甚至设置为与内部的套管的端 部具有一定的距离， 从而能够省去在内部的套管上的特殊的凹部。 根据本发明的解决方案的特别的优点在于， 突出部与塑料套筒一体地构成， 而不 是构成为随后必须接合的分开的部件， 所述突出部设置在塑料套筒上， 以用于在塑料套筒 和内部的套管之间形成接触区域， 并且 / 或者用于形成折断元件。
根据本发明的解决方案的应用能够在转向柱中实现， 所述转向柱在其高度和 / 或 长度上是可调节的， 或者是完全不可调节的。在转向柱不可调节或者仅在高度上可调节的 情况下， 塑料套筒用作在碰撞情况下的引导元件。 在长度可调节的转向柱的情况下， 塑料套 筒还用于在调节期间进行引导。在这里同样能够设有折断元件， 所述折断元件限定在由驾 驶员调节期间的移动路径。
附图说明
接下来根据附图以实施例叙述本发明。附图示出 ：
图 1 示出具有根据本发明构成的轴承的转向柱的立体图 ；
图 2 示出转向柱的轴承部件的示意图 ；
图 3 示出处于工作位置的图 2 中的轴承部件 ；
图 4 示出另一个实施例， 其中示出沿着根据图 3 的构造的中心轴线的纵向剖视 图；
图 5 示出沿着剖线 V-V 通过根据图 4 的构造的横截面图 ； 以及
图 6 以与在图 5 中类似的视角示出可替代的实施形式的剖视图。 具体实施方式
图 1 示出具有用于机动车的转向柱的立体图， 所述转向柱具有用于固定在车身上 的托架 1。托架 1 具有用于夹持上部的外壳单元 3 的夹紧系统 2 以及摆动轴承 4， 下部的外 壳单元 5 安装在该摆动轴承 4 中。上部的外壳单元 3 和下部的外壳单元 5 设置成与共同的中央轴线 26 彼此同心， 所述中央轴线 26 与转向杆 8 的轴线重合。 所述转向杆 8 基本上构成 为管状。在上部的外壳单元 3 和下部的外壳单元 5 之间插入由塑料套筒 6。塑料套筒 6( 参 见图 2) 具有外表面 25 和内表面 24， 所述外表面 25 和内表面 24 大致彼此平行地对齐。调 整杆 7 用于操纵夹紧系统 2。
转向轴 8 可旋转地安装在外壳单元 3 和 5 的内部中。
本发明不局限于上部的和下部的外壳单元彼此同心地设置的实施方式。 可设想且 可能的是， 外壳单元彼此偏心地设置。
图 2 示出上部的外壳单元 3 和下部的外壳单元 5 的彼此同轴地设置的结构件以及 塑料套筒在组合前的示意图。在此， 下部的外壳单元 1 具有带有外表面 27 的内部的套管 10。上部的外壳单元 3 具有外部的套管 11。在内部的套管 10 和外部的套管 11 之间设有塑 料套筒 6。在所示出的实施例中， 在外部的套管 11 的外部的圆周面上构成有总共四个贯穿 部 12， 所述贯穿部 12 优选构成为圆形。优选地， 另一个配合孔 13 设置在贯穿部 12 之间。 塑料套筒 6 相应地具有在中心设置在外圆周上的配合孔 14。
图 3 示出处于组合的状态下的图 2 的结构件。为了装配， 通过压配合将塑料套筒 6 压入外部的套管 11 中， 而且有利的是， 使得外部的套管 11 的配合孔 13 与塑料套筒 6 的 配合孔 14 重合。随后通过滑动配合将内部的套管 11 推入的塑料套筒 6 中， 所述塑料套筒 6 通过压配合牢固地安装在外部的套管 11 中。内部的套管 10 可通过小的力消耗在塑料套 筒 6 中轴向移动。 优选地， 内部的套管 10 和外部的套管 11 设置为与中央轴线 26 彼此同心。然而可 设想并且可能的是， 两个套管 10、 11 彼此偏心地设置。在这种情况下， 塑料套筒 6 的外表面 25 相对于塑料套筒 6 的内表面 24 偏心地设置。在此， 可以忽略在内部的套管 10 和外部的 套管 11 之间的由于突出部 23 的成型而产生的少量的偏心的偏移。
还能够省去配合孔 14。 在这种情况下， 能够设有用于在装配时定位的另外的机构， 例如在装配工具中的止挡， 或者将塑料套筒 6 简单地靠在止挡上压入外部的套管 11 中。
在图 4 中同样示意性地示出了另一个制造步骤。焊头 15 插入贯穿部 12 中， 并且 与塑料套筒 6 在贯穿部 12 的区域中进行机械接触。在激活焊头 15 的情况下， 通过引入的 超声波的机械能量使热塑料套筒 6 局部加热， 并且因此软化。因此， 塑料套筒 6 变形， 并且 在焊头 15 的机械压力下被压到内部的套管 10 上。以压印的形式在塑料套筒 6 和内部的套 管 10 之间产生局部的接触位置。塑料套筒 6 的这个压印将内部的套管 10 的在塑料套筒 6 中的间隙减小到小的尺寸， 最好减小为零。在另外的凹槽 12 中相应地操作， 以使得在内部 的套管 10 的圆周面上产生多个尽可能无间隙的止点。
根据图 4 的实施例参照在图 2 和 3 中示出的实施例如此做出改动， 即此外设有折 断元件 16、 18、 20。折断元件以类似于止点的方式借助于焊头直接从塑料套筒 6 中形成， 所 述焊头被引导穿过凹部 17、 19、 21， 并且在超声波激励下加热塑料， 并且借助于挤压导致突 起， 以使得折断元件 16、 18、 20 伸入内部的套管 10 的运动轨迹中。根据示例， 折断元件 16 在内部的套管 10 的凹部 22 中成型。尽管在实施例中示出三个折断元件， 但是该数量能够 自由选择。尤其是， 单个折断元件是足够的。在此， 塑料套筒的长度适合于要求。
在此， 折断元件 16、 18、 20 的突出部在内部的套管 10 的外表面 27 上突起， 优选在 从 0.5mm 至 4mm 的范围内， 特别优选在从 1mm 至 2.5mm 的范围内。以这种方式能够实现， 以
至少直至预定的力阻止两个套管 10、 11 的移动。在超过预定的力时， 同时能够剪切掉或者 回压折断元件， 以使得允许两个套管 10、 11 的彼此相对移动。在这里， 作为力理解为沿中央 轴线 26 的方向作用在套管 10、 11 上的用于产生移动的力， 如其尤其是在碰撞情况下出现。
在能够调节的转向柱的情况下， 折断元件 20 设置成， 使得在达到确定的移动路径 后， 在低于相应的力时， 阻止继续的移动。在该示例中， 当外壳单元 3、 5 被拉至最大长度时， 折断元件 20 与内部的套管 10 具有相应距离。可替代地， 凹部 22 能够构成为长孔。
图 5 示出在最后描述的方法步骤中产生的状态下的横截面图， 其中示出三个相互 同心地接合的结构件。
在图 6 中示意性地示出另一个实施形式。 根据所述实施形式， 塑料套筒 6 的外表面 25 局部加载有弹簧力。为此设置有弹簧 28， 所述弹簧 28 相应地夹住在外部的套管 11 中的 贯穿部 12， 并且通过紧固元件 29， 在预张紧的情况下保持在外部的套管 11 上。因此， 塑料 套筒 6 在根据突出部 23 预先限定的表面区域 30 中紧靠在内部的套管 10 的外表面 27 上， 或者弹性变形并且相应地压紧。有利的然而不必要的是， 如与本发明的另外的实施例有关 地所述， 事先借助于弹性变形， 在塑料套筒 6 中构成相应的突出部 23。如果需要的话， 通过 使用附加的弹簧力能够消除上述的剩余间隙， 如其通过在塑料套筒 6 和内部的套管的外表 面 27 之间的收缩过程或者回弹来调节。在应用所述实施形式时要注意， 通过弹簧力提高用 于移动两个套管 10 的移动力。 因此， 通过所描述的构造和所描述的制造方法获得下部的外壳件在上部的外壳件 中的同轴的构造， 所述构造具有位于上部的外壳件和下部的外壳件之间的塑料套筒。该构 造几乎没有或者完全没有间隙， 以使得在实际工作中尤其也不会出现咔嗒声。如果作为安 全元件的外壳单元的可伸缩性倍设计用于冲击， 在这种情况下， 通过所述的无间隙的装配 还保证了安全的引导， 尤其是排除了同轴的结构元件的倾斜。 保证了力求达到的功能， 根据 所述功能， 外壳单元在碰撞时在轴向力的作用下可叠缩在一起。
与所描述的实施方式不同， 本发明的可替代的实施例还具有非圆形的套管和相应 地非圆形的塑料套筒。 因此， 本发明例如还能够应用在套管 10、 11 中， 在所述套管 10、 11 中， 表面具有一个或者多个一致的小的展平部， 以便形成扭转止动。 然而， 另外的多边形的或者 椭圆形的或者其它非圆形的形状也能够考虑且是可能的。
在外部的套管中的贯穿部的形状和构造能够不同。 因此， 例如还能够设有贯穿部， 所述贯穿部在外部的套管的圆周方向上延伸为缝隙状， 并且在此覆盖从 45°至 180°的圆 周角。
塑料套筒由热塑性的材料制成， 以使得不仅通过超声波焊头使得材料的目前优选 的增塑作用是可能的， 而且还能够使用另外的局部加热方式， 例如通过热模压印或者红外 线 (IR) 激光辐射。那么， 在缝隙状的开口成型时， 还能够获得内部的套管 10 的在塑料套筒 6 上的线状的接触面。通过使用在加热时收缩的塑料套筒 6， 还能够在没有机械压力的情况 下获得塑料套筒 6 的变形。在这种情况下， 塑料套筒 6 在外部的套管的贯穿部的区域中加 热， 并且然后仅由于塑料套筒 6 的材料特性， 比如产生的表面应力， 向内在朝着内部的套管 10 的方向收缩， 并且因此实现了可靠的且在材料冷却后还牢固的、 无间隙的接触。
附图标记列表
1 托架
2 夹紧系统 3 上部的外壳单元 4 摆动轴承 5 下部的外壳单元 6 塑料套筒 7 调整杆 8 转向轴 10 内部的套管 11 外部的套管 12 贯穿部 13 配合孔 14 配合孔 15 焊头 16 折断元件 17 凹部 18 折断元件 19 凹部 20 折断元件 21 凹部 22 凹部 23 突出部 24 塑料套筒的内表面 25 塑料套筒的外表面 26 中央轴线 27 内部的套管的外表面 28 弹簧元件 29 紧固元件 30 表面区域