-
Die Erfindung betrifft eine Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug.
-
Stand der Technik
-
Lenkzwischenwellen sind in der Regel derart konzipiert, dass diese verlängerbar und/oder verkürzbar ausgebildet sind. Damit soll erreicht werden, dass bei einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges auftretende Relativbewegungen zwischen einer Fahrerkabine und einem Fahrzeugchassis ohne Beeinträchtigung auf das Lenkverhalten des Kraftfahrzeuges bleiben.
-
Die
US 2011/0098121 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Koppeln einer inneren Welle und einer äußeren Welle, welche in Richtung einer gemeinsamen Achse verschiebbar sind. Zwischen den beiden Wellen sind Kugeln vorgesehen. Die Kugeln sind in axialen Nuten der inneren Welle sowie in axialen Nuten der äußeren Welle angeordnet. Jede Reihe von Kugeln wird durch ein in der Nut der Innenwelle angeordnetes elastisches Element in Position gehalten, welches eine durch eine jeweilige axiale Nut der inneren Welle sowie eine jeweilige axiale Nut der äußeren Welle ausgebildete Rollenbahn mit einer Federkraft beaufschlagt.
-
Durch das Erfordernis der Federkraftbeaufschlagung der Rollenbahn zum Positionieren bzw. Halten der Kugeln in der Rollenbahn mit einem relativ großen Federweg kommt es zu einem, je nach Krafteinwirkung auf die Rollenbahn, hohen Spiel der Kugeln. Des Weiteren ist vorstehend genannte Vorrichtung nicht für einen Einsatz im Bereich von Nutzfahrzeugen und der damit verbundenen Materialbeanspruchung geeignet.
-
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug anzugeben, welche kostengünstig herstellbar ist, eine hohe Haltbarkeit aufweist und einen effektiven Spielausgleich der relativ zueinander verschiebbaren Komponenten der Lenkzwischenwelle ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird mit einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe mit einem Verfahren zum Betreiben einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung schafft eine Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug mit einer äußeren Hohlwelle, einer zumindest teilweise in der äußeren Hohlwelle angeordneten inneren Hohlwelle, einer in der äußeren Hohlwelle angeordneten, die äußere Hohlwelle und die innere Hohlwelle miteinander verbindenden Profilwelle und einer Mehrzahl von, die Profilwelle in der äußeren Hohlwelle führenden Führungsanordnungen zum Verschieben der Profilwelle und der mit ihr verbundenen inneren Hohlwelle in Axialrichtung der äußeren Hohlwelle, wobei die Mehrzahl von Führungsanordnungen jeweils einen an einem Innenumfang der äußeren Hohlwelle im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt, jeweils eine an einem Aufnahmeabschnitt der Profilwelle angeordnete, im Wesentlichen konkav ausgebildete Führungsschiene, und jeweils eine Mehrzahl von zwischen dem jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt der äußeren Hohlwelle und der jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Führungsschiene angeordneten Kugeln aufweist, wobei zwischen der jeweiligen Führungsschiene und dem Aufnahmeabschnitt der Profilwelle ein elastisches Element angeordnet ist, welches dazu ausgebildet ist, einen Spielausgleich der Führungsanordnung bereitzustellen und ein von der äußeren Hohlwelle auf die Führungsanordnung wirkendes Drehmoment auf die Profilwelle zu übertragen.
-
Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer äußeren Hohlwelle. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Bereitstellen einer zumindest teilweise in der äußeren Hohlwelle angeordneten inneren Hohlwelle. Das Verfahren umfasst überdies ein Bereitstellen einer in der äußeren Hohlwelle angeordneten, die äußere Hohlwelle und die innere Hohlwelle miteinander verbindenden Profilwelle. Das Verfahren umfasst zusätzlich ein Bereitstellen einer Mehrzahl von, die Profilwelle in der äußeren Hohlwelle führenden Führungsanordnungen zum Verschieben der Profilwelle und der mit ihr verbundenen inneren Hohlwelle in Axialrichtung der äußeren Hohlwelle, wobei die Mehrzahl von Führungsanordnungen jeweils einen an einem Innenumfang der äußeren Hohlwelle im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt, jeweils eine an einem Aufnahmeabschnitt der Profilwelle angeordnete, im Wesentlichen konkav ausgebildete Führungsschiene, und jeweils eine Mehrzahl von zwischen dem jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt der äußeren Hohlwelle und der jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Führungsschiene angeordneten Kugeln bereitstellen, wobei zwischen der jeweiligen Führungsschiene und dem Aufnahmeabschnitt der Profilwelle ein elastisches Element bereitgestellt wird, welches ein Spiel der Führungsanordnung ausgleicht und ein von der äußeren Hohlwelle auf die Führungsanordnung wirkendes Drehmoment auf die Profilwelle überträgt.
-
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug dahingehend zu verbessern, dass der Spielausgleich durch Zusammenwirken der jeweiligen Führungsschiene mit dem elastischen Element einen kontinuierlichen Spielausgleich zwischen der äußeren Hohlwelle und der mit der inneren Hohlwelle verbundenen Profilwelle ermöglicht und wobei die Führungsanordnung ferner derart ausgebildet ist, dass diese ein an der äußeren Hohlwelle anliegendes Drehmoment auf die Profilwelle übertragen kann. Eine derartige Anordnung erfüllt zudem die Anforderungen an eine Haltbarkeit der Lenkzwischenwelle für eine Verwendung im Bereich von Nutzfahrzeugen.
-
Weitere Vorteile sind eine durch das Vorsehen des elastischen Elementes zwischen der jeweiligen Führungsschiene und dem Aufnahmeabschnitt der Profilwelle verbesserte Vibrationsdämpfung der Lenkzwischenwelle. Des Weiteren weist die Lenkzwischenwelle eine in vorteilhafter Weise reduzierte Reibung bei einer axialen Verstellung der inneren Hohlwelle relativ zu der äußeren Hohlwelle auf.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das elastische Element durch einen Gummistreifen ausgebildet ist, welcher durch Vulkanisation zwischen der jeweiligen Führungsschiene und dem jeweiligen Aufnahmeabschnitt der Profilwelle montierbar ist. Die Komponenten der Führungsanordnung, d. h. das elastische Element, die Führungsschiene und die Mehrzahl von Kugeln können somit in vorteilhafter Weise vor Einfügen der Profilwelle in die äußere Hohlwelle auf der Profilwelle vormontiert werden. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Montage der Komponenten der Lenkzwischenwelle.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das jeweilige elastische Element bei Anliegen eines Drehmoments in Dickenrichtung komprimierbar und bei einem Spielausgleich der Führungsanordnung in Breitenrichtung scherbar ist. Dadurch kann ein effektiver, kontinuierlicher Spielausgleich zwischen der Führungsschiene und dem in der äußeren Hohlwelle konkav ausgebildeten Abschnitt zur Aufnahme der Kugeln vorgesehen werden. Des Weiteren kann aufgrund der Scherbarkeit des elastischen Elementes eine effektive Drehmomentübertragung von der äußeren Hohlwelle an die innere Hohlwelle ermöglicht werden. Das elastische Element weist in vorteilhafter Weise in Komprimierungsrichtung eine hohe Widerstandskraft auf. Dies ist vorteilhaft zur Drehmomentübertragung. Das elastische Element weist des Weiteren in Scherrichtung eine geringe Widerstandskraft auf. Dies ist vorteilhaft für einen Spielausgleich.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Profilwelle einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser aufweist, an welchem diese an einem jeweiligen Aufnahmeabschnitt der Profilwelle durch die Führungsanordnung mit einem Innenumfang der äußeren Hohlwelle drehfest verbunden ist, und wobei die Profilwelle einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser aufweist, an welchem diese mit einem Innenumfang der inneren Hohlwelle drehfest verbunden ist, wobei der zweite Durchmesser geringer als der erste Durchmesser ist. Durch Ausbildung der Profilwelle mit Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers kann ein einfaches und sicheres Verbinden der Profilwelle mit der äußeren Hohlwelle an dem Abschnitt mit einem größeren Durchmesser, sowie ein Verbinden der Profilwelle mit der inneren Hohlwelle an dem Abschnitt mit geringerem Durchmesser vorgesehen werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die äußere Hohlwelle im Bereich der an ihrem Innenumfang im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitte jeweils einen an ihrem Außenumfang im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt aufweist, wobei eine Wölbung der jeweils an dem Innenumfang der äußeren Hohlwelle ausgebildeten Abschnitte im Wesentlichen einer Wölbung der jeweils an dem Außenumfang der äußeren Hohlwelle ausgebildeten Abschnitte entspricht. Dadurch kann eine erforderliche Festigkeit der äußeren Hohlwelle speziell in den Bereichen ermöglicht werden, in welchen eine Drehmomentübertragung von der äußeren Hohlwelle mittels der Führungsanordnung auf die Profilwelle sowie ein Spielausgleich der Führungsanordnung durchgeführt wird.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Wanddicke der äußeren Hohlwelle im Bereich der an ihrem Innenumfang im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitte und der an dem Außenumfang der äußeren Hohlwelle ausgebildeten Abschnitte größer als in einem restlichen Umfangsbereich der äußeren Hohlwelle ausgebildet ist. Aufgrund der punktuell höheren Beanspruchung der äußeren Hohlwelle in den Bereichen der Drehmomentübertragung zwischen der äußeren Hohlwelle und der Profilwelle ist es vorteilhaft, diese Bereiche mit einer relativ zu einem restlichen Umfangsbereich der äußeren Hohlwelle höheren Dicke auszubilden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die jeweilige Führungsschiene auf einer zur äußeren Hohlwelle zugewandten Seite im Wesentlichen konkav ausgebildet ist, und auf einer zur Profilwelle zugewandten Seite eine Verzahnung aufweist, welche mit einer Verzahnung des Aufnahmeabschnitts im Eingriff ist. Durch Ausbilden der Führungsschiene mit einer Verzahnung, welche in die Verzahnung des Aufnahmeabschnitts eingreift, kann eine effektive Drehmomentübertragung von der äußeren Hohlwelle mittels der Führungsanordnung an die Profilwelle ermöglicht werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von Kugeln jeweils durch Abstandshalter voneinander getrennt sind, wobei die Abstandshalter eine zylindrische Form mit konkav ausgebildeten Innenflächen aufweisen. Durch Vorsehen der Abstandshalter zwischen den jeweiligen Kugeln kann in vorteilhafter Weise ein durch Berührungskontakt der Kugeln resultierender Bremseffekt bei dem axialen Verschieben der inneren Hohlwelle relativ zu der äußeren Hohlwelle verhindert werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Profilwelle einen im Wesentlichen exzentrischen zylindrischen Querschnitt aufweist, wobei die Profilwelle in einem ersten Abschnitt der inneren Hohlwelle eine Spielpassung und in einem zweiten Abschnitt der inneren Hohlwelle eine Presspassung aufweist. Dadurch kann ein leichtes Einfügen der Profilwelle in die innere Hohlwelle mit anfänglich geringem Widerstand ermöglicht werden. Nach dem anfänglichen Einfügen der Profilwelle in die innere Hohlwelle ist die Profilwelle in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass eine Presspassung zwischen der Profilwelle und der inneren Hohlwelle erreichbar ist. Somit kann ein sicheres Einfügen und eine zuverlässige Drehmomentübertragung zwischen der Profilwelle und der inneren Hohlwelle ermöglicht werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das elastische Element durch einen Gummistreifen ausgebildet wird, welcher durch Vulkanisation zwischen der jeweiligen Führungsschiene und dem jeweiligen Aufnahmeabschnitt der Profilwelle montiert wird. Die Komponenten der Führungsanordnung, d. h. das elastische Element, die Führungsschiene und die Mehrzahl von Kugeln, können somit in vorteilhafter Weise vor Einfügen der Profilwelle in die äußere Hohlwelle auf der Profilwelle vormontiert werden. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Montage der Komponenten der Lenkzwischenwelle.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das jeweilige elastische Element bei Anliegen eines Drehmoments in Dickenrichtung komprimiert und bei einem Spielausgleich der Führungsanordnung in Breitenrichtung geschert wird. Dadurch kann ein effektiver, kontinuierlicher Spielausgleich zwischen der Führungsschiene und dem in der äußeren Hohlwelle konkav ausgebildeten Abschnitt zur Aufnahme der Kugeln vorgesehen werden. Des Weiteren kann aufgrund der Scherbarkeit des elastischen Elementes eine effektive Drehmomentübertragung von der äußeren Hohlwelle an die innere Hohlwelle ermöglicht werden. Das elastische Element weist in vorteilhafter Weise in Komprimierungsrichtung eine hohe Widerstandskraft auf. Dies ist vorteilhaft zur Drehmomentübertragung. Das elastische Element weist des Weiteren in Scherrichtung eine geringe Widerstandskraft auf. Dies ist vorteilhaft für einen Spielausgleich.
-
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
-
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
-
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
-
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
2 eine Längsschnittansicht eines in 1 gekennzeichneten Teilabschnitts der Lenkzwischenwelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
3 eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Schnittebene B-B der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
4 eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Schnittebene C-C der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
5 eine vergrößerte Detailansicht des in 3 dargestellten Bereiches F der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
6 eine vergrößerte Detailansicht des in 4 dargestellten Bereiches G der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
7 eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Schnittebene D-D der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
8 eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Schnittebene E-E der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
9 eine Explosionsdarstellung der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
10 eine Querschnittsansicht einer in 9 dargestellten inneren Hohlwelle der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
11 eine Querschnittsansicht einer in 9 dargestellten Profilwelle der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
-
12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Lenkzwischenwelle 1 für ein Kraftfahrzeug weist eine äußere Hohlwelle 10, eine innere Hohlwelle 12 und eine (in 1 nicht gezeigte), die äußere Hohlwelle 10 und die innere Hohlwelle 12 miteinander verbindende Profilwelle auf. Die Lenkzwischenwelle 1 ist an einem ersten Ende mit einem ersten Kugelgelenk 61 und an einem zweiten Ende mit einem zweiten Kugelgelenk 62 verbunden. Die Lenkzwischenwelle 1 ist basierend auf einer Ausgangsstellung teleskopisch verlängerbar und verkürzbar, um bei einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges auftretende Relativbewegungen zwischen einer Fahrerkabine und einem Chassis derart auszugleichen, dass diese ohne Beeinträchtigung auf das Lenkverhalten des Fahrzeuges bleiben. Die Lenkzwischenwelle 1 weist des Weiteren an einem Ende der äußeren Hohlwelle 10, an welchem die innere Hohlwelle 12 aus der äußeren Hohlwelle 10 austritt, einen Abstreifer 63 auf, welcher vorzugsweise eine Dichtung aufweist.
-
Bei einer durch eine Drehbewegung einer Lenksäule des Kraftfahrzeuges herbeigeführten Drehung der äußeren Hohlwelle 10 findet somit eine Übertragung des Drehmoments auf die innere Hohlwelle 12 und von dieser an ein Lenkgetriebe des Kraftfahrzeuges statt.
-
2 zeigt eine Längsschnittansicht eines in 1 gekennzeichneten Teilabschnitts der Lenkzwischenwelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Lenkzwischenwelle 1 ist in 2 im montierten Zustand gezeigt. Hierbei ist in die äußere Hohlwelle 10 die Profilwelle 14 eingefügt, mit welcher die innere Hohlwelle 12 verbunden ist. Die Profilwelle 14 ist derart ausgebildet, dass diese durch eine Mehrzahl von Führungsanordnungen 15 in der äußeren Hohlwelle 10 führbar ist. Die Führungsanordnungen 15 ermöglichen ein Verschieben der Profilwelle 14 und der mit ihr verbundenen inneren Hohlwelle 12 in Axialrichtung der äußeren Hohlwelle 10.
-
Die Mehrzahl von Führungsanordnungen 15 weisen jeweils einen (in 2 nicht gezeigten) an einem Innenumfang 10a der äußeren Hohlwelle 10 im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt, jeweils eine (in 2 nicht gezeigte) an einem Aufnahmeabschnitt der Profilwelle angeordnete, im Wesentlichen konkav ausgebildete Führungsschiene, und jeweils eine Mehrzahl von zwischen dem jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt der äußeren Hohlwelle 10 und der jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Führungsschiene angeordneten Kugeln 20 auf.
-
Die Kugeln 20 sind vorzugsweise jeweils durch Abstandshalter 21 voneinander getrennt. Die Abstandshalter 21 weisen in vorteilhafter Weise eine zylindrische Form mit konkav ausgebildeten Innenflächen auf.
-
Die Lenkzwischenwelle 1 weist des Weiteren einen an einem Endabschnitt der Profilwelle 14 angeordneten Sicherungsring 50 auf. In einem mittigen Bereich der Profilwelle 14 ist ein Sprengring 51 angeordnet. Der Sicherungsring 50 und der Sprengring 51 dienen als axiale Begrenzung der Führungsanordnungen 15. Der Sicherungsring 50 ist auf die Profilwelle 14 gepresst und dort durch Verstemmen fixiert.
-
3 zeigt eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Schnittebene B-B der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die äußere Hohlwelle 10 ist in der vorliegenden Ansicht über die Führungsanordnungen 15, 25, 35 mit der Profilwelle 14 verbunden. In der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform weist die Lenkzwischenwelle 1 drei Führungsanordnungen 15, 25, 35 auf. Die Führungsanordnungen 15, 25, 35 dienen dem Verschieben der Profilwelle 14 und der mit ihr verbundenen inneren Hohlwelle 12 in Axialrichtung der äußeren Hohlwelle 10. Eine erste Führungsanordnung 15 ist auf der Profilwelle 14 vormontiert und weist ein erstes elastisches Element 22, eine erste Führungsschiene 18 und eine erste Mehrzahl von Kugeln 20 auf.
-
Die Profilwelle 14 weist einen ersten Aufnahmeabschnitt 16 auf, welcher eine Verzahnung 16a aufweist. Die Verzahnung 16a ist im Wesentlichen wellenförmig ausgebildet. Alternativ kann die Verzahnung 16a auch eine andere geeignete Form aufweisen. Insbesondere weist die Verzahnung 16a in der vorliegenden Ausführungsform drei Zähne auf. Ein mittlerer Zahn ist gegenüber benachbarten äußeren Zähnen erhöht angeordnet. An jeweiligen Endabschnitten der Verzahnung 16a des Aufnahmeabschnitts 16 ist eine Flanke der Profilwelle 14 ausgebildet, sodass der erste Aufnahmeabschnitt 16 relativ zu einem radialen Endabschnitt der Flanke der Profilwelle 14 in Richtung einer Mittelachse der Profilwelle 14 angeordnet ist.
-
Eine erste Führungsschiene 18 der ersten Führungsanordnung 15 ist vorzugsweise an einer ersten, der äußeren Hohlwelle 10 zugewandten Seite, konkav ausgebildet und weist an einer zweiten, der Profilwelle 14 zugewandten Seite eine Verzahnung 18a auf. Die Verzahnung 18a der ersten Führungsschiene 18 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese in die Verzahnung 16a des ersten Aufnahmeabschnitts 16 eingreift. Zwischen der Verzahnung 16a des ersten Aufnahmeabschnitts 16 und der Verzahnung 18a der ersten Führungsschiene ist vorzugsweise ein erstes elastisches Element 22 angeordnet. Das erste elastische Element 22 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen Spielausgleich der ersten Führungsanordnung 15 durchzuführen.
-
Des Weiteren ist das erste elastische Element 22 dazu ausgebildet, ein von der äußeren Hohlwelle 10 auf die erste Führungsanordnung 15 wirkendes Drehmoment auf die Profilwelle 14 zu übertragen. Das erste elastische Element 22 ist vorzugsweise durch einen Gummistreifen ausgebildet. Alternativ kann das erste elastische Element 22 auch durch ein anderes geeignetes Material ausgebildet sein. Der Gummistreifen ist zwischen der ersten Führungsschiene 18 und dem ersten Aufnahmeabschnitt 16 der Profilwelle 14 durch Vulkanisation montierbar. Eine erste Mehrzahl von Kugeln 20 sind an der im Wesentlichen konkav ausgebildeten Seite der ersten Führungsschiene 18 angeordnet.
-
Die äußere Hohlwelle 10 weist benachbart zu der ersten Führungsanordnung 15, insbesondere benachbart zu der im Wesentlichen konkav ausgebildeten Seite der ersten Führungsschiene 18 an dem Innenumfang 10a einen ersten, im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 10b auf. Die erste Mehrzahl von Kugeln 20 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass diese zwischen der im Wesentlichen konkav ausgebildeten Seite der ersten Führungsschiene 18 und dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten ersten Abschnitt 10b an dem Innenumfang 10a der äußeren Hohlwelle 10 angeordnet sind. Die äußere Hohlwelle 10 weist des Weiteren im Bereich des an ihrem Innenumfang 10a im Wesentlichen konkav ausgebildeten ersten Abschnitts 10b einen an ihrem Außenumfang 10e im Wesentlichen konkav ausgebildeten ersten Abschnitt 10f auf. Eine Wölbung des an dem Innenumfang 10a der äußeren Hohlwelle 10 ausgebildeten ersten Abschnitts 10b entspricht im Wesentlichen einer Wölbung des an dem Außenumfang 10e der äußeren Hohlwelle 10 ausgebildeten ersten Abschnitts 10f.
-
Eine zweite Führungsanordnung 25 ist auf der Profilwelle 14 vormontiert und weist ein zweites elastisches Element 32, eine zweite Führungsschiene 28 und eine zweite Mehrzahl von Kugeln 30 auf.
-
Die Profilwelle 14 weist einen zweiten Aufnahmeabschnitt 26 auf, welcher eine Verzahnung 26a aufweist. Die Verzahnung 26a ist im Wesentlichen wellenförmig ausgebildet. Alternativ kann die Verzahnung 26a auch eine andere geeignete Form aufweisen. Insbesondere weist die Verzahnung 26a in der vorliegenden Ausführungsform drei Zähne auf. Ein mittlerer Zahn ist gegenüber benachbarten äußeren Zähnen erhöht angeordnet. An jeweiligen Endabschnitten der Verzahnung 26a des zweiten Aufnahmeabschnitts 26 ist eine Flanke der Profilwelle 14 ausgebildet, sodass der zweite Aufnahmeabschnitt 26 relativ zu einem radialen Endabschnitt der Flanke der Profilwelle 14 in Richtung einer Mittelachse der Profilwelle 14 angeordnet ist.
-
Eine zweite Führungsschiene 28 der zweiten Führungsanordnung 25 ist vorzugsweise an einer ersten, der äußeren Hohlwelle 10 zugewandten Seite, konkav ausgebildet und weist an einer zweiten, der Profilwelle 14 zugewandten Seite eine Verzahnung 28a auf. Die Verzahnung 28a der zweiten Führungsschiene 28 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese in die Verzahnung 26a des zweiten Aufnahmeabschnitts 26 eingreift. Zwischen der Verzahnung 26a des zweiten Aufnahmeabschnitts 26 und der Verzahnung 28a der zweiten Führungsschiene 28 ist vorzugsweise ein zweites elastisches Element 32 angeordnet. Das zweite elastische Element 32 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen Spielausgleich der zweiten Führungsanordnung 25 durchzuführen.
-
Des Weiteren ist das zweite elastische Element 32 dazu ausgebildet, ein von der äußeren Hohlwelle 10 auf die zweite Führungsanordnung 25 wirkendes Drehmoment auf die Profilwelle 14 zu übertragen. Das zweite elastische Element 32 ist vorzugsweise durch einen Gummistreifen ausgebildet. Alternativ kann das zweite elastische Element 32 auch durch ein anderes geeignetes Material ausgebildet sein. Der Gummistreifen ist zwischen der zweiten Führungsschiene 28 und dem zweiten Aufnahmeabschnitt 26 der Profilwelle 14 durch Vulkanisation montierbar. Eine zweite Mehrzahl von Kugeln 30 sind an der im Wesentlichen konkav ausgebildeten Seite der zweiten Führungsschiene 28 angeordnet.
-
Die äußere Hohlwelle 10 weist benachbart zu der zweiten Führungsanordnung 25, insbesondere benachbart zu der im Wesentlichen konkav ausgebildeten Seite der zweiten Führungsschiene 28 an dem Innenumfang 10a einen zweiten, im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 10c auf. Die zweite Mehrzahl von Kugeln 30 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass diese zwischen der im Wesentlichen konkav ausgebildeten Seite der zweiten Führungsschiene 28 und dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten zweiten Abschnitt 10c an dem Innenumfang 10a der äußeren Hohlwelle 10 angeordnet sind. Die äußere Hohlwelle 10 weist des Weiteren im Bereich des an ihrem Innenumfang 10a im Wesentlichen konkav ausgebildeten zweiten Abschnitts 10c einen an ihrem Außenumfang 10e im Wesentlichen konkav ausgebildeten zweiten Abschnitt 10g auf. Eine Wölbung des an dem Innenumfang 10a der äußeren Hohlwelle 10 ausgebildeten zweiten Abschnitts 10c entspricht im Wesentlichen einer Wölbung des an dem Außenumfang 10e der äußeren Hohlwelle 10 ausgebildeten zweiten Abschnitts 10g.
-
Eine dritte Führungsanordnung 35 ist auf der Profilwelle 14 vormontiert und weist ein drittes elastisches Element 42, eine dritte Führungsschiene 38 und eine dritte Mehrzahl von Kugeln 40 auf.
-
Die Profilwelle 14 weist einen dritten Aufnahmeabschnitt 36 auf, welcher eine Verzahnung 36a aufweist. Die Verzahnung 36a ist im Wesentlichen wellenförmig ausgebildet. Alternativ kann die Verzahnung 36a auch eine andere geeignete Form aufweisen. Insbesondere weist die Verzahnung 36a in der vorliegenden Ausführungsform drei Zähne auf. Ein mittlerer Zahn ist gegenüber benachbarten äußeren Zähnen erhöht angeordnet. An jeweiligen Endabschnitten der Verzahnung 36a des dritten Aufnahmeabschnitts 36 ist eine Flanke der Profilwelle 14 ausgebildet, sodass der dritte Aufnahmeabschnitt 36 relativ zu einem radialen Endabschnitt der Flanke der Profilwelle 14 in Richtung einer Mittelachse der Profilwelle 14 angeordnet ist.
-
Eine dritte Führungsschiene 38 der dritten Führungsanordnung 35 ist vorzugsweise an einer ersten, der äußeren Hohlwelle 10 zugewandten Seite, konkav ausgebildet und weist an einer zweiten, der Profilwelle 14 zugewandten Seite eine Verzahnung 38a auf. Die Verzahnung 38a der dritten Führungsschiene 38 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese in die Verzahnung 36a des zweiten Aufnahmeabschnitts 36 eingreift. Zwischen der Verzahnung 36a des dritten Aufnahmeabschnitts 36 und der Verzahnung 38a der dritten Führungsschiene 38 ist vorzugsweise ein drittes elastisches Element 42 angeordnet. Das dritte elastische Element 42 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen Spielausgleich der dritten Führungsanordnung 35 durchzuführen.
-
Des Weiteren ist das dritte elastische Element 42 dazu ausgebildet, ein von der äußeren Hohlwelle 10 auf die dritte Führungsanordnung 35 wirkendes Drehmoment auf die Profilwelle 14 zu übertragen. Das dritte elastische Element 42 ist vorzugsweise durch einen Gummistreifen ausgebildet. Alternativ kann das dritte elastische Element 42 auch durch ein anderes geeignetes Material ausgebildet sein. Der Gummistreifen ist zwischen der dritten Führungsschiene 38 und dem dritten Aufnahmeabschnitt 36 der Profilwelle 14 durch Vulkanisation montierbar. Eine dritte Mehrzahl von Kugeln 40 sind an der im Wesentlichen konkav ausgebildeten Seite der dritten Führungsschiene 38 angeordnet.
-
Die äußere Hohlwelle 10 weist benachbart zu der dritten Führungsanordnung 35, insbesondere benachbart zu der im Wesentlichen konkav ausgebildeten Seite der dritten Führungsschiene 38 an dem Innenumfang 10a einen dritten, im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 10d auf. Die dritte Mehrzahl von Kugeln 40 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass diese zwischen der im Wesentlichen konkav ausgebildeten Seite der dritten Führungsschiene 38 und dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten dritten Abschnitt 10d an dem Innenumfang 10a der äußeren Hohlwelle 10 angeordnet sind. Die äußere Hohlwelle 10 weist des Weiteren im Bereich des an ihrem Innenumfang 10a im Wesentlichen konkav ausgebildeten dritten Abschnitts 10d einen an ihrem Außenumfang 10e im Wesentlichen konkav ausgebildeten dritten Abschnitt 10h auf. Eine Wölbung des an dem Innenumfang 10a der äußeren Hohlwelle 10 ausgebildeten dritten Abschnitts 10d entspricht im Wesentlichen einer Wölbung des an dem Außenumfang 10e der äußeren Hohlwelle 10 ausgebildeten dritten Abschnitts 10h.
-
4 zeigt eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Schnittebene C-C der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Profilwelle 14, insbesondere ein zweiter Abschnitt 14b der Profilwelle 14, welcher einen im Gegensatz zu einem ersten Abschnitt 14a der Profilwelle 14 geringeren Durchmesser aufweist, ist in die innere Hohlwelle 12 mittels einer Presspassung eingefügt.
-
5 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des in 3 dargestellten Bereiches F der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Eine Wanddicke der äußeren Hohlwelle 10 ist im Bereich des an ihrem Innenumfang 10a im Wesentlichen konkav ausgebildeten zweiten Abschnitts 10c und des an dem Außenumfang 10e der äußeren Hohlwelle 10 ausgebildeten zweiten Abschnitts 10g vorzugsweise größer als in einem restlichen Umfangsbereich der äußeren Hohlwelle 10, ausgenommen an den anderen konkav ausgebildeten Abschnitten 10b, 10d, 10f, 10h ausgebildet.
-
6 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des in 4 dargestellten Bereiches G der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Profilwelle 14 weist in der dargestellten vergrößerten Detailansicht in der inneren Hohlwelle 12 eine Spielpassung SP auf. Die Profilwelle 14 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese in einem ersten Abschnitt der Hohlwelle 12 eine Spielpassung und in einem zweiten Abschnitt der Hohlwelle 12 eine Presspassung aufweist.
-
7 zeigt eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Schnittebene D-D der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In dem dargestellten Abschnitt der inneren Hohlwelle 12 weist die Profilwelle 14 in der inneren Hohlwelle 12 eine Presspassung PP auf.
-
8 zeigt eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Schnittebene E-E der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der in 8 gezeigten Detailansicht weist die Profilwelle 14 vorzugsweise einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt mit abgerundeten Kanten auf. Vorzugsweise weisen die abgerundeten Kanten der Profilwelle 14 zusätzlich ein Profil bzw. eine Verzahnung auf, welche im Wesentlichen der Verzahnung 16a des Aufnahmeabschnitts 16 der Profilwelle 14 entspricht. In dieser Darstellung ist ein vorderster Abschnitt der Profilwelle 14, insbesondere des zweiten Abschnitts 14b der Profilwelle 14, gezeigt. Ebenfalls ersichtlich ist die exzentrische Form des gezeigten Abschnitts 14b der Profilwelle 14, durch welchen die Presspassung PP in der inneren Hohlwelle 12 ermöglicht wird.
-
9 zeigt eine Explosionsdarstellung der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Lenkzwischenwelle 1 für ein Kraftfahrzeug weist die äußere Hohlwelle 10, die innere Hohlwelle 12 und die, die äußere Hohlwelle 10 und die innere Hohlwelle 12 miteinander verbindende Profilwelle 14 auf. Die Profilwelle 14 ist derart ausgebildet, dass diese durch eine Mehrzahl von Führungsanordnungen 15 in der äußeren Hohlwelle 10 führbar ist. In der Darstellung der 9 ist nur eine der Mehrzahl von Führungsanordnungen gezeigt. Die Führungsanordnungen 15 ermöglichen ein Verschieben der Profilwelle 14 und der mit ihr verbundenen inneren Hohlwelle 12 in Axialrichtung der äußeren Hohlwelle 10.
-
Die Mehrzahl von Führungsanordnungen 15 weisen jeweils einen an dem Innenumfang 10a der äußeren Hohlwelle 10 im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 10b, 10, 10d, jeweils eine an dem Aufnahmeabschnitt 16 der Profilwelle angeordnete, im Wesentlichen konkav ausgebildete Führungsschiene 18, und jeweils eine Mehrzahl von zwischen dem jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 10b, 10, 10d der äußeren Hohlwelle 10 und der jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Führungsschiene 18 angeordneten Kugeln 20, 30 auf. Die Kugeln 20, 30 sind vorzugsweise jeweils durch Abstandshalter 21, 31 voneinander getrennt. Die Abstandshalter 21, 31 weisen in vorteilhafter Weise eine zylindrische Form mit konkav ausgebildeten Innenflächen auf.
-
Die Lenkzwischenwelle 1 weist des Weiteren den an dem Endabschnitt der Profilwelle 14 angeordneten Sicherungsring 50 auf. In einem mittigen Bereich der Profilwelle 14 ist der Sprengring 51 angeordnet. Der Sicherungsring 50 und der Sprengring 51 dienen als axiale Begrenzung der Führungsanordnungen 15. Der Sicherungsring 50 ist auf die Profilwelle 14 gepresst und dort durch Verstemmen fixiert.
-
10 zeigt eine Querschnittsansicht einer in 9 dargestellten inneren Hohlwelle der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die innere Hohlwelle 12 weist durch entsprechende Bearbeitung durch z. B. Drehen und/oder Fräsen unterschiedliche Innendurchmesser auf. Aufgrund der Ausbildung unterschiedlicher, exzentrischer Innendurchmesser der inneren Hohlwelle 12 kann ein einfaches Einfügen der Profilwelle 14 mit einer Spielpassung SP sowie einer Presspassung PP der Profilwelle 14 in einem benachbarten Abschnitt der inneren Hohlwelle 12 ermöglicht werden. Die unterschiedlichen Passungen der Profilwelle 14 in der inneren Hohlwelle 12 ergeben sich zum einen aus der Ausbildung der inneren Hohlwelle 12 mit unterschiedlichen Durchmessern als auch aufgrund der Ausbildung der Profilwelle 14, welche innerhalb des zweiten Abschnitts 14b unterschiedliche Durchmesser aufweist. Wie in der Explosionsdarstellung von 9 ersichtlich, weist die Profilwelle 14 in dem zweiten Abschnitt 14b unmittelbar benachbart zu der inneren Hohlwelle 12 einen geringeren Durchmesser als in einem zu dem ersten Abschnitt 14a benachbarten Abschnitt des zweiten Abschnitts 14b auf.
-
11 zeigt eine Querschnittsansicht einer in 9 dargestellten Profilwelle der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Analog zu der Darstellung von 8 ist die exzentrische zylindrische Ausbildung der Profilwelle 14 dargestellt. Der erste Aufnahmeabschnitt 16 mit der Verzahnung 16a, der zweite Aufnahmeabschnitt 26 mit der Verzahnung 26a und der dritte Aufnahmeabschnitt 36 mit der Verzahnung 36a sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils mit einem Winkelabstand von 120° voneinander beabstandet. Alternativ kann auch ein anderer geeigneter Winkelabstand vorgesehen sein.
-
12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Das Verfahren zum Betreiben der Lenkzwischenwelle für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Bereitstellen S1 einer äußeren Hohlwelle. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Bereitstellen S2 einer zumindest teilweise in der äußeren Hohlwelle angeordneten inneren Hohlwelle. Das Verfahren umfasst überdies ein Bereitstellen S3 einer in der äußeren Hohlwelle angeordneten, die äußere Hohlwelle und die innere Hohlwelle miteinander verbindenden Profilwelle. Das Verfahren umfasst überdies ein Bereitstellen S4 einer Mehrzahl von, die Profilwelle in der äußeren Hohlwelle führenden Führungsanordnungen zum Verschieben der Profilwelle und der mit ihr verbundenen inneren Hohlwelle in Axialrichtung der äußeren Hohlwelle, wobei die Mehrzahl von Führungsanordnungen jeweils einen an einen Innenumfang der äußeren Hohlwelle im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt, jeweils eine an einem Aufnahmeabschnitt der Profilwelle angeordnete, im Wesentlichen konkav ausgebildete Führungsschiene, und jeweils eine Mehrzahl von zwischen dem jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt der äußeren Hohlwelle und der jeweils im Wesentlichen konkav ausgebildeten Führungsschiene angeordneten Kugeln bereitstellen, wobei zwischen der jeweiligen Führungsschiene und dem Aufnahmeabschnitt der Profilwelle ein elastisches Element bereitgestellt wird, welches ein Spiel der Führungsanordnung ausgleicht und ein von der äußeren Hohlwelle auf die Führungsanordnung wirkendes Drehmoment auf die Profilwelle überträgt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lenkzwischenwelle
- 10
- äußere Hohlwelle
- 10a
- Innenumfang (der äußeren Hohlwelle)
- 10b
- erster Abschnitt (des Innenumfangs der äußeren Hohlwelle)
- 10c
- zweiter Abschnitt (des Innenumfangs der äußeren Hohlwelle)
- 10d
- dritter Abschnitt (des Innenumfangs der äußeren Hohlwelle)
- 10e
- Außenumfang
- 10f
- erster Abschnitt (des Außenumfangs der äußeren Hohlwelle)
- 10g
- zweiter Abschnitt (des Außenumfangs der äußeren Hohlwelle)
- 10h
- dritter Abschnitt (des Außenumfangs der äußeren Hohlwelle)
- 12
- innere Hohlwelle
- 12a
- Innenumfang (der inneren Hohlwelle)
- 14
- Profilwelle
- 14a
- erster Abschnitt (der Profilwelle)
- 14b
- zweiter Abschnitt (der Profilwelle)
- 15
- erste Führungsanordnung
- 16
- erster Aufnahmeabschnitt (der Führungsanordnung)
- 16a
- Verzahnung (des ersten Aufnahmeabschnitts)
- 18
- erste Führungsschiene
- 18a
- Verzahnung (der ersten Führungsschiene)
- 20
- Kugeln
- 21
- erster Abstandshalter
- 22
- erstes elastisches Element
- 25
- zweite Führungsanordnung
- 26
- zweiter Aufnahmeabschnitt (der Führungsanordnung)
- 26a
- Verzahnung (des zweiten Aufnahmeabschnitts)
- 28
- zweite Führungsschiene
- 28a
- Verzahnung (der zweiten Führungsschiene)
- 30
- Kugeln
- 31
- zweiter Abstandshalter
- 32
- zweites elastisches Element
- 35
- dritte Führungsanordnung
- 36
- dritter Aufnahmeabschnitt (der Führungsanordnung)
- 36a
- Verzahnung (des dritten Aufnahmeabschnitts)
- 38
- dritte Führungsschiene
- 38a
- Verzahnung (der dritten Führungsschiene)
- 40
- Kugeln
- 41
- dritter Abstandshalter
- 42
- drittes elastisches Element
- 50
- Sicherungsring
- 51
- Sprengring
- 61, 62
- Kugelgelenk
- 63
- Abstreifer
- D1
- erster Durchmesser
- D2
- zweiter Durchmesser
- SP
- Spielpassung
- PP
- Presspassung
