DE102021206348A1 - Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle, steering shaft for a motor vehicle steering system, steering system for a motor vehicle and universal joint for a universal joint - Google Patents

Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle, steering shaft for a motor vehicle steering system, steering system for a motor vehicle and universal joint for a universal joint Download PDF

Info

Publication number
DE102021206348A1
DE102021206348A1 DE102021206348.9A DE102021206348A DE102021206348A1 DE 102021206348 A1 DE102021206348 A1 DE 102021206348A1 DE 102021206348 A DE102021206348 A DE 102021206348A DE 102021206348 A1 DE102021206348 A1 DE 102021206348A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
universal joint
journal
contact
bearing
motor vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021206348.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Markus Fleissner
Stefan Frick
Robert Galehr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Presta AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Priority to DE102021206348.9A priority Critical patent/DE102021206348A1/en
Publication of DE102021206348A1 publication Critical patent/DE102021206348A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16Steering columns
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C21/00Combinations of sliding-contact bearings with ball or roller bearings, for exclusively rotary movement
    • F16C21/005Combinations of sliding-contact bearings with ball or roller bearings, for exclusively rotary movement the external zone of a bearing with rolling members, e.g. needles, being cup-shaped, with or without a separate thrust-bearing disc or ring, e.g. for universal joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/38Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another
    • F16D3/382Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another constructional details of other than the intermediate member
    • F16D3/385Bearing cup; Bearing construction; Bearing seal; Mounting of bearing on the intermediate member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/38Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another
    • F16D3/40Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another with intermediate member provided with two pairs of outwardly-directed trunnions on intersecting axes
    • F16D3/41Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another with intermediate member provided with two pairs of outwardly-directed trunnions on intersecting axes with ball or roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk (2) für eine Lenkwelle (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gelenkkreuz (3) mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Paaren von Zapfen (31) und zwei Gelenkgabeln (21) mit jeweils zwei paarweise einander gegenüberliegenden Armen (22), in denen jeweils ein Zapfen (31) um eine Zapfenachse (Z) drehbar in einem Zapfenlager (4) gelagert ist, und wobei die Stirnseite eines Zapfens (31) jeweils eine an dem Arm (21) angeordnete axiale Lagerfläche (45) in einem Kontaktbereich axial kontaktiert, der kleiner ist als der stirnseitige Zapfenquerschnitt. Um die eine Lenkwelle akustisch zu optimieren, schlägt die Erfindung vor, dass der Kontaktbereich (5) koaxial ringförmig umlaufend ausgebildet ist.The present invention relates to a universal joint (2) for a steering shaft (1) of a motor vehicle, comprising a universal joint (3) with two pairs of pins (31) arranged at right angles to one another and two joint forks (21) each with two arms (22 ), in each of which a journal (31) is mounted in a journal bearing (4) so that it can rotate about a journal axis (Z), and the end face of a journal (31) in each case has an axial bearing surface (45) arranged on the arm (21) in a contact area contacted axially, which is smaller than the end-side pin cross-section. In order to optimize the acoustics of one steering shaft, the invention proposes that the contact area (5) be designed in a coaxial, annular manner.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk für eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gelenkkreuz mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Paaren von Zapfen und zwei Gelenkgabeln mit jeweils zwei paarweise einander gegenüberliegenden Armen, in denen jeweils ein Zapfen um eine Zapfenachse drehbar in einem Zapfenlager gelagert ist, und wobei die Stirnseite eines Zapfens jeweils eine an dem Arm angeordnete axiale Lagerfläche in einem Kontaktbereich axial kontaktiert, der kleiner ist als der Zapfenquerschnitt. Eine Lenkwelle für eine Kraftfahrzeuglenkung mit einem derartigen Kreuzgelenk, ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug und Gelenkkreuz für ein Kreuzgelenk sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.The invention relates to a universal joint for a steering shaft of a motor vehicle, comprising a universal joint with two pairs of journals arranged at right angles to one another and two joint yokes, each with two pairs of opposing arms, in each of which a journal is mounted in a journal bearing so that it can rotate about a journal axis, and wherein the end face of a journal makes axial contact in each case with an axial bearing surface arranged on the arm in a contact area which is smaller than the journal cross-section. A steering shaft for a motor vehicle steering system with such a universal joint, a steering system for a motor vehicle and a universal joint for a universal joint are also the subject of the invention.

In einem Kraftfahrzeug-Lenksystem dient die Lenkwelle zur Übertragung des in das Lenkrad eingebrachten Lenkmoments über die Lenkspindel in das Lenkgetriebe. Zum Ausgleich von Winkelversatz sind im Verlauf der Lenkwelle mindestens ein, üblicherweise zwei Kreuzgelenke eingegliedert, üblicherweise zwischen Lenkspindel und Zwischenwelle sowie zwischen Zwischenwelle und Lenkgetriebe.In a motor vehicle steering system, the steering shaft is used to transmit the steering torque applied to the steering wheel via the steering spindle to the steering gear. To compensate for angular misalignment, at least one, usually two, universal joints are integrated along the course of the steering shaft, usually between the steering spindle and the intermediate shaft and between the intermediate shaft and the steering gear.

Im Grundaufbau weist jedes Kreuzgelenk zwei jeweils an einem Wellenende eines Lenkwellenteils angebrachte Gelenkgabeln auf, welche jeweils zwei axial in Wellenrichtung erstreckte, einander quer zur Wellenachse gegenüberliegende Arme haben. Ein Gelenkkreuz weist zwei Paare von entgegengesetzt radial vorstehenden Gelenkzapfen, kurz als Zapfen bezeichnet, auf, die auf rechtwinklig gekreuzten Zapfenachsen angeordnet sind. Die beiden Zapfen eines Zapfenpaars sind in den einander gegenüberliegenden Armen einer Gelenkgabel in jeweils einem Zapfenlager drehbar um ihre Zapfenachse gelagert, die sich quer zur Wellenachse durch die Arme erstreckt. Die Zapfenlager sind üblicherweise als Radialwälzlager ausgebildet, beispielsweise als Nadellager.In the basic structure, each universal joint has two joint forks which are each attached to one shaft end of a steering shaft part and which each have two arms which extend axially in the direction of the shaft and are opposite one another transversely to the shaft axis. A spider has two pairs of oppositely radially projecting pivot pins, referred to as pins for short, which are arranged on pin axes that cross at right angles. The two journals of a pair of journals are mounted in the mutually opposite arms of a joint yoke in a respective journal bearing so as to be rotatable about their journal axis, which extends transversely to the shaft axis through the arms. The journal bearings are usually designed as radial roller bearings, for example as needle bearings.

Um im Betrieb einen möglichst spielfreien, geräuscharmen Lauf und eine möglichst hohe Steifigkeit der Gelenkanordnung zu realisieren, wird in der DE 10 2014 116 271 A1 vorgeschlagen, die Zapfen jeweils stirnseitig gegen eine axiale Lagerfläche am Arm der Gelenkgabel zu lagern und abzustützen, und dabei bevorzugt durch eine axiale Federkraft in Richtung der Zapfenachse vorzuspannen.In order to realize a play-free, low-noise operation and the highest possible rigidity of the joint arrangement during operation, in the DE 10 2014 116 271 A1 proposed to store and support the pin in each case on the front side against an axial bearing surface on the arm of the joint yoke, and preferably to prestress it in the direction of the pin axis by an axial spring force.

Zur Ausbildung eines stirnseitigen Axiallagers ist es bekannt, dass der Zapfen die Lagerfläche in einem als Gleitfläche dienenden definierten Kontaktbereich kontaktiert, der kleiner ist als der Zapfenquerschnitt. Hierzu ist es aus der DE 10 2014 116 271 A1 bekannt, die Stirnseite des Zapfens konvex auszubilden, oder alternativ, wie in der DE 692 10 205 T2 vorgeschlagen, an der Lagerfläche einen gegen den Zapfen axial vorstehenden zentralen Vorsprung vorzusehen. Die bekannten Axiallagerungen haben einen relativ kleinen, nahezu punktförmigen zentral auf der Zapfenachse angeordneten Kontaktbereich, der in jedem Fall kleiner ist als der Zapfenquerschnitt bzw. die Stirnfläche des Zapfens. In diesem Punktkontakt sind die Gleitgeschwindigkeiten relativ niedrig, und die Lagerung ist leichtgängig. Es besteht jedoch die Neigung zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung im Lenkbetrieb.In order to form an end-face axial bearing, it is known that the journal contacts the bearing surface in a defined contact area that serves as a sliding surface and is smaller than the journal cross-section. For this it is from the DE 10 2014 116 271 A1 known to form the end face of the pin convex, or alternatively, as in the DE 692 10 205 T2 proposed to provide on the bearing surface against the pin axially projecting central projection. The known axial bearings have a relatively small, almost punctiform contact area arranged centrally on the journal axis, which is in any case smaller than the journal cross-section or the end face of the journal. In this point contact, the sliding speeds are relatively low and the bearing is smooth. However, there is a tendency towards undesirable noise development during steering operation.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lenkwelle akustisch zu optimieren, insbesondere die Geräuschentwicklung im Kreuzgelenk im Betrieb zu reduzieren.In view of the problems explained above, it is an object of the present invention to optimize the steering shaft acoustically, in particular to reduce the noise generated in the universal joint during operation.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Kreuzgelenk für eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Lenkwelle gemäß Anspruch 13 sowie ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 14. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the universal joint for a steering shaft of a motor vehicle having the features of claim 1, a steering shaft according to claim 13 and a steering system for a motor vehicle according to claim 14. Advantageous developments result from the dependent claims.

Bei einem Kreuzgelenk für eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gelenkkreuz mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Paaren von Zapfen und zwei Gelenkgabeln mit jeweils zwei paarweise einander gegenüberliegenden Armen, in denen jeweils ein Zapfen um eine Zapfenachse drehbar in einem Zapfenlager gelagert ist, und wobei die Stirnseite eines Zapfens jeweils eine an dem Arm angeordnete axiale Lagerfläche in einem Kontaktbereich axial kontaktiert, der kleiner ist als der Zapfenquerschnitt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kontaktbereich koaxial ringförmig umlaufend ausgebildet ist.In a universal joint for a steering shaft of a motor vehicle, comprising a universal joint with two pairs of journals arranged at right angles to one another and two joint yokes, each with two pairs of opposite arms, in each of which a journal is mounted in a journal bearing so that it can rotate about a journal axis, and the end face of a journal axially contacts an axial bearing surface arranged on the arm in a contact area that is smaller than the journal cross-section, the invention provides that the contact area is coaxially annular in shape.

Erfindungsgemäß ist zwischen der Stirnseite des Zapfens und der Lagerfläche ein Ringkontakt ausgebildet, der einen kreisrunden, ringförmig um die Zapfenachse umlaufenden Kontaktbereich zwischen Kontaktvorsprung und Lagerfläche aufweist. Der zentrale, von dem Ringkontakt umschlossene Bereich ist erfindungsgemäß kontaktfrei, d.h. dort besteht kein Kontakt zwischen dem Zapfen und der Lagerfläche.According to the invention, a ring contact is formed between the end face of the pin and the bearing surface, which ring contact has a circular contact area running annularly around the pin axis between the contact projection and the bearing surface. According to the invention, the central area enclosed by the ring contact is contact-free, i.e. there is no contact between the pin and the bearing surface.

Der koaxiale ringförmige Kontaktbereich bildet eine axiale Gleitfläche, deren äußerer Durchmesser bevorzugt kleiner ist als der stirnseitige Zapfendurchmesser, anders ausgedrückt innerhalb des stirnseitigen Querschnitts des Zapfens liegt.The coaxial annular contact area forms an axial sliding surface, the outer diameter of which is preferably smaller than the front trunnion diameter, in other words within the front cross-section of the trunnion.

Bevorzugt kann der äußere Durchmesser größer sein als der Durchmesser eines zentralen Punkt- oder Flächenkontakts, wie er im Stand der Technik bekannt ist. Ein Vorteil dieses vergrößerten äußeren Durchmessers ist ein vergrößerter Lagerradius bezüglich Drehung um die Zapfenachse, wodurch im Vergleich zum Stand der Technik bei gleicher Rotationsgeschwindigkeit eine höhere Gleitgeschwindigkeit zwischen dem Zapfen und der Lagerfläche im Kontaktbereich auftritt. Dies führt zu einer gleichmäßigeren und optimierten Schmiermittelverteilung eines zur Schmierung in das Lager eingebrachten Schmiermittels, bevorzugt eines Schmierfetts. Dadurch wird bereits eine höhere Laufruhe des Axiallagers realisiert.Preferably, the outer diameter can be larger than the diameter of a central point or area contact as is known in the art. An advantage of this increased outer diameter is an increased bearing radius with respect to rotation about the journal axis, as a result of which a higher sliding speed between the journal and the bearing surface in the contact area occurs at the same rotational speed compared to the prior art. This leads to a more uniform and optimized lubricant distribution of a lubricant introduced into the bearing for lubrication, preferably a lubricating grease. As a result, the axial bearing is already running more smoothly.

Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Vorgabe der inneren und äußeren Abmessungen des erfindungsgemäßen Ringkontakts die tatsächlich wirksame axiale Lagerfläche konstruktiv einfach definiert und angepasst werden kann. Dabei kann durch eine vergrößerte radiale Ringbreite die axiale Lagerfläche vergrößert und damit die Flächenpressung reduziert werden, wodurch die im Lagerspalt wirkenden Axialkräfte verringert werden, wodurch die Geräuschentwicklung, beispielsweise bei Vibrationen oder Lastwechseln, reduziert werden kann. Die verringerte Flächenpressung sorgt ebenfalls für eine einfachere und verbesserte Schmierung, was ebenfalls einer verringerten Geräuschentwicklung zugutekommt. Weiters wird dadurch der Verschleiß im Vergleich zum Stand der Technik reduziert.A further advantage is that by specifying the inner and outer dimensions of the ring contact according to the invention, the actually effective axial bearing surface can be defined and adapted in a structurally simple manner. An increased radial ring width can increase the axial bearing surface and thus reduce the surface pressure, thereby reducing the axial forces acting in the bearing gap, which can reduce noise, for example during vibrations or load changes. The reduced surface pressure also ensures easier and improved lubrication, which also benefits reduced noise development. Furthermore, this reduces wear compared to the prior art.

Zur Optimierung der Laufeigenschaften kann die Ringbreite auch so weit verringert werden, bis ein nahezu linienförmiger Kontaktbereich realisiert ist. Dadurch kann die Lagerreibung optimiert werden.To optimize the running properties, the ring width can also be reduced until an almost linear contact area is achieved. This allows the bearing friction to be optimized.

Erfindungsgemäß ist ein von dem ringförmigen Kontaktbereich umschlossener Zentralbereich innerhalb des Kontaktbereichs kontaktfrei. Der Zentralbereich, auch als zentraler Innenbereich bezeichnet, liegt koaxial innerhalb des Ringkontakts im Bereich der Zapfenachse. Dort haben die Stirnseite und die Lagerfläche axialen Abstand voneinander.According to the invention, a central area surrounded by the ring-shaped contact area is contact-free within the contact area. The central area, also referred to as the central inner area, lies coaxially within the ring contact in the area of the journal axis. There, the end face and the bearing surface have an axial distance from one another.

Es kann vorgesehen sein, dass in dem Zapfen und/oder der Lagerfläche eine zentrale Schmiermitteltasche angeordnet ist. Diese Schmiermitteltasche kann in einem kontaktfreien Bereich zur Aufnahme eines Schmiermittelvorrats ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer innerhalb des ringförmigen Kontaktbereichs in den Zapfen und/oder die Lagerfläche angeordneten Vertiefung. Eine derartige Schmiermitteltasche kann bevorzugt zentral, im Bereich der Zapfenachse axial eingeformt sein, und mit einem Schmiermittel gefüllt sein, wie beispielsweise Schmierfett. Das dort im Inneren des Kontaktbereichs eingeschlossene Schmiermittel kann unmittelbar radial nach außen in den Lagerspalt gelangen und für eine kontinuierliche Schmierung sorgen. Dabei wirken auf das Schmiermittel im zentralen Bereich der Zapfenachse lediglich vernachlässigbar geringe Fliehkräfte, so dass es nicht radial entweicht und die Schmierung des Kontaktbereichs langfristig sichergestellt ist. Durch den sich von der Schmiermitteltasche radial nach aussen hin bis zum Kontaktbereich reduzierenden Spalt, sprich der Abstand zwischen Zapfenlager und Stirnseite des Zapfens gemessen in Richtung der Zapfenachse, kommt es im Betrieb zu einer Pumpwirkung, so dass der Schmierstoff in den Kontaktbereich befördert wird und somit verbesserte Reibungszustände im Vergleich zum Stand der Technik im Betrieb auftreten. Es zeigte sich, dass dank der Erfindung es sogar möglich ist, den Bereich der Mischreibung (Stribeck-Kurve) zu verlassen, so dass die Geräuschbildung dadurch weiter reduziert wird.It can be provided that a central lubricant pocket is arranged in the journal and/or the bearing surface. This lubricant pocket can be formed in a contact-free area for accommodating a supply of lubricant, for example in the form of a depression arranged within the annular contact area in the journal and/or the bearing surface. Such a lubricant pocket can preferably be formed centrally, axially in the region of the pin axis, and be filled with a lubricant, such as lubricating grease. The lubricant enclosed in the interior of the contact area can reach the bearing gap directly radially outward and ensure continuous lubrication. Only negligibly small centrifugal forces act on the lubricant in the central area of the journal axis, so that it does not escape radially and the lubrication of the contact area is ensured in the long term. Due to the gap that decreases radially outwards from the lubricant pocket to the contact area, i.e. the distance between the journal bearing and the end face of the journal measured in the direction of the journal axis, there is a pumping effect during operation, so that the lubricant is transported into the contact area and thus improved conditions of friction compared to the prior art occur during operation. It was found that, thanks to the invention, it is even possible to leave the area of mixed friction (Stribeck curve), so that the generation of noise is further reduced as a result.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Kontaktbereich an einem konvex vorstehenden, ringförmigen Kontaktvorsprung angeordnet ist, der stirnseitig an dem Zapfen und/oder der Lagerfläche angeordnet ist. Der Kontaktvorsprung, auch als Lagervorsprung bezeichnet, kann als um die Zapfenachse koaxial umlaufender Ringvorsprung oder Ringwulst ausgebildet sein, der in seinem von dem Zapfen oder der Lagerfläche stirnseitig axial vorstehenden Bereich den ringförmigen Kontaktbereich aufweist. Der Außendurchmesser des Kontaktvorsprungs ist bevorzugt kleiner als der Zapfendurchmesser. Der Kontaktvorsprung kann vorteilhaft mit geringem Aufwand realisiert werden, wobei die radiale Breite des kreisringförmigen Kontaktbereichs angepasst werden kann.Provision can preferably be made for the contact region to be arranged on a convexly protruding, annular contact projection which is arranged on the end face of the pin and/or the bearing surface. The contact projection, also referred to as a bearing projection, can be designed as an annular projection or annular bead running coaxially around the pin axis and having the annular contact area in its area protruding axially from the pin or the bearing surface at the end. The outside diameter of the contact projection is preferably smaller than the pin diameter. The contact projection can advantageously be implemented with little effort, it being possible for the radial width of the annular contact area to be adjusted.

Der Kontaktvorsprung kann vorzugsweise einstückig mit dem Zapfen oder der Lagerfläche ausgebildet sein, beispielsweise in einem Massivumformverfahren wie Kaltfließpressen oder dergleichen. Dadurch kann der Kontaktvorsprung integral an- oder eingeformt sein. Dies ermöglicht eine rationelle Fertigung und Montage.The contact projection can preferably be formed in one piece with the pin or the bearing surface, for example in a solid forming process such as cold extrusion or the like. As a result, the contact projection can be integrally formed on or in. This enables rational manufacture and assembly.

Es kann vorgesehen sein, dass der Kontaktvorsprung eine Ringwulst mit bogenförmigem Ringquerschnitt aufweist. Beispielsweise kann die Ringwulst abschnittweise torusförmig ausgestaltet sein. Der umlaufende Kontaktbereich liegt in einer an den Bogen des gerundeten Ringquerschnitts angrenzenden axialen Tangentialfläche. Die radiale Ringbreite des Kontaktbereichs kann praktisch durch den lokalen Radius des Ringquerschnitts vorgegeben werden, wobei ein kleinerer Radius einen radial schmaleren Ringkontakt erzeugt, und ein größerer Radius einen breiteren Ringkontakt erzeugt. Die bogenförmige Rundung hat den Vorteil, dass die Kerbwirkung des Kontaktvorsprungs reduziert werden kann, so dass keine plastische Deformation auftritt, wodurch die Lebensdauer und Laufruhe erhöht wird.Provision can be made for the contact projection to have an annular bead with an arcuate annular cross section. For example, the annular bead can have a toroidal configuration in sections. The circumferential contact area lies in an axial tangential surface adjoining the arc of the rounded ring cross-section. The radial hoop width of the contact area can be practically dictated by the local radius of the hoop cross-section, with a smaller radius producing a radially narrower hoop contact and a larger radius producing a wider hoop contact. The arcuate rounding has the advantage that the notch effect of the contact projection can be reduced so that no plastic deformation occurs, which increases the service life and smooth running.

Bei dem vorgenannten bogenförmigen Ringquerschnitt ist es vorteilhaft, dass in einem Schnitt entlang der Zapfenachse durch einen Zapfen, der einen Kontaktvorsprung aufweist, oder durch eine Lagerfläche, die einen Kontaktvorsprung aufweist, die axiale Schnittkante einen in jedem Punkt stetig differenzierbaren Verlauf aufweist. Der Schnitt wird radial durch das Lager gelegt, so dass die Zapfenachse in der Schnittebene liegt. Durch den in jedem Punkt stetig differenzierbaren Verlauf wird ein bogenförmig geschwungener Querschnitt des Kontaktvorsprungs und des Anschlusses des Kontaktvorsprungs an die jeweilige Stirnseite des Zapfens oder der Lagerfläche realisiert, der keine scharfen Kanten aufweist. Dadurch können in vorteilhafter Weise unerwünschte Materialspannungen und Kerbwirkungen wirksam reduziert werden.In the aforementioned arcuate ring cross-section, it is advantageous that in a section along the pin axis through a pin that has a contact projection or through a bearing surface that has a contact projection, the axial cut edge has a continuously differentiable profile at each point. The section is made radially through the bearing so that the axis of the journal lies in the plane of the section. Due to the continuously differentiable profile at each point, an arcuately curved cross section of the contact projection and the connection of the contact projection to the respective end face of the pin or the bearing surface is realized, which has no sharp edges. As a result, undesired material stresses and notch effects can be effectively reduced in an advantageous manner.

Bevorzugt weist der Ringquerschnitt radial innen, sprich auf der der Zapfenachse zugewandten Seite, die die Schmiertasche bildet, einen größeren Radius auf als der radial äußere Abschnitt des Ringquerschnitts. Mit anderen Worten nimmt der Radius von innen nach außen in radialer Richtung ab. Der Ringquerschnitt ist bevorzugt halbtropfenförmig. Dank dieser Ausbildung kann ein Schmiermittelverlust aus der Schmiertasche reduziert werden.The ring cross-section preferably has a larger radius radially on the inside, ie on the side facing the pin axis and forming the lubrication pocket, than the radially outer section of the ring cross-section. In other words, the radius decreases from the inside to the outside in the radial direction. The cross-section of the ring is preferably half-tear-shaped. Thanks to this design, a loss of lubricant from the lubricating pocket can be reduced.

Außerhalb des Kontaktbereichs, oder außerhalb des Kontaktvorsprungs kann der Zapfen und/oder die Lagerfläche zumindest abschnittweise plan bzw. eben ausgebildet sein, zumindest im Wesentlichen.Outside of the contact area, or outside of the contact projection, the pin and/or the bearing surface can be designed to be planar or flat at least in sections, at least essentially.

Die axiale Kontaktfläche an der Lagerfläche oder der Stirnfläche des Zapfens, die der erfindungsgemäße ringförmige Kontaktbereich des Zapfens oder der Lagerfläche im Lagerkontakt axial kontaktiert, kann bevorzugt plan ausgebildet sein.The axial contact surface on the bearing surface or the end face of the journal, which the annular contact area according to the invention of the journal or the bearing surface contacts axially in the bearing contact, can preferably be flat.

Der Kontaktvorsprung kann bevorzugt einstückig angeformt sein. Dadurch kann eine integrale Ausgestaltung mit dem Zapfen oder der Lagerfläche erzeugt werden. Die einstückige An- oder Einformung kann mittels gängiger Umformverfahren erfolgen, beispielsweise mittels plastischer Umformung wie Pressen oder dergleichen, wodurch eine rationelle Fertigung und Montage ermöglicht wird.The contact projection can preferably be formed in one piece. This allows an integral design to be created with the spigot or bearing surface. The one-piece molding can be done by means of common forming methods, for example by means of plastic forming such as pressing or the like, which enables rational manufacture and assembly.

Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Gelenkkreuz und/oder die Gelenkgabel als metallisches Massivumformteil ausgebildet ist. Der Grundkörper des Gelenkkreuzes und der Gelenkgabeln wird vorzugsweise aus einem Stahl oder einem rostfreien Edelstahl durch Massivumformung erzeugt, beispielsweise durch Kaltumformung wie Kaltfließpressen oder dergleichen, oder durch Warmumformung wie Schmieden oder dergleichen aus einem einstückigen Rohling durch plastische Umformung. Dadurch wird ein hochfestes Materialgefüge erzeugt, welches eine kompakte Bauweise bei hoher Belastbarkeit ermöglicht. Ein besonderer Vorteil bei der Erfindung ist, dass der Kontaktbereich, insbesondere ein Kontaktvorsprung mit geringem Aufwand verschleißarm und formstabil bereitgestellt werden können.Provision can preferably be made for the spider and/or the joint fork to be designed as a solid metal formed part. The main body of the spider and the joint forks is preferably made of steel or stainless steel by solid forming, for example by cold forming such as cold extrusion or the like, or by hot forming such as forging or the like from a one-piece blank by plastic forming. This creates a high-strength material structure, which enables a compact design with high resilience. A particular advantage of the invention is that the contact area, in particular a contact projection, can be provided with little effort, with little wear and tear and with dimensional stability.

Vorzugsweise ist es möglich, dass das Zapfenlager als Wälzlager ausgebildet ist. Das Wälzlager ist ein Radiallager, beispielsweise ein Nadellager, bei dem die Wälzkörper zwischen Wälzkörperlaufbahnen außen am Zapfen und innen in Lagerbohrung des Arms abrollbar sind. Derartige Wälzlager sind laufruhig, spielarm und langlebig. Das Wälzlager kann dabei einen Käfig umfassen, der die Wälzkörper aufnimmt und auf Abstand zueinander hält. Es ist aber auch denkbar und möglich, Wälzlager ohne Käfig zu verwenden.It is preferably possible for the journal bearing to be in the form of a roller bearing. The rolling bearing is a radial bearing, for example a needle bearing, in which the rolling elements can roll between rolling element raceways on the outside of the journal and on the inside in the bearing bore of the arm. Such roller bearings are smooth-running, have little play and are durable. The rolling bearing can include a cage that accommodates the rolling elements and keeps them at a distance from one another. However, it is also conceivable and possible to use roller bearings without a cage.

Die Wälzkörperlaufbahnen können unmittelbar auf der Außenfläche eines Zapfens und innen in der Lagerbohrung des Arms der Gelenkgabel ausgebildet sein.The rolling element raceways can be formed directly on the outer surface of a journal and inside the bearing bore of the arm of the yoke.

Eine vorteilhafte Weiterbildung kann vorsehen, dass das Zapfenlager eine in der Gelenkgabel fixierte Außenhülse aufweist, welche die Lagerfläche aufweist. Die Außenhülse kann fest in einer Lagerbohrung in einem Arm fixiert sein, beispielsweise durch Einpressen, und weist bevorzugt auf ihrer Innenseite die äußere Wälzkörperlaufbahn auf. Die Außenhülse kann topfförmig ausgebildet sein mit einem hohlzylindrischen Hülsenkörper, der auf einer Seite durch einen Topfboden axial zumindest teilweise geschlossen ist, der auf seiner Innenseite die Lagerfläche aufweist. Der in die Außenhülse eintauchende Zapfen liegt dadurch mit seiner Stirnseite der innen am Topfboden ausgebildeten Lagerfläche axial gegenüber.An advantageous development can provide that the journal bearing has an outer sleeve which is fixed in the joint yoke and has the bearing surface. The outer sleeve can be firmly fixed in a bearing bore in an arm, for example by being pressed in, and preferably has the outer rolling element raceway on its inside. The outer sleeve can be pot-shaped with a hollow-cylindrical sleeve body which is at least partially closed axially on one side by a pot base which has the bearing surface on its inside. As a result, the end face of the pin plunging into the outer sleeve is axially opposite to the bearing surface formed on the inside of the bottom of the pot.

Die Außenhülse kann rationell als Pressteil gefertigt sein, bevorzugt als Press-Formteil, beispielsweise als Blech-Kaltpressteil aus Stahl, bevorzugt aus einem im Einsatz im Wälzlager gut geeigneten Wälzlagerstahl. Die Außenhülse kann durchgehend oder partiell gehärtet sein, und zur Fixierung in dem Arm der Gelenkgabel eingepresst sein.The outer sleeve can be efficiently manufactured as a pressed part, preferably as a pressed molded part, for example as a sheet metal cold pressed part made of steel, preferably of a rolling bearing steel that is well suited for use in the rolling bearing. The outer sleeve can be continuously or partially hardened and pressed into the arm of the joint yoke for fixation.

Der Topfboden der Außenhülse kann im Bereich der Lagerfläche plan ausgebildet sein, die ein an dem Zapfen angeordneter ringförmiger Kontaktbereich im Lagerkontakt axial kontaktiert.The bottom of the cup of the outer sleeve can be flat in the area of the bearing surface, which makes axial contact with an annular contact area arranged on the journal in the bearing contact.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass ein Kontaktvorsprung einstückig mit der Außenhülse ausgebildet ist. Dazu kann die innen am Topfboden angeordnete Lagerfläche entsprechend geformt sein, beispielsweise einen nach innen in den Hülsenkörper axial vorstehenden Kontaktvorsprung aufweisen. Bevorzugt kann der Kontaktvorsprung plastisch eingeformt sein, beispielsweise durch eine Wölbung oder Einpressung des Topfbodens. Gegebenenfalls kann die Außenhülse zumindest im Bereich des Kontaktvorsprungs gehärtet sein, wodurch die Betriebseigenschaften verbessert werden können.An advantageous embodiment can provide that a contact projection is formed in one piece with the outer sleeve. For this purpose, the bearing surface arranged on the inside of the pot base can be shaped accordingly, for example a cone protruding axially inwards into the sleeve body have a tact advantage. The contact projection can preferably be molded in plastically, for example by arching or pressing in the bottom of the pot. If necessary, the outer sleeve can be hardened at least in the area of the contact projection, as a result of which the operating properties can be improved.

Es ist möglich, dass die Außenhülse axial elastisch ausgebildet ist. Bevorzugt kann der Topfboden relativ zum Hülsenkörper federelastisch ausgebildet sein. Dadurch kann die Lagerfläche in axialer Richtung elastisch gegen die Stirnseite des Zapfens vorgespannt sein, so dass der erfindungsgemäße Kontaktbereich im Lagerkontakt axial vorgespannt ist. Die Vorspannung gewährleistet die Aufrechterhaltung des Lagerkontakts und eine hohe Laufruhe. Dank des erfindungsgemäßen Ringkontakts kann unerwünschte Geräuschbildung weitgehend vermieden werden.It is possible for the outer sleeve to be designed to be axially elastic. The bottom of the pot can preferably be designed to be spring-elastic relative to the sleeve body. As a result, the bearing surface can be elastically prestressed in the axial direction against the end face of the journal, so that the contact area according to the invention is axially prestressed in the bearing contact. The preload ensures that the bearing contact is maintained and that it runs very smoothly. Thanks to the ring contact according to the invention, unwanted noise can be largely avoided.

Die innere Wälzkörperlaufbahn kann unmittelbar außen auf dem Zapfen ausgebildet sein. Es ist auch möglich, das auf dem Zapfen eine Innenhülse angebracht ist, welche die Wälzkörperlaufbahn aufweist. Diese kann wie vorangehend für die Außenhülse erläutert aus Stahl, bevorzugt aus Wälzlagerstahl ausgebildet sein, beispielsweise als Press-Formteil, und durch Aufpressen auf dem Zapfen fixiert sein. Dadurch wird die Gestaltungsfreiheit des Wälzlagers erweitert, und die Lagereigenschaften können optimiert werden.The inner rolling element raceway can be formed directly on the outside of the journal. It is also possible for an inner sleeve, which has the rolling element raceway, to be attached to the pin. As explained above for the outer sleeve, this can be made of steel, preferably made of roller bearing steel, for example as a pressed molded part, and fixed on the journal by pressing. As a result, the freedom of design of the rolling bearing is expanded and the bearing properties can be optimized.

Der erfindungsgemäße ringförmige Kontaktbereich kann unmittelbar an dem Zapfen ausgebildet sein. Es ist ebenfalls möglich, dass auf einem Zapfen eine Innenhülse angebracht ist, welche einen Kontaktvorsprung aufweist. Dazu kann die Innenhülse, ähnlich wie vorangehend für die Außenhülse erläutert, topfförmig ausgebildet sein, und mit dem hohlzylindrischen Hülsenkörper auf dem Zapfen aufgepresst sein. Der Kontaktvorsprung ist an dem Topfboden stirnseitig axial nach außen gerichtet angeordnet. Bevorzugt kann dabei, wie ebenfalls für die Außenhülse beschrieben, der Kontaktvorsprung bevorzugt einstückig plastisch ein- oder angeformt sein, beispielsweise durch Pressen oder andere Umformverfahren. Zur Verbesserung der Betriebseigenschaften kann die Innenhülse ebenfalls gehärtet sein, bevorzugt im Bereich der Wälzkörperlaufbahn und des Kontaktbereichs.The annular contact area according to the invention can be formed directly on the pin. It is also possible for an inner sleeve, which has a contact projection, to be attached to a pin. For this purpose, the inner sleeve, similar to that explained above for the outer sleeve, can be pot-shaped and pressed onto the pin with the hollow-cylindrical sleeve body. The contact projection is arranged on the end face of the pot base, directed axially outwards. As also described for the outer sleeve, the contact projection can preferably be molded in or on in one piece plastically, for example by pressing or other forming processes. To improve the operating properties, the inner sleeve can also be hardened, preferably in the area of the rolling body track and the contact area.

Zur Realisierung einer axialen Vorspannung des Lagers ist es ebenfalls möglich, dass die Innenhülse axial elastisch ausgebildet ist. Bevorzugt kann, wie vorangehend für die Außenhülse erläutert, der Topfboden relativ zum Hülsenkörper axial federelastisch ausgebildet sein. Dadurch können der Kontaktbereich und die Lagerfläche im Lagerkontakt in axialer Richtung elastisch gegeneinander vorgespannt sein. Beispielsweise kann ein an der Innenhülse ausgebildeter erfindungsgemäßer Ringvorsprung gegen die korrespondierende Lagerfläche an der Gelenkgabel vorgespannt sein, oder umgekehrt ein an der Lagerfläche der Gelenkgabel angeordneter Ringvorsprung von außen gegen den Topfboden. Die Vorspannung gewährleistet die Aufrechterhaltung des Lagerkontakts und eine hohe Laufruhe. Dank des erfindungsgemäßen Ringkontakts kann unerwünschte Geräuschbildung weitgehend vermieden werden.To realize an axial preload of the bearing, it is also possible for the inner sleeve to be designed to be axially elastic. As explained above for the outer sleeve, the bottom of the pot can preferably be designed to be axially resilient relative to the sleeve body. As a result, the contact area and the bearing surface can be elastically prestressed against one another in the axial direction in the bearing contact. For example, an annular projection according to the invention formed on the inner sleeve can be prestressed against the corresponding bearing surface on the joint yoke, or vice versa an annular projection arranged on the bearing surface of the joint yoke from the outside against the bottom of the pot. The preload ensures that the bearing contact is maintained and that it runs very smoothly. Thanks to the ring contact according to the invention, unwanted noise can be largely avoided.

Die vorangehend beschriebenen Merkmale und Ausgestaltungen können einzeln oder in Kombination miteinander realisiert werden.The features and configurations described above can be implemented individually or in combination with one another.

Ein Gelenkkreuz für ein Kreuzgelenk, mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Paaren von Zapfen, an dessen Stirnseite ein vorstehender Kontaktvorsprung angeordnet ist, der einen axialen Kontaktbereich aufweist, ist erfindungsgemäß wie vorangehend beschrieben ausgebildet. Durch ein derartiges Gelenkkreuz ist es insbesondere möglich, bestehende Gelenkkonstruktionen mit geringem konstruktiven und fertigungstechnischem Aufwand akustisch zu optimieren.A universal joint for a universal joint, with two pairs of pins arranged at right angles to one another, on the front side of which a protruding contact projection is arranged, which has an axial contact area, is designed according to the invention as described above. Such a universal joint makes it possible, in particular, to acoustically optimize existing joint constructions with little structural and manufacturing effort.

Bei einer Lenkwelle für eine Kraftfahrzeuglenkung, umfassend mindestens zwei Teilwellen, die über ein Kreuzgelenk drehmomentschlüssig gelenkig miteinander verbunden sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kreuzgelenk wie vorangehend beschrieben ausgebildet ist.In the case of a steering shaft for a motor vehicle steering system, comprising at least two partial shafts which are connected to one another in a torque-locking, articulated manner via a universal joint, it is provided according to the invention that the universal joint is designed as described above.

Bei einem Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lenksäule mit einer drehbar gelagerten Lenkspindel die über ein Kreuzgelenk drehmomentschlüssig mit einer Lenkwelle gelenkig verbunden ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kreuzgelenk wie vorangehend beschrieben ausgebildet ist.In a steering system for a motor vehicle comprising a steering column with a rotatably mounted steering spindle which is articulated in a torque-locking manner to a steering shaft via a universal joint, the invention provides that the universal joint be designed as described above.

Dadurch, dass bei einer Lenkwelle und einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs eine möglichst geringe Geräuschentwicklung unter sämtlichen Betriebsbedingungen als entscheidendes Kriterium gilt, ist die durch die Erfindung ermöglichte akustische Optimierung besonders vorteilhaft.Due to the fact that the lowest possible noise development under all operating conditions is a decisive criterion for a steering shaft and a steering system of a motor vehicle, the acoustic optimization made possible by the invention is particularly advantageous.

Figurenlistecharacter list

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

  • 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Lenkwelle,
  • 2 eine vergrößerte, teilweise auseinander gezogene Ansicht eines erfindungsgemäßen Kreuzgelenks der Lenkwelle gemäß 1,
  • 3 einen Schnitt durch das Kreuzgelenk gemäß 2 entlang der Zapfenachsen,
  • 4 eine vergrößerte Detaildarstellung von 3 im Bereich eines Zapfenlagers.
Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show in detail:
  • 1 a schematic perspective view of a steering shaft,
  • 2 12 is an enlarged, partially exploded view of a universal joint of the steering shaft according to the invention 1 ,
  • 3 according to a section through the universal joint 2 along the pivot axes,
  • 4 an enlarged detail view of 3 in the area of a journal bearing.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference symbols and are therefore usually named or mentioned only once.

1 zeigt eine Lenkwelle 1, speziell eine Zwischenwelle, die in Richtung ihrer Längsachse L längenveränderbar ausgestaltet ist mit einer Innenwelle 11, die in Längsrichtung teleskopierbar und drehmomentschlüssig in eine Außenwelle 12 eintaucht. 1 shows a steering shaft 1, specifically an intermediate shaft, which is designed to be variable in length in the direction of its longitudinal axis L, with an inner shaft 11 that dips into an outer shaft 12 in a telescoping manner in the longitudinal direction and in a torque-locking manner.

An den Enden der Lenkwelle 1 ist jeweils ein erfindungsgemäßes Kreuzgelenk 2, auch kurz als Gelenk 2 bezeichnet, angebracht. Jedes Gelenk 2 weist zwei gleichartig aufgebaute Gelenkgabeln 21 auf. Die Anbringung der einen Gelenkgabel 21 an der Innenwelle 11 oder der Außenwelle 12 der Welle 1 ist vergrößert in 2 gezeigt. Die andere Gelenkgabel 21 weist Verbindungsmittel 23 zur drehschlüssigen Verbindung mit einer weiteren, hier nicht dargestellten Lenkwelle auf, beispielsweise einer weiteren Teilwelle, einer Lenkspindel oder eines Lenkgetriebes, die relativ zur Längsachse L der Lenkwelle 1 abgewinkelt ist.A universal joint 2 according to the invention, also referred to as joint 2 for short, is attached to each end of the steering shaft 1 . Each joint 2 has two joint forks 21 of identical construction. The attachment of one yoke 21 to the inner shaft 11 or the outer shaft 12 of the shaft 1 is enlarged in 2 shown. The other joint yoke 21 has connecting means 23 for the non-rotatable connection to a further steering shaft, not shown here, for example a further partial shaft, a steering spindle or a steering gear, which is angled relative to the longitudinal axis L of the steering shaft 1 .

Eine an der Welle 1 angebrachte Gelenkgabel 21 weist jeweils zwei Arme 22 auf, die sich in Richtung der Längsachse L erstrecken, und sich dabei bezüglich der Längsachse L radial einander gegenüberliegen.A joint yoke 21 attached to the shaft 1 has two arms 22 which extend in the direction of the longitudinal axis L and are radially opposite one another with respect to the longitudinal axis L.

Ein Gelenk 2 weist jeweils ein Gelenkkreuz 3 auf, welches zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Paare von Zapfen 31 aufweist, die sich jeweils auf einer Zapfenachse Z erstrecken. In 3 ist ein Schnitt durch das Gelenkkreuz 3 in der durch die beiden Zapfenachsen Z aufgespannten Schnittebene gezeigt.Each joint 2 has a universal joint 3 which has two pairs of pins 31 which are arranged at right angles to one another and which each extend on a pin axis Z. In 3 a section through the universal joint 3 in the sectional plane spanned by the two pin axes Z is shown.

Die beiden Zapfen 31 eines auf derselben Zapfenachse Z ausgebildeten Zapfenpaars sind in einander gegenüberliegenden Armen 22 der Gelenkgabel 21 jeweils in einer Lagerbohrung 24 in einem als Nadellager 4 ausgebildeten Wälzlager um die Zapfenachse Z drehbar gelagert.The two pins 31 of a pair of pins formed on the same pin axis Z are rotatably mounted about the pin axis Z in mutually opposite arms 22 of the joint yoke 21 in a bearing bore 24 in a roller bearing designed as a needle bearing 4 .

Das als Radiallager ausgebildete Nadellager 4 umfasst eine topfförmige Außenhülse 41, die einen hohlzylindrischen Hülsenkörper 42 aufweist, der stirnseitig durch einen Topfboden 43 geschlossen ist. Der Hülsenkörper 42 ist in der Lagerbohrung 24 in dem Arm 22 festgelegt. Zwischen dem Außenhülse 41 und dem Zapfen 3 sind als Wälzkörper Nadeln 44 angeordnet, die zwischen Wälzkörperlaufbahnen auf der Innenseite des Hülsenkörpers 42 und der Außenseite des Zapfens 31 koaxial um die Zapfenachse Z umlaufend abrollbar sind.The needle bearing 4 embodied as a radial bearing comprises a pot-shaped outer sleeve 41 which has a hollow-cylindrical sleeve body 42 which is closed at the end by a pot bottom 43 . The sleeve body 42 is fixed in the bearing bore 24 in the arm 22 . Between the outer sleeve 41 and the pin 3 needles 44 are arranged as rolling elements, which can be rolled coaxially around the pin axis Z circumferentially between rolling element raceways on the inside of the sleeve body 42 and the outside of the pin 31 .

In 2 ist die eine Außenhülse 41 in Richtung der Zapfenachse Z schematisch auseinandergezogen dargestellt, so dass der Blick auf die Stirnseite des Zapfens 31 frei ist.In 2 one outer sleeve 41 is shown schematically exploded in the direction of the pin axis Z, so that the view of the end face of the pin 31 is clear.

Auf seiner gegen axial den Zapfen 31 gerichteten Innenseite des Topfbodens 43 weist die Außenhülse 41 eine plane, d.h. ebene Lagerfläche 45 auf.The outer sleeve 41 has a planar, i.e. level, bearing surface 45 on its inner side of the pot base 43, which is directed axially toward the pin 31.

Auf seiner axial gegen den Topfboden 43 gerichteten Stirnseite weist der Zapfen 31 einen erfindungsgemäß ringförmigen Kontaktvorsprung 32 auf, der koaxial zur Zapfenachse Z angeordnet ist, und wulstartig axial vorsteht. Erfindungsgemäß liegt der Kontaktvorsprung 32 mit einem ringförmigen, koaxial um die Zapfenachse Z umlaufenden Kontaktbereich 5 axial im Lagerkontakt gleitend gegen die Lagerfläche 45 des Topfbodens 43 an.On its end face directed axially towards the pot bottom 43, the pin 31 has an annular contact projection 32 according to the invention, which is arranged coaxially with the pin axis Z and protrudes axially in a bead-like manner. According to the invention, the contact projection 32 with an annular contact area 5 running coaxially around the pin axis Z slides axially in bearing contact against the bearing surface 45 of the pot bottom 43 .

Der Kontaktvorsprung 32 ist torusförmig und hat einen bogenförmig geschwungenen Ringquerschnitt, der mit einer ebenfalls bogenförmigen Querschnittskontur abgerundet in die Stirnseite des Zapfens 31 übergeht. In 4 ist deutlich erkennbar, dass die axiale Schnittkante über die Stirnfläche im Bereich des Kontaktvorsprungs 32 einen in jedem Punkt stetig differenzierbaren Verlauf aufweist.The contact projection 32 is toroidal and has an arcuately curved annular cross section, which merges into the end face of the pin 31 with a likewise arcuate cross-sectional contour. In 4 It can be clearly seen that the axial cutting edge over the end face in the area of the contact projection 32 has a profile that can be continuously differentiated at every point.

Der Topfboden 43 kann über eine Sicke 46 mit dem Hülsenkörper 42 in Richtung der Zapfenachse Z federelastisch verbunden sein. Dadurch können der Kontaktvorsprung 23 und die Lagerfläche 45 in dem Lagerkontakt des Kontaktbereichs 5 axial elastisch gegeneinander vorgespannt sein.The pot base 43 can be resiliently connected to the sleeve body 42 in the direction of the pin axis Z via a bead 46 . As a result, the contact projection 23 and the bearing surface 45 in the bearing contact of the contact area 5 can be axially elastically prestressed against one another.

Die Lagerfläche 45 und die Stirnseite des Zapfens 31 haben zentral im Bereich der Zapfenachse Z axialen Abstand voneinander, so dass eine koaxial von dem Kontaktvorsprung 32 umschlossene Schmiermitteltasche 6 gebildet wird, die bevorzugt mit einem Schmiermittelvorrat, beispielsweise mit Schmierfett, gefüllt ist.The bearing surface 45 and the end face of the journal 31 are at an axial distance from one another centrally in the area of the journal axis Z, so that a lubricant pocket 6 is formed which is coaxially surrounded by the contact projection 32 and is preferably filled with a supply of lubricant, for example lubricating grease.

BezugszeichenlisteReference List

11
Lenkwellesteering shaft
1111
Innenwelleinner shaft
1212
Außenwelleouter shaft
22
Kreuzgelenk (Gelenk)universal joint
2121
Gelenkgabelarticulated fork
2222
Armpoor
2323
Kontaktvorsprungcontact protrusion
2424
Lagerbohrungbearing bore
33
Gelenkkreuzuniversal joint
3131
Zapfencones
3232
Kontaktvorsprungcontact protrusion
44
Nadellagerneedle bearing
4141
Außenhülseouter sleeve
4242
Hülsenkörpersleeve body
4343
Topfbodenpot bottom
4444
Nadelneedle
4545
Lagerflächestorage area
4646
Sickebead
55
Kontaktbereichcontact area
66
Schmiermitteltaschelube bag
LL
Längsachselongitudinal axis
ZZ
Zapfenachsepivot axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102014116271 A1 [0004, 0005]DE 102014116271 A1 [0004, 0005]
  • DE 69210205 T2 [0005]DE 69210205 T2 [0005]

Claims (15)

Kreuzgelenk (2) für eine Lenkwelle (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gelenkkreuz (3) mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Paaren von Zapfen (31) und zwei Gelenkgabeln (21) mit jeweils zwei paarweise einander gegenüberliegenden Armen (22), in denen jeweils ein Zapfen (31) um eine Zapfenachse (Z) drehbar in einem Zapfenlager (4) gelagert ist, und wobei die Stirnseite eines Zapfens (31) jeweils eine an dem Arm (21) angeordnete axiale Lagerfläche (45) in einem Kontaktbereich axial kontaktiert, der kleiner ist als der stirnseitige Zapfenquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (5) koaxial ringförmig umlaufend ausgebildet ist.Universal joint (2) for a steering shaft (1) of a motor vehicle, comprising a universal joint (3) with two pairs of pins (31) arranged at right angles to one another and two joint forks (21) each with two arms (22) lying opposite one another in pairs, in which a journal (31) is rotatably mounted in a journal bearing (4) about a journal axis (Z), and wherein the end face of a journal (31) makes axial contact with an axial bearing surface (45) arranged on the arm (21) in a contact area, which is smaller than the cross-section of the end face of the pin, characterized in that the contact area (5) is designed to run coaxially in the form of a ring. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zapfen (31) und/oder der Lagerfläche (45) eine zentrale Schmiermitteltasche (6) angeordnet ist.universal joint after claim 1 , characterized in that a central lubricant pocket (6) is arranged in the journal (31) and/or the bearing surface (45). Kreuzgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (5) an einem konvex vorstehenden, ringförmigen Kontaktvorsprung (32) angeordnet ist, der stirnseitig an dem Zapfen (32) und/oder der Lagerfläche (45) angeordnet ist.Universal joint according to one of the preceding claims, characterized in that the contact area (5) is arranged on a convexly projecting, annular contact projection (32) which is arranged on the end face of the journal (32) and/or the bearing surface (45). Kreuzgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktvorsprung (32) eine Ringwulst mit bogenförmigem Ringquerschnitt aufweist.universal joint after claim 3 , characterized in that the contact projection (32) has an annular bead with an arcuate ring cross-section. Kreuzgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schnitt entlang der Zapfenachse (Z) durch einen Zapfen (31), der einen Kontaktvorsprung (32) aufweist, oder durch eine Lagerfläche (45) , die einen Kontaktvorsprung aufweist, die axiale Schnittkante einen in jedem Punkt stetig differenzierbaren Verlauf aufweist.Universal joint according to any of the preceding claims 3 or 4 , characterized in that in a section along the pin axis (Z) through a pin (31) having a contact projection (32) or through a bearing surface (45) having a contact projection, the axial cutting edge is continuous at each point has a differentiable course. Kreuzgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktvorsprung (32) einstückig angeformt ist.Universal joint according to any of the preceding claims 3 until 5 , characterized in that the contact projection (32) is integrally formed. Kreuzgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkkreuz (3) und/oder die Gelenkgabel (22) als metallisches Massivumformteil ausgebildet ist.Universal joint according to one of the preceding claims, characterized in that the universal joint (3) and/or the joint fork (22) is designed as a solid metal formed part. Kreuzgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zapfenlager (4) als Wälzlager ausgebildet ist.Universal joint according to one of the preceding claims, characterized in that the pivot bearing (4) is designed as a roller bearing. Kreuzgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zapfenlager (4) eine in der Gelenkgabel fixierte Außenhülse (41) aufweist, welche die Lagerfläche (45) aufweist.Universal joint according to one of the preceding claims, characterized in that the journal bearing (4) has an outer sleeve (41) which is fixed in the joint yoke and has the bearing surface (45). Kreuzgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (41) ein Pressteil umfasst.universal joint after claim 9 , characterized in that the outer sleeve (41) comprises a pressing part. Kreuzgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktvorsprung einstückig mit der Außenhülse (41) ausgebildet ist.Universal joint according to any of the preceding claims 9 until 10 , characterized in that a contact projection is formed integrally with the outer sleeve (41). Kreuzgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Zapfen (31) eine Innenhülse angebracht ist, welche einen Kontaktvorsprung (32) aufweist.Universal joint according to one of the preceding claims, characterized in that an inner sleeve which has a contact projection (32) is fitted on a pin (31). Lenkwelle (1) für eine Kraftfahrzeuglenkung, umfassend mindestens zwei Teilwellen, die über ein Kreuzgelenk (2) drehmomentschlüssig gelenkig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzgelenk (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.Steering shaft (1) for a motor vehicle steering system, comprising at least two partial shafts which are connected to one another in a torque-locking manner in an articulated manner via a universal joint (2), characterized in that the universal joint (2) according to one of Claims 1 until 12 is trained. Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lenksäule mit einer drehbar gelagerten Lenkspindel die über ein Kreuzgelenk (2) drehmomentschlüssig mit einer Lenkwelle (1) gelenkig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzgelenk (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.Steering system for a motor vehicle, comprising a steering column with a rotatably mounted steering spindle which is connected in a torque-locking manner to a steering shaft (1) via a universal joint (2), characterized in that the universal joint (2) according to one of Claims 1 until 12 is trained. Gelenkkreuz (3) für ein Kreuzgelenk (2), mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Paaren von Zapfen (31), an dessen Stirnseite ein vorstehender Kontaktvorsprung (32) angeordnet ist, der einen axialen Kontaktbereich (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (5) koaxial ringförmig umlaufend ausgebildet ist.Universal joint (3) for a universal joint (2), with two pairs of pins (31) arranged at right angles to one another, on the front side of which a protruding contact projection (32) is arranged, which has an axial contact area (5), characterized in that the contact area (5) is formed coaxially annularly circumferentially.
DE102021206348.9A 2021-06-21 2021-06-21 Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle, steering shaft for a motor vehicle steering system, steering system for a motor vehicle and universal joint for a universal joint Pending DE102021206348A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021206348.9A DE102021206348A1 (en) 2021-06-21 2021-06-21 Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle, steering shaft for a motor vehicle steering system, steering system for a motor vehicle and universal joint for a universal joint

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021206348.9A DE102021206348A1 (en) 2021-06-21 2021-06-21 Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle, steering shaft for a motor vehicle steering system, steering system for a motor vehicle and universal joint for a universal joint

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021206348A1 true DE102021206348A1 (en) 2022-12-22

Family

ID=84283431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021206348.9A Pending DE102021206348A1 (en) 2021-06-21 2021-06-21 Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle, steering shaft for a motor vehicle steering system, steering system for a motor vehicle and universal joint for a universal joint

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021206348A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2425039A1 (en) 1973-05-25 1974-12-12 Nadella METHOD FOR GENERATING SUPPORTING SURFACES ON TRUNKS OF A CARDAN JOINT
DE69210205T2 (en) 1992-01-31 1996-10-02 Nadella Closed sleeve for radial bearings and their use in a universal joint
JP2005351413A (en) 2004-06-11 2005-12-22 Koyo Seiko Co Ltd Cross shaft joint
DE102014116271A1 (en) 2014-11-07 2016-05-12 Thyssenkrupp Ag Steering shaft with a universal joint for a motor vehicle
US20220010843A1 (en) 2018-11-23 2022-01-13 Thyssenkrupp Presta Ag Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2425039A1 (en) 1973-05-25 1974-12-12 Nadella METHOD FOR GENERATING SUPPORTING SURFACES ON TRUNKS OF A CARDAN JOINT
DE69210205T2 (en) 1992-01-31 1996-10-02 Nadella Closed sleeve for radial bearings and their use in a universal joint
JP2005351413A (en) 2004-06-11 2005-12-22 Koyo Seiko Co Ltd Cross shaft joint
DE102014116271A1 (en) 2014-11-07 2016-05-12 Thyssenkrupp Ag Steering shaft with a universal joint for a motor vehicle
US20220010843A1 (en) 2018-11-23 2022-01-13 Thyssenkrupp Presta Ag Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3309551C2 (en) Tripod joint
EP1957811B1 (en) Radial antifriction bearing, especially single-row grooved antifriction bearing
DE3134270A1 (en) CV DRIVE JOINT
WO2007065415A1 (en) Radial rolling bearing, especially single-row deep groove rolling bearing
WO1999067543A1 (en) Multi-row radial bearing
EP2391832B1 (en) Cv joint with improved assembly properties
DE102013106868B3 (en) Inner joint part and roller body of a tripod constant velocity joint
DE10325116A1 (en) Synchronous rotating joint with three tracks and pivots has inner ring forming axial guide and fixing position of rolling bodies relative to inner ring in axial direction
DE102008046237A1 (en) Roller bearing e.g. radial roller bearing, has contact area that is in contact with rim surface at contact point, which is provided on inner and outer lines, where contact area is linear when area is seen in longitudinal direction
EP4299937A1 (en) Articulated fork for a universal joint, universal joint, steering shaft of a motor vehicle, and steering system for a motor vehicle
EP1286070B1 (en) Tripod joint
DE102017101038B4 (en) Axial bearing for mounting a steering knuckle and steering knuckle bearing arrangement with the axial bearing
EP1774190B1 (en) Rotary homokinetic joint
WO2020104615A1 (en) Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle
DE102021206348A1 (en) Universal joint for a steering shaft of a motor vehicle, steering shaft for a motor vehicle steering system, steering system for a motor vehicle and universal joint for a universal joint
DE102011118655A1 (en) Joint for a cardan shaft
EP2391833B1 (en) Cv joint with improved assembly properties
DE102008046224A1 (en) Axial roller bearing, has rolls e.g. tapered rollers, arranged between tracks, and contact point lying on straight lines, which cut rotary axis, where one line has point and/or section common with one track
DE112007003668B4 (en) tripod
EP2906842B1 (en) Ball roller bearing
DE102016218412A1 (en) Swivel lever arrangement for a disc brake with wing sections
EP2543900B1 (en) Wheel bearing assembly
DE102021212715B4 (en) Universal joint for a universal joint, universal joint, steering shaft of a motor vehicle and steering system for a motor vehicle
DE19834142A1 (en) Constant velocity drive joint has three journals with rollers with needle bearings secured by retaining rings with rolled over edges
DE102021211769A1 (en) Universal joint for a universal joint, universal joint, steering shaft of a motor vehicle and steering system for a motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R084 Declaration of willingness to licence