CN110719999B - 用于机动车辆的转向轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的转向轴(1),该转向轴包括中空轴(20),内轴(30)以能够沿轴向方向伸缩的方式同轴地设置在中空轴中,其中,至少一个滚动体(4)在周向方向上以互锁的方式保持在滚动体保持架(5)的滚动体保持元件(52)中,并使得所述至少一个滚动体可以在滚动体保持架的滚动体保持元件中沿轴向方向滚动,滚动体保持架设置在内轴(30)与中空轴(20)之间,所述滚动体保持架沿轴向方向设置在中空轴(20)的沿径向突出的止挡元件(24)与内轴(30)的沿径向突出的止挡元件(34)之间,其中,滚动体保持架(5)具有端面轴向支承表面(54),该端面轴向支承表面定向成在轴向方向上抵靠止挡元件(24,34)。为了提出一种可以更好地吸收高拉出力并具有更高的操作可靠性的改进的转向轴(1),根据本发明的滚动体保持架(5)具有在支承表面(54)之间轴向地延伸的至少一个传递元件(53)。

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,该转向轴包括中空轴,内轴以沿轴向方向伸缩的方式同轴地设置在该中空轴中,其中,至少一个滚动体在周向方向上通过形状配合保持在滚动体保持架的滚动体保持元件中并且能够在滚动体保持架的滚动体保持元件中沿轴向方向滚动,该滚动体保持架设置在内轴与中空轴之间,该滚动体保持架沿轴向方向设置在中空轴的沿径向突出的止挡元件与内轴的沿径向突出的止挡元件之间,其中,滚动体保持架具有端面轴向支承表面,该端面轴向支承表面定向成在轴向方向上抵靠止挡元件。用于转向轴的滚动体保持架同样是本发明的主题。
背景技术
在机动车辆中使用沿转向轴的轴向方向伸缩的转向轴允许调节转向柱,以在纵向方向上调节方向盘位置。此外,转向轴在发生碰撞的情况下可以沿转向轴的纵向轴线的方向被推到一起,从而有效地防止了转向轴穿透到乘客舱中并造成乘员受伤。这是通过两个相互伸缩的轴、即中空轴和内轴实现的,该中空轴通过管状中空轮廓形成为外轴,该内轴沿转向轴的纵向轴线(轴向方向)的方向伸缩地安装在中空轴中,即以能够同轴地沿轴向移动的方式安装在中空轴中,其中方向盘安装在转向轴的相对于行进方向的后端部上。由于内轴和中空轴的伸缩推动到一起或拉动分开,因此转向轴可以被缩短或加长。
在这种设计中,在中空轴与内轴之间设置有至少一个滚动体,并且通常在中空轴与内轴之间设置多个滚动体。滚动体可以在内轴的外表面与中空轴的内表面之间沿纵向轴线的方向滚动,使得实现了内轴相对于中空轴的安装了平滑滚动体的轴向调节。为了传递用于转向而施加的扭矩,内轴在内轴的外侧上并且中空轴在中空轴的内侧上具有沿纵向轴线的方向延伸的相互径向相对的凹部状滚动体运行轨道,在该相互径向相对的凹槽状滚动体运行轨道之间设置有滚动体,并且该滚动体用作形状配合元件以形成对于绕纵向轴线的旋转起作用的形状配合,从而通过扭矩锁定将中空轴和内轴接合在一起。因此,这种转向轴也被称为滚动滑动轴。
如例如在DE 10 2014 017 555 A1中所描述的,滚动体被接纳在滚动体保持架的滚动体保持元件中,并且可以绕滚动体的滚动轴线自由转动,从而滚动体在轴之间被导引并相对于彼此特别地以轴向间隔保持就位。滚动体保持元件包括至少一个滚动体保持器并且通常包括多个滚动体保持器、比如滚珠保持开口。
在正常操作中,转向柱可以在设计的调节路径内以受控的方式移动,以调节方向盘位置。为了确保转向轴不会例如通过错误的操作或在车辆维修期间在纵向方向上被拉开超出最大行进路径而使得内轴完全从中空轴中被拉出并因此与外轴分离,已知如何提供一种呈拉出限制装置形式的拉出式安全特征,该特征限制伸缩运动的行进路径并防止内轴与外轴分离。对于比如转向柱的与安全相关的部件,在任何情况下都必须安全地防止导致转向系分离的这种无意拆卸。
从DE 10 2014 017 555 A1已知的拉出式安全特征包括沿径向向内突出的第一止挡元件和沿径向向外突出的第二止挡元件,第一止挡元件安装在外轴的其中插塞内轴的开口端部处,第二止挡元件设置在内轴的插塞到外轴中的端部处。止挡元件具有在外轴与内轴之间的间隙中彼此相对面向的轴向止挡表面,在该轴向止挡表面之间定位有滚动体保持架。滚动体保持架在两个轴向端部上具有端面支承表面,该端面支承表面在轴向上面向止挡表面。最大拉出量受拉出限制器的端部止挡件限制,其中,止挡元件在轴向上撞向滚动体保持架的两个端部处的支承表面。以这种方式,滚子轴承保持架由于支承表面而吸收在拉出期间作为轴向压缩力施加的拉力。较大的拉出力——即,由于不当使用或意外使用而在轴向方向上将转向轴拉开的力——相应地用作对滚子轴承保持架的较大的载荷,这可能导致不希望的变形或损坏,特别是导致滚动体保持元件的不希望的变形或损坏,这可能会影响调节的功能能力。
鉴于上述问题,本发明提出要解决的一个问题是提出改进的转向轴以及改进的滚动体保持架,该改进的转向轴可以更好地吸收高拉出力并且具有更好的操作可靠性。
发明内容
该问题通过本发明的转向轴以及滚动体保持架来解决。
根据本发明,针对上述类型的转向轴提出了滚动体保持架具有至少一个传递元件,所述至少一个传递元件在支承表面之间轴向地延伸。
在转向轴处于最大拉出时的端部止挡中,用作在外轴与内轴之间沿拉出方向的拉力的拉出力经由止挡元件转移到滚动体保持架的支承表面中,滚动体保持架的支承表面轴向地支撑抵靠止挡元件。在这种情况下,根据本发明的以轴向刚性的方式将支承表面接合在一起的传递元件受到作为压缩的拉出力,并且该传递元件传递施加在中空轴的止挡元件与内轴的止挡元件之间的压缩力。
传递元件设置为与滚动体保持元件平行的力传递元件,并且在端部止挡中,该传递元件对作用在滚动体保持架上的拉出力进行拦截。因此,在内轴和中空轴处于完全拉出位置时,内轴与中空轴之间的拉出力不像现有技术那样经由滚动体保持元件传输,而是通过传递元件传输。以这种方式,滚动体保持元件被防护并被保护免受拉出力的作用,使得即使在极高的峰值载荷下也不会发生破坏性变形,比方说例如在现有技术中可能导致滚动体保持器中的滚动体的锁定。还防止了滚动体的损坏或移除,滚动体的损坏或移除可能导致对伸缩调节性的妨碍或阻碍,进而可能使转向柱在发生碰撞时难以被推到一起,因此损害了安全性。
根据本发明构造的滚动体保持架不容易受到由误用或非预期操作而施加的高载荷的影响。这提高了转向轴的操作可靠性,因此提高了转向柱的操作可靠性,并提高了车辆乘客的安全等级。
根据本发明的传递元件是抗压的并且在轴向方向上是刚硬的,并且在滚动体保持架的轴向长度上延伸。优选地,就压缩应力而言,传递元件比滚动体保持元件更坚硬和/或更刚硬和/或更坚固。如果滚动体保持架包括多个滚动体保持元件和/或多个传递元件,则传递元件的硬度、刚度和/或强度至少总体上比滚动体保持元件的硬度、刚度和/或强度大。特别地,一个或多个传递元件的硬度、刚度和/或强度被选择得足够大,使得相对于机械应力的形状稳定性增加,并且即使在预期的最大拉出力峰值载荷下也将不会发生滚动体保持架的显著变形,该变形对滚动体保持架的功能不利,特别地防止了塑性变形。
在一种有利的改型中可以提出的是,传递元件在轴向方向上比滚动体保持元件更长。以这种方式,即使传递元件经由支承表面与中空轴的止挡元件和内轴的止挡元件保持接触,滚动体保持元件也不会被加载并且即使在极端载荷作用下也不会与相应的止挡元件接触,这可能会导致传递元件在轴向方向上的弹性变形。
替代性地或另外,为了提高刚度,传递元件可以具有材料增厚部。在材料增厚部的区域中,该横截面可以在径向方向上扩大,使得形成纵向轮廓的肋,支承表面定位在肋的端面处。此外,传递元件可以通过材料增厚部来构造为形状配合元件,该形状配合元件可以通过与绕轴的旋转有关的形状配合将内轴和中空轴接合在一起。尺寸可以适于使得当转向扭矩通过滚动体借助形状配合传递时,材料增厚部在正常操作状态下以宽松的形状配合位于内轴与中空轴之间。但是如果滚动体被丢失,则传递元件通过形状配合接合,使得转向轴在紧急情况下仍保持起作用。由于根据本发明的传递元件作为多余的形状配合元件的补充功能,因此进一步提高了转向柱的安全等级。
传递元件的材料可以是金属材料。金属材料为相对小的材料横截面提供良好的承载能力和形状刚度,使得根据本发明的滚子轴承保持架可以毫无问题地容置在内轴与中空轴之间的可用设计空间中。例如,传递元件可以由钢制成,比如高强度且有效生产的块状件、或者由金属烧结材料制成的烧结件、或者由锌合金(Zamak)等制成的压铸部件。
滚动体保持元件可以形成为注射成型的塑料部件。以塑料注射成型进行制造是合理的,并且可以优化滚动体保持器的成形,以稳固地定位并保持滚动体,并且同时可以通过轻松旋转来安装滚动体。选择的塑料可以是具有合适性质的热塑性聚合物、比如就强度和滑动性质而言的热塑性聚合物。由于通过根据本发明的传递元件提供了压缩刚度并且减轻了滚动体保持元件的载荷的事实,因此可以使用易于加工的塑料材料,并且滚动体保持元件可以具有优化的功能、细长的形状、就压缩载荷而言具有相对较小的形状刚度。与现有技术相比,这使得具有更大的设计自由度。例如,可以以单个注射成型件的形式来提供多个滚动体保持元件。
因为滚动体保持元件和传递元件在形状和材料方面彼此独立地设计并且接合在一起以形成滚动体保持架,所以可以获得针对各自的功能的优化的适应性。
滚动体保持架可以是套筒形状的,具有至少部分地包围内轴的横截面。例如,滚动体保持架可以具有中空筒形管部段形状或具有横截面为非圆形或多边形的中空轮廓形状。然后,支承表面位于中空型材的两个端部处的端面上。
替代性地,滚动体保持架可以在周向方向上被分段,从而形成一个或多个轨道状的滚动体保持架部段,滚动体保持架部段中的每一者包括至少一个根据本发明的滚动体保持元件或传递元件、特别优选地包括至少一个滚动体保持元件和一个传递元件。
至少一个这种传递元件、优选地多个这种传递元件可以在周向方向上与滚动体保持元件相邻地设置。由于这种关联,滚动体保持元件被良好地防护并保护免于有害力的作用,并且在支承表面之间安全地传递所施加的轴向轴承力。多个滚动体保持元件和力传递元件可以优选地以交替的方式围绕外周分布。
在一个有利的实施方式中,传递元件和滚动体保持元件可以通过形状配合和/或力锁定和/或材料结合而接合在一起。传递元件和滚动体保持元件可以根据预期的应力被单独地计划并设计,并且作为单独的元件被制造并提供,传递元件和滚动体保持元件在之后的制造中接合在一起以形成滚动体保持架。以这种方式,尤其是由不同材料构成的传递元件和滚动体保持元件可以彼此组合以形成功能单元,例如,由塑料构成的滚动体保持元件可以与金属传递元件组合。例如,传递元件和滚动体保持元件可以具有彼此对应的形状配合元件,所述彼此对应的形状配合元件可以彼此接合以形成形状配合连接,比如形状配合的突出部和凹部以在周向方向上形成沿轴向和/或径向作用的形状配合连接。以这种方式,可以单独地制造性质不同的传递元件和滚动体保持元件,并且根据需要将传递元件和滚动体保持元件彼此组合以形成滚动体保持架。
替代性地或另外,可以设置相互对应的力锁定元件,以产生力锁定或摩擦锁定的连接,该连接例如足以将传递元件和滚动体保持元件容易地接合在一起作为用于安装在转向轴中的友好操纵单元。
替代性地或另外,可以在传递元件与滚动体保持元件之间例如通过胶合或焊接来形成材料结合连接。如果滚动体保持元件由塑料制成,则存在特别有利的制造选择,即在注射成型过程中将滚动体保持元件模制到传递元件上,或者将滚动体保持元件完全或部分包覆成型,并且至少部分地嵌入在塑料材料中。材料结合连接是通过在注射成型期间使熔融塑料与传递元件接触而使得该熔融塑料粘附至接触表面来建立的。一旦传递元件被塑料包围,就不可分离地形状配合并且材料结合并嵌入在塑料体中。
此外还可以提供的是,传递元件包括加强元件。加强元件、比如嵌入在耐压较小的材料中或连接至该材料的耐压元件可以用于增强尺寸刚度。例如,可以想到使加强晶格或组织一体化在塑料体中。
优选地,滚动体保持架包括至少一个滚动体保持元件和多个传递元件、优选地包括多个滚动体保持元件和多个传递元件。根据横截面几何形状,在滚动体保持元件中可以围绕外周分布有两列、三列、四列或更多列的滚动体,例如,所述滚动体以四重对称的方式围绕外周分布,如在上述现有技术中所述。因此,滚动体保持元件中的每个滚动体保持元件包括轴向连续设置的多个滚动体保持器。有利的是,沿周向方向在相邻的滚动体保持元件之间设置传递元件。以这种方式,可以分别采用相同数量的滚动体保持元件和力传递元件,但是根据最大预期载荷,也可以使用根据本发明的更多或更少的传递元件。
本发明包括一种用于伸缩式转向轴的滚动体保持架,该滚动体保持架包括至少一个滚动体保持器,用于以可自由旋转的方式保持至少一个滚动体,并且该滚动体保持架包括轴向支承表面。根据本发明,在支承表面之间轴向地设置有传递元件。
支承表面设置在两个端部上的端面处,使得轴向方向上的轴承力可以作为压缩力转移到滚动体保持架中。滚动体保持器优选地形成在如上所述设计的滚动体保持元件中。
显然,根据本发明的滚动体保持架可以单独地或组合地具有以上结合根据本发明的转向轴所提及的所有特征,但是特别地不是仅关于根据本发明的传递元件。
附图说明
下面借助于附图对本发明的有利实施方式进行更详细地说明。具体地,附图中示出了:
图1转向轴的示意性立体图,
图2处于拆卸状态的根据图1的转向轴的局部视图,
图3处于拆卸状态的根据图1的转向轴的内轴的局部视图,
图4穿过根据图1的转向轴的横截面,
图5穿过根据图1的转向轴的纵向截面A-A,
图6根据图1的转向轴的滚动体保持架的示意性立体图,
图7转向轴的第二实施方式的局部立体图,
图8穿过根据图7的转向轴的横截面,
图9穿过根据图7的转向轴的纵向截面B-B,
图10第三实施方式的横截面,
图11第四实施方式的横截面。
具体实施方式
在各个附图中,相同的部件在每种情况下均被赋予相同的附图标记,因此通常仅被命名或提及一次。
图1以立体图示出了示意性表示的转向轴1,该转向轴包括中空轴20和内轴30,中空轴20也被称为外轴,中空轴20和内轴30在纵向轴线L的轴向方向上、即以双箭头指示的轴向方向或纵向方向上是相互伸缩的。
中空轴20在其自由端部处——该自由端部在纵向方向上背离内轴30——包括叉状部21,该叉状部21是万向接头的一部分,转向轴1通过该万向接头以扭矩锁定的方式连接至未进一步示出的转向系。相应地,内轴30在其自由端部处——该自由端部在纵向方向上背离中空轴20——具有叉状部31,该叉状部31形成另一万向接头的一部分,转向轴1通过该万向接头以扭矩锁定的方式连接至转向系。中空轴20优选地制造为由良好的可冷加工的钢制成的中空型材。在所示示例中,内轴30构造为实心轴。然而,替代性地,还可以提供的是,内轴20构造为中空轴。
图2以分解图示出了图1的转向轴1,其中,示出了内轴30被从中空轴20沿纵向轴线L的方向拉出。
在中空轴20与内轴30之间设置有呈滚珠4形式的滚动体,如在图4的横截面和图5的纵向截面中可以看到的。
中空轴20具有在中空轴20的内表面中沿纵向方向延伸的凹部22,并且内轴30具有相应的径向相对的凹部32,该凹部32用作用于滚珠4的滚动体运行轨道,即形成滚珠运行轨道。滚珠4在这些凹部22和32之间设置成使得滚珠4可以在凹部22和32中沿纵向轴线L的方向滚动,因此形成用于内轴30和中空轴20的轴向伸缩相对运动的线性滚子轴承。此外,滚珠4用作形状配合元件,滚珠4通过与绕纵向轴线L相对旋转有关的形状配合而接合在凹部22和32中,从而将作为转向扭矩引入到内轴30中的扭矩传递至中空轴20,或者将作为转向扭矩引入到中空轴20中的扭矩传递至内轴30。在所示的示例中,四个相应的凹部22和32绕纵向轴线L沿周向方向分布。内轴30在所示的示例中构造为实心轴。然而,替代性地,还可以设想到并且可以将内轴30构造为中空轴。
滚珠4被保持在滚动体保持架5中,该滚动体保持架5构造为滚珠保持架。滚子轴承保持架5包括用于滚珠4中的每个滚珠的滚动体保持器51,该滚动体保持器51呈径向连续开口的形式,滚珠4在滚动体保持器51中保持具有游隙以绕滚珠4的滚珠中心自由转动,并且滚珠4沿径向向内并向外突出,使得滚珠4可以在凹部22和32中沿纵向方向不受阻碍地滚动。
在图3中示出了安装在内轴30上的插入有滚珠4的滚动体保持架5的布置,示出了内轴30的自由端部33的立体图,该自由端部33在图1的组装状态下插塞到中空轴20的开口中。
在每种情况下,多个滚动体保持器51设置成在纵向方向上彼此轴向间隔开,使得保持在所述多个滚动体保持器51中的滚珠4在每种情况下形成轴向滚珠列41,在所示的示例中,轴向滚珠列41在每种情况下包括六个滚珠4。用于一个滚珠列41的滚珠4的滚动体保持器51在每种情况下形成在滚动体保持元件52中。示例中示出的在周向方向上的四个滚动体保持元件52中的每一者在凹部22和32的区域中延伸。
在周向方向上,在滚动体保持元件52之间设置根据本发明的传递元件53,所述四个滚动体保持元件52以及同样地四个传递元件53在周向方向上交替地设置并且接合在一起。由于这种布置,滚动体保持架5具有带有八边形横截面的套筒状中空轮廓的形状,滚动体保持架5的侧表面由滚动体保持元件52和传递元件53交替地形成。
在图3至图6中所示的实施方式中,滚动体保持元件52包括形状配合元件521,并且传递元件53包括形状配合元件531,形状配合元件521和形状配合元件531以形状配合的方式啮合在一起。形状配合元件521形成为沿纵向方向延伸的具有底切头形状的横截面的条状突出部,滚动体保持元件52和传递元件53可以通过形状配合元件521与传递元件53中的相应的形状配合元件531形状配合而在周向方向上互锁,该形状配合元件531形成为底切凹部。另外或替代性地,该连接可以是通过材料结合进行的、例如通过胶粘或超声波焊接。
传递元件53各自在其两个轴向端面上均具有轴向支承表面54。换句话说,传递元件53中的每个传递元件在所述每个传递元件的支承表面54之间延伸。在面向端部33的一个端面处,支承表面54中的一个支承表面在轴向方向上与相应的止挡元件34相对,该止挡元件34从内轴30沿径向向外突出。这样的止挡元件34是例如由塑性变形区域、比如填缝形成的,该止挡元件34突出到内轴30与中空轴20之间的间隙中,如图5中的穿过组装的转向轴1的纵截面中所示。
在背离端部34的另一端面上的支承表面54在轴向方向上与相应的止挡元件24相对,该止挡元件24从中空轴20的内部沿径向向内突出到内轴30与中空轴20之间的间隙中。止挡元件24同样可以通过填缝形成,如所示出的,该止挡元件24包括在径向方向上的塑性变形区域。
止挡元件24和34突出到中空轴20与内轴30之间的间隙中,在该间隙中,传递元件53在转向轴1的调节期间沿纵向轴线L的方向向前或向后移动。当将转向轴1拉开时,止挡元件24和34朝向彼此运动直到止挡元件24和34抵靠滚动体保持架5上的位于止挡元件24和34之间的所述支承表面54。
图4示出了穿过转向轴1的横截面。该图显示了转向轴1呈基本形式的八边形横截面,其中,凹部22和32绕外周均匀地分布在每隔一个的侧表面中,在所述侧表面之间设置有具有滚珠4的滚动体保持元件52。在周向上位于滚动体保持元件52之间的侧表面上,根据本发明的传递元件53位于内轴30与中空轴20之间的间隙中。
图5以图4的纵向截面A-A的剖视图示出了止挡状态,其中,转向轴1被最大程度地拉出。此处,相对的拉出力F作用在中空轴20和内轴30上。由于止挡元件34和24,该拉出力F作为压缩力传递至支承表面54。两个相反定向的力箭头指示拉出力F如何轴向作用于传递元件53。传递元件53在纵向方向上通过压缩被加载得越多,则拉出力F越大。
为了确保不会由于较大的拉出力F而引起滚动体保持元件52的有害变形,根据本发明的传递元件53具有比滚动体保持元件52更高的尺寸刚度,尤其是在对于轴向加载,传递元件53具有比滚动体保持元件52更高的尺寸刚度。例如,传递元件53可以由钢制成,优选地作为冷加工部件、作为烧结金属部件、作为压铸部件或作为注射成型部件。由于传递元件53的作为在纵向方向上具有恒定横截面的连续轮廓部段的相对简单的形状,因此可以合理地制造无端部半成品,从该无端部半成品以取决于滚动体保持架5的长度切割出传递元件53。由于高的强度和硬度,甚至具有相对较小的材料横截面的由金属材料制成的传递元件53已经承受高的压缩力,而没有塑性变形的风险。
滚动体保持元件52优选形成为由热塑性弹性体或热塑性材料制成的注塑成型塑料部件。以这种方式,可以毫无问题地实现复杂的成形,以构造滚动体保持器51,并且可以合理地生产。此外,该弹性塑料可以使得滚动体保持器51至少部分地为弹簧状弹性的,例如具有弹性保持元件,使得滚珠4可以以弹簧状方式卡扣并且以宽松的形状配合方式被受限地保持,从而使处理和组装过程更加容易。用于连接至传递元件53的形状配合元件521同样可以容易地实现、例如实现为具有形状配合锁定的弹性闩锁元件。
由于相对细长的结构和相对较软的塑料,滚动体保持元件52只能吸收很小的力。该功能由根据本发明的传递元件53承担,使得滚动体保持元件52即使在较大的轴承力下也保持基本不受力。因此,即使在高峰值载荷下,也不存在损害滚动体保持架5的功能的危险。
传递元件53填补了中空轴20与内轴30之间的间隙的多边形横截面,如图4中可以看到的。以这种方式,传递元件53形成了与中空轴20和内轴30的相对旋转有关的形状配合元件,传递元件53在所示的操作状态中呈宽松的形状配合,即不抵靠中空轴20和内轴30或至少不同时抵靠中空轴20和内轴30。在紧急情况下,当滚珠4被损坏或已经从凹部22和32移除滚珠4时,传递元件53可以承担起作为形状配合元件的功能,使得可以传递转向扭矩。因此,传递元件53可以额外地在中空轴20与内轴30之间提供多余的扭矩传递。对于该附加功能,同样有利的是,传递元件由尺寸刚性、优选比如钢的金属材料制成。以这种方式,提高了转向轴的安全等级并因此提高了转向柱的安全等级。
图6以单独的立体图再次示出了根据前述图的滚动体保持架5,其中,没有滚珠4。
在图7、图8和图9中以对应于图3、图4和图5的视图示出了转向轴1的第二实施方式。图9示出了根据图8的B-B截面。
内轴30构造成与前述实施方式中是相同的。至少在滚珠4的布置方面,滚动体保持元件52同样构造成相同的。此处,滚动体保持元件52通过腹板状连接元件55在周向方向上以环状方式接合在一起以形成套筒状结构,该腹板状连接元件55与滚动体保持元件52一起形成为单件注塑成型塑料。在图8的横截面中可以很好地看到。
连接元件55还用作紧固元件,连接元件55可以用于通过形状配合紧固在传递元件53中的呈相应凹槽或凹口形式的形状配合元件532中。该保持动作可以通过锁定元件(未示出)、静摩擦或者另外或替代性地通过胶粘或超声焊接来提供。可以在图8和图9中看到处于组装状态下的布置,图9中的纵向截面B-B示出了连接元件55在形状配合元件532中的形状配合接合。以这种方式,传递元件53在滚动体保持架5上被牢固地保持就位。
图10以类似于图4和图7的横截面图示出了第三实施方式。此处,两个滚动体保持元件52在每种情况下通过连接元件55接合在一起作为单个元件,所述两个滚动体保持元件52优选地呈注塑成型的塑料部件的形式。所述两个滚动体保持元件52借助于两个传递元件53接合在一起以形成整体的套筒状滚动体保持架5,所述两个传递元件53可以以与图4的实施方式中相同的方式来构造。相应的形状配合元件521、531同样可以设置成用于连接。
在图11中同样以横截面示出了另一个可能的实施方式。此处,在每种情况下,两个单独的、分开的滚动体保持元件52——可以设计成与图4类似——通过传递元件53接合在一起,该传递元件53可以设计成与图10或图4类似。与前述实施方式相反,滚动体保持架5不是呈套筒形式的单个封闭件,而是在纵向方向上的间隙区域25中被分成两个。这产生了分段设计,使得可以径向安装在内轴30上。
借助于根据图4、图7、图10和图11的不同实施方式可以看出,根据本发明的滚动体保持元件52和传递元件53的组合使得可以灵活地适应不同的要求。
附图标记列表
1 转向轴
20 中空轴
21 叉状部
22 凹部
24 止挡元件
25 间隙
30 内轴
31 叉状部
32 凹部
33 端部
34 止挡元件
4 滚珠
41 滚珠列
5 滚动体保持架
51 滚动体保持器
52 滚动体保持元件
521 形状配合元件
53 传递元件
531 形状配合元件
532 形状配合元件
54 支承表面
55 连接元件
L 纵向轴线
F 拉出力

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的转向轴(1),所述转向轴(1)包括中空轴(20),内轴(30)以沿轴向方向伸缩的方式同轴地设置在所述中空轴(20)中,其中,至少一个滚动体(4)在周向方向上通过形状配合保持在滚动体保持架(5)的滚动体保持元件(52)中并且能够在所述滚动体保持架(5)的所述滚动体保持元件(52)中沿所述轴向方向滚动,所述滚动体保持架(5)设置在所述内轴(30)与所述中空轴(20)之间,所述滚动体保持架(5)沿所述轴向方向设置在所述中空轴(20)的沿径向突出的止挡元件(24)与所述内轴(30)的沿径向突出的止挡元件(34)之间,其中,所述滚动体保持架(5)具有端面轴向支承表面(54),所述端面轴向支承表面(54)定向成在所述轴向方向上抵靠所述止挡元件(24,34),
其特征在于,
所述滚动体保持架(5)具有至少一个传递元件(53),所述至少一个传递元件(53)在所述支承表面(54)之间轴向地延伸;所述传递元件(53)至少部分地由比所述滚动体保持元件(52)的材料更坚硬和/或更刚硬和/或更坚固的材料形成。
2.根据权利要求1所述的转向轴,其特征在于,所述传递元件(53)形成为比所述滚动体保持元件(52)更坚硬和/或更刚硬和/或更坚固。
3.根据前述权利要求1-2中的一项所述的转向轴,其特征在于,所述传递元件(53)具有材料增厚部。
4.根据权利要求1-2中的一项所述的转向轴,其特征在于,所述传递元件(53)的材料是金属材料。
5.根据前述权利要求1-2中的一项所述的转向轴,其特征在于,所述滚动体保持元件(52)形成为注射成型的塑料部件。
6.根据前述权利要求1-2中的一项所述的转向轴,其特征在于,所述传递元件(53)和所述滚动体保持元件(52)通过形状配合和/或力锁定和/或材料结合而接合在一起。
7.根据前述权利要求1-2中的一项所述的转向轴,其特征在于,所述传递元件(53)包括加强元件。
8.根据前述权利要求1-2中的一项所述的转向轴,其特征在于,所述滚动体保持架(5)包括至少一个滚动体保持元件(52)和多个传递元件(53)。
9.根据前述权利要求1-2中的一项所述的转向轴,其特征在于,所述滚动体保持架(5)是套筒形状的。
10.一种用于根据权利要求1至9中的一项所述的伸缩式转向轴的滚动体保持架(5),所述滚动体保持架(5)包括至少一个滚动体保持器(51),用于以可自由旋转的方式保持至少一个滚动体(4),并且所述滚动体保持架(5)包括轴向支承表面(54),
其特征在于,
在所述支承表面(54)之间轴向地设置有传递元件(53)。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017218741A1 (de) * 2017-10-19 2019-04-25 Thyssenkrupp Ag Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug
DE102019201543A1 (de) * 2019-02-07 2020-08-13 Robert Bosch Gmbh Verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug
US11293487B2 (en) * 2019-12-26 2022-04-05 Erik Jiandong Ma Slider
DE102020203101A1 (de) * 2020-03-11 2021-09-16 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung eines Lenkwellenteils einer Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug, Verfahren zur Herstellung einer Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug, Lenkwellenteil für eine Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug, Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug und Lenksäule für ein Kraftfahrzeug
US11396319B2 (en) * 2020-11-23 2022-07-26 Steering Solutions Ip Holding Corporation Steering column jacket stiffening sleeve
CN115158440A (zh) * 2022-08-03 2022-10-11 豫北凯斯特隆(新乡)汽车科技有限公司 一种具有冗余结构的钢球式转向轴及球架结构

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1646358A (zh) * 2002-06-11 2005-07-27 日本精工株式会社 车辆转向用伸缩轴以及带万向轴节的车辆转向用伸缩轴
CN1747867A (zh) * 2003-01-10 2006-03-15 日本精工株式会社 车辆转向用伸缩轴
CN202847786U (zh) * 2012-09-29 2013-04-03 无锡金也汽车部件有限公司 滚道式结构的转向下传动轴装置
CN103388620A (zh) * 2012-05-12 2013-11-13 刘素华 往复运动滚动摩擦且滚动导向的方法及直线往复滚动摩擦且滚动导向装置
CN105587750A (zh) * 2014-11-12 2016-05-18 株式会社捷太格特 可伸缩轴
DE102014017407A1 (de) * 2014-11-26 2016-06-02 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung einer profilierten Hohlwelle für eine teleskopierbare Lenkwelle und teleskopierbare Lenkwelle
CN105730497A (zh) * 2014-12-25 2016-07-06 株式会社捷太格特 伸缩轴和转向系统
DE102014017555B4 (de) * 2014-11-28 2016-10-13 Thyssenkrupp Ag Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug
WO2017001308A1 (de) * 2015-06-30 2017-01-05 Robert Bosch Automotive Steering Gmbh Lenkzwischenwelle für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer lenkzwischenwelle für ein kraftfahrzeug
DE102016224271A1 (de) * 2016-12-06 2017-02-02 Thyssenkrupp Ag Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug
CN205937436U (zh) * 2016-08-12 2017-02-08 江苏金也汽车配件有限公司 一种刚性结构的钢球滚珠式下传动轴总成

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2406119A1 (fr) * 1977-10-13 1979-05-11 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Palier a roulement pour mouvements longitudinaux
DE3730393C2 (de) * 1987-09-10 1994-01-13 Lemfoerder Metallwaren Ag Lenkwelle für Kraftfahrzeuge, bestehend aus axial ineinander verschieblichen Wellenteilen
EP1683701B1 (de) 2000-04-06 2008-10-22 ThyssenKrupp Presta Aktiengesellschaft Lagerungskasten für die Lagerung einer Lenkwelle
US6893353B2 (en) * 2002-06-18 2005-05-17 Torque-Traction Technologies, Inc. Rolling ball spline slip joint formed from two tubular members
DE102007007151B4 (de) * 2007-02-09 2009-01-02 Spicer Gelenkwellenbau Gmbh Längsverschiebeeinheit für Gelenkwellen
DE102007027767A1 (de) * 2007-06-16 2008-12-18 Schaeffler Kg Verschiebelagerung
US20110088502A1 (en) * 2009-10-19 2011-04-21 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Steering column with integrated shaft bearing and tube-mounted slidable yoke
KR101419985B1 (ko) * 2011-10-04 2014-07-15 주식회사 만도 자동차 조향장치의 슬립 조인트
DE102015102183B4 (de) * 2015-02-16 2018-03-01 Robert Bosch Automotive Steering Gmbh Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1646358A (zh) * 2002-06-11 2005-07-27 日本精工株式会社 车辆转向用伸缩轴以及带万向轴节的车辆转向用伸缩轴
CN1747867A (zh) * 2003-01-10 2006-03-15 日本精工株式会社 车辆转向用伸缩轴
CN103388620A (zh) * 2012-05-12 2013-11-13 刘素华 往复运动滚动摩擦且滚动导向的方法及直线往复滚动摩擦且滚动导向装置
CN202847786U (zh) * 2012-09-29 2013-04-03 无锡金也汽车部件有限公司 滚道式结构的转向下传动轴装置
CN105587750A (zh) * 2014-11-12 2016-05-18 株式会社捷太格特 可伸缩轴
DE102014017407A1 (de) * 2014-11-26 2016-06-02 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung einer profilierten Hohlwelle für eine teleskopierbare Lenkwelle und teleskopierbare Lenkwelle
DE102014017555B4 (de) * 2014-11-28 2016-10-13 Thyssenkrupp Ag Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug
CN105730497A (zh) * 2014-12-25 2016-07-06 株式会社捷太格特 伸缩轴和转向系统
WO2017001308A1 (de) * 2015-06-30 2017-01-05 Robert Bosch Automotive Steering Gmbh Lenkzwischenwelle für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer lenkzwischenwelle für ein kraftfahrzeug
CN205937436U (zh) * 2016-08-12 2017-02-08 江苏金也汽车配件有限公司 一种刚性结构的钢球滚珠式下传动轴总成
DE102016224271A1 (de) * 2016-12-06 2017-02-02 Thyssenkrupp Ag Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug

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Publication number Publication date
WO2018219817A1 (de) 2018-12-06
US11472466B2 (en) 2022-10-18
DE102017209167A1 (de) 2018-12-06
EP3631219A1 (de) 2020-04-08
EP3631219B1 (de) 2021-06-23
ES2883647T3 (es) 2021-12-09
CN110719999A (zh) 2020-01-21
US20200156693A1 (en) 2020-05-21

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