技术领域
[0001] 本
发明涉及一种按
权利要求1前序部分所述的、汽车中的转向轴的外管。
背景技术
[0002] 在DE 102005028054B3中公开一种能伸缩式移动的转向轴，其包括
转向柱伸缩内件和转向柱伸缩外件，内件和外件能相互移动。外件在此构成外管，而内件构成在外管中能轴向移动的内轴。为了允许传递转向
力矩，外管和内轴在圆周方向上通常形
锁合地接合，这例如通过在外管内侧和内轴外侧上的相互嵌入的滚珠
滚道和突起实现。在轴向方向上伸展的滚珠滚道和突起同时允许外管和内轴的伸缩式的相互移入和相互拉开。
[0003] 在构造外管时，在高转矩传递的同时要关注小的重量。此外，外管应该能简单地制造。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于，实现一种在汽车中的转向轴的能简单制造的外管，该外管的特点在于，在相对小重量的同时具有高转矩传递能力。
[0005] 上述目的按本发明通过权利要求1的特征达到。
从属权利要求给出适宜的进一步方案。
[0006] 本发明的外管是汽车中的转向轴的组成部分，该转向轴此外包括内轴，该内轴装在外管中，内轴和外管能彼此伸缩式移动。在旋转方向上外管和内轴形锁合地相互接合，用于传递转向力矩或者说转矩。在外管和位于内部的内轴之间的形锁合通过在径向上相互嵌入的滚珠滚道和突起实现，它们构成在内轴的外侧和外管的内侧上。用于接纳滚珠的滚珠滚道以及突起在圆周方向上产生形锁合，相反在轴向方向或者说纵向方向上不会通过形锁合元件影响外管与内轴之间的伸缩式移动性。容易的伸缩式移动性通过在内轴与外管之间的滚珠支承结构得到显著支持。
[0007] 按本发明设定，外管具有在圆周方向上改变的壁厚。作为另一项特征，外管具有限定外周面的圆形包络线，在外周面上局部地构成径向缩进的外壁减小区段，这些外壁减小区段相对于圆形包络线具有减小的外径。在圆周方向上看，这些外壁减小区段紧挨着在外管内侧上的部分圆形的滚珠滚道，这些滚珠滚道构成形锁合元件。外壁减小区段与在相同
角度
位置上构成的内壁补偿区段对应，在圆周方向上看，这些内壁补偿区段位于外管的内侧并且与外壁减小区段类似同样在径向上缩进。
[0008] 这种结构具有多种不同优点。尤其是在高的
最大转矩传递的同时达到外管的壁厚的均匀化。外管的壁厚在两个在圆周方向上分布设置的在内壁上的滚珠滚道之间的中间区域中减小并且在与滚珠滚道紧挨着的相邻处增大。减小的壁厚导致外管的显著的重量减小，然而刚性和最大转矩传递能力不明显减小。相反在与滚珠滚道紧挨着的相邻处，外管具有提高的壁厚，因此相对强地压制的滚珠滚道用于滚珠的可靠容纳，滚珠在圆周方向上有良好的
支撑。但是为了在此处限制壁厚，在外侧上设有外径减小的外壁减小区段，因此在两个滚珠滚道之间的中间部分中和每个滚珠滚道的紧挨着的相邻处的减小的壁厚的差值可以保持相对较小。滚珠滚道的部分圆形状允许滚珠在滚珠滚道中的在负载下的面状的导向。
[0009] 本发明的外管考虑所有在制造技术上的条件并且在几何形状方面构成优化的方案。基本上为圆形的管形状允许优化的转矩传递。由于小的壁厚差，外管可以在拉伸中制造，此时实现必要的高的冷作硬化，用于期望的转矩传递。同时在
热处理之后保持足够的芯部强度，以便避免在负载下滚珠的压入。外管在外表面上没有沟槽，更准确地说，它构成近似圆形的和构成为轴的形式，其优点在于，为了
焊接，位于外部的热处理的层可以扭转并且管子在制作过程期间也可以自动地校直，而没有强烈削弱的危险。
[0010] 外管的近似圆形的形状也允许简单的装配，其中，在采用圆形的车厢穿孔的情况下车厢外管例如穿过车厢底部或者车辆的防火壁。另外，外管可以在车厢穿孔中直接转动。
[0011] 外管在材料使用量方面是优化的并且因此尽管有最大转矩传递能力也具有小重量。为了改进表面
耐磨性，可以适宜的是，热处理外管，因此在高的冷作硬化之后保持足够的芯部强度，用以避免滚珠压入。
[0012] 半径变化不仅在外管的外侧上而且在其内侧上优选光滑地实现，例如方式为：外径和/或内径在圆周方向上的变化至少直至一阶导数、优选直至二阶导数是连续的。光滑的半径过渡有利于在外管的材料中避免
应力峰值。
[0013] 优选外管的外周面仅局部在径向上缩进，而且是在那些在外管的内壁上在圆周方向上紧挨着滚珠滚道的区域中缩进。为了避免过大的壁厚差而设定，外周面的半径在径向缩进的外壁减小区段的区域中相对于包络线减小例如不超过10％、尤其是不超过5％。在外壁减小区段与在两个滚珠滚道之间的区域之间的壁厚差最大为25％，25％以下的全部值是可能的。内周面的半径在内壁补偿区段与在两个滚珠滚道之间的中间区域之间的差值适宜地不超过20％、尤其是不超过10％，在这种情况下直至达到所述最高上限值的全部中间值应该是可能的。
[0014] 其它优点和适宜的结构可以由其它权利要求、后续说明以及
附图得出。
附图说明
[0015] 图1显示转向轴的透视图，该转向轴用在汽车中，包括外管和装在外管中的在纵向方向上能伸缩式移动的内轴，该内轴在圆周方向上与外管形锁合地接合；
[0016] 图2显示外管的剖视图；
[0017] 图3显示外管的另一剖视的放大图。
[0018] 在附图中，相同的构件设有相同的附图标记。
具体实施方式
[0019] 图1中描述转向轴1，其安装在汽车中，其包括外管2和可移动地装在外管2中的内轴3。外管2和内轴3在相对的轴向的两个端面上分别设有焊接的活节4、5。内轴3在外管2中沿轴向可伸缩式移动，但是在圆周方向上借助于形锁合元件而抗旋转地与外管2接合，使得仅在外管2与内轴3之间的轴向的平移的相对移动是可能的，但是没有相对旋转运动。形锁合元件构成为在外管内侧和内轴外周面上的滚珠滚道和突起，它们彼此对应地构成。滚珠在滚珠滚道中导向，因此允许在外管与内轴之间的容易的相对移动运动。滚珠滚道和突起在纵向方向上延伸并且因此允许外管与内轴之间的轴向的相对移动运动。
[0020] 如按图2和图3的外管2的剖视图可见，在外管2的内侧7上以90°角度的间隔在圆周上分布设置总共四个滚珠滚道8，这些滚珠滚道构成形锁合元件并且与内轴的外侧上的相应的突起相对应。在滚珠滚道8的区域中，外管2具有最小的壁厚wmin。与滚珠滚道8紧挨着的相邻处，壁厚具有最大值wmax，而且是在内壁减小区段10上，这些内壁减小区段在圆周方向上紧挨着每个滚珠滚道8的两侧。
[0021] 外管2的内侧7上的每个内壁补偿区段10对应于外侧6上的一个外壁减小区段9。外壁减小区段9相对于围绕外周面6的包络线11(图3)具有略微减小的半径rR，相
反包络线11具有最大外径ra。内壁补偿区段10具有最小内径ri，在此处，外管2的壁厚具有最大值wmax。在外管在滚珠滚道8中具有最小的壁厚wmin，在最小壁厚的区域中，外管具有半径r2，在两个滚珠滚道8之间的中间区域中，壁厚具有标准内径r1。在两个滚珠滚道8之间的中间区域中，壁厚具有标准值ws。
[0022] 外壁减小区段9和与之对应的内壁补偿区段10产生壁厚的均匀化。相对于标准壁厚ws，最大壁厚wmax在外壁减小区段9或者说内壁补偿区段10的区域中达到，最小壁厚wmin处在滚珠滚道8的区域中。从标准壁厚ws首先到最大壁厚wmax并且然后到最小壁厚wmin的过渡在圆周方向上不仅在外管的外侧上而且在内侧上至少直至一阶导数、优选直至二阶导数连续地实现，因此在外管的材料中避免应力峰值。
[0023] 外壁减小区段9具有半径rR，其仅略微小于外径ra，差值优选不超过5％。因此外周面6基本上与包络线11重合，因此外周面近似具有圆形形状。
[0024] 如图3另外可见，滚珠滚道8构成为部分圆形的并且分别由两个分段8a和8b组成，每个分段本身构成为部分圆形的并且具有半径rk。两个分段8a、8b具有相同的半径rk，每个分段的半径圆心相对于经过滚珠滚道8最深点的平分线12具有横向偏移量。两个半径圆心位于平分线12的相对的两侧，使得半径矢量rk相交。因此两个部分圆形的扇形在滚珠滚道的最深点处也相交，该最深点同时与平分线12相交。滚珠滚道8的最深点具有半径r2。
[0025] 由于滚珠滚道8的这种几何形状，在滚珠滚道中引导的滚珠在滚珠滚道横截面的圆周方向上看在每个分段8a、8b的区域中分别具有一个
接触点。在负载下，滚珠表面成线形地适配每个分段8a、8b的半径。但是在负载下滚珠滚道8的在两个分段的交点或者说角平分线与分段的交点的区域中的最深点保持无接触；在该点上，滚珠表面与滚珠滚道无接触，因此改善滚珠在滚珠滚道中的滚动。
[0026] 附图标记列表
[0027] 1 转向轴 8 滚珠滚道
[0028] 2 外管 8a、8b分段
[0029] 3 内轴 9 外壁减小区段
[0030] 4 活节 10 内壁补偿区段
[0031] 5 活节 11 包络线
[0032] 6 外周面 12 平分线
[0033] 7 内侧
