具有拉出安全装置的可伸缩转向轴的制作方法

本发明涉及用于机动车辆的转向轴，该转向轴具有外轴部件，在该外轴部件中以扭矩锁定和可轴向调节的方式容纳有内轴部件，该内轴部件具有从该内轴部件的外表面径向向外突出的至少一个轴向内止挡部，并且所述至少一个轴向内止挡部在内轴部件被从外轴部件拉出时撞上从外轴部件的内表面径向向内突出的至少一个轴向外止挡部，使得内轴部件的在外轴部件中的轴向移位路径在拉出方向上被限制。

背景技术：

在us9,157,482b2中公开了一种通用转向轴。该解决方案的缺点是将堵缝引入到外轴的前表面中复杂且成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于转向轴的改进的拉出安装装置，该拉出安全装置能够以简单的方式来制造。

根据本发明的解决方案提供的是至少一个外止挡部通过至少一个成形过程被引入到外轴部件的端部部分中，其中，引入方向的轴线在每种情况下与外轴部件的径向方向形成大于20°的角度。

对于成形过程而言，如果由成形工具沿径向方向直接作用在外轴部件上，则外轴部件可能整体变形并且卡在内轴部件上，使得内轴部件将不再能够以简单且平滑的方式在外轴部件中移位，并且将必须施加相当大的力以用于移位。然而，根据本发明的措施具有下述优点：在用于制造外止挡部的成形过程期间，仅相应的工具的沿引入方向作用的成形力的减小的径向分量沿径向方向起作用，并且因此相当大地降低了外轴部件的显著的且不期望的变形的风险。因此，有利地，使内轴部件在外轴部件中移位所需的力保持很小。

尽管原则上可以通过内轴部件的单个内止挡部——该单个内止挡部与外轴部件的单个外止挡部相配合——来实施本发明，但是出于对称的原因并且为了防止两个轴部件的倾斜或变形，下述布置可以是优选的：在所述布置中，在内轴部件上布置有两个内止挡部，并且在外轴部件上沿周缘方向以180°的间隔布置有被分配至内止挡部的两个外止挡部。然而，本发明还包括三个、四个或更多个内止挡部与对应数量的外止挡部相配合的实施方式。

优选地，该角度小于80°，特别优选地，该角度小于60°。在理想情况下，该角度包括40°与50°之间的值。因此，可以进一步减小在制造期间起作用的径向力分量的影响，使得在制造外止挡部之后用于使内轴相对于外轴移位所需的力与在制造外止挡部之前用于使内轴相对于外轴移位的力大致相对应。

在本发明的第一实施方式中，提供的是外止挡部在每种情况下在两个相邻的位置处通过两个成形过程被引入到外轴部件的外周缘中，其中，引入方向的轴线位于与外轴部件的旋转轴线成直角的平面中，并且引入方向的轴线相交于径向地布置在外轴部件的旋转轴线与外周缘之间的点处。在该实施方式中，两个成形工具作用在外轴部件的外周缘的位置处，所述位置沿周缘方向以数毫米的间隔布置成彼此相邻，其中，两个引入方向在每种情况下相对于径向方向形成80°的角度并且因此彼此形成160°的角度。在该布置中，由成形工具引入的力在很大程度上彼此抵消，因为由成形工具引入的力以160°的角度几乎彼此相反地作用。因此，仅保持了沿外轴部件的旋转轴线的方向径向地起作用的非常小的力分量。因此，在该实施方式中，显著地降低外轴部件的变形的风险且实际上可以忽略外轴部件的变形的风险。

在本发明的第二实施方式中，外止挡部在每种情况下通过成形过程被引入到外轴部件的前表面中，其中，引入方向的轴线位于包有外轴部件的旋转轴线的平面中。在该布置中，成形工具作用在外轴部件的前表面上，其中，成形力包括在纵向方向上被引入到外轴部件中的大的分量。有利地，成形力的作用在外轴部件上的径向分量小于总的成形力。

在本发明的第三实施方式中，外止挡部在每种情况下通过成形过程被引入到外轴部件的外周缘中，其中，引入方向的轴线位于包有外轴部件的旋转轴线的平面中。与第二示例性实施方式的不同之处在于，在这种情况下，成形工具作用在外轴部件的外周缘表面上而不作用在前表面上。然而，对径向力的减小的影响与第二示例性实施方式中相同。

在本发明的第四示例性实施方式中，外止挡部在每种情况下通过成形过程被引入到外轴部件的包有前表面和外周缘的区域中，其中，引入方向的轴线位于包有外轴部件的旋转轴线的平面中。第四示例性实施方式可以被认为是第二示例性实施方式和第三示例性实施方式的组合，因为在这种情况下，成形工具作用在外轴部件的前表面和周缘外表面两者上。对变形力的径向分量的影响和与所述影响相关联的优点与示例性实施方式2和示例性实施方式3中相同。

在本发明的第五示例性实施方式中，外止挡部在每种情况下通过成形过程被引入到外轴部件的内表面上的纵向齿部的相应的端部区域中，其中，引入方向的轴线位于被布置成与内轴部件的外表面大致相切的平面中。该实施方式利用了外轴部件的纵向齿部已经存在的事实。

本发明还包括一种用于制造根据上述实施方式中的一个实施方式的转向轴的拉出安全装置的方法，其中，内轴部件被插入到外轴部件中，该内轴部件设置有从内轴部件的外表面径向向外突出的至少一个轴向内止挡部，并且随后在外轴部件中形成了从外轴部件的内表面径向向内突出的至少一个轴向外止挡部。

为了实现制造用于机动车辆的通用转向轴的目的，其中，该方法被设计成简单的并且要避免外轴部件的变形，提出了外止挡部通过成形工具的成型过程被引入，其中，成形工具移动所沿的引入方向的轴线与外轴部件的径向方向形成大于20°的角度。该方法减小了变形力的径向分量，从而防止了外轴部件的不期望的变形，所述不期望的变形例如可能产生外轴部件的椭圆截面。

外轴部件的相对于内轴部件的变形和倾斜的风险可以通过下述措施来降低：在外轴部件中形成有沿周缘方向以180°的间隔布置的两个外止挡部。

在根据本发明的方法的第一优选实施方式中，两个成形工具作用在外轴部件的外周缘的两个相邻的位置处，其中，两个引入方向的轴线位于与外轴部件的旋转轴线成直角的平面中，并且两个引入方向的轴线相交于径向地布置在外轴部件的旋转轴线与外周缘之间的点处。该措施的结果是，两个成形工具几乎沿彼此相反的方向作用在外轴部件的外周缘的两个位置处，其中，仅非常小的径向分量作用在外轴部件的旋转轴线的方向上。

根据本发明的方法的第二实施方式提供的是成形工具作用在外轴部件的前表面上，其中，引入方向的轴线位于包有外轴部件的旋转轴线的平面中。在该实施方式中，成形工具的作用变形力的大的分量沿纵向方向被引入到外轴部件的管状壁中，该管状壁在该方向上仅能够很难变形。因此，有利地减小了作用在外轴部件上的径向力，否则该径向力可能导致外轴部件的横截面的改变。

根据本发明的方法的第三示例性实施方式具有与上述示例性实施方式中相同的优点，根据该实施方式的成形工具作用在外轴部件的外周缘上，其中，引入方向的轴线位于包有外轴部件的旋转轴线的平面中。

在根据本发明的方法的第四实施方式中，提供的是成形工具作用在外轴部件的包有外轴部件的前表面上的外周缘的区域上，其中，引入方向的轴线位于包有外轴部件的旋转轴线的平面中。根据示例性实施方式二和示例性实施方式三的方法的这种组合产生了与成形力的径向分量的减小有关的相同的优点，并且因此产生了外轴部件的横截面的变形的减小的可能性。

在根据本发明的方法的第五实施方式中，提供的是第五成形工具作用在外轴部件的内表面上的纵向齿部的端部区域上，其中，引入方向的轴线位于被布置成与内轴部件的外表面大致相切的平面中。作用在此的成形力实际上根本没有径向分量。在这种情况下，特别有利的是设想由两个成形工具在两个相邻的纵向齿部上执行两个成形过程，其中，相应的引入方向彼此形成大于90°的角度。

附图说明

在下文中参照附图对本发明的示例性实施方式进行更详细的描述。在附图中：

图1示出了用于机动车辆的具有多部件的可伸缩转向轴的转向装置的示意图；

图2示出了转向装置的可伸缩转向轴，该可伸缩转向轴具有能够在外轴部件中移位的内轴部件；

图3示出了与图2类似的视图，其中，内轴部件被从外轴部件拉出；

图4以截面图示出了外轴部件和内轴部件的拉出安全装置的细节；

图5示出了位于外轴部件与内轴部件之间的拉出安全装置的立体图；

图6示出了在外轴部件中的外止挡部的形成期间穿过外轴部件和被插入的内轴部件的横截面；

图7示出了在第二实施方式中，位于外轴部件与内轴部件之间的拉出安全装置的详细立体图；

图8示出了外轴部件的立体详细视图，该外轴部件具有形成于其中的外止挡部；

图9示出了在第二实施方式中，在外轴部件中的外止挡部的形成期间穿过外轴部件和被插入在外轴部件中的内轴部件的纵向截面的细节；

图10示出了在第三实施方式中，外轴部件和被插入的内轴部件以及拉出安全装置的详细立体图；

图11示出了在第三实施方式中，在外轴部件中的外止挡部的形成期间外轴部件和被插入的内轴部件的在纵向截面中的局部视图；

图12示出了在第四实施方式中，外轴部件和被插入的内轴部件以及拉出安全装置的详细立体图；

图13示出了在第四实施方式中，在外轴部件中的外止挡部的形成期间外轴部件和被插入的内轴部件的在纵向截面中的详细视图；

图14示出了在第五实施方式中，外轴部件和被插入的内轴部件以及拉出安全装置的详细立体图；

图15示出了图14的具有成形工具的放大细节图；

图16示出了图14的具有成形工具的外轴部件和被插入的内轴部件的平面视图。

具体实施方式

图1中示出了用于机动车辆的转向装置，其中，转向轴1在一个端部处连接至方向盘4并且在转向轴1的另一端部处经由构造为万向接头的旋转接合件5连接至转向轴1。转向轴1经由构造为万向接头的另一旋转接合件7连接至转向齿轮8的输入轴，该输入轴经由小齿轮9作用在齿形杆10上。齿形杆10根据期望的转向方向向左或向右移位。该运动经由两个拉杆11传递至被转向车轮12，图1中仅示出了被转向车轮中的左前轮。旋转接合件5、7在每种情况下包括两个叉状部51、52、71、72和安装在叉状部中的插销。

为了确保方向盘4在转向轴1的旋转轴线15的方向上的纵向调节，转向轴1具有图1和图3中所示的可伸缩部分2、3。可伸缩部分2、3包括外轴部件2，在外轴部件2中插入有内轴部件3。如可以在图5至图8中最清楚地识别的那样，外轴部件2在其内表面上具有纵向齿部13，纵向齿部13在内轴部件3被插入到外轴部件2中时与内轴部件3的外表面上的纵向齿部14接合。因此，内轴部件3能够在外轴部件2中沿旋转轴线15的方向容易地移位，同时内轴部件2和外轴部件3以扭矩锁定的方式连接在一起，以便将由驾驶员使用方向盘4引入的扭矩传递至转向齿轮8。

内轴部件3在外表面上包括也被称为包覆成型的局部涂层，该局部涂层由塑性材料构成，并且该局部涂层与外轴部件2的纵向齿部13相配合并且使外轴部件2与内轴部件3之间的旋转间隙最小。替代性地，代替涂层，还可以在内轴部件3上布置有固定地附接至内轴部件3的型材套筒。还能够想到的且可能的是，局部涂层构造成位于外轴部件2的内表面上，或者型材套筒被接纳在外轴2中。

如在图4、图9、图11、图13和图15中最清楚地识别的那样，内轴部件3设置有两个内止挡部17、18，所述两个内止挡部17、18从内轴部件3的外表面16径向向外突出，并且当沿周缘方向观察时两个内止挡部17、18以180°的间隔布置。相应地，外轴部件2设置有两个轴向外止挡部20至27、43、44，轴向外止挡部20至27、43、44从外轴部件2的内表面19径向向内突出。相应的内止挡部17、18与相关联的外止挡部20至27、43、44相配合，使得内轴部件2的轴向移位路径因相应的内止挡部17、18撞上相应的外止挡部20至27、43、44而在拉出方向28上被限制，并且防止内轴部件2被从外轴部件3完全拉出。

本发明涉及相应的外止挡部20至27、43、44以及用于制造相应的外止挡部20至27、43、44的方法的有利实施方式。所有的实施方式的共同之处在于，外止挡部20至27、43、44通过成形过程被引入到外轴部件2的端部部分29中，其中，引入方向30的相应轴线在每种情况下与外轴部件2的径向方向31形成大于20°的角度32。此外，示例性实施方式的共同之处在于，两个外止挡部20至27、43、44在每种情况下沿周缘方向33以180°的间隔布置在外轴部件2上。这在图12中通过示例的方式进行了说明。

如果内轴部件3被沿拉出方向28从外轴部件2拉出，则内轴部件3的内止挡部17、18撞上外轴部件2的外止挡部20至27、43、44，由此限制并阻止了拉出运动。因此，防止了内轴部件3被意外地从外轴部件2完全拉出。

在本发明的在图4至图6中所示的第一示例性实施方式中，外止挡部20、21在每种情况下在两个相邻的位置34、35处通过借助于第一成形工具37的成型过程而通过两个成形过程被引入到外轴部件2的外周缘36中，其中，引入方向30的轴线与径向方向31形成近似80°的角度32。此外，两个成形工具37的相对的引入方向30对准成使得两个成形工具37的相对的引入方向30位于与外轴部件2的旋转轴线15成直角的平面中并且相交于径向地布置在外轴部件2的旋转轴线15与外周缘36之间的点41处。因此，两个引入方向30彼此成近似160°的角度，使得两个成形工具37的沿引入方向30作用的力在径向方向31上仅起非常小的程度的作用。

在图7至图9中所示的第二示例性实施方式中，两个外止挡部22、23借助于第二成形工具38而形成于外轴部件2的前表面42中，其中，引入方向30的轴线位于包有外轴部件2的旋转轴线15的平面中。该平面与图9中的纸平面相对应。

在图10和图11中所示的第三示例性实施方式中，两个外止挡部24、25通过成形而被引入到外轴部件2的外周缘36中，其中，第三成形工具39沿引入方向30移动。在这种情况下，引入装置30位于包有外轴部件2的旋转轴线15且在图11中与纸平面相对应的平面中。

在本发明的用于制造外止挡部26、27的第四示例性实施方式中，第四成形工具40作用在外轴部件2的包有外轴部件2的外周缘36和前表面42两者的区域中。在这种情况下，引入方向30的轴线再次位于包有外轴部件2的旋转轴线15且在图13中与纸平面相对应的平面中。

在本发明的如图14至图16中所示的用于制造外止挡部43、44的第五示例性实施方式中，第五成形工具45作用在位于外轴部件2的内表面19上的纵向齿部13的端部区域上。在这种情况下，引入方向30的轴线位于以相对于内轴部件3的旋转轴线15平行的方式移位且被布置成与内轴部件3的外表面16大致相切的平面中。因此，该平面延伸穿过位于内轴部件3与外轴部件2之间的区域，其中，相应的纵向齿部13、14彼此接合。优选地，两个成形工具45同时作用在两个相邻的纵向齿部的两个端部区域上，其中，在上述平面中的相应的引入方向30彼此形成大于90°的角度。

在所有示例性实施方式中制造了不同形状的外止挡部20至27、43、44，但对于所有的示例性实施方式，共同之处在于，外止挡部20至27、43、44的制造类型不能导致外轴部件2的整个横截面的显著变形即圆形横截面再成形为椭圆形横截面。因此，防止了内轴部件3在变形的外轴部件2中卡住，并且防止了沿旋转轴线15的方向移位需要更大的力。根据本发明的方法允许廉价地制造外止挡部20至27、43、44而不包括现有技术的缺点。

附图标记列表

1转向轴

2外轴部件

3内轴部件

4方向盘

5旋转接合件

7旋转接合件

8转向齿轮

9小齿轮

10齿形杆

11拉杆

12车轮

13纵向齿部

14纵向齿部

15旋转轴线

16外表面

17内止挡部

18内止挡部

19内表面

20外止挡部

21外止挡部

22外止挡部

23外止挡部

24外止挡部

25外止挡部

26外止挡部

27外止挡部

28拉出方向

29端部部分

30引入方向

31径向方向

32角度

33周缘方向

34位置

35位置

36外周缘

37成形工具

38成形工具

39成形工具

40成形工具

41点

42前表面

43外止挡部

44外止挡部

45成形工具