CN111491849A - 主轴和具有主轴的转向柱组件 - Google Patents

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Abstract

一种转向柱组件(100)，该转向柱组件包括护套(110)、轴承(115)和转向主轴(120)，该转向主轴由轴承(115)以可旋转的方式支承并且至少部分地在护套(110)内部延伸。主轴(120)包括中空外管(122)和中空内管(142)。外管(122)具有加长部段和附接部段(123，133)，并且附接部段(133)具有过渡部分和连接部分(135，137)。加长部段(123)在过渡部分(135)的端部(135a)处邻接附接部段(133)，并且过渡部分(135)位于加长部段(123)与连接部分(137)之间。加长部段(123)具有第一部分和第二部分(123，126)，其中，第二部分(126)位于第一部分和过渡部分(124，135)之间，并且外管(122)终止于连接部分(137)的端部(137b)处。内管(142)压配合到外管(122)中，并且内管(142)的端部(142b)邻近于过渡部分的端部(135a)。内管(142)不延伸至附接部段(133)或第一部分(124)中。

Description

主轴和具有主轴的转向柱组件
技术领域
本公开总体上涉及用于机动车辆的转向柱组件的领域。更具体地，本公开涉及用于转向柱组件的主轴。
发明内容
下面呈现本公开的简化概要，以便提供对本公开的一些方面的基本理解。该概要不是本公开的广泛概述。该概要并不意在确定本公开的关键原理或者界定本公开的范围。该概要的唯一目的是以简化形式呈现本公开的一些概念，作为在别处呈现的更详细描述的前序。
根据一种实施方式，转向主轴包括中空外管和中空内管。中空外管具有加长部段和附接部段，并且附接部段具有过渡部分和连接部分。加长部段在过渡部分的端部处邻接附接部段，并且过渡部分位于加长部段与连接部分之间。连接部分的外径小于加长部段的外径。加长部段具有第一部分和第二部分，其中，第二部分位于第一部分与过渡部分之间，并且外管终止于连接部分的端部处。中空内管压配合到外管中，并且内管的端部邻近于过渡部分的端部。内管没有延伸到附接部段或第一部分中，并且第二部分的长度至少等于内管的长度。
在一种实施方式中，第二部分的长度大于附接部段的长度。第二部分的长度可以是附接部段的长度的至少三倍。
在一种实施方式中，内管的内径大于连接部分的内径。
在一种实施方式中，外管由金属构成，并且内管由金属构成。
在一种实施方式中，连接部分的固有频率在竖向方向上为至少55Hz并且在横向方向上为至少57Hz。
在一种实施方式中，连接部分的固有频率在竖向方向上为至少69Hz并且在横向方向上为至少71Hz。
根据另一种实施方式，转向柱组件包括护套、轴承和转向主轴，该转向主轴由轴承以可旋转的方式支承并且至少部分地在护套内部延伸。转向主轴包括中空外管和中空内管。中空外管具有加长部段和附接部段，并且附接部段具有过渡部分和连接部分。加长部段在过渡部分的端部处邻接附接部段，并且过渡部分位于加长部段与连接部分之间。连接部分的外径小于加长部段的外径。加长部段具有第一部分和第二部分，其中，第二部分位于第一部分与过渡部分之间，并且外管终止于连接部分的端部处。中空内管压配合到外管中，并且内管的端部邻近于过渡部分的端部。内管没有延伸到附接部段或第一部分中，并且第二部分的长度至少等于内管的长度。
在一种实施方式中，第二部分的至少一部分从轴承悬置，并且轴承与连接部分的端部之间的距离为至少70mm。
在一种实施方式中，连接部分的固有频率在竖向方向上为至少55Hz并且在横向方向上为至少57Hz。
在一种实施方式中，连接部分的固有频率在竖向方向上为至少69Hz并且在横向方向上为至少71Hz。
在一种实施方式中，第二部分的长度大于附接部段的长度，并且内管的内径大于连接部分的内径。
在一种实施方式中，外管由金属构成，并且内管由金属构成。
根据又一种实施方式，制造转向主轴的方法包括提供中空外管和中空内管的步骤。外管具有均一的内径和纵向轴线，并且外管终止于端部处，其中，外管的附接部段从外管的该端部延伸。内管具有均一的外径和纵向轴线，并且内管的外径大于外管的内径。内管完全压配合到外管中，其中，内管的纵向轴线与外管的纵向轴线同轴。内管压配合成使得附接部段不含内管并且使得内管的端部邻近于附接部段。在内管被定位之后，使过渡部分和连接部分成形，但是仅在附接部段中使过渡部分和连接部分成形。
在一种实施方式中，连接部分的固有频率在竖向方向上为至少55Hz并且在横向方向上为至少57Hz。
在一种实施方式中，在内管压配合到外管中之后，连接部分的固有频率在竖向方向上为至少69Hz并且在横向方向上为至少71Hz。
在一种实施方式中，第二部分的长度大于附接部段的长度。
在一种实施方式中，压配合的步骤包括使内管通过外管端部和附接部段压配合到外管中。
在一种实施方式中，成形的步骤包括锤击成形。
附图说明
图1是根据本公开的实施方式的转向柱组件的一部分的立体图。
图2是从图1截取的截面的视图。
具体实施方式
汽车转向柱的固有频率和刚度、特别是汽车转向主轴的固有频率和刚度对驾驶员的满意度有相当大的影响。较高的固有频率和刚度有助于最小化摇动以及振动的传递，并且显著地有助于愉悦的驾驶体验。传统地，通过材料选择或者通过增大主轴的横截面的厚度来增大固有频率和刚度。然而，非传统材料可能是昂贵的或者具有其他局限性，增大横截面厚度会不期望地增大重量或成本，并且用于现代转向柱组件的设计需要越来越长的主轴。
图1和图2示出根据一种实施方式的转向柱组件100。转向柱组件100广泛地包括护套110和轴承115，该轴承115以可旋转的方式支承转向轴(或“主轴”)120，使得主轴120至少部分地在护套110内部延伸。
主轴120具有中空外管122和压配合到外管122中的中空内管142。尽管外管122和内管142可以由任何适当的材料构成，但是可能特别期望的是，管122、142由金属(包括金属合金)构成。外管122具有加长部段123和附接部段133，并且附接部段133又具有过渡部分135和连接部分137。
加长部段123在过渡部分135的端部135a处邻接附接部段133，并且过渡部分135位于加长部段123与连接部分137之间。外管122终止于连接部分137的端部137b处，并且连接部分137的外径137a小于加长部段123的外径123a。
加长部段123具有第一部分124和第二部分126，并且第二部分126位于第一部分124与过渡部分135之间。第二部分126的长度126a至少等于(即，不小于)内管142的长度142a，并且第二部分126的长度126a大于附接部段133的长度133a。在一些实施方式中，可能特别期望的是，第二部分126的长度126a至少是附接部段133的长度133a的三倍。第二部分126的至少一部分从轴承115悬置，并且在一些实施方式中，可能特别期望的是，轴承115与连接部分137的端部137b之间的距离118为至少70mm，并且连接部分137的固有频率在竖向方向上为至少55Hz并且在横向方向上为至少57Hz。在一些实施方式中，可能期望的是，连接部分137的固有频率在竖向方向上为至少69Hz并且在横向方向上为至少71Hz。
内管142没有延伸到附接部段133或第一部分124中，并且内管142的端部142b邻近于过渡部分135的端部135a。内管142的内径142c大于连接部分137的内径137c。
为了形成转向主轴120，中空外管122最初具有大致均一的内径和外径，并且终止于端部137b(附接部段133从该端部137b延伸)处。并且中空内管142最初具有大致均一的内径和外径，其中，内管的外径大于外管的内径。内管142完全压配合到外管122中，其中，内管142的纵向轴线149与外管122的纵向轴线129同轴。内管142充分压配合到外管122中，使得附接部段133不含内管142，并且内管142的端部142b邻近于附接部段133。可能特别期望的是，内管142通过穿过端部137b和附接部段133插入外管122而压配合到外管122中。一旦内管142适当地定位，则过渡部分135和连接部分137仅形成在附接部段133中。过渡部分135和连接部分137可以是锤击成形的或者以无论是现有还是以后开发的任何其他合适的方式制造。在一些实施方式中，可能特别期望的是，在内管142压配合到外管122以及过渡部分135和连接部分137中之后，连接部分137的固有频率形成为在竖向方向上为至少55Hz，并且在横向方向上为至少57Hz。在其他实施方式中，可能特别期望的是，在内管142压配合到外管122以及过渡部分135和连接部分137中之后，连接部分137的固有频率形成为在竖向方向上为至少69Hz并且在横向方向上为至少71Hz。
外管122可以与用于扭矩传递的内轴联接，该内轴能够与转向齿轮的输入轴连接，并且在内轴与转向齿轮的输入轴之间可以布置有万向接头。在一种实施方式中，外管122和内轴能够相对于彼此伸缩。
在不背离本公开的精神和范围的情况下，所描绘的各种部件以及未示出的部件的许多不同的布置都是可能的。已经对本公开的实施方式以说明性而非限制性的目的进行了描述。不背离本公开的范围的替代性实施方式对于本领域技术人员将变得明显。技术人员可以在不背离本公开的范围的情况下开发实现前述改进的替代方法。将理解的是，某些特征和子组合是有用的，并且可以在不参考其他特征和子组合的情况下使用，并且被设想在权利要求的范围内。在附图中阐述的具体构型和轮廓是说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种转向主轴，包括：
中空的外管，所述外管具有加长部段和附接部段，所述附接部段具有过渡部分和连接部分，所述加长部段在所述过渡部分的端部处邻接所述附接部段，所述过渡部分位于所述加长部段与所述连接部分之间，所述连接部分的外径小于所述加长部段的外径，所述加长部段具有第一部分和第二部分，所述第二部分位于所述第一部分与所述过渡部分之间，所述外管终止于所述连接部分的端部处；以及
中空的内管，所述内管压配合到所述外管中，并且所述内管的端部邻近于所述过渡部分的端部，所述内管没有延伸到所述附接部段中，所述内管没有延伸到所述第一部分中，所述第二部分的长度至少等于所述内管的长度。
2.根据权利要求1所述的转向主轴，其中，所述第二部分的长度大于所述附接部段的长度。
3.根据权利要求2所述的转向主轴，其中，所述第二部分的长度是所述附接部段的长度的至少三倍。
4.根据权利要求1所述的转向主轴，其中，所述内管的内径大于所述连接部分的内径。
5.根据权利要求1所述的转向主轴，其中，所述外管由金属构成，并且所述内管由金属构成。
6.根据权利要求1所述的转向主轴，其中，所述连接部分的固有频率在竖向方向上为至少55Hz并且在横向方向上为至少57Hz。
7.根据权利要求1所述的转向主轴，其中，所述连接部分的固有频率在竖向方向上为至少69Hz并且在横向方向上为至少71Hz。
8.一种转向柱组件，包括：
护套；
轴承；
转向主轴，所述转向主轴由所述轴承以可旋转的方式支承并且至少部分地在所述护套内部延伸，所述转向主轴包括：
中空的外管，所述外管具有加长部段和附接部段，所述附接部段具有过渡部分和连接部分，所述加长部段在所述过渡部分的端部处邻接所述附接部段，所述过渡部分位于所述加长部段与所述连接部分之间，所述连接部分的外径小于所述加长部段的外径，所述加长部段具有第一部分和第二部分，所述第二部分位于所述第一部分与所述过渡部分之间，所述外管终止于所述连接部分的端部处；以及
中空的内管，所述内管压配合到所述外管中，所述内管的端部邻近于所述过渡部分的端部，所述内管没有延伸到所述附接部段中，所述内管没有延伸到所述第一部分中，所述第二部分的长度至少等于所述内管的长度。
9.根据权利要求8所述的转向柱组件，其中：
所述第二部分的至少一部分从所述轴承悬置；以及
所述轴承与所述连接部分的端部之间的距离为至少70mm。
10.根据权利要求9所述的转向柱组件，其中，所述连接部分的固有频率在竖向方向上为至少55Hz并且在横向方向上为至少57Hz。
11.根据权利要求10所述的转向柱组件，其中：
所述第二部分的长度大于所述附接部段的长度；以及
所述内管的内径大于所述连接部分的内径。
12.根据权利要求8所述的转向柱组件，其中：
所述第二部分的长度大于所述附接部段的长度；以及
所述内管的内径大于所述连接部分的内径。
13.根据权利要求8所述的转向柱组件，其中，所述外管由金属构成，并且所述内管由金属构成。
14.根据权利要求8所述的转向柱组件，其中，所述连接部分的固有频率在竖向方向上为至少55Hz并且在横向方向上为至少57Hz。
15.根据权利要求8所述的转向柱组件，其中，所述连接部分的固有频率在竖向方向上为至少69Hz并且在横向方向上为至少71Hz。
16.一种制造转向主轴的方法，所述方法包括：
提供中空的外管，所述外管具有均一的内径和纵向轴线，所述外管终止于端部处，所述外管的附接部段从所述外管的所述端部延伸；
提供中空的内管，所述内管具有均一的内径和纵向轴线，所述内管的外径大于所述外管的内径；
将所述内管完全压配合到所述外管中，其中，所述内管的纵向轴线与所述外管的纵向轴线同轴，所述附接部段不含所述内管，所述内管的端部邻近于所述附接部段；以及
仅在所述附接部段中使过渡部分和连接部分成形。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述内管压配合到所述外管中之后，所述连接部分的固有频率在竖向方向上为至少69Hz并且在横向方向上为至少71Hz。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二部分的长度大于所述附接部段的长度。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，压配合的步骤包括使所述内管通过外管端部和所述附接部段而压配合到所述外管中。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，成形的步骤包括锤击成形。
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