专利名称：带有弯曲部分的转向连杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个连接件，具有一个用于在一个预定的轴向负荷下弯曲的部分。
背景技术：
一个汽车转向连接包括一个或多个使转向齿轮与汽车的转向轮连接的接头。例如，具有一个齿条/齿轮转向齿轮系统的汽车在齿条的每一端包括一个用于齿条运动的内连接杆和一个用于转向节运动的外连接杆。内、外连接杆以一种已知的方式互相连接，形成一个连接杆组件。连接杆的长度是可调节的，以便能够调节汽车的前端。
如果汽车以一个足够高的速度碰上一个道路的边缘，或者试图推出路牙，则力从可转向轮通过转向连接向回传递给转向齿轮系统。如果传递的力足够大，转向齿轮系统可能被损坏。
为了防止这种损坏，已经知道提供一个带有一个预定减弱部分的连接杆组件。预定减弱部分用于以一个小于损坏转向齿轮本身的力产生弯曲或变形。
美国专利6234704提出一个具有一个弯曲部分的球形螺栓，用于在一个适当的纵向压力下弯曲。弯曲部分由一个轧制过程形成，轧制过程产生一些沟槽部分和一些凸起的部分，沟槽部分和凸起部分共同形成一个沿球形螺栓一部分的折叠形状。
还已知的是，在一个柱形转向连杆上形成一个小直径的柱形连接部分。由于小直径部分的横截面比连接杆其它部分的横截面小，因此小直径部分形成转向连杆的一个预定减弱部分或弯曲部分。
发明内容
本发明的一个特点是一个连接件，该连接件包括一个有一个纵轴线的杆体。该杆体沿所述纵轴线在一个预定位置包括一个减荷区。在一个预定量的轴向施加的力的作用下，该杆体在减荷区处弯曲。杆体在减荷区处具有不以纵轴线为中心的横截面构形。
本发明的另一个特点是一个汽车转向连接件，它包括一个窝座和一个具有球端部分的螺栓，球端部分接纳在窝座中，并被支撑用于相对窝座的转动。球头螺栓的杆体部分包括一个预定减弱部分。预定减弱部分在一个预定量的力的作用下弯曲。
通过下面参照附图对本发明进行的描述，本领域的技术人员可以更好地了解本发明的上述和其它特征。附图如下图1是一个汽车转向组件的一部分的示意图，根据本发明，该组件包括一个齿条和齿轮的转向齿轮系统和一个连接件；图2是图1连接件的局部放大图；图3是图1连接件的弯曲部分的进一步的放大图；图4是沿图3中4-4线的穿过弯曲部分的剖面图。
具体实施例方式
本发明涉及一个连接件，该连接件有一个用于在一个预定轴向负荷下弯曲的部分。本发明可用于各种连接结构。作为本发明的代表，图1示出包括在一个汽车转向连接装置12中的一个连接件10。
连接装置12与一个流体动力助力的齿条和齿轮转向齿轮系统14连接。需要理解的是，本发明可用于与不同类型的转向齿轮系统一起使用的转向连接装置。
转向齿轮系统14包括一个外壳16、一个齿轮18和一个齿条20。齿条穿过外壳16纵向延伸。外壳16部分地限定一个流体室，一个固定在齿条20上的活塞(未示出)位于流体室中。齿条20被支持做一个相对外壳16的轴向运动。汽车方向盘26转动时，带压流体直接作用在活塞上，造成齿条20在外壳16内以与转向轴24平行的方向运动。齿条20的轴向运动带动与齿条末端连接的转向连接装置12运动。
汽车转向连接装置12(图1、2)包括一个连接杆组件30，连接杆组件30在齿条20的一端与一个转向节之间延伸，并且连接二者，转向节的一部分示于32。转向节与汽车的一个可转向车轮(未示出)连接。因此，当转向齿轮系统14动作时，连接杆组件30把力从齿条20传递给转向节32，以便进行转向轮的转向运动。
连接杆组件30包括一个内连接杆40和一个外连接杆60。内连接杆40包括一个窝座42，还包括形成一个球头螺栓的连接件10。窝座42有一个拧到齿条20中的有螺纹的末端部分44。因此窝座42被固定，以便与齿条20一起运动。窝座42限定了球头螺栓10的转动中心46。
球头螺栓10最好是从一个单一均质材料块、例如碳钢制成的一个零件。球头螺栓10可以通过一个钢杆的冷锻和热处理形成。
球头螺栓10有一个球端部分48和一个杆体部分50。球头螺栓10的球端部分48被接纳在窝座中。球头螺栓10的球端部分48把球头螺栓支撑在齿条20上，以便进行绕转动中心46相对齿条运动。
球头螺栓10有一个穿过球端部分48和窝座42的转动中心46延伸的纵轴线52。球头螺栓的轴线52可以与转向轴24重合，如图1所示，或者可以在连接杆组件30绕转动中心46相对齿条20运动时倾斜于转向轴。球头螺栓10的杆体部分50从球端部分48延伸。杆体部分50的形状为一个以轴线52为中心的柱形杆。杆体部分50有一个与球形端48相对的有螺纹的外端部分54。
外连接杆60有一个外端部分62，外端部分62形成一个用于与转向节32连接的球窝接头。球窝接头62有一个用于外连接杆60的转动中心64。外连接杆60的内端部分66形成一个内螺纹的套筒。球头螺栓10的外螺纹端部54拧紧在外连接杆60的内螺纹端部66中，以便把两个零件固定在一起。一个在外连接杆60上的锁紧螺母68把两个零件锁定在一起。
因此，连接杆组件26延伸在齿条20与转向节32之间。连接杆组件26以一种力传递的关系联接齿条20和转向节。可以通过松开锁紧螺母68、相对窝座42和外连接杆60转动内连接杆40的球头螺栓10以及重新拧紧锁紧螺母来调节连接杆组件26的长度。
球头螺栓10的杆体部分50有一个沿它的长度基本均匀且以轴线52为中心的直径。但是，杆体部分50可能不是沿它的长度完全笔直的，这主要是由于制造球头螺栓时实施的热处理过程。因此，沿球头螺栓10的杆体部分50的截面可能有“弯曲”偏离轴线52的情况，即不是完全以该轴为中心。
如果沿球头螺栓10的轴线52施加足够的压缩力，如使用上面讨论的汽车时所发生的，则杆体部分50有弯曲的趋势。这种弯曲将在杆体部分50偏离轴中心最远的沿着轴线52的部分上发生，也就是偏离轴线52最“弯曲”的部分。
人们希望控制杆体部分50弯曲的位置，也就是如果发生弯曲，保证在沿它的长度的一个预定的位置上发生弯曲。另外，希望控制使连接件、即球头螺栓10发生弯曲所需的力的大小。
为此，球头螺栓10的杆体部分设有一个预定减弱部分或弯曲部分70(也称为“保险丝”)。
球头螺栓10的弯曲部分70最好位于连接杆组件26的中心轴附近(从一端到另一端)。弯曲部分70设在带有柱形外表面71的杆体部分50的一个具有圆形横截面构形的区域中。
弯曲部分70通过在球头螺栓10的杆体部分50上产生一个长的凹槽72或减弱部分来形成。凹槽72可以通过在车床上加工一个工件的类似方式形成。因此所示实施例中的弯曲部分有一个带有外表面74的圆形横截面。
球头螺栓40的轴线52穿过弯曲部分70。但是，弯曲部分70的柱形外表面74不以该轴为中心，而是以一个偏离轴线52的减荷中心线76为中心。在所示的实施例中，减荷中心线76与轴线52平行。结果，弯曲部分70(和外表面74)偏心于轴线52。这样弯曲部分70就构成球头螺栓10的一个有意“弯曲”偏离轴线52的部分。
弯曲部分70的偏心量在测量典型制造的球头螺栓10的基础上经验确定。特别是对统计学上足够大量的球头螺栓10进行测量，以确定它们的杆体部分50的最大偏心度，即在制造的螺栓的杆体部分中观察到的最大“弯曲”量。该最大弯曲量被认为是在任何类似制造的球头螺栓10中得到的最大偏心度。
因此，用这种方法制造的球头螺栓中的每一个都设有一个弯曲部分70，该部分的偏心度大于在球头螺栓测量组中观察到的最大偏心度。
因此，这些制造的球头螺栓10的弯曲部分70是最容易在轴向压缩负荷下弯曲的球头螺栓的部分。与沿球头螺栓10长度上的某个其它地方相反，由于弯曲部分的偏心度增加，球头螺栓10将在弯曲部分70处弯曲。
因此，当像球头螺栓10这样的球头螺栓结合到连接组件如连接组件26中时，连接组件将在它们的弯曲部分70处弯曲，而不是在沿连接组件长度的其它地方弯曲。
另外，使球形螺栓10弯曲需要的力的大小取决于弯曲部分70处偏心度的大小。由于用这种方法制造的带有弯曲部分70的每个单个球形螺栓10在弯曲部分具有相同的偏心度，每个球形螺栓将在施加的预定的相同负荷下弯曲。因此，连接杆组件26的弯曲特征在前进位置和力的大小方面是已知的。
在一个根据本发明制造的球头螺栓10中，球头螺栓的杆体部分50的直径为15.5毫米。弯曲部分70的直径为12.5毫米。弯曲部分偏心约0.15-0.3毫米。
本发明可用于不同尺寸的连接件、如球头螺栓。这种连接件一般有一个直径在12-21毫米范围内的杆体部分，虽然直径可以不同。这种球头螺栓的弯曲部分的直径可以在大约8-18毫米的范围内。弯曲部分可以偏心约0.1-0.5毫米。弯曲部分的偏心量可以等于所述杆体部分的直径的大约1％-5％。
本领域技术人员可以从上面对本发明的描述中看到本发明的改进、变化。例如，本发明可以用于一个悬挂连接件以及转向连接件。同样，本发明不局限于在一个圆柱形连接件上形成一个弯曲部分，它也可以用于具有非柱形形状的连接件。这种在本领域中的改进、变化包括在所附的权利要求内。
权利要求
1.一种连接件，包括一个具有一个纵轴线的杆体；所述杆体沿所述纵轴线在一个预定位置包括一个减荷区，所述杆体在所述减荷区、在一个预定量的轴向施加力的作用下弯曲；所述杆体在所述减荷区具有一个不以所述轴线为中心的横截面构形。
2.如权利要求1所述的连接件，其特征在于，所述杆体具有一个圆形横截面构形，并且所述杆体在所述减荷区具有一个不以所述轴线为中心的圆形横截面构形。
3.如权利要求1所述的连接件，其特征在于，所述杆体在所述减荷区具有一个偏心于所述纵轴线的横截面构形，偏心的距离大于所述杆体的任何其它偏心部分。
4.如权利要求3所述的连接件，其特征在于，所述杆体的直径约在12毫米-21毫米的范围内，所述杆体在所述减荷区的直径约在8毫米-18毫米的范围内，所述杆体在所述减荷区相对所述轴线的偏心量在0.1-0.5毫米的范围内。
5.一种汽车转向连接件，它包括一个窝座；一个具有一个球端部分的螺栓，球端部分接纳在所述窝座中，并被支撑用于相对所述窝座的转动，所述螺栓有一纵轴线，所述螺栓具有一个杆体部分，从所述窝座突出并以所述轴线为中心；所述球头螺栓的所述杆体部分包括一个预定减弱部分，所述减弱部分在一个预定量的力的作用下弯曲。
6.如权利要求5所述的连接件，其特征在于，所述预定减弱部分具有一个不以所述轴线为中心的横截面构形。
7.如权利要求6所述的连接件，其特征在于，所述球头螺栓的所述杆体部分具有一个以所述轴线为中心的圆形横截面构形，所述预定减弱部分具有一个不以所述轴线为中心的圆形横截面构形。
8.如权利要求5所述的连接件，其特征在于，所述球头螺栓的所述杆体部分具有一个以所述轴线为中心的圆形横截面构形，所述预定减弱部分具有一个不以所述轴线为中心的圆形横截面构形。
9.如权利要求6所述的连接件，其特征在于，所述预定减弱部分具有一个偏心于所述轴线的横截面构形，偏心的距离大于所述球头螺栓的所述杆体部分的最大弯曲量。
10.如权利要求9所述的连接件，其特征在于，所述球头螺栓的所述杆体部分具有一个以所述轴为中心的圆形横截面构形，所述预定减弱部分具有一个圆形横截面构形。
全文摘要
一种汽车转向连接件(40)，包括一个窝座(42)和一个具有一个球端部分(48)的螺栓(10)，球端部分接纳在窝座中，并被支撑用于相对窝座的转动。螺栓(10)具有一个纵轴线(52)，并具有一个从窝座(42)突出并以轴线(52)为中心的杆体部分(50)。球头螺栓(10)的杆体部分(50)包括一个预定减弱部分(70)。预定减弱部分(70)在一个预定量的力的作用下弯曲。预定减弱部分(70)可以具有一个不以轴线(52)为中心的横截面构形。
文档编号B62D3/12GK1692052SQ03808562
公开日2005年11月2日 申请日期2003年2月24日 优先权日2002年3月7日
发明者史蒂文·P·斯帕尼奥洛, 格伦·G·尼夫 申请人:光洋北美控制系统公司