CN1144711C - 能量吸收型转向装置以及转向装置的装配用的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种转向装置，它具有的部件尺寸公差和工作质量难以影响其能量吸收性能，它的特点是外管元件，如外管压入内轴元件，如内轴，内轴元件制成圆横截面的外形，外管元件制成圆横截面的内形，其直径大于内轴元件，一组精细元件设置在圆横截面的外形和内形之间，处于在这些元件的轴向上被延伸状态，以及在内轴和外管元件之间的间隙被精细元件固定，在这里由于内轴和外管元件的直接的接触被一组精细元件至少部分地阻止，这部分极大地影响能量吸收性能，因此内轴和外管元件的尺寸公差的变化和工作质量难以影响能量吸收性能，以及因此达到健全的工艺。

Description

能量吸收型转向装置以及转向 装置的装配用的方法和设备

技术领域

本发明涉及具有均匀的能量吸收性能的转向装置的制造技术。在这里，“均匀的”是指由产品至产品的能量吸收性能变化很小。

背景技术

已知的能量吸收型转向装置具有圆筒形转向管(通常称为柱)它围绕转向轴。转向管是将内管配合进入外管形成的。如果能量被施加至转向轴，管变得更深地配合，以便吸收能量。另一种已知的吸能型转向装置具有转向轴。转向轴是将内轴配合进入外轴形成的。当吸收能量时，此内、外轴变得更深地配合。在另一种已知的能量吸收转向装置中，转向管连接至车身，这样可以轴向地位移。响应施加的能量，转向管相对于车身位移以便吸收能量。

所有的上述能量吸收型转向装置吸收施加至转向轴的能量，是借助使配合在外圆筒元件内的内轴元件相对于外圆筒元件轴向地位移。

在由内管和外管组成的转向管中，外管作为外圆筒元件使用，以及内管作为内轴元件使用。在由内轴和外轴组成的转向轴中，外轴作为外圆筒元件使用，以及内轴作为内轴元件使用。在可位移的转向管连接至车身的结构中，外圆筒元件固定到已固定在车身的托架上，作为外圆筒元件使用。在这种情况下，转向管作为内轴元件使用。

在制造这种能量吸收型转向装置时，在同一批量内由产品至产品的能量吸收改变必须很小。

日本未经审查专利昭56-8755和日本未经审查实用新案昭56-6669公开了满足上述要求的技术。这些参考文件叙述了能量吸收的转向装置，其内轴被压入外轴，以及精细元件，如钢琴丝被插入内、外轴之间，从而减少了由产品至产品的能量吸收性的变化。

在转向轴内，外轴和内轴的刚性沿轴向不应太大，以便提供所需的能量吸收性能；然而，它们的刚性在转动方向上应足够大，以防止两个轴相互转动。为了满足这些要求，上述的现有技术的转向装置保证满意的扭矩传递的方式是将具有椭圆形横截面的内轴压入外轴，而外轴内腔的横截面与内轴的形状相似。这些现有技术的转向装置在两个轴之间插入单钢琴丝，以防止在产品之间轴向刚性的改变。

在上述的现有技术的转向装置中，椭圆的横截面保证了所需的扭矩传递。然而，内轴和外轴至少在横截面的一点接触。因此，能量吸收性能直接受影响于内轴的外表面以及外轴的内表面的精加工，以及这些部件的尺寸公差。这样一来，实现均匀的能量吸收性能受到阻碍。

由内管和外管组成的转向管也存在同样的问题。内管的外表面和外管的内表面的精加工差别，以及元件的尺寸公差直接地引起能量吸收性能的改变以及阻碍均匀的能量吸收性能。

在可位移的转向管连接至车身的结构中，外圆筒元件(它已借助托板固定到车身上)和转向管的直接接触导致能量吸收性能大的改变。为了达到均匀的能量吸收性能，如日本未经审查专利平-8-20348所示，由刚性的合成树脂制的圆筒隔片被插入转向管和外圆筒元件之间。因此，必须设置专门的隔片以提供均匀的性能。

所以，本发明的目的是实现技术，与现有的技术比较，它可以显著降低部件公差的不同以及部件精加工的改变对能量吸收性能的影响，以及更具体地说，实现技术，用于在预定的恒定的水平上调节每个产品的能量吸收性能，即使如果各组件的公差和精加工的改变在产品之间有所不同。本发明的另一目的是提供这种结构，它的造价较低。

发明内容

按照本发明的能量吸收型转向装置的特点是将内轴元件压配进入外圆筒元件，内轴元件具有圆形横截面的外部形状，以及外圆筒元件具有圆形横截面的内部形状，它的直径大于内轴元件；以及，一组精细的元件插入圆形横截面外部形状和圆形横截面内部形状之间，从而使精细的元件沿着元件的轴向延伸。

按照上面的说明，压配内轴元件进入外圆筒元件也意味压配外圆筒元件包围内轴元件。两种压制工序是相等的和产生同样的结果。

在本发明的转向装置中，由于一组精细元件插入内轴元件和外圆筒元件之间，内轴元件和外圆筒元件的尺寸公差和元件的表面状态对能量吸收性能的影响小，因此，达到一种完善的技术状态。

经过实验，发明人确认，借助在内轴元件和外圆筒元件之间插入一组精细元件，而两种元件都具有圆的横截面，因此容易相互转动，内轴元件可以压配在外圆筒元件内，在转动方向上为刚性，而沿轴向刚性较小，从而保证了适当的能量吸收性能。单个的精细元件插入内轴元件和外圆筒元件之间不能提供一组精细元件相同的结果。这就是说，压入圆形横截面的内轴元件进入圆形横截面的外圆筒元件，并在它们之间插入单个的精细元件，这时在轴向上保持适当的刚性，在转动方向上降低刚性。因此，不能提供足够的扭矩传递。为了克服这个问题，现有技术的圆筒和轴已使用椭圆的横截面形状，如日本待审查专利昭-56-8755和日本待审查实用新案昭56-6699所示。

按照本发明的能量吸收型转向装置可以提供能量吸收性能，它不会由装置至装置产生改变。此外，每个转向装置的内轴元件和外圆筒元件配合到一起，在转动方向上为刚性，而在轴向上刚性降低至适当程度。再者，转向装置由圆形横截面元件和精细元件造成，其造价较低。

使用本发明的转向轴，其内轴可以压配进入外轴，这种方式能可靠地保证扭矩由一个轴传递到另一个轴。因此，不会产生滑动。此外，使用本发明的转向柱，其内管和外管防止了相互转动，比转动会阻碍随后的装配步骤。如果按照本发明的转向装置是使用于外圆筒元件(它固定在已固定到车身的托架上)和转向管之间，压配到一起的转向管和外圆筒元件防止了相互转动，此转动会使随后的装配步骤困难。

在能量吸收型转向装置的轴向上，每个精细元件的长度最好大于或等于能保证当转向装置吸收能量时内轴元件和外圆筒元件之间的间隙的长度，这种能量吸收是当内轴元件较深地压入外圆筒元件时产生的。

当这个要求已满足时，在内轴元件相对于外圆筒元件轴向位移时，均匀的能量吸收性能，或能量吸收就可以达到。

此外，内轴元件和每个精细元件之间或外圆筒元件和每个精细元件之间的维氏硬度的差别至少为200。无论精细元件的维氏硬度大于或小于内轴元件和外圆筒元件都没有关系。

这个要求保证了当内轴元件压配进入外圆筒元件时，内轴元件和外圆筒元件的塑性变形或者精细元件的塑性变形。因此，均匀的能量吸收性能能够保证，而与元件的制造公差无关。

精细元件的位置最好根据在外圆筒元件内压配内轴元件所需的压入截荷选择。

例如，当4个精细元件以规则的间隔(即围绕内轴元件的中心以90°间隔)插入时，内轴元件配合进入外圆筒元件从而保证高的轴向刚性。另一方面，当两对有间隔的精细元件以围绕内轴元件中心不同的角度，即60°，120°，60°，120°插入时，内轴元件配合进入外圆筒元件，从而保证低的轴向刚性。

这就是说，借助改变精细元件的周边排列，使用相同的元件可以制造出具有不同能量吸收性能的转向装置。因此，根据压配内轴元件进入外圆筒元件所需的压入载荷改变精细元件的周边排列，就可制造出能量吸收型转向装置。

再者，精细元件最好固定地配合在内轴元件或外圆筒元件的端面上，以防止精细元件在轴向上移动。

当要求满足后，内轴元件牢固地压配入外圆筒元件内，而精细元件插入在两个元件之间。

引外，当能量施加至转向装置和内轴元件变得更深地配合进入外圆筒元件时，精细元件保持相对于内轴元件或者外圆筒元件恒定的轴向位置，因此，当吸收能量时，保证了均匀的能量吸收。

在每个精细元件的匹配部分最好设置拉入防止措施，以及匹配部分连接至内轴元件或外圆筒元件的端面上。例如，拉入防止措施可以具有在精细元件内的环件，它可以防止匹配部分被拉入内轴元件和外圆筒元件之间的间隙。

因为拉入防止措施防止了匹配部分被拉入间隙，能量吸收性能变得实质上均匀。

本发明还提供装配能量吸收型转向装置的革新的方法，这种能量吸收型转向装置的装配方法，是将内轴元件压配进入外圆筒元件，它包括下列步骤：沿内轴元件的外部形状或沿外圆筒元件的内部形状在轴向上延伸一组精细元件，以及压配内轴元件进入外圆筒元件，并将精细元件插入内轴元件和外圆筒元件之间，从而使精细元件提供两个元件之间的间隙。

这种方法适合于装配具有均匀的能量吸收性能的转向装置。

在上述的装配方法中，至少内轴元件，外圆筒元件或精细元件中的一个最好变形超过其相应的弹性极限。当一个变形超过弹性极限后，或者是塑性变形，这些元件尺寸公差的有害作用降低，它提供了非常均匀的能量吸收性能。

在此方法中，施加用于压配内轴元件进入外圆筒元件的截荷最好经测量以及当测量的载荷达到预定值时最好切断精细元件。所以，使用本方法，转向装置可以可靠地装配，从而具有调节至预定值的能量吸收性能。

在按照本发明的代替方案中，预定长度的精细元件最好沿外圆筒元件的内部形状轴向地放置，以及内轴元件最好在压配进入外圆筒元件时防止精细元件被拉入外圆筒元件。

使用本方法时，在内轴元件和外圆筒元件之间设置的精细元件的长度可以精确地确定以及提供均匀的能量吸收的转向装置可以更容易地装配。

本发明还提供了装配转向装置用的改进的设备。这种装配设备具有一个压配装置，将内轴元件压配进入外圆筒元件以及精细元件的供给装置，该供给装置将一组精细元件供给至内轴元件的外部形状和外圆筒元件的内部形状之间的间隙内。精细元件的供给装置设置成与压配装置相邻。

按照这种设备，具有均匀的能量吸收的转向装置可以容易和有效地装配。

在这种设备中，精细元件供给装置最好能相对于内轴元件和外圆筒元件的周边方向调节。这样，此设备可以生产能量吸收型轴向装置，它具有相对于轴向不同的刚性水平。

附图说明

图1是按照本发明的一个实施例的转向管的示意图。

图2是沿图1的直线II-II切取的横剖面图。

图3(A)、(B)和(C)示出转向管在装配之前和之后的精细元件。

图4是材料变形和载荷之间的关系曲线图。

图5示出按照第一实施例的装配设备。

图6是用图5的设备装配的转向管的配合部分的横剖面图。

图7是沿图6的直线VII-VII切取的横剖面图。

图8示出按照第二实施例的装配设备。

图9是用图8的设备装配的转向管的配合部分的横剖面图。

图10示出图8的设备附带的弯曲机构。

图11是压入深度和载荷之间的关系曲线图。

图12示出按照第三实施例的装配设备。

图13是压入深度和截荷之间的关系曲线图。

图14示出精细元件的实例。

图15示出精细元件的横剖面的实例。

图16(A)和(B)示出精细元件的两个实例。

图17(A)、(B)、(C)和(D)示出精细元件的另外两个实例。

图18(A)、(B)、(C)、(D)和(E)示出精细元件的其它实例。

图19(A)、(B)、(C)、(D)、(E)和(F)示出精细元件的其它实例。

图20(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)和(G)示出精细元件的其它实例。

图21(A)、(B)、(C)和(D)示出精细元件和管端面之间的关系。

图22(A)、(B)、(C)、(D)、(E)和(F)示出精细元件不同排列和轴向刚性之间的关系曲线。

图23(A)、(B)、(C)、(D)、(E)和(F)示出精细元件不同排列的实例。

具体实施方式

按照本发明的实施例在以下将结合附图予以说明。图1和2示意地示出配合入外管OU的内管IN的位置关系。内管IN的外部形状具有圆形横截面和外管OU的内部形状也具有圆形横截面。外管OU的内径大于内管IN的外径。当两个管配合到一起时，在管子IN和OU之间限定了间隙G。一组精细元件W配合在管子IN和OU之间的间隙W内。在配合之前，每个精细元件W的外径大于间隙G的宽度，这就意味精细元件W在间隙G内被挤压。精细元件W这样设置，使外管OU和内管IN保持共轴关系。精细元件的数目最好大于或等于3。然而，可以使用两个弯曲的精细元件以保持内管IN和外管OU处于共轴关系。

精细元件W的刚性低于管子IN和OU。每个精细元件W，在配合进入图3(A)所示的间隙之前，它具有圆形横截面，而当如图3(B)所示配合进入时它塑性变形。参见图3(C)内的WS，这点变得明显可见。

在代替的方案中，精细元件W的刚性可以高于管子IN和OU的刚性，在这种情况下，在接收精细元件W时，管子将塑性变形。参见图3(C)的WH，这点也变得明显可见。在内管IN的外壁和外管OU的内壁上与公共的精细元件接触的部分都形成压陷。而且，与压陷相邻的部分被压胀。

管子IN和OU以及精细元件W可以全部具有相等的刚性，在这种情况下，当配合到一起时，全部这些部件将塑性变形。

图4示出施加至每个元件的载荷和它们的变形之间的关系。当变形超过其弹性极限时，载荷变成恒定的，与变形量无关。在本发明中，由于至少一个内管IN，外管OU或精细元件W变形超过弹性极限，这些部件使用实质上恒定的载荷配合到一起。在图4内，面积D表示弹性变形的范围。由于在弹性范围内配合这些部件到一起，配合载荷是变化的。在本发明中，借助至少这些部件之一在塑性变形水平内(用面积E表示)变形，这些部件的尺寸公差避免了改变配合载荷。

图5示出按照本发明的第一实施例的装配设备。第一立柱50B固定在基板50A上。夹具50C垂直地定位外管OU和设置在第一立柱50B的上端。作动筒55C固定在夹具50C的上面。作动筒55C借助一个元件(图中未示出)固定到第一立柱50B上。另一夹具55A垂直地定位内管IN和设置在作动筒55C的下端。外端OU和内管IN借助相应的夹具50C，50A共轴地定位。当夹具55A被作动筒55C降下时，内管IN被压入外管OU内，换句话说，外管OU围绕内管IN压配。在本说明书中，这两种表达之间没有意义上的差别。4个精细元件供给装置60设置在第一立柱50B的近旁。精细元件供给装置在结构上完全相同。因此，以下的说明仅集中在一个上。

精细元件供给装置60具有第二立柱50D，它固定在基板50A上。支臂51A、51B借助作动筒(图中未示出)安装到第二立柱50D上，这样可使它们向上或向下运动。精细元件W围绕转筒51D缠绕，它面对侧支臂51A和自由地转动，在图中示出3个精细元件W1、W3、W4，以及精细元件W2被挡住视界。在下文中有关精细元件W1、W2、W3、W4的普通特点的说明中图号将被省略。

腕节51C设置在支臂51B的上端和可以沿销钉53转动。一对精细元件供给转筒52转动地安装在腕节51C上。这时转筒52被电动机(图中未示出)驱动。切割精细元件W用的切割器54连接至腕节的下端。

装配设备具有装置，它压配外管OU围绕内管IN。装配设备还具有精细元件供给装置，它供给精细元件W进入内管IN的外部形状和外管OU的内部形状之间限定的间隙内，以及精细元件供给装置位于邻接压制装置处。

现在说明安装设备的操作。首先，外管OU放置到夹具50C上。随后，精细元件供给转筒52转动预定次数，从而供给预定长度的精细元件W。供给的精细元件沿外管OU的内表面轴向延伸预定的长度。与此同时，4个精细元件W沿周边这样排列，使它们彼此间隔相等。在此情况下，每个精细元件供给转筒52禁止转动。随后，内管IN被夹具55A夹持。此后，作动筒55C起动以压下夹具55A。其结果是，内管IN压入外管OU和4个精细元件W沿外管OU的内表面以预定的距离轴向地设置。与此同时，内管IN不直接地接触外管OU。当内管IN被压入外管OU时，每个精细元件供给转筒52禁止转动，以避免精细元件W被进一步拉入外管OU。

在内管IN被压入外管OU之后，支臂51A，51B下降，以便向下弯曲精细元件W，它由外管OU的上表面伸出。与此同时，腕节51C沿着销钉53转动。切割器54切割弯曲的精细元件W，切割处在距外管OU的上端的表面预定长度距离的直线上。此后，由外管OU伸出的精细元件W使用工具沿外管OU进一步弯曲。参见图6，此工序变得明确。

在这种方式装配的转向管内，外管OU压配围绕内管IN，4个精细元件W沿外管OU的内部形状以预定的长度设置，以及4个精细元件W禁止进一步轴向拉伸进入外管OU。

这样一来，精细元件W在内管IN和外管OU之间延伸和在预定长度处切割。这种特点有助于保证均匀的能量吸收性能。4个精细元件W分隔开内管IN和外管OU(即存在间隔G，在此空间内没有精细元件W)。从而避免了内管IN直接地接触外管OU。这种特点也有助于保证均匀的能量吸收性能。在转向管装配之后，精细元件W保持弯曲和固定在外管OU的上端面。如果能量同时施加在内管IN和外管OU，这样内管IN被较深地压入外管OU，精细元件W将在压配过程中可靠地引导内管IN，而保持与外管OU的上端面固定地连接。此外，由于精细元件W固定地连接至外管OU的上端面以及防止了轴向移动，当能量被吸收时，能量吸收性能是均匀的。再者，借助使用足够长度的精细元件W，当内管IN较深地压入外管OU时，管子IN和OU保持平行的关系。此足够的长度也避免两个管子弯曲和彼此接触。这个特点避免了在能量吸收时内管IN直接地接触外管OU。精细元件W的轴向长度是预定的，以使防止当内管IN进一步压入外管OU以吸收能量时，内管IN直接地接触外管OU。因此，当能量被吸收时，能量吸收性能是均匀的。如果使用3个或更多的精细元件，两个管子可以保持平行关系。因此，任何数目的精细元件，但不少于3个均可使用。此外，可以使用两个弯曲的精细元件以配合两个管子，而提供两个管子之间的间隙。

上述第一实施例的精细元件W是钢丝，它的刚性大于管子。钢丝经处理获得刚性。在本实施例中，每个管壁与钢丝接触的管子的变形超过弹性极限。一个管子被压入另一个管子内是在其塑性变形范围内。因此，即使如果管子IN和OU的尺寸有变化，这个变化对装配载荷的有害作用很小。

按照本实施例的转向管以及转向管的装配方法提供了均匀的能量吸收性能。此外，装配转向管用的设备可以有效地装配具有均匀的能量吸收性能的转向管。

如上所述，本发明最好使用于外管和内管之间的位置。然而，本发明也可以使用于外轴和内轴之间的位置，在此情况下，内轴可以是实心的或管子。本发明也可以使用于固定在车身上的托架的外管和转向管之间的位置。

图8示出按照本发明的第二实施例的装配设备。设备的主机身与图5所示设备的主机身相同。因此，同样的元件将标注同样的图号和不再详述。

在此装配设备中，如图10所示的弯曲装置设置在腕节51C邻接处。在图10内，图号58表示一对卡爪，它卡紧精细元件的末端，而图号57表示另一对卡爪，它卡紧精细元件高于卡爪58的位置。卡爪58选择性地向上或向下转动，如图10(B)所示。因此，卡爪58弯曲精细元件W的末端。精细元件W由于处理而变成刚性的。所以，弯曲部分是刚性的。

图8的设备的操作如下。首先，外管OU放置在夹具50C上。随后，每个精细元件供给转筒52转动预定的次数以便供给预定长度的精细元件W。供给的精细元件对准内管IN的向下路径。借助降低内管IN，相应的精细元件的末端W1A、W2A，W3A，W4A放置进入位置，在此位置相应的部分固定至空心的内管1N的下端面。与第一实施例的方式相同，4个精细元件W围绕周边彼此等间距地放置。在这种情况下，电动机自由地使每个精细元件供给转筒52转动。随后，内管IN放置在夹具55B上。作动筒55C起动以压下夹具55B。当夹具55B被压下时，4个精细元件W的弯曲末端连接至已降低的内管IN的下端面。当内管IN进一步降低时，精细元件W进一步由转筒51D拉出。内管IN进一步被压下进入外管OU，并将4个精细元件W插入它们之间。当内管IN被较深地压配进入外管OU，更多的精细元件W被由转筒51拉出。当内管IN压入至预定的深度时，作动筒55C停止。切割器54A随后切断精细元件W，切割处在接近外管OU的上端面的直线上。

在用此设备装配的转向管内，精细元件W延伸至内管IN插入外管OU的深度。因此，内管IN和外管OU的直接的接触被可靠地避免。此外，内管IN和外管OU的长度是预定的，所以管子IN和OU不会弯曲。这种特点避免了两个管子的弯曲和吸收能量时彼此接触。

当内管IN插入较深时，精细元件W变成固定地连接至内管IN的下端面。因此，精细元件W避免了相对于内管IN的轴向位移，以及其结果是，内管IN的下端不会直接地接触外管OU的内表面。借助固定地连接精细元件W至内管IN的下端面，精细元件W在轴向上避免了相对于内管IN的移动，从而使用这种设备装配的转向管的能量吸收性能是实质上均匀的。

发明人曾进行一系列的实验，证明使用具有维氏硬度至少超过管子材料200的精细元件可以使能量吸收性能实质上均匀。参见图11此观点变得很明显。

在图11中，以恒定速度压配内管IN进入外管OU所需的载荷以垂直轴表示，而压入深度以水平轴表示。直的粗实线表示使用具有维氏硬度超过管子200的精细元件的实验结果，弯曲的细线表示使用具有维氏硬度超过管子100的精细元件的实验结果。如果精细元件的维氏硬度超过管子200，压入载荷随着压入深度直线地增加。在精细元件和管子之间不适当的维氏硬度的差别导致压入载荷和压入深度之间不规则的关系。发明人通过实验发现，控制压入深度可保证压入载荷的精确的控制，只要维氏硬度的差别至少是200。

这些实验还表明，精细元件由具有维氏硬度至少小于管子元件200的材料制成，也可保证压入深度和压入截荷之间的直线关系。因此，当内管IN和精细元件W之间，或者外管OU和精细元件W之间的维氏硬度的差别至少是200，能量吸收是非常均匀的。

发明人进行过许多其它实验，结果发现，精细元件W的排列对管子的轴向刚性具有实质的影响。参见图22，这个观点变得明确。图22(B)示出精细元件W围绕两个管子的公共的中心点周边设置，从而在相邻的精细元件W之间形成15°角度，165°角度，15°角度和165°角度。每两个精细元件组成一对，以及两对在管子的直径方向上彼此有大的间隔。在此种情况下，当一个管子压入另一个管子时，两个管子都倾向于容易变形为椭圆形。因此，配合的管子的轴向刚性较低。如图22(F)的曲线图所示，压配管子到一起所需的压入力或者两个配合的管子彼此相对移动所需的轴向载荷以垂直轴表示。每两个相邻的精细元件之间的角度以水平轴表示。如上所述，当角度为15°时，轴向压入载荷低。

图22(E)示出由管子中心观察时精细元件角度的排列，图中精细元件以间隔90°设置。因此，4个精细元件围绕周边等距离地设置。在此种情况下，当一个管子压入另一个管子时，每个管子在周边长度上经受改变。因此，装配的管子的轴向刚性非常高。如图22(F)所示，配合的管子彼此相对移动所需的轴向载荷是很大的。

图22(B)至(D)示出角度为15°至90°之间的排列。由于相邻的精细元件之间的间隔接近规则的间隔，轴向载荷变得较大。与之相反，当间隔变得较不规则，轴向载荷变得较小。这种关系使得能量吸收性能可以改变，而仍使用相同的部件。借助以规则的间隔设置精细元件，能量吸收型转向管的轴向截荷将是大的。借助以不规则的间隔设置精细元件，能量吸收型转向管的轴向载荷将是小的。

图23(A)至(C)示出3个精细元件的不同排列。图23(D)至(F)示出6个精细元件的不同排列。借助选择这些排列之一，轴向刚性可以改变。图23(A)和(D)所示的排列提供高的刚性，而图23(C)和(F)所示的排列提供低的刚性。

上述第二实施例提供了在外管和内管之间的位置使用本发明的实例。然而本发明可以使用在外轴和内轴之间的位置，在此种情况下，内轴可以是实心的或管子。本发明也可使用于固定在车身上的托架的外管元件和转向管之间的位置。

图12示出按照本发明的第三实施例的装配设备。本实施例的装配设备与图8的装配设备类似。因此，仅对不同的特点予以说明。在此装配设备中，夹具55B具有载荷元件55D以便测量所需的压入载荷。此装配设备进行装配时并测量压入载荷。当压入载荷达到预定值时，精细元件W被切断。

图13的示意图示出压入深度和压入载荷之间的关系。图标记A表示对于产品A的压入深度和压入载荷之间的关系。图标记B表示对于产品B的压入深度和压入载荷之间的关系，产品B按照与产品A相同的尺寸规范制造的。如上所述，本发明减少了部件的尺寸公差的差别对压入载荷的影响，它对使压入载荷均匀起作用。与现有技术的产品比较，产品A和B实质上是彼此类似的。然而，在图13内，产品A和B之间大的差别是为了说明的目的而显示。

上面的讲座并不意味，部件的尺寸公差对压入载荷没有任何作用。按照精密测量，由产品至产品压入载荷是变化的。图12的设备使用载荷元件55D测量压入载荷崦这时继续以恒定的速度压入。当测量的压入载荷达到预定值时，设备随后切断精细元件W。在此之后，当内管IN进一步压入时，设备保持压入载荷恒定。随后，全部产品调节至预定的压入载荷。借助使用装配设备的这些特点，在一个管子压入另一个管子时测量压入载荷，以及当压入载荷达到预定值时切断精细元件W，一批转向管可以用高效率装配以及产品之间能量吸收性能的差别也可降至最小。

上述的装配设备具有一个步骤是，沿内管IN的外部形状(见图8和12)或者沿外管OU的内部形状(见图5)的轴向延伸一组精细元件W，以及步骤是，压配外管OU围绕内管IN，而借助精细元件W防止内管IN直接地接触外管OU，从而装配一批具有均匀的能量吸收性能的转向管。

在说明的实施例中使用的每一个精细元件都围绕转筒缠绕。然而，在本发明中也可以代替地在内管IN和外管OU之间设置预成形的精细元件。图14至21示出预成形的精细元件的实例。

参见图14，形成一对精细元件的第一精细元件W1，第二精细元件W2和连接件WT是由单件材料制成的。在此种情况下，使用两对精细元件。另一对具有第三精细元件W3和第四精细元件W4。每个连接件WT位于内管IN的内端和随后内管IN被压入外管OU，或者外管OU被压配围绕内管IN。

精细元件W的横截面可以是圆的。因为这种形状可以低价制成。然而，当部件需要配合到一起时使在轴向上刚性低和在转支方向上刚性高，则可以使用图15所示的各种横截面形状。精细元件不仅要求是实心的，也可以是空心的。

图16(A)示出精细元件固定地连接至外管OU的端面的实例，其精细元件W1、W2是沿外管OU的内表面在轴向上设置的。精细元件W借助连接件Wf，Wc连接到一起。弯曲部分Wa，Wd固定地连接至外管OU的末端，以防止精细元件的轴向移动。图16(B)示出预成形的精细元件的其它实例，其精细元件W1、W2、W3、W4是由单件材料制成的。

图17(A)示出一对预成形的精细元件的其它实例。其精细元件W1、W2具有不同的直径。如图17(B)所示，这种类型的精细元件使用两对。因此，具有椭圆形横截面的外部形状的内管上N可以被压入具有圆形横截面的内部形状的外管OU，或者具有圆形横截面外部形状的内管IN可以被压入具有椭圆形内部形状的外管OU。

图17(C)示出一对预成形的精细元件的其它实例，其精细元件的横截面的形状彼此各不相同。因此，圆形横截面的管子可以压配进入椭圆形横截面形状的管子。如图17(D)所示。

图18(A)示出一对预成形的精细元件的其它实例，其精细元件W1、W2具有不同的横截面形状以及横截面的形状沿精细元件的长度逐渐地改变。这种类型的精细元件可能适合用于改进能量吸收时的能量吸收性能。

如果使用许多精细元件，这些精细元件可以借助一个一个地连接至管子的端面，如图18(D)所示。然而，这些精细元件也可以代替地预先排列和全部一次地连接至管子的端面，如图18(E)所示。

发明人还通过实验发现，与精细元件连接至管子端面的连接部分也可以被拉入管子之间的间隙内。这种现象将引起压入载荷的突然增加，它导致不合格的能量吸收性能。

图19至21示出用于连接部分的拉入防止措施。图19(A)示出扣环部分A1和图19(B)示出松弛部分B1。在图19(C)和(D)内，连接部分C1、C2、D1，都可以防止这种现象。在图19(E)和(F)内，分别示出环扣E1和结扣F1。如图19(D)所示，精细元件的长度可以彼此各不相同，以提供各向异性，在这里，压配的管子的搭接部分可以抵抗沿长精细元件L1方向上的弯曲，但倾向于沿短精细元件L2方向弯曲。在相邻的精细元件之间的交替的间隔可以是彼此各不相同的，如图9(C)所示，以提供各向异性，在这里压配管子的搭接部分可以抵抗沿小间隔的精细元件方向上的弯曲，但倾向于沿大间隔精细元件方向弯曲。

图20示出拉入防止措施的其它实例。在图20(A)和(B)内，分别示出凸起部分A1和扣环部分B1。在图20(C)内，连接部分CT具有螺旋部分C1。在图20(D)内，其它元件D1、D2、D3穿在精细元件上。图20(E)和(F)分别示出扣环E1、F1。在图20(G)内，扣环G1是焊接的。

参见图21，外管的端面加工成带有拉入防止措施。如图21(A)和(B)所示，在外管的端面上加工出槽分别用于接收精细元件，以便防止连接部分被拉入外管。参见图21(C)，每个槽的底部向内倾斜以及外管的外边缘限定一个锐角。这种特点也可防止连接部分被拉入外管。因此，在外管的端面和其侧面之间形成锐角(或者圆筒内管的端面及其侧面之间形成锐角)可以提供拉入防止作用。此外，如图21(D)所示，这种特点取消了外管的表面上(或内管的内表面上)连接的需要。图21(D)示出外管的锐角的内边缘，它是拉入防止措施的实例。

虽然说明了本发明的最佳实施例，但这些说明仅为了解释的目的，应该理解，在不脱离所附权利要求书的精神和范围条件下，可以做出改变或改进。以下是一个最佳的改进。精细元件可以沿压配的内管和外管的搭接部分的长度延伸，从而使能量吸收性能是实质上均匀的。倾斜的横截面的精细元件倾向于引起应力集中和产生塑性变形。因而，部件的尺寸公差被吸收以及能量吸收性能变得均匀。空心的精细元件也倾向于引起塑性变形。因而，部件的尺寸公差的有害作用降低。此外，借助改变相邻的精细元件之间的间隔。刚性可以根据希望改变。因此，轴向刚性可以被调节。再者，即使如果在圆形外管上保留焊珠，可以设置精细元件来避开此焊珠。这个特点适合于焊珠的简单的后处理。

在精细元件或管子中任何一个管子上可以涂润滑剂，以防止精细元件在管子被压入另一管子时被拉出。

以上所述的3个代表性的实施例提供了在外管和内管之间的位置使用本发明的实例。然而，本发明可以使用于外轴和内轴之间的位置，在此种情况下，内轴可以是实心的或圆筒。本发明还可使用于转向管和托架之间的位置，此托架具有用以连接转向管至车身的圆筒元件。

权利要求1的本发明可以用于生产转向装置，在其中较廉价的圆形横截面的内轴元件连接至较廉价的圆形横截面的外管元件，在轴向上其刚性减少至正确程度，以及在转动方向上保持刚性。因此，可以用较低的费用制造能量吸收型转向装置。此外，一批能量吸收型转向装置可以保证均匀的能量吸收性能。借助改变精细元件的数目、质量、厚度等，可以提供各种类型的能量吸收性能。

按照权利要求2至7的改进可以为一批能量吸收型转向装置提供均匀的能量吸收性能。

按照权利要求8的装配方法可以可靠地装配一批具有均匀的能量吸收性能的转向装置。

按照权利要求9至11的改进可以进一步为一批能量吸收型转向装置提供均匀的能量吸收性能。

按照权利要求12的装配设备可以高效率地装配一批具有均匀的能量吸收性能的转向装置。

Claims (20)

1.一种能量吸收型转向装置，它具有外圆筒元件(OU)被压配围绕内轴元件(IN)，此转向装置的特征在于：

内轴元件的外部形状具有圆形横截面；

外圆筒元件的内部形状具有圆形横截面以及具有的直径大于内轴元件的外部形状的直径；以及

一组精细元件(W)，设置在上述圆形横截面的外部形状和圆形横截面的内部形状之间，此精细元件沿内轴元件和外圆筒元件的轴向延伸。

2.按照权利要求1的能量吸收型转向装置，其特征在于，内轴元件的维氏硬度和精细元件的维氏硬度的差别至少为200，或者外圆筒元件的维氏硬度和精细元件的维氏硬度的差别至少为200。

3.按照权利要求1的能量吸收型转向装置，其特征在于，一组精细元件的周边排列可以根据压配外圆筒元件围绕内轴元件所需的压入载荷来调节。

4.按照权利要求1的能量吸收型转向装置，其特征在于，内轴元件和外圆筒元件以一定的元件之间的间隙压配到一起，此间隙沿精细元件的长度在轴向上限定。

5.按照权利要求1的能量吸收型转向装置，其特征在于，精细元件在轴向上的长度大于或等于预定的长度，以便当内轴元件和外圆筒元件吸收能量并且它们的总轴向长度减小时，保证在内轴元件和外圆筒元件之间的间隙。

6.按照权利要求1的能量吸收型转向装置，其特征在于，将精细元件固定地连接至内轴元件的端面或连接至外圆筒元件的端面以防止精细元件在轴向上的移动。

7.按照权利要求6的能量吸收型转向装置，其特征在于，在每个精细元件的连接部分的端面设置了拉入防止设施(A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1)。

8.按照权利要求1的装置，其特征在于，内轴元件是内管或内轴，以及外圆筒元件是外管或外轴。

9.按照权利要求1的能量吸收型转向装置，其特征在于，精细元件在轴向上相对于内轴元件和外圆筒元件中的一个的移动被禁止，而相对于另一个的移动被允许。

10.按照权利要求1的能量吸收型转向装置，其特征在于，每个精细元件的横截面是圆的。

11.按照权利要求1的能量吸收型转向装置，其特征在于，每个精细元件是用钢丝制成的。

12.按照权利要求1的能量吸收型转向装置，其特征在于，每个精细元件是用这样的钢丝制成的，钢丝具有在弯曲时刚性增加的性能。

13.一种借助压配外圆筒元件(OU)围绕内轴元件(IN)的能量吸收型转向装置的装配方法，其特征在于，具有以下步骤：

沿内轴元件的外部形状或外圆筒元件的内部形状的轴向延伸一组精细元件(W)；以及

压配外圆筒元件围绕内轴元件，而借助精细元件提供内轴元件和外圆筒元件之间的间隙(G)，此间隙被至少沿插入在两个元件之间的精细元件的长度限定。

14.按照权利要求13的方法，其特征在于，一个内轴元件、外圆筒元件或精细元件在压配步骤中变形超过弹性极限。

15.按照权利要求13的方法，其特征在于，还具有以下步骤：在压配步骤中测量施加的压入载荷，以及当测量的压入载荷达到预定值时切断精细元件。

16.按照权利要求13的方法，其特征在于，还具有以下步骤：沿外圆筒元件的内部形状的轴向使一组精细元件延伸预定长度，以及压入内轴元件，而同时又防止精细元件被轴向进一步拉入外圆筒元件。

17.按照权利要求13的方法，其特征在于，内轴元件是内管或内轴，以及外圆筒元件是外管或外轴。

18.一种能量吸收型转向装置用的装配设备，其特征在于，具有：

压配外圆筒元件(OU)围绕内轴元件(IN)的装置(50A、50B、50C、55A、55B、55C)；以及

精细元件供给装置(60)，它设置在压配装置的邻近处和用于供给一组精细元件(W)进入内轴元件的外部形状和外圆筒元件的内部形状之间限定的间隙(G)。

19.按照权利要求18的设备，其特征在于，内轴元件是内管或内轴，以及外圆筒元件是外管或外轴。

20.按照权利要求18的设备，其特征在于，精细元件供给装置(60)具有转筒用于缠绕精细元件，当压配内轴元件进入外圆筒元件时，其缠绕的精细元件被由转筒拉出。

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