CN102056786B - 转向节叉 - Google Patents

Abstract

在此说明了用于齿条与小齿轮齿转向组件中的一种节叉。这种节叉可以包括一个提供了低的摩擦系数的支承表面，从而允许对抗该齿条轴的一个更大的偏置力。该节叉的材料和设计可以提供一种具有减小了振动的更安静的系统。

Description

转向节叉

技术领域

本发明涉及支承件，并且具体涉及转向节叉支承件和支承组件。

背景技术

许多车辆使用齿条与小齿轮转向器以便在路途中将来自转向盘的运动转换到转向车轮上。在这些系统中，转向盘被结合到一个主动小齿轮上，该主动小齿轮包括与齿条轴上的多个齿相配合的齿轮齿。当该主动小齿轮转动时，运动被转换成连接至转向横拉杆上的齿条轴的线性运动。然后这些转向横拉杆使这些转向车轮转动从而引起车辆转向。为了确保主动小齿轮与齿条轴之间的适当齿隙，可以使用一个转向节叉组件以提供迫使这个轴进入该主动小齿轮中的一个偏置力。该节叉还可以被称为“节叉组件”、“节叉滑块”、或“圆盘件”。当主动小齿轮被转动时该齿条轴(典型地是钢质的)沿着该节叉滑动。通过在该节叉的接触表面上使用一种低摩擦的支承件可以将轴与节叉之间的摩擦最小化。其他减小摩擦的方法包括使用滚动元件(滚珠)以及加入润滑剂如润滑脂。这些转向系统可以是机械的、液压的或电动的。

发明内容

在此披露了针对一种转向节叉的制造和使用的多种装置以及方法，该转向节叉在多种应用如齿条与小齿轮齿转向组件中可以是有用的。该转向节叉可以是空心的并且可以包括一个环形槽，该环形槽被设计为与转向齿条轴互补并对其进行支撑。这个槽可以包括一个低摩擦的涂层，该涂层可以由一种聚合物形成。该节叉还可以包括一个弹簧座，该弹簧座被构造并安排为使得为该转向节叉支承件提供偏置力的一个弹簧就座。

一方面，在此提供了一种转向节叉，该转向节叉包括一个空心的圆柱体，该圆柱体包括一个第一端和一个第二端，其中该第一端限定了以下各项中的至少一项：一个用于容纳转向齿条轴的弧形凹陷，其中该弧形凹陷包括一个 接触表面，该接触表面包含一个低摩擦聚合物层；以及一个弹簧座，该弹簧座被构造并安排为支撑并夹持为该节叉提供了偏置力的一个弹簧。

另一方面，在此提供了一种形成转向节叉本体的方法，该方法包括以下步骤：在一个模具上拉伸一个金属/聚合物叠层板以产生一种基本空心的形式，该形式具有一个顶表面和一个开放底部，并且在该顶表面上形成以下各项中的至少一项：一个凹的弧形槽，它被成形为与一个转向齿条轴互补；以及一个弹簧座，该弹簧座被构造并安排为支撑为该节叉本体提供了偏置力的一个弹簧。

在另一方面，在此提供了一种形成转向节叉本体的方法，该方法包括以下步骤：将一个金属板卷绕成一个圆柱体、将该板的邻接边缘彼此固定、并且将一个凹的弧形支承表面附接到该圆柱体的一端上，该支承表面被构造并安排为容纳一个转向齿条轴。

本申请的主题在某些情况下可以涉及相互关联的多种产品、对于一个特定问题的多种替代方案、和/或一种单个系统或物品的多种不同用途。

附图说明

在附图中，

图1是一个齿轮齿条转向系统的分解图；

图2是一个齿轮齿条转向系统的一部分的切开视图；

图3A是一种被拉伸的转向节叉的一个实施方案的透视图；

图3B是生产一种被拉伸的转向节叉的一个实施方案中的一个步骤的透视图；

图3C是生产图3B中所示实施方案中的另一个步骤的透视图；

图3D是与图3A的实施方案相关的一个实施方案；

图4A是一种转向节叉的另一个实施方案的透视图；

图4B是与图4A所示的方案相类似的一个实施方案；

图5是一种转向节叉的另一个实施方案的透视图；

图6A和图6B提供了一种转向节叉的另一个实施方案的透视图；

图7提供了不同的转向节叉实施方案的图解的试验结果；并且

图8是一个条形图，示出了不同实施方案的摩擦系数的数据。

具体实施方式

在一方面，在此说明了一种转向节叉和转向节叉组件，其中该节叉的支承件接触表面展现出了减小的摩擦，这允许在一个对抗齿条轴上的更大的偏置力。这个增大的偏置力可以导致转向柱中减小的噪声和振动。更低的摩擦水平还可以使得能够使用更低水平的功率辅助，从而能够使用电动机或电动力的液压泵。在许多情况下，可以重要的是在该节叉支承件以及节叉组件的整个寿命期间具有实质上低的、一致的摩擦系数。

在另一方面，可以通过使用一种实质上空心的节叉组件来实现转向系统中减小的噪声和振动。当与铸造的、机加工的或注塑模制的节叉组件进行比较时，一种实质上空心的节叉可以减小振动。空心的节叉(“罐”)可以通过由一个薄片形成该罐或者通过在一个或多个步骤中在一个模具上拉伸材料片来生产。该片材可以是一种金属和一种聚合物的一个叠层板。一种“空心的节叉”是遍及该节叉的本体是基本空心的而非实心的一种节叉。该空心的节叉具有一个内部空腔，该空腔可以是空的或者可以填充有另一种材料。在不同的实施方案中，该支承件可以与或不与润滑脂一起使用。

图1中提供了一种典型的转向组件10的一个分解图。螺旋形主动小齿轮110是与一个齿条轴(图1中未示出)上的齿相配合的。节叉组件120被插入小齿轮壳体130之中并且提供了一个偏置力，该偏置力使得该齿条轴与主动小齿轮110维持适当的齿隙。该系统典型地是用一种润滑脂如锂润滑脂进行润滑的。图2提供了图1的转向机构的一部分的切开视图。螺旋形主动小齿轮110是与齿条轴122相配合的，这在转向节叉140的帮助下维持了机械接触。转向节叉140被弹簧160压靠在主动小齿轮110上。弹簧160通过带螺纹的帽166被压缩并且被夹持。O型环162就座于一个环绕节叉140的通道中。该O型环也可以就座于一个环绕壳体130的内表面的槽中。当操作者转动车辆的转向盘时，主动小齿轮110转动，从而使得齿条轴122或者滑入或者滑出如图2中构型的页面。该齿条轴122在一个静止的节叉140上滑动，这维持了使该齿轮和该轴保持啮合在一起的一个偏置力。更强的偏置力可以帮助实现更小噪声的转向机构，然而，如果弹簧160提供了更强的力，那么在节叉140与齿条轴122之间将发生更大量值的摩擦并且导致磨损。

现有的转向节叉典型地是由压铸金属或注塑模制的塑料制成的，其上附接了一种低摩擦的衬层。已经发现这些固体材料可以传递振动和噪声，从而在转向机构中导致不希望的振动。这种系统噪声和振动可以随着节叉变老而恶化，并且典型地在转向盘处通过“驾驶者的感觉”而被检测到。在此说明 的这些节叉中的一些采用了一种空心本体的设计，这出人意料地导致了噪声和振动传递的减小。一种空心的节叉还可以减小该转向机构的重量。

一种转向机构可以被暴露于宽的温度范围中，这可以是例如环境温度变化、或由于工作和/或摩擦引起的温度升高的结果。因为转向节叉典型地是用不同于将它们封装于其中的壳体的材料(经常是铝)制成的，所以可能在该节叉中建立公差，这允许了该节叉在壳体内的热膨胀和收缩。但是这些公差也可以在该节叉与该轴以及该壳体之间导致过度的间隙。这种过度的间隙可以在该系统中产生额外的噪声。在已经确定了这种过度噪声的原因之一的情况下，可以将具有相似或相同热膨胀特征的一种空心铝节叉制造成更紧密的公差并且可以减小游隙的量，从而提供具有减小的振动的一种更安静的转向机构。

一种空心的节叉可以按多种方式来构造。例如，该节叉可以被挤出、成形、模制、压制、卷绕、机加工、或这些方法的任意组合。在一组实施方案中，将一个金属或金属/聚合物薄片转化成一个节叉。例如，一种空心的节叉可以通过在一个模具上拉伸一个冲压的金属片或金属/氟聚合物叠层板来构造。可替代地，可以将一个低摩擦的层如一种缩醛树脂机械地附接至该支承表面上。可以使用另外的步骤以在被构造并安排为支撑一个转向齿条轴的一端处形成一个凹的弧形部分。该弧形部分可以是图3A中所示的一个部分的圆柱体。在被拉伸的材料不包括氟聚合物的情况下，可以将一个润滑性的支承表面附接至该节叉的本体上，例如是通过一个凸台(图5)、一种压力装配、或一种粘合剂。一种空心的节叉还可以通过将一片金属或金属/氟聚合物叠层板缠绕成一种可以是圆柱形或基本圆柱形的三维形状来进行生产。可以通过例如焊接将这些边缘结合在一起。一个空心的节叉可以包括一个厚度小于5mm、小于2mm、小于1mm或小于0.5mm的圆柱体壁。可以在一个分别的步骤中加入一个端盖，并且该端盖可以具有一种相似或不同的材料。还可以向该端盖加入一种聚合的支承表面，如一种缩醛树脂或一种氟聚合物。如果该罐是由一种金属片生产的，那么可以通过机械或粘合手段将一个氟聚合物层附接至该外部金属表面上。

在本发明的一个方面，该节叉并不接触齿条轴的一个部分可以包括一个聚合物层。这个部分可以是例如该圆柱形部分的壁的外表面，如图3A至图3C中所示。这可能是除了在弧形表面224上包括一个聚合物层之外的，该弧形表面支撑了一个往复运动的轴。圆柱体壁226可以不与该往复运动的转向 轴相接触但可以还包括一个聚合物(例如，氟聚合物)层。已经知道圆柱体壁226上的一个氟聚合物层可以在一个节叉壳体中提供更安静的、更安全的配合。此外，可以缓解制造公差，因为一种固体氟聚合物可以“冷流动”，从而允许该节叉被压入一个壳体中，如果该节叉仅包括一个装配于钢或铝壳体中的铝或钢圆柱体壁的话，这将是太紧而不能接受该节叉。这种特征还可以将噪声和振动最小化，因为该节叉可以通过零间隙而插入壳体之中。一个结果是贯穿该转向机构的寿命在转向盘上可以得到改善的感觉。

在一组实施方案中，该节叉的接触表面可以包括一种聚合物，如在一个金属基底上的一种氟聚合物的叠层板。该氟聚合物可以通过例如机械粘附或用一种氟聚合物热熔性粘合剂进行层压而粘合至基底上。该氟聚合物可以是例如PTFE；并且该金属可以是例如铝、钢、青铜、铜或它们的合金。该叠层板可以是无铅的。该聚合物可以包括一种或多种填充剂，如石墨、玻璃、芳香族聚酯(EKONOL)、青铜、锌、氮化硼、碳和/或聚酰亚胺。一个实施方案包括石墨和聚酯填充剂两者。在一种聚合物如PTFE中这些填充剂每种的浓度可以是按重量计大于1％、大于5％、大于10％、大于20％或大于25％。也可以使用在该金属与该氟聚合物之间的、或包埋在该氟聚合物中的另外的层，如青铜网丝。此类材料包括从圣戈本高功能塑料股份有限公司(Saint-Gobain Performance Plastics Inc.)可获得的NORGLIDE产品线。NORGLIDE产品的适当实例包括NORGLIDE PRO、M、SM、T和SMTL。该氟聚合物层的厚度可以变化或者可以遍布该基底是恒定的。该氟聚合物层可以在接触区具有大于或等于30μm、50μm、75μm、100μm、150μm、200μm、或250μm的平均厚度。已经示出的更厚的氟聚合物层提供了在该节叉的寿命上的更加一致的支承件载荷。在一些实施方案中，该金属基底具有例如从100μm至5mm的标称厚度。更具体的范围包括对铝是200μm至4mm而对钢是200μm至1.23mm。

该节叉的接触表面可以进行纹理化从而使得该表面的一些部分高于其它部分。纹理化可以包括多个峰和凹谷。这些峰可以高于相邻的凹谷测出为大于或等于10μm、20μm、50μm、100μm或200μm。这种表面的纹理化可以提供大量的储存区用于保留润滑脂。这种纹理可以是图案化的或不规则的并且可以遍布该接触表面是一致的。在一个实施方案中，一种图案化的纹理化表面可以通过将一个氟烷层沉积在一个筛(如青铜网丝)上而形成。当组装时，该钢制齿条轴的光滑表面可以在遍布该接触表面的大量的高的 点、或峰处接触该节叉。接触点可以分布为遍布该表面从而使得该节叉与该齿条轴之间的力是由该弧形区域的一个大的部分承受的。例如，可以发现这些接触点大于该弧形表面区域的50％、大于70％、大于80％或大于90％。这个力可以实质上均等地分布在该弧形区域的中心与边缘部分之间。因此，由该节叉对抗该圆柱形齿条轴所施加的压力可以遍布该支承表面的宽度和长度是实质上相等的。这是与多种替代设计(如哥德式拱形)相反的，在哥德式拱形中在齿条轴与支承表面之间提供了两条不同的接触线。在一种“哥德式拱形”设计中，该支承件的表面被构造有一个偏置半径以促进与该齿条轴的两个接触区。这些线性区域典型地平行于该齿条轴的轴线伸展并且可以例如是离开该轴的中心45度。据信这种设计减小了支承表面与齿条轴之间的拖曳。随着该支承表面被磨损进入，这两个线性区域的面积可以扩展直到整个支承表面都与该齿条轴接触。这种另外的表面积接触促成了在磨损的支承件中已测得的更高的摩擦系数。因此，归因于接触面积随时间的变化，一种哥德式拱形设计的节叉可以展现出在新的时候比在100,000或200,000个周期之后低得多的摩擦系数。

在一组实施方案中，一个支承表面被成形为以在该支承表面的中心和周围部分处相等的力接触该齿条轴。这可以允许向该节叉和轴施加更大的偏置力，从而产生更安静的机构。虽然历史上已认为这样一种设计为这种应用提供了太大的摩擦，但是已经发现通过使用在此说明的这些支承表面，摩擦系数(COF)可以与使用哥德式拱形设计的情况一样低或更低。支承表面可以在新的未使用的支承件中结合这种设计，并且该齿条轴与低COF聚合物之间的接触面积将在该支承件的寿命中基本保持恒定。这与已经发现在常规设计的支承件寿命中日益增大的COF是相反的，它们并没有初始地提供遍布该支承表面大部分的接触。

在大多数转向节叉设计中，这种支承表面是通过一个弹簧(处于压缩中)(如图2所示的弹簧160)被偏置在齿条轴上。在支承件/轴界面处的支承件载荷典型地随着该支承表面的磨损而改变，因为随着该弹簧进行膨胀来保持节叉的磨损表面与齿条轴之间的接触，弹簧所施加的力减小。因此，支承表面中的磨损典型地是伴随有支承件载荷的一种相应减小。这种载荷上的降低可以造成(例如)不希望的噪声和振动。已经发现包括大于100μm的氟聚合物层的支承表面可以在100,000或200,000个周期上产生一致的支承件载荷。

图3A提供了转向节叉组件的一个实施方案的透视图。空心的节叉222包括一个开放的底部(未示出)、一个基本圆柱形的壁226以及一个弧形的上表面224，该上表面具有的曲率半径实质上等于该节叉被设计为与之交界的齿条轴的曲率半径。该表面中的弧形凹陷可以是一个槽，该槽具有一个圆形半径并且展现了局部圆形的截面。这种槽可以与一个圆柱形转向齿条轴互补，并且槽的大部分表面在施加一个偏置力时可以与转向齿条轴相接触。空心的节叉222可以是一个被拉伸的罐，它可以包括一个圆柱形或其他形状的壁。弹簧座228可以通过螺纹、压力装配、焊接或一种替代连接器被附连至节叉222上。可以将一个类似于图2中所示的弹簧(在图3中未示出)定位在弹簧座228上以便向节叉222提供一个偏置力。这个座可以提供一个实质上平的表面，这个表面帮助使遍布节叉接触表面的弹簧力均等。节叉222可以通过将一个叠层板片拉伸成所示形状而形成。这种拉伸方法可以包括一个或多个成形步骤并且可以包括使用一个、两个或更多模具。例如，可以将一个冲压的圆片拉伸成图3B中所示的罐形状。在一个后续步骤中，可以使该接触表面凹陷以形成一个如图3C中所示的凹的弧形表面。用来形成该凹的弧形特征的模具可以具有一个实质上与该节叉被设计来与之相交界的齿条轴相等的半径。图3C提供了由一个叠层板PTFE/EKONOL在铝材上拉伸得到的节叉的一个实例。图3C的节叉形状还展现了出人意料地高的压缩强度，从而允许它经受与实心节叉在齿轮齿条转向系统中典型地被暴露于其中的那些情况相等或更大的力。

图3D展示了带有一个整体性弹簧凹座228a的转向节叉组件。一种整体性弹簧凹座是在节叉本身被成形时所形成的弹簧凹座。例如，该节叉和弹簧凹座可以由同一坯料形成。包括整体性弹簧凹座228a可以消除对添加如图3A中的一个分开的弹簧座的需要。在一个实施方案中，弹簧凹座228a可以通过在一个模具上拉伸一个坯料(它包括一种预成形状态的部分228a)以产生图3D中所示的空心罐而生产。弹簧凹座228a的凹部分可以在第二操作中使用一个第二模具或者在同一步骤中使用两个相对的模具而形成。在这个实施方案中，支承表面224可以在该罐已被拉伸后而附接至该节叉组件上。弹簧凹座228a包括一个凹入的凹陷用于容纳一个弹簧，该弹簧可以提供穿过该节叉而被传递至该齿条轴上的一种偏置力。弹簧凹座228a可以包括孔口229。弹簧凹座228a的表面可以是金属的或者包括一个聚合物层如一个氟聚合物层。

图4A展示了另一个实施方案，其中接触表面324可以被冲压并被折叠以形成一个弧形的局部圆柱形的表面。接触表面324可以从一个平面片(如一个金属片或叠层板)上使用一个冲压模具切下来的并且可以接着绕着一个具有与预期齿条轴相同的半径的圆柱体被折叠或被弯曲。然后可以将这个片例如通过焊接而附接至一个圆柱形基底326上以形成节叉322。基底326可以具有金属、塑料或其他材料但是不需要是PTFE，因为它并不接触一个移动部件。如以上的弹簧座328可以用来提供一个平坦表面以将该弹簧力传递给该节叉。

如图4B中所示，一个类似于图4A中所示的冲压并折叠的节叉可以包括一个整体性的弹簧凹座328a。可以由一个金属性或金属/聚合物复合的片来冲压一个坯料，并且该坯料可以包括多个部分，这些部分在被折叠时形成了弹簧凹座328a。可以将该坯料折叠并在接缝330处接合。接缝330可以是焊接或另外连接在一起的以固定该节叉的形状。这个整体性的弹簧凹座可以消除对于添加分开的弹簧座328的需要。

图5展示了另一个实施方案，其中基底426可以是由金属或塑料使用模制或拉伸技术形成的。该基底包括限定了接收孔洞432的上表面430。分开的支承表面424可以包括一个如在此说明的聚合物、聚合物/金属叠层板、氟聚合物或氟聚合物/金属叠层板。支承表面424可以包括凸台434，该凸台大小被确定为有待被压力装配在接收器432中。因此接触表面424可以是压力装配在节叉本体426之中以产生一种包括一个弧形的低摩擦接触表面的节叉。弹簧座428按以上说明地运行。

图6A和图6B提供了一个转向节叉的图示，它是通过绕着一个圆柱形心轴卷绕或绕接一个金属或金属/聚合物片而形成的。空心的圆柱形本体526可以通过首先由一个金属的或叠层板片材冲压一个平面而形成。然后可以将该平面绕着一个具有适当直径的心轴进行卷绕以产生一个在底部和顶部都是开放的空心的圆柱形本体526。这些圆柱形本体边缘可以通过例如焊接来进行永久结合。圆柱形本体526可以任选地在其外表面上包括一个聚合物涂层。支承表面524可以由圆柱形本体526分别进行制造并且该罐包括一个可以被纹理化的(如所示的)聚合物表面层。这些纹理特征可以提供润滑剂储存区同时还遍布该弧形支承表面的大部分为一个转向齿条轴(未示出)提供了接触和支撑。例如，当被偏置(例如，通过弹簧)在一个转向齿条轴上时，边缘部分532可以经受与中央部分534近似相等的对抗该轴的压力。支承表 面524上的聚合物涂层可以例如通过一种粘合剂或通过机械结合而附接至一个金属基底(例如，钢或铝)上。这个支承表面可以由一个叠层板直接形成，或者可以在形成支承表面之后附接该聚合物涂层。适当的聚合物可以包括氟聚合物和缩醛树脂并且可以包含多种填充剂如石墨或EKONOL。支承表面524可以通过例如焊接被永久地附接至圆柱形本体526上。可以将一个网筛(如一个青铜网筛)定位在该聚合物涂层中或它的附近。

如图6A中所示，弹簧座528可以是分别形成的并且可以通过焊接处542a、542b等被附接至圆柱形本体526上。圆形凹陷544可以帮助将一个弹簧(未示出)保持在压缩中，该弹簧被向上突出的凹痕546保持定中心。弹簧座528可以被设计为均等地遍布相对的支承表面524传递由弹簧所提供的力，该支承表面可以是与一个转向齿条轴(未示出)相接触。弹簧座528可以是金属的并且在一些实施方案中可以由钢或铝制成。它可以通过例如用一个具有适当形状和尺寸的模具冲压一个圆形平面而形成。

为了评估不同的节叉支承件设计，设计了一种试验，其中在相似设计的支承件结构中使用不同的支承件配方。使每个支承表面经受一个试验，其中将2935N的初始载荷以1Hz的频率和+/-90mm的行程施加了200,000个周期。对于每个节叉支承件检测了：1)载荷改变；2)磨损；以及3)摩擦。每个支承表面是与该节叉分别制造的并且包括一种哥德式拱形设计。支承件材料A1是由NORGLIDE EKO15(包括15％ EKONOL和5％石墨的一种PTFE材料)在一个钢背衬基底上制造的。支承件材料A2是A1的复制。支承件材料B是由NORGLIDE SMTL1.0T(它是包含25％EKONOL并且没有石墨的一种PTFE材料)在一个钢基底上制造的。支承件C是由一种DX材料(Garlock Bearings LLC)(它包括在一个250μm烧结青铜层上的一个250μm的乙酰基树脂层)在一个钢背衬上制造的。支承件D是由一种来自Garlock Bearings LLC的DU材料(它在一个PTFE层中包括铅和青铜)在一个钢背衬上制造的。每个测试的支承件用Shell Alvania Extreme Pressure II锂润滑脂进行润滑。

图7中提供的曲线图展示了对于每个测试的支承表面的支承件载荷以及磨损水平。这些结果表明这些NORGLIDE支承表面与DX材料相比时提供了更一致的支承件载荷以及减小的磨损。结果显示材料A和B与DU材料表现相当。图8提供了每种支承件材料在新的时候、在100,000个周期之后、以及在200,000个周期之后的摩擦系数。摩擦系数是使用一个摩擦测力元件测量 的。这些NORGLIDE表面(A和B)随着额外的周期实际上造成了摩擦系数的减小(虽然实质上相等)。如果摩擦系数的值是在第二个值的50％以内，则认为它与第二个值是基本相等的。在一些实施方案中，使用后摩擦系数的改变可能小于初始值的25％或小于10％。这些DU和DX材料随着增加的周期显示出显著增大的摩擦水平。为了在转向机构中维持一致的性能，可能优选的是一种节叉，该节叉包括的支承表面保持了一致低水平的摩擦。因此，这些结果表明这些NORGLIDE材料的任一种与DX或DU材料相比时都可以为一个转向节叉提供优越的支承表面。每个支承表面的检验也是启发性的。这种DU材料显示了在100,000个周期之后向下达到青铜层的显著磨损，并且PTFE层已被完全去除。材料A和B(NORGLIDE)显示了极低的磨损并且遍布该支承表面维持了一个完整的PTFE层。这可以在200,000个周期上导致一致的支承件载荷以及一致低的摩擦系数的优越组合，这可以提供更长的产品寿命。

尽管已经在此说明并展示了本发明的几个实施方案，本领域的普通技术人员将容易设想用于实施这些功能和/或得到这些结果和/或在此说明的优点中的一个或多个的多种其他手段和/或结构，并且此类变体和/或变更的每个都应视为是在本发明的范围之内。更概括地说，本领域的普通技术人员将容易理解，在此说明的所有参数、尺寸、材料、以及构形都是意味着是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料、和/或构形将取决于使用本发明的传授内容的这个或这些特定应用。本领域的普通技术人员将仅使用常规实验就可以认识到、或能够确定在此说明的本发明的特定实施方案的许多等效物。因此，应理解的是，以上实施方案仅作为实例给出的，并且在所附权利要求及其等效物的范围之内，本发明可以按照除在此确切说明的以及提出权利要求之外的其他方式进行实施。本发明是针对在此说明的每一个单独的特征、系统、物品、材料、套件、和/或方法。此外，假如此类特征、系统、物品、材料、套件、和/或方法不是互相矛盾的，则两个或更多个此类特征、系统、物品、材料、套件、和/或方法的任意组合被包括在本发明的范围之内。

如在此限定和使用的所有定义应当被理解为高于所限定术语的词典定义、通过引用而结合的文献中的定义、和/或一般含义。

除非清楚指明相反的情况，否则本说明书和权利要求中如在此使用的不定冠词“一个”和“一种”(a和an)应当理解为是指“至少一个(一种)”。

如在本说明书和权利要求中所使用的短语“和/或”应该理解为是指如此结合这些要素的“二者之一或二者兼备”，即在一些情况下结合出现而在其他情况下分离出现的多个要素。除非清楚指明相反的情况，否则除了通过“和/或”字句确切指定的要素之外其他要素可以任选地存在，无论与那些确切指定的要素是相关还是无关。

在本申请中所引用或提及的所有参考文件、专利和专利申请以及公开物都通过引用将它们的全文结合在此。

Claims (20)

1.一种具有内部空腔的空心转向节叉，包括：

一个空心圆柱形本体，其由金属和聚合物叠层板片形成，该空心圆柱形本体包括顶部，该顶部具有用于容纳转向齿条轴的弧形凹陷，其中所述弧形凹陷包括接触表面，该接触表面包含聚合物层和开放底部；以及

一个弹簧座，该弹簧座被安置在所述空心圆柱形本体的所述开放底部中与所述弧形凹陷相对的位置以形成遍及所述弧形凹陷与所述弹簧座之间的整个圆柱形本体的中空内部空腔，其中所述弹簧座包括具有向上突出的凹痕的凹入的圆形凹陷，该凹入的圆形凹陷经配置以支撑并且夹持一个用于向该节叉提供一个偏置力的弹簧，且该凹入的圆形凹陷的所述向上突出的凹痕将所述弹簧定中心在所述凹入的圆形凹陷中，其中所述弹簧座提供平的表面以使遍布所述节叉的所述接触表面的所述偏置力均等，其中所述弹簧座通过焊接点附接至所述空心圆柱形本体，其中所述中空内部空腔减少振动的传递。

2.如权利要求1所述的转向节叉，其中该空心圆柱形本体进一步包括在所述顶部和所述开放底部之间延伸的一个圆柱形壁，所述圆柱形壁具有一个内表面和一个外表面，该圆柱形壁的所述外表面包含一个低摩擦的聚合物层。

3.如权利要求1和2中任何一项所述的转向节叉，其中该圆柱形壁包括钢或铝。

4.如权利要求1至3中任一项所述的转向节叉，其中在该接触表面上的该聚合物层包含一种或多种选自一种芳香族聚酯和石墨中的填充剂。

5.如权利要求1至4中任一项所述的转向节叉，其中该接触表面包括一种青铜网筛。

6.如权利要求1至5中任一项所述的转向节叉，其中在该接触表面上的该聚合物层包括一种氟聚合物或缩醛树脂。

7.如权利要求1至5中任一项所述的转向节叉，其中该聚合物层具有大于50μm的标称厚度。

8.如权利要求1至5中任一项所述的转向节叉，其中该聚合物层具有大于或等于100μm的标称厚度。

9.一种组件，包括一个壳体、一个弹簧以及权利要求1至8中任一项所述的转向节叉。

10.如权利要求1所述的转向节叉，其中该空心圆柱体的第一端包括该弧形凹陷用于容纳一个转向齿条，并且其中该弧形凹陷是一个槽，该槽被确定大小以支撑一个转向齿条轴，该槽的被暴露的表面包括一个低摩擦的聚合物层，其中该槽表面包括一个中央部分以及两个侧向边缘部分，该槽被构造并安排为在该中央部分和两个侧向边缘部分处以每个面积相等的力支撑一个转向齿条轴。

11.如权利要求10所述的转向节叉本体，其中该槽表面被纹理化为带有多个峰和多个凹谷，并且该峰高度平均为至少10μm。

12.如权利要求10和11中任一项所述的转向节叉本体，其中该接触表面是基本没有铅的。

13.如权利要求10所述的转向节叉本体，其中该本体在100,000个周期之后展现了与一个转向齿条轴基本相同的摩擦系数。

14.如权利要求10和11中的任何一项所述的转向节叉本体，其中该槽被构造并安排为实质上遍布该整个槽表面而支撑并接触一个转向齿条轴。

15.一种形成具有内部空腔的空心转向节叉的方法，该方法包括：

将一个金属和聚合物叠层板片卷绕成一个具有开放式顶部和底部以及在所述顶部和所述底部之间延伸的圆柱形壁的圆柱体，其中所述圆柱形壁的一部分包括所述金属和聚合物叠层板片；

将该板片的邻接边缘彼此固定；

将一个凹的弧形支承表面附接至该圆柱体的所述顶部，其中所述支承表面经配置以容纳一个转向齿条轴；

形成分离于所述圆柱体的弹簧座，其中所述弹簧座包括具有向上突出的凹痕的凹入的圆形凹陷，该凹入的圆形凹陷经配置以支撑并且夹持一个用于向该节叉提供一个偏置力的弹簧，且该凹入的圆形凹陷的所述向上突出的凹痕将所述弹簧定中心在所述凹入的圆形凹陷中；以及

将所述弹簧座焊接至所述圆柱体的所述底部内与弧形凹陷相对的位置以形成遍及所述支承表面与所述弹簧座之间的整个圆柱体的中空内部空腔，其中所述弹簧座提供平的表面以使遍布所述节叉的支撑表面的所述偏置力均等，其中所述中空内部空腔减少振动。

16.如权利要求15所述的方法，其中该金属片包括一个低摩擦的聚合物层。

17.如权利要求15所述的方法，其中该支承表面包括一个低摩擦层。

18.如权利要求15所述的方法，进一步包括使用机械结合或者一种粘合剂来将一个低摩擦层固定至该支承表面上。

19.如权利要求15所述的方法，其中该金属片包括一个或多个整体部分，这些整体部分形成了一个整体的弹簧凹座。

20.如权利要求17所述的方法，其中该低摩擦层包括一种氟聚合物和/或缩醛树脂。