CN103842676B - 用于将转向柱连接到转向齿轮箱的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将转向柱连接到转向齿轮箱的设备，其包括轴（2）、夹紧套圈（1）和装置（16），轴（2）具有端部分（20），夹紧套圈（1）包括两个臂（10、11），该两个臂（10、11）相对于彼此布置，使得定界能将轴（2）引导到接合位置上并将轴（2）保持在接合位置上的腔（3），装置（16）用于在接合位置上以设定力矩将臂（10、11）夹紧到轴上，腔（3）包括联接区域（4）和进入区域（5），该进入区域（5）在插入方向上位于联接区域的后面并相对于联接区域（4）定尺寸，使得当端部分位于进入区域（5）中时，防止夹紧装置夹紧到设定力矩。

Description

用于将转向柱连接到转向齿轮箱的设备
技术领域
本发明涉及一种用于将两个轴连接在一起的设备。
根据本发明的用于连接的设备意在特别地但不排他地在转向系统中实现，以将用于控制的装置且更特别地，转向柱联接到转向齿轮箱。
背景技术
在机动交通工具中，转向系统的用于控制的装置包括转向盘和转向柱，转向柱包括与转向盘成整体的转向轴。转向齿轮箱包括小齿轮，该小齿轮与沿转向十字轴布置的齿条啮合，转向十字轴在任一侧上通过一组转向拉杆连接到转向盘，其中十字轴的平移驱动机动交通工具的转向盘旋转。
转向柱的转向轴通过中间传动轴连接到转向齿轮箱的小齿轮。在一方面转向柱与中间传动轴以及在另一方面中间传动轴与转向齿轮箱然后分别由用于连接的设备连接，该用于连接的设备包括通常被称为叉头或万向节的夹紧套圈。
夹紧套圈本身按惯例包括相对于彼此布置的两个臂，以这种方式使得定界腔以接纳待与另外的轴联接的轴中的一个的端部分。夹紧臂各自包括用于意在根据设定力矩在轴的端部分附近夹紧该夹紧臂的夹紧螺丝的通道的孔。
为了提供螺丝的足够的夹紧，且因此将足够的拉紧力施加在连接试图中，即，转向柱与中间轴之间的连接和/或中间轴与转向齿轮箱之间的连接，且因此允许在连接的动态耐久性方面的阻抗，需要夹紧套圈通过联接充分地接合在有关的轴上。
然而，在某些情况下，发生夹紧套圈没有充分地接合在轴上，其中轴的端部分没有到达用于叉头的通道的孔。因为夹紧螺丝能够穿过用于通道的孔布置，所以联接明显地被实现。但是，因为轴没有充分地接合在夹紧套圈中，所以不确保夹紧套圈保持在轴上。
为了防止夹紧套圈欠佳地接合或不充分地接合在轴上，在常规的连接中提供设备以使套圈与另外的零件匹配，只要套圈不是完全地接合，该另外的零件不允许夹紧螺丝的通道在用于套圈的通道的孔中。举例来说，专利申请EP0128813可以被提及。这里，本文献中实现的另外的零件是包括弯曲锋部的弹性构件。锋部布置在万向节的叉头上，以这种方式使得锋部的弯曲端穿过用于夹紧螺丝的通道的孔布置。只要没有轴被引入到叉头的孔中，那么夹紧螺丝被防止设定在合适的位置上。
然而，另外的零件的增加引起阻碍和成本的问题。
为了防止套圈欠佳地接合在轴上，还普遍的是，进行倒角类型的加工或生成集中在轴上的埋头孔。
然而，另外的加工已作为结果地减少了轴与叉头之间的接触区域，这对在传动齿轮箱/中间传动轴和中间传动轴/转向柱连接的转向系统中的动态耐久性方面的阻抗是不利的。
发明内容
本发明目的在于通过提出一种用于连接的设备来克服这些问题，该用于连接的设备使当轴没有充分地接合在套圈中时，通过夹紧螺丝防止将夹紧套圈夹紧和轴向保持在轴上成为可能。
为此，且根据第一方面，本发明提出一种用于将转向柱连接到转向齿轮箱的设备，其中该设备包括轴、夹紧套圈和夹紧螺丝，该轴界定插入轴线和插入方向，轴具有端部分和在插入方向上位于端部分后面的夹紧部分，夹紧套圈包括相对于彼此布置的两个臂，以这种方式使得定界腔，该腔能够根据插入轴线在插入方向上将轴引导到接合位置上并将轴保持在接合位置上，其中每个臂包括孔，夹紧螺丝在接合位置上根据设定力矩使臂夹紧到轴上，其中每个臂的孔彼此对准以便与夹紧部分一起界定垂直于插入轴线的夹紧螺丝的通道轴线，腔包括联接区域和在插入方向上位于联接区域后面的进入区域，进入区域相对于联接区域定尺寸，以这种方式使得当端部分位于进入区域中时，防止夹紧螺丝根据设定力矩夹紧。
惯常地，设定拉紧力矩对应于最优拉紧力矩，该最优拉紧力矩使在屈服极限处产生夹紧套圈的臂的变形成为可能。
有利地，进入区域具有大于联接区域的截面的截面。
在轴到夹紧套圈的腔中的插入方向上在联接区域前面的扩大区域的存在，使因此压制在螺丝夹紧期间将臂10、11的力传递到轴2上的支撑区域成为可能。因此，当轴2布置在进入区域5中的部分不再接触夹紧套圈的内表面中的全部或一部分时，作为对螺丝夹紧的反作用力的套圈的力没有传递到轴。因此不能实现设定的拉紧力矩。
有利地，联接区域和进入区域在下部部分中具有轴的一个或多个支撑表面。
有利地，进入区域的支撑表面根据平行于插入轴线的轴线布置在联接区域4的支撑表面的延伸部中。
有利地，进入区域相对于插入轴线垂直地偏移。因此，这使将下支撑表面保持在联接区域的区域上，但也在进入区域的区域上成为可能。措辞“垂直地偏移”意思是位于垂直于夹紧轴线的平面中并穿过插入轴线的偏移。下支撑表面的存在使当套圈与轴组装时提供在套圈的动态耐久性中的阻抗成为可能。
有利地，进入区域相对于插入轴线水平地偏移。措辞“水平地偏移”意思是位于平行于夹紧轴线的平面中并穿过插入轴线的偏移。
根据有利的实施方式，可以提供的是进入区域垂直地和水平地都偏移。
有利地，孔在进入区域的附近通到联接区域中。
有利地，腔包括将对接表面界定在进入区域中的端部，其中进入区域5具有实质上等于孔与对接表面的距离的长度。
有利地，进入区域形成埋头孔。该配置具有简化夹紧套圈的制造的优点。
根据另一种可选择的实施方式，进入区域具有倒角轮廓。该配置具有方便将夹紧套圈连续安装在轴上的优点。
根据第二方面，本发明涉及夹紧套圈，该夹紧套圈意在在比如上文描述的用于将转向柱连接到转向齿轮箱的设备中实现。
附图说明
当参考附图阅读以下描述时，本发明的其它目的和优点将呈现，其中：
-图1示出了根据本发明的第一实施方式的用于将转向柱连接到齿轮箱的设备的透视图中的概略图；
-图2示出了图1的用于连接的设备的前视图；
-图3示出了根据图1的用于连接的设备的轴线III-III的横截面图；
-图4示出了根据本发明的第二实施方式的用于连接的设备的透视图中的概略图；
-图5示出了图4的设备的前视图；
-图6示出了根据本发明的第三实施方式的用于连接的设备的透视图中的概略图；
-图7示出了图6的用于连接的设备的前视图；
-图8示出了根据图6的设备的轴线VIII-VIII的横截面图；
-图9、11、13和15示出了在用于连接的设备中实现的联接轮廓的替代选择；和
-图10、12、14、16示出了图9和11中分别示出的用于连接的设备的前视图。
为了增加清晰度，在所有附图中，各种实施方式中的相同或相似元件标有相同参考标记。
具体实施方式
关于图1到图3，描述的用于连接的设备使组装转向柱与转向齿轮箱成为可能。更具体地，用于连接的设备被实现以联接中间传动轴与转向齿轮箱的小齿轮的轴线和/或中间传动轴与转向柱的转向轴。
在描述的实施方式中，用于连接的设备包括轴2、布置成安装到轴2上的夹紧套圈1和用于夹紧的装置，该用于夹紧的装置包括螺丝16，螺丝16允许夹紧套圈1根据设定力矩围绕轴2夹紧。如应进一步看到的，当轴2充分地接合在套圈中时实现了根据设定力矩的夹紧。
根据本发明，界定插入轴线YY和插入方向的轴2具有端部分20和夹紧部分22。如应进一步看到的，夹紧部分22对应于夹紧螺丝放置成与其接触以便提供套圈1到轴2上的夹紧的部分。夹紧部分22在插入方向上位于端部分20的后面。换句话说，当夹紧套圈1接合在轴2上时，端部分首先对接夹紧套圈1。
夹紧套圈1包括通过连接部分12彼此连接的两个臂10、11。臂10、11与连接部分12一起布置，以便定界能够接纳轴2，且尤其是轴2的夹紧部分22和端部分20的腔3。
每个臂10、11包括孔14、15，孔14、15用于意在将臂10、11夹紧到轴2的夹紧部分和端部分上的夹紧螺丝16的通道。当轴2定位在腔3中时，孔14、15根据垂直于与轴2的插入轴线一致的腔3的插入轴线的夹紧轴线XX而彼此对准。
根据本发明的腔3布置成具有两个邻近区域4、5。如应进一步看到的，区域中的一个区域5相对于另一个区域4布置，以便防止当夹紧套圈1不充分地接合在轴2上时夹紧螺丝16根据设定力矩夹紧(区域5将在下文中被称为进入区域或故障防止区域)，其中另一个区域4提供用于将夹紧套圈1联接到轴2上(区域4将在下文中被称为联接区域)。
根据本发明，联接区域4意在接纳轴2的夹紧部分22和端部分20。在其中两个部分20、22被布置在联接区域4中的该配置下，夹紧套圈1被认为是正确地或至少充分地接合在轴上，以便允许螺丝16根据设定力矩夹紧。
为了提供轴2的夹紧部分22和端部分20与夹紧套圈1的联接区域4之间的满意的连接，且因此在由用于连接的设备连接的两个轴之间提供力矩的传递，则联接区域4具有与轴2的夹紧部分22和端部分20的轮廓互补的轮廓。在描述的实施方式中，联接区域4包括两个侧凹口壁40、41，侧凹口壁40、41能够与具有布置在轴2的端部分20的侧表面上的互补凹口形状的平面配合，其中两个侧凹口壁40、41通过以对应于轴2的端部分20的上表面的形状的圆弧的形状的上连接壁42彼此连接。当然明显的是联接区域4不限于这种配置，且其任何形状或轮廓使提供夹紧套圈1与轴的联接可被实现然而不脱离本发明的范围成为可能。例如，且有利地，联接区域4可被设置成其中侧壁40、41和上壁42设置有花键400(图9、10)。联接区域4还可设置成具有六面壁(图15和16)。在该应用中，壁指明进入区域和联接区域、这些区域的内表面。
此外，联接区域4和轴2的夹紧部分22和端部分20以使得提供足够的间隙的这种方式定尺寸，以便允许将夹紧套圈1接合在轴2上同时仍提供接合的好的阻抗。
在描述的实施方式中，每个臂10、11还包括延伸部100、110，延伸部100、110形成具有在联接区域4上的下支撑表面101、111的一个或多个区域。因此，当夹紧套圈1在轴2上的合适位置时，被接纳在联接区域4中的轴2的夹紧部分22和端部分20分别抵着腔3的侧壁40、41和上壁42以及抵着下支撑表面101、111支撑。
根据本发明，进入区域5相对于联接区域4定尺寸，以便形成故障防止区域5。更特别地，进入区域5以使得当夹紧套圈1不充分地接合在轴2上时(图3)，即，当端部分没有接合到联接区域中时，防止夹紧螺丝16根据设定力矩夹紧的这种方式定尺寸。
更特别地，进入区域5具有大于联接区域4的截面的截面。在将轴2插入在腔3中的方向上在联接区域4前面的扩大部的存在，因此使压制在螺丝夹紧期间将臂10、11的力传递到轴2上的支撑区域成为可能。因此，轴2布置在进入区域5中的部分不能通过定界进入区域5的臂10、11的部分保持或夹紧。
有利地，孔14、15在进入区域5的附近通到联接区域4中。根据优选的实施方式，夹紧套圈1具有将对接表面17界定在进入区域5中的端部，其中进入区域5具有实质上等于孔14、15与对接表面17的距离的长度。
孔14、15上的腔3的扩大部的存在和这些孔14、15相对于该扩大部的定位，使减少组装误差成为可能同时当轴2没有充分地引入到腔3中时防止将夹紧套圈1夹紧在轴2上。
因此，在其中轴的端部分没有充分地引入到夹紧套圈1中的情况下(图3和图8)，即使夹紧螺丝可接合在用于通道的孔14、15中，夹紧螺丝不能将夹紧套圈的臂10、11夹紧到轴2上，因为在进入区域5的壁和轴2之间没有力可被传递。注意，如果轴2以端部分20轻微地与孔14、15干涉这种方式接合在夹紧套圈1中，设定在合适的位置的夹紧螺丝16将位移在进入区域中的端部分20，其然后不能夹紧到设定力矩。还注意，在其中端部分20接合在联接区域4中而夹紧部分22部分地或没有接合在联接区域中使得夹紧部分22没有与孔14、15一起界定用于夹紧螺丝16的通道的轴线的配置下，面向孔14、15定位的轴的部分将形成防止在孔中将夹紧螺丝设定到合适的位置的故障防止装置。
有利地，轴的夹紧部分20包括用于定位和固定的外围槽21，该外围槽21设置成当轴正确地接合在腔3中时，即，当端部分20和夹紧部分22两者都位于夹紧套圈1的联接区域4中时面向夹紧套圈1的孔14、15定位。槽21和夹紧螺丝16使当后者穿过臂10、11的孔14、15时将轴保持在套圈中成为可能。
在图1和图2示出的实施方式中，进入区域5由埋头孔50或具有大于联接区域4的截面的截面的圆柱形箱形成。
在图2中，进入区域5在套圈1的上部部分相对于联接区域的插入轴线YY的方向上具有垂直偏移。该垂直偏移以使得在进入区域5中提供布置在联接区域4的支撑表面111的延伸部中的支撑表面101这种方式设置。这因此使保持套圈/轴连接的耐久性中的阻抗成为可能。这还使方便将套圈1安装在轴2上成为可能。
因为进入区域5的下支撑区域被保持，于是扩大部仅发生在进入区域5的侧壁和上壁上。注意，扩大部可以如图1、2、9和10中示出的在侧壁的整个高度上延伸，或如图4、5、11和12中示出的在侧壁的高度的仅一部分上延伸。进入区域5的侧壁上的扩大程度将以使得当轴没有充分地接合在叉头中时为轴提供故障防止，和提供套圈/轴连接的耐久性的阻抗两者这种方式确定。
如图2中示出的联接区域4上游的埋头孔50的存在，其中已被压制的侧支撑区域和上支撑区域和保持的下支撑区域101使在螺丝夹紧期间，防止来自布置在进入区域5中的轴2的端部分20上的套圈的力的任何传递同时在等同于常规的夹紧套圈与轴的耐久性的夹紧套圈1/轴2连接的耐久性上保持阻抗成为可能。
根据图4和图5中示出的特定的实施方式，进入区域5具有垂直地和水平地偏移的埋头孔50。该垂直的和水平的偏移具有除了将任何支撑区域压制在埋头孔的侧壁和上壁上之外，将轴向邻接部51布置在接合表面上的优点。该轴向邻接部具有与布置在轴2上的台肩配合的功能，以允许阻止夹紧套圈在轴2上平移。注意，台肩布置在轴2上，使得当台肩16由轴向邻接部51阻止时，用于定位和固定的槽21面向孔14、15定位。
根据图6、7和8中示出的另一种实施方式，进入区域5可设置成具有倒角轮廓55。
图6和8中示出的倒角轮廓示出了该轮廓相对于联接区域4的插入轴线的垂直的和水平的偏移，其中下支撑区域被保持。如图4和图5示出的一个，这种轮廓使移除任何侧支撑区域和上支撑区域同时仍保持轴向邻接成为可能。当然明显的是，倒角轮廓可设置成仅具有垂直偏移但是不脱离本发明的范围。
对由埋头孔形成的进入区域的上文描述的特性和优点还应用到具有倒角轮廓的进入区域。
在附图中示出的实施方式中，套圈包括单块部分。当然明显的是夹紧套圈不限于这种配置。
在图1至图7中示出的实施方式中，臂10、11的延伸部100、110和因此的支撑表面101、111由以180度折叠材料产生。当然明显的是，支撑表面可由任何其它方式实现但是不脱离本发明的范围。
特别地，且如图9至图15中示出的，臂10、11的延伸部100、110和因此的支撑表面101、111可以由以90度折叠材料产生，但也可以通过在臂10和11的外表面上的材料中的半切120后面是通过朝着进入区域5的内部在臂的内表面上冲压引起材料的位移121而产生。
在前述内容中通过示例描述了本发明。应理解，本领域技术人员能够实现本发明的实施方式的不同选择但是不脱离本发明的范围。

Claims (11)

1.一种用于将转向柱连接到转向齿轮箱的用于连接的设备，其中所述设备包括：
轴(2)，其界定插入轴线(YY)和插入方向，所述轴(2)具有端部分(20)和在所述插入方向上位于所述端部分(20)后面的夹紧部分(22)，
夹紧套圈(1)，其包括两个臂(10、11)，所述两个臂(10、11)相对于彼此布置，使得定界腔(3)，所述腔(3)能够根据所述插入轴线(YY)在所述插入方向上将所述轴(2)引导到接合位置上并将所述轴(2)保持在接合位置上，其中每个臂(10、11)包括孔(14、15)，和
夹紧螺丝(16)，其用于根据设定力矩在所述接合位置上使所述臂(10、11)夹紧到所述轴上，每个臂的所述孔(14、15)彼此对准，以便与所述夹紧部分(22)一起界定垂直于所述插入轴线(YY)的用于所述夹紧螺丝(16)的通道轴线(XX)，
所述腔(3)包括联接区域(4)和进入区域(5)，所述进入区域(5)在所述插入方向上位于所述联接区域的后面，所述进入区域(5)相对于所述联接区域(4)定尺寸，使得当所述端部分位于所述进入区域(5)中时，防止所述夹紧螺丝根据设定力矩夹紧，
所述联接区域(4)具有侧壁(40、41)，所述侧壁(40、41)的上连接壁(42)以圆弧的形状对应于所述轴(2)的所述端部分(20)的上表面的形状，
所述进入区域(5)具有大于所述联接区域(4)的截面的截面，
其中，所述联接区域(4)和所述进入区域(5)在下部部分中具有所述轴(2)的一个或多个支撑表面(101、111)，且所述进入区域(5)的支撑表面根据平行于所述插入轴线(YY)的轴线布置在所述联接区域(4)的支撑表面的延伸部中，其中所述联接区域(4)的所述支撑表面与所述上连接壁(42)相对。
2.根据权利要求1所述的用于连接的设备，其特征在于：所述进入区域(5)相对于所述插入轴线(YY)垂直地偏移。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的用于连接的设备，其特征在于：所述进入区域(5)相对于所述插入轴线(YY)水平地偏移。
4.根据权利要求1所述的用于连接的设备，其特征在于：所述孔(14、15)在所述进入区域(5)的附近通到所述联接区域(4)中。
5.根据权利要求1所述的用于连接的设备，其特征在于：所述夹紧套圈(1)具有将对接表面(17)界定在所述进入区域(5)中的端部，其中所述进入区域(5)具有实质上等于所述孔(14、15)与所述对接表面(17)的距离的长度。
6.根据权利要求1所述的用于连接的设备，其特征在于：所述进入区域(5)形成埋头孔。
7.根据权利要求1所述的用于连接的设备，其特征在于：所述进入区域(5)具有倒角轮廓。
8.根据权利要求1所述的用于连接的设备，其特征在于：所述一个或多个支撑表面(101、111)由所述臂(10、11)的延伸部(100、110)的材料折叠到180度产生。
9.根据权利要求1所述的用于连接的设备，其特征在于：所述一个或多个支撑表面(101、111)由所述臂(10、11)的延伸部(100、110)的材料折叠到90度产生。
10.根据权利要求1所述的用于连接的设备，其特征在于：所述一个或多个支撑表面(101、111)通过在所述臂(10、11)的外表面上材料的半切(120)后面是通过朝着所述进入区域(5)的内部在所述臂(10、11)的外表面上冲压引起材料的位移(121)而产生。
11.一种夹紧套圈，其具有与根据权利要求1至10中任一项所述的用于连接转向柱与转向齿轮箱的设备的夹紧套圈相同的结构。
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