CN100491177C - 组合式转向齿条 - Google Patents
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Abstract
一种用于车辆齿条齿轮转向器的转向齿条，包括具有齿形部的第一构件，与管状第二构件相连。第二构件具有由镦锻操作形成的壁厚加强部和缩小孔径部。壁厚加强部定位于或靠近于与第一构件相连的第二构件端部的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆齿条齿轮转向装置的转向齿条，并且尤其涉及通过连接管形构件与齿形构件制造而成的这种齿条。
背景技术
大多数车辆转向齿条是由圆形实心棒材原料制成，实心棒材原料具有钻孔穿过棒材靠近一个端部的齿形区部.这将导致齿形部的横截面具有‘D’字形，并由此这些齿条一般被称为“D-齿条”。这种具有钻过孔的D-齿条具有与从中伸出的圆形实心杆部相比显著更小的抗弯强度.然而，为了最小化转向齿条的重量，齿形部和杆部具有接近的抗弯强度。解决该问题的一般方法是孔钻杆部的大部分长度，从而形成管形杆部。然而，深钻孔的缺点是浪费材料，并且其工艺也相当昂贵。
用圆形实心棒材原料制造转向齿条的另一种方法是锻造齿形区域。US专利4,571,982(Bishop)和5,862,701(Bishop等)披露了一种用于将齿形部无焰温锻至净形的压模装置。“净形”意指锻造齿条齿在锻造之后不需要任何进一步的机械加工。锻造的优点是可以形成具有可变传动比的齿条齿。这将导致齿形部的横截面呈‘Y’字形，这种齿条一般被称为“Y-齿条”。锻制Y-齿条的齿形部与采用相同直径实心棒材钻孔制成的D-齿条相比具有更大的抗弯强度，并由此Y-齿条可以由具有较小直径、同时能够保持整体抗弯强度的棒材来锻造。然而，Y-齿条的杆部一般仍采用孔钻以进一步减轻重量。锻造D-齿条的齿形部也是有可能的，以及WO2005/053875(Bishop InnovationLimited)披露了一种用于无焰温锻D-齿条的压模装置。
为了进一步减轻重量，已经进行了许多由管坯制造中空转向齿条的尝试。在US专利4,598,451(Takanosuke)中披露了这样一种适用于小批量生产的方法，其中一系列芯轴穿过压平管以逐渐充填外部齿模。这种方法相当地费钱以及耗时，并且该方法也并不太适于大批量生产。而且，将被制成的凸齿尺寸受到管壁厚度的限制，并且，该方法不适于制造具有可变比凸齿的齿条。
“组合式齿条”被定义为通过将两个或更多构件相互连接而制成的齿条。一般的“组合式齿条”被定义为通过将由管材制成的杆部连接至短实心齿条构件。这种组合式齿条在不受到在管材上形成齿条齿限制的情况下，具有减轻重量的优点。多种制造组合式齿条的方法已经被提出或被用于小批量生产中.例如，组合式转向齿条已经用于本田“Odyssey”车辆中。这种齿条通过将管形杆部焊接至短实心锻造D-齿条上而制成.用于形成这种齿条杆部的管材壁厚一般为常量，由此在没有局部削弱齿条的情况下，必须足够厚以容纳杆部特征，例如螺纹和凹槽。杆部一端一般具有用于连接拉杆和齿条端部的内螺纹。在用于液压转向器的转向齿条中，杆部在其靠近中间位置处具有一个或多个外部环形槽，以用于定位液压活塞。管形杆部与齿条构件相连的端部，也必须足够厚以形成牢固的接头。由于要在管形杆部固定壁厚上容纳这些特征，管形杆部的其余部分比它需要的更厚，由此这些组合式齿条不能充分地实现具有管形杆部重量减轻的可能。
本发明试图提供一种至少能改善现有技术部分缺点的组合式转向齿条。
发明内容
本发明包含一种用于车辆齿条齿轮转向器的转向齿条，包括具有齿形部的第一构件，与管形第二构件相连，其中所述第二构件具有通过镦锻操作形成的壁厚加强部和缩小孔径部，所述壁厚加强部被定位于或者靠近于与所述第一构件相连的所述第二构件的端部。
在第一优选实施方案中，所述第一构件通过螺纹紧固件与所述第二构件相连。
优选地，所述螺纹紧固件包括在所述第一构件一端的外螺纹，与形成于所述第二构件壁厚加强部的内螺纹相接合。
优选地，所述第一构件具有设置于所述齿形部和所述外螺纹部之间的径向阶部，并且与所述第一构件相连的所述第二构件的端部抵靠在所述阶部上。
优选地，通过使所述第二构件发生局部变形将所述螺纹紧固件固定至所述第一构件的凹槽中。
优选地，所述凹槽包括开孔，所述局部变形包括使所述第二构件的壁卡入所述开孔中。
优选地，所述第一构件具有圆柱形定位部分，也即在所述第二构件的内孔中的定位配合。
优选地，所述螺纹紧固件通过螺纹密封胶来固定。
在第二优选实施方案中，所述第一和第二构件通过焊接操作彼此连接。
优选地，焊接至所述第二构件上的所述第一构件端部具有管形部，其具有基本与所述壁厚加强部相同的内径和外径.
优选地，所述壁厚加强部与所述第二构件直接邻接于其上的部分具有基本相同的外径。
优选地，所述第一构件基本为实心的.
优选地，在将所述第一和第二构件相互连接之前执行所述镦锻操作。
优选地，所述齿形部经无焰温锻而成。
附图说明
图1示出了根据本发明的组合式转向齿条的第一实施方案.
图2为沿图1转向齿条的II-II线的横断面图。
图3为图1转向齿条的构件具体透视图，示出了在装配之前各构件的连接端。
图4为图1转向齿条连接部的具体剖视图。
图5示出了根据本发明的组合式齿条第二实施方案的详细剖视图。
图6为图5转向齿条构件的具体透视图，示出了在装配之前各构件的连接端。
图7示出了根据本发明的组合式转向齿条的第三实施方案。
图8为沿图7转向齿条VIII-VIII线的横断面图。
图9为图7转向齿条构件的具体透视图，示出了在装配之前各构件的连接端。
图10为图7转向齿条连接部的具体剖视图。
具体实施方式
图1-4根据本发明示出了组合式转向齿条1的第一实施方案，包括锻制D-齿条齿形构件2和管形杆部构件3。齿形构件2具有占据相当大长度的齿形部4、带有用于连接拉杆的内螺纹22的拉杆端部5、以及在其相对端部上设置的连接端6.
齿形构件2可以利用例如披露于WO2005/053875(BishopInnovation Limited)中的压模装置，由实心圆柱形的坯料经无焰温锻而成.一旦齿形构件2已经锻制而成，随之对齿形部4进行感应硬化(induction hardened)。齿形构件2的端部则保留较软的状态从而使得机械加工形成拉杆端部5和连接端6.连接端6包括外螺纹23，圆柱形定位部分24，以及轴向定位在外螺纹23和齿形部4之间的径向阶部25。圆柱形定位部分24轴向定位在径向阶部25和外螺纹23之间。
管形杆部构件3由一定长度具有固定直径和壁厚的管材(未示出)而制成。除了通过局部镦锻操作形成的具有加强壁厚和缩小孔径的区部10、12和26之外，管形杆部构件3在其长度方向上具有与原始的管材同样的固定壁厚和外部直径.区部10、12和26的外部直径与原始管材相同。管形部件3的区部30和31具有与原始管材相同的固定壁厚和外部直径.镦锻操作可以通过对管材进行局部加热然后轴向压缩而执行，同时通过辊子等工具保持管材的外部直径。通过保持其外部直径，对管材进行内向镦锻，从而增加壁厚并降低孔径。
加厚区部12具有两个在其外径上机械加工的环形槽14，从而定位液压活塞(未示出)。由于环形槽14在壁厚加强部上，它们没有削弱管形杆部构件3的强度.加厚区部10位于形成齿条1一端的管形杆部构件3端部，并具有机械加工于其上用于连接拉杆端部的内螺纹8。
参见图4，加厚区部26位于连接于齿形构件2上的管形部件3端部。内螺纹27和定位孔28机械加工于加厚区部26的内孔上。齿形构件2和管形构件3通过外螺纹23与内螺纹27的接合而互相连接，螺纹的接合直至管形构件3的端面29抵靠在齿形构件2上的径向阶部25上.优选地，螺纹接合被拧紧至如此程度，以使在向运转中的齿条1上施加载荷的期间，端面部29不会与径向阶部25分离。通过以这样的方式预压螺纹，齿条1连接部的刚度与齿条1相邻部分相比，没有因为形成外螺纹23的必要而减小了齿形构件2端部6直径的缘故而降低。螺纹接头可以通过使用螺纹密封胶来固定。圆柱形定位部分24是在定位孔28内部的定位配合，从而提供与管形构件3精确对准的齿形构件2。
如果管形杆部构件3具有固定的壁厚，通过镦锻操作而形成的，管形构件3在区部10、12和26处的局部加粗显然使得管形杆部构件3能够由比其它所需的较薄壁管制造而成.为了最小化齿条1的重量，并同时保持沿管形构件3各方面的强度，具有加粗区部26的管形构件3连接端，必须比其相邻的纯圆柱形区部30更粗从而提供充分的壁厚以机械加工内螺纹27和定位孔28。而且，连接端必须具有更厚的壁部从而为将要按如上所述被预压的螺纹接合提供充分的强度。同样，加粗区部10和12能够使得在不局部削弱管形构件3强度的情况下，在其上机械加工它们的特征。
图5和6示出了根据本发明组合式转向齿条1a的第二实施方案。除了管形构件3被套装在构件2a上从而使装配后齿条1a在使用中时固定螺纹接合以避免松脱之外，齿条1a与在图1-4中示出的齿条1相同。齿形构件2a具有形成于圆柱形定位部24周边上的浅开孔32。在螺纹接合已经被拧紧之后，管形构件3的壁通过使用适当工具形成局部压印33以卡入开孔32中。锁合齿形构件和管形构件避免相对转动的其它局部变形方法也可能用于固定螺纹接合.例如，开孔32可以由纵向槽来代替，例如，键槽，或者可以使用多个开孔来代替仅有一个开孔。
图7至10示出了根据本发明的组合式转向齿条1c的第三实施方案。除了齿形构件2c与管形构件3c通过焊接操作连接来代替螺纹固定之外，齿条1c与图1-4中示出的齿条1相似。齿形构件2c的连接端经过机械加工以形成短轴向延伸圆筒形部分34，该部分具有基本与管形构件3c连接端的加粗壁部26相同的内径和外径。焊接操作优选使用磁弧、摩擦或激光焊接工艺来执行，并形成了焊接接头35。一旦已经发生焊接，任何外部过量焊缝均可以采用常规方式除去。回火和应力消除操作也可以在焊接处上进行。在焊接之后，管形杆部构件3c可以通过感应淬火和研磨形成最后尺寸。与管形构件3c的相邻部分30相比，具有加强壁厚的区部26的优点则是，焊接接头35的强度在没有显著增加齿条总重量的情况下得到加强.
同时，上述实施方案使用“D”形齿形构件，应当理解也可以使用其它形式的齿形构件，例如“Y”形齿形构件。还可以理解，齿形构件可以通过机械加工操作而制造，例如，利用拉削来代替锻造。并且，齿形构件的凸齿可以具有固定比或可变比的形式。
在此使用的术语“包括”是以“包容”或“具有”的包含在内的含义而被使用的，而不是当作“仅由......组成”的专有含义来使用。
Claims (14)
1.一种用于车辆齿条齿轮转向器的转向齿条，包括具有齿形部的第一构件，与管形第二构件相连，其中所述第二构件具有通过镦锻操作形成的壁厚加强部和缩小孔径部，所述壁厚加强部被定位于与所述第一构件相连的所述第二构件的端部。
2.如权利要求1所述的转向齿条，其中，所述第一构件通过螺纹紧固件与所述第二构件相连。
3.如权利要求2所述的转向齿条，其中，所述螺纹紧固件包括在所述第一构件一端上的外螺纹，与形成于所述第二构件壁厚加强部的内螺纹相接合。
4.如权利要求3所述的转向齿条，其中所述第一构件具有设置于所述齿形部和所述外螺纹部之间的径向阶部，并且与所述第一构件相连的所述第二构件的端部抵靠在所述阶部上。
5.如权利要求2所述的转向齿条，其中通过使所述第二构件发生局部变形，从而使所述螺纹紧固件固定至所述第一构件的凹槽中。
6.如权利要求5所述的转向齿条，其中所述凹槽包括开孔，并且所述局部变形包括使所述第二构件的壁卡入所述开孔中。
7.如权利要求2所述的转向齿条，其中所述第一构件具有圆柱形定位部分，即在所述第二构件内孔中的定位配合。
8.如权利要求2所述的转向齿条，其中，所述螺纹紧固件通过螺纹密封胶被固定。
9.如权利要求1所述的转向齿条，其中，所述第一和第二构件通过焊接操作而相互连接。
10.如权利要求9所述的转向齿条，其中焊接至所述第二构件上的所述第一构件端部具有管形部分，所述管形部分具有与所述壁厚加强部相同的内径和外径。
11.如权利要求1所述的转向齿条，其中，所述壁厚加强部与所述第二构件直接邻接于其上的部分具有相同的外径。
12.如权利要求1所述的转向齿条，其中，所述第一构件为实心的。
13.如权利要求1所述的转向齿条，其中，所述镦锻操作在相互连接所述第一和第二构件之前执行。
14.如权利要求1所述的转向齿条，其中，所述齿形区部由无焰温锻制成.
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