包括轉(zhuǎn)向柱軸的萬向節(jié)叉頭的彈性組件的制作方法
【專利摘要】組件在軸(5)和萬向節(jié)叉頭(4)間形成。叉頭由界定參考幾何軸線(X-X)且有成形為使界定間隙切去部(4.2)和用于裝配萬向節(jié)的橫向構(gòu)件的兩個腿(4.1)的一個端部、形成圓柱形轂(4.4)的第二端部的金屬部件形成，彈性套筒(9)裝配到軸(5)上和轂(4.4)中。軸具有從彈性套筒(9)向腿(4.1)突出的一個管狀軸向端部，軸(5)的管狀端部具有布置成與叉頭的至少一個互補脊部(4.7)橫向相對并距其一定距離的至少一個定位脊部(5.3)，定位脊部(5.3)和互補脊部(4.7)成形為使能通過軸(5)和叉頭(4)間的相對軸向運動而貫通，以限制軸(5)和叉頭(4)間的繞參考軸線的相對轉(zhuǎn)動運動且在貫通方向限制軸(5)和叉頭(4)間的相對軸向運動。叉頭(4)還包括在轂(4.4)和腿(4.1)間的中間位置垂直于參考軸線(X-X)延伸的中間分隔部(4.5)，中間分隔部(4.5)部分地閉合轂并設(shè)有用于軸的管狀端部的通孔(4.6)，其中軸的管狀端部至少局部地有徑向向外折疊以形成與中間分隔部(4.5)嚙合的軸向止擋部的材料凸出部(5.4)，以便在與貫通方向相反的取出方向限制軸和叉頭間的相對軸向運動。
【專利說明】包括轉(zhuǎn)向柱軸的萬向節(jié)叉頭的彈性組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在萬向節(jié)的叉頭和轉(zhuǎn)向柱軸之間的組件，其中插入的套筒過濾噪首和振動。

【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)向柱是使將轉(zhuǎn)動運動從交通工具的轉(zhuǎn)向盤傳遞到轉(zhuǎn)向齒條成為可能的機械裝置。轉(zhuǎn)向柱可設(shè)置有使得可以過濾掉來自道路的和經(jīng)由前支架來自發(fā)動機的振動的過濾元件。該過濾元件常由在柱的兩個元件之間、通常在實心的或空心的軸和萬向節(jié)叉頭之間串聯(lián)插入的彈性套筒構(gòu)成。在過濾元件劣化的情況下，連接部將被固定以確保轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向齒條之間的扭矩傳遞。因此，在文獻FR 2，464，404中，建議使萬向節(jié)叉頭裝備有一個或多個凸出部，該一個或多個凸出部嚙合在設(shè)置于管狀部分中的相應(yīng)的凹槽或開口中以確保在套筒被破壞的情況下連續(xù)的轉(zhuǎn)動傳動以及萬向節(jié)叉頭相對于管狀部分的軸向定位。提出了多種形式的開口、凹部或凹槽，但沒有完全令人滿意的，一些可確保在延伸和縮回中的軸向定位，但涉及裝配或制造的困難，且其它的較容易組裝卻不保證在兩個方向上的軸向定位。
[0003]文獻FR 2，816，677描述了一種在軸和萬向節(jié)叉頭之間的組件。軸的具有非圓形的截面的端部安裝在具有形成在萬向節(jié)叉頭中的互補的截面的軸向孔中。軸的端部通過構(gòu)成減震器的管狀彈性元件連接到萬向節(jié)叉頭。軸的端部還被強制地裝配到管狀彈性元件被固定在其上的具有全局互補形狀的套筒中。管狀彈性元件由具有圓形截面的被強行裝配到萬向節(jié)叉頭的與軸向孔相通的圓柱形空腔中的環(huán)狀物環(huán)繞。管狀元件在套筒和環(huán)狀物之間被少量地壓縮。軸的非圓形形狀的端部嚙合在具有互補形狀的軸向孔中使得限制軸和萬向節(jié)叉頭之間的相對轉(zhuǎn)動是可能的。然而，彈性元件固定在其上的套筒具有對應(yīng)于軸的端部的非圓形的截面，使得在套筒和環(huán)狀物之間的管狀彈性元件的厚度不是恒定的，造成彈性元件在其較薄區(qū)域處的非線性彈性行為和加速劣化的風險。此外，在裝配期間，萬向節(jié)叉頭相對于軸的角分度是必要的。
[0004]在文獻DE 198 21 503中，描述了另一種在具有非圓形截面的軸和形成萬向節(jié)叉頭的部件之間的組件，在裝配期間，也有軸相對于叉頭的角分度困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點，并提出一種在萬向節(jié)叉頭和轉(zhuǎn)向柱軸之間的簡化的彈性組件，這有助于其自身以快節(jié)奏進行自動或半自動的裝配，同時確保在彈性元件被破壞的情況下在降級模式中進行令人滿意的操作。
[0006]為此目的，本發(fā)明的第一方面提出一種軸和萬向節(jié)叉頭的組件，萬向節(jié)叉頭由金屬件構(gòu)成，所述金屬件界定幾何參考軸線且具有成形為使得界定移動切去部和萬向節(jié)軸頸交叉部的兩個裝配分支部的第一端部、形成圓柱形轂的第二端部，彈性套筒緊密地裝配在軸上和轂中，軸具有從彈性套筒向著分支部突出的管狀軸向端部，軸的管狀端部具有至少一個定位凸起部分，該至少一個定位凸起部分與叉頭的至少一個互補的凸起部分橫向地相對并與叉頭的至少一個互補的凸起部分分離，定位凸起部分和互補的凸起部分被配置成使得能夠通過軸和叉頭之間的相對軸向運動而貫通彼此，以限制在軸和叉頭之間的繞參考軸線的相對轉(zhuǎn)動運動，并在貫通方向上限制軸和叉頭之間的相對軸向運動。叉頭還包括在轂和分支部之間的中間位置上垂直于參考軸線延伸的中間分隔部，該中間分隔部部分地閉合轂并設(shè)置有用于軸的管狀端部的通路孔，且其中軸的軸向端部至少局部地具有材料翼片，該材料翼片朝著外部沿徑向向下折疊以便形成與中間分隔部配合的軸向止擋部，以在與貫通方向相反的移除方向上限制軸和叉頭之間的相對軸向運動。定位凸起部分包括開在軸向端部處的凹槽或沿軸向突出的凸出部，互補的凸起部分由包括叉頭的互補的凸出部或互補的凹槽的特定形狀的孔構(gòu)成。
[0007]該組件可以容易地通過由套筒、材料翼片尚未在其上形成的軸、和叉頭組成的三個部件制成。首先滿足在一個或兩個連續(xù)步驟中將三個件裝配到一起(套筒裝在軸上，然后該單元裝在叉頭的轂中，或套筒裝在叉頭的轂中，然后組件裝在軸上，或兩個裝配操作共同完成)，然后其次，形成材料翼片。應(yīng)當注意的是，定位凸起部分和互補的凸起部分的形狀被選擇成使得它們在裝配過程中由于簡單的軸向裝配運動而貫穿彼此。
[0008]軸和叉頭之間的相對軸向運動被限制，以便允許軸和叉頭之間的相對軸向移動。該移動足以允許彈性套筒執(zhí)行其功能，但足夠小以致在彈性套筒劣化或破裂情況下，提供在兩個方向的軸向定位。為保護彈性套筒，可設(shè)置成，所允許的相對軸向運動保持在套筒的軸向彈性變形極限以下。
[0009]同樣地，軸和叉頭之間的相對轉(zhuǎn)動運動被限制，以便允許軸和叉頭之間的相對角度移動。該角度移動足以允許彈性套筒執(zhí)行其功能，但足夠小以致在彈性套筒劣化或破裂的情況下，提供在兩個方向的角度定位。為保護彈性套筒，可設(shè)置成，所允許的相對角度移動保持在套筒的彈性變形扭轉(zhuǎn)極限以下。
[0010]優(yōu)選地，彈性套筒包括由橡膠或彈性材料制成的至少一個圓柱形元件。該圓柱形的橡膠元件可定位在剛性內(nèi)部環(huán)狀物和剛性外部環(huán)狀物之間。
[0011]自然地，可以增加定位凸起部分與互補的凸起部分的數(shù)目。對于通常在所討論的汽車應(yīng)用中遇到的軸的尺寸，各自與凸出部配合的兩個直徑上相對的凹槽是特別合適的。
[0012]如果適用，軸可以是實心或空心的，向內(nèi)或向外有溝槽的。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明涉及一種用于安裝先前定義的組件的方法，根據(jù)該方法，在已裝配彈性套筒、軸和轂使得軸的端部從中間分隔部的與轂相對的側(cè)面上的孔露出之后，軸的端部邊緣沿徑向向外變形以形成材料翼片。裝配操作的順序(套筒裝在軸上，然后裝在轂中，或套筒裝在轂中，然后裝在軸上，或同時進行兩個裝配操作)是無關(guān)緊要的。變形可以具體通過卷邊、鐓鍛、錘印或沖壓來完成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]從參考附圖閱讀下面的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將呈現(xiàn)，附圖示出:
[0015]-圖1，轉(zhuǎn)向柱變速器的透視圖；
[0016]-圖2，根據(jù)本發(fā)明的在萬向節(jié)叉頭和圖1的轉(zhuǎn)向柱軸之間的組件的剖視圖；
[0017]-圖3，圖2的組件的過濾套筒的透視圖；
[0018]-圖4，圖2的萬向節(jié)叉頭的透視圖；
[0019]-圖5，圖2的萬向節(jié)叉頭的另一個透視圖；
[0020]-圖6，圖2的組件的透視圖；
[0021]-圖7，在軸與叉頭裝配之前的圖2的軸的透視圖。
[0022]為更清晰，相同的元件在所有的附圖中使用相同的參考標注。

【具體實施方式】
[0023]圖1圖解了轉(zhuǎn)向柱變速器，其具體包括凹形轉(zhuǎn)向盤軸1、上部軸2、上部萬向節(jié)叉頭
3、下部萬向節(jié)叉頭4、空心凹形下部軸5、凸形下部軸6、上部萬向節(jié)叉頭7和在小齒輪側(cè)上的下部萬向節(jié)叉頭8。過濾彈性套筒9被插入在下部萬向節(jié)叉頭4和軸5之間。
[0024]圖4和圖5中詳細示出的叉頭4是由界定幾何參考軸線X-X的金屬件構(gòu)成的。在一個軸向端部處，該件被成形為使得界定彼此相對的兩個分支部4.1，且具有用于裝配萬向節(jié)軸頸交叉部的兩個同軸孔4.2、設(shè)置在兩個分支部4.1之間的移動切去部4.3。叉頭的另一個軸向端部形成圓柱形轂4.4。垂直于參考軸線X-X的中間分隔部4.5部分地閉合圓柱形轂，同時定界圓形軸向孔4.6并采用了在該孔4.6中徑向地突出的兩個凸出部4.7。
[0025]在圖2和6中更詳細地圖解了叉頭4、軸5和過濾套筒9之間的裝配。軸5以徑向游隙嚙合在孔4.6中。過濾彈性套筒9被緊密裝配在軸5上和轂4.4中，為此目的，其有彼此相對的圓柱形的軸瓦5.1和4.8。軸5具有端部邊緣5、和具有大體矩形形狀的面對彼此并從邊緣5.2延伸通過孔4.6且在分隔部4.5的任一側(cè)上平行于參考軸線X-X的兩個凹槽5.3。每個凹槽具有底部分隔部5.31和以距離彼此一定距離彼此面對的側(cè)向分隔部5.32，以便能夠接收由中間分隔部4.5形成的徑向凸出部4.7中的一個。
[0026]軸的邊緣5.2被局部地形成，以便具有四個凸出部5.4，該凸出部5.4關(guān)于軸線X-X兩兩對稱，沿徑向向外突出，并位于具有大于孔的直徑的外直徑的圓柱形幾何外殼的內(nèi)部。
[0027]圖7示出了在插入到叉頭4之前的軸5。如可以在該預(yù)裝配狀態(tài)中看出，邊緣沒有舌片且軸的管狀端部具有與其插入到孔4.6中一致的截面。因此，圖6中所示的舌片5.4在軸被插入到孔4.6中之后、在將軸5裝配在叉頭中的過程中(如果適用，軸承套筒9已經(jīng)緊緊地裝配在軸瓦5.1上)形成。舌片5.4可例如通過卷邊、錘印、鐓鍛、或者更一般地通過伴有或不伴有熱處理的任何機械壓力形成，并且使得有可能導(dǎo)致舌片的永久徑向向外塑性變形。
[0028]如圖3中所示，過濾彈性套筒9包括由橡膠或彈性材料制成的圓柱形元件9.1，其相對厚，優(yōu)選地被兩個剛性環(huán)狀物9.2、9.3在內(nèi)部和在外部覆蓋。
[0029]在圖2的標稱位置，舌片被定位在距離中間分隔部4.5的距離Jl處，而徑向凸出部4.7在距離凹槽的底部5.31的距離J3處且距離凹槽5.3的側(cè)面分隔部5.32的距離J2處。因此，無論是平行于軸線X-X平移還是繞軸線X-X轉(zhuǎn)動，通過過濾彈性套筒9的變形，存在給出叉頭4相對于軸5對應(yīng)運動自由度的功能性移動游隙。
[0030]對功能性游隙定尺寸，使得在整個預(yù)期的操作范圍內(nèi)，所有的扭矩由濾波彈性套筒來傳遞，而在軸5和叉頭4之間沒有接觸是可能的。功能性游隙的優(yōu)選的尺寸使得對于極端應(yīng)力，可能的軸5和叉頭4之間的軸向或徑向接觸，使得部分扭矩或力由金屬部件直接傳遞也是可能的。該最后解決方案提供了避免過濾套筒9在極端條件下例如在驅(qū)動輪沖到側(cè)道上的情況下可能劣化的優(yōu)點。
[0031]在過濾套筒9劣化或破壞的情況下，例如隨后的機械、加熱和/或化學侵蝕，舌片
5.4和凸出部4.7分別與中間分隔部4.5和凹槽的分隔部5.31,5.32配合，將軸定位在叉頭中。于是盡管處于降級運行模式，還是有可能將轉(zhuǎn)向輪的扭矩和轉(zhuǎn)動傳遞到交通工具的驅(qū)動輪。
[0032]許多替代方案是可能的?？苫诓考某叽鐏磉x擇舌片5.4的位置和數(shù)量。也可以考慮軸的整個邊緣5.2朝向外側(cè)的均勻變形而不是局部變形。
[0033]除了在末端其仍然是管狀外，軸可以是實心的。
【權(quán)利要求】
1.一種軸(5)和萬向節(jié)叉頭(4)的組件，所述萬向節(jié)叉頭(4)由金屬件構(gòu)成，所述金屬件界定幾何參考軸線(X-X)且具有成形為界定移動切去部(4.2)和萬向節(jié)軸頸交叉部的兩個裝配分支部(4.1)的第一端部、形成圓柱形轂(4.4)的第二端部，彈性套筒(9)緊密地裝配在所述軸(5)上和所述轂(4.4)中，所述軸具有從所述彈性套筒(9)向所述分支部(4.1)突出的管狀軸向端部，所述軸(5)的所述管狀端部具有至少一個定位凸起部分(5.3)，所述定位凸起部分(5.3)與所述叉頭的至少一個互補的凸起部分(4.7)橫向地相對并與所述叉頭的至少一個互補的凸起部分(4.7)分離，所述定位凸起部分(5.3)和所述互補的凸起部分(4.7)被配置成使得能夠通過所述軸(5)和所述叉頭(4)之間的相對軸向運動而彼此貫通，以限制在所述軸(5)和所述叉頭⑷之間的繞所述參考軸線的相對轉(zhuǎn)動運動，并在貫通方向上限制所述軸(5)和所述叉頭(4)之間的相對軸向運動， 所述叉頭(4)還包括中間分隔部(4.5)，所述中間分隔部(4.5)在所述轂(4.4)和所述分支部(4.1)之間的中間位置上垂直于所述參考軸線(X-X)延伸，所述中間分隔部(4.5)部分地閉合所述轂且設(shè)置有用于所述軸的所述管狀端部的通路孔(4.6)，且其中所述軸的所述軸向端部至少局部地具有材料翼片(5.4)，所述材料翼片(5.4)被朝外側(cè)沿徑向向下折疊以便形成與所述中間分隔部(4.5)配合的軸向止擋部，以在與所述貫通方向相反的移除方向上限制所述軸和所述叉頭之間的相對軸向運動， 其特征在于， 所述彈性套筒(9)為圓柱形的，且裝配在所述軸(5)的圓柱形軸瓦(5.1)上和所述轂(4.4)的圓柱形軸瓦(4.8)中， 所述定位凸起部分(5.3)包括開在所述軸向端部處的凹槽或軸向突出的凸出部，并且 所述互補的凸起部分由包括所述叉頭的互補的凸出部(4.7)或互補的凹槽的特定形狀的所述孔(4.6)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述軸(5)和所述叉頭(4)之間的相對軸向運動被限制，以便允許所述軸(5)和所述叉頭(4)之間的相對軸向移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，所允許的相對軸向移動在所述套筒(9)的軸向彈性變形極限以下進行。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的組件，其特征在于，所述軸(5)和所述叉頭(4)之間的相對轉(zhuǎn)動運動被限制，以便允許所述軸(5)和所述叉頭(4)之間的相對角度移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，所允許的相對角度移動在所述套筒(9)的彈性變形扭轉(zhuǎn)極限以下進行。
6.一種用于安裝根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的組件的安裝方法，其特征在于，在已裝配所述彈性套筒(9)、所述軸(5)和所述轂(4.4)使得所述軸的端部在所述中間分隔部(4.5)的與所述轂(4.4)相對的側(cè)面上從所述孔(4.6)露出之后，所述軸的端部邊緣沿徑向向外變形以形成所述材料翼片(5.4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的安裝方法，其特征在于，變形通過卷邊、鐓鍛、錘印或沖壓來完成。
【文檔編號】F16D3/76GK104136307SQ201380010155
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月22日
【發(fā)明者】尼古拉斯·基奈特, 多米尼克·庫朗, 帕斯卡·古萊 申請人:采埃孚轉(zhuǎn)向機系統(tǒng)納凱姆聯(lián)合股份公司