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CN1089069C - 汽车的转向柱和仪表板结构单元 - Google Patents

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Abstract

为了共同升降和摆动汽车的方向盘(2)或转向柱(1)以及仪表板(4)，规定构成一个由转向柱(1)和仪表板(4)组成的结构单元，该结构单元可通过使用一恰当的托架(7)在调整好之后固定在汽车内。其中为仪表板(4)配设一稳定器(18)，稳定器在彼此相距较远的导轨(19/20)上各设一与齿轮/齿条连接机构(35/36和33/34)相结合的滑槽式导引装置(40/41和37)。

Description

汽车的转向柱和仪表板结构单元
本发明涉及一种汽车，它有位置可变地设置的方向盘和位置可变地设置的仪表板。
针对大客车尤其是干线公共汽车的司机工作位置新方案的研究表明，例如由ATZ96(1994)单行本，7/8分册可知，从劳动卫生学和人类工程学的观点看，在驾驶汽车时要想获得最合理的姿势，仅仅考虑司机座椅的构形和可调性是不够的。确切地说，为了使众多的女司机和男司机都能采取一种健康和舒适的工作姿势，附加地需要规定方向盘有轴向调整和摆动的可能性，以及除此之外还应创造改变仪表板位置的前提条件。其中在方向盘相对于水平面的角度与仪表板显示面相对于水平面的角度之间存在直接的关系。换句话说，根据视点的位置，对于个子较高的司机应提供一个提升后的倾斜度较小的方向盘位置和按同样方式的斜度变平的仪表板的仪表显示面；而对于个子较矮的司机或女司机，应提供一个降低后的倾斜度更大的方向盘位置和按同样方式较陡地竖立着的仪表板的仪表显示面。
在按这种符合劳动卫生学和人类工程学的推荐重新配置时，在改变方式上遇到了巨大的技术难点，主要是制成较大和有向外伸出较远的质量的仪表板的制动和可调性以及它的稳定化问题，这意味着涉及耐振动的悬挂装置。其中，有关可调性方面应要求尤其是所需的力比较小，特别对于大客车，因为司机经常更换并且其中也可能由妇女作为司机进行操作。困难之处还在于，所谋求的人类工程技术的优化应在这样一种技术领域内完成，即，在尽可能降低成本的情况下这一技术领域应以既有批量生产的可能性和因而有良好的重复性又有费用最低的可装配性为前提条件。
因此本发明的目的是在汽车内这样配备转向柱和仪表板，即，使得能够方便地进行方向盘和仪表板的位置改变，避免相对于司机驾驶室自然振动，显著降低这一结构在汽车内装配所需的费用。
为实现上述目的，根据本发明提供一种汽车的转向柱/仪表板结构单元，包括：用于支承转向轮的转向柱；用于与转向柱一同摆动及轴向移动的固定连接到转向柱上的仪表板；用于支承转向柱的固定支架，该支架具有使转向柱与仪表板一起摆动及轴向移动的滑槽；用于支承支架、并能固定到汽车驾驶室的前横梁的托架；与支承托架连接的稳定器，该稳定器用于支承仪表板并且在结构单元的位置调整期间防止转向轮/仪表板结构单元卡滞，该稳定器包括用于将稳定器支承在托架上的间隔开的导轨，用于将导轨与托架固定连接的装置，和用于将稳定器与仪表板连接并能使转向轮/仪表板结构单元绕一根在支架内可移动的旋转轴摆动及轴向移动的装置。
根据本发明，导轨设有滑槽和分别布置在导轨外侧的齿条，其中连接装置包括一个与仪表板连接并穿过滑槽的连杆，齿轮支承在该连杆上并分别与各自导轨的齿条啮合，同时连杆连接成在转向柱/仪表板结构单元摆角的中间位置时，连杆和旋转轴所在的平面垂直于设在导轨中的滑槽的平面。还包括一个松动地支承在连杆上的压紧件，该压紧件配设有与连杆同心的压紧套管，连接装置包括一个安装在该压紧套管上的、将仪表板与起动装置连接的支承架。导轨连接装置包括一个与托架成一体的横梁，以及将导轨固定到横梁上的装置。
在所发明的方案中值得称道的是，转向柱与仪表板互相不能相对运动，而是构成了一个可上可下和可摆动的结构单元，它可借助于适用的位置平行的滑槽式导引装置移动，并可在任何位置下制动，方向盘用作该司机或该女司机操作此结构单元有利于人类工程学的机构的把手。决定性的优点尤其在于，在某种程度上可以说此结构单元是借助于一个可用简单方式固定的亦即在用螺钉固定前可悬挂在横梁上的托架通过三点式支承安装在有关汽车的驾驶室前面的横梁上的，其结果是，此结构单元只是与司机驾驶室一起振动。在这种情况下此结构单元作为功能部件可在汽车之外进行调整，并在调整好之后装在汽车内。
对于本发明的方案有特别重要意义的是稳定器，它通过用适当方式安装的导轨为仪表板提供较宽的支承以及具有避免由转向柱和仪表板构成的结构单元位置改变时此结构单元歪斜的措施。这些措施是在每一个为仪表板所配设的导轨中设置一个与齿轮/齿条连接装置结合的滑槽导引装置，它促使均匀地分布在转向柱/仪表板结构单元提升和下降以及摆动时出现的力。除此之外，在仪表板和装有两个齿轮的连杆之间设一铰接装置。
此外，本发明的方案允许为了此结构单元的摆动，在齿轮/齿条啮合中和在制在导轨中的滑槽与插入两个滑槽内的稳定器连杆之间规定尽可能小的间隙。因此稳定器的固定在仪表板上的功能件和转向柱的旋转轴的空间结构应这样考虑，即，使连杆和转向柱旋转轴所在的平面在转向柱/仪表板结构单元摆动角为中央位置时基本上垂直于稳定器两个滑槽所在的那个平面。
此外，应强调指出使制造技术但尤其是装配技术比较简单的措施，它们保证稳定器的制动。其中涉及一种可移动地装在连杆上的弹簧加载的压紧件，它可以气动地松开。此摩擦式制动的力流系从压紧件出发，经由装在连杆上的并设有间隙补偿机构的压紧套管，朝导轨的方向并因而朝稳定器位于外部的齿轮的方向发生。后者借助于螺纹衬套与连杆通过螺纹连接，并以适当的方式锁紧。这意味着，此力流通过受拉力负荷的连杆是封闭的。
为了完整性还应提及，尽管转向柱/仪表板结构单元重量相当大，仍能协调一致地只需用小的力量便能进行提升，必要时也可以自动进行。在这种情况下，一方面相对于重力作用方向倾斜延伸的滑槽式导引装置，另一方面一根插入从转向柱出发的方向轴内最好设有气体弹簧的伸缩轴两者配合工作。
下面借助于附图中表示的实施例详细说明本发明。其中：
图1按本发明的转向柱/仪表板结构单元侧视一览图；
图2托架和稳定器与汽车固定车架结构关系侧视图；
图3沿图2中箭头方向A看托架和稳定器的视图，没有表示汽车固定车架；
图4按图2中剖切线B的稳定器局部剖示图；以及
图5示意表示转向柱/仪表板结构单元相对于驾驶室的传动关系。
如图1的一览图所示，在图中可见一其中装有图中未表示的方向盘2的轴的转向柱1和为转向柱1配设的支架3以及仪表板4，仪表板用于安装显示和记录仪表、开关及其他控制元件的机体由两个薄壳5、6组成，配设有托架7，它支承和以图中没有表示的方式固定在该汽车的驾驶室前面的车架8上。在本例中上述车架由驾驶室横梁8a和最好两根焊接在横梁8a上并支承在驾驶室地板上或自承的支架8b组成。用9表示转向柱1的外套，10和11涉及向仪表板4输送的通风软管，以及，12表示仪表板4电导线的保护软管。两根导管13和14是压缩空气管。它们分别与一个压紧件15或16(图2)连接，后者用于转向柱/仪表板结构单元的制动。17表示用于操纵转向器转向机构并与方向盘的轴连接的方向轴的构件。方向轴的这一构件最好设计为设有气体弹簧的伸缩轴。
图2和3表示为仪表板4配设的稳定器18，它有导轨19和20，导轨固定在一根支承在托架7上的横梁23的侧板21和22上。用24表示为此所设的螺钉连接装置之一。设计为U形剖面的横梁23为托架7制备了一个附加的槽。其中之一用25表示的通孔、其他的孔26和27以及槽28和29，规定用于将托架7固定在车架8上。为了减轻托架7螺钉连接装置的负荷并也为了便于装配，亦即为了在用螺钉固定前将转向柱/仪表板结构单元悬挂在横梁8a上，在托架7上成形有挡边30和31。用32表示在托架7中所制的通孔之一，它们规定用于托架7与转向柱1的支架3之间的螺钉连接装置。
此外由图2和3还可看出，在导轨19和20上借助于图中没有详细表示的螺钉连接装置固定齿条33和34，而且固定成使各自的齿位于导轨19和20的外侧。齿轮35和36与齿条33和34啮合，齿轮借助于螺母38和39固定在连杆37上。这意味着连杆37穿过两个导轨19和20，并与此同时插入滑槽40和41中，后者制在导轨19和20内。尤其可由图3看出，为可移动地装在连杆37上的压紧件16配设压紧套管42和43，它们同样可移动地套在连杆37上。套管之一42配备有未用符号表示的螺纹，用于安装起间隙补偿作用并可彼此锁紧的螺母44和45。用46表示设计为支承架的梁，它与仪表板4的其中一个薄壳6固定连接。用47表示与此有关的螺钉连接装置用的孔之一。尤其由图3可见，梁46的边48和49可转动地装在压紧套管42和43上，这意味着仪表板4与连杆37以及与装在它上面的功能件铰接。图4表示，梁46的边48不是直接装在压紧套管42上的，而是装在一成形在螺母44上的凸缘50上的。图4还表示，齿轮35设有螺纹衬套51，在螺纹衬套51的外伸段52上制有用于装配工具的图中没有进一步表示的表面。这同样也适用于齿轮36。在图3中可见为齿轮36配设的螺纹衬套的外伸段并用53表示。用54表示的圆片用于在压紧套管42与压紧件16加压段55之间的直径协调。
通过示意表示的图5，说明转向柱/仪表板结构单元在多个平行的滑槽式导引装置内的导引，它既可以沿箭头X的方向提升和下降，也可以在沿X方向的任一位置下沿箭头Y的方向一直摆动到角度α。此外还可看出，仪表板4一方面与转向柱1固定连接，另一方面借助于功能件35和36、37、38、39和46与稳定器18固定在托架上的导轨19和20传动上连接起来。
结构单元的摆动绕一固定在转向柱上的旋转轴56进行，在例如设计为U形剖面体的转向柱1两侧的旋转轴上固定有起滚轮57和58作用的滚珠轴承。滚轮57和58本身插在支架3内设计为槽59和60的滑槽中。在同样制在支架3内并设计为槽61和62的滑槽是转向柱1第二个导引装置，通过采用一根插在两个槽61和62中的为转向柱所配设的轴63，限制了转向柱1的行程。轴63本身又用作转向柱1摆动运动的止挡，为此轴63穿过恰当地制在转向柱1侧壁上的长孔64和65。如由图1可见，压紧件15装在轴63上，它用于形成支架3与转向柱1的摩擦连接并因而将转向柱1制动在确定的上下行程/摆动的位置上。
在图5中用66表示与方向盘2固定连接并可旋转地支承在转向柱1内的轴；用67表示在轴66与当压紧件15和16松开时支承此转向柱/仪表板结构单元的伸缩轴17之间所设的方向接头。此外，图5还清楚地说明，在结构单元摆动时连杆37并因而齿轮35和36的径向行程在下列情况下是最小的，即，若将为仪表板4配设的功能件布置成，在摆动角α的中央位置68，连杆37以及旋转轴56所在的平面垂直于滑槽40和41所在的平面。
此外还应提及，托架7在横梁23与相对于其垂直设置的支承臂69、70之间这样构形，即，如图2和3所示，为了通风软管10、11、电导线的保护软管12以及压缩空气导管14，托架7构成一个最好插入车架8的支架8b之间的导引通道71，它的底72是转向柱1支架3的法兰面。因为在调整转向柱/仪表板结构单元时必须避免导线和软管在导引通道71的边缘处和支架3的螺钉连接装置上蹭擦，除了恰当地边缘修圆以外，最好设一塑料护面，但最好至少设一个固定在导引通道71底部的塑料垫。符号73表示托架7的固定面。

Claims (4)

1.汽车的转向柱和仪表板结构单元，包括：用于支承转向轮的转向柱(1)；用于与转向柱一同摆动及轴向移动的固定连接到转向柱上的仪表板(4)；用于支承转向柱(1)的固定支架(3)，该支架具有使转向柱(1)与仪表板(4)一起摆动及轴向移动的滑槽(40/41)；用于支承支架(3)、并能固定到汽车驾驶室的前横梁(8a)的托架(7)；与支承托架(7)连接的稳定器(18)，该稳定器用于支承仪表板(4)并且在结构单元的位置调整期间防止转向轮/仪表板结构单元卡滞，该稳定器(18)包括用于将稳定器(18)支承在托架(7)上的间隔开的导轨(19/20)，用于将导轨(19/20)与托架固定连接的装置，和用于将稳定器(18)与仪表板(4)连接并能使转向轮/仪表板结构单元绕一根在支架(3)内可移动的旋转轴(56)摆动及轴向移动的装置。
2.按照权利要求1所述的转向柱和仪表板结构单元，其特征在于，导轨(19/20)设有滑槽(40/41)和分别布置在导轨(19/20)外侧的齿条(33/34)，其中连接装置包括一个与仪表板(4)连接并穿过滑槽(40/41)的连杆(37)，齿轮(35/36)支承在该连杆(37)上并分别与各自导轨(19/20)的齿条(33/34)啮合，同时连杆连接成在转向柱/仪表板结构单元摆角的中间位置(68)时，连杆(37)和旋转轴(56)所在的平面垂直于设在导轨(19/20)中的滑槽(40/41)的平面。
3.按照权利要求2所述的转向柱和仪表板结构单元，还包括一个松动地支承在连杆(37)上的压紧件(16)，该压紧件(16)配设有与连杆(37)同心的压紧套管(42/43)，连接装置包括一个安装在该压紧套管(42/43)上的、将仪表板(4)与起动装置连接的支承架。
4.按照权利要求1所述的转向柱和仪表板结构单元，其特征在于，导轨(19/20)连接装置包括一个与托架(7)成一体的横梁(23)，以及将导轨(19/20)固定到横梁(23)上的装置。
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