CN109642603A - 用于机动车辆的转向轴 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的转向轴(1)，其包括布置在外轴(9)中以便能够在旋转轴线(10)的方向上轴向地移位的内轴(8)，其中，内轴(8)包括在其外侧上轴向延伸的径向凸出部(11)，并且外轴(9)包括在其内侧上轴向延伸的凹槽部(12)，内轴(8)的凸出部(11)在旋转方向上以相互锁定的方式并且在轴向方向可移位地与外轴(9)的凹槽部(12)接合，由于内轴(8)上布置有具有波状横截面轮廓的异形套筒(13)，在存在变化温度的情况下，该转向轴(1)在无故障操作方面得到了改善，所述异形套筒(13)的内表面抵靠内轴(8)的凸出部(11)的侧面，并且所述异形套筒(13)的外表面抵靠外轴(9)的凹槽部(12)的侧面，其中，异形套筒(13)在一个或几个紧固点(14、15、16)处与内轴(8)连接。

Description

用于机动车辆的转向轴
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的转向轴，该转向轴具有内轴，该内轴布置在外轴中以便能够在旋转轴线方向上轴向地移位，其中，内轴包括在其外侧上轴向延伸的径向凸出部，并且外轴包括在其内侧上轴向延伸的凹槽部，内轴的凸出部在轴向方向上可移位地并且在旋转方向上以形状配合锁定的方式与外轴的凹槽部接合。
背景技术
例如，从JP2013-142437 A中已知所述类型的两部分伸缩式转向轴。将涂层施加在内轴上，该涂层围绕径向凸出部，并且该涂层的外侧与外轴的凹槽部接触。该涂层起到减小滑动摩擦的作用。为了改善涂层与内轴之间的连接，内轴包括在生产过程期间出现的或由于表面的喷砂处理或蚀刻处理而逆动地产生的表面非均匀性。在车辆操作期间，温度波动出现在转向轴处，该温度波动导致内轴与外轴之间的涂层发生膨胀，并且在该过程中使两个轴变得阻塞，或者该温度波动导致涂层发生收缩，使得扩大的间隙出现在两个轴之间。这两者都是不期望的。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于机动车辆的转向轴，在该转向轴的情况下，温度波动不会对两个轴的相互作用产生不利影响。
本发明通过如下方式实现了该目的：内轴上布置有异形套筒，优选地，该异形套筒具有波状横截面轮廓或具有偏离圆形形状的轮廓，该异形套筒的内周表面抵靠内轴的凸出部的侧面，并且该异形套筒的外周表面抵靠外轴的凹槽部的侧面，并且该异形套筒借助于在异形套筒的圆周上分布在圆上的一个或更多个紧固点与内轴连接。根据本发明的技术方案具有这样的优点：一方面，紧固在内轴上的异型套筒在轴向上无法移位，但另一方面，在存在温度波动的情况下，异形套筒能够在轴向方向上发生膨胀和收缩，而不会使内轴在外轴中变得阻塞或出现不可容许的程度的游隙。内轴的径向凸出部或升高部分可以以均匀的间距分布在外周表面上。这样，能够关于旋转轴线形成具有相对较大的半径的升高部分，且因此而形成关于旋转轴线具有相对较小的半径的凹入部分。升高部分和凹入部分交替以形成齿。优选地，这种齿形能够形成为等距的或配备有圆周轮廓的弧形齿，例如三角形、四角形、六边形或八边形。借助于异形套筒在紧固点处与内轴的连接，能够提供内轴与异形套筒之间的互补连接。
多个紧固点能够使得异形套筒牢固地紧固。优选地，将异形套筒与内轴之间的紧固点设置在径向凸出部的壁的区域。在异形套筒的轴向方向，借助于两个或更多个紧固点可以将紧固点紧固至内轴。优选地，异形套筒在轴向方向上包括三个、或四个、或五个、或六个紧固点。紧固点可以设置在沿轴向方向上的紧固套筒的整个长度上。特别优选地，异形套筒与内轴之间的紧固点在径向方向上以均匀的间距布置。优选地，在径向方向上可以设置两个至六个紧固点。
可以设想并且可能的是，异形套筒借助于紧固点与外轴彼此连接。
因为紧固点布置成在异形套筒的圆周上分布在圆上的非常窄的径向区域中，所以不会妨碍温度引起的异形套筒的膨胀或收缩。因此，能够减少在异形套筒与内轴和外轴之间发生的膨出或变形。
优选地，紧固点借助于超声波超声焊极(ultrasound sonotrode)形成。这样的紧固措施导致了异形套筒的材料与内轴的材料的特别紧密连接。此外，特别地，超声波超声焊极的使用适于在一方面的塑料材料与另一方面的金属材料之间的固定连接。
通过在内轴的凸出部的径向外侧配备滚花的措施来进一步改善本发明。优选地，滚花可以形成为十字交叉滚花、和/或形成为笔直和/或横向和/或倾斜滚花，以便对异形套筒与内轴之间的连接进行改善，使得能够在转向轴的使用寿命内将故障抵消。优选地，内轴的壁配备有滚花。
此外，可以设想并且可能的是，在内轴的凸出部的径向外侧上或内轴的壁上配备凹陷部。这样，能够将异形套筒压入内轴的凹陷部中。
在本发明的优选实施方式中，异形套筒由塑料制成。这种材料首先确保了外轴中的自由滑动运动，其次确保了在转向力矩传递期间游隙的减小。
附图说明
下面将基于附图更详细地讨论本发明的示例性实施方式。具体地，在附图中：
图1是用于机动车辆的转向系统的示意性立体图；
图2为示出了根据本发明的两部分式可伸缩转向轴的立体图；
图3为示出了根据本发明的转向轴的立体图，该转向轴包括外轴和配备有异形套筒的内轴；
图4示出了在安装异形套筒之前的图3所示的转向轴；
图5示出了穿过根据本发明的转向轴的横截面；
图6示出了在异形套筒的紧固期间穿过内轴的横截面；
图7示出了具有十字交叉滚花的内轴的放大细节；以及
图8示出了图7所示的具有十字交叉滚花的内轴的放大细节。
具体实施方式
图1示出了机动车辆转向系统100，其中，驾驶员使用方向盘2将转向力矩作为转向命令输入至转向轴1。经由转向轴1将转向力矩传输至转向小齿轮40，该转向小齿轮40与齿条5啮合。齿条5将横拉杆6的移位传输至可转向的车轮7。转向轴1在输入侧包括连接至方向盘2的输入轴30，并且转向轴1在输出侧包括经由转向小齿轮40连接至齿条5的输出轴31。输入轴30和输出轴31借助于扭杆以旋转弹性的方式彼此连接，该扭杆未在图1中示出。由驾驶员使用方向盘2输入至输入轴30中的转向力矩导致了输入轴30相对于输出轴31的相对旋转。输入轴30与输出轴31之间的这种相对旋转能够借助于旋转角度传感器来确定。
此外，图1所示的转向轴1包括一个或更多个万向式接头32(cardanic joints)，借助于该万向式接头，机动车辆中的转向轴1的轮廓能够适应空间条件。将转向轴1的转向中间轴设计为根据本发明的可变长度的转向轴2，在所示的示例中该转向中间轴布置在两个万向式接头32之间，并且该转向中间轴将输出轴31连接至转向齿轮101的转向小齿轮40。
图2为示出了处于组装状态的转向轴2的立体图。
转向轴3包括内轴8，内轴8布置成在外轴9中能够可伸缩地移位。在它们的接头端处，内轴8和外轴9各自包括接头叉320。这样，即使在安装期间和驾驶操作期间也允许方向盘2的纵向调节。
如图3至5所示，在内轴8的第二端处、在内轴8的外周表面上的限定区域80中，内轴8配备有轴向延伸的径向凸出部11，该径向凸出部11形成为等距的弧形轮廓。限定区域80可以沿内轴8的整个长度形成。
外轴9形成为空心轴，并且在其内周表面上配备有与内轴8的凸出部11接合的轴向延伸的凹槽部12，其中，内轴8在旋转方向上以形状配合锁定方式与外轴9连接，并且能够传输由驾驶员使用方向盘所预先限定的扭矩。在所示的示例中，外轴还包括在其外周表面上轴向延伸的以均匀的间距布置为弧形轮廓的凹槽部123。外轴9的弧形轮廓90可以沿外轴9的整个长度与内轴8的弧形轮廓相对应地形成，或仅在限定区域80中形成。
异形套筒13沿限定区域80紧固在内轴8上。异形套筒13可以设计成小于或等于限定区域80的长度。异形套筒13包括紧密抵靠径向凸出部11的波状横截面轮廓，使得异形套筒13的内周表面以形状配合锁定方式至少与径向凸出部11的侧面201或与内轴8的径向凸出部11连接。在连接至内轴8之后，异形套筒13的内周表面固定地连接至所述内轴。异形套筒13的外轮廓设计成与外轴9的内圆周表面上的凹槽部12相对应。
在转向轴3的组装状态中，异形套筒13的外周表面也抵靠在凹槽部12和外轴9的凹槽部12的侧面202上，并且因此在内轴8、异形套筒13和外轴9之间形成形状配合锁定连接，由此，内轴8能够沿旋转轴线10相对于外轴9伸缩运动。以此方式，还能够将扭矩在内轴8与外轴9之间传输。在示例中，异形套筒13、内轴8和外轴9形成为具有八边形轮廓的弧形轮廓。此外，这些还可以形成为三角形或四角形或四叶苜蓿形的轮廓、或六边形的轮廓。异形套筒13首先被推到第二端上，并且在接头端的方向沿限定区域80轴向地放置在凸出部11的壁201上或凸出部11上。在这里，异形套筒13可以居中地布置在内轴8的限定区域80上，使得在套筒两侧设置有至限定区域80的端部的相等的间隔D1、D2。间隔D1可以比间隔D2短或比D2长。替代性地，异形套筒13可以包括在接头端的方向上的间隔D1或在外轴9的方向上的间距D2。为了使异形套筒13在温度波动的情况下能有改善的膨胀或收缩，在限定区域80中异形套筒13仅以点接触方式连接至内轴8。这种连接可以借助于单个紧固点14来实现。然而，实施多个紧固点14、15、16是更优选的，所述多个紧固点14、15、16布置在圆上以便将它们分布在异形套筒13以及内轴8的圆周上。在图5中的示例性的具体实施方式中，设置了三个紧固点14、15、16。通过将紧固点14、15、16的布置在圆上，确保了所有的紧固点14、15、16位于异形套筒13的同一轴向部分中。因此，确保了在异形套筒13由于温度波动而发生膨胀或收缩时能够将异形套筒13出现的膨出或变形抵消。
如图6所示，紧固点14、15、16借助于超声波超声焊极17产生，借助于这些紧固点，异形套筒13的塑料材料通过其内周表面与内轴8的金属表面形成的紧密连接。为此，将超声波超声焊极17在径向方向18上由外向内施加，并且在制造出相应的紧固点14、15、16的之后将其再次移除。
替代性地，可以在异形套筒13的外周表面与外轴9的内周上的凹槽部12的壁202之间提供点接触连接。首先将异形套筒13完全推入外轴9中。当异形套筒13不再从外轴9突出时，外轴9在一个或更多个紧固点14、15、16处与异形套筒13连接。
在图7和图8的放大图示中，示出了内轴8的径向凸出部11在其径向向外表面19上配备有十字交叉滚花20。如图8所示，滚花20形成在内轴的壁201上。借助于十字交叉滚花20，对异形套筒13与内轴8的紧固进行附加地改善，从而确保在转向轴3的使用寿命期间保持可靠的紧固。
附图标记列表
1.转向柱
2.方向盘
3.转向轴
4.转向齿轮
5.齿条
6.横拉杆
7.车轮
8.内轴
9.外轴
10.旋转轴线
11.径向凸出部
12.凹槽部
13.异形套筒
14.紧固点
15.紧固点
16.紧固点
17.超声波超声焊极
18.径向方向
19.径向外表面
20.十字交叉滚花

Claims (5)

1.一种用于机动车辆的转向轴(1)，所述转向轴(1)具有内轴(8)，所述内轴(8)布置在外轴(9)中以便能够在旋转轴线(10)的方向上轴向地移位，其中，所述内轴(8)包括在其外侧上轴向延伸的径向的凸出部(11)，并且所述外轴(9)包括在其内侧上轴向延伸的凹槽部(12)，所述内轴(8)的所述凸出部(11)在旋转方向上以形状配合锁定的方式并且在轴向方向可移位地与所述外轴(9)的凹槽部(12)接合，其特征在于，所述内轴(8)上布置有异形套筒(13)，所述异形套筒(13)的内周表面抵靠所述内轴(8)的所述凸出部(11)的侧面，并且所述异形套筒(13)的外周表面抵靠所述外轴(9)的凹槽部(12)的侧面，并且所述异形套筒(13)借助于分布在所述异形套筒(13)的圆周上的一个或更多个紧固点(14、15、16)与所述内轴(8)连接。
2.根据权利要求1或2所述的转向轴，其特征在于，所述紧固点(14、15、16)借助于超声波超声焊极(17)形成。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的转向轴，其特征在于，所述内轴(8)的所述凸出部(11)在其径向外侧上配备有滚花(20)。
4.根据权利要求3所述的转向轴，其特征在于，所述滚花是十字交叉滚花(20)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的转向轴，其特征在于，所述异形套筒(13)由塑料制成。
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