CN105383548A - 用于转向器壳体的固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于转向器壳体(3)的固定装置，其包含在转向器壳体(3)上形成的至少一个转向器侧固定部(7)，转向器侧固定部(7)用于将转向器壳体(3)设置在车身侧固定部(9)上，车身侧固定部(9)在车辆的车身部件(2)上形成，其中转向器侧固定部(7)具有转向器侧抵接面(11)，且车身侧固定部(9)具有车身侧抵接面(12)，车身侧抵接面(12)在转向器壳体(3)设置在车身部件(2)上时与转向器侧抵接面(11)抵接，其中抵接面(11、12)中的至少一个以球面的方式构造，且转向器侧固定部(7)构造为连接到转向器壳体(3)并且包含转向器侧抵接面(11)的支撑底部(8)，以及车身侧固定部(9)构造为套筒(10)，该套筒(10)连接到车身部件(2)且套筒(10)的面对转向器侧抵接面(11)的轴向端面形成车身侧抵接面(12)。

Description

用于转向器壳体的固定装置

本发明涉及一种用于在车辆的车身部件——例如，车辆(特别是机动车辆)的车辆结构或可以连接到车辆结构上的或副车架——上支撑和固定转向器壳体的转向器壳体的固定装置，以及一种用于将转向器壳体固定到车辆的车身部件的方法。

一些已知的车辆转向器通过在转向器壳体上和车身部件上提供的多个固定部用它的壳体固定到车辆的车身部件。在这种情况下，转向器侧固定部和车身侧固定部可以各自具有平面的抵接面。在车辆的的车身部件上的转向器壳体的装配状态下，转向器侧固定部的转向器侧抵接面在最好情况下处于与车身侧固定部的车身侧抵接面以平面平行的方式抵接。为了确保转向器壳体到车辆的车身部件的尽可能无应力的固定，必然对抵接面的平面平行度有高要求，和由于在转向器侧和车身侧固定部上的高加工复杂性的结果，因此抵接面的非常精确的机械加工是不可缺少的但是不期望的。然而，尽管有抵接面的精确加工，在转向器壳体和车辆的车身部件之间的无应力连接由于部件公差不能总是实现。因此，例如，实际中的情形可能是并非所有的转向器侧固定部可以设置在单一的转向器壳体部上，或车身部件——特别是可以固定到车辆的车辆结构的副车架——由于总体上存在的车辆结构或副车架的部件公差的结果在车辆结构上的装配过程中会稍微扭曲。然而，在操作过程中处于应力下的转向器壳体可以对通过车辆的驾驶员感知的转向感觉有负面影响，特别是，例如，在机电转向系统的情况下，其中电动马达通过滚珠螺杆与转向系统的齿杆处于操作的接合，因为滚珠螺杆可以对机械扭曲以特别敏感的方式起反应。

在此背景下，本发明的目的是提供一种用于转向器壳体的固定装置，和一种车辆，其中可容许转向器壳体到车辆的车身部件的无应力或实质上无应力的固定，以便对从固定到车辆的车身部件的转向器中通过车辆驾驶员感知的转向感觉没有负面影响。此外，固定装置的目的是确保转向器壳体到车辆的车身部件的安全的和固定的配置。本发明的目的是进一步陈述一种用于将转向器壳体固定到车辆的车身部件的方法，通过该方法上述优点也可以实现。

这个目的是通过具有权利要求1的特征的固定装置、通过具有权利要求5的特征的车辆和通过具有权利要求7的特征的固定方法来实现的。本发明的其它特别有利的实施例在各自的从属权利要求中被公开。

应该注意的是，在下面描述中被单独陈述的特征可以以任何技术上有利的方式彼此结合并给出本发明的其它实施例。特别地结合附图，本描述额外地表征和具体说明本发明。

根据本发明，一种用于转向器壳体的固定装置包含至少一个形成在转向器壳体上的转向器侧固定部，转向器侧固定部用于将转向器壳体设置在车身侧固定部上，车身侧固定部在车辆特别是机动车辆的车身部件上形成。此外，转向器侧固定部具有转向器侧抵接面和车身侧固定部具有车身侧抵接面，车身侧抵接面在转向器壳体设置在车身部件上时与转向器侧抵接面抵接。根据本发明，至少一个抵接面以球面(即凸的)方式构造。与在引言中所述的转向器侧和车身侧固定部的两个平面的抵接面对比，根据本发明的固定装置在由于装配预张紧力导致的弹性/塑性变形之后产生在转向器壳体到车辆的车身部件的连接中显著较小的几何惯性矩。因此，根据本发明的固定装置以比现有技术的固定装置显著地更挠曲弹性的方式表现。转向器壳体的扭曲，例如，由于角度误差或抵接面中的均匀性中的误差或总体上由于如在引言中描述的部件公差的结果，因此显著地降低。因为转向器壳体，在它在车辆的车身部件上装配之后，不经受或实质上不经受壳体变形，有利地是由此对通过车辆的驾驶员感知的转向感觉也没有负面影响。

原则上，根据本发明可想到的是，以球面(即凸)的方式构造转向器侧抵接面和/或车身侧抵接面，也就是说，以便在各自的相对的抵接面的方向上向外弯曲，如果只有一个抵接面以球面的方式构造，那么相对的抵接面能够以平面的方式构造。

根据本发明，转向器侧固定部构造为连接到转向器壳体的支撑底部，例如，从转向器壳体的外轮廓中向外径向地突出和包括转向器侧抵接面的壳体元件。优选地，支撑底部与转向器壳体集成地构造以便它也可以如上所述地直接在转向器壳体的铸造操作过程中直接地构造到其上。此外，车身侧固定部构造为连接到车身部件和面对转向器侧抵接面的轴向端面形成车身侧抵接面的套筒。如果支撑底部的转向器侧抵接面以球面的方式构造，那么平面的车身侧抵接面(即，套筒的轴向端面)可以通过套筒的生产过程——该套筒例如通过从长钢管中切割或通过轧制金属片来生产——直接地形成。用于根据本发明的固定装置的生产成本也可以因此显著降低。此外，这种结构确保了转向器壳体在车辆的车身部件上安全的和固定的设置。

因为套筒已经优选地以实质上集成的方式(例如，通过焊接)连接到车身部件，转向器壳体可以通过支撑底部以单一的装配步骤固定到车身部件，支撑底部通过延伸穿过套筒的固定工具(例如螺钉)固定。装配的复杂性可以因此进一步降低。螺钉到支撑底部的固定例如可以通过在支撑底部中提供的通孔实施，螺钉被引导穿过该通孔并通过螺母(螺钉/螺母连接)固定。

车身部件，特别是可以连接到车辆的车辆结构的副车架，优选地构造为双壳金属片结构，该双壳金属片结构包含至少在转向器壳体的车身侧固定部和车身部件的区域中的第一金属片以及以特定间隔设置在第一金属片的对面的第二金属片。在这种情况下，套筒有利地插入在第一和第二金属片之间并以如下方式连接到其上，即，一方面确保金属片之间的间隔，另一方面使套筒和相应车身侧固定部能够使用固定工具(例如螺钉)固定到转向器侧固定部。

本发明的特别有利的实施例规定了仅以球面的方式用来构造转向器侧抵接面。这具有球面的转向器侧抵接面可以在转向器壳体的传统铸造操作过程中在转向器壳体上直接地构造的优点。根据本发明的固定装置的生产成本可以因此显著地降低。

在本发明的特别优选的实施例中，固定工具或螺钉用提供的外螺纹拧进在支撑底部中形成的内螺纹中。因此，螺钉可以直接固定到支撑底部。因此，可以省掉额外的装配步骤，例如，在螺钉/螺母连接中抵抗和/或拧紧螺母。因此，只需要到螺钉的头的单侧的工具通道，以便将转向器壳体完全地固定到车辆的车身部件，由此装配进一步简化。

根据本发明的另一个方面，提供一种车辆，特别是机动车辆，并且该车辆具有转向器壳体和车身部件，车身部件是例如车辆结构或可以连接到车辆结构的和使转向器壳体可以固定于其上的副车架。根据本发明，转向器壳体用根据先前描述的实施例中的一个的至少一个固定装置固定到车身部件。

优选地，根据先前描述的实施例之一，车辆确切地具有三个将转向器壳体固定到车辆的车身部件的固定装置。由此提供转向器壳体和车辆的车身部件之间的静态确定的连接，其中转向器壳体的所有六个自由度在空间中固定，但转向器壳体和车辆的车身部件之间的连接不是静态超定的。

根据本发明的另一个方面，提供一种使用根据先前描述的实施例的至少一个固定装置用于将转向器壳体固定到车辆特别是机动车辆的车身部件的方法。该方法包含以下步骤：提供转向器壳体、提供可以固定到车辆的车辆结构和转向器壳体可以固定在其上的车身部件、以使转向器侧固定部接触车身侧固定部的方式将转向器壳体暂时地固定到车辆的车身部件、将车身部件完全地固定到车辆的车辆结构和将转向器壳体完全地固定车辆的车身部件。

以这种方式，转向器壳体以小的装配预张紧在第一装配步骤中固定到车身部件，优选固定到可以连接到车辆的车辆结构的副车架。这个装配步骤简单地确保固定装置的抵接面彼此接触。随后，车身部件完全地固定到车辆结构，即，用明确的装配预张紧。在这种情况下，车身部件的轻微扭曲可能由于车身部件和/或车辆结构上的部件公差的结果而出现。然而，因为到这时转向器壳体仅仅暂时地被连接到车身部件，即，用小装配预张紧，现在其可以以无应力的方式在车身部件上采取明确的位置。仅仅车身部件在最终装配步骤中明确地和完全地固定到车辆结构之后，转向器壳体也完全地固定到车身部件，即，用明确的装配预张紧。以这种方式，转向器壳体到车身部件和到车辆的车辆结构的无应力配合得到保证。

在根据本发明的优选实施例中，至少一个固定装置包含根据上述实施例中的一个用于将转向器侧固定部固定到车身侧固定部的螺钉，转向器壳体到车辆的车身部件的暂时的固定通过螺钉的控制扭矩的拧紧来实施和转向器壳体到车辆的车身部件的完全的固定通过螺钉的控制旋转角的拧紧来实施。

从本发明的实施例的下面的说明中，本发明的其它特征和优点将被领会，本发明的实施例的下面的说明不旨在理解为限制性的并且参照附图更详细地进行说明。在示意图中：

图1分别示出了根据本发明通过三个相同的固定装置设置在车辆的车身部件上的转向器壳体的侧视图、正视图和平面图；

图2是图1的固定装置的横向剖视图；

图3分别示出了用于将图1的转向器壳体固定到车辆的车身部件的第一装配步骤的平面图和侧视图；以及

图4分别示出了用于将图1的转向器壳体固定到车辆的车身部件的第二装配步骤的平面图和侧视图。

在不同的附图中，在它们的功能方面相等的部件总是具有相同的附图标记以便它们也总体上仅描述一次。

图1示出了在没有更详细地示出的车辆车身部件2上通过根据本发明的三个相同的固定装置1设置的转向器壳体3的在顶部左边的侧视图、在顶部右边的正视图、和在底部左边的平面图。可以看出，在图1中所示的转向器壳体3包含有齿杆壳体部4、小齿轮壳体部5和伺服壳体部6。转向系统的齿杆(未示出)实质上支撑以便能够在齿杆壳体部4中以已知的方式轴向地移动。在小齿轮壳体部5中，存在可旋转地支撑的小齿轮(未示出)，该小齿轮通过小齿轮和齿杆上的相应的齿装置与齿杆操作地接合。伺服壳体部6接收转向系统的伺服单元(未更详细地示出)，该伺服单元在图1所示的情况下为与齿杆平行地设置的电动马达。在所示的实施例中，电动马达通过滚珠螺杆以本身已知的方式可操作地连接到齿杆。因为这样的转向系统(也被称为REPAS(齿条电动助力转向))的构造和功能总体上是已知的，这些在这里没有进一步描述。

图2详细地示出了图1中所示的三个固定装置1中的一个的横向剖视图，在图2中所示的状态下的转向器壳体3，如在图1中也可以看出，设置或固定在车身部件2上。如在图2中可以进一步可以看出，所示的固定装置1的实施例包含转向器侧固定部7，转向器侧固定部7被构造在转向器壳体3上并且被构造为连接到转向器壳体3的支撑底部8。支撑底部8在图2中所示的固定装置1的实施例中为壳体元件，该壳体元件从转向器壳体3的外轮廓中向外径向地突出并且可以有利地用在其上集成地生产转向器壳体3的铸造操作同时构造。

此外，在图2所示的固定装置1包含车身侧固定部9，车身侧固定部9被构造在车辆的车身部件2上并且被构造为连接到车身部件2的套筒10。套筒10优选为有利地从钢管中切割的钢套筒。然而，例如，它也可以从金属片中轧制然后焊接在一起。

在图2中可以进一步看出，转向器侧固定部7或支撑底部8具有转向器侧抵接面11，车身侧固定部9或套筒10具有车身侧抵接面12，车身侧抵接面12在如图2中所示的固定装置1的装配状态下与转向器侧抵接面11抵接。车身侧抵接面12通过面对转向器侧抵接面的套筒10的轴向端面形成。如在图1和2中可以看出，在所示的固定装置1的实施例中，转向器侧抵接面11以球面的(即凸的)方式构造，而车身侧抵接面12以平面的方式构造。转向器侧抵接面11在与其相对的车身侧平面的抵接面12的方向上相应地向外弯曲。

在图2中，可以进一步看出，套筒10通过引入其中和充当固定工具的螺钉13固定到支撑底部8。在图2中所示的固定装置1中，螺钉13具有拧进到在支撑底部8中形成的内螺纹中的外螺纹，以便将螺钉13固定到支撑底部8，而不需要螺母，与螺钉/螺母连接一样，所以，为了将转向器壳体3固定到车辆的车身部件2中，有利地需要通向螺钉13的头14的仅仅一个工具通道。

如在图2中进一步所示，车身部件2——在所示的固定装置1中是可以连接到车辆的车辆结构的副车架——至少在转向器侧和车身侧固定部7、9的区域中被构造为双壳金属片结构。双壳金属片结构包含第一上部金属片15(上部金属片)和以特定间隔设置在第一上部金属片16的对面的第二下部金属片16(下部壳体)。套筒10插入在第一金属片15和第二金属片16之间并连接(例如焊接)到其上。它因此一方面充当间隔套筒，该间隔套筒确保两个金属片15和16之间的间隔，另一方面直接确保通过充当固定工具的螺钉13将车身侧固定部9或套筒10固定到转向器侧固定部7或支撑底部8。

与转向器侧和车身侧固定部的两个平面的抵接面对比，如相对于现有技术在引言中在此已经描述的，根据本发明的固定装置1在由于通过螺钉13产生的装配预张紧力导致的弹性/塑性变形之后产生在转向器壳体3到车辆的车身部件2的连接中(即在彼此抵接的抵接面11和12中)的显著较小的几何惯性矩。根据本发明的固定装置因此以比例如根据抵接面全部以平面的方式被构造的现有技术的固定装置显著地更挠曲弹性的方式表现。因此显著地降低转向器壳体的变形，例如，由于角度误差或一个或两个抵接面中的均匀性误差(在图2中所示的固定装置1的实施例中特别通过车身侧抵接面12的角度误差)，或总体上由于例如转向器壳体3、车身部件2和/或车辆结构的部件公差的结果。因为转向器壳体3，在它在车辆的车身部件上装配之后，不经受或基本上不经受壳体变形，有利地是由此对通过车辆的驾驶员感知的转向感觉也没有负面影响。

图3示出了用于将图1的转向器壳体3固定到车辆的车身部件2的第一装配步骤的上部图示中的平面图和下部图示中的侧视图。在这个第一装配步骤中，如图3中所示的转向器侧固定部7的最外的左支撑底部8连接到车身侧固定部9的最外的左套筒10。然而，通过面对支撑底部8的轴向端面形成的这个套筒10的抵接面12具有角度误差或在均匀性方面的误差。例如，这些可以通过套筒10在焊接过程中，或源于套筒10的生产方法(例如，源于从钢管中锯削套筒10或轧制套筒10)中扭曲的事实产生。由于角度误差或在抵接面12的均匀性方面的误差的结果，在最外的左支撑底部8已被固定到相应的套筒10之后，间隙17在还没有彼此固定的相邻的支撑底部8和套筒10(在图3的图示中，还没有开始抵接的两个右固定部)中产生。当这些固定部在车辆的车身部件2上的转向器壳体3的进一步的装配过程中开始受迫抵接时，这如图4中所示，图4示出了用于将图1的转向器壳体3固定到车辆的车身部件2的这个第二装配步骤的上部图示中的平面图和下部图示中的侧视图，弯曲扭矩18在固定装置1的最外的左转向器侧和车身侧固定部中产生，这些部首先开始接合。从这个扭矩中，固有应力再次发生在转向器壳体3中。

如上面已经描述的，在具有角度误差和不均匀性误差的固定部中的受迫弯曲力矩实质上通过互相相邻的抵接面11、12中的至少一个以球面的方式构造的事实实质上降低。其原因是，在由于通过固定工具应用的装配预张紧力导致弹性/塑性变形之后，显著较小的几何惯性矩在抵接面11和12中产生，固定装置1因此以比抵接面11和12各自以平面的方式构造(例如，根据现有技术的固定装置通常就是这样)更挠曲弹性的方式表现。

由于根据本文描述的本发明的固定装置的高挠曲弹性的结果，有利地的是能够省掉严格符合转向器侧和车身侧抵接面成平行平面的需要。转向器侧和车身侧固定部的先前需要的机械的切割处理操作可以因此省掉。

在车辆的车身部件2上的转向器壳体3的装配中，转向器壳体3优选首先用小装配预张紧固定到车身部件2，例如，车身部件2是可以连接到车辆的车辆结构的副车架。这仅仅是确保固定装置1的抵接面11和12彼此接触。随后，车身部件2完全地固定到车辆的车辆结构，即，用明确的装配预张紧。在这种情况下，由于车身部件2和/或在车辆结构中的部件公差，车身部件2的轻微扭曲可能出现。然而，因为转向器壳体3直到此时仅仅暂时地被连接到车身部件2，即，通过小的装配预张紧，现在可以以无应力的方式在车身部件2上采取它的明确位置。随后，车身部件明确地和完全地固定到车辆结构。最后，转向器壳体3也完全地固定到车身部件2，即，通过明确的装配预张紧。以这种方式，转向器壳体3到车身部件2和到车辆的车辆结构的无应力配合得到保证。

转向器侧固定部到车身侧固定部的固定优选地通过被构造为螺钉13的固定工具实施。在这种情况下，转向器壳体3到车辆的车身部件2的暂时的固定优选地通过螺钉13的控制扭矩的拧紧实施，转向器壳体3到车身部件2的完全的固定通过螺钉13的控制旋转角的拧紧实施。

根据本发明的固定装置、根据本发明的车辆和根据本发明的固定方法已经参照附图中所示的实施例详细地进行了说明。根据上述的本发明的固定装置、根据本发明的车辆和根据本发明的固定方法并不限于在此公开的实施例，而是也包含以同样的方式起作用的其它实施例。

因此，例如可以想到的是，车身侧固定部接收衬套，优选钢衬套，例如，被压入到套筒中和在面对转向器侧固定部的端面处以球面的方式构造和因此形成球面车身侧抵接面的衬套。转向器侧抵接面在这种情况下可以以平面的方式构造。相反的情况也可以想到，即衬套接收在设置在转向器侧固定部(例如，在转向器侧支撑底部)中提供的孔中。这个衬套(优选钢衬套)可以，一方面在面对车身侧固定部的端面处以球面的方式构造，另一方面具有内螺纹，固定工具(例如，螺钉)可以被拧紧到该内螺纹中以便将车身侧固定部固定到转向器侧固定部。这具有如下优点，由于钢套筒，两个固定部的固定相对于将固定工具直接固定到转向器壳体特别是铝压铸件壳体包含一定程度的弹性。

此外，衬套也可以实质上被构造为本身已知的橡胶/金属衬套，即，包括外衬套、内衬套和设置在该外衬套和内衬套之间的弹性元件。在这种情况下，外衬套可以固定到车身侧固定部，例如，压入到连接到车身侧固定部的套筒中，和内衬套可以在面对转向器侧固定部或转向器侧抵接面的端面处以球面的方式构造。

当然，相对于车身侧和转向器侧固定部的衬套或橡胶/金属衬套的转置配置也是可想到的。即，衬套或橡胶/金属衬套，不是被连接到车身侧固定部，而是可以连接到转向器侧固定部，例如，接收在或压入到设置在转向器侧支撑底部中的孔中，如上面所描述的，抵靠在车身侧固定部上形成的抵接面上。在这种情况下，面对车身侧抵接面或在橡胶/金属衬套中的内衬套的衬套端面可以以球面的方式构造。

衬套(特别是橡胶/金属衬套)插入到转向器侧或车身侧固定部中提供了相对于车辆的车身部件隔绝了转向器壳体的噪音或振动的优点。

在优选的实施例中，根据本发明的固定装置用来将车辆——特别是机动车辆——的转向器壳体支撑和固定在车辆的车身部件上。

附图标记列表：

1固定装置

2车身部件

3转向器壳体

4齿杆壳体部

5小齿轮壳体部

6伺服壳体部

7转向器侧固定部

8支撑底部

9车身侧固定部

10套筒

11转向器侧抵接面

12车身侧抵接面

13螺钉

14螺钉头

15上部金属片

16下部金属片

17间隙

18弯曲扭矩

Claims (8)

1.一种用于转向器壳体(3)的固定装置，包含在所述转向器壳体(3)上形成的至少一个转向器侧固定部(7)，所述转向器侧固定部(7)用于将所述转向器壳体(3)设置在车身侧固定部(9)上，所述车身侧固定部(9)在车辆的车身部件(2)上形成，其中所述转向器侧固定部(7)具有转向器侧抵接面(11)，且所述车身侧固定部(9)具有车身侧抵接面(12)，所述车身侧抵接面(12)在所述转向器壳体(3)设置在所述车身部件(2)上时与所述转向器侧抵接面(11)抵接，其中所述抵接面(11、12)中的至少一个以球面的方式构造，且所述转向器侧固定部(7)构造为连接到所述转向器壳体(3)并且包含所述转向器侧抵接面(11)的支撑底部(8)，以及所述车身侧固定部(9)构造为套筒(10)，所述套筒(10)连接到所述车身部件(2)并且所述套筒(10)的面对所述转向器侧抵接面(11)的轴向端面形成所述车身侧抵接面(12)。

2.根据权利要求1所述的固定装置，其中仅所述转向器侧抵接面(11)以球面的方式构造。

3.根据权利要求1或2所述的固定装置，其中所述套筒(10)通过引入其中的固定工具(13)固定到所述支撑底部(8)。

4.根据权利要求3所述的固定装置，其中所述固定工具是螺钉(13)，所述螺钉(13)具有外螺纹和拧进在所述支撑底部(8)中形成的内螺纹中。

5.一种车辆，所述车辆具有转向器壳体(3)和所述转向器壳体(3)所固定至的车身部件(2)，其中所述转向器壳体(3)通过至少一个如前述权利要求中的任一项所述的固定装置(1)固定到所述车身部件(2)。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述转向器壳体(3)确切地通过3个如权利要求1至4中的任一项所述的固定装置(1)固定到所述车身部件(2)。

7.一种使用至少一个如权利要求1至4中的任一项所述的固定装置(1)将转向器壳体(3)固定到车辆的车身部件(2)的方法，其中所述方法具有以下步骤：

提供所述转向器壳体(3)；

提供所述车身部件(2)，所述车身部件(2)可以固定到所述车辆的车辆结构，且所述转向器壳体(3)可以固定至所述车身部件(2)；

以使所述转向器侧固定部(7)接触所述车身侧固定部(9)这样的方式将所述转向器壳体(3)暂时地固定到所述车辆的所述车身部件(2)；

将所述车身部件(2)完全地固定到所述车辆的所述车辆结构；以及

将所述转向器壳体(3)完全地固定到所述车辆的所述车身部件(2)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个固定装置(1)包含用于将所述转向器侧固定部(7)固定到所述车身侧固定部(9)的螺钉(13)，且所述转向器壳体(3)到所述车辆的所述车身部件(2)的暂时的固定是通过所述螺钉(13)的控制扭矩的拧紧来实施，以及所述转向器壳体(3)到所述车辆的所述车身部件(2)的完全的固定是通过所述螺钉(13)的控制旋转角的拧紧来实施。