CN104685238B - 用于转向主轴的滑动轴承及转向柱 - Google Patents

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Abstract

在用于机动车辆的转向柱的转向主轴的滑动轴承中,该滑动轴承具有用于接收和滑动地安装所述转向主轴(18)的内圈(2),所述内圈(2)由外圈(1)围绕,并且弹性中间件(6)被设置在所述内圈(2)和外圈(1)之间。各个弹性中间件(6)在所述滑动轴承处于卸载状态下于该中间件(6)的位置处夹持所述内圈(2)使其在径向方向上与所述外圈(1)间隔开并且在作用在内圈(2)上且径向方向上向外的力的情况下能够被压缩,如果径向力的限制值被超过,则所述内圈(2)抵靠着所述外圈(1)。

Description

用于转向主轴的滑动轴承及转向柱
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱的转向主轴的滑动轴承,该滑动轴承具有用于接收和滑动地安装在转向主轴的内圈。此外,本发明还涉及一种用于具有该类型滑动轴承的车辆的转向柱。
背景技术
长度可调的转向柱是已知的,其中,壳体部可转动地安装着转向主轴,其轴支承着方向盘,该转向柱可以在转向主轴的纵向方向上被调整。在此,在一个有利的实施方案中,转向主轴具有两个轴,该轴可以彼此相对地被旋转,邻接方向盘的后轴(相对于驱动方向而言) 经由第一和第二防摩擦轴承相对于该壳体部被可旋转地安装并且被非可移动地保持在轴向方向上。相对于后轴可被旋转的前轴借助于第三轴承相对于该转向柱的外壳部被可旋转地安装,该第三轴承是由滑动轴承形成的,该外壳部在转向轴的轴向方向上是非可移动的。在此,所述滑动轴承支撑该下部轴避免相对于安装该轴的外壳部的轴向位移。
在该种类型的转向柱中,其中的后轴通过两个轴承安装在所述壳体部中,第三轴承的设置导致了冗余,这成就了仅由窄的公差要求下的技术上令人满意的结果。在此,为了使其补偿对该轴的敲击成为可能,第三轴承传统上被配置为摆动轴承,其中敲击是由其轴以及经由所述第一和第二轴承的安装带来的公差所造成的。摆动轴承被设置在围绕该摆动轴承的轴承壳体内,其形成了摆动轴承和保持上述第三轴承的转向轴的部件之间的交界面,并且用于补偿公差。为了提供用于第三轴承的过载保护,钢盘被设置在第三轴承轴向旁边的轴上。例如在用于闭锁星的滑动耦合测试过程中,产生在径向方向上作用在第三轴承上的高的力,其中该闭锁星通常被直接定位在该第三轴承旁边。所述闭锁星和接合在其中的闭锁销一起形成方向盘锁。如果方向盘在方向盘锁处于关闭状态下被高的力进行旋转,闭锁星必须能够在轴上滑动。
该滑动轴承的所述常规配置的一个缺点是其与成本有关的多件式构造(摆动轴承、轴承壳部、钢盘)及其设置所导致的重量。
EP 0836980 B1公开了一种用于可旋转地安装转向主轴的轴的滑动轴承,该滑动轴承包括套筒和支架。该套筒具有圆筒部和,从后者轴向突出的多个突起部,该突起部通过槽和在其内侧形成轴承面的轴向端部隔离开。在它们相对的外侧上,突起部具有闭锁耳。该保持器经由该闭锁耳被咬合在突出部上并且具有相对于所述纵向轴线垂直的平面部以及径向突出到所述保持器的平面部以外的倾斜的保持舌片。所述保持舌片挡住该轴承相对于在轴向方向上接收该轴承的所述壳体部的运动。
发明内容
本发明的目的是提供在开篇时所提到的廉价且重量轻的滑动轴承,通过该滑动轴承,转向主轴相对于中心和/或轴向定向的位置的轴的偏移可以在该滑动轴承的位置处以有限的方式被吸收,并且通过该滑动轴承,高的径向力可以被吸收。
在根据本发明的滑动轴承中,在使用状态下,围绕并滑动地安装有转向主轴的内圈由外圈所围绕,该弹性中间件被设置在内圈和外圈之间,弹性中间件桥接出现在内圈和外圈之间的间隙。所述滑动轴承在卸载状态下,弹性中间件保持内圈在径向方向上与外圈间隔处。在力作用在内圈上并且在径向方向上被定向的情况下,在径向方向上的内圈的位移会发生,所述弹性中间件中的至少一个被压缩。如果径向的力的限定值被超过时,所述内圈抵靠着外圈。外圈与内圈之间的间距,其值首先在该中间件的区域内是大于零的,由于所述各自的中间件被压缩的后果,然后在各自的中间件的区域里被减少到零。在此,直接设置在各自中间件旁边的或者与旁边的各自中间件间隔开的区域可以被称为所述中间件的区域。超过所述限定值的径向的力因此直接从内圈传递到外圈。
根据本发明的滑动轴承可以有利地具有很轻的结构,所述滑动轴承具有高的稳定性。在径向方向上相对于其轴向中心方向上以及相对于所提供的纵向轴线在其角位置处相对于其平行的设置,所安装的轴的偏差可以在有限的范围内被吸收。如果所述范围被超过,力可以直接从内圈传递到外圈。
所述内圈的径向位移直到它靠在外圈上的行程从其卸载状态下,在所有径向方向上优选至少为0.3毫米,优选小于1毫米的值。
有利的是在圆周方向上分布的特别是均匀地至少三个中间件,该中间件被设置在内圈和外圈之间。一个可能的实施方案精确提供了四个中间件,在每种情况下它们以90°角被彼此间隔开。
至少一个突起耳,其径向突起超出内圈到外面并且接合到在外圈的凹部,被有利地设置在内圈上。作为替代的或者除此之外的方式,超过外圈突出到里面的并且接合到内圈的凹部的至少一个突起耳可被设置在外圈上。在圆周方向上特别是均匀地被彼此间隔开并且在每种情况下接合到在两个环中的另一个的凹部的至少两个突起耳优选地被设置在内圈和/或所述外圈上。例如,彼此相对的这种类型的两个突起耳可被设置在内圈和/或所述外圈上。
通过接合到凹部或者各自凹部的所述突起耳,正向的停止可以在相对于圆周方向(即围绕该滑动轴承的纵向中心轴线的转动方向) 和/或相对于轴向方向上的内圈和外圈之间实现。在圆周方向和在轴向方向上、在所述突起耳或相应的突起耳与凹部之间存在有利的较大的间隙,用于接合其中。在圆周方向上的间隙优选至少0.2毫米,小于1毫米的间隙是优选的。在轴向方向上的间隙优选至少0.2毫米,小于1毫米的间隙是优选的。所述滑动轴承处于卸载状态时,(相应的)突起耳可有利地以中心的方式被设置在(相应的)凹部里。
如果至少一个突起耳被认为是所述环的一部分,该突起耳被设置在所述环上,除了至少一个周向点,绕着整个圆周的外圈的内直径大于所述内圈的外直径,所述突起耳或各自的突起耳位于该周向点处。
所述突起耳或相应的突起耳可以以整体材料的方式与内圈或外圈一起尤其是通过注射成型法被构造。基本上,另一种类型的紧固也是可以被构思并且可行的,例如通过粘合焊接。
在一个有利的实施方式中,内圈具有开槽结构,所述内圈在其圆周的单个点上具有中断。由此,随着其内直径上的增加可以被推到所述转向主轴上直到轴承点,利用所述内圈的材料的弹性来增加其内直径并且所述弹性中间件被压缩。内圈的内直径可以优选地被加宽至少3%,特别优选的加宽至少5%。在该轴承点处,转向主轴可以有利地具有槽,所述内圈对准到该槽里。以这种方式,所述滑动轴承可以以简单的方式在轴向方向上支持转向主轴或者该转向主轴相应的轴。
中间件的材料基本上更有弹性,优选的比内圈的材料和外圈的材料具有至少5倍以上的弹性,所述中间件有利的由弹性体材料组成,例如橡胶弹性体。在一个可能的实施方案中,中间件是注射模制在内圈和/或外圈上。由此,简单的生产、物流和组装都可以被实现。相应的注塑成型工艺即双组件注塑成型工艺是已知的。另外紧固到内圈和/或外圈例如通过粘合剂粘接或硫化的方法也是可能的。
根据本发明的滑动轴承可以有利地用于安装转向柱的转向主轴,该转向柱在所述转向主轴的长度方向上是可调整的。对于该些情况,特别是在该些情况下,所述转向主轴包含相对于彼此具有伸缩构造的第一和第二轴,根据本发明的滑动轴承被有利地加以使用。在此,滑动轴承可以有利地在轴线方向上支持由其安装的轴。
在一个有利的实施方式中,转向主轴由两个额外的轴承附加地安装,所述两个额外的轴承被设置得更加靠近所述转向主轴的方向盘侧端部情切特别是由抗摩擦轴承形成的。
被设置得更加靠近所述转向主轴的方向盘侧端部的两个轴承特别有利地均被设置用于可转动地安装所述转向主轴的第一轴,该第一轴包括所述转向主轴的方向盘侧端部,并且根据本发明,所述滑动轴承被设置用于安装第二轴,该第二轴被设置使得其相对于所述第一轴可伸缩。
附图说明
本发明进一步的优点和细节结合附图将在随后的文字中加以说明,其中:
图1示出了根据本发明的滑动轴承的示意图(如所述滑动轴承的纵向中心轴线方向所见),
图2示出了图1所示的滑动轴承的侧视图(如相对于所述纵向中心轴线垂直的方向所见),
图3示出了倾斜的立体图,
图4示出了图1所示的滑动轴承的分解图,
图5和6示出了由根据本发明的滑动轴承安装的转向主轴的轴的两个可能的实施方式的侧视图,
图7和8示出了图5和6所示的轴的斜视图,
图9和10分别以斜视图和俯视图示出了配置有由根据本发明的滑动轴承安装的转向主轴的转向柱的一个示范性实施例,并且
图11示出了沿图10中的线AA的剖面图。
具体实施方式
根据本发明的滑动轴承的一个示范性实施例在图1至4中被示出。
所述滑动轴承具有围绕纵向中心轴线4并且可以被安装在转向柱的壳体部分内的外圈1,以便以相对于所述壳体部分静止的方式保持所述滑动轴承。外圈1然后以旋转固定的方式被保持在所述转向柱的壳体部分里使得其在轴向方向上不会被移动。此外,该滑动轴承具有内圈2,借助于该内圈,待安装的转向主轴的轴由该内圈围绕并且被滑动地安装。因此,该转向主轴被设置在由内圈2围绕的内部空间里。除去被设置在内圈上并且在下文中进一步详细描述的突起耳3 之外,内圈2的外径在其整个圆周上,也就是在围绕所述滑动轴承的纵向中心轴线4的整个范围内,比外圈1的内直径要小。由此,间隙 5被形成在内圈2与外圈1之间。以对应于所述间隙宽度的方式,内圈2沿其圆周处于与外圈1的间隔里。
弹性中间件6被设置在内圈2和外圈1之间,其中弹性中间件6 因此桥接内圈2和外圈1之间的间隙5。如果没有外力作用在该滑动轴承上,相应的弹性中间件6保持内圈2在关于所述纵向中心轴线4 的径向方向上与外圈1间隔开的点上,该弹性中间件被设置在该点处,也就是说滑动轴承处于卸载状态。在所述滑动轴承处于卸载状态下,该内圈2通过中间件6被中心设置在外圈1内,也就是说内圈2 和外圈1相对于彼此是同轴的。
如果力在中间件6的位置处作用在内圈2上,其中作用在中间件所在位置上的力相对于纵向中心轴线4的径向方向上朝外或者具有该类型的至少一个分量,相应的中间件6因此被压缩并且在内圈2 与外圈1之间的间隔在该区域被减小,该区域被设置在紧邻下一个相应中间件6或者与下一个相应中间件6隔开。如果该径向力的或者该力的径向分量的限制值被超过,则所述中间件6被压缩到这种程度,即内圈2在区域内抵靠外圈1,该区域紧邻下一个中间件6或者与下一个中间件6隔开(该间隔最好少于整个周长的六分之一)。在内圈 2和外圈1之间的弹性去耦合因此被省略并且内圈变得被固定在外圈上。
在示范性实施例中有在圆周方向上以每隔90°角的方式被间隔开的四个弹性中间件6。优选地在圆周方向上被均匀间隔开的多于4 个的中间件6也是可以被设置的。其次,也可以只有三个在圆周方向上被间隔开的中间件6,优选每个以120°角被隔开。
突起耳3被设置内圈2上的两个位置处,该两个位置在纵向中心轴线4上彼此相对,也就是说相对于圆周方向间隔180°,其中该突起耳3从内圈2径向向外突出。各个突起耳3伸入到外圈1里的凹部7内,所述突起耳被容纳在该凹部7里使得其可以在径向方向上移动。在该示例性的实施例中,凹部7以径向贯穿所述外圈1的窗口开口的方式进行设置。例如,以被设置在外圈1的内表面上的盲孔状凹陷的形式来配置所述凹部7是可以想到的并且可能的。
突起耳3也可以被设置在外圈1上并且可以伸入到内圈里的凹部内,该凹部被构造为例如径向贯穿内圈的窗口开口。
优选在圆周方向上被均匀分隔开的多于两个突起耳3也可以被提供,其中该突起耳3伸入到各个凹部7里。仅仅提供一个突起耳3 在内圈2或外圈1上也是可以想到的和可能的,其中该突起耳3伸入到另一个圈1、2的凹部7里。
被设置在内圈2和外圈1上并且伸入到两个圈1、2中的另一个的相应的凹部里的突起耳也是可以想到和可能的。
相对于外圈的所述内圈的轴向可位移性可以由伸入到所关联的凹部7里的至少一个突起耳3进行限制。而且由此,相对于所述外圈 1的内圈2的可转动性能相对于纵向中心轴线4来限定。
优选的,在轴向方向上和在圆周方向上,在相应的突起耳3与凹部7的边缘之间存在至少为0.2毫米的相对较大的间隙,该间隙被设置在所述凹部7内。在所述滑动轴承处于卸载状态下,突起耳3 有利地以位于中心的方式处于该凹部7里。
在该示例性实施例中,作为优选方式,所述突起耳3一体地形成在内圈2上。
内圈2是开槽构造的(开环结构),所述内圈2具有在其圆周上的单个位置处的槽8。由此,待安装到内圈2的轴的轴向推动成为可能或者至少变得容易,借助于此,具有加宽槽8的内圈2的内直径被增加是可能的。该弯曲开环结构的内圈2实施是相对于内圈2材料的弹性。此外,该种类型的槽8还用于生产温度补偿装置,其中,所述槽的宽度可以被减少或增加。
然而,内圈2材料的弹性就像外圈1材料的弹性,基本上比中间件6的材料弹性要低。内圈2材料的弹性和外圈1材料的弹性优选地是小于中间件6材料的弹性的五分之一的任意值。
外圈1上设有在圆周方向上被彼此间隔开并且在轴向方向上贯穿外圈1的多个窗口开口9。由此,外圈1的柔韧性得到增强。由此,壳体部更大的公差可以被吸收,所述外圈1被插入到该壳体部内。
在该示例性实施例中,窗口开口9位于圆周区域内,所述中间件6被设置在内圈2和外圈1之间的该圆周区域里。
所述外圈1和内圈2可以由例如相同的塑料或者不同的塑料构成。所述内圈2在此可以整体地由具有特别令人满意的滑动性能的塑料例如由聚醚醚酮(PEEK)或由包括至少大部分的PEEK的塑料构成,或者所述内圈2在其朝向待安装的轴的内表面的区域上涂覆该种类型的塑料。此外,由材料聚四氟乙烯(PTFE)和/或石墨和/或碳纤维中的一种与PEEK的材料组合也可有利地被加以使用。约10%体积比的聚四氟乙烯和约30%体积比的石墨和约30%体积比的碳纤维已经被证明是有利的。
例如,聚醚醚酮、聚四氟乙烯或聚甲醛(POM)可以是适合用于所述外圈和/或内圈的塑料的基材。
所述中间件6是由弹性体材料优选地由橡胶弹性体构成,该中间件6也可被称为橡胶缓冲器。
在其面向所述外圈1的外侧面上,内圈2具有分布在其圆周上的多个凹陷10。位于所述凹陷10之间的高台的外表面形成轴承面11,用于当内圈2变成固定抵靠所述外圈时与所述外圈1的内侧面接触。所述中间件6伸入到在内圈2外侧面上的该类型的凹陷10内并且被保持在其中,例如通过注射成型到内圈2上或者通过粘合剂粘合的方式。
在其面向背离所述外圈1并且因此朝向纵向中心轴线4的内侧面上,所述内圈2具有沿其圆周分布的多个凹陷12。位于凹陷12之间的高台的内表面形成与待安装的轴相互作用的滑动面13。在所述滑动轴承处于卸载状态下,所述滑动面13的那些部分之间的间隙5的尺寸有力地在整个圆周上是完全一致的,该滑动面是由各个高台和所述外圈1的内表面形成的。所述内圈2的弹性通过凹陷10、12而被增强。
关于轴14的第一示例性实施方式在图5和7中被示出,该轴可由根据本发明的所述滑动轴承安装并且是转向柱的转向主轴的一部分。在其纵向范围的截面上,所述轴14具有不同于圆形的截面形状,特别是“四叶草形状”,以便就转动而言是固定地但是轴向可位移地 (伸缩)连接到转向主轴的另外的轴。所述另外的轴则具有以已知的方式配置的对应内周轮廓的、在轴向方向上延伸的空腔。
在轴承点15处,所述轴14由滑动轴承滑动地安装,所述轴14 具有环形槽16。当所述轴14被轴向地推入到内圈2内时,具有加宽的槽9的后者首先被径向地膨胀(压缩中间件6),直到该环形槽16 到达内圈2并且该内圈2扣入到环形槽16里。由此,所述轴14可由滑动轴承轴向支承。
在其与所述四叶草轮廓相对的端部处,该示例性实施例中的轴 14被配置有连接销17,所述轴14通过该连接销被连接到万向节,并且通过后者连接到转向装置的进一步部件上(未示出)。
图6和8示出了由根据本发明的滑动轴承安装的轴14’的另一个可能的实施方式。在此,所述轴14’具有位于轴承点15’区域内的以及在两侧轴向邻接所述区域的纵向范围上的部分内的连续性圆柱形表面。在轴14’的情况下,该滑动轴承因此不提供任何轴向支承。
图9至11示出了用于机动车辆的转向柱的可能构造的一个例子,在所述构造里可以使用根据本发明的滑动轴承。该转向柱具有包括第一轴19和第二轴20的转向主轴18。相对于驱动方向更靠后部的所述第一轴19邻接转向主轴18的方向盘侧端,也就是说方向盘在如驱动方向上所见的后端21处被安装。该第一轴19相对于转动固定地但轴向可移动地(伸缩)连接到相对于驱动方向更靠前的第二轴 20上,该第二轴在该示例性实施例中被配置为中空的轴并且伸入到同样被配置为空心轴的第一轴19里。
靠后的第一轴19借助于第一和第二轴承24、25相对于该转向柱的壳体单元26被可旋转地安装。该第一和第二轴承24、25被配置成抗摩擦轴承。所述第二轴20可转动地安装在第三轴承即根据本发明的滑动轴承32里。
转向柱具有待紧固到机动车辆车身上的支撑单元27并且该转向柱的枢转单元28被安装在该支撑单元上使得它可绕枢转轴29枢转。该枢转单元28绕所述枢转轴29的可枢转性用于对转向柱的高度和倾斜进行调节。所述枢转单元28以轴向可移动的方式接收壳体单元26,从而使得调整转向柱的长度成为可能。
在所示出的该示例性实施例中,所述转向柱的高度和倾斜调整以及长度调整转向柱由电动马达30、31执行。如已知的那样,该些驱动马达致动主轴驱动。除了转向柱的电动调整方式,后者也可以是手动调节的。为此目的,可以存在固定装置,其可以被手动打开和关闭,例如,在其打开状态下转向柱可以被调节并且在其关闭状态下转向柱的设定位置被固定。在不同的实施方案中手动或自动可调节的转向柱是已知的。该转向柱的可调节的类型不是本发明的主题。
该转向主轴18的前轴20是由根据本发明的滑动轴承32进行安装的。因此,所述滑动轴承32代表了用于安装所述转向主轴18的第三轴承,该第三轴承是除了轴承24、25之外存在的轴承。由于内圈 2和外圈1之间经由中间件6的柔性连接,与所述轴承点15的区域里的轴20的精确共轴安装的偏移以及与相对于所述滑动轴承32的纵向中心轴线4的所述轴20的精确平行定向的偏差可以被吸收。该种类型的偏差可能会发生,例如由于转向主轴18不是精确的直线的配置和/或由于轴承24、25不是精确的同轴方式定向。没有所述滑动轴承32的该功能,所述结构相对于另外存在的轴承24、25来说是多于的并且已经存在的公差范围就必须被极大地加以限制。
在所述第二轴20的轴承点15处,该第二轴20被配置有环形槽 16,所述滑动轴承32由该环形槽支撑所述第二轴20以抵抗轴向的位移力。
附图标记列表
1 外圈
2 内圈
3 突起耳
4 纵向中心轴
5 间隙
6 中间件
7 凹部
8 槽
9 窗口开口
10 凹陷
11 轴承表面
12 凹陷
13 滑动面
14、14’ 轴
15、15’ 轴承点
16 环形槽
17 连接销
18 转向主轴
19 第一轴
20 第二轴
21 端部
24 第一轴承
25 第二轴承
26 壳体单元
27 支撑单元
28 枢转单元
29 枢转轴
30 驱动电机
31 驱动电机
32 滑动轴承

Claims (13)

1.用于机动车辆的转向柱的转向主轴的滑动轴承,具有用于接收和滑动地安装所述转向主轴(18)的内圈(2),其中所述内圈(2)由外圈(1)围绕,并且弹性中间件(6)被设置在所述内圈(2)和外圈(1)之间,各个弹性中间件(6)在所述滑动轴承处于卸载状态下于该中间件(6)的位置处夹持所述内圈(2)使其在径向方向上与所述外圈(1)间隔开并且在作用在内圈(2)上且径向方向上向外的力的情况下能够被压缩,如果径向力的限制值被超过,则所述内圈(2)抵靠着所述外圈(1),
其特征在于,径向向外突出超过所述内圈(2)的至少一个突起耳(3)被设置在所述内圈(2)上和/或径向向内突出超过所述外圈(1)的至少一个突起耳(3)被设置在所述外圈(1)上,其中该突起耳(3)接合到在两个圈环中的另一个的凹部(7)内。
2.根据权利要求1所述的滑动轴承,其特征在于,所述至少一个突起耳(3)被设置得在至少一个凹部(7)内具有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的滑动轴承,其特征在于,存在在圆周方向上被彼此间隔开并且接合到各自的凹部(7)内的至少两个突起耳(3)。
4.根据权利要求1至2中任意一项所述的滑动轴承,其特征在于,所述内圈(2)被配置成开有槽的圈。
5.根据权利要求1至2中任意一项所述的滑动轴承,其特征在于,所述内圈(2)和/或外圈(1)是由塑料制成。
6.根据权利要求1至2中任意一项所述的滑动轴承,其特征在于,所述弹性中间件(6)是由弹性体材料制成。
7.根据权利要求1至2中任意一项所述的滑动轴承,其特征在于,在其面向所述外圈(1)的外侧上,所述内圈(2)具有沿着其圆周分布的多个凹陷部(10)。
8.根据权利要求7所述的滑动轴承,其特征在于,在每种情况下,所述中间件(6)伸入到被设置在所述内圈(2)外侧上的凹陷部(10)中的一个里面。
9.根据权利要求8所述的滑动轴承,其特征在于,在其背离所述外圈(1)的内侧上,所述内圈(2)具有沿其圆周分布的多个凹陷(12)。
10.根据权利要求1至2以及8-9中任意一项所述的滑动轴承,其特征在于,所述外圈(1)具有沿其圆周分布的并且在轴向方向上贯穿所述外圈(1)的多个窗口开口(9)。
11.用于机动车辆的转向柱,具有转向主轴(18),其特征在于,所述转向主轴(18)是由根据权利要求1至10中任意一项所述的滑动轴承安装的。
12.根据权利要求11所述的转向柱,其特征在于,所述转向柱在所述转向主轴(18)的纵向方向上具有可调整的配置,所述转向主轴(18)包括相对于彼此具有伸缩构造的第一和第二轴,并且所述滑动轴承(32)在轴向方向上支撑其所安装的第二轴。
13.根据权利要求11或12所述的转向柱,其特征在于,所述转向主轴(18)由更靠近所述转向主轴(18)的方向盘侧端的两个另外的轴承(24、25)进行附加地安装。
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