用于机动车辆转向系统的转向轴的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种与助力系统一起使用的用于机动车辆转向系统的转向轴，所述轴包括输入轴和输出轴，所述输入轴和输出轴利用扭力杆而以扭转弹性方式彼此连接以传递扭矩，其中扭力杆的接合部段连接至输入轴和/或输出轴的接合插槽。
【背景技术】
[0002]在用于机动车辆的转向系统的转向轴领域，通过与输出轴关联的输入轴来确定输入扭矩是公知的，这里基础上，利用助力系统向转向轴施加辅助扭矩以辅助驾驶员转向。为此目的，在助力车辆转向系统的情况中，将机动车辆的转向轴分为输入轴和输出轴是公知的，其中输入轴一般连接至机动车辆的方向盘，通过这种方式，驾驶员将相应的转向扭矩或者相应的转向命令引入至输入轴。输出轴一般连接至转向小齿轮，所述转向小齿轮通过相应的齿条和横拉杆而将转向移动传递至机动车辆的转向轮。
[0003]助力系统(例如电子助力系统或者液压助力系统)一般附接至输出轴，附接至转向小齿轮或者附接至齿条，以便引入相应的辅助扭矩。在这种情况下，通过确定与输出轴相关的、并且由驾驶员经由方向盘而引入输入轴的扭矩来控制相应的助力系统。
[0004]同时，通过扭力杆将转向轴的输入轴和输出轴连接，并且利用扭矩传感器而根据在输入轴与输出轴之间的相对扭转角度来确定输入扭矩是公知的。在液压伺服转向系统中，这能够利用例如旋转滑阀实现，而在电子伺服转向系统的情况下，这能够利用例如相应的电磁传感器来实现。
[0005]为了避免扭力杆过载，输入轴和输出轴能够通过松弛的刚性结合而连接至彼此，从而当超出扭力杆的弹性扭转的最大值时，输入轴与输出轴直接刚性结合。
[0006]确保扭力杆与输入轴和/或输出轴的扭转连接对于输入轴与输出轴之间的相应的扭转弹性连接功能较为重要，其最终能够感测到扭矩。出于该目的，将扭力杆一般受压而与输入轴和/或输出轴摩擦结合。
[0007]在装配过程中，必须要考虑扭力杆一般易于屈曲，因此，必须将扭力杆压入到输入轴和/或输出轴的接合插槽内，从而避免扭力杆的屈曲。
[0008]为此目的，文献W02006/048392提出在扭力杆的一端设置例如有齿部，从而使该有齿部能够进入到输出轴中的相应的接合插槽内。
[0009]DE 10 2011 054 983 A1提出设置两个滚柱轴承，在施加压力的过程中，该滚柱轴承能够直接在扭力杆的周向表面上滚动，并且允许扭力杆设置在中间并被引导。这里，扭力杆在其一端具有花键，这些花键在压力下被固定在相应的转向轴的封闭柱形内轮廓中。
【发明内容】
[0010]基于现有技术，本发明的目的在于设计一种转向轴，其允许进一步改进扭力杆与轴的连接。
[0011]该目的通过具有权利要求1的特征的转向轴实现。能够在各从属权利要求中找到有利的实施方案。
[0012]因此，提出一种与助力系统一起使用的用于机动车辆转向系统的转向轴，所述轴包括输入轴和输出轴，二者利用扭力杆而以扭转弹性方式彼此连接以传递扭矩，其中扭力杆的接合部段连接至输入轴和/或输出轴的接合插槽，其中扭力杆的接合部段具有局部凸起，所述局部凸起用于与输入轴(10)和/或输出轴(12)的接合插槽(40、42)形成非刚性连接和刚性连接。
[0013]通过在扭力杆上设置接合部段从而使得在接合部段中设置局部凸起用以形成与输入轴和/或输出轴的非刚性连接和刚性连接，能够实现扭力杆的接合部段与输入轴和/或输出轴各自的接合插槽的简单接合，从而使得扭力杆与输入轴和/或输出轴充分地扭转刚度连接。
[0014]在本发明的一个实施方案中，输入轴和/或输出轴的接合插槽具有圆柱形的设计。
[0015]扭力杆与输入轴和输出轴之间的连接优选仅仅通过在扭力杆的接合部段与输入轴的接合插槽和输出轴的接合插槽形成的表面来实现，而不使用其它的部件作为连接工具，诸如固定销。作为另一个优选方式，实现扭力杆与输入轴和输出轴之间的连接而不使用胶粘剂、接合剂或者单独的粘接介质。
[0016]在最简单的情况下，可以使局部凸起形成为螺纹，其甚至可以制造为切螺纹。然而，接合部段的局部凸起优选为通过材料移动而获得，特别优选为不通过切割形成，例如，通过辊乳形成、刻痕和/或压花。
[0017]使用通过材料移动获得的接合部段中的局部凸起使得不必对接合部段进行切削加工。相反，对接合部段的所述相应的加工处理意味着，能够通过扭力杆的各个接合部段而将扭力杆简单地压入到接合插槽中并且相应施加的压入力远低于用于扭力杆的临界屈曲力。这也使得能够在扭力杆的两个端部(即与输入轴的接合插槽和输出轴的接合插槽两者相关)产生压配合。从而能够省掉用于生产接合插槽和扭力杆的各个接合部段的昂贵的加工步骤。
[0018]在优选的改进中，将局部凸起设计为在压入方向上沿着接合部段连续延伸的连续的珠状部和/或环、连续的螺纹或者肋状物。通过连续的局部凸起的所述构造，在接合过程中能够形成不受扭力杆相对于输出轴和/或输入轴的各个位置约束的连接，能够沿着任何旋转指向接合在一起，并且之后沿着该接合的旋转指向提供扭转刚性连接。如果期望输入轴通过扭力杆而以预定的对齐位置连接至输出轴，那么这是尤其有利的。
[0019]作为一个特别优选的实施方案，输入轴和/或输出轴的接合插槽同样具有局部凸起。在具有局部凸起的接合部段与同样具有局部凸起的输入轴和/或输出轴的接合插槽接合的过程中，能够进一步减少所需的压入力。但是，材料的流动可能性(尤其是在各个局部凸起的区域)表示在该过程中不但产生了非刚性结合，而且还产生了导致相应扭转刚性连接的经改进的刚性结合。
[0020]这里，如果接合插槽的基本形状是圆柱形且局部凸起被引入到圆柱形表面上，则是特别优选的。在这种情况下，局部凸起由两个封闭表面而被围成有限的范围，这两个封闭表面中的每一个优选为圆柱形的设计。换言之，在该表面上的局部凸起的封闭表面和在该表面上的相应的局部形成的凹陷都优选为圆柱形设计。
[0021]在这种情况下，刚性结合至少发生在垂直于压入方向的平面上。从而获得结合部件的良好的扭转刚度。
[0022]在最简单的情况下，可以将局部凸起形成为螺纹，其甚至可以生产为切螺纹。然而，接合插槽的局部凸起也优选为通过材料移动而获得，优选不通过切割形成，特别优选为通过辊乳形成、刻痕和/或压花。从而能够再次避免昂贵的切割方法。
[0023]输入轴和/或输出轴的各个接合插槽中的通过材料变形获得的凸起和扭力杆的接合部段中的通过材料变形获得的凸起的排列优选为是不同的。在这种情况下，扭力杆的局部凸起优选为以相对在接合插槽中的局部凸起成一定角度而延伸，并且特别优选为基本垂直在接合插槽中的局部凸起延伸。
[0024]在示例性而非限制的实施方案中，所述凸起大体为彼此垂直地排列。因此，以彼此“基本垂直”的方式排列的所述凸起的角度范围是从85°至95°。角度可在+/-10°的范围内，特别优选为在+/_5°的范围内。
[0025]例如，可以通过环绕珠状部或螺纹而形成在接合插槽中的局部凸起，在扭力杆的接合部段中的局部凸起例如延伸形成为沿着轴向方向或者沿着扭力杆的压入方向的肋状物。在一种可替代的实施方案中，接合插槽中的局部凸起可以沿轴向形成，即可以沿着压入方向延伸，并且在扭力杆的接合部段中的局部凸起可以沿着周向方向延伸或者形成螺纹。
[0026]在提及的构造中，特别有利地减少了必要的压入力，同时在接合过程中形成可靠的刚性连接和摩擦连接。以这种方式，扭力杆能够以扭转刚性方式在压力作用下接合至输入轴和/或输出轴，而不超出对于扭转杆的屈曲力。
[0027 ]在特别优选的构造中，输入轴和输出轴两者构造成使得输入轴的接合插槽和输出轴的接合插槽分别具有通过材料移动获得的局部凸起，从而使得能够通过扭力杆各自的接合部段(也就是说，特别是设置在扭力杆的每一端的接合部段)来连接扭力杆，从而形成非刚性连接和刚性连接，其中在两种连接的情况下，必要的压入力或者接合力没有超过扭力杆的屈曲力或者显著降低到扭力杆的屈曲力以下。
[0028]压入力优选地降低到小于3000牛顿的范围内，从而确保在实际装配用于传递扭矩的设备的过程中，可能作用在扭力杆上的屈曲力大幅减小。
[0029]作为一个特别优选方案，在接合插槽中以及扭力杆的接合部段上的通过材料移动获得的局部凸起通过压花、刻痕或者辊乳形成，从而使得扭力杆的材料或者输入轴和/或输出轴的各自的材料在接合插槽的区域内流动，并因此位移从而形成相应的凸起。这特别不需通过切割