CN103717475A - 转向轴装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转向装置（1），其具有转向轴，所述转向轴具有转向轴连接部（2），所述转向轴连接部通过中间件（3）与转向接合装置的叉头（4）连接。在此，所述转向轴连接部（2）和构成为毂状的中间件（3）在相互面对的端部上借助于至少一个沿纵轴向定向的槽榫导向元件对（5、6）构成为插接配套件，所述槽榫导向元件对提供传递转矩的强制引导。这一点通过以下方式实现，即导向元件对（5、6）的第一导向元件（5、6）设置在转向轴连接部（2）上，第二导向元件（5、6）设置在中间件（3）上，其中，提供有上紧装置，该上紧装置在插接位置中使插接配套件彼此上紧。

Description

转向轴装置

技术领域

本发明涉及一种机动车的在转向轴与转向接合装置的接口上的转向轴装置。

背景技术

迄今为止所实施的转向轴在下方与转向接合装置的直接螺纹连接在来自排气系统、催化器、发动机和管线的封装环境中只有以相当大的耗费才能实现。在此，转向轴在下方横向于转向轴方向地与转向接合装置进行螺纹连接。这一方面具有可触及性差的缺点，另一方面在对用于不同发动机变体和转向位置（如左驾车型和右驾车型）的可触及性进行优化时使变体数量提高，此外极少或甚至根本不能遵守标准安装顺序、如安装排气系统的时间点。对于装置方案的另一种安置，省去了转向接合装置并且在下方只使用转向轴，其中当然在此不利的是，车身与底盘装配（Hochzeit）过程中发动机沿Z方向的抬高无法实现并且预装配的发动机/传动机构单元（动力总成）与底盘单元的结合由此无法实现。

DE102008006497A1说明了一种用于连接转向轴和转向接合装置的安装结构。将转向轴的末端引入到转向接合装置的端侧容纳区域中，其中该安装结构包括一装置以实现转向轴与转向接合装置的基本同轴的取向。由于可以避免转向轴和转向接合装置的手动同轴取向，所以实现了转向轴和转向接合装置的自动结合。为此，转向轴在那里具有端侧的钩元件，从转向接合装置的端侧容纳区域突出的拉带环在车身与底盘装配之前挂入到该钩元件中。通过对拉带环的牵拉，所述钩元件与转向轴的末端一起被引入到转向接合装置的端侧容纳区域中，以便在那里进行螺纹连接。

文献DE102005006251A1针对的问题是，简化转向轴在机动车上的装配。对此该转向轴具有气缸体和可伸缩地插入其中的活塞杆体，该转向轴在一个端部与方向盘可连接而在另一端部通过转向接合装置与转向传动装置可连接。该转向轴具有气动接口，该气动接口与气缸室连通，该气缸室设置在气缸体内并且由活塞杆体轴向限制，其中该活塞杆体通过气缸室的压力加载从气缸体驱动出来。因此不必由手将为了连接到转向接合装置而设置的轴端部拉入到发动机室中，而是可以通过压力加载移入到发动机室中，对此不需要接触所述的轴端部。而且转向轴端部与转向接合装置在此垂直于转向轴方向进行螺纹连接。

由于狭窄的结构空间状况，转向系通常会阻碍发动机模块与车身的安装。使转向接合装置与转向轴的端部相连接的中间件的提供实现了，该中间件在其与转向轴螺纹连接的连接部位处能在松动状态下、即未拧紧的情况下摆开，以方便发动机模块的安装。转向轴可以沿方向盘方向被推回一段距离。在安装发动机之后，所述中间件必须重新与转向轴连接。由于进行手工操作的结构空间只允许很小的活动余地并且连接配套件在视觉上很不容易看清，所以这对于装配工人而言是极为困难的。

发明内容

基于现有技术产生了下述任务，即不仅简化转向轴端部与转向接合装置的结合，而且实现一种结构，该结构使结合的转向轴与转向接合装置端部在正确的相对位置相互连接。

该任务通过具有权利要求1的特征的转向装置解决。该装置的改进方案在从属权利要求中实现。

根据本发明的转向装置的第一实施例具有转向轴，所述转向轴具有转向轴连接部，所述转向轴连接部通过中间件以毂形式与转向接合装置的叉头连接。在此按本发明，转向轴连接部和中间件作为插接配套件设置在相互面对的端部上，为此目的它配备有至少一个沿纵轴向定向的槽榫导向元件对，它提供传递转矩的强制引导。导向元件对的第一导向元件设置在转向轴连接部上，并且与第一导向元件对相对应的第二导向元件对设置在中间件上。此外，该转向装置提供有上紧装置，该上紧装置在插接位置中使插接配套件彼此上紧。

基于按照本发明的导向元件，所述导向元件可由装配人员轻易地触摸到和/或在视觉上感知到，转向轴与联轴器的中间件可以通过有利的简单的方式结合，其中它们通过预定的引导总是相对彼此占据正确的相对位置。所述上紧装置基于压紧力如此连接插接配套件，使得插接配套件的不期望的松脱在行驶运行中被禁止。

通过槽榫形成的导向元件仅仅沿着转向轴轴线延伸。因此实现了插接配套件的无上紧的并且对于装配人员容易实现的可操作性，以便实现插接连接。

因此，转向轴连接部在其面对中间件的端部上在其圆柱形外侧上能够具有一个或多个沿纵轴向定向的槽（作为导向元件），而中间件在其面对转向轴连接部的端部上在其圆柱形内侧上配备有一个或相应多个相对应的榫，其中至少对于每个榫来说在转向轴连接部上都存在槽。一般自然也可以考虑，在中间件中设有槽并且在转向轴连接部上设有榫，或者两者在两个插接配套件上交替地设置。在此应注意，所述槽在其宽度上是彼此不同的。这当然同样也适用于相应的、呈负型（formnegativ）构造成的榫。因此确保了插接配套件在安装时的期望的角度位置。插接配套件在错误的位置不可插入，装配人员通过触觉和/或视觉能立即发现这一点。

此时应注意，也可以调换转向轴和转向接合装置的插接形状。换言之，转向轴可能在其端部上具有毂（中间件），而转向接合装置在其待与转向轴连接的端部上设计成花键轴。

在优选的实施例中，插接配套件具有三个相互错开120°设置的、沿纵轴向定向的槽或榫，因此还能由插接配套件在其最终的插接位置有利地无损失地传递更高的转矩。

此外，在槽位于转向轴连接部上的实施例中规定，至少一个纵轴向的槽在其背向中间件的端部上通向周向的环形槽，中间件承载着相对于中间件可移动的套筒，该套筒在转向轴侧的端部上具有一个或多个由所述套筒的边缘径向向内延伸的突起，所述突起在所述插接位置中啮合到环形槽中，所述环形槽通过其联轴器侧的侧腹形成挡块。上紧装置在此可这样构成：使这些挡块相互挤压。

此外这些突起可构成为齿状，并且它们能够进入纵向槽中，尤其是进入转向轴连接部的当作导向元件来用的槽中，因而轴向地引导套筒。该套筒在越过轴向槽之后在环形槽中在周向方向上旋转到旋转位置，从该旋转位置不再能进行轴向的返回移动。这些当作挡块来用的隆起能够把数量设为三个，它们在周向方向上错开120°，从而避免了套筒在转向轴连接部上的倾翻位置。

在套筒的联轴器侧的端部上可设置内周的槽，安全环插入该槽中。其抵靠在挡块上，该挡块由台阶状的变细部构成，其在被套筒的联轴器侧的端部包围的部段上具有中间件。

使插接配套件相互挤压的上紧装置在实施例中可以具有向外突出的环形凸缘、螺旋弹簧和闭锁装置，该环形凸缘由中间件上的转向轴侧的端部径向向外延伸，该螺旋弹簧围绕中间件设置并且在一个端部上支撑在环形凸缘上，该闭锁装置以可松脱的方式将螺旋弹簧止挡在预紧的位置中。相反在松脱的螺旋弹簧布置结构中，螺旋弹簧贴靠在设于套筒的槽中的安全环上。因此通过松开闭锁元件，能够以简单的方式在非常紧凑的构造形式中松开上紧装置，该上紧装置自动地通过上紧能量的释放将插接配套件相互夹在一起。

在实施例中能够设置安全销，作为螺旋弹簧的闭锁装置，用来把它保持在预紧的位置中，该安全销径向地引入长孔中，该长孔在周向上定向地位于套筒上，并且穿透地以可松脱的方式定位中间件的径向通穿孔。该径向通穿孔位于中间件的被套筒的联轴器侧的端部包围的部段上。在此，该套筒的长孔设置在径向通穿孔的入口上。在抵达两个插接配套件的期望的插接位置以及套筒的获得的旋转位置之后，手动地从外面拔掉安全销，以便松开闭锁装置。通过释放螺旋弹簧的端部支撑，使它在纵向方向上膨胀，并且相互拉动具有环形槽侧腹的隆起的挡块面。

由于转向轴连接部插入到由套筒包围的中间件中，弹簧上紧装置在该中间件中借助安全销保持在张紧位置，所以在其联轴器侧的端部上设置有朝该端部敞开的凹部，该凹部用来容纳安全销，其中该凹部的在插接位置中的通穿方向与中间件的通穿孔对齐。

对于安全销来说备选的闭锁装置在于卡锁机构，该卡锁机构设置在中间件中并且通过转向轴连接部的容纳在中间件中的端部的联轴器侧的端侧来操纵。在此，该卡锁机构具有卡锁装置，例如卡锁鼻或卡子，其把螺旋弹簧保持在预紧的位置中。通过转向轴连接部的引入的端侧造成的对该卡锁机构的操纵使螺旋弹簧转移到松脱的螺旋弹簧布置结构中。因此，不再需要手动地操纵闭锁装置。

最后在转向装置的有利的实施例中，引导槽具有拦截装置，其通过槽的在榫的引入孔口上的楔形扩展部而形成。备选地，榫的呈尖顶状收尾的设计具有扩大的拦截区域。因此，配备有榫的插接配套件自动地引导到正确的插接位置，如果它在周向方向上略微偏置地装配到具有槽的插接配套件上。如果在插接配套件上设置多个槽，所以槽和相应的榫具有拦截装置，因此在周向方向上预先设置了优先方向。

附加地或备选地，该引导槽在其形状走向方面与榫协调一致，其中该槽尤其在其整个长度上具有双楔形状：槽的侧腹在径向方向上朝榫倾斜地相互分离地耸立，和/或该槽在纵轴向方向上从引入孔口开始逐渐变细。因此通过该双楔形状，在上紧插接配套件时基于实现的楔形锁定实现了插接连接的特别牢固的固定。如果这些槽（和榫）构成为双楔状，则在上紧装置还未松开时挡块与对置挡块轴向间隔开来，因此能够在上紧装置松开时通过释放闭锁装置首先彼此上紧槽榫的楔形面，直至挡块相互贴靠。

附图说明

这些和另外的优点通过随后的描述并参照所附附图进行说明。在说明中对附图的参考用于支持说明并且简化对发明对象的理解。附图仅仅示意性地描述了本发明的实施形式。

其中：

图1在透视图中示意性地示出了转向轴连接部；

图2在透视图中示意性地示出了套筒；

图3在透视图中示意性地示出了中间件；

图4在纵向剖面图中示出了在插接结构中的转向轴连接部、套筒和中间件；

图5在横向剖面图中示出了在插接结构中的转向轴连接部、套筒和中间件。

具体实施方式

按本发明的装置涉及转向装置，其具有毂形式的中间件，该中间件将转向接合装置的叉头与转向轴连接部连接起来。

在图4中可看到这种转向装置1的实施例。中间件3以及转向轴的转向轴连接部2的相互面对的端部构成为插接配套件，它们具有彼此共同作用的导向元件5、6（参照图1和图3）并且提供传递转矩的强制引导。此外，转向装置1还提供上紧装置，插接配套件可借助该上紧装置在插接位置中彼此上紧，并且该上紧装置在图4中通过螺旋弹簧7实现，该螺旋弹簧实现了无间隙的连接。

基于在图1和3中示例性地作为槽5和榫6示出的导向元件，所述导向元件可由装配人员轻易地触摸到或者在视觉上感知到，转向轴连接部2与中间件3可以通过简单的方式结合，其中它们通过预定的引导总是相互占据正确的相对位置。所述上紧装置（在此是螺旋弹簧7）基于压紧力如此连接插接配套件2、3，使得借助形状锁合禁止了插接配套件在行驶运行中的不期望的松脱，如同下面描述的一样。

这些导向元件在此通过三个槽5和三个榫6（亦或轨道）形成，它们只沿着转向轴轴线A-A延伸。因此实现了插接配套件2、3的无上紧的并且对于装配人员容易实现的可操作性，以便实现插接连接。在本发明的意义中，同样还可考虑其它导向元件。

下面借助在附图中描述的实施例对所述插接连接进行阐述，在此实施例中槽5在转向轴连接部2上，榫6在中间件3上。如果应该设置槽榫的相应反转的结构，则专业人员能够轻易地实现改进方案。

此外，转向装置1可以具有用于两个插接配套件2、3的拦截装置，它们尤其这样构成，即引导槽5至少在引入孔上呈楔形地四处分散。因此，配备有榫6的插接配套件可以自动地引导到正确的插接位置中，如果它在周向方向上略微偏置地装配到具有槽5的插接配套件上。

如图1和3所示，插接配套件2、3优选地分别具有三个槽5和三个榫6，它们相互错开120°地设置在外周和内周上。因此，还能由插接配套件2、3在其最终的插接位置中无损失地传递更高的转矩。槽5和相应的榫6在此可以具有拦截装置，因此在周向方向上预先设定了优先方向。

此外，槽5和榫6在其形状走向上在很大程度上协调一致，其中槽5在其整个长度上具有双楔形状，即槽侧腹倾斜地相互分离地耸立。因此，在上紧插接配套件2、3时基于实现的楔形锁定实现了插接连接的特别牢固的固定。

容纳的插接配套件（在此是中间件3）优选不可丢失地承载着与之能够相对运动的套筒8，该套筒在插接配套件2、3的插接位置中借助至少一个设置在内侧上的挡块9（见图2）从后面嵌接待容纳的插接配套件（在此是转向轴连接部2）的对置挡块10'，其中上紧装置7使挡块9、10'相互挤压。

在上紧装置还未触发的情况下，挡块9优选与对置挡块10'轴向间隔开来，因此在上紧装置7触发时挡块9、10'首先相互抵靠在一起，因而槽5和榫6的楔形面相互夹住。

套筒8的挡块9构成为齿状的隆起9，并且能够进入纵向槽中，尤其是进入转向轴连接部2的当作导向元件来用的槽5中，因而轴向地引导套筒8。

对置挡块通过环形槽10的侧腹10'构成，转向轴连接部2的当作导向元件来用的轴向槽5抵达该侧腹中。套筒8在越过轴向槽5之后由于周向方向上的旋转抵达了旋转位置，从该旋转位置不再能进行轴向的返回移动。

在此所描述的在周向方向上以120°错开设置的三个挡块9避免了套筒8在转向轴连接部2上的倾翻位置。

如图4所示，上紧装置7由螺旋弹簧7构成，它承载着容纳的中间件3，并且它借助一端部支撑在中间件3的朝外侧突出的环形凸缘16上，其中它借助另一端部在上紧状态下支撑在闭锁装置（在此是安全销14）上，并在松脱状态下支撑在套筒8的安全环11上。

该安全环11设置在套筒8的端部区域中，其与设置在另一端部上的挡块9相对而置。通过打开闭锁元件，能够以简单的方式在非常紧凑的构造形式中松开上紧装置7，该上紧装置自动地通过其上紧能量的释放使插接配套件相互夹在一起。

在此，安全环11示例性地构成为卡紧环11。在图5的横截面中示出了的变形方案中，该安全环11设置有尖锐的外齿部，如果力在轴向的优先方向上起作用，则该外齿部的轮齿埋入其载体8的材料中，并借助高的阻力来形成支撑。

如图4所示，锁紧装置的闭锁元件是销11，它能够配备剥离环（Abzugsring）并且穿透套筒8的在周向方向上延伸的长孔15（参见图2）和容纳的中间件3的周向孔13（参见图3），其中在达到这两个插接配套件2、3的期望的插接位置以及套筒8的旋转位置之后，手动地从外面拔掉该销11。通过释放长孔15、孔口13，并尤其通过释放螺旋弹簧7的端部支撑，使它们在纵向方向上膨胀并且相互拉动挡块面9、10'以及插接配套件2、3的槽5和榫6的楔形面。

未示出的精致的闭锁装置是卡锁装置，它设置在容纳的插接配套件（中间件3）中，并且它通过另一插接配套件（转向轴连接部2）的埋入中间件3中的端部的端侧来操纵。该闭锁装置在此松开，从而释放弹簧7，该闭锁装置可以指切口、卡子或类似物体并且至此将螺旋弹簧7锁定。因此，不再需要手动地操纵闭锁装置。而是能够通过插接配套件2、3的交织的推入运动在达到套筒8的适当旋转位置之后实现。

最后，还能设置光学的安装控制器（图中未示出），它能自动地告诉装配工安装是否正确地进行。为此例如可使用有颜色的销钉，它与容纳的插接配套件的环形凸缘上的螺旋弹簧的螺纹相连。只要螺旋弹簧是上紧的，则该销钉就能局部地从它的引导部中驱动出来并且是可见的。如果螺旋弹簧是松开的，则螺纹从环形凸缘中略微突出，因此将销钉一起带出。该销钉全方位地拉入其引导部中，并且不可再见到。装配工据此能够知道，安装已经符合规范地进行并且以期望的方式实现了插接连接。

Claims (10)

1.一种转向装置（1），其具有转向轴，所述转向轴具有转向轴连接部（2），所述转向轴连接部通过中间件（3）与转向接合装置的叉头（4）连接，

其特征在于，

所述转向轴连接部（2）和构成为毂状的中间件（3）在相互面对的端部上借助于至少一个沿纵轴向定向的槽榫导向元件对（5、6）构成为插接配套件，所述槽榫导向元件对提供传递转矩的强制引导，其中，导向元件对（5、6）的第一导向元件（5、6）设置在转向轴连接部（2）上，第二导向元件（5、6）设置在中间件（3）上，

其中，提供有上紧装置，所述上紧装置在插接位置中使插接配套件彼此上紧。

2.根据权利要求1所述的转向装置（1），

其特征在于，

在所述转向轴连接部（2）的面对所述中间件（3）的端部的圆柱形外侧上设置有至少一个、优选多个、尤其优选三个相互错开120°的、沿纵轴向定向的槽（5），

在所述中间件（3）上设置有至少一个或多个沿纵轴向定向的榫（6），其中对于每个榫（6）来说都在转向轴连接部（2）上存在一个槽（5）。

3.根据权利要求2所述的转向装置（1），

其特征在于，

至少一个沿纵轴向的槽（5）在其背向中间件（3）的端部上通向周向的环形槽（10），所述环形槽设置在转向轴连接部（2）上，

中间件（3）承载着相对于中间件（3）可移动的套筒（8），所述套筒在套筒（8）的转向轴侧的端部上具有一个或多个由所述套筒（8）的边缘径向向内延伸的突起（9），所述突起在所述插接位置中啮合到环形槽（10）中，所述环形槽通过其联轴器侧的侧腹（10’）形成挡块。

4.根据权利要求3所述的转向装置（1），

其特征在于，

所述突起（9）构成为齿形。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的转向装置（1），

其特征在于，

在套筒（8）的联轴器侧的端部上设置有内周的槽，安全环（11）插入所述槽中，

中间件（3）在由套筒（8）的联轴器侧的端部包围的部段中具有台阶状的变细部（12），所述变细部在插接结构中构成用于安全环（11）的挡块。

6.根据权利要求1至5中至少一项所述的转向装置（1），

其特征在于，

所述上紧装置包括：

-向外突出的环形凸缘（16），所述环形凸缘在所述中间件（3）上径向向外延伸，以及

-螺旋弹簧（7），螺旋弹簧围绕所述中间件（3）设置并且在一端部支撑在所述环形凸缘（16）上，以及

-闭锁装置，闭锁装置以可松脱的方式把螺旋弹簧（7）止挡在预紧的位置中，

其中，在松脱的螺旋弹簧布置结构中，螺旋弹簧（7）贴靠在设于套筒（8）的槽中的安全环（11）上。

7.根据权利要求6所述的转向装置（1），

其特征在于，

径向通穿孔（13）位于中间件（3）的被套筒（8）的联轴器侧的端部包围的部段上，

套筒（8）具有定向在周向上的长孔（15），所述长孔设置在径向通穿孔（13）的入口上，闭锁装置是安全销（14），所述安全销径向地插入到长孔（15）中并且穿透径向通穿孔（13）地以可松脱的方式定位。

8.根据权利要求7所述的转向装置（1），

其特征在于，

转向轴连接部（2）在其联轴器侧的端部上具有朝端部敞开的凹部（17），设置在中间件（3）的通穿孔（13）中的安全销（14）能够插入到所述凹部中，其中凹部（17）的在插接位置中的通穿方向与中间件（3）的通穿孔（13）对齐。

9.根据权利要求6所述的转向装置（1），

其特征在于，

闭锁装置包括卡锁机构，所述卡锁机构设置在中间件（3）中并且通过转向轴连接部（2）的容纳在中间件（3）中的端部的联轴器侧的端侧来操纵，其中所述卡锁机构具有卡锁装置，尤其具有卡锁鼻或卡子，其把螺旋弹簧（7）保持在预紧的位置中，其中通过转向轴连接部（2）的引入的端侧造成的对所述卡锁机构的操纵使螺旋弹簧（7）转移到松脱的螺旋弹簧布置结构中。

10.根据权利要求1至9中至少一项所述的转向装置（1），

其特征在于，

槽榫导向元件对（5、6）的至少一个槽（5）

-具有拦截装置，拦截装置通过槽（5）的在榫（6）的引入孔口上的楔形扩展部而形成或者通过呈尖顶状收尾的榫（6）而形成，和/或

-所述槽在其形状走向方面与榫（6）协调一致，其中所述槽（5）具有优选在其整个长度上延伸的双楔形状，其中槽（5）的侧腹尤其在径向方向上朝榫（6）倾斜地相互分离地耸立，和/或槽（5）在纵轴向方向上从引入孔口开始逐渐变细。

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