CN102939234A

CN102939234A - 用于可伸缩的转向轴的轴套装置和配备其的转向系统

Info

Publication number: CN102939234A
Application number: CN2011800284135A
Authority: CN
Inventors: M·海因舍尔; R·乌尔班; S·库比施; A·克劳斯
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2031-02-10
Also published as: DE102010028297A1; US8827558B2; DE102010028297B4; RU2012150845A; BR112012027801B1; EP2563636A1; RU2564435C2; WO2011134688A1; US20130118291A1; CN102939234B

Abstract

本发明涉及一种用于可伸缩的、具有外管（120）和内管（110）的转向轴的轴套装置（100），其中，为了使内管（110）轴向可移动且密封地与外管（120）连接，该轴套装置（100）具有贴靠在内管（110）上的、由无弹性塑料制成的轴套（10）和注塑在该轴套上的、由弹性塑料制成的密封元件（30）。轴套（10）被弹性套筒、尤其是橡胶套筒（20）包围，该弹性套筒又被外管（120）的一个端部区段包围。由此实现了径向和/或轴向上显著的阻尼作用，因此明显降低了转向系统中的振动和噪音。为了进一步增强径向阻尼，橡胶套筒（20）在其外圆周上具有向外侧延伸的肋条状的元件、尤其是凸圆的肋条（24）。此外，为了改善轴向阻尼，可在橡胶套筒（20）上设置至少一个在轴向上延伸的密封唇（27）。

Description

用于可伸缩的转向轴的轴套装置和配备其的转向系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于可伸缩的、具有外管和内管的转向轴的轴套装置以及一种根据并列独立权利要求前序部分的用于汽车的配备该轴套装置的转向系统。此外，本发明还涉及一种包括转向轴和轴套装置的组件以及该组件在转向系统中的应用。本发明尤其是涉及一种轴套装置和配备该轴套装置的转向系统，轴套装置为了使内管轴向可移动且密封地与外管连接具有贴靠在内管上的、由无弹性塑料制成的轴套和注塑在该轴套上的、由弹性塑料制成的密封元件。

背景技术

在可伸缩的多件式的转向轴或者说伸缩式转向轴中通常设置具有轴套和密封元件的轴套装置，所述密封元件构造为密封环或刮擦器并且用于在外管中导向内管并且同时使两个管相互密封。在DE 10 2006012 057 A1中提出一种轴套装置，其设置用于可伸缩的、具有外管和内管的转向轴。该文献中的轴套装置具有由无弹性的硬塑料、即聚酰胺制成的轴套和注塑在轴套上的、由软弹性的塑料、即弹性体或塑料橡胶制成的密封元件，由此在内管和外管之间形成轴向可移动且密封的连接。构造为密封环或刮擦器的密封元件尤其是具有密封唇，该密封唇贴靠在内管或内侧转向轴上。所设置的密封环或刮擦器虽然可靠地相对于湿气和污物进行密封，但在这种结构于转向系统的应用时必然发现，传统的轴套装置显著地传递底盘和驾驶室之间的声音和机械的振动。但应避免或至少显著降低这种干扰。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是进一步改进开头所提类型的轴套装置，从而有利地克服上述缺点。轴套装置尤其是应具有密封且同时降低噪音的作用。

该任务通过具有权利要求1的特征的轴套装置得以解决。

因此提出一种轴套装置，其为了使内管轴向可移动且密封地与外管连接具有贴靠在内管上的、由无弹性塑料制成的轴套和注塑在轴套上的、由弹性塑料制成的密封元件，其中，所述轴套被弹性套筒、尤其是橡胶套筒包围，该弹性套筒又被外管的一个端部区段包围。

也提出一种用于转向系统的具有可伸缩的转向轴和这种轴套装置的组件。此外提出一种配备该组件的转向系统。

由于轴套被弹性套筒、尤其是橡胶套筒包围，所以在轴套和外转向轴管（外管）之间产生尤其是径向的阻尼作用，从而明显降低了噪音形成和传递。优选弹性套筒或橡胶套筒在其外圆周上具有向外侧延伸的肋条状的元件、尤其是凸圆的肋条，其实现特别有效的径向阻尼。也有利的是，弹性套筒、尤其是橡胶套筒具有至少一个在轴向上延伸的密封唇，其在轴向上实现增强的阻尼作用。优选轴套装置构造为三件式的，即，其包括内部的由硬塑料制成的轴套、注塑在轴套上的由软弹性塑料制成的密封元件（刮擦器）和包围轴套的弹性套筒、尤其是橡胶套筒。但该结构也可构造为两件式的，即，轴套被一件式的弹性构件包套，该构件既起密封作用（刮擦器的作用）又起阻尼作用（橡胶套筒的作用）。因此，轴套被至少一个弹性构件整体包套、但优选在部分区段上被两个构件（刮擦器、橡胶套筒）包套。

上述方案和下面的方案以及其优点由从属权利要求给出。

据此有利的是，橡胶套筒在其外圆周上不仅具有径向延伸的凸圆的肋条，而且具有径向贴靠面。优选凸圆的肋条和径向贴靠面交替设置在橡胶套筒的外圆周上。

还有利的是，弹性套筒、尤其是橡胶套筒具有至少一个在轴向上延伸的密封唇。此外轴套装置可具有保持盖，其包围外管的端部区段，该端部区段又包围弹性套筒、尤其是橡胶套筒。在此有利的是，弹性套筒或橡胶套筒和/或尤其是构造为刮擦器的密封元件的外直径小于保持盖的内直径，因此留有径向自由空间。

尤其是构造为刮擦器的密封元件也可具有至少一个在轴向上贴靠在保持盖上的第一密封部，同样也可具有至少一个在径向上贴靠在保持盖上的第二密封部。在此有利的是，至少一个所述密封部具有两个或更多个V形设置的密封唇。

此外，轴套可具有至少一个在径向上延伸的突出部，该突出部被密封元件的区段注塑包封。由此在轴套和刮擦器之间产生特别可靠的形锁合，该形锁合尤其是在轴向上明显比传统的解决方案中的形锁合更加稳定。

附图说明

下面借助实施例和附图详细说明本发明。附图如下：

图1为处于安装位置中的根据本发明的轴套装置的结构的剖面图；

图2为轴套装置的完整视图；

图3a为详细示出的轴套装置的多件式结构的剖面图；并且

图3b为图3b的剖面图的细节图。

具体实施方式

图1示出处于安装位置中、即在安装状态中位于可伸缩的转向轴上的根据本发明的轴套装置100的一种实施方式，所述转向轴具有内管110和外管120。轴套装置100具有环状的轴套10，其贴靠在转向轴的内管110上并且设有注塑在轴套10上的密封元件30。该密封元件构造为密封环或刮擦器30的形式并且密封地贴靠在内管110上。此外，轴套装置100具有橡胶套筒20形式的弹性套筒，其从外侧包围轴套10并且在外侧与转向轴的外管120接触。因此，橡胶套筒20设置在轴套10和外管120之间并且明显降低出现的振动和振动的传递以及减小可能情况下由此引起的噪音形成。也可在内管110和外管120之间设置较大的自由空间115。套筒20优选由橡胶制成，因为本申请人的试验表明该材料特别适合提供足够的弹性或阻尼，且不会如此大幅度降低转向轴外管120和内管110之间的机械耦合，以致转向把手（方向盘）用于转向的措施或车轮的反作用不利地影响驾驶员的转向感觉。因此可实现两个相反的目标：明显降低振动或由此引起的噪音的出现，但完全保留驾驶员所需的“道路反馈”。使用橡胶的优点还在于，阻尼特性和机械耦合特性可极好地适配于相应的转向。这不仅涉及所使用的橡胶混合物还涉及套筒本身的尺寸。原则上也可使用任意其它的弹簧弹性的材料来代替橡胶。

为了在径向和轴向上均成实现极好的阻尼作用，弹性套筒或橡胶套筒20具有特殊设计的特征，其为径向定向的凸圆的肋条23和/或贴靠面（参见图2）和密封唇27形式的轴向定向的弹性元件的形式，这在下文中还将被详细说明。

密封元件或刮擦器30本身不仅满足相对于内管110径向密封的要求而且还满足相对于保持盖130的轴向密封的要求，所述保持盖包围并且尤其是借助刮擦器30的其它密封唇35密封整个轴套装置的至少头部区域或端部区域。刮擦器30还具有轴向贴靠面36用于相对于橡胶套筒20密封。刮擦器的朝向保持盖的轴向密封位置由具有两个密封唇35的密封部或结构这样构成，使得该密封部或结构也适合阻尼轴向振动。为此密封唇35在径向剖面中为V形，其使得密封唇仅在适合的细线上贴靠在保持盖130上并且因此通过其倾斜的布置可简单地进行弹性阻尼。但同时所述密封唇也进行本来的密封，以避免两个唇35之间的振摆所需的空腔被颗粒和/或液体填充。当大的轴向负荷（X方向或逆着X方向的力）作用到刮擦器30上时，密封唇35面状地贴靠在保持盖130上，由此力传递具有大的贴靠面。在此情况下，阻尼作用具有次要优先权。

但当例如出现于正常的行驶运行中的小的径向负荷作用到转向轴上时，则套在轴套10上的橡胶套筒20借助多个凸圆的肋条24（参见图2）用作用于轴套10（导向套筒）和外管120之间出现的径向振动（Y方向或逆着Y方向）的阻尼元件。借助双侧构造的轴向密封唇结构27，橡胶套筒20因此用作相对于外管120和刮擦器30的轴向密封装置。

为了也能够吸收转向轴上有时出现的横向力，通过径向贴靠面23（参见图2）来补充凸圆的肋条24，所述径向贴靠面在过载情况下限制该支承位置上的径向偏转。此外，轴套具有凸肩19，借助其轴向保持橡胶套筒20。

尤为重要的是，密封唇通过刮擦器30和橡胶套筒20之间的材料弹性以及形状弹性的协调一致最佳地相互协调一致。从而在可靠的密封性和最大的轴向减振之间实现了最佳折中。通过改变橡胶套筒的材料特性可影响径向的横向刚度，因此也可影响径向的阻尼特性。

橡胶套筒20的径向导向的凸圆的肋条24（参见图2）尤其具有下述作用：在正常出现的运行力下，橡胶材料基于其凸圆状仅以极小部分贴靠在外管上。因此可基于肋条24的弹性以及外管中的导向部内可用的退让空间极好地阻尼径向振动，因为橡胶材料可在小的径向力下变形。该特性也有利于小的移动力，因而也可借助橡胶套筒20降低或避免伸缩轴缩进或伸出的移动力的波动，其通常可能出现在具有直线度缺陷的管或刚性导向装置中。

在较大的径向负荷下，肋条24被压扁到橡胶套筒20上，由此肋条以增大的表面贴靠，这使得轴承单元更加牢固，从而将可能的横向偏转保持较小。

应强调，橡胶套筒20和刮擦器30为所希望的阻尼作用具有径向自由空间，因此材料可退让。为此橡胶套筒20和刮擦器30的直径设计成小于保持盖130，也就是说整个单元浮动地支承。

尤其是图3a和3b详细示出轴套10和注塑在其上的密封环或刮擦器30之间的连接的特殊设计，以便解决下述问题：

如在现有技术中已知，通过在较硬的轴套10上注塑较软的密封元件30，可将轴套10和密封元件30构造为一体的构件。在此，应在这两个塑料部件之间实现尽可能好且牢固的形锁合。开头所提的DE 102006 012 057 A1（参见正文段落[0018]）为此建议，在轴套10端面上设置突出的肋齿廓，由此基于注塑过程之后的冷却期间的收缩，注塑上的密封元件与轴套的肋齿廓抓牢。但这种结构的缺点在于：只有在注塑过程之后的冷却期间的材料收缩充分时，才能形成两个塑料的足够牢固的连接。但仍希望在两个塑料之间实现很大程度上与材料收缩无关的可靠的形锁合连接，使得轴套10和与其连接的密封元件（密封环、刮擦器）能够像一体的元件或构件一样，其中，轴套10具有较硬的特性并且密封环具有较软的特性。

作为独立的（单一的）或也可被组合的解决方案，在此提出借助图3a和3b示出的设计原理，其中，轴套10在一个端部上具有在径向Y上延伸的突出部11，该突出部又被密封元件或刮擦器30的一个区段31注塑包封。因此，刮擦器30在径向上良好地包围嵌接轴套10的突出部11，由此基本上与在冷却时的收缩过程无关地在轴套10和刮擦器30之间形成可靠的连接。在径向方向上延伸的突出部11优选构造为圆形肋条，其设置在轴套10的一侧上。密封元件或刮擦器30在注塑过程期间包围该肋条11，因此刮擦器30和轴套10彼此牢固地配合。通过该注塑过程省略了后续安装的必要性。此外，固定连接形成一体的构件。与由现有技术公开的肋齿廓相比，这种形锁合与注塑过程之后的冷却期间是否产生足够的材料收缩无关。

所述发明明显减小了在径向和/或轴向上出现的振动并且因此大大降低了转向系统中的噪音。此外改善了多件式的轴套装置中的形锁合。

附图标记清单

100 轴套装置（用于可伸缩的转向轴）

110 转向轴的内管

120 转向轴的外管

115 外管和内管之间的自由空间

130 保持盖

10 轴套

11 突出部（环状的肋条）

12 形锁合的连接（与刮擦器30）

19 用于轴向固定橡胶套筒的贴靠凸肩

20 弹性套筒、例如橡胶套筒

23 用于过载的径向贴靠面

24 用于径向导向的凸圆的肋条

27 用于轴向密封的密封唇

30 密封元件（刮擦器）

35 相对于保持盖130的轴向密封部

36 用于密封的轴向贴靠面

38 用于相对于内管110径向密封的唇

Claims

1.一种用于可伸缩的、具有外管（120）和内管（110）的转向轴的轴套装置（100），其中，为了使内管（110）轴向可移动且密封地与外管（120）连接，该轴套装置（100）具有贴靠在内管（110）上的、由无弹性塑料制成的轴套（10）和注塑在该轴套上的、由弹性塑料制成的密封元件（30），其特征在于，所述轴套（10）被弹性套筒、尤其是橡胶套筒（20）包围，该弹性套筒又被外管（120）的一个端部区段包围。

2.根据权利要求1的轴套装置（100），其特征在于，所述弹性套筒、尤其是橡胶套筒（20）在其外圆周上具有向外侧延伸的肋条状的元件、尤其是凸圆的肋条（24）。

3.根据权利要求1或2的轴套装置（100），其特征在于，所述弹性套筒、尤其是橡胶套筒（20）具有至少一个在轴向上延伸的密封唇（27）。

4.根据上述权利要求之一的轴套装置（100），其特征在于，所述轴套装置（100）具有保持盖（130），该保持盖包围外管（120）的所述端部区段，该端部区段又包围弹性套筒、尤其是橡胶套筒（20）。

5.根据权利要求4的轴套装置（100），其特征在于，所述密封元件、尤其是构造为刮擦器（30）的密封元件具有至少一个在轴向上贴靠在保持盖（130）上的第一密封部（35）。

6.根据权利要求5的轴套装置（100），其特征在于，所述密封元件、尤其是构造为刮擦器（30）的密封元件具有至少一个在径向上贴靠在保持盖（130）上的第二密封部（36）。

7.根据权利要求5或6的轴套装置（100），其特征在于，至少一个所述密封部（35）具有两个或更多个V形设置的密封唇。

8.根据上述权利要求之一的轴套装置（100），其特征在于，所述弹性套筒、尤其是橡胶套筒（20）和/或密封元件、尤其是构造为刮擦器（30）的密封元件的外直径小于保持盖（130）的内直径，因此留有径向自由空间（115）。

9.根据上述权利要求之一的轴套装置（100），其特征在于，所述弹性套筒、尤其是橡胶套筒（20）在其外圆周上具有径向贴靠面（23）。

10.根据权利要求9的轴套装置（100），其特征在于，所述肋条状的元件、尤其是凸圆的肋条（24）和所述径向贴靠面（23）交替地设置在弹性套筒、尤其是橡胶套筒（20）的外圆周上。

11.根据上述权利要求之一的轴套装置（100），其特征在于，所述轴套（10）具有至少一个在径向（Y）上延伸的突出部（11），该突出部被密封元件（30）的区段（31）注塑包封。

12.根据权利要求11的轴套装置（100），其特征在于，所述突出部（11）构造为环状的肋条和/或密封元件构造为具有贴靠在内管（110）上的唇（38）的刮擦器（30）。

13.一种用于转向系统的组件，该组件包括转向轴和根据上述权利要求之一的轴套装置（100），该转向轴设计成可伸缩的并且具有外管（120）和内管（110）。

14.一种转向系统，其具有组件，所述组件包括转向轴和根据上述权利要求1至12之一的轴套装置（100），该转向轴设计成可伸缩的并且具有外管（120）和内管（110）。

15.轴套装置（100）在可伸缩的、具有外管（120）和内管（110）的转向轴上的应用，其中，为了使内管（110）轴向可移动且密封地与外管（120）连接，轴套装置（100）具有贴靠在内管（110）上的、由无弹性塑料制成的轴套（10）和注塑在该轴套上的、由弹性塑料制成的密封元件（30），其特征在于，所述轴套（10）被弹性套筒、尤其是橡胶套筒（20）包围，该弹性套筒又被外管（120）的一个端部区段包围。