技术领域
[0001] 本
发明涉及一种在转向轴与转向
离合器的交接部位上的机动车的转向轴装置。
背景技术
[0002] 转向轴从下面与转向离合器的迄今实现的直接
螺纹连接在由排气设备、催化器、
发动机和管路组成的封装环境（Packageumfeld）中只能以极大的投入才可实现。在此，转向轴从下面与转向离合器相对于转向轴方向横向地进行
螺纹连接。这一方面具有可接近性差的缺点，另一方面在对于不同的发动机方案和转向
位置、例如左置
方向盘和右置方向盘模型优化可接近性时变型次数提高，并且附加地可以几乎不或完全不遵循标准装配顺序、例如排气设备的装配时刻。在该装置的设计的另一方案中省去转向离合器件并且仅仅在下面使用转向轴，但其中，在
动力总成底盘装配期间、即预装配的发动机/
变速器和底盘单元组装期间发动机沿Z方向在此不可不利地垂直移动。
[0003] 因此，DE102008006497A1描述了一种用于连接转向轴与转向离合器的装配装置。转向轴的端部件插入到转向离合器的端侧的接收区域中，其中，该装配装置包括一个装置，以便基本上执行转向轴与转向离合器的同轴取向。因此实现了转向轴与转向离合器的自动化组装，因为可避免转向轴与转向离合器的手动同轴取向。为此，转向轴在那里具有端侧的钩元件，在动力总成底盘装配之前将卡箍回环挂到该钩元件中，该卡箍回环由转向离合器的端侧的接收区域伸出。通过在卡箍的回环上拉动，将钩元件连同转向轴的端部件插入到转向离合器的端侧的接收区域中，以便在那里螺纹连接。
[0004] DE102005006251A1针对的问题是，简化转向轴在机动车上的装配。为此，可在一端与方向盘并且在另一端通过转向离合器与转向传动装置连接的转向轴具有缸体和可伸缩地插入其中的
活塞杆体。该转向轴具有
气动连接器，该气动连接器与缸室连通，该缸室设置在缸体内并且由
活塞杆体轴向限制边界，其中，该活塞杆体通过缸室的压力加载从缸体驱动出来。因此，不必由手将为了连接到转向离合器上而设置的轴端部拉入到发动机室中，而是可以通过压力加载移入到发动机室中，对此不需要
接触所述的轴端部。而且转向轴端部与转向离合器在此相对于转向轴方向横向地进行螺纹连接。
[0005] 此外，由DE10239202B4公知了一种在机动车中的转向轴与转向传动装置之间的连接装置，具有可分的
万向节，通过该可分的万向节简化装配和拆卸过程。为此，该万向节具有配备有突出部并且为了装配可被引导通过机动车的放脚空间中的开口的延续部，所述延续部可无相对转动地插入到在放脚空间之外可相对于延续部运动的、朝放脚空间方向扩展的高脚杯形或郁金香形的接收部中。该万向节构造成三
脚架式万向节，其中，延续部具有三脚架式头部，所述三脚架式头部具有三个径向由该延续部延伸的段，所述段配合到该接收部的相应的槽中。
[0006] 由于结构空间情况窄，转向系通常阻碍发动机模
块与
车身的装配。通过提供使转向离合器与转向轴的端部连接的
中间件可实现该中间件可以在该中间件与转向轴端部螺纹连接的交接部位上在松脱状态、也就是未螺纹连接的状态中摆离，以便简化发动机模块的装配。转向轴可以沿方向盘方向进一步回移一段。在装配发动机之后，必须又将中间件与转向轴端部连接。这对于装配人员极其困难，因为结构空间对于手动操作几乎没有留下间隙并且连接对在视觉上不可容易地检测。
发明内容
[0007] 从
现有技术出发得到本发明目的：不仅简化转向轴端部与转向离合器的组装，而且提供一种装置，该装置使组装的转向轴端部与转向离合器端部在正确的相对位置中相互连接并且因此可以排除错误装配。
[0008] 该目的通过具有
权利要求1的特征的转向装置实现。该装置的扩展构型在
从属权利要求中描述。
[0009] 第一实施形式涉及一种转向装置，所述转向装置具有转向轴，所述转向轴具有转向轴连接器，所述转向轴连接器通过中间件与转向离合器的叉头连接，其中，转向轴连接器和中间件在相互朝向的端部上借助于至少一个槽和键引导元件对构造成插接副，所述槽和键引导元件对提供传递转矩的强制引导。插接副中的每一个、即转向轴连接器和中间件在此作为至少一个引导元件具有槽和相应的键。所述至少一个槽和键引导元件对的槽和键在转向轴连接器和中间件上纵轴向地定向，其中，转向装置包括张紧装置，所述张紧装置使插接副在插接位置中相对张紧。
[0010] 由于可由装配人员毫无问题地触摸到或者视觉上
感知到的按照本发明的引导元件，转向轴与离合器的中间件可以用有利地简单的方式组装，其中，所述转向轴与离合器的中间件通过预定的引导总是相对占据正确的相对位置。所述张紧装置由于压紧力这样连接插接副，使得在行驶运行中插接副的不期望的松脱被禁止。通过槽和键形成的引导元件仅仅沿着转向轴轴线延伸。因此实现插接副的无夹紧的并且对于装配人员易于实施的可操作性，以便实现插接连接。
[0011] 优选所述至少一个槽和键引导元件对的槽和键具有楔形形状，其中，槽沿纵轴向方向朝背离插接副的侧逐渐收缩，并且键沿纵轴向方向朝面向插接副的侧逐渐收缩。
[0012] 在一个实施形式中，槽设置在转向轴连接器上并且键设置在中间件上。因此，在转向轴连接器的面向中间件的端部的圆柱形外侧上设有至少一个、优选多个、特别优选三个相互错开120°设置的槽，在中间件的圆柱形内侧上提供一个或多个键。槽的数量在此可比键的数量大，由此，对于中间件的每个键而言在转向轴连接器上都存在至少一个槽。当然，一般也可以考虑，槽设置在中间件中并且键设置在转向轴连接器上，或者两者交替地设置在两个插接副上。
[0013] 此外，转向轴连接器上的槽在其背离中间件的端部上通到缩进部或环形槽中，所述缩进部/环形槽的径向深度相应于或大于槽深度。
[0014] 优选转向轴连接器和中间件具有槽和键引导元件对，所述槽和键引导元件对构造得宽度不同和/或不对称地分布在转向轴连接器的圆周和中间件上。由此实现槽-键引导元件单义地配置给插接副，由此，相互确定转向轴连接器与中间件的确定的相对位置，并且在装配中不可以进行错误插接连接。在对称地设置在转向轴连接器的圆柱形外侧和中间件的内侧上时，如上所提及的那样，分别以120°相互错开地设置三个槽和键。槽的数量在此可以大于键的数量，由此，对于中间件的每一个键来说在转向轴连接器上存在至少一个槽。当然一般也可以考虑，槽设置在中间件中并且键设置在转向轴连接器上，或者两者交替地设置在两个插接副上。通过多个槽和键，也改善了插接副的传递更高转矩的能力。
[0015] 围绕中间件设有可相对于中间件运动的
套管，所述套管在套管的转向轴侧的端部上具有一个或多个由套管的边缘径向向内延伸的齿段，所述齿段在插接位置中配合到缩进部或者说环形槽中，所述缩进部/环形槽通过其离合器侧的
侧壁形成止挡。
[0016] 张紧装置——插接副可借助于该张紧装置在插接位置中相对张紧——包括中间件的伸出的环形轴环、围绕中间件设置的
螺旋弹簧以及可轴向运动地设置在中间件上的具有至少一个引导栓的引导装置。环形轴环在中间件的转向轴侧的端部上径向向
外延伸，其中，围绕中间件设置的
螺旋弹簧在一端
支撑在环形轴环上。在另一端，螺旋弹簧支撑在引导栓上。
[0017] 引导装置可以是张紧套管，引导栓由所述张紧套管径向向外延伸，张紧套管还在圆周区域中具有弹簧舌，所述弹簧舌由保险销穿过，并且所述张紧套管还具有第二引导栓，所述第二引导栓径向向内延伸，并且所述第二引导栓配合到长形槽中，所述长形槽纵轴向地加工在中间件的外侧中。在该长形槽中运动的内部的引导栓确保张紧套管仅仅轴向地移动。作为替换方案，所述引导装置可以存在于环或环段中，所述环或环段在两个在直径两端对置的部位上具有孔，所述孔接收形成引导栓的栓柱。
[0018] 此外可以提出，中间件在背离环形轴环的离合器侧的端部上以阶梯形的缩进部逐渐收缩，所述阶梯形的缩进部近似相应于转向轴连接器的离合器侧的端部的斜坡形状。在中间件的靠近缩进部的区域中在缩进部与环形轴环之间的区段中一方面可构造有缝隙，保险销延伸通过所述缝隙，另一方面，长形槽也可在中间件的靠近缩进部的区域中在缩进部与环形轴环之间的区段中设置，其中，该长形槽优选使缩进部中断，从而简化了具有向内指向的引导栓的张紧套管的设置。
[0019] 包围中间件、引导装置和螺旋弹簧的套管还可以具有至少一个缝隙，所述缝隙形成用于引导装置的径向向外延伸的引导栓的引导滑槽。所述缝隙可以呈螺旋形状延伸。
[0020] 在另一实施形式中，中间件可具有控制销，所述控制销从环形轴环的圆周面延伸。为此，控制销特别是可设置在圆周面的孔中。控制销于是可配合到套管中的另外的缝隙中，所述另外的缝隙在套管的转向轴侧的端部区域中构造成引导滑槽。所述缝隙特别是具有沿圆周方向的第一路段区段和相对于第一路段区段呈直
角地沿轴向方向朝套管的转向轴侧的端部延伸的第二路段区段。
[0021] 作为控制销及其滑槽的替换方案，套管可在其内侧上在每个齿段之后具有
凸块，所述凸块关于齿段径向向后错开并且所述凸块在齿段咬合住缩进部/环形槽的离合器侧的侧壁时的插接位置中配合到环形轴环的空缺部中。另外，对于每个凸块在中间件的端侧上构造有凹槽形的
冲压部作为运输保险装置，凸块在转向装置的运输设置中配合到冲压部中。因此通过运输保险装置保护这些构件以免误用，直至装配。
[0022] 此外，根据本发明的另一实施形式，所述转向装置可以在套管中与齿段之一相邻地具有另外的空缺部，该另外的空缺部指示保险环轮廓或者包括置入的保险环。由中间件的端侧轴向延伸的栓可以被接收到该空缺部中或者置入在该空缺部中的保险环中——如果凸块卡
锁到环形轴环的空缺部中。该栓为此具有与空缺部的保险环轮廓或置入其中的保险环相应的轮廓。通过该机械的形状锁合，在预张紧元件失效的情况下也确保插接副以及由此转向轴的可靠连接。
[0023] 有利地通过按照本发明的插接连接排除了错误装配，除此之外可以补偿磨损引起的间隙直至一定的程度。
附图说明
[0024] 这些和另外的优点通过随后的说明参照附图进行描述。在说明中对附图的参考用于支持说明并且简化对对象的理解。基本上相同或相似的对象或对象部分可以设有相同的附图标记。附图仅仅示意性地描述了本发明的实施形式。附图表示：
[0025] 图1按照本发明的实施形式的转向装置的构件的立体视图；
[0026] 图2在未扭转状态下在插接位置中转向装置的立体截面视图；
[0027] 图3在套管转动时在插接位置中转向装置的立体截面视图；
[0028] 图4在张紧状态下在插接位置中转向装置的立体截面视图；
[0029] 图5在插接在一起之前转向轴装置的插接副的立体视图；
[0030] 图6在未扭转状态下在插接位置中转向轴装置的插接副的立体视图；
[0031] 图7在张紧状态下在套管转动之后在插接位置中转向装置的插接副的立体视图；
[0032] 图8根据另一按照本发明的实施形式的转向装置的构件的立体视图；
[0033] 图9图8的转向装置的转向轴连接器的侧面俯视图；
[0034] 图10图8的转向装置的套管的端侧的俯视图；
[0035] 图11图8的转向装置的套管的部分截面侧视图；
[0036] 图12图8的转向装置的中间件的部分截面侧视图。
具体实施方式
[0037] 本发明涉及一种具有中间件的转向装置，所述中间件连接转向离合器与转向轴的端部。中间件一方面借助于叉件铰接在离合器上，另一方面中间件与轴端部连接。该中间件可以在中间件与转向轴端部连接的交接部位上在松脱、也就是未连接的状态下摆离，以便简化发动机模块的装配，否则由于结构空间情况窄而通过转向系阻碍该装配。转向轴可以进一步回移一段，以使发动机模块沿方向盘方向装配在车身上。在装配发动机之后，又将中间件与转向轴端部连接。为了对于装配人员简化该过程，因为结构空间对于手动操作几乎没有留下间隙并且连接副在视觉上不容易检测，并且为了使错误装配的
风险最小化，按照本发明将离合器和转向轴的相互朝向的端部、亦即中间件和转向轴连接器构造成插接副，该插接副在形成可传递转矩的强制引导的情况下具有相互共同作用的引导元件。此外设有张紧装置，以便使插接副在插接位置中彼此相对张紧。图1至12阐明了转向装置的各个构件以及它们的共同作用。
[0038] 转向轴端部以圆柱形的栓、即转向轴连接器2终止，其在端侧上环绕地
倒角，并且在那里在一定程度上具有导入斜坡28，以便容易地导入到与万向节叉4连接的接收部中，该接收部的主构件是中间件3、套管8和张紧装置。该张紧装置以下还将更详细阐述。转向轴连接器2的引导元件5连接到斜坡形的缩进部28上，所述引导元件在此是楔形槽5，如在图1和5以及图8和9中可见的那样，所述楔形槽沿圆周方向通过楔形段间隔开来。优选三个槽5均匀地分布在圆周上，其中，槽5的楔形形状朝方向盘侧逐渐收缩。
[0039] 楔形槽5朝方向盘侧通到环形槽10（图1和图5）或回缩的缩进部10（图8和图9）中，所述环形槽/缩进部可以比楔形槽5深。
[0040] 由接收部包围的中间件3——也称为
花键套筒3——具有内侧的键6，所述键作为楔形段构造得与转向轴连接器2的楔形槽5呈负型并且在图5、8、12中可看见。中间件3在其朝向转向轴的端部上具有径向向外伸出的环形轴环16并且在另一端部的区域中以阶梯形的缩进部27逐渐收缩，其中，缩进部27大致与转向轴连接器2的斜坡28形状相同。
[0041] 在缩进部27的区域中在花键套筒3中构造有缝隙29，保险销41（参见图2、3）在施加锁定功能的情况下穿过该缝隙。通过该钥匙-锁原理实现仅仅以正确类型的转向轴就可以进行套管8的转动。此外，保险销41用作运输保险装置，由此阻止由振动或不期望的操作引起的套管8的扭转。
[0042] 花键套筒3的背离转向轴的端部与
波纹管连接，该波纹管本身承载着用于与传动装置耦合的万向节叉4。一方面，该连接是力锁合（摩擦锁合）的，因为中间件3的端部压入到波纹管中。另一方面，在压入之后该端部与波纹管在形成环形
焊缝的情况下
焊接。
[0043] 此外，如在图1中可见，中间件3在其外侧上具有长形槽24，所述长形槽如缝隙29那样使缩进部27中断。
[0044] 此外，中间件3具有控制销42，所述控制销从环形轴环16的圆周面延伸出来并且在此可以例如设置在孔中。控制销42在图4中示出。
[0045] 在图1至7中示出的一个实施形式中，在中间件3上在缩进部27与环形轴环16之间可移动地设有套管形的弹簧张紧器20。张紧套管20在圆周区域中具有弹簧舌22，该弹簧舌具有穿通口40，该穿通口由保险销41穿过。销41在穿过时与舌22固定连接。张紧套管20通过固定保持而承载着内部的引导栓23，所述引导栓伸入到中间件3的长形槽24中。另一引导栓21由套管20径向向外延伸。可能情况下，两个引导栓21、23可以通过唯一的穿过套管20的栓实现。在此，张紧套管20具有两个舌22以及两个连贯的引导栓21、23。对于两个向内指向的引导栓区段23来说，中间件具有两个相应设置的长形槽24。
[0046] 中间件3环绕张紧弹簧7，所述张紧弹簧一方面支撑在中间件3的环形轴环16的朝向张紧套管20的侧上，另一方面支撑在引导栓21上（图2至4）。
[0047] 中间件3、张紧套管20和张紧弹簧7由套管8在周围围绕。套管8具有两个缝隙30、31，所述缝隙形成引导滑槽。两个缝隙之一31构造在套管8的接近方向盘的端部区域中，其中，中间件3的控制销42配合到缝隙31中。缝隙31这样延伸，使得对于套管8产生自锁，优选仅仅在圆周方向上沿着确定的路段31a。在该路段31a的一个端部上，缝隙31的圆周区段31a通到一个轴向的相对于圆周区段31a呈直角弯曲并且朝套管8的终止棱边延伸的通道31b中。
[0048] 另一缝隙30设置在套管8的另一端部附近并且像
卡口连接的轨道那样构造成螺旋形状。张紧套管20的引导栓21伸入到该缝隙30中。如果张紧套管20设有两个向外指向的引导栓区段21，那么在套管8中相应地加工两个缝隙30。螺旋形状不是强制的，然而是有利的，以便当控制销42进入到通道31b中时防止硬的卸载冲击。然而可以避免缝隙30与路段31a的平行延伸，因为在这种情况下弹簧力不起作用并且楔形槽6与楔形的键5不可张紧。螺旋形状具有非锁止的
螺距，由此简化了套管8的以下描述的转动。
[0049] 套管8在其朝向方向盘的端部上具有径向向内指向的齿段9（在图3、5、6、7、8、10中可见），所述齿段沿圆周方向大致具有相同的距离。
[0050] 下面借助于图2至4和5至7描述装配过程，这些图示出了按照一个实施形式的转向轴装置。不言而喻，另外的按照本发明的实施形式的装配过程、例如在图8至12中所示的装配过程类似地进行。
[0051] 在装配时，将转向轴连接器2与离合器侧的接收部接合在一起，其中，将转向轴连接器2插入到套管8和中间件3中（图5）。在该接合过程中，转向轴连接器2的斜坡形的缩进部28使弹性地支承在弹簧舌22上的保险销41抬起并且为了进一步的耦合使接收部解锁。事先，转向轴连接器2的楔形槽5与中间件3的相应的楔形段6通过转动而碰到。套管8的齿段9在转向轴连接器2的楔形槽5内移动。转向轴的移动以斜坡形的缩进部28止挡在中间件3的缩进部27上而结束。在该位置中，套管8的齿段9在转向轴连接器2的环形槽10中与所述转向轴连接器的楔形槽5的开口对置（图2）。
[0052] 然后手动转动套管8，其中，在控制销42和引导栓21上引导滑槽轨道30、31。在套管8的未扭转状态下（图2、6），张紧弹簧7的整个张紧力负荷在控制销42上。随着套管8的扭转（图3），张紧弹簧7由于配置给引导栓21的滑槽轨道30的螺旋形状而逐渐地卸载，由此，套管8和张紧套管20朝中间件3的无环形轴环的端部移动。张紧套管20的移动仅仅轴向地延伸，因为在中间件3的长形槽24中引导引导栓21的内部区段23（参见图4）。
控制销42的负荷因此在扭转时由于张紧弹簧7的张紧力减小而连续地减小。当到达通道
31b时在控制销42上没有负荷。
[0053] 通过控制销42的滑槽轨道31的自锁，该耦合随时保持被控制。当套管8扭转时齿段9咬合住通过环形槽10形成的止挡10’或转向轴连接器的楔形段（参见图3）。控制销42的滑槽轨道31的路段31a的长度允许仅仅这样长，使得在扭转结束之后齿段9无论如何都位于止挡10’或楔形段之后。
[0054] 如果现在如在图4中所示那样控制销42进入到滑槽31的通道31b中，那么控制销42卸载，从而张紧弹簧7进一步卸载并且在此由控制销42在该时刻未支撑的套管8被相对于环形槽10的止挡10’拉。控制销42在此在一定程度上卡锁在通道31b中，其中，现在离合器侧的接收部与转向轴连接器2张紧（图7）。
[0055] 由于转向轴连接器2相对于接收部的相对轴向运动，转向轴连接器2的楔形槽5与中间件3的楔形段6在形成楔形夹紧的情况下压紧。该连接因此自身是不再可松脱的。
[0056] 楔形槽5此外可以在其整个长度上具有双楔形形状，也就是说槽5不仅仅沿纵轴向方向朝环形槽/缩进部10逐渐收缩，而且槽5的侧壁沿径向方向向外斜地相互分开。通过所述双楔形形状，在插接副张紧时由于所实现的楔形夹紧而提供插接连接的特别牢固的保持。
[0057] 在拆卸时各个运动向后进行，其中，在开始时必须手动地克服张紧弹簧7的张紧力，以便由通道31b取出控制销42。
[0058] 耦合的设置不必强制地设置在十字万向节4之前。也可以考虑在万向节4之后的设置。
[0059] 作为替换方案，可以取消控制销42及其滑槽31。取而代之的是，套管8在其内侧上在相应的齿段9之后具有凸块32，在图8和11中可见，该凸块关于齿段9径向向后错开。凸块32在离合器插接在一起以及套管8转动时沿着中间件3的转向轴侧的端侧移动，直至该凸块通过弹簧张紧力驱动卡入到中间件3的环形轴环16的穿透部或空缺部33中。穿透部33的设置这样选择，使得如果齿段9咬合住转向轴连接器2的止挡部10’，进行凸块32的卡入。
[0060] 作为运输保险装置或扭转保险装置，代替在上述实施形式中应用的保险销41，在中间件3的端侧上对于每个凸块32构造凹槽形的冲压部36。凸块32在运输状态下卡入到所述冲压部中，其中，冲压部36的深度和侧壁是这样的，使得当套管8转动时可以以相对小的力使凸块32脱开。
[0061] 除了齿段9至少之一，套管8还具有空缺部34（在图8和10中可见）。空缺部34具有保险环的轮廓。作为替换方案，也可以考虑，使保险环进入到空缺部34中。栓35与轮廓或保险环对应，该栓由中间件3的端侧轴向朝套管8伸出并且当凸块32卡入到穿透部33中时卡入到保险环中。由此实现，即使张紧弹簧7要断裂并且套管8的齿段9在转向轴连接器2的止挡10’上的张紧被撤销，也得到套管8与中间件3并且由此与转向轴的可靠连接。
[0062] 此外可以如在图8和10中所示在套管8的端侧上例如在确定的齿段9之上设有压印或彩色标志形式的标记38，所述标记对于装配人员示出接收部相对于转向轴连接器2的正确的相对转动位置，从而装配人员可以容易地正确组装转向轴与接收部。
[0063] 此外可以在配置给引导栓21的滑槽轨道30的端部上安置标记39、39’（图8和11），所述标记对于装配人员也在视觉上示出，是否接收部（还）打开（标记39）或已经关闭（标记39’）。换句话说，标记39、39’示出转向轴与接收部之间的连接的状态。
[0064] 通过在视觉上可检测的在圆周上分布的指示器、标记和/或符号不仅仅可以对于装配人员显示插接副的正确的相对转动位置，还可以显示装配过程的结束。因此可以排除错误装配。
[0065] 此外可以通过环或环段25代替在图1至7中示出的张紧套管20，该环或环段在两个在直径两端对置的部位上具有孔27，通过所述孔可以在套到中间件3上并且接收部组装之后压过形成引导栓的栓柱21，其中，栓柱端部处于相应的滑槽轨道30内。该变型是张紧套管20的设计和装配技术上的简化。环段25相对于环具有优点，环段也可以从侧面施加到中间件3上。
[0066] 有利地，按照本发明仅仅通过插接两个副来释放连接机构。连接通过承受弹簧负荷的楔形段实现，所述楔形段可以补偿磨损引起的间隙。只有通过有意的干涉才可打开连接，其中，为了解锁必须克服卡锁。
