[发明专利]汽车中的转向轴的外管有效
申请号: | 200980138863.2 | 申请日: | 2009-07-21 |
公开(公告)号: | CN102171091A | 公开(公告)日: | 2011-08-31 |
发明(设计)人: | M·海因舍尔;S·库比施 | 申请(专利权)人: | ZF操作系统有限公司 |
主分类号: | B62D1/185 | 分类号: | B62D1/185 |
代理公司: | 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 | 代理人: | 董华林 |
地址: | 德国*** | 国省代码: | 德国;DE |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 汽车 中的 转向 | ||
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的、汽车中的转向轴的外管。
背景技术
在DE 102005028054B3中公开一种能伸缩式移动的转向轴,其包括转向柱伸缩内件和转向柱伸缩外件,内件和外件能相互移动。外件在此构成外管,而内件构成在外管中能轴向移动的内轴。为了允许传递转向力矩,外管和内轴在圆周方向上通常形锁合地接合,这例如通过在外管内侧和内轴外侧上的相互嵌入的滚珠滚道和突起实现。在轴向方向上伸展的滚珠滚道和突起同时允许外管和内轴的伸缩式的相互移入和相互拉开。
在构造外管时,在高转矩传递的同时要关注小的重量。此外,外管应该能简单地制造。
发明内容
本发明的目的在于,实现一种在汽车中的转向轴的能简单制造的外管,该外管的特点在于,在相对小重量的同时具有高转矩传递能力。
上述目的按本发明通过权利要求1的特征达到。从属权利要求给出适宜的进一步方案。
本发明的外管是汽车中的转向轴的组成部分,该转向轴此外包括内轴,该内轴装在外管中,内轴和外管能彼此伸缩式移动。在旋转方向上外管和内轴形锁合地相互接合,用于传递转向力矩或者说转矩。在外管和位于内部的内轴之间的形锁合通过在径向上相互嵌入的滚珠滚道和突起实现,它们构成在内轴的外侧和外管的内侧上。用于接纳滚珠的滚珠滚道以及突起在圆周方向上产生形锁合,相反在轴向方向或者说纵向方向上不会通过形锁合元件影响外管与内轴之间的伸缩式移动性。容易的伸缩式移动性通过在内轴与外管之间的滚珠支承结构得到显著支持。
按本发明设定,外管具有在圆周方向上改变的壁厚。作为另一项特征,外管具有限定外周面的圆形包络线,在外周面上局部地构成径向缩进的外壁减小区段,这些外壁减小区段相对于圆形包络线具有减小的外径。在圆周方向上看,这些外壁减小区段紧挨着在外管内侧上的部分圆形的滚珠滚道,这些滚珠滚道构成形锁合元件。外壁减小区段与在相同角度位置上构成的内壁补偿区段对应,在圆周方向上看,这些内壁补偿区段位于外管的内侧并且与外壁减小区段类似同样在径向上缩进。
这种结构具有多种不同优点。尤其是在高的最大转矩传递的同时达到外管的壁厚的均匀化。外管的壁厚在两个在圆周方向上分布设置的在内壁上的滚珠滚道之间的中间区域中减小并且在与滚珠滚道紧挨着的相邻处增大。减小的壁厚导致外管的显著的重量减小,然而刚性和最大转矩传递能力不明显减小。相反在与滚珠滚道紧挨着的相邻处,外管具有提高的壁厚,因此相对强地压制的滚珠滚道用于滚珠的可靠容纳,滚珠在圆周方向上有良好的支撑。但是为了在此处限制壁厚,在外侧上设有外径减小的外壁减小区段,因此在两个滚珠滚道之间的中间部分中和每个滚珠滚道的紧挨着的相邻处的减小的壁厚的差值可以保持相对较小。滚珠滚道的部分圆形状允许滚珠在滚珠滚道中的在负载下的面状的导向。
本发明的外管考虑所有在制造技术上的条件并且在几何形状方面构成优化的方案。基本上为圆形的管形状允许优化的转矩传递。由于小的壁厚差,外管可以在拉伸中制造,此时实现必要的高的冷作硬化,用于期望的转矩传递。同时在热处理之后保持足够的芯部强度,以便避免在负载下滚珠的压入。外管在外表面上没有沟槽,更准确地说,它构成近似圆形的和构成为轴的形式,其优点在于,为了焊接,位于外部的热处理的层可以扭转并且管子在制作过程期间也可以自动地校直,而没有强烈削弱的危险。
外管的近似圆形的形状也允许简单的装配,其中,在采用圆形的车厢穿孔的情况下车厢外管例如穿过车厢底部或者车辆的防火壁。另外,外管可以在车厢穿孔中直接转动。
外管在材料使用量方面是优化的并且因此尽管有最大转矩传递能力也具有小重量。为了改进表面耐磨性,可以适宜的是,热处理外管,因此在高的冷作硬化之后保持足够的芯部强度,用以避免滚珠压入。
半径变化不仅在外管的外侧上而且在其内侧上优选光滑地实现,例如方式为:外径和/或内径在圆周方向上的变化至少直至一阶导数、优选直至二阶导数是连续的。光滑的半径过渡有利于在外管的材料中避免应力峰值。
优选外管的外周面仅局部在径向上缩进,而且是在那些在外管的内壁上在圆周方向上紧挨着滚珠滚道的区域中缩进。为了避免过大的壁厚差而设定,外周面的半径在径向缩进的外壁减小区段的区域中相对于包络线减小例如不超过10%、尤其是不超过5%。在外壁减小区段与在两个滚珠滚道之间的区域之间的壁厚差最大为25%,25%以下的全部值是可能的。内周面的半径在内壁补偿区段与在两个滚珠滚道之间的中间区域之间的差值适宜地不超过20%、尤其是不超过10%,在这种情况下直至达到所述最高上限值的全部中间值应该是可能的。
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