CN101394953A - 用于加工转向轴部件的方法和具有这种转向轴部件的转向轴 - Google Patents

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Abstract

一种用于加工转向轴部件的方法，该转向轴部件形成用于汽车转向轴的一个截段并且设计成空心轴的形式并且至少紧接着其一个端部具有一个连接段(12)，它至少在其长度的一部分上具有比连接在连接段上的转向轴部件截段(21)加大的壁厚(D)，为了加工转向轴部件使用原先空心圆柱形的管作为初始产品，它至少截段式地变形。为了构成连接段(12)在管(8)的端部段(9)里面装进一个套(10)并且还使管(8)的端部段(9)与套(10)共同变形。

Description

用于加工转向轴部件的方法和具有这种转向轴部件的转向轴
技术领域
本发明涉及一种用于加工转向轴部件的方法，该转向轴部件形成用于汽车转向轴的一个截段并且设计成空心轴的形式并且至少紧接着其一个端部具有一个连接段，它至少在其长度的一部分上具有比连接在连接段上的转向轴部件截段加大的壁厚，其中为了加工转向轴部件使用原先空心圆柱形的管作为初始产品，它至少截段式地变形。此外本发明涉及一个用于汽车的转向轴，它具有至少一个转向轴部件，它形成用于汽车转向轴的一个截段并且设计成空心轴的形式并且紧接着其至少一个端部具有一个连接段，它至少在其长度的一部分上具有比连接在连接段上的转向轴部件截段加大的壁厚，其中转向轴部件包括一个在其长度上延伸的管。
背景技术
汽车转向轴一般具有多个转向轴部件，它们分别形成转向轴的一个截段。在基于行驶方向最后面的转向轴截段上在其后端部上固定转向轮。在基于行驶方向最前面的转向轴截段上在其前端部上经常固定一个用于啮合转向传动装置的小齿轮。除了通过万向节相互连接的转向轴部件以外存在相互间可移动的(可伸缩的)转向轴部件，它们用于调整转向管长度和/或用于在碰撞情况下承受长度偏移。
在已知的实施例中通过螺栓连接实现转向轮与最后面的转向轴部件的连接。为此设计成空心轴形式的转向轴部件在端部具有一个连接段，它从转向轴部件端部开始具有一个基本空心圆柱形的截段和紧接着这个截段的一个锥形截段，它向着转向轴部件中间扩展。空心圆柱形截段配有内螺纹和外齿。外齿啮合转向轮轮毂的内齿并且通过内螺纹实现转向轮在转向轴部件上的螺栓连接。在此转向轴部件必需在连接段中、尤其是在空心圆柱形端部段中具有足够大的壁厚。这个壁厚大于用于传递转矩所需的在转向轴部件其余长度上的壁厚。因此为了形成转向轴部件通常使用管，它们原先具有比其所需更大的壁厚，除了连接段以外。然后在管的整个长度延伸上进行加工，尤其是通过锤锻或类似的变形工艺，例如锻造。在此在连接段中使管直径减小。在管的其余长度上使管壁厚减小。此外在此也可以在管的截段上加入结构，它们用于例如可伸缩地、但是不可扭转地与其它转向轴部件连接。已知这种轮廓的结构、尤其是圆弧齿或梅花瓣轮廓的形状。例如DE 197 50 005 C1示出具有这种轮廓的转向轴部件。
由于管在其整个长度上所需的变形使这个工艺是非常加工费事的并且也是难以控制的。
尽管能够使管的壁厚通过锤锻加厚。但是根据仿效这种加厚的系数必需使用一个管作为初始产品，它具有比用于所需转矩传递必需的壁厚更大的壁厚。由此使转向轴部件总体上变得沉重或者使管必需再在其整个长度上加工，用于相应地减少除了连接段以外的壁厚。
DE 10 2004 009 188 A1示出两个可伸缩地相互连接的转向轴部件，它们在纵向截面中看去具有复杂的轮廓，它们具有其壁厚的不同厚度范围，其中在其相互远离的端部上具有用于与转向轮或转向传动连接的连接段。这些壁厚轮廓可以通过管在其整个长度上的变形加工构成。
由EP 1 138 575 B1已知通过垂直于转向轴的轴线设置的螺栓使转向轮固定在转向轴上，螺栓与固定锥共同作用并且使整个锥在转向轮轮毂的空隙里面偏移并且相对于转向轴夹紧。在转向轴部件上端部固定转向轮，在这里转向轴部件设计成实心，但是也可以设计成具有足够壁厚的空心轴。
由US 4,819 961 A已知转向轮在连接在转向轮上的转向轴部件端部上的另一种固定。设计成空心轴的转向轴部件在端部具有一个连接段，其中，转向轴部件的管首先锥形地向着其端部收缩并且紧接其上还具有一个空心圆柱形的具有内齿的截段。在连接段设置夹紧体，其外轮廓对应于管的内轮廓并且它在端部从管突出来。它具有第一和第二外齿，它们一方面与管内齿共同作用，另一方面与转向轮轮毂内齿共同作用，并且还具有内螺纹，在其中旋入嵌接在转向轮轮毂上的螺栓，用于使部件相互卡紧。通过实心的、安装在连接段里面的夹紧体可以使转向轴部件的壁厚在其长度上恒定地构成。在这种夹紧连接中存在隐患，施加的夹紧力随着时间减小，由此可能导致不期望的间隙。此外必需使夹紧体从远离转向轮的一侧穿过转向轴部件导入。因此不允许转向轴部件具有减小横截面的部位，例如用于构成可伸缩的、传递转矩的与另一转向轴部件的连接。此外夹紧体可能在取下转向轮时滑到转向轴部件内部，在那里是不能接触到的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种上述形式的用于构成转向轴部件连接段的方法，它可以简单且经济地实现或者提供一个转向轴部件，它具有至少一个具有连接段的转向轴部件，它可以简单且经济地制成。按照本发明这一点通过具有权利要求1特征的方法和具有权利要求12特征的转向轴部件得以实现。
在按照本发明的方法或按照本发明的转向轴中可以使用市场上常见的空心圆柱形管作为用于加工转向轴部件的初始产品。在这个管的端部段里面为了构成连接段装进、尤其是压入一个套。还使管的端部段与套共同变形，最好通过锤锻和/或锻造，其中构成连接段的端部轮廓同时实现管与套之间的足够牢固的连接。通过管的端部段与套共同变形可以在管与套之间实现牢固的力结合连接。由此还可以强化在将套装进、最好压入到管里面以后已经存在的摩擦结合(力结合)。在这个变形时还可以有利地构成起到防止套从管的端部拉出来作用的管与套之间的形状连接。
在这样构成的连接段轮廓里面可以加入所期望的其它连接部件，例如套内壁上的内螺纹和/或特殊的圆周轮廓，例如三角形、六角形或八角形或齿形。这种轮廓例如用于构成与转向轮轮毂或万向节叉或转向小齿轮的对应内轮廓的良好连接。
可以这样选择作为初始产品使用的空心圆柱形管的壁厚，使得正好得到转向轴部件的足够稳定性，尤其是用于所需的转矩传递。由此无需管在其整个长度上的变形加工，用于除了连接段实现所需的较薄的壁厚。通过在管的端部段里面装进套在连接段达到足够大的壁厚。
在使连接段变形的同一加工过程之后或之前或其间，或者在毛坯管的同一夹紧中可以在管的需要不同于初始的空心圆柱形形状的几何形状的另一截段上进行相应地材料变形，例如用于形成圆周上的圆弧齿或梅花瓣轮廓，用于构成与另一转向轴部件的可滑移的、但是传递转矩的连接。
除了锤锻和锻造以外为了使转向轴部件在连接段中变形也可以使用其它的变形方法，尤其是其它形式的压力变形，例如滚轧。
附图说明
下面借助于附图详细描述本发明的其它优点和细节。附图中：
图1以纵向截面图示出根据现有技术的转向轴部件，
图2以立体图示出空心圆柱形管和套，作为用于按照本发明的转向轴部件的初始产品，
图3示出管和套的纵向截面图，
图4示出在将套装进管里面以后的立体图，
图5示出在这个加工状态的纵向截面图，
图6示出图5的局部放大图，
图7示出按照本发明的处于加工位置的转向轴部件的立体图，
图8示出处于这个加工位置的转向轴部件的纵向截面图，
图9示出图8的局部放大图，
图10示出按照本发明的略微变化的实施例的用于按照本发明的转向轴部件的管和套作为初始产品，
图11以立体图示出按照本发明的处于加工位置的转向轴部件的另一实施例。
具体实施方式
首先借助于图1解释按照现有技术的转向轴部件。在此它是基于行驶方向最后面的汽车转向轴的转向轴部件，在其上在端部安置转向轮。为此转向轴部件在其面对转向轮的端部上具有一个连接段。从转向轴部件的端部开始这个连接段包括一个空心圆柱形截段2，在其中构成内螺纹3和外齿6，在其上向着转向轴部件中间连接一个锥形扩展的截段4。尤其是在空心圆柱形截段2中的壁厚D大于连接在连接段1上的转向轴部件截段5中的壁厚d。
为了使未示出的转向轮与转向轴部件连接，将转向轮插到连接段1上，其中通过锥形内壁与锥形截段4连接并且通过内齿嵌接到外齿6上。转向轮还通过旋入到内螺纹3里面的螺栓与转向轴部件螺栓连接。
在离开连接段1的一侧上转向轴部件具有一个截段7，在其中配有偏离圆形的轮廓，用于与另一转向轴部件构成在转向轴部件纵向上可偏移的(可伸缩的)、但是传递转矩的连接。该截段7尤其可以通过圆周上的圆弧齿或梅花瓣轮廓构成。
为了加工这个转向轴部件使用管作为初始产品，它具有在截段5部位呈现的直径和壁厚，该壁厚对应于连接段1中的壁厚D。这个初始壁厚至少大于截段5中的壁厚d，该壁厚还足够用于传递转矩，因为否则在连接段1中不构成足够的壁厚。因此为了加工转向轴截段使这个管在其整个长度延伸中变形地加工，尤其是通过锤锻和/或锻造。如果管在截段5和7中保持其原始壁厚，这将导致明显过多的材料需求并且相应地导致转向轴部件的高重量。
下面借助于图2至9解释按照本发明的转向轴部件结构的实施例。
使用在其整个纵向长度上具有相同壁厚的空心圆柱形的管8作为用于形成空心轴形式的转向轴部件的初始产品，该转向轴部件形成汽车转向管的纵向长度截段。管8的壁厚只选择这样厚，使它满足转向轴部件的总体稳定性，尤其是用于传递产生的转矩。
在仍然具有原始的空心圆柱形形状的管8的端部段9里面装进同样空心圆柱形的套10，其中套10通过其外壁在装进管8端部段里面时圆周地顶靠在管8的内壁11上。为了使下面的加工易于实现套10在管8端部段9里面的摩擦结合的配合，使套10摩擦结合地压入到管8的端部段9里面。最好使管8的端部与套10的端部在其装进管8里面以后相互平齐。在图4至6中示出在这个加工状态要制成的转向轴部件。
为了构成转向轴部件12的连接段12还使管端部段9与套10共同变形，例如通过自由变形，最好通过锤锻。因此通过碰撞的动能输送变形能。这也称为“动能锻造”。在此可以使管8的端部段9和套10加热或者可以没有这种加热地进行锤锻。
代替上述的锤锻或对锤锻附加地也可以通过锻造实现管8端部段9与套10的压力变形。代替上述的压力变形工艺或对其附加地也可以使用其它形式的压力变形，例如滚轧。
在另一选择或也在一个或多个上述工艺的组合中也可以使连接段12通过具有两个或多个模具部件的挤压实现变形。这些模具部件从外面输送到连接段12的外圆周上同时将管8与衬入的套10压入到所期望的模具里面。在此也可以非常简单地在连接段12里面加入非环绕的刻槽。
在管8的端部段9与套10共同变形时使其外径和内径至少在其公共的纵向长度上减小。在所示实施例中，从管的端部开始首先构成空心圆柱形截段13并且紧接着整个截段向着管中间构成一个锥形截段14，它向着相邻的管8端部收缩。在所示的实施例中在锥形截段14上再连接一个空心圆柱形截段15，在其中管8和套10的外径和内径具有其原始值(在这里在压入套10以后不进行变形的材料加工)。而在锥形段14和端部的空心圆柱形截段13里面使管8和套10的内径和外径相对于其原始值减小。也可以省去空心圆柱形截段15。
通过在变形时实现的管8和套10材料的流动强化其力结合的连接。在按照所示的实施例构成连接段12时还构成起到防止套10从那个设置套10的管8端部中拉出来作用的管8与套10之间的形状连接，如同优选的那样。在本实施例中通过锥形段14构成形状结合。
在连接在转向轴部件端部上的截段中，它在所示的实施例中还作为空心圆柱形截段13延伸，套10的内壁16在管8端部段9与套10共同变形以后圆柱外壳形地构成。接着在这个圆周外壳形构成的套10内壁16里面加入一个内螺纹17。套10的外壁还在空心圆柱形截段13部位里面配有外齿18，其齿在转向轴部件的纵向上延伸。由图7至9可以看出加工位置的连接段12。
转向轴部件1还在其纵向长度的一个截段19上配有偏离圆形的轮廓，它在这里以圆周上的圆弧齿或梅花瓣轮廓的形状构成。配有相应轮廓的另一转向轴部件可以插到转向轴部件里面并且与截段19在纵向上可偏移地连接，但是形状结合地防止旋转。可以在管8端部段9与套10共同变形之前或之后进行管8在截段19中的变形。
所述转向轴部件在其纵向长度的另一截段20，21中由管8以其原始形状构成。因此管8只须在其纵向长度的一部分上变形地加工。
在连接段12中转向轴部件的整个壁厚D大于连接在连接段12上的截段21中的壁厚d。
在图10所示的实施例中套10在外面在其压入到管8的端部段9里面以前配有滚花22或圆周齿。在压入套10时在端部段9中产生管8内壁上的刻槽，由此实现起到防止旋转作用的形状结合。
套10的材料厚度(壁厚)和长度可以根据对于连接段12的整个壁厚和/或长度的要求选择。
可以设想并实现本发明所示实施例的不同的其它变化，而不离开本发明的范围。因此，在连接段12中可以使用其它连接部件作为套10的内螺纹17和管8的外齿18。例如也可以使齿安置在套10的内壁16上并且使螺纹安置在管8的外壁上。代替啮合也可以使用多边形轮廓，例如六棱。齿和/或多边形轮廓也可以设置在锥形段里面或者在这个锥形段上延伸。在图11中示出这种可选择实施例的一个示例。在这个示例中在外圆周轮廓上是一个六角形横截面，它连续地在锥形段14上向着转向轴部件端部收缩，在内部构成一个内螺纹。
代替简单的多边形横截面轮廓也可以使横截面轮廓对应于圆弧多角形在连接段12的相应部分上构成。
作为选择，也可以设想并实现根本没有螺纹即没有外螺纹也没有内螺纹的连接段12的实施例。也可以在外壁上配有特殊环绕的或非环绕的刻槽作为相应的连接部件。在此连接段甚至可以这样多地变形，使它至少在其纵向长度的一部分上在内部不再空心地构成，即，套的内径减小到直到零或者至少接近零。
尽管结合转向轮固定描述了转向轴部件的连接段12，但是按照本发明的连接段也可以用于在转向轴部件与转向轴其它部件之间实现连接，例如用于固定万向节叉。
标号表
1.连接段
2.空心圆柱形截段
3.内螺纹
4.锥形截段
5.截段
6.外齿
7.截段
8.管
9.端部段
10.套
11.内壁
12.连接段
13.空心圆柱形截段
14.锥形截段
15.空心圆柱形截段
16.内壁
17.内螺纹
18.外齿
19.截段
20.截段
21.截段
22.滚花

Claims (18)

1.一种用于加工转向轴部件的方法，该转向轴部件形成用于汽车转向轴的一个截段并且设计成空心轴的形式并且至少紧接着其一个端部具有一个连接段(12)，该连接段至少在其长度的一部分上具有比连接在该连接段上的转向轴部件截段(21)加大的壁厚(D)，其中为了加工转向轴部件使用原先空心圆柱形的管作为初始产品，该管至少截段式地变形，其特征在于，为了构成连接段(12)在管(8)的端部段(9)里面装进一个套(10)并且还使管(8)的端部段(9)与套(10)共同变形，其中实现管(8)与套(10)的材料流动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在管(8)的端部段(9)与套(10)共同变形时其外径和内径至少在其公共长度的一个截段上减小。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过使管(8)的端部段(9)与套(10)共同变形构成起到防止套(10)从管(8)的那个设置套(10)的端部拉出来作用的管(8)与套(10)之间的形状结合。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在管(8)的端部段(9)与套(10)共同变形以后使套(10)的内壁(16)至少在连接在转向柱部件端部上的截段圆柱外壳形地构成。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在管(8)的端部段(9)与套(10)共同变形以后将一个内螺纹(17)加入到套(10)的内壁(16)里面。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，通过压力变形实现管(8)的端部段(9)与套(10)的共同变形。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，作为压力变形工艺使用锤锻。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，作为压力变形工艺使用锻造。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，使套(10)压入到管(8)的端部段(9)里面。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在管(8)的端部段(9)与套(10)共同变形时构成一个向着相邻的管(8)端部收缩的转向轴部件锥形段(14)和一个相对于这个锥形段继续在相邻的管(8)端部方向上敷设的空心圆柱形截段(13)。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在管(8)的端部段(9)与套(10)共同变形以后使管(8)在空心圆柱形截段(13)处配有外齿(18)。
12.一个用于汽车的具有至少一个转向轴部件的转向轴，它形成用于汽车转向轴的一个截段并且设计成空心轴的形式并且紧接着其至少一个端部具有一个连接段(12)，它至少在其长度的一部分上具有比连接在该连接段(12)上的转向轴部件截段(21)加大的壁厚(D)，其中转向轴部件包括一个在其长度上延伸的管(8)，其特征在于，在转向轴部件的连接段(12)中在管(8)内部设置一个顶靠在管(8)内壁(11)上的并且与这个管至少通过力结合刚性连接的套(10)。
13.如权利要求12所述的转向轴，其特征在于，所述套(10)与管(8)通过一个起到防止套(10)从管(8)的那个设置套(10)的端部拉出来作用的形状结合连接。
14.如权利要求13所述的转向轴，其特征在于，通过管(8)和套(10)的锥形段(14)构成套(10)与管(8)之间的形状连接，它至少在连接段(12)的部分长度上延伸。
15.如权利要求1至14中任一项所述的转向轴，其特征在于，所述转向轴部件至少在连接段(12)的部分长度上具有多边的外横截面轮廓。
16.如权利要求14所述的转向轴，其特征在于，所述连接段(12)还具有一个相对于锥形段(14)靠近相邻的转向轴部件端部基本空心圆柱形的截段(13)。
17.如权利要求12至16中任一项所述的转向轴，其特征在于，所述套(10)的内壁(16)配有内螺纹(17)。
18.如权利要求12至17中任一项所述的转向轴，其特征在于，所述管(8)在连接段(12)配有外齿(18)。
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