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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Linearlageranordnung einer teleskopischen
Lenkspindelführung, insbesondere eine Laufbahnhülse
für eine Linearlageranordnung einer teleskopischen Lenkspindelführung.
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Hintergrund der Erfindung
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In
konventionellen Lenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge werden
Linearlageranordnungen für teleskopische Lenkspindelführungen
eingesetzt, um einen axialen Versatz des Lenkgestänges
auszugleichen.
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Aus
der Druckschrift
US
2008/0125231 A1 ist eine teleskopische Lenkspindelführung
mit einer Linearlageranordnung bekannt, die zwei ineinander gesteckte
Wellen umfasst, die gleitend in einer Längsrichtung relativ
zueinander bewegbar sind, wobei ein Drehmoment von der einen auf
die andere Welle übertragbar ist. Zwischen den beiden Wellen sind
Wälzkörper angeordnet, so dass eine möglichst reibungsfreie
gleitende Bewegung in Längsrichtung möglich ist.
Zwischen den Wälzkörpern und der inneren Welle
sind darüber hinaus einzel ne Profile mit dünnwandigem
Querschnitt angeordnet, die sich in Längsrichtung der Linearlageranordnung
erstrecken und derart gebogen sind, dass diese jeweils eine Blattfeder
bilden und eine Federkraft auf die Wälzkörper
in radialer Richtung entfalten. Hierbei ist für jeweils
eine sich in Längsrichtung erstreckende Reihe von Wälzkörpern
jeweils eine separate Blattfeder vorgesehen.
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Aus
der Druckschrift
US 4,898,566 ist
eine Linearlageranordnung bekannt, bei der zwischen den Wälzkörpern
und der Welle oder zwischen dem Gehäuse und den Wälzkörpern
abschnittsweise Federmittel zur Bereitstellung von in radialer Richtung
wirkenden Federkräften vorgesehen sind.
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Die
Druckschrift
DE 198
17 290 A1 beschreibt ein Längswälzlager,
das aus einer Außenhülse und einem in einer Bohrung
der Außenhülse angeordneten dünnwandigen
Innenrohr sowie zwischen der Außenhülse und dem
Innenrohr in längsverlaufenden Rillen angeordneten Wälzkörpern
besteht. Um eine hohe Tragfähigkeit, eine Übertragbarkeit
großer Drehmomente und eine hohe Biegefestigkeit zu erreichen,
besteht das Innenrohr aus einem sternförmigen, in Umfangsrichtung
gewellten Rohr, dessen durch die Wellen gebildeten Rillen die Laufbahnen
für die Wälzkörper bilden. In den Rillen
des Innenrohrs und/oder in Rillen der Außenhülse
können hierbei gehärtete Laufbahnplatten eingelegt sein.
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Insbesondere
bei elektrisch unterstützen Servolenkungen mit einer Servoeinheit
in einer Längssäule (sog. Column Driven Power
Assisted Steering) werden zunehmend höhere Leitungswerte, insbesondere
Drehmomentübertragungen, und eine Möglichkeit
zur Nutzung für schwerere Fahrzeuge gefordert. Die bekannten
Linearlageranordnungen können die gestiegenen Drehmomentanforderungen in
der Regel nicht erfüllen, da diese entweder spielbehaftet
sind oder hohe Verschiebekräfte aufweisen, wenn die Anordnung
mit einem Drehmoment beaufschlagt ist. Dies kann zu hohem Verschleiß und
frühem Ausfall der entsprechenden Teile führen.
Darüber hinaus umfassen die Linearlageranordnungen gemäß dem
Stand der Technik eine große Anzahl von Einzelteilen, die eine
hohe Komplexität der Anordnung bzw. deren Montage und dementsprechend hohe
Herstellungskosten bewirken. Darüber hinaus erhöht
die Vielzahl miteinander in Kontakt stehender Komponenten eine Toleranzempfindlichkeit
der gesamten Linearlageranordnung, so dass die Toleranzen gering
gehalten werden müssen. Darüber hinaus weisen
Linearlageranordnungen gemäß dem Stand der Technik
den Nachteil auf, dass sie nur eine stark begrenzte Tragfähigkeit
aufweisen, die sich daraus ergibt, dass sich die Kugeln nicht über
eine Laufbahn mit einer definierter Schmiegung im Kontaktbereich der
Lageranordnung abstützen können und ferner keine
hohen Drehmomente bei gleichzeitiger Wälzbewegung übertragen
können.
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Aufgabe der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine spielfreie Linearlageranordnung
mit hoher Tragfähigkeit bereitzustellen, die eine einfache und
kostengünstige Montage und eine geringe Anzahl von Komponenten
umfasst und gleichzeitig eine hohe Drehmomentübertragung
bei gleichzeitiger Linearbewegung bzw. bei gleichzeitigem Wälzhub
erlaubt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Linearlageranordnung
einer teleskopischen Lenkspindelführung mit einer nach
Anspruch 1 ausgebildeten Laufbahnhülse gelöst.
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Hierbei
wird eine Laufbahnhülse für eine Linearlageranordnung
einer teleskopischen Lenkspindelführung zur Anordnung zwischen
einem Gehäuse und einer relativ hierzu in einer Längsrichtung
verschiebbaren Welle bereitgestellt, wobei die Laufbahnhülse
ein sich in der Längsrichtung erstreckendes Profil mit
einem dünnwandigen Querschnitt aufweist und tragende Abschnitte
der Laufbahnhülse zum Abrollen von Wälzkörpern
vorgesehen sind, wobei die Laufbahnhülse umgreifend einen
sich in der Längsrichtung erstreckenden Aufnahmeraum zur Aufnahme
der Welle umschließt.
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Demnach
kann die Laufbahnhülse als sich in einer Längsrichtung
erstreckendes Bauteil mit einem beliebigen dünnwandigen
Querschnitt und einer sich ebenfalls in Längsrichtung erstreckenden
Ausnehmung, wie bspw. eine rohrförmige oder zylindrische Hülse
oder ein Hohlprofil mit beliebigem Querschnitt, ausgebildet sein,
wobei der Querschnitt in Längsrichtung der Laufbahnhülse
konstant ist.
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Die
Laufbahnhülse weist somit eine innere und eine äußere
Oberfläche auf und umschließt in ihrem Inneren
ein Volumen, das in einem Einbauzustand der Laufbahnhülse
mindestens zur Aufnahme der Welle ausgebildet ist. Des weiteren
weist die Laufbahnhülse Stirnseiten auf, durch die sich
die Welle in das Innere der Laufbahnhülse erstrecken kann.
Die Laufbahnhülse kann somit im Einbauzustand die Welle
mindestens teilweise umgreifen bzw. sogar vollständig umschließen.
Sind je nach Ausführungsform außerdem Wälzkörper
und ggf. Käfige zwischen der Laufbahnhülse und
der Welle vorgesehen, so werden diese selbstverständlich
ebenfalls umgriffen bzw. umschlossen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist die Laufbahnhülse
einstückig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Laufbahnhülse
aus einem einzelnen Bauteil besteht. Dies kann entweder als ein
Bauteil aus homogenem Material oder aus mehreren Einzelteilen hergestellt
sein, die untrennbar miteinander verbunden sind.
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Entsprechend
einer anderen Ausführungsform ist die Laufbahnhülse
als gebogenes Blechteil ausgebildet. Demnach kann ein dünnwandiges Blechstück
derart umgeformt sein, dass die sich in Längsrichtung erstreckende
Laufbahnhülse mit dem gewünschten Querschnitt
gebildet wird. Hierzu kann das Blech derart gebogen sein, dass einander
entgegengesetzte seitliche Stirnflächen einer Blechplatte bei
gleichzeitiger Biegung der Blechplatte zusammengeführt
bzw. in Kontakt miteinander gebracht werden. Somit ist es möglich,
die Laufbahnhülse spanlos auf einfache Art und Weise herzustellen.
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Außerdem
kann die Laufbahnhülse in Längsrichtung mindestens
partiell zumindest einen Schlitz aufweisen. Die Wandung der Laufbahnhülse
kann demnach mit mindestens einem partiell ausgebildeten Schlitz
ausgeführt sein. Außerdem ist es möglich, dass
sich der Schlitz über die gesamte Länge der Laufbahnhülse
erstreckt. Die Laufbahnhülse weist in beiden Fällen
mindestens in dem Bereich des Schlitzes einen geöffneten
Querschnitt auf, wobei der Schlitz im Verhältnis zu den übrigen
Abmessungen der Laufbahnhülse klein gewählt sein
kann. Besteht die Laufbahnhülse, wie voranstehend beschrieben, aus
einer gebogenen Blechplatte, so kann bspw. beim Zusammenführen
der entgegengesetzten Stirnseiten ein Spalt zwischen den beiden
Stirnseiten vorgesehen sein, so dass kein vollständig geschlossener
Querschnitt entsteht und der Spalt den Schlitz definiert. Der Schlitz
erlaubt bspw. ein Aufspreizen der Laufbahnhülse bei einer
Montage eines Käfigs oder einer Welle im Inneren der Laufbahnhülse.
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Entsprechend
einer weiteren Ausführungsform weisen die tragenden Bereiche
mindestens eine Wölbung auf. Demnach können die
tragenden Bereiche bspw. konvex oder konkav ausgebildet sein, so dass
diese als Blattfedern wirken und dadurch eine federnde Wirkung dieser
tragenden Bereiche erzielt werden kann. Somit ist es möglich,
eine Federkraft auf die Wälzkörper bereitzustellen,
die zu einer Spielreduzierung der gesamten Linearlageranordnung
im Einbauzustand genutzt werden kann.
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Außerdem
kann die Laufbahnhülse zwischen den tragenden Bereichen
eine Anzahl von Durchbrüchen umfassen. Demnach sind in
der Wandung der Laufbahnhülse zwischen den tragenden Bereichen,
und somit in den nicht tragenden Bereichen, Ausnehmungen oder Durchbrüche
vorgesehen die eine Einsparung von Material und Gewicht erlauben.
Des weiteren kann ein Biegevorgang zur Herstellung der Laufbahnhülse
erleichtert werden, wenn die Durchbrüche in den zu biegenden
Bereichen angeordnet sind. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass eine
ausreichende Stabilität und Tragfähigkeit der Laufbahnhülse
erhalten bleibt.
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Des
weiteren kann die Laufbahnhülse an Stirnseiten der Laufbahnhülse
Laschen zur Begrenzung einer Käfigbewegung umfassen. Demnach
können an den Stirnseiten bspw. abgewinkelte Laschen als
Anschläge vorgesehen sein, die in einem Einbauzustand den
Bewegungsumfang des Käfigs auf die Länge der Laufbahnhülse
begrenzen. Der Käfig kann auf diese Weise von den Laschen
im Bereich der Laufbahnhülse zurückgehalten werden,
so dass hiermit eine Verliersicherung für den Käfig
bereitgestellt wird. Im Falle einer aus Blech gebogenen Laufbahnhülse
können die Laschen ebenfalls im Bereich der Stirnseiten
durch entsprechendes Umformen des Blechs bereitgestellt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform umfasst die Laufbahnhülse
im Querschnitt die Form eines gleichseitigen Dreiecks, wobei mindestens
Abschnitte von Seitenflächen als tragende Abschnitte ausgebildet
sind. Demnach ist die Laufbahnhülse als Dreiecksprofil
ausgeführt, wobei die Kanten der Laufbahnhülse
abgerundet sind. Die Seitenflächen der Laufbahnhülse
können hierbei als Laufbahnen für die Wälzkörper
genutzt werden.
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Des
weiteren können mindestens die tragenden Abschnitte gehärtet
sein. Somit ist es möglich, eine Oberflächenbeschaffenheit
der als Laufbahnen für die Wälzkörper
eingesetzten tragenden Abschnitte bspw. durch Einsatzhärten
oder Durchhärten zu verbessern. Des weiteren kann auch
vergütetes Material verwendet werden. Dieses kann bspw.
ein Vergütungsgrad von > 380
HV aufweisen.
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Des
weiteren wird eine Linearlageranordnung zur teleskopischen Lenkwellenführung
mit mindestens einem Gehäuse, einer relativ hierzu in einer Längsrichtung
verschiebbaren Welle, Wälzkörpern und einer zwischen
dem Gehäuse und der Welle angeordneten Laufbahnhülse
bereitgestellt, wobei die Laufbahnhülse gemäß der
voranstehenden Beschreibung ausgeführt ist.
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Des
weitern kann die Laufbahnhülse an dem Gehäuse
angeordnet sein und die Wälzkörper rollen zur
Bereitstellung der relativen Verschiebung der Welle bzgl. des Gehäuses
einerseits auf der Welle und andererseits auf den tragenden Bereichen
der Laufbahnhülse ab. Somit ist der Käfig mit
den Wälzkörpern im Inneren der Laubahnhülse
angeordnet, wobei die Laufbahnhülse selbst unbeweglich
bezüglich des Gehäuses an diesem fixiert ist.
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Entsprechend
einer anderen Ausführungsform ist die Laufbahnhülse
an der Welle angeordnet und die Wälzkörperrollen
rollen zur Bereitstellung der relativen Verschiebung der Welle bzgl.
des Gehäuses einerseits an dem Gehäuse und andererseits
auf den tragenden Bereichen der Laufbahnhülse ab. Somit
umgreift der Käfig mit den Wälzkörpern
die Laufbahnhülse, wobei die Laufbahnhülse selbst
unbeweglich an der Welle fixiert ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform sind die Wälzkörper
als Nadeln ausgebildet. Auf diese Weise wird eine hohe Tragfähigkeit
der Linearlageranordnung bereitgestellt. Selbstverständlich
sind jedoch auch andere Formen von Wälzkörpern
möglich, wie bspw. Kugeln, Zylinder, Kegel oder andere
bekannte Wälzkörperformen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In den dazugehörigen
Zeichnungen zeigt dabei
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1 eine
Laufbahnhülse gemäß der Beschreibung
in perspektivischer Ansicht,
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2 eine
Laufbahnhülse gemäß der Beschreibung
in einer Seitenansicht,
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3 eine
stirnseitige Vorderansicht einer ersten Ausführungsform
einer Linearlageranordnung gemäß der Beschreibung,
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4 eine
stirnseitige Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform
einer Linearlageranordnung gemäß der Beschreibung,
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Linearlageranordnung gemäß 4,
und
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6 zeigt
eine weitere perspektivische Ansicht der Linearlageranordnung gemäß 5.
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Ausführliche Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Laufbahnhülse 10 gemäß der
Beschreibung in perspektivischer Ansicht. Die Laufbahnhülse 10 umfasst
ein sich in einer Längsrichtung erstreckendes einstückiges
Profil mit einem dünnwandigen Querschnitt, der eine im
wesentlichen dreieckige Querschnittsform aufweist, wobei die Seitenlängen
des gebildeten Dreiecks gleich lang und die Ecken der dreieckigen
Querschnittsform abgerundet ausgebildet sind. Die beschriebene Laufbahnhülse 10 ist
aus einem dünnwandigen Blech hergestellt und ist derart
umgeformt, dass in Längsrichtung verlaufende Stirnflächen
des Blechs benachbart voneinander angeordnet sind bzw. derart aneinander stoßen,
dass ein schmaler sich in Längsrichtung der Laufbahnhülse 10 erstreckender
Schlitz 14 zwischen den beiden Stirnflächen des
Blechs gebildet wird. Die Laufbahnhülse 10 umschließt
somit einen sich in der Längsrichtung erstreckenden Aufnahmeraum
zur Aufnahme einer Welle 32. In einer Wandung der Laufbahnhülse 10 sind
Durchbrüche 12 vorgesehen, die zwischen benachbarten
tragenden Bereichen 11 der Laufbahnhülse 10 angeordnet
und zur Material- und Gewichtsreduktion der Laufbahnhülse 10 vorgesehen
sind. Darüber hinaus können die Durchbrüche entsprechend
der dargestellten Ausführungsform insbesondere in umgeformten
Bereichen der Laufbahnhülse 10 vorgesehen sein,
so dass ein Umformvorgang des Blechs in die gewünschte
Form erleichtert wird. Die Durchbrüche 12 sind
derart ausgestaltet, dass lediglich im Bereich der beiden Enden
bzw. Stirnseiten A bzw. B der Laufbahnhülse 10 jeweils
ein in einer Umfangsrichtung umlaufendes Band bereitgestellt wird,
das die verbleibenden tragenden Bereiche 11 verbindet und
zusammen mit diesen die Durchbrüche 12 umrandet.
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Des
weiteren umfasst die dargestellte Laufbahnhülse 10 an
ihren Stirnseiten A bzw. B nach innen gerichtete, abgewinkelte Laschen 13,
die dazu vorgesehen sind, einen innerhalb der Laufbahnhülse 10 relativ
zu dieser beweglichen Käfig in dessen Bewegungsumfang in
der Längsrichtung zu begrenzen, so dass dieser nicht aus
der Laufbahnhülse 10 austreten kann. Ist der relativ
zu der Laufbahnhülse 10 bewegliche Käfig
auf einer Außenseite der Laufbahnhülse 10 angeordnet
(nicht dargestellt), so müssen die Laschen 13 nach
außen gerichtet sein.
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2 zeigt
eine Laufbahnhülse 10 gemäß der
Beschreibung in einer Seitenansicht. Diese ist partiell aufgebrochen
und zeigt einen im Inneren der Laufbahnhülse 10 angeordneten
Käfig 21 und Wälzkörper 22,
die auf den tragenden Bereichen 11 der Laufbahnhülse 10 abrollen.
Der Bewegungsumfang des Käfigs 21 bzw. der darin
angeordneten Wälzkörper 22 ist an den
beiden Stirnseiten A und B der Laufbahnhülse 10 mittels
der nach innen abgewinkelten Laschen 13 in Längsrichtung
der Laufbahnhülse 10 begrenzt.
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3 zeigt
eine stirnseitige Vorderansicht einer Linearlageranordnung 30 mit
einem Gehäuse 31 und einer relativ zu dem Gehäuse 31 in
einer Längsrichtung senkrecht zur Bildebene verschiebbaren
Welle 32. An einer Innenseite des Gehäuses 31 ist
umlaufend die Laufbahnhülse 10 angeordnet, die unbeweglich
zu dem Gehäuse 31 fixiert ist und hierzu gegenüber
dem Gehäuse 31 verspannt sein kann. Zur Bereitstellung
der nach außen in Richtung einer Innenwandung des Gehäuses 31 gerichteten
Spannkraft weist die Laufbahnhülse 10 den in Längsrichtung
verlaufenden Schlitz 14 auf, so dass die Laufbahnhülse 10 in
einem komprimierten Zustand in das Gehäuse 31 eingesetzt
werden und sich über eine aufweitende Rückstellkraft
in einem eingebautem Zustand gegen die Innenwandung des Gehäuses 31 pressen
kann. Auf einer Innenseite der Laufbahnhülse 10 sind
an den tragenden Bereichen 11 die Wälzkörper 22 angeordnet,
die einerseits auf den tragenden Bereichen 11 und andererseits
auf der Oberfläche der Welle 32 abrollen. Die
Wälzkörper 22 sind in der dargestellten
Ausführungsform als Nadeln ausgebildet und in dem die Welle 32 umgreifenden
Käfig 21 angeordnet. Die beschriebene Welle 32 weist
einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt mit gleichen Seitenlängen
auf, wobei die Ecken des Querschnitts und damit die Kanten der Welle 32 abgerundet
sind. Entsprechend diesem Querschnitt sind die die Welle umgreifenden
Querschnitte des Käfigs 21, der Laufbahnhülse 10 und
des Gehäuses 31 gewählt. Selbstverständlich
kann ebenso ein beliebiger anderer Querschnitt der gesamten Linearlageranordnung 30 und
der jeweiligen Komponenten zugrunde gelegt werden, wie bspw. ein
viereckiger oder anderer polygoner Querschnitt.
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4 zeigt
eine stirnseitige Vorderansicht einer Linearlageranordnung 40,
die im wesentlichen entsprechend der in 3 beschriebenen
Ausführungsform ausgebildet ist. Jedoch weist die in 4 dargestellte
Laufbahnhülse 10 darüber hinaus im Bereich
der Stirnseite A bzw. B Laschen 13 zur Begrenzung des Bewegungsumfangs
des Käfigs 21 auf.
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In 5 ist
eine perspektivische Ansicht der Linearlageranordnung 50 mit
einer Welle 32, einem Käfig 21 und einer
Laufbahnhülse 10 in einem zusammengebauten Zustand
dargestellt.
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6 zeigt
eine weitere perspektivische Ansicht einer Linearlageranordnung 60 gemäß 5 mit
einer Welle 32, einem Käfig 21 und einer
Laufbahnhülse 10 in einem zusammengebauten Zustand, wobei
die Laufbahnhülse 10 den in Längsrichtung verlaufenden
Schlitz 14 umfasst und die Wälzkörper 22 nach
außen sichtbar in dem Käfig 21 zwischen
der Welle 32 und der Laufbahnhülse 10 angeordnet
sind.
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- 10
- Laufbahnhülse
- 11
- tragende
Bereiche
- 12
- Durchbruch
- 13
- Laschen
- 14
- Schlitz
- 21
- Käfig
- 22
- Wälzkörper
- 30
- Linearlageranordnung
- 31
- Gehäuse
- 32
- Welle
- 40
- Linearlageranordnung
- 50
- Linearlageranordnung
- 60
- Linearlageranordnung
- A
- erste
Stirnseite
- B
- zweite
Stirnseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2008/0125231
A1 [0003]
- - US 4898566 [0004]
- - DE 19817290 A1 [0005]