用于機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種與助力系統(tǒng)一起使用的用于機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸，所述軸包括輸入軸和輸出軸，所述輸入軸和輸出軸利用扭力桿而以扭轉(zhuǎn)彈性方式彼此連接以傳遞扭矩，其中扭力桿的接合部段連接至輸入軸和/或輸出軸的接合插槽。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸領(lǐng)域，通過與輸出軸關(guān)聯(lián)的輸入軸來確定輸入扭矩是公知的，這里基礎(chǔ)上，利用助力系統(tǒng)向轉(zhuǎn)向軸施加輔助扭矩以輔助駕駛員轉(zhuǎn)向。為此目的，在助力車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的情況中，將機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向軸分為輸入軸和輸出軸是公知的，其中輸入軸一般連接至機(jī)動(dòng)車輛的方向盤，通過這種方式，駕駛員將相應(yīng)的轉(zhuǎn)向扭矩或者相應(yīng)的轉(zhuǎn)向命令引入至輸入軸。輸出軸一般連接至轉(zhuǎn)向小齒輪，所述轉(zhuǎn)向小齒輪通過相應(yīng)的齒條和橫拉桿而將轉(zhuǎn)向移動(dòng)傳遞至機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向輪。
[0003]助力系統(tǒng)(例如電子助力系統(tǒng)或者液壓助力系統(tǒng))一般附接至輸出軸，附接至轉(zhuǎn)向小齒輪或者附接至齒條，以便引入相應(yīng)的輔助扭矩。在這種情況下，通過確定與輸出軸相關(guān)的、并且由駕駛員經(jīng)由方向盤而引入輸入軸的扭矩來控制相應(yīng)的助力系統(tǒng)。
[0004]同時(shí)，通過扭力桿將轉(zhuǎn)向軸的輸入軸和輸出軸連接，并且利用扭矩傳感器而根據(jù)在輸入軸與輸出軸之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角度來確定輸入扭矩是公知的。在液壓伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，這能夠利用例如旋轉(zhuǎn)滑閥實(shí)現(xiàn)，而在電子伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的情況下，這能夠利用例如相應(yīng)的電磁傳感器來實(shí)現(xiàn)。
[0005]為了避免扭力桿過載，輸入軸和輸出軸能夠通過松弛的剛性結(jié)合而連接至彼此，從而當(dāng)超出扭力桿的彈性扭轉(zhuǎn)的最大值時(shí)，輸入軸與輸出軸直接剛性結(jié)合。
[0006]確保扭力桿與輸入軸和/或輸出軸的扭轉(zhuǎn)連接對(duì)于輸入軸與輸出軸之間的相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)彈性連接功能較為重要，其最終能夠感測(cè)到扭矩。出于該目的，將扭力桿一般受壓而與輸入軸和/或輸出軸摩擦結(jié)合。
[0007]在裝配過程中，必須要考慮扭力桿一般易于屈曲，因此，必須將扭力桿壓入到輸入軸和/或輸出軸的接合插槽內(nèi)，從而避免扭力桿的屈曲。
[0008]為此目的，文獻(xiàn)W02006/048392提出在扭力桿的一端設(shè)置例如有齒部，從而使該有齒部能夠進(jìn)入到輸出軸中的相應(yīng)的接合插槽內(nèi)。
[0009]DE 10 2011 054 983 A1提出設(shè)置兩個(gè)滾柱軸承，在施加壓力的過程中，該滾柱軸承能夠直接在扭力桿的周向表面上滾動(dòng)，并且允許扭力桿設(shè)置在中間并被引導(dǎo)。這里，扭力桿在其一端具有花鍵，這些花鍵在壓力下被固定在相應(yīng)的轉(zhuǎn)向軸的封閉柱形內(nèi)輪廓中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種轉(zhuǎn)向軸，其允許進(jìn)一步改進(jìn)扭力桿與軸的連接。
[0011]該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的轉(zhuǎn)向軸實(shí)現(xiàn)。能夠在各從屬權(quán)利要求中找到有利的實(shí)施方案。
[0012]因此，提出一種與助力系統(tǒng)一起使用的用于機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸，所述軸包括輸入軸和輸出軸，二者利用扭力桿而以扭轉(zhuǎn)彈性方式彼此連接以傳遞扭矩，其中扭力桿的接合部段連接至輸入軸和/或輸出軸的接合插槽，其中扭力桿的接合部段具有局部凸起，所述局部凸起用于與輸入軸(10)和/或輸出軸(12)的接合插槽(40、42)形成非剛性連接和剛性連接。
[0013]通過在扭力桿上設(shè)置接合部段從而使得在接合部段中設(shè)置局部凸起用以形成與輸入軸和/或輸出軸的非剛性連接和剛性連接，能夠?qū)崿F(xiàn)扭力桿的接合部段與輸入軸和/或輸出軸各自的接合插槽的簡(jiǎn)單接合，從而使得扭力桿與輸入軸和/或輸出軸充分地扭轉(zhuǎn)剛度連接。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，輸入軸和/或輸出軸的接合插槽具有圓柱形的設(shè)計(jì)。
[0015]扭力桿與輸入軸和輸出軸之間的連接優(yōu)選僅僅通過在扭力桿的接合部段與輸入軸的接合插槽和輸出軸的接合插槽形成的表面來實(shí)現(xiàn)，而不使用其它的部件作為連接工具，諸如固定銷。作為另一個(gè)優(yōu)選方式，實(shí)現(xiàn)扭力桿與輸入軸和輸出軸之間的連接而不使用膠粘劑、接合劑或者單獨(dú)的粘接介質(zhì)。
[0016]在最簡(jiǎn)單的情況下，可以使局部凸起形成為螺紋，其甚至可以制造為切螺紋。然而，接合部段的局部凸起優(yōu)選為通過材料移動(dòng)而獲得，特別優(yōu)選為不通過切割形成，例如，通過輥乳形成、刻痕和/或壓花。
[0017]使用通過材料移動(dòng)獲得的接合部段中的局部凸起使得不必對(duì)接合部段進(jìn)行切削加工。相反，對(duì)接合部段的所述相應(yīng)的加工處理意味著，能夠通過扭力桿的各個(gè)接合部段而將扭力桿簡(jiǎn)單地壓入到接合插槽中并且相應(yīng)施加的壓入力遠(yuǎn)低于用于扭力桿的臨界屈曲力。這也使得能夠在扭力桿的兩個(gè)端部(即與輸入軸的接合插槽和輸出軸的接合插槽兩者相關(guān))產(chǎn)生壓配合。從而能夠省掉用于生產(chǎn)接合插槽和扭力桿的各個(gè)接合部段的昂貴的加工步驟。
[0018]在優(yōu)選的改進(jìn)中，將局部凸起設(shè)計(jì)為在壓入方向上沿著接合部段連續(xù)延伸的連續(xù)的珠狀部和/或環(huán)、連續(xù)的螺紋或者肋狀物。通過連續(xù)的局部凸起的所述構(gòu)造，在接合過程中能夠形成不受扭力桿相對(duì)于輸出軸和/或輸入軸的各個(gè)位置約束的連接，能夠沿著任何旋轉(zhuǎn)指向接合在一起，并且之后沿著該接合的旋轉(zhuǎn)指向提供扭轉(zhuǎn)剛性連接。如果期望輸入軸通過扭力桿而以預(yù)定的對(duì)齊位置連接至輸出軸，那么這是尤其有利的。
[0019]作為一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，輸入軸和/或輸出軸的接合插槽同樣具有局部凸起。在具有局部凸起的接合部段與同樣具有局部凸起的輸入軸和/或輸出軸的接合插槽接合的過程中，能夠進(jìn)一步減少所需的壓入力。但是，材料的流動(dòng)可能性(尤其是在各個(gè)局部凸起的區(qū)域)表示在該過程中不但產(chǎn)生了非剛性結(jié)合，而且還產(chǎn)生了導(dǎo)致相應(yīng)扭轉(zhuǎn)剛性連接的經(jīng)改進(jìn)的剛性結(jié)合。
[0020]這里，如果接合插槽的基本形狀是圓柱形且局部凸起被引入到圓柱形表面上，則是特別優(yōu)選的。在這種情況下，局部凸起由兩個(gè)封閉表面而被圍成有限的范圍，這兩個(gè)封閉表面中的每一個(gè)優(yōu)選為圓柱形的設(shè)計(jì)。換言之，在該表面上的局部凸起的封閉表面和在該表面上的相應(yīng)的局部形成的凹陷都優(yōu)選為圓柱形設(shè)計(jì)。
[0021]在這種情況下，剛性結(jié)合至少發(fā)生在垂直于壓入方向的平面上。從而獲得結(jié)合部件的良好的扭轉(zhuǎn)剛度。
[0022]在最簡(jiǎn)單的情況下，可以將局部凸起形成為螺紋，其甚至可以生產(chǎn)為切螺紋。然而，接合插槽的局部凸起也優(yōu)選為通過材料移動(dòng)而獲得，優(yōu)選不通過切割形成，特別優(yōu)選為通過輥乳形成、刻痕和/或壓花。從而能夠再次避免昂貴的切割方法。
[0023]輸入軸和/或輸出軸的各個(gè)接合插槽中的通過材料變形獲得的凸起和扭力桿的接合部段中的通過材料變形獲得的凸起的排列優(yōu)選為是不同的。在這種情況下，扭力桿的局部凸起優(yōu)選為以相對(duì)在接合插槽中的局部凸起成一定角度而延伸，并且特別優(yōu)選為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實(shí)施方案中，所述凸起大體為彼此垂直地排列。因此，以彼此“基本垂直”的方式排列的所述凸起的角度范圍是從85°至95°。角度可在+/-10°的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選為在+/_5°的范圍內(nèi)。
[0025]例如，可以通過環(huán)繞珠狀部或螺紋而形成在接合插槽中的局部凸起，在扭力桿的接合部段中的局部凸起例如延伸形成為沿著軸向方向或者沿著扭力桿的壓入方向的肋狀物。在一種可替代的實(shí)施方案中，接合插槽中的局部凸起可以沿軸向形成，即可以沿著壓入方向延伸，并且在扭力桿的接合部段中的局部凸起可以沿著周向方向延伸或者形成螺紋。
[0026]在提及的構(gòu)造中，特別有利地減少了必要的壓入力，同時(shí)在接合過程中形成可靠的剛性連接和摩擦連接。以這種方式，扭力桿能夠以扭轉(zhuǎn)剛性方式在壓力作用下接合至輸入軸和/或輸出軸，而不超出對(duì)于扭轉(zhuǎn)桿的屈曲力。
[0027 ]在特別優(yōu)選的構(gòu)造中，輸入軸和輸出軸兩者構(gòu)造成使得輸入軸的接合插槽和輸出軸的接合插槽分別具有通過材料移動(dòng)獲得的局部凸起，從而使得能夠通過扭力桿各自的接合部段(也就是說，特別是設(shè)置在扭力桿的每一端的接合部段)來連接扭力桿，從而形成非剛性連接和剛性連接，其中在兩種連接的情況下，必要的壓入力或者接合力沒有超過扭力桿的屈曲力或者顯著降低到扭力桿的屈曲力以下。
[0028]壓入力優(yōu)選地降低到小于3000牛頓的范圍內(nèi)，從而確保在實(shí)際裝配用于傳遞扭矩的設(shè)備的過程中，可能作用在扭力桿上的屈曲力大幅減小。
[0029]作為一個(gè)特別優(yōu)選方案，在接合插槽中以及扭力桿的接合部段上的通過材料移動(dòng)獲得的局部凸起通過壓花、刻痕或者輥乳形成，從而使得扭力桿的材料或者輸入軸和/或輸出軸的各自的材料在接合插槽的區(qū)域內(nèi)流動(dòng)，并因此位移從而形成相應(yīng)的凸起。這特別不需通過切割