CN106232456B - 用于机动车辆的转向系统的轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆的转向的轴(1)，包括外管(3)和内管(2)，所述内管(2)相对于外管(3)伸缩，其中内管(2)以在旋转方向上固定的方式引导在外管(3)中以传递扭矩，并且内管(2)的内端(26)容纳在外管(3)中。在内管(2)的内端(26)处设置抽出保护装置(5)以限制内管(2)从外管(3)中抽出，所述抽出保护装置(5)具有至少一个弹跳闭锁元件(54)，用于以互锁方式限制内管(2)从外管(3)中抽出。

Description

用于机动车辆的转向系统的轴

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的转向系统的轴，所述轴特别具有外管和内管，所述内管可以相对于外管伸缩。

背景技术

用于机动车辆的伸缩转向轴是已知的，在所述伸缩转向轴中设置内主轴和外主轴，所述外主轴相对于内主轴互补并且相对于内主轴同轴设置，所述主轴可以相对于彼此伸缩。通过这种方式，可以在机动车辆中设置位置可调节的转向柱，通过所述转向柱可以使方向盘的位置至少在转向轴的轴向方向上适应各个驾驶员的位置，从而相应地改进机动车辆的驾驶员的人体工程学并且因此改进驾驶安全性。此外，伸缩转向轴用于安全转向柱是已知的，其中在碰撞的情况下，例如由于驾驶员与方向盘开始接触然后将方向盘连同转向轴一起向后推动的事实，所述轴退缩或变短。

伸缩转向轴在机动车辆中用在转向齿轮和转向柱之间，除了设定位置和碰撞安全性之外，还旨在补偿例如由于驾驶操作过程中的动态负载所导致的转向齿轮和转向柱之间间隔的轻微变化，这种动态负载是相应的底盘扭转以及由于转向齿轮在橡胶垫架中的移动所造成的。还旨在通过如下伸缩转向轴来补偿这些轻微的间隔变化，该伸缩转向轴具有尽可能小的以至于不易被驾驶员感知的噪声。

除了平稳运行和无震动的轴向调节之外，具有伸缩机构的转向轴还旨在在内主轴和外主轴之间提供的尽可能对称的转向扭矩传递，其结果是驾驶员首先不能确定一个方向上的转向锁定和另一个方向上的转向锁定之间的任何差别，其次驾驶员不能感知内主轴和外主轴之间的转矩传递的过程中的任何可能的游隙。

特别是在已经组装但是尚未安装在机动车辆中的轴的运输过程中以及在将轴实际安装至机动车辆的过程中，为了避免可以相对于彼此伸缩的两个部件滑开，已知抽出保护装置用于限制两个伸缩部件彼此抽出。例如，DE 100 2004 009 188 A1公开了可轴向调节的转向主轴，其中内管具有外键槽系统，所述外键槽系统使得内管相对于旋拧入外管的套管止动。因此，提供了抽出保护装置或抽出限制装置。

WO 2010/086269 A1公开了伸缩轴，其中通过密封件使外管相对于内管密封。

发明内容

从已知的现有技术出发，本发明的目的是提供用于机动车辆转向系统的轴，所述轴提供进一步简化的构造。

该目的是通过具有权利要求1的特征的用于机动车辆的转向系统的轴而实现。从属权利要求给出了有利的改进方案。

因此，提出了用于机动车辆的转向系统的轴，包括外管和内管，所述内管可以相对于外管伸缩，内管在外管中固定地引导从而随其旋转以传递扭矩，并且内管的内端容纳在外管中，在内管的内端处设置用于限制内管从外管中抽出的抽出保护装置。根据本发明，抽出保护装置具有至少一个弹跳闭锁元件，以便以适形锁定方式限制内管从外管中抽出。

借助于抽出保护装置具有至少一个弹跳闭锁元件从而以适形锁定方式限制内管从外管中抽出的事实，可以提供抽出保护装置的简单实施方案。在此，弹跳闭锁元件可以以一定方式构造从而实现轴的特别简单的组装。这是借助于如下事实来实现的：内轴推入外轴，闭锁元件首先抵抗其弹簧应力而被压缩，然后在越过外管中的底切之后，闭锁元件由于弹簧应力展开从而随后提供内管相对于外管的抽出保护装置。换言之，可以通过将内管和外管推到一起实现简单组装，不再需要其它组装步骤。在此，弹跳闭锁元件以提供倒钩的方式接合在外管中的底切后方。

抽出保护装置因此也可以仅附接在内管上，其结果是可以省略在外管上设置抽出保护装置的复杂的额外组装步骤。

释放的闭锁元件优选相对于内管的轴线以锐角设置。在此，所述角度优选小于90°，优选小于70°，特别优选小于45°。由于闭锁元件在朝向内管的主要部分的方向上具有锐角的构造，当将内管推入外管时，可以构造与推入方向相反指向的闭锁元件，所述闭锁元件在弹回之后简单地形成倒钩从而限制内管从外管中抽出。此外，相应的角构造可以实现的情况是：即使在抽出保护装置受到负载的情况下，即如果尝试将内管从外管中抽出，力分量作用在闭锁元件上，从而对内管从外管中的抽出提供了尽可能高的阻力。特别地，在锐角的情况下，产生了充分的闭锁元件的压缩负载，其结果是为限制抽出动作提供尽可能高的阻力。通过这种方式，闭锁元件具有自锁定构造。

外管可以优选提供底切，至少一个用于限制内管从外管中抽出的闭锁元件可以支撑在所述底切上。通过底切，可以以简单方式提供外管中的限定位置，在所述限定位置下内管与外管的锁定被预先确定。

外管特别优选包括具有较小直径的区域和具有较大直径的区域，内管在具有较小直径的区域中固定地引导从而随其旋转，内管的内端连同抽出保护装置容纳在具有较大直径的区域中，底切设置在具有较大直径的区域和具有较小直径的区域的过渡之处。当将内管推入外管时，闭锁元件还可以特别优选地在外管的底切后方在径向方向上弹开，从而构造用于限制内管从外管中抽出的倒钩。

为了提供具有尽可能低的摩擦或甚至无摩擦的抽出保护装置，可以设置多个闭锁元件，所述多个闭锁元件在释放状态下共同提供外径，所述外径小于外管的在外管的具有加宽直径的区域中的内径。通过这种方式，在正常操作的过程中，闭锁元件不与外管接触。闭锁元件支撑在外管上，因此仅当抽出保护装置针对抽出动作提供限制时，提供抵抗抽出的阻力。

为了能够实现抽出保护装置与内管的简单和迅速的组装，抽出保护装置优选具有用于导入到内管的内部空间中的圆柱形部段，圆柱形部段具有至少一个适形锁定元件，所述适形锁定元件可以以适形锁定的方式锁定至内管的例如凹槽的凹部。通过这种方式，可以在将内管和外管推到一起之前的工艺步骤中将抽出保护装置迅速和简单地附接至内管。

为了避免首次将内管推入外管的过程中出现卡死，抽出保护装置优选具有圆柱形部段用于导入到内管的内部空间，所述圆柱形部段的长度使得导入内管的圆柱形本体的部段突出超过内管的内端，使得所有闭锁元件能够基本上平行于圆柱形本体以弹跳方式发挥作用。通过这种方式，在推入动作的过程中闭锁元件紧靠圆柱形部段，其结果是可以避免在推入动作的过程中由于闭锁元件可能的倾斜或夹死造成的内管的卡死。

在一个有利的实施方案中，至少一个弹跳闭锁元件沿径向受到向外的预应力而进入闭锁位置，从而限制内管从外管中抽出，其结果是可以可靠地实现对应于弹跳闭锁元件的释放位置的闭锁位置。

抽出保护装置和特别是闭锁元件优选由塑料、钢或弹簧钢构成。然而特别优选塑料。

轴可以特别优选地以转向轴或转向主轴的形式构造，并且相应地能够设置在转向柱和转向小齿轮之间，或设置在方向盘和转向轴之间。

附图说明

通过如下附图说明更详细地解释本发明的进一步优选的实施方案和方面，其中：

图1显示了组装状态下的轴的侧面示意图，

图2显示了图中轴的立体示意图，其中轴被抽出了，和

图3显示了容纳在外管中并且提供抽出保护装置的内管的截面示意图。

具体实施方式

下文使用附图描述优选的示例性实施方案。在此，不同附图中相同、相似或作用相同的元件用相同的附图标记表示，并且在如下描述中部分省略所述元件的重复描述，从而避免冗余。

图1至图3示意性地显示了具有内管2和外管3的轴1。内管2被设置成可以在外管3中沿轴向伸缩，使得内管2可以相对于外管3进行轴向位移。

内管2上设置叉状物4，所述叉状物4是万向节的一部分，内管2在输出侧经由所述万向节连接至接着的转向构件。例如，转向齿轮或转向小齿轮可以以已知方式设置在以转向轴的形式显示的轴1的输出侧端部，输入的转向扭矩然后经由转向齿轮或转向小齿轮传递至齿条并且经由拉杆传递至机动车辆的待转向的车轮。

外管3上同样设置叉状物4，所述叉状物4是万向节的一部分，外管3经由所述万向节连接至轴1的驱动侧端部。例如，方向盘可以经由转向主轴附接至轴1的驱动侧端部，所述转向主轴在转向柱中引导，驾驶员可以经由方向盘在轴1中输入相应的转向扭矩。

正如图2中特别清楚可见，内管2可以在轴1的轴线100的方向上相对于外管3伸缩。内管2在外管3中固定地引导从而经由外键槽系统20随其旋转，所述外键槽系统20与外管3中相应的互补键槽系统(图2中未显示)接合。因此，通过以这种方式构造的适形锁定连接，待经由外管3传递至内管2的转向扭矩可以基本上没有游隙地传递。尽管轴1可以以这种方式沿轴向伸缩，对于围绕轴1的轴线100的旋转来说基本上没有游隙。

抽出保护装置5设置在内管2的内端26处，通过所述抽出保护装置5可以限制内管2从外管3中抽出。在轴1的组装状态下，内管2的内端26容纳在外管3中。

抽出保护装置5具有多个弹跳闭锁元件54，所述弹跳闭锁元件54受到朝向外部的预应力。换言之，当闭锁元件54释放并且因此当由其构造的弹簧释放时，闭锁元件54朝向外部指向，亦即远离内管2的轴线200。

正如由图3的截面图可见，闭锁元件54朝向内管2的轴线200以锐角α设置，使得闭锁元件54的端部朝向内管2的主要部分指向。

在轴1的第一次组装的过程中，在推入方向X上将内管2推入外管3，其结果是闭锁元件54首先回弹从而朝向后方指向，然后如图3中所示，在外管3的底切30的后面彼此弹开使得内管2相对于外管3不再能够与推入方向X相反地抽回到超过所述位置。因此，当将内管2推入外管3时，在抽出保护装置5越过底切30之后，闭锁元件54形成倒钩，所述倒钩阻碍内管2相对于外管3与推入方向X相反地抽回。为了限制内管2从外管3中抽出，闭锁元件54和特别是其端部支撑在外管3的底切30上。

外管3包括具有较小直径的部段32，所述部段32的内径基本上对应于内管2的外径。在外管3的所述具有较小直径的部段32中，内管2基本上在旋转方向上没有游隙地延伸，因此可以在轴向方向上伸缩。在所述具有较小直径的部段32中，外管3的内键槽系统相对于内管2的外键槽系统20互补，并且也被设置成在内管2和外管3之间提供在旋转方向上固定而基本上没有游隙的连接。

此外，外管3提供具有加宽直径的部段34，所述部段34的内径A大于内管2的外径。外管3的具有加宽直径的部段34中的内径A也具有比抽出保护装置5的最大直径更大的直径。抽出保护装置5的最大直径具体地通过处于释放和伸展的闭锁状态下的所有闭锁元件54的直径来限定。因此，特别是在外管3的具有加宽直径的区域34中，内管2可以相对于外管3进行位移，而释放的闭锁元件54并不与外管3接触。因此，在抽出保护装置5和外管3之间根本不发生任何摩擦，其结果是内管2和外管3之间的位移力不受抽出保护装置5的影响。

抽出保护装置5插入内管2的内部空间22。为此目的，抽出保护装置5具有圆柱形部段50，所述圆柱形部段50的外径d基本上对应于内管2的内部空间22的内径D。因此，可以简单地将圆柱形部段50引入内管2。

在所显示的示例性实施方案中，为了将抽出保护装置5保持在内管2中，在圆柱形部段50的外侧上设置弹性适形锁定元件52，所述适形锁定元件52可以锁扣至设置在内管2中的互补凹槽24。当将抽出保护装置5在内端26处推入内管2时，在引入圆柱形部段50的过程中，适形锁定元件52受到径向预应力并且相应地弹入凹槽24。因此，抽出保护装置5可以以简单方式锁扣至内管2，其结果是能够简单地组装抽出保护装置5。

此外，抽出保护装置5可以在之前的工艺步骤中已经连接至内管2，并且特别地可以通过适形锁定元件52简单地夹在内管2中，所述适形锁定元件52在内管2的在外管3中引导的端部26处锁扣至相应凹槽24。

在将内管2连接至外管3的过程中，在推入方向X上将内管2推入外管3，闭锁元件54朝向后方(即朝着与推入方向X相反的方向)紧靠抽出保护装置5的圆柱形本体50。在内管2的内端26或抽出保护装置5的前端到达外管3的具有更大直径的区域34并且因此越过底切30时，闭锁元件54因其弹簧预应力外弹并且构成倒钩。如果想要相对于外管3与推入方向X相反地抽出内管2并且越过由底切30和抽出保护装置5的几何结构限定的位置，闭锁元件54则与底切30接触。

因此，抽出保护装置5提供了抵抗内管2从外管3中无意抽出的固定装置。然而同时，通过将内管2简单地推入外管3就能够实现特别简单的组装。

在闭锁元件54的闭锁位置(即释放位置)下，各个闭锁元件54和内管2的轴线200之间的锐角α优选小于90°，特别优选小于70°，非常特别优选小于45°，使得如果施加抽出力(该抽出力会通过抽出保护装置5被制止)，压缩主要施加至闭锁元件54，所述压缩也将构造成自锁倒钩。

抽出保护装置5可以由塑料、钢或弹簧钢构成，其结果是可以提供可靠的构造，甚至是受到预应力的闭锁元件54，正如受到预应力的适形锁定元件52那样。

在将内管2推入外管3的具有较小直径的区域32的过程中，为了使闭锁元件54能够回弹而不会由于闭锁元件54的厚度造成内管2卡在或夹在外管3中，圆柱形部段50优选具有长度h，所述长度h被构造成使得一部分圆柱形部段50在推入方向X上突出超过内管2的内端26，这使得闭锁元件54可以与弹簧预应力相反地基本上偏斜至圆柱形部段50而不会邻接内管2的内端26。换言之，圆柱形部段50优选在内端26前方突出的程度至少对应于闭锁元件54在完全偏斜和收缩状态下的长度。这可以避免如下情况：当在第一次组装的过程中将内管2推入外管3时，抽出保护装置5(其闭锁元件54与推入方向X相反地接近圆柱形部段50)的直径不超过外管3的具有较小直径的区域32的内径。通过这种方式，可以实现内管2至外管3的无障碍推入而不会出现夹死或卡死。

如果可行的话，单独示例性实施方案中显示的所有单独特征可以彼此组合和/或彼此互换而不偏离本发明的范围。

附图标记列表

1 轴

2 内管

20 外键槽系统

22 内部空间

24 凹槽

26 内端

3 外管

30 底切

32 具有较小直径的区域

34 具有较大直径的区域

4 叉状物

5 抽出保护装置

50 圆柱形部段

52 适形锁定元件

54 闭锁元件

100 轴的轴线

200 内管的轴线

X 推入方向

α 闭锁元件和内管的轴线之间的角度

D 内管的内径

d 抽出保护装置的圆柱形部段的外径

A 外管的具有较大直径的区域的内径

a 具有展开闭锁元件的抽出保护装置的最大直径

h 抽出保护装置的圆柱形部段的长度

Claims (11)

1.用于机动车辆的转向系统的轴(1)，包括外管(3)和内管(2)，所述内管(2)能够相对于外管(3)伸缩，内管(2)在外管(3)中固定地引导从而随其旋转以传递扭矩，并且内管(2)的内端(26)容纳在外管(3)中，在内管(2)的内端(26)处设置用于限制内管(2)从外管(3)中抽出的抽出保护装置(5)，

其特征在于

抽出保护装置(5)具有至少一个弹跳闭锁元件(54)，以便以适形锁定方式限制内管(2)从外管(3)中抽出；并且

所述抽出保护装置(5)具有用于导入内管(2)的内部空间(22)中的圆柱形部段(50)，所述圆柱形部段(50)具有至少一个适形锁定元件(52)。

2.根据权利要求1所述的轴(1)，其特征在于，释放的闭锁元件(54)相对于内管(2)的轴线(200)以锐角(α)设置。

3.根据权利要求1或2所述的轴(1)，其特征在于，外管(3)设置有底切(30)，至少一个用于限制内管(2)从外管(3)中抽出的闭锁元件(54)能够支撑在所述底切(30)上。

4.根据权利要求3所述的轴(1)，其特征在于，外管(3)包括具有较小直径的区域(32)和具有较大直径的区域(34)，内管(2)在所述具有较小直径的区域(32)中固定地引导从而随其旋转，内管(2)的内端(26)连同抽出保护装置(5)容纳在所述具有较大直径的区域(34)中，底切(30)设置在具有较大直径的区域(34)至具有较小直径的区域(32)的过渡之处。

5.根据权利要求4所述的轴(1)，其特征在于，当将内管(2)推入外管(3)时，闭锁元件(54)能够在外管(3)的底切(30)之后弹开，从而构成用于限制内管(2)从外管(3)中抽出的倒钩。

6.根据权利要求4所述的轴(1)，其特征在于，设置多个闭锁元件(54)，所述多个闭锁元件(54)在释放状态下共同提供外径(a)，所述外径(a)小于外管(3)的在外管(3)的具有加宽直径的区域(34)中的内径(A)。

7.根据前述权利要求1-2和4-6中任一项所述的轴(1)，其特征在于，所述适形锁定元件(52)能够以适形锁定方式锁定至内管(2)的凹部。

8.根据权利要求7所述的轴(1)，其特征在于，所述的凹部包括凹槽(24)。

9.根据权利要求1所述的轴(1)，其特征在于，所述圆柱形部段(50)具有长度(h)，所述长度(h)使得导入内管(2)中的圆柱形本体(50)的部段突出超过内管(2)的内端(26)，使得所有闭锁元件(54)能够以基本上平行于圆柱形本体(50)以弹跳方式发挥作用。

10.根据前述权利要求1-2、4-6和8-9中任一项所述的轴(1)，其特征在于，至少一个弹跳闭锁元件(54)受到向外的预应力而进入闭锁位置，从而限制内管(2)从外管(3)中抽出。

11.根据前述权利要求1-2、4-6和8-9中任一项所述的轴(1)，其特征在于，所述轴(1)以转向轴或转向主轴的形式构造。