CN103209882A - 具有过载保护部的转向杆元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转向杆元件，例如为转向横拉杆，其用于以耦合的方式连接两个部件。所述转向杆元件包括至少两个大致为棒形的转向杆区段(6、7)，其中，所述转向杆区段(6、7)借助于过载保护部(8)相互连接，并且在过载情况下可沿轴向相对彼此运动。根据本发明，转向杆元件的特征在于，所述过载保护部(8)包括至少一个以形状配合连接的方式刚性地连接所述两个转向杆区段(6、7)的由金属制成的剪切元件(9)。在此，所述剪切元件可模块化地选择和更换，并且，所述过载保护部(8)具有至少一个用于限制在过载情况下所述两个转向杆区段(6、7)的轴向相对运动路径的刚性的端部止挡(10)。根据本发明的转向杆元件可模块化地匹配，具有在正常运行中高的刚度以及在过载情况下限定的、可复现的失效特性。在失效情况中提供了限定的变形路径，并且由此在出现过载以后也以受限的方式保持功能性。此外，根据本发明的转向杆元件(例如在应用在机动车的底盘中时)能够在没有其它部件或装置的情况下明确地告知车辆驾驶员在底盘中出现的损坏或过载。

Description

具有过载保护部的转向杆元件

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的由至少两个基本上棒形的转向杆区段组成的转向杆元件，其具有用于以耦合的方式连接两个部件或构件的过载保护部。

背景技术

开头提及形式的这种类型的转向杆元件例如、然而并非仅仅以用于车轮悬架或转向系的摇臂或转向横拉杆的形式应用在机动车中。在此，这类转向杆元件用于传递压力和拉力并且例如由此用于车轮导向以及(在车轴偏转时)调整在轮架上所期望的转向角。

在此，特别是在车辆结构中对这种类型的牵杆元件提出高要求，其中主要是高的负荷能力和疲劳强度、高的抗失效安全性以及高的耐腐蚀性。同时，这种类型的牵杆元件应需要尽可能少的结构空间，以避免与邻近部件的可能干涉，或不限制其它构件或部件在底盘区域中的运动自由度。

总地来说，由此这种转向杆元件对于机动车的行驶安全性来说是重要的构件，并且因此常常设计成具有高的刚度和失效保护。然而，除了对低成本和低重量的基本要求，在转向杆元件中，在碰撞或过载情况中可尽可能精确控制的失效性能也越发具有重要意义。

在该背景下，从现有技术中已知的在机动车上的转向杆元件或转向横拉杆常常具有特别是在传递压力时限定的失效保护或纵向弯曲稳定性，或者设置单作用或双作用的过载保护部，在超过限定的拉负载或压负载时，该过载保护部在消耗能量的情况下允许控制摇臂或转向横拉杆的受控的变形或长度变化。以这种方式，在碰撞情况中支持受控的能量消耗并且保护邻接的构件(例如转向节或转向传动机构)不被破坏。

至今为止，用于这种转向杆元件的这种类型的过载保护部在现有技术中常常构造成波纹管区段、摩擦元件或待翻折或待缠绕的板条组件或金属线组件。从出版文献DE 39 15 991 A中已知对此的示例。

然而，这些已知的、部分地同样双作用地实施的过载保护部根据结构形式具有一系列缺点。即，具有波纹管的解决方案带来在转向杆元件的正常运行中以及已经在小负载时不期望的轴向挠性以及弯曲弹性。具有待翻折的板条或具有待缠绕的金属线圈的过载保护部在结构上成本高且由此是昂贵的，在必要时需要附加的摩擦元件以实现期望的运行刚度，并且占据大的径向结构空间。

此外，对这种类型的具有过载保护部的转向杆元件的另一要求在于，在高的过载时也不应完全失效或分离，以使得在失效情况下也还确保车辆的基本的行驶能力和转向能力。此外最终也值得期望的是，如果在底盘中的转向杆元件的过载保护部应已起作用，即，如果由于过载在转向系或车轮悬挂的与安全相关的区域中可能出现了损坏时，直接告知机动车的驾驶员。即，应在过载保护部作用之后应明确地告知驾驶员，车辆或车轮悬架需要检查并且不应继续行驶。

最终，特别是在底盘技术领域中的当前发展导致，在转向杆元件、例如转向横拉杆中出现的来自运行负载和其它情况的力以及所需的失效力窗口越来越窄地彼此并列，但是必须一如既往地与相应的过载保护部区分开来，因此过载保护部也必须在这些条件下可靠地且可复现地在运行负载和失效负载之间进行区分。

通过从现有技术中已知的解决方案，这些要求也无法实现或者无法在期望的程度上实现、特别是无法以组合的方式实现。

发明内容

在该背景下，本发明的目的为实现一种具有过载保护部的转向杆元件，利用该转向杆元件克服所提及的现有技术的缺点。特别是转向杆元件应具有在碰撞或过载情况下在底盘区域中所期望的、限定的失效特性，也就是说，转向杆元件应在正常运行中提供高的刚度，其中，同时应可精确限定且持续复现失效负载，此外，在失效之后应保持一定的变形路径，并且在过载情况下或在进一步的力提高时首先不应出现部件的整体失效。此外，在失效情况下也还应提供车辆的行驶能力和转向能力，并且应向车辆驾驶员明确告知底盘中出现过载。同样，在模块化的结构方式的思想中的转向杆元件应特别是在失效负载方面可以低的成本与不同的边界条件和客户要求相匹配。

该广泛的目标通过具有权利要求1所述的特征的转向杆元件实现。优选的实施方式为从属权利要求的内容。

根据本发明的转向杆元件以本身已知的方式(例如作为转向横拉杆)用于以耦合的方式连接优选地在机动车的底盘上的两个组件或构件，并且为此包括两个基本上为棒形的转向杆区段。在此，转向杆元件的转向杆区段以对于本身同样已知的方式借助于过载保护部相互连接，并且在过载情况下可轴向地相对于彼此运动。

然而根据本发明，该转向杆元件的特征在于，该过载保护部包括至少一个以形状配合连接的方式刚性地连接这两个转向杆区段的金属的剪切元件。在此，可模块化地选择或更换该剪切元件，并且过载保护部具有至少一个刚性的端部止挡，以用于在过载情况下限制两个转向杆区段的轴向的相对运动路径。

由金属制成的剪切元件提供的优点为，可沿着转向杆元件的纵向将大的力传递到尽可能小的空间上，其中，同时以能可靠地复现的方式确定失效力，也就是在转向杆元件中的这样的纵向力，即，在该纵向力的情况下实现剪切元件的剪断，并且在转向杆元件的整个使用寿命期间且尽可能与可能的温度波动无关地将该失效力保持在小的公差范围之内。以这种方式，可在剪切力的可复现的大小方面在结构上实现并长期保持在应用方面要求越来越窄的功能窗。

此外，金属的剪切元件在转向杆元件的制造或装配的准备阶段已经可检查以保证确定剪断力的公差(在其尺寸和材料特性方面)。以这种方式也可确保，实际在转向杆元件或过载保护部的运行中保持所需的功能窗。

根据本发明，过载保护部的剪切元件此外实施成可模块化地选择或更换。这意味着，通过所使用的剪切元件的相对简单的选择或匹配，可以尽可能低的成本使过载保护部以及由此转向杆元件在转向杆元件的失效力方面与不同的用户要求相匹配，其中，同时几乎不变地保持获得转向杆元件的其它尺寸和构件。

根据本发明，过载保护部还具有用于针对过载情况限制两个转向杆区段的轴向相对运动路径的刚性的止挡。以这种方式，首先确保，在过载情况下、即在其中出现剪切元件的失效和剪断时，转向杆元件仍然维持其基本的功能性，而组成转向杆元件的转向杆区段不会在机动车的行驶能力和转向能力可能丧失的情况下相互分离。

同样，与从现有技术中已知的解决方案(在其中例如应用具有变形元件的过载保护部)不同的是，使用金属的剪切元件与在过载情况下两个转向杆区段的受限的轴向相对运动路径相接合，使得，在剪切元件突然失效之后，出现两个转向杆区段相对于彼此无力的、但是受限的轴向间隙。由此，不仅车辆保持行驶能力和操纵能力，而且(例如在转向横拉杆的应用情况中)由于由此在方向盘处突然出现的转向间隙以可明确察觉的方式告知车辆驾驶员，在底盘或在转向系的区域中必然出现了损坏。

在此，本发明的优选的实施方式规定，剪切元件可沿着转向杆元件的两个轴向方向被剪断，或过载保护部提供沿着转向杆元件的两个轴向方向中的任一方向的轴向相对运动路径以及端部止挡。

该实施方式具有的优点为，过载保护部可被设计成用于在拉方向以及在压方向上工作。由此，不仅在转向杆元件的拉方向上而且在压方向上轴向过载时实现剪切元件的剪断，其中，同时相应地在过载保护部内部产生轴向受限的间隙，该过载保护部又确保在出现过载之后转向杆元件的功能性而且承担向车辆驾驶员告知的功能。

本发明的另一优选的实施方式规定，第一转向杆区段和第二转向杆区段在过载保护部的区域中同轴地接合到彼此中，其中，第二转向杆区段在重叠区域中构造成套筒形并且容纳第一转向杆区段的被分配给重叠区域的端部。在此，第一和第二转向杆区段在重叠区域之内特别是可具有或形成锥体配合部。

特别是借助于锥体配合部的同轴的彼此接合使得，即使在负载情况下、例如在转向杆元件的弯曲负载情况下也精确地且无间隙地获得两个转向杆区段在重叠区域中的相对位置。以这种方式，通过彼此同轴的接合或通过在两个转向杆区段之间的锥体配合部也传递未限定的弯曲负载，而在此不会显著地或非对称地对剪切元件施加负载。由此，该实施方式附加地在对功能窗的保持以及过载保护部的结构上规定的失效力方面改进了转向杆元件的持续的可靠性。

首先，只要实现了相应要求的失效力所需的剪断横截面，本发明就可与剪切元件的造型和结构构造方案无关地实现。然而，本发明的一个优选的实施方式规定，剪切元件被构造成剪切销。在此，转向杆元件的第一和第二转向杆区段相互间在过载保护部的区域中在轴向方向上至少部分重叠。优选地，在此剪切元件在重叠区域中沿着重叠区域的整个直径穿过第一和第二转向杆区段。

剪切元件被构造成剪切销、此外剪切销优选地完全穿过彼此优选地同轴地重叠的转向杆区段的构造方案致使，一方面通过在已装配的状态下彼此重叠的转向杆区段设有简单的又容纳剪切销的通孔而能够成本适宜地实现过载保护部。另一方面，通过选择孔或销直径使得产生规定的剪断力，可以这种方式简单地实现剪切元件的模块化的可更换性以及过载保护部与不同边界条件或用户要求的相应的匹配性。

本发明的另一优选的实施方式规定，剪切元件被构造成布置在转向杆区段的重叠区域中的圆环形的剪切盘。优选地，在此，该剪切盘分别借助于以形状配合连接的方式设置在相应的转向杆区段上的卡紧环与第一和/或第二转向杆区段形状配合地相连接。

剪切元件作为剪切盘的构造方案是有利的，因为通过这种方式可以可靠地且在过载保护部的小的结构体积中实现高的剪断力。剪切盘借助于相应的卡紧环与各个转向杆区段的形状配合的连接是有利的，因为过载保护部可以这种方式模块化地与剪切盘的不同厚度和/或直径相匹配，而不需要过载保护部或转向杆元件的其它显著变化。在此，用于连接剪切盘和转向杆区段的卡紧环优选地通过螺纹或通过变形、例如滚轧(Verrollung)以形状配合连接的方式与相应的转向杆区段相连接。

首先，可与以下无关地实现本发明，即如何在结构上实现在过载情况下两个转向杆区段的受限的轴向间隙或受限的轴向相对运动路径。然而本发明的一个优选的实施方式规定，用于限制沿着转向杆元件的至少一个轴向方向的相对运动路径的器件通过过载保护部的两个轴向间隔开的、内部的径向凸肩部和外部的径向凸肩部形成。在此，在转向杆区段的重叠区域之内的内部的径向凸肩部一体式地设置在第一转向杆区段上，并且外部的径向凸肩部一体式地设置在被分配给第二转向杆元件的卡紧环上。

以这种方式，通过卡紧环一方面用于将剪切盘形状配合地固定在第二转向杆元件上并且另一方面同时在过载情况中提供或形成轴向间隙和轴向止挡，至少被分配给第二转向杆元件的卡紧环获得结构上的双重功能。以这种方式，轴向止挡也可结构上稳定地且成本适宜地分别通过两个径向凸肩部在第一转向杆区段上和卡紧环上的一体式布置形成。此外，卡紧环可以这种方式通过简单地搭扣

装配到第一转向杆区段上并且由此形成轴向止挡，而在此不需要使所使用的部件变形。

根据作为该实施方式的替代的实施方式规定，用于限制沿着转向杆元件的至少一个轴向方向的轴向的相对运动路径的器件通过过载保护部的两个轴向间隔开的、内部的径向凸肩部和外部的径向凸肩部形成，其中，该内部的径向凸肩部再次在转向杆区段的重叠区域之内一体式地设置在第一转向杆区段上，而外部的径向凸肩部在此以径向向内变形的收敛部的形式一体式地设置于在重叠区域中套筒形地构造的第二转向杆区段上。该实施方式在结构上特别简单，特别是因为其可以最少的零件数量实现。换句话说，在该实施方式中通过以下方式形成在过载情况下的轴向相对运动路径，即，第一转向杆区段以设置在其中的外部的径向凸肩部插入到第二转向杆区段的套筒形的端部中，随后，使第二转向杆区段的套筒形的端部沿径向向内变形，使得具有布置在其上的外部的径向凸肩部的第一转向杆区段的端部形状配合地、然而在存在受限的轴向间隙的情况下被包围在第二转向杆区段的套筒形的端部中。

本发明的另一作为该实施方式的替代的实施方式规定，用于限制在过载情况下的轴向相对运动路径的器件通过过载保护部的两个轴向间隔开的、内部的径向凸肩部和外部的径向凸肩部形成，其中，该内部的径向凸肩部在转向杆区段的重叠区域之内再次一体式地设置在第一转向杆区段上，而外部的径向凸肩部以在径向方向上展平的止挡环的形式设置于在重叠区域中套筒形地构造第二转向杆区段上。根据该实施方式的轴向相对运动路径的实现方案由于展平的止挡环实现了两个转向杆区段在轴向上特别耐抗的轴向止挡并且由此特别适合用于高要求的转向杆元件。

本发明的另一特别优选的实施方式规定，过载保护部和剪切元件布置于在过载保护部的区域中包围牵杆元件的保护壳体中。优选地，在此该保护壳体以全面贴靠的方式包围具有剪切元件的过载保护部，并且在径向上无间隙地包围作用到过载保护部上的牵杆端部。借助优选地以全面贴靠的方式包围过载保护部和转向杆元件的作用到过载保护部上的牵杆端部的保护壳体，得到过载保护部的密封的包围且由此得到防止环境影响和腐蚀的相应的保护。附加地，过载保护部以及牵杆端部通过保护壳体的包围使得过载保护部的区域抗弯曲能力加强并且由此同样有益于过载保护部和转向杆元件的功能安全性。

在该背景下，本发明的另一实施方式规定，用于限制在过载情况下的轴向相对运动路径的器件又通过过载保护部的两个轴向间隔开的、内部的和外部的径向凸肩部形成，其中，该内部的径向凸肩部又一体式地设置在一个转向杆区段上，而外部的径向凸肩部在此通过保护壳体的径向收敛部形成。在此，外部的径向凸肩部作为用于轴向相对运动路径的止挡，可以特别地通过保护壳体在作用到过载保护部上的牵杆端部的区域中的横截面过渡形成。借助该实施方式，保护壳体在过载保护部的腐蚀保护方面以及在过载保护部的抗弯加强方面并且附加地作为用于在过载情况中转向杆区段的相对运动的轴向路径限制而获得多重功能。

本发明的另一优选的实施方式规定，用于限制在过载情况下沿着至少一个轴向方向的轴向相对运动路径的器件通过在两个转向杆元件的重叠区域中径向地穿过这两个转向杆元件的止挡销形成。在此，该止挡销在相对于转向杆元件轴向地取向的长孔形凹口中在重叠区域中穿过两个转向杆区段中的至少一个。以这种方式，例如可通过以下方式得到具有过载保护部的转向杆元件的在结构上特别简单的且成本适宜的实施方式，即，两个转向杆区段通过两个连接销相互联接，其中，连接销中的一个用作剪切元件并且第二连接销(与转向杆区段中的一个的长孔形凹口相互作用)用作在过载情况下用于轴向相对运动路径的止挡元件。

最终，本发明的另一实施方式规定，第一和/或第二转向杆区段在其远离过载保护部的端部处被设定成用于以形状配合连接的方式容纳另一转向杆区段或球形活节的柄；或者第一和/或第二转向杆区段在其远离过载保护部的端部处与球形活节一体式构成。以这种方式，以最小的构件成本得到过载保护部到转向杆元件中结构简单的且成本适宜的集成。

附图说明

下面根据仅仅示出的附图的实施例详细解释本发明。在此：

图1示出了根据现有技术的不带过载保护部的转向杆元件；

图2以半剖面图示出了用于根据本发明的具有过载保护部的转向杆元件的实施方式；

图3以相应于图2的图示示出了用于根据本发明的具有过载保护部的转向杆元件的另一实施方式；

图4以相应于图2和3的图示示出了用于根据本发明的具有过载保护部的转向杆元件的另一实施方式；

图5以纵向剖视图示出了根据本发明的具有过载保护部的转向杆元件的另一实施方式；

图6示出了根据本发明的具有过载保护部的转向杆元件的另一实施方式；以及

图7以纵向剖视图示出了根据图6的转向杆元件。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的不带过载保护部的转向杆元件。可看出棒形的转向杆区段1，其中，该转向杆区段在附图中左侧具有用于与例如另一转向杆区段或联接构件连接的螺纹2。在附图中右侧，转向杆区段单件地载有球形活节3，其在根据图1的图示中铰接地容纳在具有联接螺纹5的活节壳4中。

由此，在图1中示出的转向杆元件不具有超过转向杆区段1(在压力方向上过载时)略微的纵向弯曲的过载功能。即使当在现有技术中部分地使用容许能力(即，例如在转向横拉杆中转向杆区段1的局部弯折或弯曲的趋势)并且设计成用于在拉方向和/或压方向上特定的纵向弯曲负荷，在预先设定的失效力方面以及在其它功能方面也几乎不可由此保证在当前要求下设置得很窄的功能窗。

在设计成由于纵向弯曲而失效的转向杆元件中既无法足够准确地复现失效力的大小，力-位移-失效曲线也不相应于日益所期望的限定的失效曲线，该失效曲线首先快速地上升直到失效点(即在失效之前具有高的转向刚度)，紧接着是变形力缓慢地或剧烈地下降，并且最终是沿着整个(且此外受限的)变形路径尽可能均匀的低的力水平。通过从现有技术中已知的具有或不带过载保护部的转向杆元件也无法满足对例如在机动车的底盘或转向系中(由于逐点的、突然的失效和紧接着形成的受限的轴向间隙)而出现的过载或损坏(这可被车辆驾驶员在方向盘处很轻微地感觉到)进行指示的任务。

与此不同地，图2示出了用于根据本发明的具有过载保护部的转向杆元件的实施方式。可看出两个转向杆区段6和7，其利用过载保护部8相互连接。在此，该过载保护部8具有被设计成剪切销的金属的剪切元件9(在图2中以黑色示出)。根据本发明，过载保护部8还具有刚性的端部止挡10。利用该端部止挡10通过以下方式在过载情况(即在剪切销在过载条件下被剪断时)中限制两个转向杆区段6和7的轴向相对运动路径，即，使得布置在第一转向杆区段6上的内部的径向凸肩部11止挡在布置在第二转向杆区段7上的外部的径向凸肩部12上。

以这种方式，两个转向杆区段6和7在过载情况下在剪切销9被剪断之后也保持相互连接，并且车辆受限地保持功能性和操纵性(在使用转向杆元件作为转向横拉杆的假定示例情况中)。由于在两个转向杆区段6和7或者准确地说在内部的径向凸肩部11和外部的径向凸肩部12之间形成的轴向间隙，对于车辆驾驶员来说该间隙(在出现过载情况之后)可在方向盘处感觉到，由此明确地向驾驶员告知，在底盘或转向系统的区域中存在问题或损坏。

在根据图2的根据本发明的转向杆元件的该实施方式中，外部的径向凸肩部12在套筒形地构造在过载保护部8的区域中的第二转向杆区段7上以在12处的(在装配接合两个转向杆区段6、7之后)朝径向内部变形的的收敛部实现。

在图2中示出的根据本发明的转向杆元件的实施方式中，在模块化设计思路下分别如此选择在此形成剪切元件的剪切销9的直径和材料，使得刚好实现根据边界条件或用户要求所需的失效力。那么，仅仅还应引入穿过转向杆区段6、7相接合的端部的、匹配的通孔，并且压入剪切销9，以相应地完成转向杆元件6、7、8。

在所示出的实施方式中，在附图中右侧的转向杆元件7的另一套筒形的区域13中容纳有具有球形活节3的球形销。在此，在转向杆元件7的套筒形的区域13和球形销3之间的连接例如可通过螺纹实现、或通过在连接区域中将套筒形的区域13径向地压紧到球形销3的圆柱形的区域的(被称为形状配合连接或必要时具有凹处的)表面上实现。

图3同样示出了根据本发明的具有过载保护部8的转向杆元件。在此，该过载保护部8包括在转向杆区段6、7的两个已经接合的端部之间的锥体配合部14。该锥体配合部14在负载、特别是转向杆元件的弯曲负载的情况下也能够在重叠区域中精确地且无间隙地保持两个转向杆区段的相对位置。由此，通过在两个转向杆区段6、7之间的锥体配合部14还传递未限定的弯曲负载，而不会对剪切销9造成明显或非对称的加载。由此，特别是在功能窗和结构规定的失效力的可复现性方面保证过载保护部8的可靠性。

根据图3的实施方式相对于根据图2的实施方式的另一区别在于，在根据图3的实施方式中，端部止挡10通过布置在第一转向杆区段6上的内部的径向凸肩部11与径向展平(eingeformt)的止挡环15的共同作用形成。通过展平的止挡环15对两个转向杆区段6、7的轴向相对运动路径的限制提供了在轴向上特别耐抗的轴向止挡并且由此特别是适合高要求的转向杆元件。在此，该止挡环15在两个转向杆区段6、7接合之后通过在转向杆元件7处的套筒形的容纳部的边缘在过载保护部8的以10表示的区域中的变形与转向杆元件7相连接。

图4示出了用于根据本发明的具有过载保护部的转向杆元件的另一实施方式。与根据图2和图3的实施方式的区别为，在根据图4的实施方式中，剪切元件构造成圆环形的剪切盘9(在图4中以黑色示出)。在此，该剪切盘9分别借助于卡紧环16和17与两个转向杆区段6和7相连接。在所示出的实施方式中，在附图中右侧的卡紧环17借助于螺纹与在附图中左侧的转向杆区段6相连接并且(与在附图中左侧的转向杆区段6的端部上的相应的凸肩部一起)卡紧地包围剪切盘9的径向内侧的面区域，由此剪切盘9形状配合地与在附图中左侧的转向杆区段相连接。

同时，通过在附图中左侧的卡紧环16与在附图中右侧的转向杆区段7的共同作用，剪切盘还形状配合地与转向杆区段7相连接。在所示出的实施方式中，在卡紧环16和转向杆区段7之间的连接又通过转向杆元件7的套筒形的容纳部的边缘18在过载保护部8的区域中的变形实现，从而卡紧环16最终形状配合地与转向杆区段7相连接并且在此同时卡紧地以形状配合连接的方式包围剪切盘9的径向地位于外侧的区域。

换句话说，这意味着，剪切盘9的径向外侧的区域形状配合地与在附图中右侧的转向杆区段7相连接，并且剪切盘9的径向内侧的区域形状配合地与在附图中左侧的转向杆区段6相连接，由此两个转向杆区段6、7形状配合地且无间隙地相互联接。由此，在出现沿着转向杆元件的轴向(在该实施方式中在拉伸方向上)的过载时，剪切盘9在剪切盘9的位于径向内侧和外侧的面区域之间的过渡线上被剪断，并且进而出现过载保护部或转向杆元件的突然失效。

由于所示出的转向杆元件的根据本发明的特性，由此剪切盘9(图4)或剪切销9(图2、3、5和6)的失效不会导致配备有该转向杆元件(例如作为转向横拉杆)的机动车失去操控能力。相反地，在所示出的转向杆元件中，剪切盘9或剪切销9的剪断仅仅导致，根据本发明释放轴向的相对运动路径，由此在(为了通知车辆驾驶员在底盘中出现过载的)示例性情况中又可在机动车的方向盘上突然地感觉到相应的间隙。然而，一如既往地保持转向杆元件的基本功能性，因为在剪切盘9或剪切销9失效的情况下通过过载保护部的相应的轴向端部止挡10限制了轴向的相对运动路径，从而避免了转向杆元件的转向杆区段6、7彼此分离。

在根据图4的实施方式中，该轴向的端部止挡10通过在附图中左侧的转向杆区段6上的内部的径向凸肩部11与在附图中右侧的转向杆区段7的卡紧环16上的外部的径向凸肩部12的共同作用形成。由此，通过卡紧环16一方面承担剪切盘9的径向外部的区域的卡紧并且另一方面提供用于限制在失效情况下的轴向相对运动路径的外部的径向凸肩部12，该卡紧环16获得在结构上有利的双重功能。

在所示出的实施方式中，根据图4的转向杆元件被设计成在过载条件下失效并提供在拉方向上相应的轴向相对运动路径。在此，在压方向上的过载保护部也可以通过本身已知的方式通过转向杆元件的适当的纵向弯曲设计实现。然而，通过稍微改变在附图中左侧的转向杆区段6的端部的区域中以及设置在该处的在附图中右侧的卡紧环17的区域中的几何结构，也能够以双作用的方式设计根据图4的转向杆元件。由此，可以实现在过载时的因此限定的失效，在拉方向上和在压方向上的过载时均提供相应的轴向相对运动路径。相似的也适用于根据图2的转向杆元件的实施方式。

图5示出了用于根据本发明的具有过载保护部的转向杆元件的另一实施方式。在根据图5的实施方式中，剪切元件如在根据图2和图3的实施方式中那样又通过剪切销9形成。在根据图5的实施方式中，剪切销9在重叠区域19中穿过两个转向杆区段6、7，并且由此在转向杆元件的正常运行中使两个转向杆区段6、7以形状配合连接的方式刚性地相互连接。在过载情况下，剪切销9被剪断，并且在根据图5的实施方式中也再次得到在两个转向杆区段6、7之间受限的轴向相对运动路径。

在此，根据图5的转向杆元件设计成双作用的，也就是说，在过载时不仅在拉方向上而且在压方向上导致剪切销9的剪断，紧接着提供受限的轴向相对运动路径。在压方向上，该轴向的相对运动路径通过在相应转向杆区段的相应端侧与在相对应的另一转向杆区段的与该端侧相对的凸肩部之间的间距20限制。在拉方向上，通过(剪切销9在拉方向上过载的情况下而失效之后)转向杆区段6、7的相应直径突变部或这者说径向凸肩部22在壳体21的以附图标记10表示的区域中贴靠在相应的径向收敛部23处，同样实现轴向的相对运动路径的限制。

在此，根据图5的转向杆元件的实施方式的包围过载保护部8的壳体21具有结构上的多重功能。因此，一方面通过壳体21在拉方向上过载时限制在两个转向杆区段6、7之间的轴向相对运动路径，另一方面壳体21(由于其全面地贴靠在转向杆区段6、7的端部的区域中)在过载保护部8的区域中形成对转向杆元件的特别是抗弯曲的加强，并且最终，壳体21保护过载保护部8免受环境影响和腐蚀。

在图6和图7中示出了用于根据本发明的具有过载保护部的转向杆元件的另一实施方式。在根据图6和图7的实施方式中，再次应用剪切销9作为剪切元件，其穿过两个转向杆区段6、7的端部。根据图6和图7的实施方式再次设计成双作用的，也就是说既在拉方向上又在压方向上过载时实现剪切销9的剪断并紧接着提供受限的轴向相对运动路径。在根据图6和7的实施方式中，在过载情况下轴向相对运动路径的限制通过包括止挡销24的端部止挡10实现，该止挡销24同样穿过两个转向杆区段6、7的端部。在此，止挡销24被压入两个转向杆区段的一个中(在此被压入在附图中右侧的转向杆区段7中)，而止挡销24在长孔形凹口25中穿过另一转向杆区段(在此在附图中左侧的转向杆区段6)。出于更好可可见性原因，在图7中再次分离地以虚线示出长孔形凹口25和穿过该长孔形凹口25的止挡销24。

由此，在伴随有随后的剪切销9的失效和剪断的过载情况中，左侧的转向杆区段6和右侧的转向区段7可沿着轴向相对运动路径相对于彼此自由移动，直至止挡销24贴靠在长孔形凹口25的相应端部处。

在此，根据图6和图7的实施方式特别是具有成本适宜的实施和简单的装配的优点。同样，通过在材料和/或直径上相应地选择剪切销9，保持失效力与相应的边界条件或用户要求的简单的模块化的匹配可能性的根据本发明的优点。

由此，结果表明，利用本发明实现了这样的具有过载保护部的转向杆元件，其具有模块化的匹配性、在过载情况中限定的且可复现的失效特性以及在过载之后的紧急功能性，其中，借助于本发明可在没有其它附加装置的情况下直接在方向盘上向驾驶员告知(例如在根据本发明实施的转向横拉杆处)出现的损坏或过载。

附图标记列表

Claims (18)

1.一种转向杆元件，例如转向横拉杆，所述转向杆元件用于以耦合的方式连接两个部件，所述转向杆元件包括两个基本上为棒形的转向杆区段(6、7)，其中，所述转向杆区段(6、7)借助于过载保护部(8)相互连接，并且在过载情况下能够沿轴向相对于彼此运动，

其特征在于，

所述过载保护部(8)包括至少一个以形状配合连接方式刚性地连接所述两个转向杆区段(6、7)的能够模块化地更换的由金属制成的剪切元件(9)，其中，所述过载保护部(8)具有至少一个刚性的端部止挡(10)，用于限制在过载情况中所述两个转向杆区段(6、7)的轴向相对运动路径。

2.按照权利要求1所述的转向杆元件，其特征在于，所述剪切元件(9)能够沿着所述转向杆元件的两个轴向方向被剪断。

3.按照权利要求1或2所述的转向杆元件，其特征在于，沿着所述两个轴向方向中的任一方向分别设有一个分别具有一个端部止挡(10)的轴向相对运动路径。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，第一转向杆区段(6)和第二转向杆区段(7)在所述过载保护部(8)的区域中被布置成同轴地彼此接合，其中，所述第二转向杆区段(7)在重叠区域中被构造成套筒形并且容纳所述第一转向杆区段(6)的被分配给所述重叠区域的端部。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，所述第一转向杆区段(6)和第二转向杆区段(7)在所述重叠区域内部形成锥体配合部(14)。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，所述剪切元件被构造成剪切销(9)，其中，所述第一转向杆区段(6)和第二转向杆区段(7)相互在所述过载保护部(8)的区域中在轴向方向上至少部分地重叠。

7.按照权利要求6所述的转向杆元件，其特征在于，被构造成剪切销(9)的剪切元件在重叠区域中沿着所述重叠区域的整个直径穿过所述第一转向杆区段(6)和第二转向杆区段(7)。

8.按照权利要求1至5中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，所述剪切元件被构造成布置在重叠区域中的圆环形的剪切盘(9)。

9.按照权利要求8所述的转向杆元件，其特征在于，所述剪切盘(9)分别借助于形状配合地布置在相应的转向杆区段(6、7)上的卡紧环(16、17)与所述第一转向杆区段(6)和/或第二转向杆区段(7)形状配合地相连接。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，用于限制在过载情况下沿着所述转向杆元件的至少一个轴向方向的轴向相对运动路径的装置(10)通过所述过载保护部(8)的两个轴向间隔开的、内部的径向凸肩部(11)和外部的径向凸肩部(12)形成，其中，在所述转向杆区段(6、7)的重叠区域之内的内部的径向凸肩部(11)一体式地设置在所述第一转向杆区段(6)上，并且所述外部的径向凸肩部(12)一体式地设置在被分配给所述第二转向杆区段(7)的卡紧环(16)上。

11.按照权利要求1至9中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，用于限制在过载情况下沿着至少一个轴向方向的轴向相对运动路径的装置(10)通过所述过载保护部(8)的两个轴向间隔开的、内部的径向凸肩部(11)和外部的径向凸肩部(12)形成，其中，所述内部的径向凸肩部(11)在所述转向杆区段(6、7)的重叠区域之内一体式地设置在所述第一转向杆区段(6)上，并且所述外部的径向凸肩部(12)以径向变形的收敛部(12)的形式一体式地设置在在所述重叠区域中套筒形地构造的第二转向杆区段上。

12.按照权利要求1至9中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，用于限制在过载情况下沿着至少一个轴向方向的轴向相对运动路径的器件(10)通过所述过载保护部(8)的两个轴向间隔开的、内部的径向凸肩部(11)和外部的径向凸肩部(12)形成，其中，所述内部的径向凸肩部(11)在所述转向杆区段(6、7)的重叠区域之内一体式地布置在所述第一转向杆区段(6)上，并且所述外部的径向凸肩部(12)以径向展平的止挡环(15)的形式设置在在所述重叠区域中套筒形地构造的第二转向杆区段(7)上。

13.按照权利要求1至12中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，所述过载保护部(8)和剪切元件布置于在所述过载保护部(8)的区域中包围牵杆元件的保护壳体(21)中。

14.按照权利要求13所述的转向杆元件，其特征在于，所述保护壳体(21)以全面贴靠的方式包围具有所述剪切元件(9)的过载保护部(8)，并且在径向上无间隙地包围作用到所述过载保护部(8)上的牵杆端部。

15.按照权利要求13或14所述的转向杆元件，其特征在于，用于限制在过载情况下沿着至少一个轴向方向的轴向相对运动路径的器件(10)通过轴向间隔开的、内部的径向凸肩部(22)和外部的径向凸肩部(23)形成，其中，所述内部的径向凸肩部(22)一体式地布置在一个转向杆区段(6、7)上，并且所述外部的径向凸肩部(23)通过所述保护壳体(21)的径向收敛部(23)形成。

16.按照权利要求1至15中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，用于限制在过载情况下沿着至少一个轴向方向的轴向相对运动路径的器件(10)通过在所述重叠区域中径向地穿过所述两个转向杆元件(6、7)的止挡销(24)形成，其中，所述止挡销在轴向地取向的长孔形凹口(25)中在两个转向杆区段的重叠区域中穿过两个所述转向杆区段(6、7)中的至少一个。

17.按照权利要求1至16中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，所述第一转向杆区段和/或第二转向杆区段(6、7)在其远离所述过载保护部(8)的端部(13)处被设定成用于以形状配合连接的方式容纳另一转向杆区段或球形活节的柄(3)。

18.按照权利要求1至17中任一项所述的转向杆元件，其特征在于，所述第一转向杆区段(6)和/或第二转向杆区段(7)在其远离所述过载保护部(8)的端部处与球形活节(3)一体式构成。

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