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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Teleskopmechanismus
mit einem Innenglied und einem Außenglied, in dem das Innenglied
mit in einem Käfig
gehaltenen Wälzkörpern verdrehsicher
geführt
ist, und mit einem an dem Käfig gehaltenen
Zahnrad, das in Verzahnungen des Innengliedes und des Außengliedes
eingreift.
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Bei
Kraftfahrzeugen mit positionsverstellbarem Lenkrad und/oder Sicherheitslenksäule muß die Lenksäule einen
Teleskopmechanismus aufweisen, der eine Längenverstellung der Lenksäule ermöglicht,
damit die Position des Lenkrads an die jeweilige Sitzposition des
Fahrers angepaßt
werden kann und/oder sich die Lenksäule bei einem Aufprall verkürzen kann.
Das Innenglied und das Außenglied sind
teleskopartig ineinander geführt
und bilden zusammen die Lenksäule
oder einen Abschnitt einer mehrteiligen Lenkwelle. Beispielsweise
ist das Außenglied
an einem Ende mit dem Lenkgetriebe verbunden, während das Innenglied am entgegengesetzten
Ende das Lenkrad trägt.
Auch für
eine Lenkzwischenwelle wird ein Teleskopmechanismus eingesetzt,
um einen Längenausgleich
bei Federbewegungen der Karosserie zu schaffen.
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Ein
solcher Teleskopmechanismus ist beispielsweise aus dem deutschen
Gebrauchsmuster
DE
200 14 397 U bekannt.
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Bei
einer axialen Relativbewegung des Außenglieds zum Innenglied legt
der dazwischen liegende Käfig,
an dem die Wälzkörper gehalten
sind, die halbe Wegstrecke zurück.
Erfolgt danach eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung mit gleicher
Wegstrecke, so nimmt der Käfig
wieder seine vorherige Lage in Bezug auf das Innenglied und das Außenglied
ein. Um bei Erschütterungen
oder häufigen
Bewegungen ein mit einem Rutschen der Wälzkörper verbundenes Verschieben
des Käfigs
zu vermeiden, ist es vorgeschlagen worden, in das Innenglied und
das Außenglied
jeweils eine Verzahnung in Form von Rillen einzufräsen, in
die ein Zahnrad formschlüssig
eingreift, das am Käfig
gehalten ist. Durch den formschlüssigen
Eingriff des Zahnrads in die Verzahnungen des Innenglieds und des
Außenglieds kann
der Käfig
nur die gewünschte
Bewegung relativ zu dem Innenglied und dem Außenglied ausführen, bei
der der Käfig
genau eine mittlere Wegstrecke der von Innen- und Außenglied
zu rückgelegten
Wegstrecken zurücklegt.
Die unerwünschte,
mit einem Verrutschen der Wälzkörper verbundene
Käfigverschiebung
wird vermieden. Die Herstellung der Verzahnungen, insbesondere am
Außenglied,
ist jedoch aufwendig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein
Teleskopmechanismus einfach herstellbar ist, bei dem ein an dem
Käfig gehaltenes
Zahnrad in Verzahnungen des Innengliedes und des Außengliedes
eingreift.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem
mindestens die Verzahnung des Außenglieds mit einem Rändelwerkzeug
mit mindestens einem Rändelrad
eingerollt wird, indem das Rändelwerkzeug
in das Außenglied
eingeschoben wird und sich auf einer dem Rändelrad gegenüberliegenden
Seite an einer Innenseite des Außenglieds abstützt.
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Das
Einprägen
einer Verzahnung mit einem Rändelrad
läßt sich
wesentlich schneller ausführen als
etwa Rillen einzeln in das Außenglied
einzufräsen.
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Das
Einprägen
der Verzahnung kann durch einmaliges oder mehrmaliges Einrollen
mit dem Rändelrad
erfolgen. Es kann mehr als ein Rändelrad
an einem Rändelwerkzeug
vorgesehen sein.
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Damit
das Zahnrad in die Verzahnungen des Innengliedes und des Außengliedes
eingreifen kann, ist prinzipiell eine sehr einfache Ausgestaltung
der Verzahnungen ausreichend. Da der Abstand zwischen dem Innenglied
und dem Außenglied
durch die Führung
durch die Wälzkörper vorgegeben
ist, kann das Zahnrad mit Spiel zwischen den Verzahnungen an dem
Käfig gehalten
sein.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
lassen sich die Verzahnungen im Außenglied wesentlich kostengünstiger
und rationeller herstellen. Dies ist vorteilhaft für den Einsatz
des solchermaßen
hergestellten Teleskopmechanismus im Fahrzeugbau.
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Dabei
kann wahlweise das Rändelwerkzeug in
das Außenglied
eingeführt
werden, oder das Außenglied
kann auf ein feststehendes Rändelwerkzeug
aufgeschoben werden.
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Das
Rändelwerkzeug
kann sich beispielsweise mit einem oder mehreren Wälzlagern
auf einer der Verzahnung gegenüberliegenden
Innenseite des Außengliedes
abstützen.
Die Abstützung
kann wahlweise auch über
Gleitflächen
erfolgen. Bei einem Außenglied
mit im wesentlichen dreieckigen Querschnitt, bei dem an drei Seiten
Laufflächen
für die Wälzkörper vorgesehen
sind, kann beispielsweise in eine Ecke die Verzahnung eingeprägt werden.
Dabei kann sich das Rändelwerkzeug
beispielsweise auf der unmittelbar gegenüberliegenden Lauffläche abstützen, oder
es kann sich auch in den Ecken zwischen den Laufflächen abstützen, so
daß die
Lauffläche
nicht beansprucht wird.
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Beim
Einschieben des Rändelwerkzeugs
in das Außenglied
kann wahlweise ein Antrieb des Rändelrades
das gleichmäßige Einprägen der
Verzahnung unterstützen.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In
einer Weiterentwicklung des Verfahrens läßt man das Rändelrad
an dem im Außenglied
geführten
Innenglied abrollen. Das Innenglied kann sich beispielsweise auf
der dem Rändelrad
gegenüberliegenden
Seite an der Innenseite des Außenglieds
abstützen.
Die Abstützung
kann beispielsweise über Wälzkörper, ein
Gleitelement oder eine Gleitschicht, etwa ein Schmiermittel, erfolgen.
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Vorzugsweise
wird die Verzahnung des Innenglieds mit mindestens einem an dem
Rändelwerkzeug
gehaltenen Rändelrad
eingerollt, indem das Rändelrad
bei einem Ineinanderschieben von Innenglied, Rändelwerkzeug und Außenglied
zwischen Innenglied und Außenglied
abrollt. Das Rändelwerkzeug
stützt
sich somit über
das Innenglied indirekt an der Innenseite des Außengliedes ab.
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Bevorzugt
werden dabei die Verzahnung des Innenglieds und die Verzahnung des
Außenglieds
mit demselben Rändelrad
eingerollt.
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Mit
dem Verfahren können
somit gleichzeitig die Verzahnungen von Innenglied und Außenglied eingeprägt werden.
Es ist aber auch denkbar, daß zunächst die
Verzahnung des Innenglieds eingeprägt oder vorgeprägt wird,
bevor mit dem weiterentwickelten Verfahren die zweite, gegenüberliegende
Verzahnung ebenfalls eingeprägt
wird, wobei gegebenenfalls die vorgeprägte Verzahnung vertieft werden kann.
Dadurch kann die Gleichmäßigkeit
der Verzahnungen einfacher erreicht werden.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
Teleskopmechanismus im Querschnitt;
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2 eine
Draufsicht auf einen Teil eines Käfigs mit eingesetzten Wälzkörpern und
einem Zahnrad, das in eine Verzahnung eines Innenglieds des Teleskopmechanismus
eingreift;
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3 einen
Längsschnitt
eines Außenglieds mit
eingeführtem
Rändelwerkzeug;
und
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4 einen
Längsschnitt
durch ein Außenglied
und ein Innenglied, die zusammen mit einem Rändelwerkzeug ineinandergeschoben
werden.
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Der
in 1 gezeigte Teleskopmechanismus weist ein Innenglied 10 auf,
das beispielsweise als Strangprofil aus Metall, etwa aus Stahl,
hergestellt ist. Sein Außenquerschnitt
hat die Form eines gleichseitigen, an den Ecken abgerundeten Dreiecks und
bildet somit drei in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete
Abflachungen 12. Das Innenglied 10 ist mit Abstand
von einem gleichfalls als Strangprofil aus Metall ausgebildeten
Außenglied 14 umgeben,
dessen Innenquerschnitt an den Außenquerschnitt des Innengliedes
angepaßt
ist und somit ebenfalls drei Abflachungen 16 bildet, die
denen des Innenglieds parallel in Abstand gegenüberliegen.
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Die
Zwischenräume
zwischen den einander zugewandten Abflachungen 12 und 14 des
Innengliedes und des Außengliedes
werden spielfrei von Wälzkörpern 18 ausgefüllt, die
durch auf Block gewickelte Schraubenfedern gebildet werden. Die
Wälzkörper 18 rollen
mit ihrem äußeren Umfang ähnlich wie
die Wälzkörper eines
einfachen Rollenlagers an den Abflachungen 12 und 14 ab,
so daß eine
leichtgängige
Axialverstellung des Innengliedes 10 relativ zum Außenglied 14 ermöglicht wird.
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Die
Schraubenfedern 18 sind in einem einstückigen Käfig 20 aus Kunststoff
gehalten. Der Käfig 20 bildet
drei verdickte Abschnitte 22, die durch zwei flexible Stege 24 miteinander
verbunden sind. Jeder Abschnitt 22 nimmt einen Satz der
Wälzkörper 18 auf,
die in Axialrichtung, also in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene
in 1, hintereinander liegen und so eine stabile Führung des
Innenglieds 10 im Außenglied 14 sicherstellen.
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Das
Innenglied 10 weist an einer abgerundeten Kante zwischen
zwei der Abflachungen 12 eine Verzahnung 26 auf,
der eine Verzahnung 28 auf einer gerundeten Innenseite
des Außenglieds 14 gegenüberliegt.
Im Zwischenraum zwischen dem Innenglied 10 und dem Außenglied 14 ist
ein Zahnrad 30 angeordnet, das mit seinen Zähnen in
die Verzahnungen 26 und 28 eingreift. Das Zahnrad 30 ist
mit Achsfortsätzen 32 in
Aufnahmen 34 der verdickten Abschnitte 22 des
Käfigs 20 gehalten.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf einen Teil des Innenglieds 10 und des
Käfigs 20.
Die Wälzkörper 18 sind
in fensterartigen Durchbrüchen 36 der
Abschnitte 22 angeordnet, die sowohl auf der in 2 sichtbaren
Oberseite als auch auf der unsichtbaren Rückseite nach innen vorspringende
Nasen 38 aufweisen, die den jeweiligen Wälzkörper 18 in
Position halten. Die drei Abschnitte 22 des Käfigs 20,
die durch die beiden flexiblen Stege 24 miteinander verbunden sind,
können
vor dem Einbau in den Teleskopmechanismus die Form eines flachen,
gestreckten Bandes annehmen. Beim Biegen des Käfigs 20 in seine in 1 gezeigte
Form stehen sich dann im Querschnitte die Enden des Käfigs 20 gegenüber, und
das Zahnrad 30 ist zwischen ihnen angeordnet. Das Zahnrad
könnte
aber alternativ auch in einem Fenster in einem der flexiblen Stege 24 angeordnet
sein.
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Das
Zahnrad 30 ist mit seinen Achsfortsätzen 32 locker in
den Aufnahmen 34 gehalten und greift mit einem gewissen
Spiel in die Verzahnungen 26 und 28 ein. Wenn
bei der Übertragung
eines Drehmoments zwischen Innenglied 10 und Außenglied 14 sich
die Wälzkörper 18 geringfügig verformen
und beispielsweise die in 1 in Uhrzeigerrichtung weisenden
Enden der Wälzkörper 18 zwischen
dem Innenglied 10 und dem Außenglied 14 zusammengedrückt werden,
kann sich das Zahnrad 30 immer noch bewegen und bei einer
etwaigen gleichzeitigen Teleskopbewegung vom Käfig mitgeführt werden und sich drehen.
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3 zeigt,
wie bei der Herstellung des Teleskopmechanismus mit einem Rändelrad 40,
das an einem Rändelwerkzeug 42 gelagert
ist, die Verzahnung 28 des Außenglieds 14 eingeprägt wird.
Das Rändelwerkzeug 42 wird
in das Außenglied 14 eingeschoben
und stützt
sich mit einer Gleitfläche 44 auf der
der Verzahnung 28 gegenüberliegenden
Abflachung 16 ab, die als zweite Gleitfläche wirkt.
Alternativ kann die Abstützung
auch an den gerundeten Innenseiten des Außenglieds 14 in 1 links
und rechts neben der unteren Abflachung 16 erfolgen.
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4 zeigt
ein Verfahren, mit dem gleichzeitig die Verzahnung 26 des
Innenglieds 10 und die Verzahnung 28 des Außenglieds 14 eingeprägt werden
kann. Dazu wird ein Rändelrad 46 verwendet, dessen
Durchmesser so gering ist, daß es
zusammen mit dem Innenglied 10 in das Außenglied 14 paßt. Das
Rändelrad 46 ist
an einem nur teilweise dargestellten Rändelwerkzeug 48 gehalten,
das das Innenglied 10 umgreift und Aufnahmen für das Rändelrad 46 und
Wälzlager 50 bildet,
die zwischen der unteren Abflachung 16 des Außenglieds 14 und
der gegenüberliegenden
Abflachung 12 des Innenglieds 10 abrollen.
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Im
gezeigten Beispiel ist das Innenglied 10 mit seinem rechten
Ende 52 zusammen mit dem Rändelwerkzeug 48 in
das linke Ende 54 des Außenglieds 14 eingeschoben
worden. Dabei kann wahlweise Druck auf das Innenglied 10 oder
auf das Rändelwerkzeug 48 ausgeübt werden.
Wird Druck nur auf das Innenglied 10 ausgeübt, so kann
das Rändelwerkzeug
in axialer Richtung des Außenglieds 14 eine
so geringe Ausdehnung aufweisen, daß es vollständig in das Außenglied 14 eintritt.
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Bei
den beschriebenen Beispielen kann das Einprägen der Verzahnungen 26 und 28 durch
mehrfaches Einrollen mit den Rändelrädern 40 oder 46 erfolgen.
Es ist auch denkbar, mehrere Rändelräder oder
Sätze von
Rändelrädern unterschiedlicher
Größe und/oder
unterschiedlicher Formgebung ihrer Rändelzähne einzusetzen.
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Bei
dem in 4 gezeigten Beispiel kann wahlweise die Verzahnung 26 des
Innenglieds 10 schon eingeprägt oder vorgeprägt sein,
bevor auf die dargestellte Weise die zweite, gegenüberliegende Verzahnung 28 ebenfalls
eingeprägt
wird.
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Bei
dem in 3 gezeigten Beispiel kann wahlweise die Abstützung des
Rändelwerkzeugs 42 auch
mit Hilfe von Wälzlagern
anstelle von Gleitflächen
erfolgen. Wälzlager
können
auch zusätzlich
zu Gleitflächen
eingesetzt werden. Andererseits kann bei dem in 4 beschriebenen
Beispiel auf die Wälzlager 50 auch
verzichtet werden, und das Innenglied 10 kann sich, beispielsweise über ein
auf die Abflachung 16 aufgelegtes, zusätzliches Gleitelement, auf
der Abflachung 16 abstützen.
Der Durchmesser des Rändelrads 46 kann
dann größer ausgebildet
sein als in 4 gezeigt, da der Raumbedarf für die Wälzlager
entfällt.