用于机动车辆的可马达调节的转向柱
阅读说明：本技术 用于机动车辆的可马达调节的转向柱 (Motor-adjustable steering column for a motor vehicle ) 是由 克里斯托夫·蒙丁 耶罗尼米斯·施尼策尔 于 2018-12-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于机动车辆的可马达调节的转向柱(1),该转向柱(1)包括外部壳体(3),该外部壳体(3)由可以安装在车身上的支承元件(4)来支承并且调节单元(2)在该外部壳体中被容纳成能够沿纵向方向调节,在该调节单元中,转向主轴(22)在套管(21)中安装成能够绕纵向轴线(L)同轴地旋转,其中,在外部壳体(3)与调节单元(2)之间布置有调节驱动装置(5)和能量吸收装置(7),调节驱动装置(5)包括具有螺纹主轴(56)的主轴驱动装置,该螺纹主轴(56)接合在主轴螺母(57)中使得该螺纹主轴(56)可以通过电动伺服马达(54)以旋转的方式驱动,并且能量吸收装置(7)包括至少一个能量吸收元件(71),所述至少一个能量吸收元件(71)至少间接地布置在主轴螺母(57)与调节单元(2)之间。为了提供可以以受保护的方式容纳的紧凑型调节驱动装置(5),根据本发明,主轴螺母(57)或螺纹主轴(56)具有至少一个成形元件(57c、57e、57g),所述至少一个成形元件(57c、57e、57g)与能量吸收元件(71)操作性地接合并且能量吸收元件(71)可以通过所述至少一个成形元件(57c、57e、57g)塑性变形。(The invention relates to a motor-adjustable steering column (1) for a motor vehicle, the steering column (1) comprising an outer housing (3), which outer housing (3) is supported by a support element (4) that can be mounted on a vehicle body and in which an adjustment unit (2) is accommodated so as to be adjustable in the longitudinal direction, in which adjustment unit a steering spindle (22) is mounted in a sleeve (21) so as to be rotatable coaxially about a longitudinal axis (L), wherein between the outer housing (3) and the adjustment unit (2) an adjustment drive (5) and an energy absorption device (7) are arranged, the adjustment drive (5) comprising a spindle drive having a threaded spindle (56), which threaded spindle (56) is engaged in a spindle nut (57) such that the threaded spindle (56) can be driven in a rotating manner by an electric servomotor (54), and the energy absorption device (7) comprising at least one energy absorption element (71), the at least one energy absorption element (71) being arranged at least indirectly between the spindle (57) and the adjustment unit (2) in a rotationally drivable manner that the energy absorption element (57 g, 71 g) can be deformed in order to provide a compact form of the adjustment element (57c, e) and the energy absorption element (57 e) can be deformed in accordance with the invention.)
现有技术
本发明涉及用于机动车辆的可马达调节的转向柱，该转向柱包括外部壳体，该外部壳体由能够附接至车身的支承单元来保持，并且致动器单元在该外部壳体中被接纳成能够沿纵向方向调节，转向主轴在所述致动器单元中的套管中同轴地安装成能够绕纵向轴线旋转，其中，在外部壳体与致动器单元之间布置有调节驱动装置和能量吸收单元，其中，调节驱动装置包括具有螺纹主轴的主轴机构，该螺纹主轴接合在主轴螺母中以能够通过电动伺服马达以旋转的方式驱动，并且能量吸收装置包括至少一个能量吸收元件，所述至少一个能量吸收元件至少间接地布置在主轴螺母与致动器单元之间。
用于机动车辆的转向柱包括具有转向主轴的转向轴，在行进方向上为后端部并且面向驾驶员的端部附接有用于引入转向命令的方向盘。致动器单元中的转向主轴在也简称为套管或内部壳体的内部壳体中安装成能够绕所述转向主轴的纵向轴线旋转。致动器单元被接纳在也称为壳体单元、摆臂箱或导引箱的外部壳体中，该外部壳体通过支承元件保持在车身上。致动器单元的在纵向方向或高度方向上的调节分别使得能够将相对于驾驶员位置的符合人体工程学的舒适的方向盘位置设定为操作位置，该操作位置也被称为驾驶位置或操作者位置，在该操作位置中可以进行手动转向干预。
长度的调节可以通过将致动器单元在外部壳体中接纳成能够在纵向方向上伸缩地移位来实现，该纵向方向与纵向轴线的方向相对应，如在现有技术、例如DE 10 2017 207561 A1或DE 10 2015 24 602 A1中所描述的。在此提供了一种线性机动化调节驱动装置以用于执行致动器单元相对于外部壳体的调节运动，该线性机动化调节驱动装置构造为具有螺纹主轴的主轴机构，该螺纹主轴被旋拧到主轴螺母中并且该螺纹主轴能够通过电动马达以相对于主轴螺母旋转的方式驱动。螺纹主轴和主轴螺母沿纵向方向被支承在致动器单元与外部壳体之间，使得致动器单元根据旋转的相对方向以相对于外部壳体伸缩的方式缩回或伸展。
高度的调节能够可选地通过以下方式来实现：将致动器单元或外部壳体安装成能够在支承单元上枢转并且致动器或外部壳体可选地同样能够借助于电动调节驱动装置来调节。
可马达调节的转向柱提供了改善的驾驶舒适性和操作舒适性，因为例如针对不同驾驶员的特定的方向盘位置被以电子的方式记忆并且可以在需要的时候自动地调出并设定。此外，特别有意义的是，转向柱在特定的操作情境中可以以自动化的方式调节至预定位置。例如，在自主行驶中，在行驶期间不需要驾驶员的手动转向干预，使得方向盘在原则上可以移动离开操作位置到达收起位置，从而能够以替代性方式利用由于方向盘移动离开操作位置到达收起位置而变得可用的车辆内部空间。
作为用于在车辆碰撞、所谓的碰撞事件——其中驾驶员高速撞击方向盘——的情况下提高乘员的安全性的有效措施，已知转向柱设计成能够在超过仅在碰撞的情况下才产生的极限值的力施加在方向盘上时沿纵向方向塌缩。为了确保撞击方向盘的身体的减速可控，在外部壳体与致动器单元之间插置有也被称为碰撞装置的能量吸收装置，所述外部壳体和致动器单元在正常操作中相对于彼此定位在设定调节位置处。所述能量吸收装置例如通过使撕裂型凸耳撕裂或通过使长形弯曲元件例如弯曲线状件或弯曲条状件弯曲而将通过方向盘沿纵向方向引入到致动器单元中的动能转换成能量吸收元件的塑性变形。
从DE 195 24 196 C1或DE 10 2011 083 190 A1中已知，能量吸收装置与主轴机构串联地布置在外部壳体与致动器单元之间，使得在碰撞的情况下进入能量吸收元件的力通量通过螺纹主轴和主轴螺母而产生。为此，DE 10 2011 083 190 A1中的螺纹主轴通过弯曲条状件连接至致动器单元。在此处不利的是，碰撞装置需要相对大的安装空间并且在组装方面需要很高的复杂性。
鉴于前述一系列问题，本发明的目的是提出一种具有更好组装的紧凑型能量吸收装置的可马达调节的转向柱。
发明内容
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的转向柱实现。有利的改进由从属权利要求得到。
根据本发明，在开始提到的类型的转向柱中的主轴螺母和/或螺纹主轴具有至少一个成形元件，所述至少一个成形元件与能量吸收元件操作性地接合并且能量吸收元件能够通过所述至少一个成形元件塑性变形。
主轴机构与能量吸收元件以在碰撞发生时相对移位的方式沿力通量的方向串联布置在外部壳体与致动器单元之间，这本身对于能量吸收的功能而言是已知的。在碰撞发生时，能量吸收元件相对于构造在主轴机构上的成形元件移动。
特别有利的是，在主轴螺母上、例如在主轴螺母与致动器单元之间构造有至少一个成形元件，该致动器单元在正常操作中进行调节时通过主轴螺母沿纵向方向被带动并且仅在碰撞发生时相对于主轴螺母移动。根据本发明的成形元件在此作用在能量吸收元件上，该能量吸收元件通过致动器单元被带动并且相对于主轴螺母移动，使得所述成形元件在其长度范围的至少一部分上塑性成形同时将动能转化成变形功。
成形元件优选地布置在附接成关于主轴机构相对于转向柱的相对旋转而旋转固定的功能元件上、例如布置在主轴螺母上，该主轴螺母以旋转固定的方式支承在致动器单元上，并且能够以旋转的方式驱动的螺纹主轴接合在该主轴螺母中，由此构造了所谓的旋转主轴驱动装置。
替代性地，可以想到的是，在所谓的陷入式主轴驱动装置中，主轴螺母沿纵向方向被支承在外部壳体上以能够以旋转的方式驱动，并且陷入到主轴螺母中且附接成相对于转向柱旋转固定的螺纹主轴通过能量吸收装置连接至致动器单元。该组件中的螺纹主轴可以具有至少一个成形元件，所述至少一个成形元件在碰撞发生时具有使相对于所述成形元件移动的能量吸收元件成形的作用。
有利的是，成形元件构造成一体地结合在主轴螺母中、优选地构造成与主轴螺母成一体。由于一体地结合在主轴螺母中的成形元件，因此可以实现特别紧凑的结构。可以通过主轴螺母的减料和/或非减料成形产生的一体式结合件可以以节省空间且有效的方式来制造，并且可以保证能量吸收装置的高稳定性和功能可靠性。
可以在一种有利的改进方案中提出，主轴螺母由塑料材料、例如聚甲醛形成。因此根据本发明的主轴螺母和成形元件可以以简单且成本有效的方式制造。可以替代性地提出，主轴螺母由有色金属、比如黄铜形成。有色金属和塑料材料的组合也是可以想到和有可能的。
在陷入式主轴驱动装置的情况下，可以想到的是，成形元件构造成一体地结合在螺纹主轴中、优选地构造成与螺纹主轴成一体。
壳体可以构造为例如由铝、镁或其他金属合金制成的铸件。制造可以以挤制型材经济地进行，在该挤制型材中，形成具有连续一致横截面的连续中空部段，套管从该挤制型材以所需的长度来切割。替代性地，套管可以制作为成形的金属板部件。
能量吸收元件可以优选地构造为具有一定长度的长形的弯曲线状件，所述弯曲线状件能够相对于成形元件移动并且能够通过成形元件沿所述弯曲线状件的长度至少部分地成形。弯曲线状件可以设计为具有圆形或带棱角的横截面的长形弯曲条状件。在碰撞发生时，弯曲线状件相对于至少一个成形元件沿弯曲线状件的长度的至少一部分移动，其中，由成形元件引起塑性变形，所述塑性变形为例如沿着弯曲线状件的纵向范围移动的连续弯曲或线状件横截面的塑性变形。弯曲线状件可以以简单且成本有效的方式生产和组装并且具有以限定的方式预定并控制的能量吸收特性。
可以在一种有利的改进方案中提出，弯曲线状件的横截面沿着长度变化，使得在碰撞发生时可以实现目标力路径特性。因此可以实现，例如碰撞力与行进的碰撞路径一致地连续增加。
成形元件可以具有至少一个弯曲砧部，弯曲线状件绕所述至少一个弯曲砧部横向于纵向轴线弯曲、优选地弯曲180°。弯曲线状件或弯曲条状件以弯曲部绕至少一个弯曲砧部被导引，当在碰撞发生时弯曲线状件沿着其长度的至少一部分被沿着主轴螺母或螺纹主轴拉动、同时通过弯曲连续变形的情况下，该弯曲部沿着弯曲线状件的纵向范围的至少一部分移动，其中，动能被连续吸收。例如，弯曲线状件可以在第一端部处固定至致动器单元，并且可以通过第一腿部与纵向方向相反地延伸直至弯曲部，该弯曲部在弯曲砧部上具有密配合并且该弯曲部可以优选地为大致180°。该弯曲部邻接第二腿部，该第二腿部优选地与第一腿部的对准相反地延伸、因此沿纵向方向延伸。在碰撞发生时，弯曲线状件的第二腿部绕弯曲砧部移动，由此所述第二腿部穿过弯曲部行进并且与弯曲部邻接的第一腿部在长度方面延伸。
在组装方面有利的是，弯曲线状件具有连接至致动器单元的第一端部并且具有第二自由端部。弯曲线状件的第一端部可以具有紧固部分，该紧固部分连接至致动器单元并且在碰撞发生时相对于成形元件沿纵向方向移动。弯曲线状件的第二端部构造为自由端部，该自由端部既不连接至主轴螺母、螺纹主轴，亦不连接至外部壳体，而是通过其在操作性接合部的前部的部分从主轴螺母的成形元件松散的突出。由于仅弯曲线状件的第一端部必须紧固至致动器单元，因此使得组装简化。
一个有利实施方式提出，主轴螺母和/或螺纹主轴具有至少一个导引元件。在碰撞发生时，能量吸收元件由导引元件导引，使得变形以可控的方式进行并且因此确保了限定的能量吸收特性。例如，导引元件可以构造为呈沿纵向方向延伸的凹部形式的导引凹槽，实施为弯曲线状件或弯曲条状件的能量吸收元件在该导引凹槽中沿纵向方向被导引，因为例如在碰撞发生时所述能量吸收元件可以沿着弯曲砧部滑动。一个或多个导引元件优选地构造成与主轴螺母成一体、例如构造为用作导引凹槽的模制凹槽形凹部。弯曲线状件或弯曲条状件在凹部中沿其纵向范围的方向被导引，使得在碰撞发生时所述弯曲线状件或弯曲条状件以相对于主轴螺母或相对于螺纹主轴的运动滑动以在所述凹部中被导引。
可以提出，在主轴螺母或螺纹主轴与致动器单元之间布置有预定破坏元件。在正常操作中，预定破坏元件将主轴螺母或螺纹主轴连接至致动器单元以用于传递调节运动。当支承在外部壳体上的主轴机构与致动器单元之间沿纵向方向的力超过限定的高的极限力——所述极限力仅在碰撞发生时产生——时，预定破坏元件分别分离或脱离，并且然后释放致动器单元的相对运动以用于使能量吸收元件变形。预定的破坏单元可以构造为例如剪切销。由于可控的脱离，因此可以以限定的方式预定能量吸收的响应行为，使得仅在碰撞发生时才对能量吸收装置机械地施加应力，由此提高了功能可靠性。
在用于机动车辆的可马达调节的转向柱中，包括外部壳体，该外部壳体由能够附接至车身的支承单元保持，并且致动器单元在该外部壳体中被接纳成能够沿纵向方向伸缩地调节，转向主轴在所述致动器单元中的套管中同轴地安装成能够绕纵向轴线旋转，其中，在外部壳体与致动器单元之间布置有调节驱动装置。
可以提出，调节驱动装置具有螺纹主轴，该螺纹主轴至少部分地布置在致动器单元内并且该螺纹主轴接合在主轴螺母中以能够通过电动伺服马达以旋转的方式驱动，还可以提出，螺纹主轴与纵向轴线以一定间隔布置。
构造为主轴机构的机动化调节驱动装置接合在外部壳体和致动器单元上，这本身对于纵向调节的功能而言是已知的。调节驱动装置操作性地布置在外部壳体与致动器单元之间的力通量中。为了纵向调节，致动器单元可以在纵向轴线的方向上以伸缩的方式从外部壳体伸展或者缩回到外部壳体中。由于有可能提出螺纹主轴至少部分地布置在致动器单元内，因此根据本发明的螺纹主轴和能量吸收装置在致动器单元向后伸展至最大、因此从外部壳体沿朝向驾驶员位置的方向伸展、其中致动器单元部分地暴露在外部时也特别被保护免受环境影响。
螺纹主轴的主轴轴线可以优选地与纵向轴线具有径向间隔并且因此定位成相对于纵向轴线偏心。这产生的优点是，穿过转向柱的中央同轴通道保持自由以用于居中布置的转向主轴或转向轴分别至转向装置的机械路径。由此，在沿纵向方向具有同轴连续的转向轴的常规机械联接式转向柱中以及在电联接线控转向转向柱中，紧凑结构的可靠保护的主轴机构均可以与根据本发明的能量吸收装置联合实现。
螺纹主轴优选地在以下区域中由外部壳体封围：该区域根据调节状态、也就是说转向柱的相应的纵向设定，不位于致动器单元内或仅部分位于致动器单元内，并且由此螺纹主轴在最大伸展状态下也在外部被保护。换句话说，无论转向柱的调节如何，螺纹主轴均可以布置成至少部分地、优选地沿其整个长度被保护在由致动器单元和外部壳体形成的伸缩组件的内部。为此，外部壳体和致动器单元的套管可以优选地构造为中空部段，所述中空部段沿周向封闭并且所述中空部段沿周向封围螺纹主轴。
由于主轴机构以在内部的方式接合在致动器单元和外部壳体上，因此可以实现具有平滑外表面而没有外部突出支承件的紧凑型结构模式。
可以提出，螺纹主轴沿纵向方向被支承在外部壳体上，并且主轴螺母以旋转固定的方式附接在致动器单元上以通过能量吸收装置沿纵向方向支承。螺纹主轴和主轴螺母可以通过驱动单元借助于电动马达和可选的中间变速箱、例如蜗轮传动装置以关于主轴轴线彼此相对旋转的方式驱动，使得螺纹主轴和主轴螺母根据旋转方向在主轴轴线的方向上以平移的方式朝向彼此或远离彼此移动，并且致动器单元相对于外部壳体对应地缩回或伸展。
主轴驱动装置可以设计为旋转主轴驱动装置，在该旋转主轴驱动装置中，驱动单元与外部壳体连接成静止的并且关于主轴螺母以旋转的方式驱动螺纹主轴以用于调节，该主轴螺母以旋转固定的方式连接至致动器单元。主轴螺母可以附接或构造成节省空间并且被保护在致动器单元的套管内。当致动器单元缩回到外部壳体中时，螺纹主轴被旋拧到主轴螺母中并且由此以平移的方式陷入致动器单元中，该致动器单元以伸缩的方式移动到外部壳体中。具有紧固至致动器单元的主轴螺母的旋转主轴驱动装置的一个优点在于，在调节时移动的致动器单元的质量不会因主轴螺母增加或者因主轴螺母仅略微增加，由此可以通过相对较小的驱动输出实现高的调节加速度。在这种结构模式中，根据本发明，在主轴螺母上分别附接或构造有至少一个成形元件。
在主轴驱动装置的替代性结构模式——该结构模式也被称为陷入式主轴驱动装置——中，螺纹主轴以旋转固定的方式固定至致动器单元，但是在所述致动器单元上固定成分别沿主轴轴线的方向或纵向轴线的方向静止，并且在纵向方向上固定的主轴螺母能够通过驱动单元以旋转的方式驱动。用于调节外部壳体和致动器单元的平移运动同样可以以这种方式实现。在该结构模式中，根据本发明，在螺纹主轴上分别附接或构造有至少一个成形元件。
驱动单元可以连接至外部壳体。由此，在调节时移动的致动器单元的质量可以保持较低，从而具有上述优点。然而，例如为了适应机动车辆中的可用的安装空间，也可以想到将驱动单元固定至致动器单元并且将主轴螺母支承在外部壳体上。
螺纹主轴优选地布置成平行于纵向轴线。螺纹主轴轴线、或者简称为主轴轴线和纵向轴线在该示例中延伸成互相平行。由于螺纹主轴能够与同轴地安装在致动器单元的套管中的转向主轴以相对小的径向间距布置，因此使得能够实现节省空间、紧凑的结构。此外，可以很大程度上避免主轴机构由于横向力或弯曲应力而导致的障碍。
一个实施方式提出，致动器单元具有接纳转向主轴的开口，并且螺纹主轴布置在主轴通道中，该主轴通道构造成与所述开口隔开。该开口可以构造成与致动器单元的套管的横截面相对应，所述横截面在纵向方向上是敞开的并且转向主轴以可旋转的方式同轴地安装在致动器单元的套管中，这在原则上从现有技术中已知，其中，纵向轴线、也就是说转向主轴的旋转轴线与中央开口轴线重合。开口可以具有圆形横截面，或者也可以设计成多边形的、规则的或不规则的，例如四边形、六边形和八边形。主轴通道形成第二开口，该第二开口优选地对准成分别与前述开口或纵向轴线以一定间距平行。主轴通道构造成关于纵向轴线具有径向间隔，使得螺纹主轴可以以轴向间隔开的方式、优选地以与纵向轴线轴向平行的方式被接纳在主轴通道中。主轴通道横截面可以同样定形状成圆形或多边形，其中，主轴轴线可以沿着通道轴线对准。
开口和主轴通道在每种情况下可以构造成沿周向封闭。由于呈管状轮廓形状的封闭构型，螺纹主轴可以通过主轴通道沿周向完全封闭并且因此可以最佳地保护螺纹主轴免受外部影响。由于开口和主轴通道的分隔构型，在碰撞发生时操作可靠性进一步提高，因为转向主轴和/或螺纹主轴的确也可以由于其中产生的极高的应力而变形，但是转向主轴和螺纹主轴在其相应的功能方面不会受到机械性损害。
开口和主轴通道可以构造在致动器单元的套管中。由此，套管可以形成紧凑且尺寸上稳定的部件，该紧凑且尺寸上稳定的部件使得能够实现致动器单元的节省空间、紧凑的结构并且因此能够实现整个转向柱的节省空间、紧凑的结构。
有利的是，套管一体地构造成使得布置有转向主轴的开口以及主轴通道构造在一体式套管中。在该示例中，套管的横截面可以具有大致呈图8的形状的基本形状，其中，转向主轴安装在一个开口中，并且螺纹主轴安装在另一开口中。可以提出的是，将两个圆柱形管、优选地不同直径的两个圆柱形管在长度方向上彼此焊接。所述管在外壳表面上互相接触使得所述外壳表面以凸面对凸面的方式彼此定位并且可以在所述管之间以简单的方式进行角焊。一个管形成主轴通道，而另一个管形成用于接纳转向轴的开口。套管特别优选地以单件的方式构造为一体式部件。该类型的一体式套管可以例如构造为例如由铝合金或镁合金制成的具有沿着长度连续的轮廓横截面的挤制型材。挤制型材可以以多种横截面形状并且以尺寸稳定且成本有效的方式经济地构造。另一优点在于，根据转向柱的实施方式，可以从具有多个套管长度的挤制型材的坯料中切割出具有套管长度的部分。由此，可以以更经济的方式来制造具有横截面相同但长度不同的致动器单元的不同类型的转向柱。替代性地，同样可以想到并且可能的是，将套管构造为铸件，其中，优选地使用诸如铝合金或镁合金之类的铸造材料。
替代性地，套管可以优选地由钢板制造为成形金属板部件。为了使主轴通道相对于接纳转向柱的开口封闭，因此可以在横截面中形成在每种情况下都沿周向封闭的两个相互分隔的开口，主轴通道的周向可以借助于封闭部件来封闭。例如，作为封闭部件的盖可以与成形的金属板部件联合地在内部插入并且例如通过焊接固定连接。由此，位于主轴通道与用于接纳转向轴的开口之间的在纵向方向上呈槽形的通道可以被封闭。此处，封闭部件可以形成支撑，套管的刚度通过该支撑增加。
主轴螺母可以紧固在主轴通道中。在上述旋转主轴驱动装置的情况下，主轴螺母在致动器单元上紧固成沿纵向方向静止并且紧固成关于绕主轴轴线的旋转是旋转固定的。与致动器单元的这种固定可以通过固定在主轴通道内顺利进行。为了实现旋转固定式固定，有利的是，主轴螺母关于绕主轴轴线的旋转以形状配合的方式接合在主轴通道的横截面中。例如，主轴螺母可以具有多边形或多棱角形的横截面，该横截面例如呈对称的或不规则的四边形、五边形、六边形或多边形，其中，主轴通道的开口横截面与主轴螺母的横截面相对应地构造，以使得能够实现用于组装主轴螺母的沿纵向方向的插入。由此，主轴螺母以旋转固定的方式被保持在主轴轴线上而无需其他紧固元件或保持元件。主轴螺母可以例如通过适合的紧固装置沿纵向方向在致动器单元的所需纵向位置处固定并支承在主轴通道内。
主轴螺母的螺纹优选地仅沿着主轴通道的长度的子部分延伸。该子部分可以小于主轴通道的长度的50％、优选地小于主轴通道的长度的20％。
接纳主轴螺母的开口、因此换句话说是主轴通道至少沿着套管的长度的50％延伸、特别优选地沿着套管的长度的80％延伸、并且最特别优选地沿着套管的整个长度延伸。
外部壳体优选地具有同轴的可接纳开口，致动器单元以伸缩的方式被接纳在该开口中。具有用于转向主轴的同轴开口和例如呈主轴通道形式的接纳螺纹主轴的开口的套管在此以被导引的方式被接纳成能够在外部壳体内沿纵向方向伸缩。由此，螺纹主轴的根据调节未陷入致动器单元中的部分通过外部壳体在外部保护。
外部壳体可以具有挤制型材。挤制型材在朝向方向盘的一侧具有敞开的可接纳开口，可接纳开口的敞开横截面以伸缩的方式、优选地以关于绕纵向轴线旋转的形状配合的方式接纳致动器单元的套管，由此可以实现确定的取向和高的尺寸刚度。通过从长的挤制型材坯料切割长度的制造具有上面在套管的上下文中提及的优点。
优选地，在外部壳体与致动器单元之间以摩擦支承或滚子支承的方式构造有至少一个线性导引部。位于外部壳体内侧且位于套管外侧的线性导引部具有彼此对应的导引面，所述导引面沿纵向方向延伸并且在径向上彼此相对。在调节中，导引面相对于彼此沿纵向方向移动。导引面可以构造为线性摩擦支承的摩擦面，所述摩擦面可以无间隙地直接在彼此上滑动，或者可以在所述摩擦面之间插入附加的摩擦构件或摩擦层，该附加的摩擦构件或摩擦层以很小的间隙定位在摩擦导引部的两个摩擦面上。摩擦面可以设计成例如通过应用摩擦减小装置来减小摩擦，并且替代性地或另外地，可以在外部壳体与套管之间插入例如呈涂层或摩擦套筒形式的摩擦构件，所述涂层或摩擦套筒由具有良好滑动能力的材料、比如说例如聚四氟乙烯(PTFE)等制成。替代性地，线性导引部可以构造为线性滚子支承导引部，其中，在构造为滚子支承面的导引面之间插入有滚子构件、例如滚子、滚针或滚珠，所述滚子构件可以沿纵向方向滚动。提及的线性导引部的实施方式保证了在很小间隙的情况下致动器单元相对于外部壳体的平稳运行和伸缩调节。导引面可以有利地模制在挤制型材中，使得套管和/或外部壳体的制造可以以经济的方式进行。
在碰撞发生时，能量吸收装置在纵向定向的力通量中位于主轴机构与外部壳体以及致动器单元的套管之间，使得能量通过主轴和主轴螺母被引入到能量吸收元件中。由于能量吸收元件直接布置在主轴螺母与致动器单元的套管之间，因此在上述旋转主轴驱动装置的情况下，所述能量吸收元件可以有利地与主轴螺母联合布置成被保护在致动器单元内、例如主轴通道中。由此，能量吸收装置被保护免受潜在损坏的影响，并且增加了功能可靠性。在陷入式主轴驱动装置的情况下，所述能量吸收装置可以被容纳成同样被保护在致动器单元中、被保护在螺纹主轴与致动器单元之间，在该示例中该螺纹主轴是旋转固定的。
由于主轴机构的偏心布置，因此转向主轴可以联接至转向装置或反馈致动器。同轴布置的转向主轴在常规转向柱中可以沿纵向方向穿过外部壳体和套管的伸缩组件朝向转向装置向前确定路径，或者可以用在没有任何机械联接的线控转向中，在线控转向中，转向主轴可以连接至反馈致动器，该反馈致动器可以布置在致动器单元或外部壳体内或者布置在外部壳体外侧，其中，转向主轴可以如在常规组件中那样确定路径成穿过转向柱。
在一个有利实施方式中可以提出，用于形成储备绕组、也被简称为绕组的弯曲线状件优选地以螺旋方式缠绕成与主轴轴线同轴。储备绕组优选地具有绕主轴轴线的多个绕圈。储备绕组在主轴螺母上可以绕主轴轴线以螺旋的方式缠绕在大致柱形的绕组部分上，该绕组部分在主轴螺母上构造成与主轴轴线同轴。
储备绕组可以优选地实施为单层平坦绕组，该单层平坦绕组优选地具有多个绕圈，所述多个绕圈在轴向方向上连续。在碰撞发生时，弯曲线状件优选地从储备绕组沿轴向方向拉出并且在执行相应的成形工作时沿着至少一个成形元件移动。例如，弯曲线状件可以绕一个或多个弯曲砧部弯曲，直到所述弯曲线状件在碰撞发生之后沿纵向方向在所述弯曲线状件的位于套管上的紧固部与主轴螺母之间被拉展为止。
特别在可以在很大程度上相对于彼此缩回的可收起转向柱中，可以实现长的变形路径。由于储备绕组，因此可以使用相对长的弯曲线状件，该相对长的弯曲线状件可以通过多个绕圈储存在储备绕组中。当弯曲条状件在碰撞发生时从储备绕组退绕的情况下，连续弯曲的弯曲条状件可以在长的变形路径上均匀地吸收动能。
长的变形路径优选地理解为大于80mm的路径。有利的是，储备绕组能够关于主轴轴线大致沿轴向方向被拉开并退绕。由此，在碰撞发生时储备绕组可以从绕组部分连续退绕。通过沿轴向方向退绕，储存在储备绕组上的弯曲线状件可以以均匀的方式退绕并且防止绕圈以环的方式收紧在绕组部分，退绕所需的力可能会由于绕圈以环的方式收紧在绕组部分上而潜在地增加。
附图说明
下文中将借助于附图对本发明的有利实施方式进行更详细地说明。具体如下：
图1以示意性立体图示出了根据本发明的转向柱；
图2示出了根据图1的转向柱的另一立体图；
图3示出了根据图1的转向柱的部分示意性立体图；
图4示出了穿过根据图1的转向柱的部分纵向截面；
图5示出了穿过根据图1的转向柱的横截面；
图6示出了图5的细节视图；
图7示出了根据图1的转向柱的部分切开的致动器单元的示意性立体图；
图8示出了根据图7的组件的功能元件的独立分解图；
图9示出了根据图7的组件的另一立体图；
图10示出了根据图9的组件的功能元件的独立分解图；
图11示出了第二实施方式中的具有能量吸收元件的主轴螺母在碰撞发生之前处于未变形状态的示意性立体图；
图12示出了根据图11的主轴螺母在碰撞发生之后处于变形状态；
图13以独立视图示出了根据图11的能量吸收元件；
图14示出了转向柱的致动器单元的替代性实施方式的如图7中的视图；
图15示出了第三实施方式中的具有能量吸收元件的主轴螺母在碰撞发生之前处于未变形状态的示意性立体图；
图16以与图7的方式类似的方式示出了转向柱的部分切开的致动器单元的示意性立体图，其中，能量吸收元件为第四实施方式；
图17示出了第四实施方式中的具有能量吸收元件的主轴螺母在碰撞发生之前处于未变形状态的示意性立体图；
图18以独立视图示出了根据图17的能量吸收元件；以及
图19示出了根据图17的具有能量吸收元件的主轴螺母在碰撞发生之后处于变形状态。
具体实施方式
在各个附图中，相同的部件始终设置有相同的附图标记，并且因此在每种情况下通常也分别仅被提及或提到一次。
图1和图2以从关于未示出的机动车辆的行驶方向的左后方和右后方观察的立体图整体地示出了根据本发明的转向柱1。转向柱1具有致动器单元2，该致动器单元2具有套管21，转向主轴22在该套管21中同轴地安装成能够绕纵向轴线L旋转。转向主轴22在其方向盘后端部处具有紧固部分23以用于附接未示出的方向盘，该方向盘后端部在安装于机动车辆中的状态下面向驾驶员。转向主轴22可以通过前端部分24、通过未示出的中间轴机械地连接至同样未示出的转向装置，该前端部分24在前部、在转向装置处从转向柱1突出。
致动器单元2在外部壳体3中被接纳成在纵向方向上、也就是说在纵向轴线L的方向伸缩，其中，套管21可以向前缩回到外部壳体3中或向后伸展，如图1中的双箭头所指示。
外部壳体3被保持在支承单元4中，该支承单元4具有紧固装置41以用于连接至未示出的车身。用于致动器单元2相对于外部壳体3的伸缩长度调节的调节驱动装置5的驱动单元51在转向装置的前部区域中紧固至外部壳体3，所述长度调节还将在下面进一步说明。
可以从图2得知的是，外部壳体3在其前部区域中能够绕水平枢转轴线42枢转，并且外部壳体3在其后部区域中通过致动器杆43铰接在支承单元4上，所述致动器杆43能够通过机动化的高度调节驱动装置6相对于支承单元4枢转，使得转向主轴22的位于方向盘处的用于调节方向盘的高度的后端部能够相对于支承单元4在高度方向H上向上和向下调节，如双箭头所指示。
图3以与图1中相同的视角示出了分解的独立视图，其中，为了提高清晰度省略了外部壳体3。在图4中的侧视图中示出了沿着纵向轴线L的纵向截面。调节驱动装置5的驱动单元51固定地连接至外部壳体3的前端部并且驱动单元51具有蜗轮52，该蜗轮52能够在轴承53中绕主轴轴线S旋转并且沿纵向方向被支承在驱动单元51上，如可以在图4的纵向截面中所见。能够通过电动伺服马达54以旋转的方式驱动的蜗杆55与蜗轮52啮合，使得蜗轮52能够通过伺服马达54驱动成绕主轴轴线S旋转。
在所述主轴轴线S上延伸的螺纹主轴56以旋转固定的方式连接至蜗轮52。螺纹主轴56通过螺纹孔57a旋拧到主轴螺母57中以在纵向方向上被支承，该主轴螺母57附接至致动器单元2的套管21以被紧固成抵抗绕主轴轴线S的旋转，如还将在下面详细说明的。螺纹主轴56在其自由端部处具有止动构件560，该止动构件560界定主轴螺母57在螺纹主轴56上的运动。
根据伺服马达54的驱动方向，螺纹主轴56旋转并且要么被旋拧到主轴螺母57的螺纹孔57a中，主轴螺母57由于螺纹主轴56被旋拧到主轴螺母57中而使套管21、并且因此使致动器单元2向图4中的左侧以向前伸缩的方式朝向驱动单元51缩回到外部壳体3中，要么螺纹主轴56被旋拧出主轴螺母57使得致动器单元2向图4中的右侧向后伸展出外部壳体3。
转向主轴22具有上部转向主轴部分22a和下部转向主轴部分22b，所述上部转向主轴部分22a和下部转向主轴部分22b能够在纵向方向上以旋转固定且伸缩的方式相对于彼此联合调节，以能够遵循转向柱1的纵向调节。
示出的示例中的主轴轴线S以间距a与纵向轴线L大致平行地布置，也就是说，螺纹主轴56与转向主轴22具有径向间距a，并且根据本发明，螺纹主轴56至少部分地布置在致动器单元2内的主轴通道25内。主轴通道25由在纵向方向上延伸穿过套管21的开口形成并且该开口构造成与同样是纵向延伸的开口26隔开，并且转向主轴22关于纵向轴线L同轴地安装在该开口26中，如可以从图6中所示的图5的横截面B-B得知。
当致动器单元2缩回到外部壳体3中时，螺纹主轴56进一步陷入主轴通道25中。在转向柱1的每个设定状态下，螺纹主轴56被容纳以被保护在主轴通道25中。
图6中的横截面的放大部分示出了主轴通道25具有偏心横截面，在该偏心横截面中，主轴螺母57以形状配合的方式插入使得主轴螺母57由于该形状配合而相对于套管21被紧固以抵抗绕主轴轴线S的旋转。
主轴螺母57在纵向方向上通过固定螺栓58将向前的方式紧固，该固定螺栓58横向穿透主轴通道25并且固定地插入套管21中。主轴螺母57在纵向方向上借助于呈剪切销59形式的预定破坏元件将向后的方式紧固，该剪切销59同样横向穿透主轴通道25。因此，主轴螺母57在正常操作中被固定在固定螺栓58与剪切销59之间，使得主轴螺母57的用于伸缩调节的运动被传递至致动器单元2。
在主轴螺母57与套管21之间布置有能量吸收装置7，该能量吸收装置7具有呈长形的弯曲线状件71形式的能量吸收元件71，所述弯曲线状件71在图6至图10中示出为第一实施方式，并且在图11至图13中示出为第二实施方式。弯曲线状件71可以具有圆形横截面，或者弯曲线状件71可以构造为具有带棱角的横截面的弯曲条状件，并且弯曲线状件71可以实施为例如由钢制成的弯曲零件或弯曲冲压零件。
可以从图10中的分解图中得知的是，弯曲线状件71在其第一端部处具有紧固部分71a，该紧固部分71a与第一腿部71b结合，该第一腿部71b沿纵向方向向后延伸成与纵向轴线L大致平行，并且该第一腿部71b通过大致180°的弯曲部71c过渡至第二腿部71d，该第二腿部71d与纵向方向相反地向前延伸。紧固部分71a在套管21的前端部处紧固至致动器单元2、具体地是以形状配合的方式钩挂在致动器单元2中，如可以在图9中看到的。第一腿部71b沿纵向方向布置在主轴螺母57的凹槽形凹部57b中并且在该凹部57b中沿纵向方向被导引，该凹部沿纵向方向延伸并形成用于弯曲线状件71的导引凹槽，第一腿部71b在主轴通道25中被向后固定，然后绕构造在主轴螺母57上的弯曲砧部57c被导引，并且通过第二腿部57c在主轴螺母57与主轴通道25之间的凹槽形凹部57d中被向前部再次导引。腿部71a和71b的布置可以在图6中清楚地看见。
弯曲线状件的第二端部形成具有裸露端部部分71i的自由端部。
凹槽形凹部57b和57d与弯曲砧部57c联合形成导引装置，在碰撞的情况下弯曲线状件71被拉动穿过该导引装置并且由于在弯曲时于此发生塑性变形而连续吸收动能。凹槽形凹部57b和57d以及弯曲砧部57c优选地构造成例如通过减料成形或非减料成形与主轴螺母57成一体。
图7和图9示出了立体图，其中，主轴通道25沿纵向方向被切开。为了提高清晰度，在以与图7中相同的视角观察的图8中省略了套管21。可以从图8中看到弯曲线状件71在主轴通道25内如何绕主轴螺母57被导引。
在碰撞的情况下，当由于冲击人体产生的高的力峰值通过转向主轴22以向前的方式施加在致动器单元2上时能量吸收装置7被启用。由于高的力峰值施加在致动器单元2上，以向前的方式支承在螺纹主轴56上的主轴螺母57通过所述高的力被沿纵向方向向后推靠于剪切销59，该剪切销59在高的力超过预定的公称极限值时破坏并释放主轴螺母57在主轴通道25内相对于套管21的向后运动。在碰撞的情况下，主轴螺母57相对于套管21的运动由图7和图9中的箭头指示。
在主轴螺母57与套管21之间的相对运动中，套管21带动弯曲线状件71的紧固部分71a使得被导引在凹部57b中的第一腿部71b相对于主轴螺母57被向前拖动，并且因此第二腿部57d关于主轴螺母57向后移动并且由此迫使第二腿部57d绕弯曲砧部57c移动使得弯曲部71c沿着弯曲线状件71连续移动，其中，用于能量吸收的动能被连续转化成变形功，并且由于作用在弯曲线状件71与主轴螺母57之间的摩擦，用于能量吸收的动能的一小部分也被转化成热，使得实现了致动器单元2相对于外部壳体3的受控减速。弯曲线状件71具有端部部分71i，该端部部分71i也可以被称为自由端部，其中，端部部分71i未被固定并且因此在碰撞的情况下相对于主轴螺母57移动。因此，紧固部分71a与致动器单元2联合移动，其中，端部部分71i不但相对于致动器单元2移动而且相对于主轴螺母57移动。
根据本发明，螺纹主轴56以及能量吸收装置7被弯曲线状件71保护，并且因此螺纹主轴56以及能量吸收装置7以功能可靠的方式容纳在致动器单元2内、在示出的示例中容纳在主轴通道25内。
在图11至图13中示出了具有弯曲线状件71的能量吸收装置的第二实施方式。所述弯曲线状件71除了上述第一实施方式之外还具有大致180°的第二弯曲部71e，该第二弯曲部71e邻接第二腿部71b并且该第二弯曲部71e与第三腿部71f邻接，该第三腿部71f通过大致180°的第三弯曲部71g过渡至第四腿部71h。腿部71b和71f沿纵向方向布置，而腿部71d和71h与纵向方向相反地布置。裸露端部部分71i形成弯曲线状件71的自由端部。
主轴螺母57具有导引装置，该导引装置包括凹部57b、57d、57f和57h以及第二弯曲砧部57e和第三弯曲砧部57g，所述凹部57b、57d、57f和57h与弯曲线状件71的腿部71b、71d、71f和71h的轮廓相对应，弯曲部71e绕该第二弯曲砧部57e被导引，弯曲部71g绕该第三弯曲砧部57g被导引。弯曲线状件71在发生碰撞之前布置在主轴螺母57的导引装置中，如图11中所示。在碰撞发生时，弯曲线状件71被导引穿过凹部57b、57d、57f、57h并且绕总共三个弯曲砧部57c、57g和57e被拉动同时在每种情况下执行成形工作，直到所述弯曲线状件71在碰撞发生之后沿纵向方向被拉展为止，如图12中所示。由于上述情况，可以使用相对长的弯曲线状件71，该相对长的弯曲线状件71在导引装置中绕主轴螺母57缠绕多次并且在碰撞发生时可以沿着长的变形路径均匀地吸收动能。第二实施方式的主轴螺母57具有孔570，该孔570布置成与主轴轴线S正交。联接至致动器单元的剪切销59可以插入所述孔中。由于主轴螺母57布置在致动器单元2内、特别是布置在主轴通道25中，因此特别紧凑且受保护的结构模式是可能的。弯曲线状件71具有端部部分71i，该端部部分71i也可以被称为自由端部，其中，端部部分71i未被固定并且因此在碰撞发生时相对于主轴螺母57移动。因此紧固部分71a在碰撞发生时与致动器单元2联合移动，其中，端部部分71i不但相对于致动器单元2移动而且相对于主轴螺母57移动。
根据本发明，用作成形元件的弯曲砧部57c、57g和57e以及用作弯曲线状件71的导引元件的凹槽形凹部57b、57d、57f和57h可以优选地构造成例如通过减料加工或非减料加工与主轴螺母57成一体。
在每种情况下，套管21和/或外部壳体3可以构造为例如由铝合金或镁合金制成的挤制型材。
在图14中以与图7中相同的视角示出了致动器单元2的替代性实施方式。所述替代性实施方式在一定程度上不同的是，套管21不具有主轴通道25，而螺纹主轴56布置成侧向裸露在套管21外部，并且主轴螺母57同样紧固在套管21外部。根据本发明，调节驱动装置5的功能和能量吸收装置7的功能在其他方面是完全相同的。
为了实现致动器单元2在外部壳体3中的平稳运行的线性支承，可以在套管21外部构造有滚子元件滚道27，在示出的示例中，三个滚子元件滚道27分布在圆周上，所述三个滚子元件滚道27沿着整个长度延伸并且可以模制成与套管21成一体。对应的滚子元件滚道31在外部壳体3内部构造成与所述滚子元件滚道27径向相对。滚子8作为滚子元件布置成能够在滚子元件滚道27与31之间的滚子保持部81中转动，所述滚子8能够在调节转向柱1时沿纵向方向滚动以用于形成平稳运行的线性支承。
在图15中，以与图11中类似的视角示出了第三实施方式中的具有能量吸收装置的主轴螺母57。所述主轴螺母57具有弯曲线状件71，该弯曲线状件71具有第一腿部71b和第二腿部71d。沿纵向方向向后延伸的第一腿部71b在其前自由端部处具有钩形紧固部分71a，并且第一腿部71b通过大致180°的弯曲部71c过渡至第二腿部71d，该第二腿部71d与纵向方向相反地向前延伸。在该实施方式中，弯曲部71c是自由弯曲的，也就是说，所述弯曲部71c没有被导引成如图11中那样定位在弯曲砧部57c上。第二腿部71d通过前自由端部71i以向前的方式被支承在主轴螺母57上的相对支承部57i上。弯曲线状件71具有矩形横截面。
弯曲线状件71通过紧固部分71a钩挂到套管21中，如在图10至图12中的实施方式的上下文中所描述的。在碰撞发生时，弯曲线状件71连续弯曲，其中，在该实施方式中，自由弯曲部71c相对于主轴螺母57沿纵向方向行进，如图15中的箭头所指示的。图16至图19中示出了能量吸收装置7的第四实施方式，其中，图16的视角对应于图7的视角，图17的视角对应于图11或图14的视角，图18的视角对应于图13的视角，并且图19以与图12类似的方式示出了发生碰撞之后的情形。在每种情况下，相同的附图标记用于等同的部件。
主轴螺母57以与图12中示出的实施方式类似的方式具有凹槽形凹部57b、57d和57f，弯曲砧部57c和57e布置在所述凹部57b、57d和57f的轮廓中。由于上述情况，因此形成有以下导引装置：在碰撞发生时弯曲线状件71被拉动穿过该导引装置并且在弯曲时通过该导引装置于此产生的塑性变形而连续地吸收动能。
如可以在图18中清楚地看到的，弯曲线状件71具有钩形紧固部分71a，该紧固部分71a与第一腿部71b邻接，该第一腿部71b沿纵向方向向后延伸并且通过大致180°的弯曲部71c过渡至第二腿部71d，该第二腿部71d与纵向方向相反地向前延伸。紧固部分71a紧固至套管21的前端部、特别是如图9中那样以形状配合的方式钩挂到套管21中。第一腿部71b布置在主轴螺母57的沿纵向方向延伸的凹槽形凹部57b中，并且第一腿部71b在主轴通道25中向后确定路径，然后在所述第一腿部71b的弯曲部71c的区域中绕弯曲砧部57c被导引。邻接弯曲部71c的第二腿部57c布置在凹槽形凹部57d中，并且第二腿部57c通过弯曲部71e绕第二弯曲砧部57e被导引并过渡至第三腿部71f。随后，用于形成储备绕组71k、也被简称为绕组的弯曲线状件绕主轴轴线S以螺旋的方式卷绕在大致柱形的绕组部分57k上，该绕组部分57k在主轴螺母57上构造成向后定向并且与主轴轴线S同轴。
如可以在图18中看到的，储备绕组71k实施为单层、平坦的绕组，该绕组优选地具有多个绕圈，所述多个绕圈在轴向方向上是连续的。在碰撞发生时，弯曲线状件71从储备绕组71k沿轴向方向被拖动到凹部57中并且被拉动穿过凹部57f、57d和57b，并且绕中间的两个弯曲砧部57e和57c被拉动同时在每种情况下执行变形工作，直到所述弯曲线状件71在碰撞发生之后沿纵向方向在紧固部分71a与主轴螺母57之间被拉展为止，如图19中所示。
可以使用相对长的弯曲线状件71，该相对长的弯曲线状件71可以以多个绕圈的形式储存在储备绕组71k中。当弯曲条状件71在碰撞发生时从储备绕组退绕的情况下，绕弯曲砧部57e和57c连续弯曲的弯曲条状件71可以沿着长的变形路径均匀地吸收动能。
该组件的特别的优点在于，储备绕组71k通过腿部71f大致沿关于主轴轴线S的轴向方向被拉开并退绕。由于上述情况，在碰撞发生时，储备绕组71k可以从绕组部分57k连续退绕直到达到图19中所示的状态为止，图19以与图12类似的方式实现。由于沿轴向方向的退绕，储存在储备绕组71k上的弯曲线状件可以以均匀的方式退绕并且防止了绕圈以环的方式收紧在绕组部分57上，退绕所需的力可能会由于绕圈以环的方式收紧在绕组部分上而潜在地增加。
图16至图19中所描述的实施方式的一个优点在于，弯曲砧部57e和57c与弯曲线状件71接合以用于沿着整个变形路径变形，该变形路径与储存在储备绕组71k中的弯曲线状件71的长度相对应。由于上述情况，在碰撞发生时变形输出是大致恒定的并且产生均匀的减速。
附图标记列表
1 转向柱
2 致动器单元
21 套管
22 转向主轴
22a,b 转向主轴部分
23 紧固部分
24 端部部分
25 主轴通道
26 开口
27 滚子元件滚道
3 外部壳体
31 滚子元件滚道
4 支承单元
41 紧固装置
42 枢转轴线
43 致动器杆
5 调节驱动装置
51 驱动单元
52 蜗轮
53 轴承
54 伺服马达
55 蜗杆
56 螺纹主轴
57 主轴螺母
57a 螺纹孔
57b,d,f,h 凹部(导引凹槽)
57c,e,g 弯曲砧部
57i 相对支承部
57k 绕组部分
58 固定螺栓
59 剪切销
6 高度调节驱动装置
7 能量吸收装置
71 弯曲线状件
71a 紧固部分
71b,d,f,h 腿部
71c,e,g 弯曲部
71i 端部部分
71 储备绕组
8 滚子
81 滚子保持部
L 纵向轴线
S 主轴轴线