CN110234559A - 用于机动车辆的长度可调节转向轴以及用于转向轴的异形套筒 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的长度可调节的转向轴(1)，具有内轴部(2)，该内轴部以可以沿旋转轴线方向(6)移位的方式同轴地保持在外轴部(4)中，其中，两个轴部(2、4)在横截面方面具有出于传递扭矩的目的而彼此接合的轮廓，在内轴部(2)上设置有异形套筒(3)，外轴部(4)以伸缩方式布置在异形套筒上，本转向轴在简化生产方面的改进之处在于，异形套筒(3)在于组装完成状态下围绕内轴部(2)的自由端部(10)的第一端部区域(7)中具有用于沿一个轴向方向(6)抵接内轴部(2)的端面(11)的至少一个径向向内突出的止挡部(8)，并且在于，内轴部(2)的端部区域(12)配备有用于沿相反轴向方向(6)抵接异形套筒(3)的径向向外突出的凸起(13)。本发明还包括用于上述转向轴(1)的异形套筒(3)，该异形套筒在简化组装方面具有位于第一端部区域(7)中的至少一个径向向内突出的止挡部(8)。

Description

用于机动车辆的长度可调节转向轴以及用于转向轴的异形 套筒
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的纵向可调节转向轴，该转向轴具有以可沿转向轴的轴向方向移位的方式同轴地接纳在外轴部中的内轴部，其中，所述两个轴部包括横截面上互锁以传递扭矩的轮廓，并且在内轴部与外轴部之间设置有异形套筒。本发明还涉及一种用于所述转向轴的异形套筒。
背景技术
DE 20 2010 017 747U1公开了一种用于机动车辆的纵向可调节转向轴。为了防止异形套筒在内轴部上沿轴向方向滑脱，内轴部设置有两个径向突出的闩锁凸耳，所述凸耳设置在异形套筒的两侧并固定所述异形套筒。所述解决方案的缺点在于，为了将异形套筒沿轴向方向固定在内轴部上需要两个闩锁凸耳，并且由于异形套筒和内轴部的热膨胀系数不同，因而出现受力状况并因此使异形套筒发生不利变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种开头所述类型的转向轴，其改进了异形套筒的固定方式。
所述目的在转向轴方面通过权利要求1的特征以及在异形套筒方面通过权利要求8的特征实现。本发明的有利设计形式在权利要求2至7和9至10中描述。
在根据本发明的转向轴的情况下，异形套筒在第一端部区域中包括用于沿一个轴向方向抵靠内轴部或外轴部的端面的至少一个径向突出的止挡部，并且在异形套筒上或在所述两个轴部中的一者上设置有用于异形套筒沿相反轴向方向抵接内轴部或外轴部的径向凸起。
根据本发明，径向凸起可以设置在异形套筒上或设置在内轴部或外轴部上，该凸起防止异形套筒沿所述相反轴向方向移位。如果凸起设置在异形套筒上，则所述凸起接合在内轴部或外轴部的开口中，使得异形套筒抵靠内轴部或外轴部形成形状配合的锁定抵接，并且防止了异形套筒沿所述相反轴向方向的移位。
作为替代性方案，内轴部或外轴部设置有径向凸起。
因此，内轴部或外轴部的端部区域以优选的方式设置有用于沿所述相反轴向方向抵接异形套筒的径向凸起。
在根据本发明的转向轴的情况下，其中异形套筒设置在内轴部上，异形套筒在于安装完成状态下围绕内轴部的自由端部的第一端部区域中包括用于沿所述一个径向方向抵接内轴部的端面的至少一个径向向内突出的止挡部，内轴部的端部区域设置有用于沿所述相反轴向方向抵接异形套筒的径向向外突出的凸起。
在根据本发明的替代性转向轴的情况下，异形套筒固定地接纳在外轴部中，异形套筒在第一端部区域中包括用于沿所述一个轴向方向抵靠外轴部的端面的至少一个径向向外突出的止挡部，并且外轴部的端部区域设置有用于沿所述相反轴向方向抵接异形套筒的径向向内突出的凸起。
由于该径向突出的止挡部，异形套筒只能沿所述一个轴向方向被推到内轴部上或被推入外轴部中，直到内轴部或外轴部的自由端部到达异形套筒的第一端部区域，在那里该轴向运动因止挡部而停止。为了异形套筒不能被相反于该滑套方向而沿所述相反轴向方向从内轴部拉动或拉出外轴部的内部，在异形套筒滑套到内轴部上或外轴部中后，内轴部或外轴部的端部区域设置有径向向外或向内突出的凸起，异形套筒沿所述相反轴向方向抵靠该凸起，使得异形套筒不能被移除。由于根据本发明的措施，异形套筒因此在两个轴向方向上固定在内轴部上或外轴部中，有利地是与现有技术中需要两个闩锁凸耳进行异形套筒的轴向固定相比在内轴部或外轴部上仅需要实现一个单个的止挡部。
由于异形套筒根据本发明仅在一个单个的轴向端部区域中固定以防止沿两个轴向方向移位，所以另一个轴向端部区域在热膨胀或收缩的情况下保持可自由移位，从而有利地不会产生设置在内轴部与外轴部之间的异形套筒的机械应力、鼓起或倾斜，有利地避免了外轴部在内轴部上的纵向可移位性的阻碍。异形套筒单侧轴向固定在内轴部或外轴部上的另一个优点还在于，异形套筒能够以其轴向长度方面的相当大的制造公差生产，这简化了生产并降低生产成本。
有利地，异形套筒在所述第一端部区域中包括沿轴向方向敞开的槽口，内轴部或外轴部的径向凸起接合在该槽口中。因此，内轴部或外轴部的径向凸起可以抵靠槽口的封闭轴向侧，该封闭轴向侧位于槽口的敞开轴向侧的相反侧。这使得径向凸起能够以距离内轴部或外轴部的端面一定距离进行轴向移位，由此使得径向凸起的制造更容易，特别是在径向凸起根据本发明的另一有利实施方式实现为内轴部或外轴部的材料隆起的情况下更是如此。
在另一个有利的设计中，凸起在从内轴部或外轴部的端面开始沿轴向方向压紧时引入。从内轴部或外轴部的材料中挤压出凸起并且材料径向向外或向内偏转的沿轴向方向的压紧比直接沿径向方向引入的压紧更有利，因为，一方面，径向压紧必须从内向外进行，这在内轴部实现为封闭管的情况下是困难的，另一方面，径向压紧可能导致内轴部或外轴部的不希望的变形使得各轴部会在伸锁操作时卡滞。在沿轴向方向压紧的情况下，轴部表现出明显更大的刚性并且保持其其他处的形状直至获得所需的径向凸起。因此，由于该径向凸起，能够避免内轴部的横截面的不希望的变形。
本发明的另一个有利的设计提供了：异形套筒在轴向方向上靠近槽口的内端部设置有释放开口。在上述压紧操作的情况下，所产生的径向凸起也可以沿轴向方向被压靠在槽口的封闭轴向端部，这使得异形套筒能够塑性变形。为了使这种塑性变形不会导致整个异形套筒因鼓起而承受张力并相对于外轴部卡住，提供了根据本发明的释放开口。所述释放开口降低了保留在释放开口与槽口的封闭轴向侧之间的套筒材料的刚性，该套筒材料能够沿释放开口的方向变形而不会导致异形套筒的整个主体变形。保留在释放开口与槽口的封闭轴向侧之间的套筒材料在轴向方向上测量的宽度优选地小于10mm，特别优选地小于5mm。
在有利的设计中，径向向内突出的止挡部设计为异形套筒的周向挡圈。
附图说明
下面通过附图更详细地解释本发明的示例性实施方式，在附图中，详细地：
图1示出了根据本发明的转向轴在组装前的立体图，该转向轴具有内轴部、待固定在内轴部上的异形套筒和可以滑套到异形套筒和内轴部上的外轴部；
图2显示了图1的放大细节，其中，异形套筒已经被推到内轴部上并固定；
图3示出了穿过根据本发明的转向轴的横截面；
图4示出了内轴部的细节的立体图，其中，内轴部上安装有异形套筒；
图5示出了异形套筒的立体图；
图6示出了处于安装完成状态下的根据本发明的转向轴的部分区域的纵向截面；
图7以截面图示出了在用于将异形套筒固定在内轴部上的压紧操作期间带有该异形套筒的内轴部的放大的部分区域；
图8示出了具有类似于图7的异形套筒但具有替代性的压紧操作的内轴部；
图9示出了在另一实施方式中已被局部地拉开的转向轴的细节图，该异形套筒已插入并固定在外轴部中；
图10示出了内轴部的另一替代性实施方式的放大的部分区域，其中，异形套筒具有用于将该异形套筒固定在内轴部上的凸起。
具体实施方式
图1示出了处于组装之前的状态的根据本发明的转向轴1。所述转向轴包括内轴部2、待固定在内轴部2上的异形套筒3以及外轴部4，外轴部4在安装完成状态下被在设置有异形套筒3的内轴部2上推动使得轴部2、4沿轴向方向6伸缩地互锁在一起。转向轴1的轴向方向6对应于旋转轴线的方向。
内轴部2和外轴部4分别在其不互锁的端部上各自设置有一个万向节5，万向节5用于改变转向轴1的旋转运动的方向并用于适应机动车辆的要求。在轴向方向6上的可调节性也用于此目的。
为了将扭矩从一个轴部传递到另一个轴部，轴部2、4具有波状或锯齿状轮廓，内转向轴2的外轮廓与外转向轴4的内轮廓在旋转方向上以形状配合的锁定方式互锁。然而在内轴部2的外轮廓与外轴部4的内轮廓之间仍设置有小的波状腔体，该波状腔体本身是封闭的并且异形套筒3布置在该波状腔体中。因此，异形套筒3也具有波状或锯齿状轮廓，该轮廓的内侧适应于内轴部2的外侧轮廓，并且其外侧适应于外轴部4的内轮廓。换一种说法，异形套筒3在内侧上包括与内轴部2的外侧轮廓相对应的横截面轮廓，并且在外侧上包括与外轴部4的内侧轮廓相对应的横截面轮廓。异形套筒3的目的是能够使外轴部4相对于内轴部2沿轴向方向6尽可能低摩擦地移位，在这种情况下，在轴部件2、4之间以尽可能无间隙的方式传递扭矩。
异形套筒3可以由金属、塑料材料或其他材料或材料的组合构成，并且可以在异形套筒3的外表面和与在该外表面上滑动的外轴部4之间提供润滑剂。
为了将异形套筒3固定在内轴部2上，使得异形套筒3沿轴向方向6在外轴部4上滑动时不能从内轴部2滑脱，而是保持沿轴向方向6不可移动地固定在内轴部2处或其上，提供了下面描述的根据本发明的措施。
因此，异形套筒3在第一端部区域7中设置有径向向内突出的挡圈8，该挡圈8实现为止挡部并且防止内轴部2的自由通过。在组装期间，异形套筒3利用其第二开放端部区域9在内轴部2的自由端部10上被向前方推动。异形套筒3在这种情况下在内轴部2的外轮廓上滑动直到内轴部2的自由端部10到达异形套筒3的第一端部区域7并且内轴部2的端面11沿一个轴向方向(＝滑套方向)撞击异形套筒3的径向向内突出的挡圈8。因此，挡圈8在此用作止挡部8，用于在异形套筒3滑套到内轴部2上时为异形套筒3沿所述一个轴向方向6的运动定界。
异形套筒3在另一轴向方向6上、即与滑套方向相反的方向上尚未固定，使得可以容易地将异形套筒3再次从内轴部2上移除。为了在所述另一轴向方向上固定，设置有布置在内轴部2的也包括自由端部10的端部区域12中的内轴部3的凸起13，该凸起13径向向外突出并沿与滑套方向相反的轴向方向6靠在异形套筒3上。凸起13设置成相对于内轴部2的端面11向内偏移几毫米。
为了提供相应的轴向止挡面14，异形套筒3在其第一端部区域7中已经设置有槽口15，该槽口15沿轴向方向6延伸、在异形套筒3的第一端部区域7中沿轴向方向6敞开、沿轴向方向6向内延伸并终止在轴向止挡面14处。内轴部2的凸起13接合在异形套筒3的槽口15中并且以形状配合锁定的方式靠在轴向止挡面14上，使得异形套筒3不能沿与滑套方向相反的方向从内轴部2移除并且最终在两个轴向方向6上固定在内轴部2上。
图7和图8示出了在根据本发明的转向轴1的组装期间一旦异形套筒3已经滑动到内轴部上后形成凸起13的两种不同方法。径向凸起3因内轴部2的材料隆起而产生。在本示例性实施方式中，凸起13在从内轴部2的端面11开始沿轴向方向6压紧时引入。图7示出了压紧工具16，该压紧工具16沿对应于轴向方向6的压紧方向17移动。尽管压紧方向17处于轴向方向6，但是内轴部2的材料径向向外挤出，从而形成径向凸起13。内轴部2的材料仅向外而不是向内挤出是因为压紧工具16仅检测内轴部2的径向外边缘区域并使其变形。内轴部2的位于径向更内侧的明显更坚固的壁区域在凸起13的区域中仍保持不变形。
图8示出了稍微修改的替代性压紧操作，其中，改进的压紧工具18沿改变的压紧方向19移动，该压紧方向19略微偏离轴向方向6。压紧方向19设置成与轴向方向6成一角度，优选地压紧方向19与轴向方向之间的角度小于30°。
为了不因压紧操作在异形套筒3中产生任何变形或张紧，异形套筒3设置有释放开口20，该释放开口20安装在槽口15的具有轴向止挡面14的内端部的沿轴向方向6的后方。释放开口20与槽口13的轴向止挡面14仅相距一小段距离，使得异形套筒3的保留在轴向止挡面14与释放开口20之间的材料易于变形。如果在上述压紧操作期间产生凸起13，则所得凸起13在压紧操作结束时被压靠异形套筒3的轴向止挡面14。在这种情况下，异形套筒3的材料尤其能够沿轴向方向6变形。释放开口20确保所述变形从轴向止挡面14开始延伸到释放开口20中，并且异形套筒3的围绕释放开口20的材料不会进一步变形或承受张力。以这种方式确保了在根据本发明的转向轴1的后续运行中，外轴部4可沿轴向方向6以无阻碍的方式沿着异形套筒3移位。
图9示出了在另一实施方式中已被局部拉开的转向轴1的细节的视图，异形套筒3插入并固定在外轴部4中。因此，异形套筒3在第一端区域7中设置有径向向外突出的挡圈8，该挡圈8实现为止挡部并且防止异形套筒3自由通行进入外轴部4内。在组装时，异形套筒3利用其位于前部的第二开放端部区域9被推入外轴部4的自由端部中。在此情况下，异形套筒3滑入外轴部2的内轮廓中，直到外轴部4的自由端部到达异形套筒3的第一端部区域7并且外轴部4的端面110沿一个轴向方向(＝滑套方向)撞击异形套筒3的径向向外向内突出的挡圈8。因此，挡圈8在此用作止挡部8，以在异形套筒3插入外轴部4中时为异形套筒3沿所述一个轴向方向6的运动定界。
然而，异形套筒3在另一轴向方向6上、即相反于滑套方向的方向上尚未固定，因此可以容易地将异形套筒3再次从外轴部4上移除。为了在所述另一轴向方向6上固定，设置有布置在外轴部4的也包括自由端部的端部区域120中的外轴部4的凸起13，该凸起13径向向内突出并沿与滑套方向相反的轴向方向6靠在异形套筒3上。凸起13设置成相对于外轴部4的端面110向内偏移几毫米。
图10示出了内轴部2的另一替代性实施方式的放大的部分区域，其中，异形套筒3具有用于将异形套筒3固定在内轴部2上的凸起130。内轴部2包括开口150，异形套筒的凸起130接合在开口150中并且用于使异形套筒3沿相反轴向方向6抵靠内轴部2。凸起130和异形套筒3以优选的方式实现为一件式整体部件，而凸起130实现为径向卡入内轴部2的开口150中的弹簧弹性卡扣。异形套筒3在第一端区域7中设置有径向向内突出的挡圈8，该挡圈8实现为止挡部并防止内轴部2的自由通行。在组装时，异形套筒3利用其位于前部的第二开放端部区域9在内轴部2的自由端部10上滑动。在此情况下，异形套筒3在内轴部2的外轮廓上滑动，直到内轴部2的自由端部10到达异形套筒3的第一端部区域7中并且内轴部2的端面11沿所述一个轴向方向6撞击异形套筒3的径向向内突出的挡圈8。因此，挡圈8在此用作止挡部8，以在异形套筒3滑套到内轴部2上时为异形套筒3沿该一个轴向方向6的运动定界。
因此，本发明提供了可以简单且成本有效地生产的将异形套筒3固定在内轴部2上或外轴部4中的固定方式，此外可以容许异形套筒3有更大的制造公差。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的能够纵向调节的转向轴(1)，具有内轴部(2)，所述内轴部(2)同轴地接纳在外轴部(4)中，以便能够沿所述转向轴(1)的轴向方向(6)移位，其中，所述两个轴部(2、4)包括在横截面上互锁以传递扭矩的轮廓，并且在所述内轴部(2)与所述外轴部(4)之间设置有异形套筒(3)，其特征在于，所述异形套筒(3)在第一端部区域(7)中包括用于沿一个轴向方向(6)抵接所述内轴部(2)的端面(11)或所述外轴部(4)的端面(110)的至少一个径向突出的止挡部(8)，以及，在所述异形套筒(3)上或在所述两个轴部(2、4)中的一个上设置有用于使所述异形套筒(3)沿相反轴向方向(6)抵接所述内轴部(2)或所述外轴部(4)的径向凸起(13、130)。
2.根据权利要求1所述的转向轴，其特征在于，所述内轴部(2)的或所述外轴部(4)的端部区域(12)设置有用于所述异形套筒(3)的沿所述相反轴向方向(6)的抵接的所述径向凸起(13)。
3.根据权利要求2所述的转向轴，其特征在于，所述异形套筒(3)在所述第一端部区域(7)中包括槽口(15)，所述槽口(15)沿所述轴向方向敞开，并且所述径向凸起(13)伸入所述槽口(15)中。
4.根据权利要求2或3所述的转向轴，其特征在于，所述径向凸起(13)实现为所述内轴部(2)或所述外轴部(4)的材料隆起。
5.根据权利要求4所述的转向轴，其特征在于，所述凸起(13)在从所述端面(11)开始沿所述轴向方向(6)压紧时引入。
6.根据权利要求3至5中的一项所述的转向轴，其特征在于，所述异形套筒(3)在所述轴向方向(6)上靠近所述槽口(15)的内端部(14)设置有释放开口(20)。
7.根据前述权利要求中的一项所述的转向轴，其特征在于，所述径向突出的止挡部(8)设计为所述异形套筒(3)的周向挡圈。
8.一种用于能够纵向调节的转向轴的异形套筒，其特征在于，所述异形套筒(3)包括位于第一端部区域(7)中的至少一个径向突出的挡圈(8)。
9.根据权利要求8所述的异形套筒，其特征在于，所述异形套筒包括在所述第一端部区域(7)中沿轴向方向(6)敞开的槽口(15)。
10.根据权利要求9所述的异形套筒，其特征在于，所述异形套筒在所述轴向方向(6)上靠近所述槽口(15)的内端部(14)设置有释放开口(20)。
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