专利名称：转向柱中的用于振动衰减的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在安装在转向主轴上的车辆方向盘中的用于使振动衰减的装置，转向主轴通过转向联动装置连接到一对转向轮。
背景技术：
先前从GB2274263中已知一种类型的振动阻尼器，其中描述了转向联动装置中的阻尼橡胶衬套，该阻尼橡胶衬套用于衰减来自路面和车辆转向轮中的不平衡的振动。这种类型的振动阻尼器的缺点是当橡胶衬套老化和变干时，橡胶衬套会失去其弹性，结果导致形成裂纹和使阻尼作用变弱。
从EP442570中已知另一种类型的阻尼器，其描述了具有液体阻尼器的转向柱，转向柱和包围转向柱的外壳的内表面具有大量在彼此之间径向延伸的盘状件或板状件，盘状件之间的间隔填充有液体，如果在转向柱中出现振动，则该液体使盘状件之间的相对运动衰减。该解决方案的缺点是它包括大量密封件，这些密封件遭受来自车轮和转向联动装置的振动，且还在转向柱的旋转和转动发生时遭受径向负荷，因而，经常有阻尼液泄漏的风险，阻尼液泄漏又将导致范围广泛的故障查寻和复杂的修理。
上面表明的例子的公共特征还在于，它们主要打算用来衰减低频振动。它们打算衰减的最高频率是由一个或多个车轮中的不平衡引起的振动。
本发明目的在于通过生产一种简单、不需维护的振动阻尼器来解决上述问题，本发明的另一个目的是生产一种简单的阻尼器，其能衰减各种频率的振动，特别是高频振动，例如由车辆发动机或由其驱动的辅助设备引起的振动。
发明内容
因而，本发明的目标是提供一种用来产生简单、不需维护的振动阻尼器的装置，如果需要，其也能适合不同频率。该解决方案由涉及使振动衰减的装置的专利权利要求1中的特征描述。
本发明涉及一种在安装在转向主轴上的车辆方向盘中的用于使振动衰减的装置，转向主轴通过转向联动装置连接到一对转向轮。根据优选实施方式，转向主轴包括沿着其纵向轴线的空心部，该空心部填充有预定高度的粒状材料，该高度与空心部的形状和横截面积以及待衰减振动的频率范围成比例。通过测量空心部的尺寸，能计算具有规定密度的预定材料的体积，该体积是必需的以便使处于施加到车辆的频率范围中的振动衰减。
优选地，该装置装置成使高频振动衰减，高频振动能从车辆发动机或由发动机驱动的辅助设备通过车辆的底盘或转向联动装置传递。振动的频率能根据车辆类型、发动机尺寸和发动机型式而变化，对于同样类型的转向主轴，通过选择材料、颗粒尺寸和部分的填充高度，能衰减不同的频率或频率范围。
使振动衰减的装置布置成使频率超过30Hz的振动衰减，30Hz基本上对应发动机的最低怠速转数。然而，该装置用来使谐振衰减，该谐振的频率处于与车辆的整个发动机转速表对应的范围内，例如20-150Hz，用于卡车的转速表可以是500-3000rpm，而私人汽车的对应数字可以是800-7000rpm。
优选地，转向主轴的空心部具有圆形或环形的横截面，虽然其它的横截面也是可能的。圆形部能由管状转向主轴的分隔部组成，而环形部能由位于实心或空心的转向主轴周围且固定到其上的圆柱形或圆锥形部组成。在该连接中，空心部可以在其上端和下端被关闭，且具有至少一个可关闭的开口，用来填充、腾空或交换粒状材料。
优选地，粒状材料由耐磨材料组成，该耐磨材料的平均直径可以在0.1到5mm的范围内选择，优选地在0.5到1mm的范围内选择。该材料可以或多或少地由球形颗粒或球状件组成，球形颗粒或球状件由铁磁材料如钢或陶瓷材料制成。球形颗粒或球状件可以是单质的或烧结的，其它类型的材料如硅/玻璃或上述材料的混合物也是可能的。建议粒状材料应该具有超过3000kg/m3的密度。
下面将参考在附图中表示的例证性的实施方式更详细地描述本发明，其中图1表示具有本发明的转向主轴的车辆的示意图；图2A表示本发明的振动阻尼器，其位于转向主轴中央；图2B表示本发明的振动阻尼器，其位于转向主轴周围；图2C表示具有圆锥基本形状的振动阻尼器，其位于转向主轴周围；图2D表示本发明的振动阻尼器，其可拆卸地位于转向主轴中央。
具体实施例方式
图1概略地表示具有驾驶室1的车辆，其中安装着用于使车辆转向的方向盘2。方向盘2连接到转向主轴3，转向主轴3包括一个或多个优选地连接到一个或多个万象节4的部分3a、3b。转向主轴3连接到转向装置5，转向装置5能通过转向联动装置6对一对车轮7起作用以便使车辆转向。转向主轴能在支承件8中延伸，支承件8的上部具有安装在车辆驾驶室或仪表板上的附件9，支承件8的下部固定到驾驶室的地板10。
转向主轴3的上部3a具有振动阻尼器11，其可以位于转向主轴中或转向主轴周围，如能从图2A-D看到的。
图2A表示具有圆形横截面和沿着其纵向轴线X具有圆柱形基本形状的转向主轴3。上圆板和下圆板12、13在转向主轴3中限定了内腔14，该腔填充有预定高度的粒状材料15。关于具有规定密度的预定材料的体积来计算板之间的距离Y1，该体积是必需的以便使处于施加到车辆的频率范围中的振动衰减。板12、13可以靠着转向主轴的内表面中的肩部或凹入部地安装或借助于焊接、锡焊、粘结或另外的合适方法固定，关于转向主轴的内部尺寸、材料厚度和材料确定安装方法。通过接近上板12的转向主轴3的壁中的开口16来填充粒状材料，优选地，开口由带螺纹的插塞17封闭，但也能由被牢固地粘结、锡焊或焊接在开口16中的插塞永久地封闭，也能使用具有可拆卸安装或永久安装的按扣功能的插塞。
图2B表示具有圆形横截面和沿着其纵向轴线X具有圆柱形基本形状的转向主轴3。该转向主轴3具有外套管18，外套管18具有相同的基本形状但具有更大的直径。套管18的上端和下端由环形板19、20组成，环形板19、20的内表面支靠在转向主轴的外表面上，因而，套管18、19、20限定了沿着转向主轴3的外周的腔21，该腔填充有预定高度的粒状材料22。腔的容积由环形板之间的距离Y2和转向主轴3的外径r与套管的内径R之间的差确定。借助于这些尺寸，能计算具有规定密度的预定材料的体积，该体积是必需的以便使处于施加到车辆的频率范围中的振动衰减。
通过套管18的壁的上部中的第一开口23来填充粒状材料，优选地，开口由带螺纹的插塞24封闭，但也可以由弹簧锁插塞封闭。为了能腾空或交换粒状材料，套管具有其下部中的第二开口25，开口25由另外的、第二插塞26封闭。
如果材料的腾空是不恰当的，则套管具有上部开口，该上部开口由被牢固地扣合、粘结、锡焊或焊接在开口中的插塞永久地封闭。
图2C表示根据上面的图2B的阻尼器的一种替换实施方式。根据该实施方式，转向主轴3具有圆锥形基本形状的外套管26。如能从图中看到的，圆锥形套管26在其下端直接毗连转向主轴3的外周，而其上端具有毗连转向主轴的环形板27以便形成内腔28。腔28填充有预定高度的粒状材料29，通过套管26的壁的上部中的第一开口30来填充粒状材料，优选地，开口由带螺纹的插塞31封闭，或也可以由弹簧锁插塞封闭。如上所述，永久封闭也是可能的。
图2D表示具有可拆卸阻尼器32的实施方式，可拆卸阻尼器32位于空心的转向主轴3之内。阻尼器32包括在两端被一对板34、35封闭的圆筒33，贯穿螺钉36贯穿所述板34、35中的中央切口，螺钉的头部37支靠在上板34上，其带螺纹的端部38贯穿固定到下板35的螺母39。以如上所述相同的方式，套管具有用来填充粒状材料41的插塞40。根据该实施方式，在安装到转向主轴3中之前，圆筒的内腔填充有如上述计算的材料体积。圆筒33的外径以这样一种方式适合转向主轴3的内径，即圆筒33滑动配合地在主轴3中延伸。当阻尼器32已经位于沿着转向主轴的纵向轴线X的正确位置中时，例如，靠着止动件42，就能将螺钉36上紧。由螺钉36引起的夹紧力向外挤压圆筒的壁并相对于转向主轴3锁定阻尼器。
上面的腔能形成合适尺寸以便精确地符合计算的体积，但也能设计成稍大的以便便于填充。上面简述的实施方式涉及横截面基本上为圆形的转向主轴，但它当然能使用其它的横截面，例如正方形横截面。
根据优选实施方式，粒状材料由球形颗粒或球状件组成，球形颗粒或球状件由铁磁材料制成，优选地由钢制成。钢球可以是单质的或烧结的。优选地，钢球用来衰减在550-1300rpm范围内的速度，该速度范围对应频率范围25-65Hz。
不应认为本发明局限于上述例证性的实施方式，而是在下面的专利权利要求的范围内，可想到大量另外的改变和变化。
权利要求
1.一种在安装在转向主轴上的车辆方向盘中的用于使振动衰减的装置，所述转向主轴通过转向联动装置连接到一对转向轮，其特征在于所述转向主轴包括沿着其纵向轴线的空心部，该空心部填充有预定高度的粒状材料。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述高度与所述空心部的横截面积和振动的频率范围成比例，能计算具有规定密度的粒状材料的体积，该体积是必需的以便使处于施加到车辆的频率范围中的振动衰减。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述空心部填充有预定高度的具有规定颗粒尺寸和规定密度的材料，所述空心部装置成使频率超过20Hz的振动衰减。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述空心部填充有预定高度的具有规定颗粒尺寸和规定密度的材料，所述空心部装置成使频率在20-150Hz范围内的振动衰减。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述空心部填充有预定高度的具有规定颗粒尺寸和规定密度的材料，所述空心部装置成使谐振衰减，该谐振的频率处于与车辆的发动机转速表(speed register)对应的范围内。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述转向主轴的空心部具有圆形的横截面。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述转向主轴的空心部具有环形的横截面。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述转向主轴的空心部具有圆柱形的基本形状。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述转向主轴的空心部具有圆锥形的基本形状。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述转向主轴的空心部包括可拆卸地安装在转向主轴中的封闭圆筒。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述粒状材料的是耐磨的。(10)
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于所述粒状材料具有在0.1-5mm范围内的平均直径。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于所述粒状材料具有超过3000kg/m3的密度。
14.如权利要求11所述的装置，其特征在于所述粒状材料由球形的金属球组成。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于所述粒状材料由钢球组成。
16.如权利要求11所述的装置，其特征在于所述粒状材料由陶瓷材料组成。
17.如权利要求11所述的装置，其特征在于所述粒状材料由硅或玻璃组成。
全文摘要
本发明涉及一种在安装在转向主轴上的车辆方向盘中的用于使振动衰减的装置，转向主轴通过转向联动装置连接到一对转向轮。根据优选实施方式，转向主轴包括沿着其纵向轴线的内或外空心部，该空心部填充有预定高度的粒状材料，该高度与空心部的形状和横截面积以及待衰减振动的频率范围成比例。通过测量空心部的尺寸，能计算具有规定密度的预定材料的体积，该体积是必需的以便使处于施加到车辆的频率范围中的振动衰减。
文档编号B62D1/19GK1771159SQ200480009619
公开日2006年5月10日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年4月10日
发明者J－O·博丁 申请人:沃尔沃·拉斯特韦格纳公司