專利名稱：用于可伸縮的轉向軸的軸套裝置和配備其的轉向系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求I前序部分的用于可伸縮的、具有外管和內管的轉向軸的軸套裝置以及一種根據并列獨立權利要求前序部分的用于汽車的配備該軸套裝置的轉向系統。此外，本發明還涉及一種包括轉向軸和軸套裝置的組件以及該組件在轉向系統中的應用。本發明尤其是涉及一種軸套裝置和配備該軸套裝置的轉向系統，軸套裝置為了使內管軸向可移動且密封地與外管連接具有貼靠在內管上的、由無彈性塑料制成的軸套和注塑在該軸套上的、由彈性塑料制成的密封元件。
背景技術：
在可伸縮的多件式的轉向軸或者說伸縮式轉向軸中通常設置具有軸套和密封元件的軸套裝置，所述密封元件構造為密封環或刮擦器并且用于在外管中導向內管并且同時使兩個管相互密封。在DE 10 2006012 057 Al中提出一種軸套裝置，其設置用于可伸縮的、 具有外管和內管的轉向軸。該文獻中的軸套裝置具有由無彈性的硬塑料、即聚酰胺制成的軸套和注塑在軸套上的、由軟彈性的塑料、即彈性體或塑料橡膠制成的密封元件，由此在內管和外管之間形成軸向可移動且密封的連接。構造為密封環或刮擦器的密封元件尤其是具有密封唇，該密封唇貼靠在內管或內側轉向軸上。所設置的密封環或刮擦器雖然可靠地相對于濕氣和污物進行密封，但在這種結構于轉向系統的應用時必然發現，傳統的軸套裝置顯著地傳遞底盤和駕駛室之間的聲音和機械的振動。但應避免或至少顯著降低這種干擾。發明內容
因此，本發明所基于的任務是進一步改進開頭所提類型的軸套裝置，從而有利地克服上述缺點。軸套裝置尤其是應具有密封且同時降低噪音的作用。
該任務通過具有權利要求I的特征的軸套裝置得以解決。
因此提出一種軸套裝置，其為了使內管軸向可移動且密封地與外管連接具有貼靠在內管上的、由無彈性塑料制成的軸套和注塑在軸套上的、由彈性塑料制成的密封元件，其中，所述軸套被彈性套筒、尤其是橡膠套筒包圍，該彈性套筒又被外管的一個端部區段包圍。
也提出一種用于轉向系統的具有可伸縮的轉向軸和這種軸套裝置的組件。此外提出一種配備該組件的轉向系統。
由于軸套被彈性套筒、尤其是橡膠套筒包圍，所以在軸套和外轉向軸管(外管)之間產生尤其是徑向的阻尼作用，從而明顯降低了噪音形成和傳遞。優選彈性套筒或橡膠套筒在其外圓周上具有向外側延伸的肋條狀的元件、尤其是凸圓的肋條，其實現特別有效的徑向阻尼。也有利的是，彈性套筒、尤其是橡膠套筒具有至少一個在軸向上延伸的密封唇， 其在軸向上實現增強的阻尼作用。優選軸套裝置構造為三件式的，即，其包括內部的由硬塑料制成的軸套、注塑在軸套上的由軟彈性塑料制成的密封元件(刮擦器)和包圍軸套的彈性套筒、尤其是橡膠套筒。但該結構也可構造為兩件式的，即，軸套被一件式的彈性構件包套，該構件既起密封作用(刮擦器的作用)又起阻尼作用(橡膠套筒的作用)。因此，軸套被至少一個彈性構件整體包套、但優選在部分區段上被兩個構件(刮擦器、橡膠套筒)包套。
上述方案和下面的方案以及其優點由從屬權利要求給出。
據此有利的是，橡膠套筒在其外圓周上不僅具有徑向延伸的凸圓的肋條，而且具有徑向貼靠面。優選凸圓的肋條和徑向貼靠面交替設置在橡膠套筒的外圓周上。
還有利的是，彈性套筒、尤其是橡膠套筒具有至少一個在軸向上延伸的密封唇。此外軸套裝置可具有保持蓋，其包圍外管的端部區段，該端部區段又包圍彈性套筒、尤其是橡膠套筒。在此有利的是，彈性套筒或橡膠套筒和/或尤其是構造為刮擦器的密封元件的外直徑小于保持蓋的內直徑，因此留有徑向自由空間。
尤其是構造為刮擦器的密封元件也可具有至少一個在軸向上貼靠在保持蓋上的第一密封部，同樣也可具有至少一個在徑向上貼靠在保持蓋上的第二密封部。在此有利的是，至少一個所述密封部具有兩個或更多個V形設置的密封唇。
此外，軸套可具有至少一個在徑向上延伸的突出部，該突出部被密封元件的區段注塑包封。由此在軸套和刮擦器之間產生特別可靠的形鎖合，該形鎖合尤其是在軸向上明顯比傳統的解決方案中的形鎖合更加穩定。
下面借助實施例和附圖詳細說明本發明。附圖如下
圖I為處于安裝位置中的根據本發明的軸套裝置的結構的剖面圖2為軸套裝置的完整視圖3a為詳細示出的軸套裝置的多件式結構的剖面圖；并且
圖3b為圖3b的剖面圖的細節圖。
具體實施方式
圖I示出處于安裝位置中、即在安裝狀態中位于可伸縮的轉向軸上的根據本發明的軸套裝置100的一種實施方式，所述轉向軸具有內管110和外管120。軸套裝置100具有環狀的軸套10，其貼靠在轉向軸的內管110上并且設有注塑在軸套10上的密封元件30。 該密封元件構造為密封環或刮擦器30的形式并且密封地貼靠在內管110上。此外，軸套裝置100具有橡膠套筒20形式的彈性套筒，其從外側包圍軸套10并且在外側與轉向軸的外管120接觸。因此，橡膠套筒20設置在軸套10和外管120之間并且明顯降低出現的振動和振動的傳遞以及減小可能情況下由此引起的噪音形成。也可在內管110和外管120之間設置較大的自由空間115。套筒20優選由橡膠制成，因為本申請人的試驗表明該材料特別適合提供足夠的彈性或阻尼，且不會如此大幅度降低轉向軸外管120和內管110之間的機械耦合，以致轉向把手(方向盤)用于轉向的措施或車輪的反作用不利地影響駕駛員的轉向感覺。因此可實現兩個相反的目標明顯降低振動或由此引起的噪音的出現，但完全保留駕駛員所需的“道路反饋”。使用橡膠的優點還在于，阻尼特性和機械耦合特性可極好地適配于相應的轉向。這不僅涉及所使用的橡膠混合物還涉及套筒本身的尺寸。原則上也可使用任意其它的彈簧彈性的材料來代替橡膠。
為了在徑向和軸向上均成實現極好的阻尼作用，彈性套筒或橡膠套筒20具有特殊設計的特征，其為徑向定向的凸圓的肋條23和/或貼靠面(參見圖2)和密封唇27形式的軸向定向的彈性元件的形式，這在下文中還將被詳細說明。
密封元件或刮擦器30本身不僅滿足相對于內管110徑向密封的要求而且還滿足相對于保持蓋130的軸向密封的要求，所述保持蓋包圍并且尤其是借助刮擦器30的其它密封唇35密封整個軸套裝置的至少頭部區域或端部區域。刮擦器30還具有軸向貼靠面36 用于相對于橡膠套筒20密封。刮擦器的朝向保持蓋的軸向密封位置由具有兩個密封唇35 的密封部或結構這樣構成，使得該密封部或結構也適合阻尼軸向振動。為此密封唇35在徑向剖面中為V形，其使得密封唇僅在適合的細線上貼靠在保持蓋130上并且因此通過其傾斜的布置可簡單地進行彈性阻尼。但同時所述密封唇也進行本來的密封，以避免兩個唇35 之間的振擺所需的空腔被顆粒和/或液體填充。當大的軸向負荷(X方向或逆著X方向的力)作用到刮擦器30上時，密封唇35面狀地貼靠在保持蓋130上，由此力傳遞具有大的貼靠面。在此情況下，阻尼作用具有次要優先權。
但當例如出現于正常的行駛運行中的小的徑向負荷作用到轉向軸上時，則套在軸套10上的橡膠套筒20借助多個凸圓的肋條24 (參見圖2)用作用于軸套10 (導向套筒) 和外管120之間出現的徑向振動(Y方向或逆著Y方向)的阻尼元件。借助雙側構造的軸向密封唇結構27，橡膠套筒20因此用作相對于外管120和刮擦器30的軸向密封裝置。
為了也能夠吸收轉向軸上有時出現的橫向力，通過徑向貼靠面23 (參見圖2)來補充凸圓的肋條24，所述徑向貼靠面在過載情況下限制該支承位置上的徑向偏轉。此外，軸套具有凸肩19，借助其軸向保持橡膠套筒20。
尤為重要的是，密封唇通過刮擦器30和橡膠套筒20之間的材料彈性以及形狀彈性的協調一致最佳地相互協調一致。從而在可靠的密封性和最大的軸向減振之間實現了最佳折中。通過改變橡膠套筒的材料特性可影響徑向的橫向剛度，因此也可影響徑向的阻尼特性。
橡膠套筒20的徑向導向的凸圓的肋條24 (參見圖2)尤其具有下述作用在正常出現的運行力下，橡膠材料基于其凸圓狀僅以極小部分貼靠在外管上。因此可基于肋條24 的彈性以及外管中的導向部內可用的退讓空間極好地阻尼徑向振動，因為橡膠材料可在小的徑向力下變形。該特性也有利于小的移動力，因而也可借助橡膠套筒20降低或避免伸縮軸縮進或伸出的移動力的波動，其通常可能出現在具有直線度缺陷的管或剛性導向裝置中。
在較大的徑向負荷下，肋條24被壓扁到橡膠套筒20上，由此肋條以增大的表面貼靠，這使得軸承單元更加牢固，從而將可能的橫向偏轉保持較小。
應強調，橡膠套筒20和刮擦器30為所希望的阻尼作用具有徑向自由空間，因此材料可退讓。為此橡膠套筒20和刮擦器30的直徑設計成小于保持蓋130，也就是說整個單元浮動地支承。
尤其是圖3a和3b詳細示出軸套10和注塑在其上的密封環或刮擦器30之間的連接的特殊設計，以便解決下述問題
如在現有技術中已知，通過在較硬的軸套10上注塑較軟的密封元件30，可將軸套 10和密封元件30構造為一體的構件。在此，應在這兩個塑料部件之間實現盡可能好且牢固的形鎖合。開頭所提的DE 102006 012 057 Al (參見正文段落
)為此建議，在軸套10端面上設置突出的肋齒廓，由此基于注塑過程之后的冷卻期間的收縮，注塑上的密封元件與軸套的肋齒廓抓牢。但這種結構的缺點在于只有在注塑過程之后的冷卻期間的材料收縮充分時，才能形成兩個塑料的足夠牢固的連接。但仍希望在兩個塑料之間實現很大程度上與材料收縮無關的可靠的形鎖合連接，使得軸套10和與其連接的密封元件(密封環、 刮擦器)能夠像一體的元件或構件一樣，其中，軸套10具有較硬的特性并且密封環具有較軟的特性。
作為獨立的(單一的)或也可被組合的解決方案，在此提出借助圖3a和3b示出的設計原理，其中，軸套10在一個端部上具有在徑向Y上延伸的突出部11，該突出部又被密封元件或刮擦器30的一個區段31注塑包封。因此，刮擦器30在徑向上良好地包圍嵌接軸套 10的突出部11，由此基本上與在冷卻時的收縮過程無關地在軸套10和刮擦器30之間形成可靠的連接。在徑向方向上延伸的突出部11優選構造為圓形肋條，其設置在軸套10的一側上。密封元件或刮擦器30在注塑過程期間包圍該肋條11，因此刮擦器30和軸套10彼此牢固地配合。通過該注塑過程省略了后續安裝的必要性。此外，固定連接形成一體的構件。 與由現有技術公開的肋齒廓相比，這種形鎖合與注塑過程之后的冷卻期間是否產生足夠的材料收縮無關。
所述發明明顯減小了在徑向和/或軸向上出現的振動并且因此大大降低了轉向系統中的噪音。此外改善了多件式的軸套裝置中的形鎖合。
附圖標記清單
100軸套裝置(用于可伸縮的轉向軸)
110轉向軸的內管
120轉向軸的外管
115外管和內管之間的自由空間
130保持蓋
10軸套
11突出部(環狀的肋條)
12形鎖合的連接(與刮擦器30)
19用于軸向固定橡膠套筒的貼靠凸肩
20彈性套筒、例如橡膠套筒
23用于過載的徑向貼靠面
24用于徑向導向的凸圓的肋條
27用于軸向密封的密封唇
30密封元件(刮擦器)
35相對于保持蓋130的軸向密封部
36用于密封的軸向貼靠面
38用于相對于內管110徑向密封的唇
權利要求
1.一種用于可伸縮的、具有外管(120)和內管(110)的轉向軸的軸套裝置(100)，其中， 為了使內管(110 )軸向可移動且密封地與外管(120 )連接,該軸套裝置(100 )具有貼靠在內管(110)上的、由無彈性塑料制成的軸套(10)和注塑在該軸套上的、由彈性塑料制成的密封元件(30)，其特征在于，所述軸套(10)被彈性套筒、尤其是橡膠套筒(20)包圍，該彈性套筒又被外管(120)的一個端部區段包圍。
2.根據權利要求I的軸套裝置(100)，其特征在于，所述彈性套筒、尤其是橡膠套筒(20)在其外圓周上具有向外側延伸的肋條狀的元件、尤其是凸圓的肋條(24)。
3.根據權利要求I或2的軸套裝置(100)，其特征在于，所述彈性套筒、尤其是橡膠套筒(20)具有至少一個在軸向上延伸的密封唇(27)。
4.根據上述權利要求之一的軸套裝置(100)，其特征在于，所述軸套裝置(100)具有保持蓋(130)，該保持蓋包圍外管(120)的所述端部區段，該端部區段又包圍彈性套筒、尤其是橡膠套筒(20)。
5.根據權利要求4的軸套裝置(100)，其特征在于，所述密封元件、尤其是構造為刮擦器(30)的密封元件具有至少一個在軸向上貼靠在保持蓋(130)上的第一密封部(35)。
6.根據權利要求5的軸套裝置(100)，其特征在于，所述密封元件、尤其是構造為刮擦器(30)的密封元件具有至少一個在徑向上貼靠在保持蓋(130)上的第二密封部(36)。
7.根據權利要求5或6的軸套裝置(100)，其特征在于，至少一個所述密封部(35)具有兩個或更多個V形設置的密封唇。
8.根據上述權利要求之一的軸套裝置(100)，其特征在于，所述彈性套筒、尤其是橡膠套筒(20)和/或密封元件、尤其是構造為刮擦器(30)的密封元件的外直徑小于保持蓋 (130)的內直徑，因此留有徑向自由空間(115)。
9.根據上述權利要求之一的軸套裝置(100)，其特征在于，所述彈性套筒、尤其是橡膠套筒(20)在其外圓周上具有徑向貼靠面(23)。
10.根據權利要求9的軸套裝置(100)，其特征在于，所述肋條狀的元件、尤其是凸圓的肋條(24)和所述徑向貼靠面(23)交替地設置在彈性套筒、尤其是橡膠套筒(20)的外圓周上。
11.根據上述權利要求之一的軸套裝置(100)，其特征在于，所述軸套(10)具有至少一個在徑向(Y)上延伸的突出部(11)，該突出部被密封元件(30)的區段(31)注塑包封。
12.根據權利要求11的軸套裝置(100)，其特征在于，所述突出部(11)構造為環狀的肋條和/或密封元件構造為具有貼靠在內管(110)上的唇(38)的刮擦器(30)。
13.一種用于轉向系統的組件，該組件包括轉向軸和根據上述權利要求之一的軸套裝置(100)，該轉向軸設計成可伸縮的并且具有外管(120)和內管(110)。
14.一種轉向系統，其具有組件，所述組件包括轉向軸和根據上述權利要求I至12之一的軸套裝置(100)，該轉向軸設計成可伸縮的并且具有外管(120)和內管(110)。
15.軸套裝置(100)在可伸縮的、具有外管(120)和內管(110)的轉向軸上的應用，其中，為了使內管(110)軸向可移動且密封地與外管(120)連接,軸套裝置(100)具有貼靠在內管(110)上的、由無彈性塑料制成的軸套(10)和注塑在該軸套上的、由彈性塑料制成的密封元件(30)，其特征在于，所述軸套(10)被彈性套筒、尤其是橡膠套筒(20)包圍，該彈性套筒又被外管(120)的一個端部區段包圍。
全文摘要
本發明涉及一種用于可伸縮的、具有外管(120)和內管(110)的轉向軸的軸套裝置(100)，其中，為了使內管(110)軸向可移動且密封地與外管(120)連接，該軸套裝置(100)具有貼靠在內管(110)上的、由無彈性塑料制成的軸套(10)和注塑在該軸套上的、由彈性塑料制成的密封元件(30)。軸套(10)被彈性套筒、尤其是橡膠套筒(20)包圍，該彈性套筒又被外管(120)的一個端部區段包圍。由此實現了徑向和/或軸向上顯著的阻尼作用，因此明顯降低了轉向系統中的振動和噪音。為了進一步增強徑向阻尼，橡膠套筒(20)在其外圓周上具有向外側延伸的肋條狀的元件、尤其是凸圓的肋條(24)。此外，為了改善軸向阻尼，可在橡膠套筒(20)上設置至少一個在軸向上延伸的密封唇(27)。
文檔編號F16J15/32GK102939234SQ201180028413
公開日2013年2月20日 申請日期2011年2月10日 優先權日2010年4月28日
發明者M·海因舍爾, R·烏爾班, S·庫比施, A·克勞斯 申請人:Zf操作系統有限公司