CN109562777B - 用于制造长度可调式转向轴的方法和长度可调式转向轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造长度可调式转向轴(2)的方法，该长度可调式转向轴(2)包括中空轴(21)，带齿轴(22)以沿轴向方向(L)可伸缩的方式被接纳在中空轴(21)中，所述带齿轴具有齿状部(23)，齿状部(23)在外圆周上具有沿轴向方向延伸的齿(24)，并且齿状部(23)以形状配合的方式接合在中空轴(21)的内部齿状部(211)中。由热塑性塑料制成的滑动层(5)至少部分地被引入内部齿状部(211)与齿状部(23)之间。本发明的目的是允许对滑动层在齿状部上的固定进行改善。根据本发明，这是以下述方式实现的：在引入滑动层(5)之前，形状配合元件(8)形成在齿形轴(22)的齿状部(23)或中空轴(21)的内部齿状部(211)的区域中，所述形状配合元件与滑动层(5)进行接合以便形成在轴向方向上起作用的形状配合连接。

Description

用于制造长度可调式转向轴的方法和长度可调式转向轴
技术领域
本发明涉及一种用于制造长度可调式转向轴的方法，该长度可调式转向轴包括中空轴，带齿轴被接纳在该中空轴中以便沿轴向方向可伸缩，所述带齿轴具有齿状部，该齿状部在外圆周上具有沿轴向方向延伸的齿，并且该齿状部以形状配合的方式接合在中空轴的内部齿状部中，其中，由热塑性塑料材料制成的滑动层至少部分地附接在内部齿状部与所述齿状部之间。由根据本发明的方法所制造的转向轴同样地是本发明的主题。
背景技术
例如从DE 10 2014 105 822 A1或US 2015/0210309中已知了在开头所提到的类型的可伸缩式转向轴，该可伸缩式转向轴在机动车辆的转向机构中用来将转向扭矩从方向盘传递至转向齿轮。为了使方向盘相对于驾驶员的位置能够沿纵向方向调节，即沿纵向轴线的方向调节，方向盘与转向齿轮之间的至少一个轴部分被设计成是可伸缩的并且因此是长度可调的。该长度可调式轴部分可以形成驾驶员侧的转向主轴、或者形成介于转向主轴与转向齿轮之间的中间转向轴。
转向轴具有第一轴部件和第二轴部件，该第一轴部件构造为具有内部齿状部的中空轴，该内部齿状部具有沿轴向方向延伸的齿，该第二轴部件构造为带齿轴，该带齿轴在所述第一轴部件中可伸缩并且该带齿轴具有外部齿状部，该外部齿状部用于传递扭矩且以形状配合的方式接合在内部齿状部中，并且该外部齿状部使得所述两个轴部件能够相对于彼此进行伸缩式轴向调节。
在由金属材料、特别由钢或铝合金构成的齿状部与内部齿状部之间布置有滑动层。滑动层由下述塑料材料构成：该塑料材料比齿状部的金属材料更软且更有弹性，并且与齿状部的金属表面进行滑动式接触的该塑料材料具有较低的摩擦阻力。基于此，旋转间隙被减小，并且在进行伸缩调节中所产生的摩擦力被减至最小。这使得在无任何突然中断(伸出/滑动作用)的情况下能够对方向盘进行无间隙的精确转向以及对方向盘进行舒适平稳且一致的纵向定位。此外，有利地抑制了振动的传递和噪声的产生。
通过包覆模制而成为滑动涂层的滑动层可以由热塑性塑料材料构成，其中，熔融状态的塑料材料通过注塑成型方法而被施加至齿状部以便形成层，如在所提到的DE 102014 105 822 A1或US 2015/0210309中描述的。呈这种方式的滑动层以力配合的方式连接至齿状部。在塑料材料层的外部自由表面之间存在滑动接触，该外部自由表面远离力配合连接部并且该外部自由表面当进行调节时相对于中空轴的内部齿状部与带齿轴共同地沿轴向方向移动。
在所阐述的现有技术的包覆模制特征的力配合连接中，滑动层与齿状部之间的固定连接通过调节时作用的力而在轴向方向上受到剪切力的应力。基于此，滑动层可以从齿状部中释放，使得所述滑动层在调节时不再被夹住并且可以以不受控的方式沿轴向方向在内部齿状部与齿状部之间行进。在最坏情况中，滑动层可以沿轴向方向从带齿轴中被拉出，这潜在地导致调节受损害。
考虑到上述一系列问题，本发明的一个目的是指定一种方法，该方法使得能够改善滑动层至齿状部的紧固。此外，提供了一种使滑动层的附接得以改善的转向轴。
发明内容
为了解决上述一系列问题，根据本发明提出的是，在附接滑动层之前，在带齿轴的齿状部或中空轴的内部齿状部的区域中构造有形状配合元件，其中，所述形状配合元件与滑动层进行接合以用于形成在轴向方向上有效的形状配合连接。
根据本发明，带齿轴或中空轴的齿状部区域中的表面设置有形状配合元件，所述形状配合元件沿轴向方向相对于滑动层上的相应的形状配合元件被支承。以轴向方式有效的这种类型的形状配合元件可以例如包括横向于轴向方向延伸的长形腹板型突出部、肋型突出部或压条型突出部以及/或者槽型或凹槽型凹陷部，或者，也可以包括穹状突出部或带齿部以及/或者槽型或碗型凹陷部。
按照根据本发明的方法，表面在与滑动层进行固定连接之前设置有形状配合元件。与滑动层的形状配合接合可以在随后方法步骤中通过以下方式来执行：将滑动层的塑料材料形成到形状配合元件中使得滑动层的塑料材料紧靠形状配合元件并且因此形状配合元件与塑料材料进行接合。
在本发明的情况下，形状配合元件可以构造在带齿轴上，滑动层将用以固定地连接至带齿轴，其中，如在上面所阐述的现有技术中的那样，当进行调节时在中空轴的内部齿状部与滑动层之间存在滑动接触。类似地可能的是，形状配合元件构造在中空轴中，以便将滑动层沿轴向方向固定在中空轴中，使得在带齿轴的齿状部与滑动层之间存在滑动接触。
带齿轴的齿状部应被理解为外部齿状部。
滑动层可以通过由热塑性塑料材料制成的滑动涂层来形成，其中，齿状部或内部齿状部通过该滑动涂层被包覆模制。在包覆模制的情况下，如上面所阐述的现有技术中描述的，在注塑成型方法中包括形状配合元件的齿状部被熔融塑料材料封围，使得形状配合元件在固化之后被嵌入在滑动层的塑料材料体中。构造为滑动涂层的滑动层将成为与带齿轴或中空轴进行固定连接的部件。根据本发明，在齿状部与滑动层之间构造有载荷承受能力特别高的物质对物质接合的且形状配合的连接。
滑动层可以替代性地由沿轴向方向插入齿状部与内部齿状部之间的滑动套筒形成，其中，形状配合元件塑性地形成在滑动套筒中。滑动层在本文中可以通过下述滑动套筒来实现：该滑动套筒最初单独地制造，例如通过注塑成型方法或挤压方法由塑料材料单独地制造。所述滑动套筒的尺寸和形状被调整成使得：该滑动套筒以在沿轴向方向尽可能无间隙地或通过在径向弹性预张紧的情况下通过尺寸较小(undersize)的方式可以被压配合到带齿轴的齿状部上，或者该滑动套筒通过尺寸较大(oversize)的方式可以被压配合到中空轴的内部齿状部中使得产生了滑动套筒在齿上的力配合的坐置。然后，根据本发明的形状配合元件形成在滑动套筒的以力配合方式承载的坐置面中。这可以早已通过滑动套筒本身在被压配成紧配合时施加的弹性力来执行。替代性地或另外地，接触力可以随后从外部被施加到滑动套筒的自由滑动面上，使得形状配合元件在滑动套筒的塑料材料中形成形状配合接合的同时被塑性地压配合。在长度可调式转向轴的制造时可以优选地施加外部接触力，原因在于，将带齿轴形状配合地轴向插入到中空轴中时滑动套筒在齿状部与内部齿状部之间被同轴地压缩。为此，带齿轴设置有形状配合元件，并且滑动套筒轴向地附接至设置有形状配合元件的区域。与滑动套筒相连的带齿轴随后沿轴向方向被插入到中空轴中，其中，从外部使滑动套筒沿径向压靠带齿轴的力通过内部齿状部而从外部施加在滑动面上。本文中的形状配合元件被嵌入塑料材料中，并且形状配合元件借助于在此所形成的形状配合连接而使滑动套筒固定地连接至带齿轴，从而形成根据本发明的滑动层。替代性地，可能的是，形状配合元件构造在中空轴的内部齿状部的区域中。在该情况下，滑动套筒首先沿轴向方向插入到内部齿状部中，并且滑动套筒当沿轴向插入带齿轴时随后从内部压靠在形状配合元件上，使得实现了固定地连接至中空轴的滑动层，带齿轴被安装成使得在所述滑动层中轴向可伸缩。
替代性地，可以提供的是，滑动套筒在附接并定位在带齿轴上之后，或者相应地在将滑动套筒结合并定位在中空轴中之后，引入热能并且滑动套筒被加热成使得滑动套筒紧靠形状配合元件，并且因此构造了滑动套筒与形状配合元件之间的形状配合。
可以提供的是，形状配合元件构造为具有沿轴向方向相互间隔开的多个凸起部和/或凹陷部的轮廓特征。轮廓特征可以具有例如呈上述突出部形式的多个前述凸起部，或者具有如上面已经描述的形成到表面中的多个凹陷部，或者具有以交替方式布置的凸起部和凹陷部。由多个凸起部和/或凹陷部以这种方式所形成的轮廓特征可以优选地延伸横跨齿状部或内部齿状部的区域中的平面扩展的一部分。在本文中有利的是，滑动层中的可靠的形状配合接合被确保在该轮廓特征的表面区域中，所述可靠的形状配合接合由于平面扩展而确保了力沿轴向方向的可靠且均匀的传递，基于此，确保了滑动层紧密坐置在齿状部或内部齿状部中。
可以被设计为轮廓特征的形状配合元件优选地构造在齿表面上或齿表面中、优选地构造在齿状部或内部齿状部的齿的齿面上。基于此，可以增大滑动层在齿状部上的粘附而不需要必须被设置在齿的外部的附加紧固装置，比如例如反向承载件、掣爪或类似件，这些必须被设置在齿的外部的附加紧固装置可能不利地使齿状部变弱或者增大安装空间。根据本发明，在本文中确保了滑动层在齿的操作时特别受应力的侧向区域中具有特别强的粘附力。另外在本文中有利地是，滑动层由于借助于齿面所传递的扭矩而在转向时被压靠在根据本发明的形状配合元件上，基于此，在操作时形状配合连接附加地以可靠的方式被保持处于接合。另外地或替代性地，形状配合元件可以构造在齿尖上并且/或者沿周向方向构造在介于齿之间的中间区域中。
在该方法的实施方案中，有利的是，形状配合元件塑性地形成在齿状部或内部齿状部的表面中。用于使材料塑性变形的方法通过以高压局部地压工具而产生凹陷部。该材料在此以积聚成紧邻凹陷部的凸起部的形式塑性地移位，使得产生呈平面连续方式的轮廓特征。
形状配合元件优选地借助于沿轴向方向在齿状部的表面上滚动的旋转式异型滚轮而被滚压到表面中，例如通过滚光式滚轮或滚花式滚轮而被滚压到表面中。本身已知的用于冷成型的这种类型的方法实现了有效且经济的制造。表面另外地以局部的方式被加强，基于此，增大了载荷承载能力和耐用性。为了在所述表面中形成形状配合元件，带齿轴或中空轴可以沿轴向方向在优选地相互相对的异型滚轮之间移动穿过。呈滚花形式的轮廓特征可以以有效连续的方法借助于构造为滚光式滚轮或滚花式滚轮的异型滚轮而被压印——即冷成型——在相对应的表面中。在形状配合元件的形成期间，异型滚轮优选地具有相互固定且非可变的轴向间距。滚花部可以以平面的方式延伸、例如延伸超过齿的齿面，并且滚花部可以具有以交替的方式布置的凸起部和凹陷部。可以提供被布置成相互平行以用于形成简单滚花部的长形凸起部和凹陷部，或者另外，可以提供具有以十字形方式布置的凸起部和凹陷部的十字型滚花部。在所形成的特征的深度和形状方面以及在所形成的特征的相互间距方面，形状配合接合可以通过滚花部的特定设计实施方式而适于相应的材料特性。通过已滚花的面而实现能够承载载荷的、至滑动层的连续耐用的形状配合连接。
形状配合元件的深度可以优选地为滑动层的材料厚度的10％至40％。基于此，形状配合元件和滑动层可以以形状配合的方式相互接合，同时提供改进的力传递。在滑动层具有不同材料厚度的情况下，在滑动层与形状配合元件相互作用的区域，即形状配合元件接合在滑动层中的区域的材料厚度与形状配合元件的深度的设计有关。例如滚花部的形状配合元件的深度可以优选地介于0.05mm与0.30mm之间。基于此确保了通过结合有根据本发明的形状配合元件而不会产生对齿状部的功能障碍。此外，可以借助于非减(non-subtractive)冷成型——例如通过滚光、滚花、或压印——以经济地方式产生形状配合元件。
根据本发明的长度可调式转向轴包括中空轴，带齿轴被接纳在该中空轴中以便沿轴向方向可伸缩，所述带齿轴具有齿状部，该齿状部在外圆周上具有沿轴向方向延伸的齿，并且该齿状部以形状配合的方式接合在中空轴的内部齿状部中，其中，由热塑性塑料材料制成的滑动层至少部分地附接在内部齿状部与齿状部之间。为了改善滑动层与齿状部的紧固，根据本发明提出的是，在带齿轴的齿状部或中空轴的内部齿状部的区域中构造有形状配合元件，其中，所述形状配合元件与滑动层接合以用于形成在轴向方向上有效的形状配合连接。
优选地根据上述方法来执行转向轴的制造。在本文中有利的是，形状配合元件包括具有沿轴向方向相互间隔开的多个凸起部和/或凹陷部的轮廓特征，所述凸起部和/或凹陷部优选地布置成是等距的。
滑动层可以构造为通过注塑成型方法施加至齿状部并且以形状配合的方式连接至所述齿状部的包覆模制部。替代性地，滑动层可以构造为制造成单独部件并且在随后步骤中被插入中空轴与带齿轴之间的滑动套筒。在任何情况下，形状配合元件接合在滑动层中以用于形成在轴向方向上有效的形状配合连接。
附图说明
在下文中将通过附图对本发明的各有利实施方式进行更详细地描述，在附图中：
图1示出了机动车辆转向机构；
图2以立体图示出了根据本发明的转向轴；
图3以立体图示出了根据图2的转向轴的中空轴；
图4以立体图示出了根据图2的转向轴的带齿轴；
图5示出了在借助于滚光装置在带齿轴中形成根据本发明的形状配合元件的期间的带齿轴；
图6沿轴向方向示出了在根据图5的滚光装置上的视图；
图7示出了带齿轴在滚光之后的详细视图；
图8示出了根据图7的带齿轴的放大的横截面图，该带齿轴被夹持在注塑成型工具中；
图9示出了在对塑料材料进行注塑之前穿过处于闭合状态的注塑成型工具的纵向截面；
图10示出了在对塑料材料进行注塑之后穿过根据图8的注塑成型工具的纵向横截面，该注塑成型工具处于闭合状态；以及
图11示出了穿过根据图9的注塑成型工具的纵向横截面，该注塑成型工具处于脱模(打开)状态。
具体实施方式
在各个附图中，相同的零部件始终设置有相同的附图标记，并且因此，相同的零部件通常也分别被标识或提到仅一次。
机动车辆转向机构100在图1中示意性被图示出，其中，驾驶员借助于方向盘102可以手动地将作为转向命令的转向扭矩(转向力矩)引入到转向轴1中。转向运动借助于转向轴1被传递至与齿条106啮合的转向小齿轮104，该齿条106又通过横拉杆108的移位而将预定转向角度传递至机动车辆(未图示出)的可转向轮100。
电辅助力辅助装置可以设置成呈如下形式：联接至输入侧处的转向轴1的辅助力辅助装置112、联接至小齿轮104的辅助力辅助装置114、以及/或者联接至齿条106的辅助力辅助装置116。相应的辅助力辅助装置112、114或116将辅助扭矩耦合到转向轴1和/或转向小齿轮104中、并且/或者将辅助力耦合到齿条106中，基于此而辅助驾驶员对转向机构进行操作。在图1中图示出的三个不同的辅助力辅助系统112、114和116示出了用于所述系统的布置的可能位置。
通常，所示出的位置中仅有一个单个位置被辅助力辅助装置112、114或116占据。用于借助于相应的辅助力辅助装置112、114或116来辅助驾驶员所施加的相应的辅助扭矩或辅助力是在考虑到由驾驶员所引入的转向力矩的情况下确定的，所述转向力矩由扭矩传感器118来确定。作为引入辅助扭矩的替代方案或者与引入辅助扭矩相结合，可以通过辅助力辅助装置112、114或116将额外的转向角度引入到转向系统中，所述额外的转向角度被加入至由驾驶员借助于方向盘102所施加的转向角度。
转向轴1在输入侧上具有连接至方向盘102的输入轴10，并且转向轴1在输出侧上具有通过转向小齿轮104连接至齿条106的输出轴12。输入轴10和输出轴12借助于扭杆(在图1中不能看到)以弹性旋转的方式彼此联接。因此，在输出轴12相对于输入轴10没有以完全同步的方式旋转时，由驾驶员借助于方向盘102引入到输入轴10中的扭矩总是导致输入轴10相对于输出轴12进行旋转。在输入轴10与输出轴12之间的该相对旋转可以通过旋转角度传感器进行测量，并且与输出轴12有关的相应的输入扭矩可以以相应的方式借助于扭杆的已知抗扭刚度来确定。扭矩传感器118以这种方式配置成确定输入轴10与输出轴12之间的相对旋转。这种扭矩传感器118在原理上是已知的并且例如由如在下文中将描述的电磁传感器组件来实现、或者由对相对扭转进行测量的另一测量装置来实现。
因此，仅在输出轴12以抵抗扭杆的转动阻力的方式相对于输入轴10扭转时，由驾驶员通过方向盘102分别施加至转向轴1或输入轴10的转向力矩将通过所述辅助力辅助系统112、114、116中的一者使辅助扭矩引入。
扭矩传感器118也可以替代性地布置在位置118’处，其中，在该状况下，转向轴1分成存在于输入轴10和输出轴12中，并且因此借助于扭杆的弹性旋转联接存在于另一位置处，以便能够确定相对旋转并且因此以相应的方式确定因借助于扭杆联接至输入轴10的输出轴12的相对扭转所引入的输入扭矩和/或辅助扭矩。
根据图1的转向轴1还包括至少一个万向接头120，转向轴1的在机动车辆中的轮廓可以借助于所述至少一个万向接头120而适于空间状况。转向轴1的中间转向轴根据本发明构造为长度可调式转向轴2，其中，转向轴1的该中间转向轴在图示出的示例中布置在两个万向接头120之间并将输出轴12连接至转向齿轮103的小齿轮104。
图2示出了处于组装状态的转向轴2的立体图。
转向轴2包括中空轴21和带齿轴22。带齿轴22具有带有多个齿24的齿状部23，所述多个齿24布置在外圆周上并且所述多个齿24沿纵向轴线L的方向延伸、即在齿状部23的长度V上轴向地延伸。中空轴21和带齿轴22在其接合侧端部上各自具有一个万向接头轭121。
在图3中以立体图示出的中空轴21具有接纳开口26，该接纳开口26朝向带齿轴22敞开并且在该接纳开口26中构造有具有齿212的内部齿状部211，带齿轴22能够沿轴向方向——即沿纵向轴线L的方向——被接纳在所述内部齿状部211中。为了建立扭矩配合连接，带齿轴22通过其自由端部而沿轴向方向——即沿纵向轴线L的方向——被引入到中空轴21的接纳开口26中，使得实现了在图2中图示出的组装状态，其中，由于齿24和齿212的相互接合并由于滑动涂层5的相互连接而形成了与绕纵向轴线L旋转有关的形状配合的连接。处于该组装状态的带齿轴22和中空轴21可以沿纵向轴线L的方向相对于彼此轴向地移动，以便用于使间距差异均衡，如由图2中的双向箭头所指示的。
在图5和图6中图示了包括有两个滚光式滚轮61和62的滚光装置6。滚光式滚轮61和62可以绕旋转轴线61a和62a自由地旋转。旋转轴线61a和62a布置成相互平行且相互间隔开，使得在旋转轴线61a与旋转轴线62a之间垂直穿过的加工通道63在滚光式滚轮61的外圆周面与滚光式滚轮62的外圆周面之间保持空置。旋转轴线61a和62a具有固定的且非可变的相互间距。
滚光式滚轮61和62在其圆周面上各自具有两个环形滚花轮廓部64，该圆周面在加工通道中彼此相对，所述两个环形滚花轮廓部64在其相互倾斜且关于旋转轴线61a和62a倾斜的锥形壳面上具有多个滚花齿65。滚光式滚轮61和62至少在滚花轮廓部64的区域中由比带齿轴22的材料明显更硬的硬质材料制成，该硬质材料例如为硬质金属或硬化的工具钢。
为了执行根据本发明的方法，带齿轴22通过其自由端部而沿纵向轴线L的方向被引入到介于滚光式滚轮61与滚光式滚轮62之间的加工通道63中，如在图5中示出的，基于此，滚光式滚轮61和62由于带齿轴的引入而被设置为反向旋转。滚光式滚轮61与滚光式滚轮62的间距定尺寸成使得：滚花轮廓部64通过预定加工压力而压靠在相邻的齿24a和24b的齿面上，所述齿面沿周向方向相互相对，如从图6可以得到的。带齿轴22的齿状部23由于带齿轴22沿纵向轴线L的方向进行前进运动而移动到滚光装置6的加工通道63中。滚花轮廓部64在本文中在齿24a和24b的齿面上滚动，并且滚花齿65通过塑性冷成型而形成在齿24a和24b的表面中。基于此，在齿24a和24b的齿面上并且沿纵向轴线L的方向、至少在长度V的一部分上连续地形成有滚花部8，所述滚花部8形成以平面方式在齿24a和24b的齿面上延伸的轮廓特征，该轮廓特征具有沿纵向轴线L的方向交替地形成的凹陷部81以及在凹陷部81之间积聚的凸起部82。凹陷部81和凸起部82各自横向于纵向轴线L延伸，从而使得能够形成沿轴向方向有效的形状配合连接。
前进运动可以被理解为带齿轴22在纵向轴线的方向上具有反向方向及不具有反向方向的移位。因此，对于带齿轴22而言既可能设置有在齿状部23的整个长度上延伸的连续滚花部8，而且又可能设置有局部滚花部8，原因在于，带齿轴22在已经实现预定长度的滚花部8时从滚光装置6的运动被设定为沿反向方向。
作为带齿轴22的前进运动到滚光装置6中的替代方案，可以提供的是，滚光式滚轮61和62能够借助于机动驱动件以反向旋转的方式被驱动，其中，齿状部23沿纵向轴线L的方向被拉入到滚光装置的加工通道63中。
图7示出了在施加滑动层5之前处于部分已加工状态的带齿轴22，其中，该滑动层5在示出的示例中被实现为塑料材料包覆模制部。带齿轴优选地由金属构成，该金属优选地为钢或铝合金。齿状部23的区域中的齿24由塑料材料通过注塑成型方法包覆模制。
当进行包覆模制时，带齿轴22被夹持在定位元件42a、42b和42c之间以便与纵向轴线L同轴。在图7中示意性示出了定位元件42a、42b和42c的布置，在图7中，为了更清楚起见而省略了在图9、图10以及图11中所示出的其余的注塑模具4。
定位元件42a、42b和42c构造成是销状的，定位元件42a、42b和42c在图示出的示例中分别具有矩形或方形横截面，定位元件42a、42b和42c的沿纵向轴线L的方向的尺寸仅是齿状部23的长度V的一小部分。在所示出的示例中，三个定位元件42a、42b和42c布置成在周向上均匀分布，并且所述三个定位元件42a、42b和42c通过所述三个定位元件42a、42b和42c的自由端部43而朝向纵向轴线L径向向内定向，使得位于自由端部43之间的带齿轴22被夹持成在模具腔41中居中并且相对于纵向轴线L同轴，如从图9中可以得到的。位于注塑模具4中的带齿轴22在齿状部23的区域被界定齿24的模具面411围绕，也就是说，所述模具面411形成齿状部23的负印痕(negative impression)。模具面411类似地定向成与纵向轴线L同轴。该布置可以在图7的放大图中详细看到。
定位元件42a、42b和42c在其自由端部43的区域中具有定位面44。定位面44布置成使得定位面44沿周向方向与相邻的齿24的相互面对的齿面进行接触。基于此，定位元件42a、42b和42c通过定位面44可以各自以形状配合的方式从外部接合在两个相邻的齿24之间。基于此，带齿轴22由于定位元件42a、42b和42c而被夹持成以相对于绕纵向轴线L旋转以精确的角度定向、并且在模具腔41中居中。定位面44与相应的相邻的齿24的面对定位元件42a、42b和42c的齿面相互作用。
为了使带齿轴22能够被夹持在模具腔41内，定位元件42a、42b和42c各自附接至下述滑动部46：该滑动部46以部段的方式构造并且能够相对于纵向轴线L沿径向移动。
类似地以部段的方式构造的滑动部47沿周向方向布置在滑动部46之间，用于进行脱模的所述滑动部47能够相对于纵向轴线L沿径向以不发生碰撞的方式与滑动部46分离。
当滑动部46和滑动部47径向地分离时，带齿轴22可以被引入到注塑模具4中。滑动部46和滑动部47随后沿径向向内方向聚合，其中，带齿轴22在模具腔41中被夹持成居中并且在定位元件42a、42b和42c的定位面44之间以成角度方式定向，如上面已经描述的。注塑模具4由于聚合的滑动部46和47而同时闭合，其中，模具面411沿周向方向闭合。
图9、图10以及图11各自示出了沿着纵向轴线L穿过注塑模具4的纵向截面，该注塑模具具体是处于注塑之前的闭合状态即处于非填充状态(图9)、处于填充有塑料材料的状态(图10)以及用于脱模的打开状态(图11)。
注塑模具4具有部段状滑动部46和47，所述部段状滑动部46和47以星型形状方式绕纵向轴线L布置，并且所述部段状滑动部46和47通过其径向内侧模具面411界定模具腔41，该模具腔41在齿状部23的区域中围绕带齿轴22。模具腔41在带齿轴22的自由端部处、在图9至图11中的顶部处被端壁49封闭，该端壁49如图示出的在端侧处承载在带齿轴22上。模具腔41在距自由端部一定间距处被另一端壁491封闭。该另一端壁491还可以被称为密封滑动部。优选地分别以部段方式和以星型形状方式构造的所述端壁491可以以径向向外方式分离，使得带齿轴22可以布置在注塑模具4中，或者用滑动层5所包覆模制的带齿轴22可以在包覆模制之后被取出。端壁491在包覆模制期间界定塑料材料熔体沿纵向轴线L的方向的流动。
带齿轴22在其自由端部上具有环形倒角32，该环形倒角32还可以在图4中看到。朝向模具腔4敞开的连续的环形浇道空间412形成于所述倒角32与端壁49之间。端壁49中的注塑点48布置在与纵向轴线L同轴的半径为R的圆上，特别优选地是以相同的角相互间距布置，使得所述注塑点在端侧处排放到浇道空间412中。因此，熔融的热塑性塑料材料可以沿轴向方向通过注塑点48而注塑到浇道空间412中，如由图9中的箭头所指示的。浇道空间412形成模具腔41的轴向端部区域，因此，根据本发明，对塑料材料进行注塑从模具腔41的轴向端部区域执行，该轴向端部区域通过其尺寸而限定形成滑动涂层的塑料材料包覆模制部5的壁厚。该轴向端部区域优选地布置在带齿轴22的端侧的区域中。
通过注塑点48所注塑的塑料材料首先填充浇道空间412，并且随后该塑料材料通过在模具腔41的整个周向上填充与纵向轴线L同轴环形的模具腔41的均匀紧凑的流体前缘而沿着齿状部23沿轴向方向移动，直到已经到达相反的端壁491为止。使模具腔41完全地填充有塑料材料的填充状态在图10中被图示出，换句话说，模具腔41完全地填充有形成滑动层5的塑料材料包覆模制部的填充状态在图10中被图示出。
在冷却之后，已完成的带齿轴22可以进行脱模，这在图10中被图示出。在对滑动层5进行冷却和固化之后，用于脱模的滑动部46和滑动部47以星型形状径向向外的方式分离，并且端壁48沿轴向方向移动远离带齿轴22的自由端部，如在图9中由径向箭头和轴向箭头指示出的。然后，已被完全包覆模制的带齿轴22可以被从注塑模具4中取出。
在上述包覆模制的情况下，熔融的塑料材料通过注塑成型方法被施加至齿状部23的表面、并且在冷却之后以力配合方式连接至齿24、24a和24b的表面。滚花部8的凹陷部81和凸起部82在本文中类似地完全填充有塑料材料，使得所述凹陷部81和凸起部82在冷却之后以形状配合的方式被嵌入滑动层5的塑料材料中。基于此，除了由在现有技术中所描述的包覆模制进行形状配合连接之外，通过呈滚花部8形式的形状配合元件的构型而在包覆模制部的上游实现沿轴向有效的形状配合连接。基于此，滑动层5在轴向方向上的保持和载荷承载能力被改善，并且有效地防止了从带齿轴22中的释放。
附图标记列表
1 转向轴
10 输入轴
12 输出轴
100 机动车辆转向机构
102 方向盘
103 转向齿轮
104 转向小齿轮
106 齿条
108 横拉杆
110 可转向轮
112、114、116 辅助力辅助装置
118、118’ 扭矩传感器
120 接头
121 接头轭
2 长度可调式转向轴
21 中空轴
211 内部齿状部
212 齿
22 带齿轴
23 齿状部
24、24a、24b 齿
26 接纳开口
32 倒角
4 注塑模具/注塑成型工具
41 模具腔
411 模具面
412 浇道空间
42a、43b、42c 定位元件
43 自由端部
44 定位面
46、47 滑动部
48 注塑点
49、491 端壁
6 滚光装置
61、62 滚光式滚轮
61a、62a 旋转轴线
63 加工通道
64 滚花轮廓部
65 滚花齿
8 滚花部
81 凹陷部
82 凸起部
5 塑料材料包覆模制部
L 纵向轴线
V 带齿区域的长度
R 半径

Claims (9)

1.一种用于制造长度可调式转向轴(2)的方法，所述长度可调式转向轴(2)包括中空轴(21)，带齿轴(22)被接纳在所述中空轴(21)中以便沿轴向方向(L)可伸缩，所述带齿轴(22)具有齿状部(23)，所述齿状部(23)在外圆周上具有沿所述轴向方向延伸的齿(24)，并且所述齿状部(23)以形状配合的方式接合在所述中空轴(21)的内部齿状部(211)中，其中，由热塑性塑料材料制成的滑动层(5)至少部分地附接在所述内部齿状部(211)与所述齿状部(23)之间，
其特征在于，
在附接所述滑动层(5)之前，在所述带齿轴(22)的所述齿状部(23)或所述中空轴(21)的所述内部齿状部(211)的区域中构造有形状配合元件(8)，其中，所述形状配合元件(8)与所述滑动层(5)进行接合以用于形成在所述轴向方向上有效的形状配合连接；所述形状配合元件(8)塑性地形成在所述齿状部(23)或所述内部齿状部(211)的表面中，且所述形状配合元件(8)借助于沿所述轴向方向在所述齿状部(23)的所述表面上滚动的旋转式异型滚轮(61、62)而被滚压到所述表面中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形状配合元件(8)构造为具有沿所述轴向方向相互间隔开的多个凸起部(81)和/或凹陷部(82)的轮廓特征。
3.根据前述权利要求1-2中的一项所述的方法，其特征在于，所述滑动层(5)通过由热塑性塑料材料制成的滑动涂层而形成，所述齿状部(23)或所述内部齿状部(211)通过所述滑动涂层被包覆模制。
4.根据前述权利要求1-2中的一项所述的方法，其特征在于，所述滑动层(5)由沿所述轴向方向被插入所述齿状部(23)与所述内部齿状部(211)之间的滑动套筒形成，其中，所述形状配合元件(8)塑性地形成在所述滑动套筒中。
5.根据前述权利要求1-2中的一项所述的方法，其特征在于，所述形状配合元件(8)的深度为所述滑动层(5)的材料厚度的10％至40％。
6.一种长度可调式转向轴(2)，所述长度可调式转向轴(2)包括中空轴(21)，带齿轴(22)被接纳在所述中空轴(21)中以便沿轴向方向(L)可伸缩，所述带齿轴(22)具有齿状部(23)，所述齿状部(23)在外圆周上具有沿所述轴向方向延伸的齿(24)，并且所述齿状部(23)以形状配合的方式接合在所述中空轴(21)的内部齿状部(211)中，其中，由热塑性塑料材料制成的滑动层(5)至少部分地附接在所述内部齿状部(211)与所述齿状部(23)之间，
其特征在于，
在所述带齿轴(22)的所述齿状部(23)或所述中空轴(21)的所述内部齿状部(211)的区域中构造有形状配合元件(8)，其中，所述形状配合元件(8)与所述滑动层(5)接合以用于形成在所述轴向方向上有效的形状配合连接；所述形状配合元件(8)塑性地形成在所述齿状部(23)或所述内部齿状部(211)的表面中，且所述形状配合元件(8)借助于沿所述轴向方向在所述齿状部(23)的所述表面上滚动的旋转式异型滚轮(61、62)而被滚压到所述表面中。
7.根据权利要求6所述的转向轴(2)，其特征在于，所述形状配合元件(8)包括具有沿所述轴向方向相互间隔开的多个凸起部(81)和/或凹陷部(82)的轮廓特征。
8.根据权利要求6-7中的一项所述的转向轴(2)，其特征在于，所述滑动层(5)构造为包覆模制部。
9.根据权利要求6-7中的一项所述的转向轴(2)，其特征在于，所述滑动层(5)构造为滑动套筒。
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