DE102016109493A1 - LENKWELLENDOPPELGELENK FOR A MOTOR VEHICLE AND STEERING SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Lenkwellendoppelgelenk (5) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Wellenende (12a) der ersten Welle (12) und das Wellenende (16a) der zweiten Welle (16) zwischen den beiden Gelenken (10, 14) eine Verzahnung (12b, 16b; 12c, 16c) aufweisen, wobei die Verzahnung (12b; 16c) des Wellenendes (12a) der ersten Welle (12) und die Verzahnung (16b; 16c) des Wellenendes (16a) der zweiten Welle (16) derart im Eingriff sind, dass diese eine Abwinkelung der Wellen (12, 16) ermöglichende Zentriereinrichtung (20) ausbilden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a steering shaft double joint (5) for a motor vehicle, wherein the shaft end (12a) of the first shaft (12) and the shaft end (16a) of the second shaft (16) between the two joints (10, 14) has a toothing (12b, 12b). 16b, 16c), wherein the toothing (12b; 16c) of the shaft end (12a) of the first shaft (12) and the toothing (16b; 16c) of the shaft end (16a) of the second shaft (16) are engaged in this way in that these form an angling of the shafts (12, 16) enabling centering device (20). The invention further relates to a steering system (1) for a motor vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lenkwellendoppelgelenk für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug. The invention relates to a steering shaft double joint for a motor vehicle. The invention further relates to a steering system for a motor vehicle.
Stand der Technik State of the art
Eine bekannte Doppelgelenkanordnung bei Lenkwellendoppelgelenken ist beispielsweise das Doppelkreuzgelenk mit einem zwischen zwei Gelenkkreuzen angeordneten Kugelgelenk. Bei diesen bekannten Anordnungen von Doppelkreuzgelenken sind jeweils zwei Gelenkkreuze um eine Gelenkkreuzachse beweglich mit je einer Gabel an den beiden Wellenenden und um die andere Gelenkachse beweglich an einem Verbindungsgehäuse verbunden. Eine Mittenzentrierung erfolgt durch eine Gelenkverbindung beider Wellenenden innerhalb des Verbindungsgehäuses aus einer metallischen Gelenkkugel an dem einen Wellenende und einer zylindrischen, ebenfalls metallischen Aufnahme an dem anderen Wellenende, in welche die Gelenkkugel eingreift. A known double joint arrangement in steering shaft double joints is, for example, the double universal joint with a ball joint arranged between two joint crosses. In these known arrangements of double universal joints two articulated crosses are movable about a joint cross axis with one fork at the two shaft ends and connected to the other hinge axis movable on a connecting housing. A centering is done by a hinge connection of both shaft ends within the connection housing of a metallic joint ball on the one shaft end and a cylindrical, also metallic receptacle on the other shaft end, in which engages the ball joint.
Das Verbindungsgehäuse bildet im Inneren einen Hohlraum aus, der einen Freiraum für die Bewegung der zentrierenden Gelenkverbindung schafft und in seiner Größe auf den maximalen Winkelausschlag der beiden Wellenenden gegenüber der gestreckten Achse abgestimmt ist. The connecting housing forms a cavity in the interior, which creates a free space for the movement of the centering articulation and is matched in size to the maximum angular deflection of the two shaft ends relative to the straight axis.
Ein Doppelkreuzgelenk dieser zuvor erläuterten Bauart ist aus der
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lenkwellendoppelgelenk für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches eine geringe Anzahl von Teilen und im Betrieb einen geringen Verschleiß der im Eingriff angeordneten Wellenenden der jeweiligen Wellen aufweist. The invention is thus based on the object to provide an improved steering double shaft joint for a motor vehicle, which has a small number of parts and in operation a low wear of the engaged shaft ends of the respective shafts.
Die Aufgabe wird mit einem Lenkwellendoppelgelenk für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe mit einem Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. The object is achieved with a steering shaft double joint for a motor vehicle having the features of patent claim 1. Furthermore, the object is achieved with a steering system for a motor vehicle having the features of
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft ein Lenkwellendoppelgelenk für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Gelenk und einem damit drehfest verbundenen Wellenende einer ersten Welle, und mit einem zweiten Gelenk und einem damit drehfest verbundenen Wellenende einer zweiten Welle, wobei das erste Gelenk und das zweite Gelenk in einem die Gelenke verbindenden Gehäuse beweglich gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenende der ersten Welle und das Wellenende der zweiten Welle zwischen den beiden Gelenken eine Verzahnung aufweisen, wobei die Verzahnung des Wellenendes der ersten Welle und die Verzahnung des Wellenendes der zweiten Welle derart im Eingriff sind, dass diese eine Abwinkelung der Wellen ermöglichende Zentriereinrichtung ausbilden. The present invention provides a steering shaft double joint for a motor vehicle, comprising a first joint and a rotatably connected shaft end of a first shaft, and a second joint and a rotatably connected shaft end of a second shaft, wherein the first joint and the second joint in a Joints connecting housing are movably mounted, characterized in that the shaft end of the first shaft and the shaft end of the second shaft between the two joints have a toothing, wherein the toothing of the shaft end of the first shaft and the toothing of the shaft end of the second shaft are engaged in that these form an angling of the shafts enabling centering device.
Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Lenksystem mit einer Lenkwelle, welche eine erste Welle und eine zweite Welle aufweist, welche zueinander abgewinkelt und durch ein Lenkwellendoppelgelenk drehfest verbunden sind. The present invention further provides a steering system with a steering shaft having a first shaft and a second shaft, which are angled to each other and rotatably connected by a steering shaft double joint.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch Vorsehen der Verzahnung an den jeweiligen Wellenenden der ersten Welle und der zweiten Welle, welche derart miteinander im Eingriff sind, dass diese eine Abwinkelung der Wellen ermöglichende Zentriereinrichtung ausbilden, zum einen eine geringe Anzahl von Teilen erforderlich sind, da die Verzahnung beispielsweise als Einzelteil ausgebildet sein kann, welches aus dem Vollen gefräst ist und mit den jeweiligen Wellen integral ausgebildet oder an den Wellenenden entsprechend befestigt ist. Des Weiteren besteht zwischen der Zentriereinrichtung und dem Gehäuse vorzugsweise kein Kontakt. Daher ist eine Herstellung des Gehäuses vereinfacht. Ein Schlupf zwischen den beiden Verzahnungen der Wellenenden der Zentriereinrichtung ist vorzugsweise nicht vorhanden, denn diese rollen aneinander ab. Ein Rotationswiderstand beim Abrollen der Verzahnungen der Zentriereinrichtung ist vorzugsweise niedrig und ein Verschleiß der Verzahnung gering. Des Weiteren ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen hohen Freiheitsgrad des Lenkwellendoppelgelenks zu erreichen, ohne eine Gehäuseabmessung zu vergrößern. An idea of the present invention is that by providing the teeth on the respective shaft ends of the first shaft and the second shaft which are engaged with each other so as to form a centering device enabling bending of the shafts, a small number of parts are required are, since the toothing can be formed, for example, as a single part, which is milled from the solid and integrally formed with the respective shafts or attached to the shaft ends. Furthermore, there is preferably no contact between the centering device and the housing. Therefore, manufacture of the housing is simplified. A slip between the two teeth of the shaft ends of the centering device is preferably not present, because they roll against each other. A rotational resistance when rolling the teeth of the centering device is preferably low and wear of the toothing low. Furthermore, it is advantageously possible to achieve a high degree of freedom of the steering shaft double joint, without increasing a housing dimension.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Welle und die zweite Welle zu einer Hochachse des Lenkwellendoppelgelenks symmetrisch abwinkelbar sind, wobei ein Abwinkelungsbereich der ersten Welle und der zweiten Welle zu einer Mittellängsachse des Lenkwellendoppelgelenks einen Beugewinkel von 0° bis 35° aufweist. Somit kann in vorteilhafter Weise ein hoher Beugewinkel der ersten und zweiten Welle erreicht werden, ohne dass die Dimension des Gehäuses vergrößert wird. According to a preferred refinement, it is provided that the first shaft and the second shaft can be bent symmetrically relative to a vertical axis of the steering shaft double joint, wherein a deflection range of the first shaft and the second shaft to a central longitudinal axis of the steering shaft double joint has a bending angle of 0 ° to 35 °. Thus, advantageously, a high deflection angle of the first and second shaft can be achieved without increasing the dimension of the housing.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Verzahnung des Wellenendes der ersten Welle und die Verzahnung des Wellenendes der zweiten Welle in jeder Winkelstellung innerhalb des Abwinkelungsbereichs während einer Rotation der ersten Welle und der zweiten Welle im Eingriff sind. Somit kann während der Rotation der ersten Welle und der zweiten Welle stets eine Zentrierung der ersten Welle und der zweiten Welle zu der Hochachse des Lenkwellendoppelgelenks ermöglicht werden. According to a further preferred embodiment, it is provided that the toothing of the Shaft end of the first shaft and the toothing of the shaft end of the second shaft in each angular position within the Abwinkelungsbereichs during rotation of the first shaft and the second shaft are engaged. Thus, during rotation of the first shaft and the second shaft, it is always possible to center the first shaft and the second shaft to the vertical axis of the steering shaft double joint.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Verzahnung des Wellenendes der ersten Welle und die Verzahnung des Wellenendes der zweiten Welle durch eine Mehrzahl von, um eine Mittellängsachse der Wellen konzentrisch angeordnete, kreisförmige Abschnitte ausgebildet ist. Die kreisförmige Ausbildung ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass die jeweiligen Wellenenden der Wellen bei einer Rotation der Wellen stets im Eingriff sind und eine Zentrierung der Wellen in dem Lenkwellendoppelgelenk gewährleistet ist. According to a further preferred development, it is provided that the toothing of the shaft end of the first shaft and the toothing of the shaft end of the second shaft is formed by a plurality of circular sections arranged concentrically around a central longitudinal axis of the shafts. The circular formation advantageously makes it possible for the respective shaft ends of the shafts to always be engaged during rotation of the shafts and to ensure centering of the shafts in the steering shaft double joint.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Verzahnung des Wellenendes der ersten Welle und die Verzahnung des Wellenendes der zweiten Welle um die Mittellängsachse der Wellen hohlzylindrisch oder hohlkugelförmig ausgebildet ist. Eine solche Ausbildung der Verzahnung weist den Vorteil auf, dass die Verzahnung des ersten Wellenendes und die Verzahnung des zweiten Wellenendes in einer jeglichen Winkelstellung zueinander jeweils in einem optimalen Eingriff sind. According to a further preferred embodiment, it is provided that the toothing of the shaft end of the first shaft and the toothing of the shaft end of the second shaft is formed around the central longitudinal axis of the shafts hollow cylindrical or hollow spherical. Such a design of the toothing has the advantage that the toothing of the first shaft end and the toothing of the second shaft end in any angular position to each other in an optimal engagement.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass bei hohlkugelförmiger Ausbildung der Verzahnung die Verzahnung des Wellenendes der ersten Welle halbkugelförmig ausgebildet und die Verzahnung des Wellenendes der zweiten Welle halbkugelförmig ausgebildet ist. Somit können in vorteilhafter Weise die Mehrzahl von halbkugelförmigen Abschnitten der Verzahnung ineinander angeordnet werden. According to a further preferred refinement, it is provided that in hollow-spherical design of the toothing, the toothing of the shaft end of the first shaft is hemispherical in shape and the toothing of the shaft end of the second shaft is hemispherical. Thus, advantageously, the plurality of hemispherical portions of the toothing can be arranged one inside the other.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von, um die Mittellängsachse der Wellen konzentrisch angeordneten Abschnitte der Verzahnung des Wellenendes der ersten Welle und der Verzahnung des Wellenendes der zweiten Welle jeweils in Radialrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Die in Radialrichtung zueinander versetzte Anordnung der Verzahnung des ersten Wellenendes zur Verzahnung des zweiten Wellenendes ermöglicht in vorteilhafter Weise das Ineinandergreifen der Verzahnung des ersten Wellenendes und der Verzahnung des zweiten Wellenendes. According to a further preferred embodiment, it is provided that the plurality of, about the central longitudinal axis of the waves concentrically arranged portions of the toothing of the shaft end of the first shaft and the toothing of the shaft end of the second shaft are each offset in the radial direction to each other. The mutually offset in the radial direction arrangement of the teeth of the first shaft end to the toothing of the second shaft end allows advantageously the meshing of the teeth of the first shaft end and the toothing of the second shaft end.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Verzahnung des Wellenendes der ersten Welle und die Verzahnung des Wellenendes der zweiten Welle um eine Mittellängsachse der Wellen spiralförmig ausgebildet sind. Die spiralförmige Ausbildung der Verzahnung der jeweiligen Wellenenden der ersten Welle und der zweiten Welle weist in vorteilhafter Weise eine verbesserte mechanische Festigkeit auf. According to a further preferred embodiment, it is provided that the toothing of the shaft end of the first shaft and the toothing of the shaft end of the second shaft are formed spirally about a central longitudinal axis of the shafts. The helical configuration of the toothing of the respective shaft ends of the first shaft and the second shaft advantageously has an improved mechanical strength.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die spiralförmig ausgebildete Verzahnung eine Spirale oder eine Mehrzahl von, zueinander versetzt angeordneten Spiralen aufweist. Das Vorsehen einer Mehrzahl von zueinander versetzt angeordneten Spiralen ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Änderung der mechanischen Eigenschaften sowie der Richtung, in welcher Kräfte durch die Verzahnung aufnehmbar sind. According to a further preferred development, it is provided that the helically formed toothing has a spiral or a plurality of mutually offset spirals. The provision of a plurality of mutually offset spirals allows advantageously a change in the mechanical properties and the direction in which forces can be absorbed by the toothing.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein in Radialrichtung der Wellen innerer Abschnitt der Verzahnung in Axialrichtung der Wellen länger als ein äußerer Abschnitt der Verzahnung ausgebildet ist. Diese in Axialrichtung versetzte Anordnung der jeweiligen Verzahnungsabschnitte ermöglicht das Ineinandergreifen der jeweiligen Wellenenden der Wellen bei der Abwinkelung der Wellen zueinander. According to a further preferred embodiment, it is provided that an inner portion of the toothing in the radial direction of the shafts is formed longer in the axial direction of the shafts than an outer portion of the toothing. This offset in the axial direction arrangement of the respective toothed portions allows the meshing of the respective shaft ends of the waves in the bending of the waves to each other.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Verzahnung des Wellenendes der ersten Welle und die Verzahnung des Wellenendes der zweiten Welle in einer Längsschnittebene der Wellen in jeder Winkelstellung innerhalb des Abwinkelungsbereichs eine Evolventenverzahnung aufweisen. Somit kann in vorteilhafter Weise über den gesamten Abwinkelungsbereich der Wellen ein optimaler Eingriff der Verzahnung ermöglicht werden. According to a further preferred development, it is provided that the toothing of the shaft end of the first shaft and the toothing of the shaft end of the second shaft have an involute toothing in a longitudinal sectional plane of the shafts in each angular position within the angular range. Thus, an optimal engagement of the teeth can be made possible over the entire angular range of the waves in an advantageous manner.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren. The described embodiments and developments can be combined with each other as desired.
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. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
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. The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.
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. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.
Es zeigen: Show it:
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. In the figures of the drawings, like reference characters designate like or functionally identical elements, components or components unless otherwise indicated.
Das Lenkwellendoppelgelenk
Das Lenkwellendoppelgelenk
Die Gelenkgabel
Das erste Gelenk
In der gezeigten Darstellung sind die erste Welle
Die Verzahnung
Die Verzahnung
Die Verzahnung
Die Verzahnung
Die Mehrzahl von um die Mittellängsachse AM der Wellen
Ein in Radialrichtung RR der Wellen
Die Verzahnung
Die dargestellte Verzahnung
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.
Beispielsweise können eine Form, Abmessung und/oder eine Materialauswahl des Lenkwellendoppelgelenks, der Verzahnung und/oder der Wellenenden der Wellen an jeweilige Anforderungen angepasst werden. For example, a shape, size and / or a material selection of the steering shaft double joint, the teeth and / or the shaft ends of the waves can be adapted to respective requirements.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Lenksystem steering system
- 2 2
- Lenkwelle steering shaft
- 5 5
- Lenkwellendoppelgelenk Steering shaft double joint
- 6 6
- Doppelgabel double fork
- 7a, 7b 7a, 7b
- Lager camp
- 7c, 7d 7c, 7d
- Lager camp
- 8a, 8b 8a, 8b
- Zapfenkreuz spider
- 9a, 9b 9a, 9b
- Gelenkgabel yoke
- 9c, 9d 9c, 9d
- Aufnahmeabschnitt receiving portion
- 10 10
- erstes Gelenk first joint
- 12 12
- erste Welle first wave
- 12a 12a
- Wellenende der ersten Welle Shaft end of the first wave
- 14 14
- zweites Gelenk second joint
- 16 16
- zweite Welle second wave
- 16a 16a
- Wellenende der zweiten Welle Shaft end of the second shaft
- 12b, 12c 12b, 12c
- Verzahnung gearing
- 16b, 16c 16b, 16c
- Verzahnung gearing
- 18 18
- Gehäuse casing
- 20 20
- Zentriereinrichtung centering
- α α
- Beugewinkel flexion angle
- AB FROM
- Abwinkelungsbereich Abwinkelungsbereich
- AH A H
- Hochachse des Lenkwellendoppelgelenks Vertical axis of the steering shaft double joint
- AM A M
- Mittellängsachse der Wellen Center longitudinal axis of the waves
- 12d, 12e, 12f, 12g 12d, 12e, 12f, 12g
- Abschnitte der Verzahnung Sections of gearing
- RR R R
- Radialrichtung radial direction
- RA R A
- Axialrichtung axially
- 12h, 16h 12h, 16h
- Spirale spiral
- 12i, 12j, 12k 12i, 12y, 12k
- Spiralen spirals
- 16i, 16j, 16k 16i, 16y, 16k
- Spiralen spirals
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0469396 B1 [0004] EP 0469396 B1 [0004]
Claims (12)
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2017
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Patent Citations (1)
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EP0469396B1 (en) | 1990-07-27 | 1994-09-14 | GKN Cardantec International Gesellschaft für Antriebstechnik mbH | Double universal joint with centering |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |