CN113511256B - 多边形棱柱扭杆 - Google Patents

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Abstract

提供了一种扭杆，其制造容易、快速且节省成本。该扭杆可以沿轴线延伸，且具有第一端和与第一端间隔开的第二端。扭杆可以具有位于第一端和第二端之间的活动段。该活动段也可以具有沿轴线被限定的长度。横向于轴线的横截面可以限定扭杆的轮廓，其中沿活动段的长度，该轮廓可以是均匀的。该轮廓可以限定为多边形形状和类似多边形形状中的至少一种。

Description

多边形棱柱扭杆
相关申请
本申请要求享有于2020年4月10日提交的序列号为No.63/008,234的美国临时专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本申请。
技术领域
本发明涉及一种扭杆，更具体地，涉及一种用于动力转向组件的扭杆。
背景技术
车辆的动力转向组件可以包括动力辅助设备(power-assisted device)，该设备可以方便车辆操作员转动方向盘。为了实现动力转向组件的功能，可能需要提供一种扭杆，其被构造成具有扭转刚度的扭力弹簧，以便便于测量输入扭矩。通常，这种扭杆在中间部分具有圆形横截面轮廓。此外，扭杆的端部包括锯齿或花键，其被构造成便于扭杆和配对部件之间的压配合(press-fit)。然而，按照特定系数(即弹性系数)以及锯齿形端部来制造这种扭杆所需的工艺昂贵且耗时。目前，这种扭杆的制造包括多个阶段。因此，希望以较低成本和较少耗时的方式提供具有所需扭转弹簧特性的扭杆。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种扭杆组件，其制造容易、快速且节省成本。该扭杆可以沿轴线延伸，并且具有第一端和与第一端间隔开的第二端。扭杆可以具有位于第一端和第二端之间的活动段。该活动段也可以具有沿轴线被限定的长度。横向于轴线的横截面可以限定扭杆的轮廓，其中沿活动段的长度，轮廓可以是均匀的。该轮廓可以限定为多边形形状和类似多边形形状中的至少一种。
根据本发明的另一个方面，提供了一种车辆转向柱组件。该车辆转向柱组件包括第一转向柱部件和第二转向柱部件。扭杆可以设置在第一转向柱部件和第二转向柱部件之间。扭杆可以包括第一端和第二端，第一端操作性地连结到第一转向柱部件，第二端与第一端间隔开并且操作性地连结到第二转向柱部件。扭杆可以包括活动段，其位于第一端和第二端之间并且与第一端和第二端为一体，并且活动段具有沿轴线被限定的长度。扭杆可以具有横向于轴线的横截面，并且该横截面可以限定扭杆的轮廓。沿活动段的长度，轮廓是均匀的，并且该轮廓被限定为多边形形状和类似多边形形状中的至少一种。
根据本发明的另一个方面，提供了一种形成扭杆组件的方法。该方法可以包括提供胚料。该方法可以包括用胚料形成胚料扭杆，其中该胚料扭杆可以具有第一长度和沿第一长度的均匀轮廓。该方法可以包括切割胚料扭杆以形成扭杆，该扭杆具有均匀轮廓并且具有第一端和第二端。该方法可以包括形成与第一端和第二端中的至少一个相邻的倒角。
通过以下结合附图的描述，这些和其它优点和特征将变得明显。
附图说明
在本说明书的结论中的权利要求特别地指出并明确地要求保护作为本发明的主题。本发明的上述和其它特征以及优点在以下结合附图进行的详细描述中是显而易见的。
图1为扭杆的立体视图。
图2为扭杆的端视图。
图3为扭杆的端部的局部立体视图，该视图示出了端部处的倒角。
图4示出了扭杆的横截面轮廓构造的各种示例。
具体实施方式
现在参考附图，本发明将参考具体实施例进行描述，但不限于此。应理解的是，本公开的实施例仅为对本公开的说明，本公开可以以各种形式和替代形式来实施。附图不一定是按比例的，因为一些特征可能被放大或缩小，以示出特定组件的细节。因此，这里所公开的具体结构和功能方面的细节不应被解释为限制性的，而是仅作为本发明的代表性基础指导本领域技术人员以多种方式应用本公开。
参考附图，示出了用于转向柱的扭杆22。具体参考图1，扭杆22可以与轴线A同心地对准并沿轴线A延伸。扭杆22具有第一端24和与第一端24间隔开的第二端26。第一端24和第二端26可以被限定为扭杆22的外周边缘或面。在附图中，由元件24和元件26标识的第一端和第二端为面24和面26。在一些实施例中，扭杆22为单个的、一体形成的部件。例如，扭杆22可以由一体的胚料形成，该胚料通过拉伸工艺、挤压工艺或冷成形工艺来形成。本领域技术人员还可以理解适合用于形成扭杆22的替代制造工艺。
扭杆22具有活动段28。活动段28位于第一端24和第二端26之间。活动段28具有沿轴线A被限定的长度。在一些实施例中，活动段28包括扭杆22的整个长度。在一些实施例中，活动段28包括扭杆22的一部分长度。活动段28为扭杆22的一部分，该部分承载扭转载荷并在转向柱操作期间用作弹簧。例如，当在转向***中实施时，第一端24可以被手轮接纳并连结到手轮，第二端26可以被手轮致动器接纳并连结到手轮致动器。在这些示例中，活动段28在手轮和手轮致动器之间延伸，并承载扭转载荷以引起手轮和手轮致动器之间的相对运动。此外，活动段28还可以用作抵抗手轮和手轮致动器之间的相对旋转的弹簧。
横向于轴线A的横截面限定扭杆22的轮廓。沿活动段的长度，该轮廓可以是均匀的。在一些实施例中，轮廓可以呈多边形。在一些实施例中，轮廓可以呈类多边形(polygon-like shape)，例如，被成形为类似于多边形，但不取多边形的真实形状。举例来说，在一些实施例中，类多边形的轮廓包括边缘的倒圆界面(rounded interface，圆形界面)。参考图2和图3，在一些实施例中，轮廓可以具有六(6)条边缘。参考图4，在一些实施例中，轮廓可以具有任意数量的边缘，例如所示示例具有三条、四条、五条、六条、七条或八条边缘。然而，可以设想，扭杆22可以由这样的轮廓来形成：该轮廓与前述非限制性示例(示例列表)相比具有更多条边缘。无论边缘的数量和总体几何形状如何，扭杆22沿其长度的至少一部分具有非圆形横截面，而该长度是沿轴线A测量的。如示出的实施例所示，扭杆22可以沿其整个长度具有非圆形横截面。
参考图1和图3，扭杆22可以具有第一端部30。第一端部30可以与第一端24和活动段28中的每一个相邻，并且在第一端24和活动段28之间间隔开。第一端部30可以被限定为从活动段28到第一端24的第一锥度(在本文中也可以被称为倒角或第一倒角)。在一些实施例中，扭杆22可以具有第二端部32，该第二端部与第二端26和活动段28中的每一个相邻，并且在第二端26和活动段28之间间隔开，第二端部32可以限定从活动段28到第二端26的第二锥度(在本文中也可以被称为倒角或第二倒角)。在一些实施例中，上述轮廓和这些倒角配合以便于手轮与第一端24、第二端26中的一端之间产生力配合(force fit，压配合)。在一些实施例中，轮廓和倒角配合以便于手轮致动器与第一端24、第二端26中的另一端之间产生力配合。力配合可以将端24、端26连结到相应的手轮和手轮致动器。此外，第一端24、第二端26还可以通过力配合和其它的机械装置(例如螺钉或焊接)被连结到手轮和手轮致动器。
本发明提供了一种形成如图1至图4所示的任何实施例的形成扭杆22的方法。在一些实施例中，该方法包括提供胚料(stock material)。胚料可以是本领域已知的任何适合用于扭杆的材料。在一些实施例中，该方法可以包括用胚料形成胚料扭杆，其中该胚料扭杆具有第一长度和沿胚料扭杆第一长度的均匀轮廓。形成胚料扭杆还可以包括通过挤压、拉伸或冷成形工艺来形成。该方法还可以包括切割胚料扭杆以形成具有均匀轮廓且具有第一端和第二端(例如，第一端24和第二端26)的扭杆(例如，没有倒角的扭杆22)。该方法还可以包括形成与第一端24和第二端26中的至少一端相邻的倒角。
在该方法的一些实施例中，形成胚料扭杆还可以被限定为通过拉伸工艺来形成。在该方法的一些实施例中，形成胚料扭杆还可以被限定为通过挤压工艺来形成。在该方法的一些实施例中，形成胚料扭杆还可以被限定为通过冷成形工艺来形成。
在一些实施例中，该方法还可以包括清洗扭杆。例如，在形成倒角之后，可以清洗扭杆22以去除任何残留的碎屑或灰尘。在一些实施例中，该方法还可以包括对扭杆22进行热处理。热处理可用于增加扭杆22的硬度以减少滞后(hysteresis，磁滞)。
虽然仅结合有限数量的实施例对本发明进行详细描述，但应理解的是本发明不限于这些公开的实施例，相反本发明可以被修改以包含之前未描述的任何数量的变化、改变、替换或等效物，而这些都包含在本发明的精神和范围内。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但应理解的是本发明的各个方面可以仅包括所描述的实施例中的一些实施例。相应地，本发明不应视为被上述描述限制。

Claims (16)

1.一种沿轴线延伸的扭杆，所述扭杆包括：
第一端；
第二端，与所述第一端间隔开；
活动段，位于所述第一端和所述第二端之间，所述活动段具有沿所述轴线被限定的长度；
横截面，横向于所述轴线，所述横截面限定所述扭杆的轮廓，其中沿所述活动段的长度，所述轮廓是均匀的；以及
其中，所述轮廓被限定为呈多边形和类多边形中的至少一种，以及
其中，所述扭杆具有第一端部，所述第一端部与所述第一端和所述活动段中的每一个相邻，并在所述第一端和所述活动段之间间隔开，且所述第一端部限定从所述活动段到所述第一端的第一锥度。
2.根据权利要求1所述的扭杆，其中，所述轮廓具有三条、四条、五条、六条、七条、八条边缘之一。
3.根据权利要求1所述的扭杆，其中，所述扭杆具有第二端部，所述第二端部与所述第二端和所述活动段中的每一个相邻，并在所述第二端和所述活动段之间间隔开，且所述第二端部限定从所述活动段到所述第二端的第二锥度。
4.根据权利要求1所述的扭杆，其中，所述扭杆为单个的、一体形成的部件。
5.根据权利要求1所述的扭杆，其中，所述类多边形包括在相邻的轮廓边缘之间的倒圆界面。
6.一种车辆转向柱组件，包括：
第一转向柱部件；
第二转向柱部件；以及
沿轴线延伸的扭杆，被设置在所述第一转向柱部件和所述第二转向柱部件之间，所述扭杆包括：
第一端，操作性地连结到所述第一转向柱部件；
第二端，与所述第一端间隔开并且操作性地连结到所述第二转向柱部件；
活动段，位于所述第一端和所述第二端之间，且与所述第一端和所述第二端为一体，所述活动段具有沿所述轴线被限定的长度；
横截面，横向于所述轴线，所述横截面限定所述扭杆的轮廓，其中沿所述活动段的长度，所述轮廓是均匀的；以及
其中，所述轮廓被限定为呈多边形和类多边形中的至少一种，以及
其中，所述扭杆具有第一端部，所述第一端部与所述第一端和所述活动段中的每一个相邻，并在所述第一端和所述活动段之间间隔开，且所述第一端部限定从所述活动段到所述第一端的第一锥度。
7.根据权利要求6所述的车辆转向柱组件，其中，所述轮廓具有三条、四条、五条、六条、七条、八条边缘之一。
8.根据权利要求7所述的车辆转向柱组件，其中，所述扭杆具有第二端部，所述第二端部与所述第二端和所述活动段中的每一个相邻，并在所述第二端和所述活动段之间间隔开，且所述第二端部限定从所述活动段到所述第二端的第二锥度。
9.根据权利要求6所述的车辆转向柱组件，其中，所述类多边形包括在相邻的轮廓边缘之间的倒圆界面。
10.一种形成根据权利要求1-9中任一项所述的扭杆的方法，所述方法包括：
提供胚料；
用所述胚料形成胚料扭杆，其中所述胚料扭杆具有第一长度和沿所述胚料扭杆第一长度的均匀轮廓；
切割所述胚料扭杆以形成扭杆，所述扭杆具有所述均匀轮廓并且具有第一端和第二端；以及
形成与所述第一端和所述第二端中的至少一个相邻的倒角。
11.根据权利要求10所述的形成扭杆的方法，其中，形成所述胚料扭杆还被限定为通过拉伸工艺来形成。
12.根据权利要求10所述的形成扭杆的方法，其中，形成所述胚料扭杆还被限定为通过挤压工艺来形成。
13.根据权利要求10所述的形成扭杆的方法，其中，形成所述胚料扭杆还被限定为通过冷成形工艺来形成。
14.根据权利要求10所述的形成扭杆的方法，还包括对所述扭杆进行清洗和热处理之一。
15.根据权利要求10所述的形成扭杆的方法，其中，所述轮廓被限定为多边形和类多边形形状中的至少一种。
16.根据权利要求10所述的形成扭杆的方法，其中，所述轮廓被限定为具有六条边缘的多边形。
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