转向心轴组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及转向心轴组件，其包括心轴杆柱(2)、紧固到心轴杆柱(2)的中心部分(2b)的轴梁(1)、转向轴(5)，所述转向轴具有经由第一轴承(11)围绕心轴杆柱(2)的第一部分(2a)可旋转地设置的第一臂(6)和经由第二轴承(22)围绕心轴杆柱(2)的第二部分(2c)可旋转地设置的第二臂(8)。心轴组件包括调整机构(4、18)，借助于调整机构能够调整在转向轴围绕心轴杆柱(2)旋转时用于转向轴(5)的可变旋转阻力。
【专利说明】转向心轴组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分的转向心轴组件。
【背景技术】
[0002]一般而言，用于车辆中的可转向车轮的转向心轴组件包括转向心轴杆柱，转向心轴杆柱具有用于紧固轴梁的锥形部分。支撑车轮的转向轴借助于上轴承和下轴承可枢转地设置在转向心轴杆柱上，所述上轴承能够是锥形滚子轴承，所述下轴承能够是滑动轴承。在这种情况下，上轴承吸收轴向力和径向力，而下轴承吸收径向力。然而，多数滚子轴承需要被预张紧以消除滚子轴承中的游隙。一种预张紧轴承的已知手段是使用垫片。滚子轴承的内环和外环能够借助于适当放置的垫片以力加载，以使得轴承游隙被消除。然而，垫片的安装是复杂的且并非总是产生理想的效果。
[0003]文献WO 97/13674描述了一种心轴杆柱，所述心轴杆柱在上端和下端处都带有螺纹。上螺母被紧固在上螺纹上，以及下螺母被紧固在下螺纹上。上锥形滚子轴承上的内环能够借助于上螺母抵靠轴梁表面锁定。上锥形滚子轴承和下锥形滚子轴承能够借助于下螺母被预张紧。在这种情况下，没有垫片被用于预张紧滚子轴承。因为下螺母被用于预张紧下滚子轴承和上滚子轴承两者，力由轴承轴颈从螺母传递到下臂和上臂。轴承轴颈的臂的这种力加载导致轴承轴颈的弹性变形。不期望借助于弹性变形部件将滚子轴承预张紧。应当在两个大致刚性表面之间紧固且预张紧滚子轴承。
[0004]对于设置在可枢转的转向轴上的车辆车轮而言适当的是，以适当的旋转阻力以围绕心轴杆柱旋转。如果旋转阻力太小，则存在将会在运动传递传动中引起振动的风险，所述运动传递传动将转向运动从车辆方向盘传递到可转向车轮。如果旋转阻力太大，则需要不必要的大力以转动车轮。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供转向心轴组件，其中可以为围绕心轴杆柱旋转的转向轴提供可调节的旋转阻力。
[0006]这个目的借助于上述类型的转向心轴组件实现，其特征在于在权利要求1的特征部分中描述的特征。因此，在这种情况下使用调整机构，使得可以在转向轴围绕心轴杆柱枢转时为转向轴设定理想的旋转阻力。因此，设置在转向轴上的可转向车辆车轮能够以理想的旋转阻力围绕心轴杆柱旋转。因此，能够避免车辆转向车轮中的振动，同时无需过大的力以使车轮转动和使车辆转向。
[0007]根据本发明的一个实施方式，调整机构包括滑动轴承和张紧装置，所述滑动轴承设置在转向轴和轴梁之间的位置中，借助于所述张紧装置可以形成可变力，所述可变力将转向轴和轴梁朝向滑动轴承推压，以使得转向轴在其围绕心轴杆柱枢转时实现理想的阻力。旋转阻力在此与压缩力相关，转向轴和轴梁以所述压缩力推压滑动轴承。即使转向轴和轴梁以相对较大压缩力推压滑动轴承，滑动轴承也确保转向轴能够大致总是实现相对于心轴杆柱的枢转运动。
[0008]根据本发明的一个实施方式，滑动轴承是环形的且围绕心轴杆柱设置在心轴杆柱的第一部分和心轴杆柱的中间部分之间的区域中。在这个区域内，滑动轴承能够实现与转向轴和轴梁两者接触。滑动轴承有利地具有第一侧上的第一滑动表面和第二侧上的第二滑动表面，所述第一侧与转向轴的第一臂的接触表面接触，所述第二侧与轴梁的接触表面接触。滑动轴承有利地具有平坦第一滑动表面和平坦第二滑动表面，所述平坦第一滑动表面与转向轴的平坦接触表面接触，所述平坦第二滑动表面与轴梁的平坦接触表面接触。所述平坦接触表面优选具有在相对于穿过心轴杆柱的轴向轴线的垂直平面中的延伸部分。
[0009]根据本发明的一个实施方式，滑动轴承由硬质金属材料制成。因此，滑动元件在受到所述压缩力作用时维持大致无弹性变形。滑动元件有利地由刚强且耐腐蚀的钢材制成。
[0010]根据本发明的一个实施方式，张紧装置包括螺母，所述螺母可旋转地设置在心轴杆柱的第一端的螺纹部分上。螺母能够具有与转向轴的一个表面直接或间接接触的一个表面。轴梁有利地紧固在心轴杆柱的锥形中间部分上。当拧紧螺母时，与转向轴接触的螺母和与轴梁接触的心轴杆柱将沿轴向方向朝向彼此位移，以使得转向轴的接触表面和轴梁的接触表面推压滑动环的滑动表面。通过调整螺母的扭矩，转向轴的接触表面和轴梁的接触表面能够以可变压力推压滑动环的相反滑动表面，导致在转向轴围绕心轴杆柱旋转时将旋转阻力施加到转向轴，所述阻力与螺母的扭矩相关。
[0011]根据本发明的一个实施方式，第一轴承是滚子轴承且张紧装置设置成经由滚子轴承形成抵靠滑动轴承的所述压缩力，以使得在张紧装置产生作用在滑动轴承上的所述压缩力的同时，滚子轴承接收预张紧力。滚子轴承且具体地锥形滚子轴承必须大体被预张紧。在这种情况下，由张紧装置产生以施加所述旋转阻力的压缩力也能够被利用以预张紧轴承。滚子轴承有利地是能够吸收径向力和轴向力两者的锥形滚子轴承。
[0012]根据本发明的一个实施方式，滚子轴承具有内环和外环，所述内观设置成与所述螺母接触，所述外环设置在转向轴的臂中的阀座中。在这种情况下，螺母的扭转由这样的力[sic]执行，所述力经由滚子轴承从螺母被传递到转向轴，以使得转向轴的接触表面推压滑动轴承的第一滑动表面。在螺母被扭转的同时，心轴杆柱的中间锥形部分提供一运动，导致轴梁的接触表面推压滑动轴承的相反侧上的第二滑动表面。在这种情况下，螺母和滚子轴承两者同时设置在心轴杆柱的第一部分上，因为滑动轴承设置在心轴杆柱的第一部分和心轴杆柱的中心部分之间的区域中。在此来自螺母的力仅加载转向轴的第一臂的一部分。因此，如同当转向轴的双臂都被加载的情况一样，转向轴大致维持无弹性变形。在这种情况下，滚子轴承经历大致刚性的预张紧。
[0013]根据本发明的一个实施方式,心轴组件包括密封件,所述密封件围绕心轴杆柱设置成与心轴杆柱、滑动轴承和转向轴的第一臂接触。由此防止污垢穿透到与滑动轴承连接的滚子轴承中。
[0014]根据本发明的一个实施方式，第二轴承是滑动轴承或滚针轴承。因此，径向力能够由心轴杆柱的第二部分吸收。也能够使用其他类型的轴承。然而，通过使用合适的密封件，有利地防止轴承遭到污垢的穿透。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]以下参考附图描述本发明的优选实施方式，其中:
[0016]图1示出根据本发明的转向心轴组件。
【具体实施方式】
[0017]图1示出穿过车辆中的轴梁I的一端的剖视图。轴梁I配备有用于紧固心轴杆柱2的锥形孔la。心轴杆柱2具有包含孔Ia的对应的锥形中心部分2b，心轴杆柱2借助于所述锥形中心部分被紧固在轴梁中。心轴杆柱2具有柱形的上部分2a和柱形的下部分2c。上部分2a具有比下部分2c小的直径。心轴杆柱2的上部分2a配备有螺纹部分3。槽形螺母4被紧固在螺纹部分3上。车辆的可转向且非驱动轮被适配以便被紧固在围绕心轴杆柱2可旋转地设置的转向轴5上。转向轴5具有上臂6和下臂8，所述上臂具有用于接收心轴杆柱的上部分2a的第一通孔7，所述下臂具有用于接收心轴杆柱的下部分2c的第二通孔9。
[0018]上臂6的第一通孔7配备有用于接收锥形滚子轴承11的轴承座10。锥形滚子轴承11具有围绕心轴杆柱的上部分2a被紧固的内环12和设置在轴承座10中的外环13。轴承座10具有止挡表面10a，所述止挡表面限定用于外环13的安装位置。第一弹性密封件14在第一通孔7的下开口中设置在锥形滚子轴承11的下方。第一弹性密封件14防止污垢经由第一通孔7的下开口穿透到锥形滚子轴承11中。第一轴承盖15密封第一通孔7的上开口。轴承盖15借助于设置在第一通孔7的上开口上的螺纹16被快速旋拧。第一 O形环确保第一轴承盖15形成第一通孔7的上开口的紧密密封，以使得污垢不能由那条路径穿透到锥形滚子轴承11中。
[0019]呈由硬质金属材料(诸如钢材)制成的滑动环18形式的滑动轴承围绕心轴杆柱2设置在第一弹性密封件14的下方。滑动环18设置在心轴杆柱的中心部分2b和心轴杆柱的上部分2a之间的边界区域中。滑动环18被设计为垫圈，并且包括与转向轴5的平坦接触表面19接触的第一平坦上滑动表面18a和与轴梁I的平坦接触表面20接触的第二平坦下滑动表面18b。转向轴5的下臂8包括第二通孔9。第二通孔9配备有用于接收滑动轴承22的轴承座21。第二弹性密封件23设置在滑动轴承22上方的与第二通孔9的上开口连接的位置中。第二轴承盖24密封第二通孔9的下开口。轴承盖24借助于螺纹25被快速旋拧。第二 O形环26确保第二轴承盖24形成在第二通孔8的下开口处的紧密密封。第二轴承盖24和第二弹性密封件23形成防止污垢穿透到滑动轴承22中的紧密密封。
[0020]在安装转向心轴组件的过程期间，槽形螺母4在第一轴承盖15被旋拧上之前被扭转。槽形螺母4被旋拧到心轴杆柱的上部分2a的螺纹部分3上，直到所述槽形螺母与滚子轴承的内环12的上表面接触。槽形螺母4接下来借助于合适的工具被拧紧到预先设定的扭矩。一旦槽形螺母4已经被扭转，则槽形螺母4的下表面以压缩力加载锥形滚子轴承的内环12。起作用以将内环12向下推压的这个压缩力经由滚子轴承11的锥形滚子被传递到外环13。所述力随后从外环13被传递到阀座的止挡表面10a，所述止挡表面构成转向轴5的上臂6的一部分。这个向下引导力最终作用于转向轴5，以使得转向轴的接触表面19推压滑动轴承18的上滑动表面18a。
[0021]当槽形螺母4被扭转时，心轴杆柱2经历在相对于槽形螺母4向上的轴向方向上的短暂位移运动。锥形心轴杆柱的中心部分2b将这个运动传递到轴梁1，所述轴梁向上位移对应距离，以使得轴梁的接触表面20以与槽形螺母4的扭矩相关的力推压滑动轴承18的下滑动表面18b。一旦槽形螺母4已经被扭转，则转向轴的接触表面19和轴梁的接触表面20以与槽形螺母的扭矩相关的压缩力推压滑动轴承18的相反的滑动表面18a、18b。因此，转向轴5以由压缩力限定的旋转阻力围绕心轴杆柱2可旋转地设置，转向轴的接触表面19和轴梁的接触表面20以所述压缩力推压滑动环18，所述压缩力反过来取决于槽形螺母4的扭矩。通过将槽形螺母拧紧到适当扭矩，转向轴能够在围绕心轴杆柱2旋转时获得理想旋转阻力。旋转阻力能够借助于槽形螺母4按需要以非常简单的方式调整。
[0022]因此，从槽形螺母4传递到滑动环18的力经由滚子轴承11引导到滑动环18。因此，滚子轴承11的内环12和外环13在槽形螺母4被扭转时经历相对于彼此的预张紧力。在这种情况下，所述力在大致竖直方向上从槽形螺母4向下引导到滑动环18。锥形滚子轴承11经历由槽形螺母4和轴承座的止挡表面1a限定的预张紧力。槽形螺母4和轴承座的止挡表面1a是产生锥形滚子轴承11的刚性预张紧力的大致刚性表面。假设所涉及的部件被适当设计，则在转向轴围绕心轴杆柱2旋转时，理想的旋转阻力能够被施加到转向轴5，同时适当预张紧力被施加到锥形滚子轴承11。调整机构借助于槽形螺母4和滑动环18等等部件获得，转向轴围绕心轴杆柱2的旋转阻力能够借助于所述调整机构无级且准确性良好地变化。根据前述的转向心轴组件也实现车辆中相对简单的安装。
[0023]本发明并非受限于附图中描述的实施方式，而是能够在权利要求的限制内自由地变化。当然，转向心轴组件能够被安装成使得上端和下端交换位置。第二滑动轴承22能够由滚针轴承或其他类型的轴承替代。
【权利要求】
1.一种转向心轴组件，其包括心轴杆柱(2)、轴梁(I)和转向轴(5)，所述轴梁紧固到心轴杆柱(2)的中心部分(2b)，所述转向轴具有经由第一轴承(11)围绕心轴杆柱(2)的第一部分(2a)可旋转地设置的第一臂(6)和经由第二轴承(22)围绕心轴杆柱(2)的第二部分(2c)可旋转地设置的第二臂(8)，其特征在于，心轴组件包括调整机构(4、18)，借助于所述调整机构能够调整在转向轴围绕心轴杆柱(2)旋转时用于转向轴(5)的可变旋转阻力。
2.根据权利要求1所述的转向心轴组件，其特征在于，调整机构包括滑动轴承(18)和张紧装置(3、4)，所述滑动轴承设置在转向轴(5)和轴梁(I)之间的位置中，借助于所述张紧装置能够产生可调节力，所述可调节力从滑动轴承(18)的相反的两侧推压转向轴(5)和轴梁(I)，以使得转向轴(5)在围绕心轴杆柱(2)旋转时获得理想的阻力。
3.根据权利要求2所述的转向心轴组件，其特征在于，滑动轴承(18)是环形的且围绕心轴杆柱(2)设置在心轴杆柱的第一部分(2a)和心轴杆柱的中间部分(2b)之间的区域中。
4.根据权利要求1或2所述的转向心轴组件，其特征在于，滑动轴承(18)具有与转向轴(5)的接触表面(19)接触的第一滑动表面(18a)和与轴梁(I)的接触表面(20)接触的第二滑动表面(18b)。
5.根据权利要求2至4任一所述的转向心轴组件，其特征在于，滑动轴承(18)由硬质金属材料制成。
6.根据前述权利要求任一所述的转向心轴组件，其特征在于，张紧装置包括螺母(4)，所述螺母可旋转地设置在心轴杆柱(2)的第一部分(2a)的螺纹部分(3)上。
7.根据前述权利要求任一所述的转向心轴组件，其特征在于，第一轴承是滚子轴承(11)，以及张紧装置被适配以便经由滚子轴承(11)产生抵靠滑动轴承(18)的所述压缩力，以使得在张紧装置产生转向轴(5)和心轴杆柱(2)之间的所述旋转阻力的同时滚子轴承(11)被预张紧。
8.根据权利要求7所述的转向心轴组件，其特征在于，滚子轴承具有内环(12)和外环(13)，所述内环被适配以便与所述螺母(4)接触，所述外环设置在转向轴(5)的第一臂(6)中的阀座(10)中。
9.根据前述权利要求任一所述的转向心轴组件，其特征在于，转向心轴组件包括密封件(14)，所述密封件围绕心轴杆柱(2)设置成与心轴杆柱(2)、滑动轴承(18)和转向轴(5)的第一臂(6)接触。
10.根据前述权利要求任一所述的转向心轴组件，其特征在于，第二轴承是滑动轴承(22)或滚针轴承。
【文档编号】B62D7/18GK104395176SQ201380032126
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月18日 优先权日:2012年6月21日
【发明者】M·谢恩林 申请人:斯堪尼亚商用车有限公司