DE10297302T5

DE10297302T5 - Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung

Info

Publication number: DE10297302T5
Application number: DE10297302T
Authority: DE
Inventors: Yasuhisa Yamada; Akihiro Shoda; Atsushi Ozawa; Masato Taniguchi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: US20040245759A1; GB2395995B; WO2003031250A1; DE10297302B4; GB0405511D0; GB2395995A; JP4273968B2; CN1561300A; JPWO2003031250A1; CN100390000C; US7481130B2

Abstract

Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung, zusammengefügt zu einer Lenkwelle eines Fahrzeugs und aufweisend eine männliche Welle und eine weibliche Welle, welche derart aneinander angebracht sind, dass sie nicht drehbar, jedoch gleitfähig sind, gekennzeichnet durch das Vorsehen von:
einer ersten Drehmomentübertragungsvorrichtung, aufgebaut aus einem ersten Zwischenschaltabschnitt, vorgesehen in einer Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in einer Innenumfangsfläche der weiblichen Welle, ersten Drehmomentübertragungselementen, angeordnet in dem ersten Zwischenschaltabschnitt und rollend, wenn die männliche Welle und die weibliche Welle Relativbewegungen in Axialrichtungen ausführen, und elastischen Elementen, welche in einer Radialrichtung angrenzend an die ersten Drehmomentübertragungselemente jeweils in dem ersten Zwischenschaltabschnitt angeordnet sind, wobei sie die ersten Drehmomentübertragungselemente beschränken, wenn eine Drehung erfolgt, und eine Vorspannung anwenden auf die männliche Welle und die weibliche Welle durch die ersten Drehmomentübertragungselemente, wenn keine Drehung erfolgt; und
einer zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung, aufgebaut aus einem zweiten Zwischenschaltabschnitt, vorgesehen in der Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in der...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung.
Hintergrund der Erfindung
Eine Lenkvorrichtungseinheit eines Automobils hat bislang die Verwendung, als Teil der Lenkvorrichtungseinheit, einer Teleskopwelle, welche eine Axialverschiebung absorbiert, die auftritt, wenn das Automobil fährt, und eine männliche Welle und eine weibliche Welle umfasst, welche miteinander Keilnutverbunden sind, um die Verschiebung und Schwingungen nicht auf ein Lenkrad zu übertragen. Von der Teleskopwelle wird gefordert, dass sie Flankenspielgeräusche am Keilnutabschnitt verringert, ein Wahrnehmen eines Flankenspiels am Lenkrad verringert und einen Gleitwiderstand bei einem Gleiten in Axialrichtungen verringert.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist der Keilnutabschnitt der männlichen Welle der Teleskopwelle beschichtet mit einer Nylonschicht, und ferner ist Schmierfett aufgebracht auf einem Gleitabschnitt, wodurch Metallgeräusche, Metallkontaktgeräusche etc. absorbiert bzw. vermindert werden und ferner der Gleitwiderstand und das Flankenspiel in einer Drehrichtung verringert werden. In diesem Fall ist ein Verarbeitungsablauf zur Ausbildung der Nylonschicht wie folgt: Säubern der Welle → Beschichten eines Primers → Erwärmen → Beschichten eines Nylonpulvers → Rohschneiden → Endschneiden → selektives Aufsetzen auf die weibliche Welle. Ein Endschneidearbeitsschritt wird durchgeführt in einer derartigen Weise, die Schneidvorrichtungen ausgewählt, welche eingestellt sind auf eine Genauigkeit der bereits bearbeiteten weiblichen Welle.
Es ist erforderlich, dass selbst das Flankenspiel beschränkt wird auf ein Minimum, während eine Gleitlast auf der Teleskopwelle auf ein Minimum beschränkt wird, so dass der Endschneidearbeitsschritt zwangsläufig die Schneidevorrichtungen auswählt, welche zu der weiblichen Welle passen und um sehr wenige Mikrometer in der Größe eines Überstiftdurchmessers abweichen, und ein Ausführen des Arbeitsschritts erfolgt, mit dem Ergebnis, dass eine Zunahme von Arbeitskosten entsteht. Ferner erfolgt eine Zunahme des Flankenspiels in der Drehrichtung mit einem Fortschreiten eines Abriebs der Nylonschicht im Verlaufe der Verwendung.
Ferner erfolgt unter der Bedingung eines Ausgesetztseins einer hohen Temperatur in einem Motorraum eine Volumenänderung der Nylonschicht, gefolgt von einem erheblichen Anstieg eines Gleitwiderstands und einem erheblich schnelleren Fortschreiten des Abriebs, so dass das Flankenspiel in der Drehrichtung zunimmt.
Dementsprechend existiert ein Bedarf an einem Vorsehen der Teleskopwelle, welche verwendet wird für die Lenkwelle für ein Automobil, mit einer einfachen und kostengünstigen Struktur, welche in der Lage ist zu einem Begrenzen über eine längere Zeitdauer einer Emission von verschiedenartigen Geräuschen infolge des Flankenspiels in der Drehrichtung und einer Verschlechterung in dem Lenkempfinden.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, welche gemacht wurde unter den oben beschriebenen Umständen, eine Teleskopwelle zu liefern für eine Fahrzeuglenkung, welche fähig ist zu einem Realisieren einer stabilen Gleitlast, wobei sie ein Flankenspiel in einer Drehrichtung zuverlässig verhindert und ein Drehmoment in einen Zustand hoher Steifigkeit überträgt.
Um die obige Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung eine Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung, zusammengefügt zu einer Lenkwelle eines Fahrzeugs und aufweisend eine männliche Welle und eine weibliche Welle, welche ineinander gesetzt werden, so dass sie nicht drehbar, jedoch gleitfähig sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine erste Drehmomentübertragungsvorrichtung, aufgebaut aus einem ersten Zwischenschaltabschnitt, vorgesehen in einer Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in einer Innenumfangsfläche der weiblichen Welle, erste Drehmomentübertragungselemente, angeordnet in dem ersten Zwischenschaltabschnitt und rollend, wenn die männliche Welle und die weibliche Welle Relativbewegungen in Axialrichtungen ausführen, und Federelemente, angeordnet jeweils angrenzend in einer Radialrichtung zu den ersten Drehmomentübertragungselementen in dem ersten Zwischenschaltabschnitt, welche die ersten Drehmomentübertragungselemente beschränken, wenn eine Drehung erfolgt, und eine Vorspannung anwenden auf die männliche Welle und die weibliche Welle durch die ersten Drehmomentübertragungselemente, wenn keine Drehung erfolgt; und eine zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung, aufgebaut aus einem zweiten Zwischenschaltabschnitt, vorgesehen in der Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in der Innenumfangsfläche der weiblichen Welle, und zweite Drehmomentübertragungselemente, angeordnet in dem zweiten Zwischenschaltabschnitt, welche gleiten, wenn die männliche Welle und die weibliche Welle die Relativbewegungen in den Axialrichtungen ausführen, und ein Drehmoment übertragen, wenn eine Drehung erfolgt.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass der erste Zwischenschaltabschnitt und der zweite Zwischenschaltabschnitt aufgebaut sind aus ersten Axialvertiefungen und zweiten Axialvertiefungen, welche paarweise jeweils in einer Außenumfangsfläche der männlichen Welle und einer Innenumfangsfläche der weiblichen Welle ausgebildet sind.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung und die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung angeordnet sind in Positionen, welche verschieden sind in einer Umfangsrichtung, zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass der erste Zwischenschaltabschnitt der ersten Drehmomentübertragungsvorrichtung aufgebaut ist aus der ersten Axialvertiefung und der zweiten Axialvertiefung, welche ausgebildet sind in der männlichen Welle und in der weiblichen Welle, und die ersten Drehmomentübertragungselemente bestehen aus einer Vielzahl von kugelförmigen Elementen, welche angeordnet sind in der ersten Axialvertiefung und in der zweiten Axialvertiefung, der zweite Zwischenschaltabschnitt der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung aufgebaut ist aus zwei Sätzen von dritten Axialvertiefungen und vierten Axialvertiefungen, welche in Abstand zueinander in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und die zweiten Drehmomentübertragungselemente bestehen aus zylindrischen Elementen, angeordnet in den dritten und vierten Axialvertiefungen, wobei Axialrichtungen davon parallel zu der männlichen Welle und zu der weiblichen Welle festgelegt sind.
Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung der erste Zwischenschaltabschnitt aufgebaut aus mehreren Paaren von Axialvertiefungen, ausgebildet zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle, und der zweite Zwischenschaltabschnitt ist aufgebaut aus mehreren Paaren von Axialvertiefungen, welche angeordnet zwischen den benachbarten Paaren von Axialvertiefungen des ersten Zwischenschaltabschnitts.
Wie oben beschrieben, umfasst die Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung: die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung, aufgebaut aus dem ersten Zwischenschaltabschnitt, vorgesehen in der Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in der Innenumfangsfläche der weiblichen Welle, die ersten Drehmomentübertragungselemente, angeordnet in dem ersten Zwischenschaltabschnitt und rollend, wenn die männliche Welle und die weibliche Welle die Relativbewegungen in den Axialrichtungen ausführen, und die elastischen Elemente, angeordnet angrenzend in der Radialrichtung zu dem jeweiligen ersten Drehmomentübertragungselement in dem ersten Zwischenschaltabschnitt, welche die ersten Drehmomentübertragungselemente begrenzen, wenn eine Drehung erfolgt, und die Vorspannung anwenden auf die männliche Welle und die weibliche Welle durch die ersten Drehmomentübertragungselemente, wenn keine Drehung erfolgt; und die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung, aufgebaut aus dem zweiten Zwischenschaltabschnitt, vorgesehen in der Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in der Innenumfangsfläche der weiblichen Welle, und die zweite Drehmomentübertragungselemente, angeordnet in dem zweiten Zwischenschaltabschnitt, welche gleiten, wenn die männliche Welle und die weibliche Welle die Relativbewegungen in den Axialrichtungen ausführen, und ein Drehmoment übertragen, wenn eine Drehung erfolgt. Ferner sind der erste Zwischenschaltabschnitt und der zweite Zwischenschaltabschnitt aufgebaut aus den ersten Axialvertiefungen und den zweiten Axialvertiefungen, welche paarweise ausgebildet sind jeweils in der Außenumfangsfläche der männlichen Welle und der Innenumfangsfläche der weiblichen Welle.
Wenn ein Drehmoment nicht übertragen wird, ist die erfindungsgemäße Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung, mit der ersten Drehmomentübertragungsvorrichtung und der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung im Einsatz, wobei die elastischen Elemente die Vorspannung anwenden auf die ersten Drehmomentübertragungselemente und auf die zweiten Drehmomentübertragungselemente gegen die weibliche Welle in einem derartigen Ausmaß, dass kein Flankenspiel verursacht wird, fähig zu einem sicheren Verhindern des Flankenspiels zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle und ermöglicht ein Gleiten der männlichen Welle und der weiblichen Welle in den Axialrichtungen mit der stabilen Gleitlast ohne irgendein Flankenspiel.
Hingegen ist, wenn das Drehmoment übertragen wird, die erfindungsgemäße Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung, wobei das elastische Element in der Lage ist zu einem Begrenzen der ersten Übertragungselemente und der zweiten Drehmomentübertragungselemente in der Umfangsrichtung, fähig zu einem sicheren Verhindern des Flankenspiels in der Drehrichtung zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle und zu einem Übertragen des Drehmoments in dem Zustand hoher Steifigkeit.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass die ersten Drehmomentübertragungselemente bestehen aus zylindrischen Elementen, welche derart angeordnet sind, dass eine Axialrichtung davon festgelegt ist in einer Richtung, welche die männliche Welle und die weibliche Welle schneidet.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass die elastischen Elemente aus Blattfedern bestehen.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass die Axialvertiefung einen flachen Abschnitt und einen tiefen Abschnitt umfasst, wobei der flache Abschnitt der Vertiefung ausgebildet ist in einer gekrümmten Flächenform, während der tiefe Abschnitt der Vertiefung ausgebildet ist in einer flachen Form, wobei das erste Drehmomentübertragungselement und das zweite Drehmomentübertragungselement aneinander anschlagen in der Nähe eines Grenzpunkts zwischen dem gekrümmten Flächenabschnitt und dem flachen Abschnitt.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass die männliche Welle ausgestattet ist mit einem Vertiefungsendabschnitt zum Erzeugen eines großen Gleitens durch Begrenzen der ersten Drehmomentübertragungselemente im Hinblick auf ein Rollen in den Axialrichtungen, wenn eine Kollision auftritt, und zum ergänzenden Absorbieren einer Aufprallenergie, wenn die Kollision auftritt.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass ein Zwischenraum zwischen der männlichen Welle, dem zweiten Drehmomentübertragungselement und der weiblichen Welle beliebig festgelegt wird durch ein geeignetes Auswählen eines Durchmessers des zweiten Drehmomentübertragungselements oder ein Kombinieren von Durchmessern davon.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass die elastischen Elemente in Kontakt sind mit den jeweiligen Drehmomentübertragungselementen bei einem bestimmten festen Kontaktwinkel, eine Vorspannung erzeugen in der Radialrichtung und in der Umfangsrichtung, wenn ein Drehmoment nicht aufgebracht wird auf die männliche Welle oder die weibliche Welle, und die Vorspannung erzeugen in der Umfangsrichtung, wenn das Drehmoment aufgebracht auf die männliche Welle oder die weibliche Welle.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass die ersten Drehmomentübertragungsvorrichtungen angeordnet sind in den drei Paaren von Axialvertiefungen, welche gleich angeordnet sind in einem Abstand von 120 Grad in der Umfangsrichtung, und die zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtungen angeordnet sind zwischen den drei Paaren von Axialvertiefungen.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass die zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtungen jeweils in Mittenabschnitten in der Umfangsrichtung zwischen den drei Paaren von Axialvertiefungen angeordnet sind.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass ein Halter des ersten Drehmomentübertragungselements zum Halten der ersten Drehmomentübertragungselemente in einer rollfähigen Weise angeordnet ist in einer Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung, bei welcher die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung und die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung angeordnet sind zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass der Halter Langlöcher oder eine Vielzahl von Rundlöchern, welche derart angeordnet sind, dass sie in den Axialrichtungen der männlichen Welle und der weiblichen Welle verlaufen, aufweist und die ersten Drehmomentübertragungselemente angeordnet sind in den Langlöchern oder in der Vielzahl von Rundlöchern.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass der Halter eine zylindrische Form annimmt und Langlöcher oder eine Vielzahl von Rundlöchern, welcher derart angeordnet sind, dass sie in den Axialrichtungen der männlichen Welle und der weiblichen Welle verlaufen, aufweist und die ersten Drehmomentübertragungselemente angeordnet sind in den Langlöchern oder in der Vielzahl von Rundlöchern.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass der Halter, welcher die zylindrische Form annimmt, Störungsvermeidungs-Langlöcher zum Vermeiden einer Störung mit der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung oder einer Störungsvermeidungs-Offenschlitz, geöffnet an einem Seitenendabschnitt davon, aufweist.
Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung vorzuziehen, dass eine Gesamtlänge der Störungsvermeidungs-Langlöcher oder der Offenschlitze zum Vermeiden der Störung mit der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung länger ist als eine Gesamtlänge der Langlöcher oder einer Folge der Vielzahl von Rundlöchern zum Halten der ersten Drehmomentübertragungselemente.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1A ist eine Seitenansicht einer Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung in einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1B ist eine perspektivische Ansicht davon;
2 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in 1A;
3 ist eine perspektivische Ansicht des Zustands, in welchem die männliche Welle und die weibliche Welle der Teleskopwelle, dargestellt in 1, getrennt sind;
4A und 4B sind Draufsichten, welche jeweils ein Beispiel einer Blattfeder zeigen; 4C ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 dargestellten Teleskopwelle;
5 ist ein Graph einer Beziehung zwischen einem Hub und einer Gleitlast der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 ist eine Querschnittsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Halters, dargestellt in 7;
9 ist eine Querschnittsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Querschnittsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine perspektivische Ansicht des Halters, dargestellt in 10;
12 ist eine Vertikalschnittansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung mit einem Kardanwellengelenk in einem ersten Beispiel eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
13A bis 13E sind Ansichten, welche jeweils ein Beispiel der weiblichen Welle in dem ersten Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels zeigen;
14 ist eine Ansicht eines Beispiels der weiblichen Welle in dem ersten Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels;
15A bis 15E sind Ansichten, welche jeweils ein Beispiel der männlichen Welle in dem ersten und dem zweiten Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels zeigen;
16 ist eine Vertikalschnittansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem zweiten THE-Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine Vertikalschnittansicht der in 16 dargestellten weiblichen Welle;
18 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung des Standes der Technik;
19 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
20A und 20B sind jeweils Vertikalschnittansichten der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein kollabierbarer Zustand bei Auftreten einer Sekundärkollision des Fahrzeugs dargestellt ist;
21A und 21B sind Vertikalschnittansichten der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung, dargestellt in 19, wobei der kollabierbare Zustand bei Auftreten der Sekundärkollision des Fahrzeugs dargestellt ist;
22A bis 22D sind Graphen, welche jeweils eine Beziehung zwischen dem Hub und der Gleitlast der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung, dargestellt in 20 und 21, darstellen;
23A ist eine Vertikalschnittansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 23B ist eine Querschnittsansicht längs der Linie b-b in 23A;
24 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in dem achten Ausführungsbeispiel;
25 ist ein Graph (Kennliniengraph, welcher erhalten wird, wenn ein Seitenende der männlichen oder weiblichen Welle fixiert ist und ein Drehmoment von einem anderen Seitenende eingegeben wird), welcher eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel und dem Drehmoment der Teleskopwelle darstellt;
26 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen dem Drehwinkel und dem Drehmoment der Teleskopwelle darstellt;
27 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung des Standes der Technik;
28 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
29 ist eine Querschnittsansicht des Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung, dargestellt in 28, wobei eine Betätigung davon dargestellt ist;
30A ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen dem Drehwinkel und dem Drehmoment der Teleskopwelle des Standes der Technik darstellt; 30B ist ein Graph, welcher eine Beziehung dem Drehwinkel und dem Drehmoment der Teleskopwelle in dem neunten Ausführungsbeispiel darstellt;
31A ist eine Vertikalschnittansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 31B ist eine Querschnittsansicht längs der Linie b-b in 31A;
32 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einem Hub und einer Gleitlast in dem zehnten Ausführungsbeispiel darstellt;
33A ist eine Vertikalschnittansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 33B ist eine Querschnittsansicht längs der Linie b-b in 33A;
34A ist eine perspektivische Ansicht eines Halters, dargestellt in 33; 34B und 34C sind jeweils perspektivische Ansichten des Halters in Beispielen des elften Ausführungsbeispiels;
35A, 35B und 35C sind jeweils perspektivische Ansichten des Halters in Beispielen des elften Ausführungsbeispiels; und
36 ist eine Seitenansicht einer Lenkvorrichtungseinheit eines Automobils, auf welche die Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewandt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Eine Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
36 ist eine Seitenansicht einer Lenkvorrichtungseinheit eines Automobils, auf welche die Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewandt ist.
Bezugnehmend auf 36 ist die Lenkvorrichtungseinheit aufgebaut aus einem oberen Lenkwellenelement 120 (mit einer Lenksäule 103 und einer Lenkwelle 104, drehbar gehalten in der Lenksäule 103), angebracht an einem karosserieseitigen Element 100 durch eine obere Halterung 101 und eine untere Halterung 102, einem Lenkrad 105, befestigt an einem oberen Ende der Lenkwelle 104, einem unteren Lenkwellenelement 107, verbunden über ein Universalgelenk 106 mit einem unteren Ende der Lenkwelle 104, einer Ritzelwelle 109, verbunden über ein Lenkwellengelenk 108 mit dem unteren Lenkwellenelement 107, einer Lenkzahnstangenwelle 112, verbunden mit der Ritzelwelle 109, und einem Lenkzahnstangen-Tragelement 113, welches diese Lenkzahnstangenwelle 112 trägt und befestigt ist durch ein elastisches Element 111 an einem verschiedenen Rahmen 110 auf dem Fahrzeugkörper.
Dabei verwenden das obere Lenkwellenelement 120 und das untere Lenkwellenelement 207 die Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung (welche nachfolgend einfach bezeichnet wird als die Teleskopwelle) in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das untere Lenkwellenelement 107 ist aufgebaut durch Einsetzen einer männlichen Welle in eine weibliche Welle. Was jedoch gefordert wird von diesem Typ eines unteren Lenkwellenelements 107, ist ein Durchführen bzw. ein Verhalten eines Absorbierens einer Axialverschiebung, welche auftritt, wenn das Fahrzeug fährt, und eines Verhinderns einer Übertragung dieser Verschiebung und von Schwingungen auf das Lenkrad 105. Ein derartiges Durchführen bzw. Verhalten ist erforderlich im Falle einer Struktur, bei welcher der Fahrzeugkörper besteht aus einer Unterrahmenstruktur, das Element 100 zum Befestigen des oberen Abschnitts der Lenkvorrichtung getrennt ist von dem Rahmen 110, an welchem das Lenkzahnstangen-Tragelement 113 befestigt ist, und das Lenkzahnstangen-Tragelement 113 befestigt und angebracht ist an dem Rahmen 110 durch das elastische Element 111, wie etwa einen Gummi. Ferner existiert ein anderer Fall, in welchem eine einfahrbare Funktion benötigt wird infolge eines durch einen Arbeiter ausgeführten Zusammensetzens und Befestigens der Teleskopwelle, nach einem vorübergehenden Schrumpfen davon, an der Ritzelwelle 109 bei einem Befestigen des Lenkwellengelenks 108 an der Ritzelwelle 109. Ferner ist das obere Lenkwellenelement 120, vorgesehen in einer vergleichsweise oberen Position der Lenkvorrichtung, ebenfalls aufgebaut durch ein Einsetzen einer männlichen Welle in eine weibliche Welle. Dieser Typ eines oberen Lenkwellenelements 120 muss jedoch eine Funktion eines Einstellens einer Position des Lenkrads 105 durch Bewegen dieser Position in der Axialrichtung aufweisen, so dass ein Fahrer eine zum Fahren des Automobils optimale Position erhält, und daher muss es eine in Axialrichtung einziehbare Funktion aufweisen. In sämtlichen oben beschriebenen Fällen muss die Teleskopwelle die Flankenspielgeräusche an den Passabschnitten verringern, das Empfinden eines Flankenspiels am Lenkrad 105 verringern und den Gleitwiderstand bei einem Gleiten in der Axialrichtung verringern.
Erstes Ausführungsbeispiel
1A ist eine Seitenansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine perspektivische Ansicht davon. 2 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in A. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Zustands, in welchem eine männliche Welle und eine weibliche Welle einer Teleskopwelle, dargestellt in 1, getrennt sind. 4A und 4B sind Draufsichten, welche jeweils ein Beispiel einer Blattfeder zeigen. 4C ist eine perspektivische Explosionsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung. 5 ist ein Graph einer Beziehung zwischen einem Hub einer Teleskopwelle und einer Gleitlast der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Wie dargestellt in 1, ist die Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung (welche nachfolgend einfach bezeichnet wird als Teleskopwelle) aufgebaut aus einer männlichen Welle 1 und einer weiblichen Welle 2, welche derart angebracht sind, dass sie nicht drehen, jedoch aufeinander gleiten können.
Wie dargestellt in 2, sind drei Linien von Axialvertiefungen 3, 4, 4, welche im wesentlichen eine Kreisbogenform annehmen und angeordnet sind in einem Abstand von 120 Grad in einer Umfangsrichtung, derart ausgebildet, dass sie auf einer Außenumfangsfläche der männlichen Welle 1 verlaufen. Dementsprechend sind drei Linien von Axialvertiefungen 5, 6, 6, welche im wesentlichen die Kreisbogenform annehmen und angeordnet sind in dem Abstand von 120 Grad in der Umfangsrichtung, derart ausgebildet, dass sie auf einen Innenumfangsfläche der weiblichen Welle 2 verlaufen. Die Axialvertiefungen 3, 5 bilden einen ersten Zwischenschaltabschnitt, und die Axialvertiefungen 4, 6; 4, 6 bilden einen zweiten Zwischenschaltabschnitt.
Eine Blattfeder 9, welche später erläutert wird, ist vorgesehen als ein elastisches Vorspannelement, ausgebildet im wesentlichen in einer M-Form zwischen der Axialvertiefung 3, welche im wesentlichen die Kreisbogenform im Querschnitt annimmt, der männlichen Welle 1 und der Axialvertiefung 5, welche im wesentlichen die Kreisbogenform annimmt, der weiblichen Welle 2; und eine Vielzahl von steifen kugelförmigen Elementen 7 als erste Drehmomentübertragungselemente sind derart zwischengeschaltet, dass sie rollfähig sind zwischen einem mittleren konkaven Abschnitt der Blattfeder 9 und der Axialvertiefung 5, wodurch sie eine erste Drehmomentübertragungsvorrichtung bilden. So rollen die kugelförmigen Elemente 7, wenn die männliche Welle 1 und die weibliche Welle 2 ihre Relativbewegungen in der Axialrichtung ausführen, und werden, wenn eine Drehung erfolgt, beschränkt durch die Blattfeder 9 im Hinblick auf eine Übertragung eines Drehmoments.
Zylindrische Elemente 8 dienen als zweite Drehmomentübertragungselemente, welche der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 ermöglichen, ihre Relativbewegungen in der Axialrichtung auszuführen, und übertragen das Drehmoment, wenn eine Drehung erfolgt, sind gleitfähig zwischengeschaltet zwischen zwei Linien von Axialvertiefungen 4, 4, welche jeweils im wesentlichen die Kreisbogenform oder eine gotische Bogenform annehmen, der männlichen Welle 1 und zwei Linien von Axialvertiefungen 6, 6, welche jeweils im wesentlichen die Kreisbogenform oder die gotische Bogenform annehmen, der weiblichen Welle 2, wodurch sie eine zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung bilden.
Vertiefungen 3b, 3b sind derart ausgebildet, dass sie parallel zur Vertiefung 3 in der Axialrichtung auf beiden Seiten der Axialvertiefung 3 der männlichen Welle 1 verlaufen, und Stufenabschnitte 3a, 3a sind ausgebildet zwischen der Axialvertiefung 3 und den Vertiefungen 3b, 3b. Beide Seitenenden der Blattfeder 9, welche im wesentlichen die M-Form im Querschnitt annehmen, verlaufen jeweils nach unten zu Böden der Vertiefungen 3b, 3b, und die äußersten Abschnitte sind in Kontakt auf den Stufenabschnitten 3a, 3a, so dass sie diese Stufenabschnitte 3a, 3a jeweils klemmen. So ist die Blattfeder 9 verriegelt an konkaven Abschnitten 9c, 9c davon durch die Stufenabschnitte 3a, 3a, vorgesehen auf beiden Seiten der Axialvertiefung 3 der männlichen Welle 1, wodurch die Gesamtheit der Blattfeder 9 unfähig ist zu einer Bewegung in der Umfangsrichtung, wenn das Drehmoment übertragen wird.
Die Blattfeder 9 wendet, wenn das Drehmoment nicht übertragen wird, eine Vorspannung auf jedes der kugelförmigen Elemente 7 und die zylindrischen Elemente 8, 8 in einem derartigen Ausmaß an, dass irgendein Flankenspiel bezüglich der weiblichen Welle 2 nicht verursacht wird, und, wenn das Drehmoment übertragen wird, verformt sich elastisch, um derart zu arbeiten, dass die kugelförmigen Elemente 7 in der Umfangsrichtung zwischen der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 beschränkt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass zwei Linien von Umfangsvertiefungen 10, wie dargestellt in 4C, ausgebildet sind in Positionen der männlichen Welle 1, wo die beiden Stücke von zylindrischen Elementen 8 und die beiden Seitenenden der Blattfeder 9 angeordnet sind. Ferner sind, wie dargestellt in 4A, Vorsprünge 9a ausgebildet an beiden Enden der Blattfeder 9 in der Axialrichtung. Wie dargestellt in 3, sind zwei Stücke von Anschlagringen 11 eingesetzt in die beiden Umfangsvertiefungen 10, wodurch sich die beiden Stücke von zylindrischen Elementen 8 in der Axialrichtung fixieren und ferner einen festen Eingriff der Vorsprünge 9a der Blattfeder 9 mit Innenumfängen der Anschlagringe 11 bewirken. Die Vorsprünge, ausgebildet an den beiden Enden der Blattfeder 9 in der Axialrichtung, können jeweils eine Gestaltung, wie angezeigt durch ein Symbol 9b in 4B, annehmen.
Die Vielzahl von kugelförmigen Elementen 7 wird gehalten durch einen Halter 12, und die kugelförmigen Elemente 7 und der. Halter 12 werden reguliert bzw. geregelt in ihren Axialbewegungen durch die Anschlagringe 11 bei einem Gleiten.
Bei der so aufgebauten Teleskopwelle sind kugelförmige Elemente 7 und die zylindrischen Elemente 8 zwischengeschaltet zwischen die männliche 1 und die weibliche Welle 2, und die Blattfeder 9 wendet eine Vorspannung an auf die kugelförmigen Elemente und die zylindrischen Elemente 8 in einem derartigen Ausmaß, dass das Flankenspiel bezüglich der weiblichen Welle 2 nicht bewirkt wird, wodurch ein sicheres Verhindern des Flankenspiels zwischen der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 ermöglicht wird und ein Gleiten der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 mit einer stabilen Gleitlast ohne das Flankenspiel bei einem Ausführen der Relativbewegungen in der Axialrichtung ermöglicht wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn die Gleitfläche eine rein gleitfähige Fläche wie bei dem Stand der Technik sein würde, die Vorspannung zum Verhindern des Flankenspiels zwangsläufig beschränkt werden müsste auf ein bestimmtes Lastniveau. Der Grund hierfür ist, dass die Vorspannung das ist, womit ein Reibungskoeffizient multipliziert wird mit der Vorspannung, und wenn die Vorspannung erhöht wird in einem Versuch eines Verhinderns des Flankenspiels und eines Verbesserns der Steifigkeit der Teleskopwelle, so gerät die Situation in einen derartigen Teufelskreis, dass die Gleitlast zunimmt.
In dieser Hinsicht nimmt das erste Ausführungsbeispiel teilweise die Rollvorrichtung an, und somit könnte die Vorspannung erhöht werden ohne eine erhebliche Zunahme der Gleitlast. Dies ermöglicht ein Erreichen eines Verhinderns des Flankenspiels und eines Verbesserns der Steifigkeit, was bei dem Stand der Technik nicht erreicht werden konnte.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt, wenn das Drehmoment übertragen wird, eine elastische Verformung der Blattfeder 9 zum Beschränken der kugelförmigen Elemente 7 in der Umfangsrichtung zwischen der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2, und ferner haben die beiden Linien von zylindrischen Elementen 8, zwischengeschaltet zwischen die männliche Welle 1 und die weibliche Welle 2, eine Hauptfunktion bei einem Übertragen des Drehmoments.
Beispielsweise wird in einem Fall, in welchem das Drehmoment eingegeben wird von der männlichen Welle 1, wobei die Vorspannung der Blattfeder 9 noch immer angewandt wird in einer Anfangsphase, kein Flankenspiel bewirkt, und die Blattfeder 9 erzeugt eine Reaktion gegen das Drehmoment, wodurch das Drehmoment übertragen wird. In diesem Moment wird die Gesamt-Drehmomentübertragung durchgeführt in einem Zustand, in welchem eine Last der Drehmomentübertragung unter der männlichen Welle 1, der Blattfeder 9, den kugelförmigen Elementen 7 und der weiblichen Welle 2 ausgeglichen wird mit einer Last der Drehmomentübertragung unter der männlichen Welle 1, den zylindrischen Elementen 8 und der weiblichen Welle 2.
Wenn das Drehmoment weiter zunimmt, empfängt das zylindrische Element 8 eine stärkere Reaktion als das kugelförmige Element 7, da ein Zwischenraum zwischen der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 in der Drehrichtung durch das zylindrische Element 8 kleiner festgelegt ist als ein Zwischenraum zwischen der männlichen Welle 1, der Blattfeder 9, dem kugelförmigen Element 7 und der weiblichen Welle 2 durch das kugelförmige Element 7, mit dem Ergebnis, dass hauptsächlich das zylindrische Element 8 das Drehmoment zu der weiblichen Welle 2 überträgt. Es ist daher möglich, das Flankenspiel in der Drehrichtung zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle 2 sicher zu verhindern und das Drehmoment in dem Zustand eines Aufweisens der hohen Steifigkeit zu übertragen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die kugelförmigen Elemente 7 vorzugsweise steife Kugeln sind. Ferner ist es vorzuziehen, dass die steifen zylindrischen Elemente 8 Nadelrollen sind.
Es existiert eine Vielzahl von Wirkungen, bei welchen das zylindrische Element (welches nachfolgend bezeichnet wird als die Nadelrolle) 8 die Last aufnimmt durch einen Linienkontakt und daher einen Kontaktdruck niedriger als die Kugel, welche die Last durch einen Punktkontakt aufnimmt, beschränken kann, etc. Dementsprechend sind die folgenden Punkte bezüglich eines Falls überlegend, in welchem die Kugelrollstruktur angewandt wird für sämtliche Linien.

– Eine Dämpffähigkeitswirkung an dem Gleitabschnitt ist größer als in der Kugelrollstruktur. Daher ist eine Schwingungsabsorptionsleistung hoch.
– Wenn dasselbe Drehmoment übertragen wird, kann die Nadelrolle den Kontaktdruck niedriger als die Kugel beschränken, wobei eine Länge in der Axialrichtung verringert werden kann und ein Raum wirksam genutzt werden kann.
– Wenn dasselbe Drehmoment übertragen wird, kann die Nadelrolle den Kontaktdruck niedriger als die Kugel beschränken und somit gibt es keine Notwendigkeit für einen zusätzlichen Prozess eines Härtens der Oberfläche der Axialvertiefung der weiblichen Welle durch eine Wärmebehandlung etc.
– Die Anzahl der Bauteile kann verringert werden.
– Eine Montagecharakteristik kann verbessert werden.
– Montagekosten können begrenzt werden.

So hat die Nadelrolle 8 die Schlüsselrolle eines Übertragens des Drehmoments zwischen der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 und wird in Gleitkontakt gebracht mit der Innenumfangsfläche der weiblichen Welle 2. Die Verwendung der Nadelrolle weist die nachfolgend genannten hervorragenden Punkte, verglichen mit der herkömmlichen Keilnutverbindung auf.

– Die Nadelrolle ist ein Produkt von Massenfertigung und daher extrem kostengünstig.
– Die Nadelrolle wird poliert nach der Wärmebehandlung und ist daher von hoher Oberflächenhärte und hat eine hervorragende Anti-Abriebcharakteristik.
– Die Nadelrolle ist poliert und daher von feiner Oberflächenrauheit und hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten beim Gleiten, wodurch die Gleitlast niedrig beschränkt werden kann.
– Eine Länge und eine Gestaltung der Nadelrolle kann geändert werden entsprechend den Verwendungsbedingungen, so dass ihr Flexibilität verliehen werden kann für eine Vielzahl von Anwendungen, ohne ein Gestaltungskonzept zu ändern.
– Es könnte einen Fall geben, in welchem der Reibungskoeffizient vermindert werden muss in Abhängigkeit von den Verwendungsbedingungen; in diesem Fall kann die Gleitcharakteristik davon einfach geändert werden durch Ausführen einer Oberflächenbehandlung lediglich an der Nadelrolle. Daher kann die Flexibilität für eine Vielzahl von Anwendungen ohne Ändern des Gestaltungskonzepts erhalten werden.
– Da die Nadelrollen hergestellt werden können bei niedrigen Kosten in einer Weise, welche ihre Hauptdurchmesser auf einer Mehrere-Mikrometer-Basis unterscheidet, kann ein Zwischenraum zwischen der männlichen Welle, den Nadelrollen und der weiblichen Welle beschränkt werden auf ein Minimum durch ein Auswählen der Durchmesser der Nadelrollen. Daher kann eine Verbesserung der Steifigkeit der Welle in einer Torsionsrichtung erleichtert werden.

Hingegen hat der Punkt, dass die kugelförmigen Elemente (welche nachfolgend bezeichnet werden als Kugeln) 7 teilweise angewandt werden, die nachfolgend genannten hervorragenden Merkmale, verglichen mit der Gesamtlinien-Nadelrolle und der Gesamtlinien-Gleitstruktur.

– Die Kugel hat einen niedrigen Reibungswiderstand, so dass die Gleitlast niedrig beschränkt werden kann.
– Die Verwendung der Kugel kann die Vorspannung erhöhen, wodurch die Verhinderung des Flankenspiels über eine lange Zeitdauer und die hohe Steifigkeit gleichzeitig möglich sind.

5 ist der Graph der Beziehung zwischen dem Hub und der Gleitlast der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in dem ersten Ausführungsbeispiel. 5 zeigt einen Vergleich mit einer Beziehung zwischen dem Hub und der Gleitlast der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung, welche eine Kugelrollstruktur verwendet. Wie aus diesem Vergleich ersichtlich, ist die Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in dem ersten Ausführungsbeispiel fähig zu einem Beschränken von Schwankungen der Gleitlast und weist eine glatte Gleitcharakteristik auf.
Ferner ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie dargestellt in 5, als ein extrem vorteilhafter Punkt zu nennen, dass die Schwankungen der Gleitlast über den gesamten Drehmomentbereich klein sind. Selbst bei beliebigen Strukturen, welche beispielsweise offenbart sind in der deutschen Patentoffenlegungsschrift DE 37 30 393 A1 , muss eine hohe Vorspannung gegeben sein, wenn versucht wird, das Flankenspiel in der Umfangsrichtung zu eliminieren und eine hohe Steifigkeit in der Umfangsrichtung zu erhalten, mit dem Ergebnis, dass die Gleitlast bei einem Kugelrollzyklus schwankt. Es gibt einen nachteiligen Punkt, bei welchem dies ein unerwünschtes Lenkempfinden als die Welle für die Lenke erzeugt. Anders als oben erwähnt, werden gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Nadelrollen 8, welche die extrem gute Gleitcharakteristik aufweisen, in Verbindung mit den Kugeln 7 verwendet, wodurch eine Beschränkung der Drehmomentschwankungen infolge des Rollens der Kugeln 7 ermöglicht wird, während der Anstieg der Gleitlast beschränkt wird.
Ferner muss, wenn versucht wird, die hohe Steifigkeit in der Radialrichtung (der Richtung senkrecht zur Achse) bei dem in der deutschen Patentoffenlegungsschrift DE 37 30 393 A1 offenbarten Aufbau zu gewährleisten, eine Länge, zu welcher die Kugeln zwischengeschaltet sind, lang ausgeführt werden, und dies ist in dem Raum begrenzt und nachteilig. Ferner existiert ein nachteiliger Punkt, dass in dem Fall des in dieser Veröffentlichung offenbarten Aufbaus die männliche Welle leicht in der Radialrichtung um die zwischengeschalteten Kugeln herunterfallen kann, und diese Charakteristik bewirkt das unerwünschte Lenkempfinden als die Welle für die Lenkung. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Nadelrollen 8 derart zwischengeschaltet, dass sie sich über den gesamten Bereich des Bereichs, wo die Kugeln 7 Hin-und-Her-Bewegungen ausführen, erstrecken, so dass die Steifigkeit in der Radialrichtung auf hohem Niveau gewährleistet werden kann.
Zweites Ausführungsbeispiel
6 ist eine Querschnittsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Ein unterschiedlicher Punkt des zweiten Ausführungsbeispiels bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels ist, dass das erste Drehmomentübertragungselement die Verwendung der steifen kugelförmigen Elemente 7 in dem ersten Ausführungsbeispiel beinhaltet, und dagegen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zylindrische Elemente 14 als das erste Drehmomentübertragungselement derart zwischengeschaltet sind, dass sie rollbar sind.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die weibliche Welle 2 versehen mit einer Axialvertiefung 13, deren Bodenfläche flach ausgebildet ist, einer Vielzahl von zylindrischen Elementen 14, deren Axialrichtung senkrecht zu der Richtung festgelegt ist, in welcher die männliche Welle 1 und die weibliche Welle 2 verlaufen, und ein Halter 15 hält diese zylindrischen Elemente 14. Andere Gestaltungen etc. sind dieselben, wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel oben beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel hat dieselben Merkmale wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel und ist selbstverständlich wirksam im Hinblick auf ein Verhindern des Flankenspiels und im Falle eines Abzielens auf eine weitere Verbesserung der Torsionssteifigkeit und der Lebensdauer. Das kugelförmige Element 7 nimmt die Last auf durch den Punktkontakt, und im Gegensatz dazu nimmt das zylindrische Element 14 die Last auf durch den Linienkontakt (genauer hat, da weder das kugelförmige Element noch das zylindrische Element ein perfektes steifes Element ist, das kugelförmige Element eine kreisförmige bzw. elliptische Kontaktfläche, und das zylindrische Element hat eine elliptische bzw. längliche Kontaktfläche). Das heißt, das zylindrische Element 14 kann eine höhere Last aufnehmen als durch das kugelförmige Element 7 in dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher ist eine Wirkung, dass die auf das zylindrische Element 14 angewandte Vorspannung erhöht werden kann, und im wesentlichen kann die Torsionsrichtungssteifigkeit der gesamten Teleskopwelle weiter verbessert werden als in dem ersten Ausführungsbeispiel. Es ist vorzuziehen, dass das zylindrische Element 14 die Nadelrolle ist.
Drittes Ausführungsbeispiel
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8 ist eine perspektivische Ansicht des in 7 dargestellten Halters.
In dem ersten Ausführungsbeispiel (3 und 4), welches oben beschrieben ist, hat der zwischen der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 angeordnete Halter 12 eine Vielzahl von in der Axialrichtung verlaufenden Durchgangslöchern und hält beispielsweise die kugelförmigen Elemente 7 als die ersten Drehmomentübertragungselemente. Wenn die männliche Welle 1 und die weibliche Welle 2 die Relativbewegungen ausführen, bewegt sich auch der Halter 12 entsprechend dazu.
Die Vielzahl von kugelförmigen Elementen 7 werden jedoch jeweils aufgenommen in der Vielzahl von Durchgangslöchern, und daher könnte eine Möglichkeit existieren, dass eine Geschwindigkeitsdifferenz auftritt und der Gleitwiderstand nicht stabilisiert wird.
Wenn dies der Fall ist, ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zum Zwecke eines Stabilisierens des Gleitwiderstands, wie dargestellt in 7 und 8, der Halter 12 ausgebildet mit einem Langloch 12a zum Aufnehmen der Vielzahl von kugelförmigen Elementen auf dem Gesamten. Der Grund hierfür ist, dass, wenn der Halter 12 versehen ist mit einer Säule oder einer Trennvorrichtung in einem begrenzten Raum, die Anzahl von zu verwendenden kugelförmigen Elementen 7 abnimmt, und, wenn der Halter 12 nicht verwendet wird, die kugelförmigen Elemente 7 trotz dessen, dass eine größere Anzahl von kugelförmigen Elementen 7 aufgenommen werden kann, gestreut werden müssen.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Halter 12 fähig zu einem Ermöglichen der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den kugelförmigen Elementen 7 infolge des einfachen Langlochs 12a, welches sich in Axialrichtung erstreckt, und kann daher den Gleitwiderstand stabilisieren. Ferner ermöglicht die Beseitigung der Säule bzw. Trennvorrichtung von dem Halter 12 eine Zunahme der Anzahl der kugelförmigen Elemente entsprechend dieser Beseitigung, so dass der Kontaktdruck für jedes kugelförmige Element 7 verringert werden kann.
Viertes Ausführungsbeispiel
9 ist eine Querschnittsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 10 ist eine Querschnittsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung in einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 11 ist eine perspektivische Ansicht des in 10 dargestellten Halters.
In dem ersten Ausführungsbeispiel (3 und 4), welches oben beschrieben ist, hat der Halter 12, welcher angeordnet ist zwischen der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2, die Vielzahl von Durchgangslöchern und hält die kugelförmigen Elemente 7. Der Halter 12 vollführt, wenn die männliche Welle 1 und die weibliche Welle 2 die Relativbewegungen ausführen, ebenfalls eine dazu entsprechende Bewegung, und diese Bewegung in der Axialrichtung wird reguliert durch den Anschlagring 11 der männlichen Welle 1.
Wie dargestellt in 3, 4 und 9 hat jedoch der Halter 12 seine Stirnfläche, welche nur eine einfache Schnittfläche ist, so dass eine Gefahr bestehen würde, dass diese Stirnfläche bei einer Bewegung nicht an dem Anschlagring 11 anschlägt und die Bewegung in der Axialrichtung nicht reguliert werden kann durch den Anschlagring 11.
Für diesen Fall sind gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zum Zwecke eines Bewirkens eines sicheren Anschlagens des Halters 12 am Anschlagring 11, wie dargestellt in 10 und 11, Endabschnitte des Halters 12 jeweils einstückig mit Zungenstücken 12b versehen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zungenstücke 12b nicht begrenzt sind auf die hier dargestellte Gestaltung.
So ist der Halter 12 einstückig versehen mit den Zungenstücken 12b, welche sich an den Endabschnitten davon stark spreizen. Dementsprechend erfolgt, wenn der Halter 12 sich bewegt, ein sicheres Anschlagen der Zungenstücke 12b der Stirnfläche davon an dem Anschlagring 11, wodurch die Bewegung in der Axialrichtung sicher reguliert werden kann durch den Anschlagring 11 und der Halter 12 vor einer Beschädigung geschützt werden kann.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Erstes Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels)
12 ist eine Vertikalschnittansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung mit einem Kardangelenk in einem ersten Beispiel eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 13A bis 13E sind Ansichten, welche jeweils ein Beispiel der weiblichen Welle in dem ersten Beispiel zeigen. 14 ist eine Ansicht der weiblichen Welle in dem ersten Beispiel. 15A bis 15E sind Ansichten, welche ein Beispiel der männlichen Welle in dem ersten Beispiel zeigen.
Wie dargestellt in 12, ist gemäß dem ersten Beispiel als eine Zwischenwelle für die Lenkung die männliche Welle 1 verbunden mit einem Joch 21 eines Kardangelenks 20 auf der Seite des Lenkrads, während die weibliche Welle 2 verbunden ist mit einem Joch 23 eines Kardangelenks 22 auf der Seite eines Lenkgetriebes. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Anschlagplatte 11a verwendet wird als ein Ersatz für den Anschlagring 11. Andere Gestaltungen und Wirkungsweisen sind dieselben wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die Anbringung auf der Seite des Lenkrads und die Anbringung auf der Seite des Lenkgetriebes können umgekehrt sein.
Als nächstes zeigen 13A bis 13E die Beispiele der weiblichen Welle 2, welche als die Welle für die Lenkung dient.
13A und 13B zeigen das Beispiel eines Unteranordnungszustands der weiblichen Welle 2 und des Jochs 23, wobei das Joch 23b eingesetzt ist in einen Innendurchmesserabschnitt bzw. Innendiametralabschnitt der weiblichen Welle 2, so dass sie durch Schweißen zusammengefügt werden. Die weibliche Welle 2 ist aufgebaut aus einem zylindrischen Abschnitt großen Durchmessers, an welchem das Joch 23 angebracht ist, und einem zylindrischen Abschnitt kleinen Durchmessers mit Axialvertiefungen 5, 6, ausgebildet an der Innenfläche davon.
13C zeigt ein weiteres Beispiel des Unteranordnungszustands, wobei die weibliche Welle 2 und das Joch 23 aneinander angebracht sind, so dass sie durch Schweißen zusammengefügt sind. Die weibliche Welle ist ausgebildet mit den Axialvertiefungen 5, 6, welche sich über die gesamte Länge davon erstrecken.
13D zeigt ein weiteres Beispiel des Unteranordnungszustands, wobei ein Kerbverzahnungsabschnitt, ausgebildet in dem seitlichen Endabschnitt der weiblichen Welle 2, angebracht ist an dem Joch 23 und anschließend damit verbunden wird mittels Verstemmung eines äußersten Seitenabschnitts der weiblichen Welle 2.
13E zeigt ein weiteres Beispiel, äquivalent zu der Unteranordnung, wobei die weibliche Welle 2 und das Joch 23 einstückig geformt sind mittels Kaltformen etc.
14 zeigt ein weiteres Beispiel, äquivalent zu der Unteranordnung, wobei die weibliche Welle 2 einstückig aufgebaut ist mit einem Wellenelement 24, welches an dem Endabschnitt davon eine Kerbverzahnung aufweist zum Befestigen eines (nicht dargestellten) Jochs des Bolzenbefestigungstyps.
Nachfolgend zeigen die 15A bis 15E Beispiele der männlichen Welle 1 als Zwischenwelle für die Lenkung.
15A zeigt das Beispiel eines Unteranordnungszustands der männlichen Welle 1 und des Jochs 21, wobei die männliche Welle 1 eingepasst ist in das Joch 21 und anschließend einem Schweißvorgang unterzogen wird. Die männliche Welle 1 weist einen Stufenabschnitt 10a auf, an welchem die Anschlagplatte 11a angebracht ist.
15B zeigt das Beispiel des Unteranordnungszustands der männlichen Welle 1 und des Jochs 21, wobei die männliche Welle 1 eingepasst ist in das Joch 21 und anschließend dem Schweißvorgang unterzogen wird. Die männliche Welle 1 ist mit den Axialvertiefungen 3, 4 ausgebildet, welche über die gesamte Länge verlaufen.
15C zeigt ein weiteres Beispiel, äquivalent zur Unteranordnung, wobei die männliche Welle 1 und das Joch 21 einstöckig geformt sind mittels Kaltformen etc.
15D zeigt ein Beispiel des Unteranordnungszustands der männlichen Welle 1 und des Jochs 21, wobei ein Kerbverzahnungsabschnitt, ausgebildet in dem Endabschnitt der männlichen Welle 1, eingepasst ist in das Joch 21 und anschließend verbunden wird mit dem Joch 21 mittels Verstemmen eines äußersten Abschnitts der männlichen Welle 1.
15E zeigt ein Beispiel des Unteranordnungszustands der männlichen Welle 1 und des Jochs 21, wobei der Endabschnitt der männlichen Welle 1 eingepasst ist in das Joch 21 und anschließend verbunden wird mit dem Joch 21 mittels Verstemmen des äußersten Abschnitts der männlichen Welle 1. Die männliche Welle 1 ist mit den Axialvertiefungen 3, 4 ausgebildet, welche über die gesamte Länge davon verlaufen.
Zweites Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels
16 ist eine Vertikalschnittansicht des Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung bei einem zweiten Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 17 ist eine Vertikalschnittansicht der weiblichen Welle, dargestellt in 16. Es sei darauf hingewiesen, dass 15A bis 15E Ansichten sind, welche jeweils ein Beispiel der männlichen Welle beim zweiten Beispiel darstellen.
Wie in 16 und 17 dargestellt, ist beim zweiten Ausführungsbeispiel die weibliche Welle 2 als die Hauptwelle für die Lenkung einstückig aufgebaut mit dem Wellenelement 25. Dieses Wellenelement 25 weist eine derartige Einrichtung auf, dass das (nicht dargestellte) Lenkrad an dem Endabschnitt davon angebracht ist. Die Teleskopwelle beim zweiten Ausführungsbeispiel wird als Lenkwelle mit Teleskopfunktion verwendet.
Nachfolgend zeigen 15A bis 15E die Beispiele der männlichen Welle 1 als die Hauptwelle für die Lenkung.
15A zeigt das Beispiel eines Unteranordnungszustands der männlichen Welle 1 und des Jochs 21, wobei die männliche Welle eingepasst ist in das Joch 21 und anschließend einem Schweißvorgang ausgesetzt wird. Die männliche Welle 1 weist den Stufenabschnitt 10a auf, an welchem die Anschlagplatte 11a angebracht ist.
15B zeigt das Beispiel des Unteranordnungszustands der männlichen Welle 1 und des Jochs 21, wobei die männliche Welle 1 eingepasst ist in das Joch 21 und anschließend dem Schweißvorgang unterzogen wird. Die männliche Welle 1 ist mit den Axialvertiefungen 3, 4 ausgebildet, welche über die gesamte Länge verlaufen.
15C zeigt ein weiteres Beispiel, äquivalent zur Unteranordnung, wobei die männliche Welle 1 und das Joch 21 einstückig geformt sind mittels Kaltformen etc.
15D zeigt ein Beispiel des Unteranordnungszustands der männlichen Welle 1 und des Jochs 21, wobei der Kerbverzahnungsabschnitt, welcher ausgebildet ist in dem Endabschnitt der männlichen Welle 1, eingepasst ist in das Joch 21 und anschließend verbunden wird mit dem Joch 21 mittels Verstemmen des äußersten Abschnitts der männlichen Welle 1.
15E zeigt das Beispiel des Unteranordnungszustands der männlichen Welle 1 und des Jochs 21, wobei der Endabschnitt der männlichen Welle 1 eingepasst ist in das Joch 21 und anschließend verbunden wird mit dem Joch 21 mittels Verstemmen des äußersten Abschnitts der männlichen Welle 1. Die männliche Welle 1 ist mit den Axialvertiefungen 3, 4 ausgebildet, welche über die gesamte Länge davon verlaufen.
Sechstes Ausführungsbeispiel
18 zeigt eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung mittels eines Beispiels des Standes der Technik. 19 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung bei einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Paar von Axialvertiefungen 3, 4 und 5, 6, auf welchen die Kugel 7 und die Nadelrolle 8 in Anschlag gelangen, sind jeweils ausgebildet in einer vorbestimmten gekrümmten Flächenform (beispielsweise eine gotische Bogenform) als Vertiefungsgestaltung. Dies ist ferner offenbart beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2001-50293 .
Wie in 18 dargestellt, gelangen in einem Fall, in welchem die Vertiefungsgestaltung der Axialvertiefungen 3 bis 6 ausgebildet ist in der vorbestimmten gekrümmten Flächenform (G, gotische Bogenform), die Kugel 7 und die Nadelrolle 8 darauf in Anschlag an Kontaktpunkten (C), und das nachfolgend Aufgeführte gilt in Bezug auf einen anfänglichen Kontaktwinkel, eine Torsionssteifigkeit und einen Kontaktdruck (Pmax).
Was den anfänglichen Kontaktwinkel angelangt, so bewegen sich, wenn ein (±)-Drehmoment geladen wird, die Kugeln 7 und die Nadelrolle 8 entlang auf den Axialvertiefungen 3 bis 6, die gekrümmte Flächengestaltung (G, gotischer Bogen) annehmend, in der Art, dass der Kontaktwinkel (Punkt) geändert wird. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt, wenn das Drehmoment geladen wird in Vorwärts → Umkehrrichtungen, eine Reibung, dass die Kugel 7 und die Nadelrolle 8 dort verweilen. Folglich tritt eine Hysterese in der Torsionssteifigkeit auf. Infolge einer Streuung in der Toleranz wird, wenn sich der Kontaktpunkt (C) der Kugel 7 bzw. der Nadelrolle 8 dem unteren Abschnitt der Vertiefung annähert, der Kontaktwinkel flacher und die Hysterese größer. Ferner ist es bei einer Nenn-Design-Position schwierig, einen Kontaktwinkel zu erhalten.
Was die Torsionssteifigkeit anbelangt, so ist die Steifigkeit gering in einem Niedrigdrehmomentbereich, jedoch verändert sich mit zunehmendem Drehmoment der Kontaktpunkt, und der Kontaktwinkel wird höher. Somit wird in einem Hochdrehmomentbereich eine hohe Steifigkeit erhalten.
Was den Kontaktdruck (Pmax) anbelangt, so bildet sich in Niedrig-Hoch-Drehmomentzuständen eine Kontaktellipse, wodurch ein Ansteigen des Kontaktflächendrucks von insbesondere der Kugel 7 eingeschränkt werden kann.
Somit sind in dem Fall, in welchem die Vertiefungsgestaltung der Axialvertiefungen 3 bis 6 in der gekrümmten Flächenform (G, gotische Bogenform) ausgebildet ist, die Torsionssteifigkeit und der Kontaktdruck (Pmax) hervorragend in dem Hochdrehmomentbereich.
Bei einer Montage jedoch kann, was den anfänglichen Kontaktwinkel anbelangt, der Fall eintreten, dass die Kugel 7 etc. nicht immer an der gleichen Position innerhalb der Axialvertiefung 3 etc. in Anschlag gelangt infolge eines Gestaltungsfehlerabstands Min-Max (Toleranz), wenn bewirkt wird, dass die Kugel 7 etc. auf der Axialvertiefung 3 etc., ausgebildet in der gekrümmten Flächenform, in Anschlag gelangt, und der anfängliche Kontaktwinkel kann nicht notwendigerweise gewährleistet werden.
Unter derartigen Umständen besteht Bedarf daran, den anfänglichen Kontaktwinkel zum Zeitpunkt der Montage (Drehmoment 0) sicher zu gewährleisten in einer Weise, welche die gekrümmte Flächenform (G, gotische Bogenform) anwendet, welche die exzellente Torsionssteifigkeit und den exzellenten Kontaktdruck (Pmax) in dem Hochdrehmomentbereich aufweist.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, wie in 19 dargestellt, sind flache Bereiche der Axialvertiefungen 3 bis 6 ausgebildet in der gekrümmten Flächenform (G, gotische Bogenform), wohingegen tiefe Bereiche davon ausgebildet sind in einer flachen Form (F), wobei beispielsweise das kugelförmige Element 7 als das erste Drehmomentübertragungselement und beispielsweise das zylindrische Element als das zweite Drehmomentübertragungselement in Anschlag gelangen auf der Vertiefung nahe eines Grenzpunkts zwischen dem gekrümmten Bereich und dem flachen Bereich davon.
Somit ist der Bereich, welcher tiefer ist als ein Kontaktpunkt (C), ausgebildet in der flachen Form (F), und damit sind bei einer Montage das kugelförmige Element 7 und das zylindrische Element 8 nicht beeinflusst von dem Gestaltungsfehlerabstand Min-Max (Toleranz), wodurch ein gewünschter Kontaktwinkel bzw. ein mehr als gewünschter Kontaktwinkel sicher gewährleistet werden kann.
Somit betrifft das nachfolgend Aufgeführte einen Fall, in welchem die gekrümmte Flächenform (G, gotische Bogenform) kombiniert wird mit der flachen Form (F).
Was den anfänglichen Kontaktwinkel anbelangt, so ist es zum Zeitpunkt der Montage in dem Fall, in welchem das kugelförmige Element 7 und das zylindrische Element 8 auf dem flachen Bereich (F) in Anschlag gelangen, einfach, den anfänglichen (Soll-) Kontaktwinkel zu erhalten, ohne beeinflusst zu sein von einer Streuung in der Toleranz in der Radialrichtung.
Was die Torsionssteifigkeit anbelangt, so wird in dem Niedrigdrehmomentbereich aufgrund der Tatsache, dass das kugelförmige Element 7 und das zylindrische Element 8 auf der flachen Form (F) in Anschlag gelangen, der anfängliche Kontaktwinkel gemäß dem Sollwert erhalten und somit die hohe Torsionssteifigkeit erreicht.
Hingegen tritt in dem Bereich, in welchem die Vertiefungsgestaltung die flache Form (F) annimmt, wenn das Drehmoment hoch wird, eine elastische Verformung auf, und ein Torsionswert nimmt zu. Somit wird in dem Hochdrehmomentbereich die Steifigkeit geringer als in der gotischen Bogenform.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel jedoch ist die gekrümmte Flächenform (G, gotische Bogenform) kombiniert mit der flachen Form (F). Daher gelangen das kugelförmige Element 7 und das zylindrische Element 8 auf der gekrümmten Flächenform (G, gotische Bogenform), welche die hervorragende Torsionssteifigkeit aufweist, in Anschlag, wobei bei Ansteigen des Drehmoments sich der Kontaktpunkt ändert und der Kontaktwinkel hoch wird. Somit wird selbst in dem Hochdrehmomentbereich die hohe Steifigkeit erhalten.
Was den Kontaktdruck (Pmax) anbelangt, so wird in dem Bereich, in welchem die Vertiefungsgestaltung die flache Form (F) annimmt, der Kontaktdruck der Kugel höher mit zunehmendem Drehmoment.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel jedoch bewegen sich bei Anwenden des Drehmoments die Kontaktpunkte des kugelförmigen Elements 7 und des zylindrischen Elements 8 graduell auf die gekrümmte Flächenform (G, gotische Bogenform), und daher kann der Anstieg des Kontaktdrucks eingeschränkt werden.
Aus dem oben Erwähnten ist ersichtlich, dass bei dem sechsten Ausführungsbeispiel die gekrümmte Flächenform (G, gotische Bogenform) kombiniert ist mit der flachen Form (F), dass in dem Niedrigdrehmomentbereich das kugelförmige Element 7 und das zylindrische Element 8 auf der flachen Form (F) in Anschlag gelangen, der anfängliche Kontaktwinkel gemäß Angabe des Sollwerts erhalten wird und die hohe Torsionssteifigkeit erreicht wird; und so dass in dem Hochdrehmomentbereich jedoch das kugelförmige Element 7 und das zylindrische Element 8 auf der gekrümmten Flächenform (G, gotische Bogenform) in Anschlag gelangen, die hohe Steifigkeit erzielt wird und, was den Kontaktdruck (Pmax) anbelangt, der Anstieg des Kontaktdrucks eingeschränkt werden kann.
Siebes Ausführungsbeispiel
20A und 20B sind jeweils Vertikalschnittansichten der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung bei einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche einen kollabierbaren Zustand darstellen, wenn eine Sekundärkollision des Fahrzeugs eintritt. 21A und 21B sind Vertikalschnittansichten der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung, dargestellt in 20, welche den zusammenklappbaren Zustand darstellen, wenn die Sekundärkollision des Fahrzeugs eintritt. 22A bis 22D sind Graphen, welche jeweils eine Beziehung zwischen dem Hub und der Gleitlast der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung, dargestellt in 20 und 21, darstellen.
Als technischer Hintergrund des siebten Ausführungsbeispiels, ist die Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung gleitfähig (teleskopisch) in der Axialrichtung mit einer verhältnismäßig niedrigen und stabilen Gleitlast (beispielsweise 50 N oder weniger) für eine teleskopische Einstellung.
Tritt hingegen die Sekundärkollision des Fahrzeugs ein, so wird eine Aufprallenergie der Sekundärkollision, welche ausgeübt wird in Richtung des vorderen Bereichs ausgehend vom hinteren Bereich des Fahrzeugs, absorbiert durch das Erzeugen einer hohen Gleitlast über eine Stoßabsorptionsvorrichtung, vorgesehen in der Lenksäule.
Die Stoßabsorption durch lediglich die säulenseitige Stoßabsorptionsvorrichtung zieht ein Vergrößern dieser Stoßabsorptionsvorrichtung nach sich etc. Daher besteht, um eine Verkleinerung und eine Gewichtsreduktion dieser säulenseitigen Stoßabsorptionsvorrichtung zu erreichen, ein Bedarf an einem Ergänzen der säulenseitigen Stoßabsorptionsvorrichtung um die Funktion eines Absorbierens auch der Aufprallenergie, welche ausgeübt wird auf den Abschnitt der Lenkwelle.
Unter derartigen Umständen, gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, wie in 20 und 21 dargestellt, bzw. wie bei den erläuterten Ausführungsbeispielen dargelegt, sind zwischen die männliche Welle 1 und die weibliche Welle 2 beispielsweise zwischengeschaltet die kugelförmigen Elemente 7 als die ersten Drehmomentübertragungselemente, vorgespannt beispielsweise durch die Blattfeder 9 als das elastische Element, und die beiden Stücke, beispielsweise der zylindrischen Elemente 8 als die zweiten Drehmomentübertragungselemente. Bei dieser Anordnung weisen die Teleskopfunktion und eine Verschiebungsabsorptionsfunktion der Karosserie zu einer normalen Zeit eine geringe Gleitlast auf. Tritt hingegen die Sekundärkollision ein, so wird die bei der Sekundärkollision erzeugte Aufprallenergie zusätzlich absorbiert durch Erzeugen einer hohen Gleitlast.
Genauer kollabiert bei Eintreten der Sekundärkollision die Teleskopwelle der Lenkwelle, wie in der Sequenz 20A → 20B → 21A → 21B zu sehen, durch die Aufprallenergie, ausgeübt vom hinteren Teil hin zum vorderen Teil des Fahrzeugs.
Ferner zeigt in der Zeichnung 22, 22A einen Zustand in 20A, 22B zeigt einen Zustand in 20B, 22C zeigt einen Zustand in 21A und 22D zeigt einen Zustand in 21B.
Die in 20A und 20B (entsprechend 22A und 22B) gezeigten Zustände sind Zustände zu dem normalen Zeitpunkt, wobei die Teleskopfunktion und die Verschiebungsabsorptionsfunktion der Karosserie die niedrige Gleitlast aufweisen. Hier wirken sowohl die Rollfunktion der kugelförmigen Elemente 7 als auch die Gleitfunktion der zylindrischen Elemente 8. Die Gleitlast kann daher gering gehalten werden.
Bei Beginn der Sekundärkollision wird die Teleskopwelle in deren Kollabierrichtung gestoßen in der Sequenz wie in 20A → 20B → 21A. Wie in 21A dargestellt, gelangt das kugelförmige Element 7 schließlich in Anschlag an einem Vertiefungsendabschnitt (einem Schnittabschnitt) 26 der männlichen Welle 1 und kann durch nicht weiter rollen. In diesem Moment, wie in 22C dargestellt, beginnt die hohe Gleitlast mit der zusätzlichen Absorption der Aufprallenergie.
Wie in 21B dargestellt, beginnen, wenn die männliche Welle 1 mit einer wesentlich stärkeren Last beaufschlagt wird, die kugelförmigen Elemente 7, zwischen der weiblichen Welle 2 und der Vertiefung zu gleiten. Durch diesen Vorgang ergeben sich sämtliche Teleskopbewegungen und Kontraktionsbewegungen der Teleskopwelle als Gleitbewegungen, wodurch, wie in 22D dargestellt, die hohe Gleitlast erhalten werden kann. So wird bei Eintreten der Sekundärkollision die hohe Gleitlast erzeugt, wodurch die zusätzliche Absorption der Aufprallenergie, bewirkt durch die Sekundärkollision, ermöglicht wird.
Anhand des oben Aufgeführten ist ersichtlich, dass die Lenkwelle ferner derart gestaltet ist, dass diese die Funktion eines Absorbierens der Aufprallenergie bei Eintreten der Sekundärkollision ausführen kann, wodurch die säulenseitige Stoßabsorptionsvorrichtung ergänzt wird. Folglich kann die Verkleinerung und die Gewichtsreduktion der säulenseitigen Stoßabsorptionsvorrichtung erreicht werden.
Ferner wird die säulenseitige Stoßabsorptionsvorrichtung kombiniert mit der Stoßabsorptionsvorrichtung auf der Seite der Lenkwelle beim siebten Ausführungsbeispiel, wodurch eine Aufprallenergieabsorptionszeit versetzt werden kann. Mit dieser Anordnung wird, im Anfangsstadium der Kollision, die Energieabsorption mit der niedrigen Last nicht ausgeführt durch die wellenseitige Absorptionsvorrichtung beim siebten Ausführungsbeispiel, und, mit fortschreitendem Hub, kann die Hauptabsorptionsvorurichtung auf der Säulenseite die Energie mit der hohen Last absorbieren. Die Aufprallenergie kann dadurch mit hoher Effizienz innerhalb des begrenzten Raum absorbiert werden. Ferner existiert ein Fall, bei welchem das System gut arbeiten kann, je nachdem, auf welche Weise eine Kombination mit anderen begrenzenden Zusatzvorrichtungen, wie beispielsweise ein Airbag-System, ein Sicherheitsgurt etc., erfolgt, wenn die Hauptenergieabsorptionsvorrichtung nicht speziell vorgesehen ist. Dies ermöglicht ebenso eine weitere Gewichtsreduktion und eine weitere Kostensenkung.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Funktionen beim siebten Ausführungsbeispiel verfügbar sind für die Zwischenwelle der Lenkung. Die Zwischenwelle kann folgendermaßen getrennt verwendet werden. Im Niedrig-Gleitlastbereich wird die Zwischenwelle verwendet zum Verbessern der Montagecharakteristik in Bezug auf das Fahrzeug bzw. zum Absorbieren einer Relativverschiebung der Karosserie und, im Hoch-Gleitlastbereich, zum Absorbieren der Energie, welche bewirkt wird durch die Primär- bzw. Sekundärkollision.
Achtes Ausführungsbeispiel
23A ist eine Vertikalschnittansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung bei einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 23B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie b-b in 23A. 24 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung beim achten Ausführungsbeispiel.
25 und 26 sind Graphen (Kennliniengraphen, welche erhalten werden bei Befestigen eines Endes der männlichen bzw. der weiblichen Welle und bei Eingeben des Drehmoments ausgehend vom anderen Ende), welche jeweils eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel und dem Drehmoment der Teleskopwelle darstellen.
Bei dem oben erörterten ersten Ausführungsbeispiel ist ein Paar erster Drehmomentübertragungselemente 7 in einem Paar von Axialvertiefungen 3, 5 angeordnet, und die zwei Stücke der zweiten Drehmomentübertragungselemente sind in den beiden Paaren von Axialvertiefungen 4, 6 eingerichtet, angeordnet im gleichen Abstand von 120 Grad in der Umfangsrichtung bezüglich dem einen Paar von Axialvertiefungen 3, 5.
Im Gegensatz zu dieser Anordnung sind gemäß dem achten Ausführungsbeispiel, wie in 23 dargestellt, die kugelförmigen Elemente 7 als die ersten Drehmomentübertragungselemente jeweils eingerichtet in drei Paaren von Axialvertiefungen, angeordnet in dem gleichen Abstand von 120 Grad in der Umfangsrichtung durch die Blattfedern 9 als die elastischen Elemente, wodurch eine erste Drehmomentübertragungsvorrichtung aufgebaut wird. Die zylindrischen Elemente 8 als die zweiten Drehmomentübertragungselemente sind angeordnet in drei Paaren von Axialvertiefungen 4, 6, angeordnet in einem 60-Grad-Abstand in der Umfangsrichtung zwischen diesen drei Paaren von Axialvertiefungen 3, 5, wodurch eine zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung aufgebaut wird.
Als technischer Hintergrund für das achte Ausführungsbeispiel, besteht Bedarf an einer Vielzahl von Charakteristiken der Torsionssteifigkeit aufgrund eines Unterschieds in bezug auf die Leistung davon, welche von jedem Fahrzeug gefordert wird. Jedes Mal, wenn diese geforderte Kennlinie geändert wurde, wurde bisher eine Flexibilität bezüglich der geforderten Kennlinie erreicht durch Verändern des Aufbaus, wie beispielsweise ein Verändern des Durchmessers der Welle bzw. ein Verwenden des elastischen Elements.
In solchen Fällen jedoch müssen Elemente mit verschiedenen Aufbauarten und verschiedenen elastischen Charakteristiken hergestellt werden, was zu einem Anstieg der Anzahl von Elementen und auch der Kosten führt.
Somit kann gemäß dem achten Ausführungsbeispiel, da die zylindrischen Elemente 8 kostengünstig derart hergestellt werden können, dass der Außendurchmesser davon auf der Mehrere-Mikrometer-Basis verändert werden kann, ein Abstand zwischen der männlichen Welle, dem zylindrischen Element 8 und der weiblichen Welle 2 willkürlich festgelegt werden durch geeignetes Auswählen des Durchmessers des zylindrischen Elements 8 bzw. durch Kombinieren der Durchmesser davon. Diese Einrichtung ermöglicht eine einfache Einstellung der Charakteristik der Torsionssteifigkeit der Teleskopwelle, wie nachfolgend ausgeführt.
Wird beispielsweise in dem Fall eines Auswählens des zylindrischen Elements 8 mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser, wie in 23B dargestellt, ΔS festgelegt als Abstand zwischen der männlichen Welle 1 und dem zylindrischen Element 8 bzw. zwischen dem zylindrischen Element 8 und der weiblichen Welle 2, so ergibt sich eine Charakteristik von ΔS als ΔS1, wie in dem Kennliniengraph der Torsionssteifigkeit in 25 dargestellt.
ΔS1 ist ein Bereich, in welchem hauptsächlich die Blattfeder 9 biegsam ist, und ist ein Bereich, in welchem eine Federcharakteristik der Blattfeder 9 erscheint. Es sei darauf hingewiesen, dass bei Laden des Drehmoments das zylindrische Element 8 stark in Anschlag gerät, und die Torsionssteifigkeit wesentlich höher wird als in dem Bereich der Blattfeder 9.
Wie oben beschrieben ist in dem Fall, in welchem das zylindrische Element 8 mit verhältnismäßig großem Durchmesser ausgewählt wird und ΔS klein ist, der Bereich, in welchem die Blattfeder 9 wirkt, gering, wodurch die Torsionssteifigkeit der gesamten Teleskopwelle zunimmt. Die Federcharakteristik der Blattfeder 9 hat Einfluss auf das Lenkempfinden. Somit bewirken in diesem Fall die heterogenen Geräusche und die Schwingungen keine Probleme, was einem Fall vorzuziehen ist, in welchem ein scharfes Empfinden der hohen Steifigkeit gefordert ist, und der Niedrig-Steifigkeitsbereich kann auf das größtmögliche Maß verringert werden.
Im umgekehrten Fall, im Falle eines Auswählens des zylindrischen Elements 8 mit einem verhältnismäßig geringen Durchmesser, nimmt ΔS zu, und, wie durch ΔS2 in 26 angezeigt, wird der Bereich, in welchem die Blattfeder 9 wirkt, groß. Daher ist dies einem Fall vorzuziehen, in welchem die heterogenen Geräusche, die Schwingungen etc. schwer auf den Griff als Lenkempfinden übertragen werden können, und der Niedrig-Steifigkeitsbereich, in welchem die Blattfeder 9 wirkt, kann groß angelegt sein. Daher ist dies bevorzugt gegenüber einem Fall, in welchem es schwierig ist, die heterogenen Geräusche, die Schwingungen etc., übertragen von der Straßenoberfläche und von der Servolenkung, an den Griff als Lenkempfinden zu übertragen, und der Niedrigsteifigkeitsbereich, in welchem die Blattfeder 9 wirkt, kann groß ausgeführt werden.
Anhand obiger Ausführung ist ersichtlich, dass, gemäß dem achten Ausführungsbeispiel, die Vielzahl von Anforderungen, verschieden in Abhängigkeit von den Charakteristiken der Fahrzeuge, wie oben beschrieben, zu geringen Kosten realisiert werden kann, ohne den Basisaufbau zu verändern oder die Anzahl von Elementen zu erhöhen.
Neuntes Ausführungsbeispiel
27 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung bei dem herkömmlichen Beispiel, wie in 7 in DE 37 30 393 dargestellt. 28 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung bei einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 29 ist eine Querschnittsansicht des Hauptabschnitts der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung, dargestellt in 28, welche eine Wirkungsweise davon zeigt. 30A ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen dem Drehwinkel und dem Drehmoment der Teleskopwelle bei dem herkömmlichen Beispiel darstellt. 30B ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen dem Drehwinkel und dem Drehmoment der Teleskopwelle beim neunten Ausführungsbeispiel darstellt.
Als technischer Hintergrund für das neunte Ausführungsbeispiel ist beispielsweise in dem Fall einer Vorspannvorrichtung, basierend auf einer Gestaltung der Blattfeder bei dem herkömmlichen Beispiel, dargestellt in 27, die männliche Welle 1 befestigt, und, wenn ein Drehmoment T eingegeben wird ausgehend von der weiblichen Welle 2, wird die Kugel 7 fest gegen einen Kontaktpunkt 30br mittels einer Blattfeder 30 gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich die Blattfeder 30 mit leichter Abweichung entlang der männlichen Welle 1 in einer Drehmoment-Anwendungsrichtung. Anschließend wirkt die Blattfeder 30 derart, dass das Drehmoment T übertragen wird während eines Erhaltens eines starken Gegendrucks an einem Kontaktpunkt 30ar zwischen der Blattfeder 30 und der männlichen Welle 1. Die Blattfeder 30 gelangt ferner in Anschlag an einem anderen Kontaktpunkt 30a1 mit der männlichen Welle 1, wird jedoch fest gegen den Kontaktpunkt 30ar gedrückt. Bei Umkehren des Eingangsdrehmoments T aus diesem Zustand beginnt sich die Kugel 7 in die Gegenrichtung zu bewegen, jedoch wirkt die Blattfeder 30 aufgrund einer Reibung bezüglich der männlichen Welle 1 derart, dass ein Verweilen in dieser Position erfolgt. Mit einem weiteren Anstieg des Drehmoments gelangen bei Bewegen der Kugel 7 die Kontaktpunkte 30b1 und 30a1 fest miteinander in Anschlag. Es sei darauf hingewiesen, dass ΔA eine Bewegungsgröße der Kugel 7 darstellt, wenn geladen mit dem Drehmoment T, wie dargestellt in 27 und 29.
30A zeigt, wie dieses Phänomen sich grafisch darstellt. Die gleiche Torsionssteifigkeit zeigt sich nicht konsistent, wenn das Drehmoment in der Vorwärtsrichtung angewendet wird und wenn das Drehmoment in der Umkehrrichtung angewendet wird, und es tritt eine Hysteresegröße A auf. Ist diese Hysterese groß, so verringert sich das Ansprechen auf ein Lenken.
Unter einer derartigen Bedingung, gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, sind vertiefte Abschnitte 3b, 3b ausgebildet, welche parallel zu der Vertiefung 3 in der Axialrichtung auf beiden Seiten der Axialvertiefung 3 der männlichen Welle 1 verlaufen, sowie Stufenabschnitte 3a, 3a, welche ausgebildet sind zwischen der Axialvertiefung 3 und den vertieften Abschnitten 3b, 3b. Beide Seitenenden des elastischen Elements 9, im Querschnitt im wesentlichen die M-Form annehmend, verlaufen jeweils nach unten hin zu den unteren Abschnitten der vertieften Abschnitte 3b, 3b, und die vorderseitigen Abschnitte davon sind mit den Stufenabschnitten 3a, 3a derart in Anschlag, dass diese Stufenabschnitte 3a, 3a jeweils geklemmt werden. Somit gelangen konkave Abschnitte 9c, 9c des elastischen Elements 9 mit den Stufenabschnitten 3a, 3a, vorgesehen auf beiden Seiten der Axialvertiefung 3 der männlichen Welle 1, in Eingriff, wodurch sich das gesamte elastische Element 9 nicht in Umfangsrichtung bei Übertragen des Drehmoments bewegen kann.
Das elastische Element 9 ist derart geformt und ist daher in der Lage, bei der Teleskopwelle, welche verwendet wird für die Lenkwelle des Fahrzeugs, über eine lange Zeitspanne die Abgabe heterogener Geräusche und den Abfall in dem Lenkempfinden zu begrenzen, welche bewirkt werden durch ein Flankenspiel in der Drehrichtung. Im Falle eines Anwendens des Drehmoments abwechselnd im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn in der Drehrichtung der Welle jedoch, ist zum Zwecke eines einfachen Vorsehens eines Aufbaus geringerer Hysterese zu niedrigen Kosten für das elastische Element 9, welches versehen ist mit der Vorspannfunktion, charakteristisch, sowohl eine Funktion des Erzeugens der Vorspannungen in der Radialrichtung und in der Umfangsrichtung in einer Weise, dass ein Anschlag in einem bestimmten festgelegten Kontaktwinkel auf beispielsweise das kugelförmige Element 7 als das erste Drehmomentübertragungselement erfolgt, als auch eine Funktion des Erzeugens der Vorspannung lediglich in der Umfangsrichtung aufzuweisen.
Es ist wünschenswert, dass das oben erwähnte elastische Element 9 die Blattfeder 9 ist. das Verfahren eines Verwendens der Blattfeder 9 als Vorspannvorrichtung wie beim neunten Ausführungsbeispiel war bisher existent, jedoch befand sich die Charakteristik davon nicht auf einem derartigen Niveau, dass deren Leistung als die Lenkwelle erfüllt wurde. Der Grund hierfür liegt in einem Problem bezüglich der Hysterese, welche auftrat in dem Fall eines Anwendens des Drehmoments im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn in der Drehrichtung der Welle.
Beim neunten Ausführungsbeispiel, wie oben beschrieben, ist die Blattfeder 9 gekennzeichnet durch eine derartige Gestaltung, dass diese sowohl die Funktion eines Erzeugens der Vorspannungen in der Radialrichtung und in der Drehrichtung in einer Weise, dass ein Anschlag in einem bestimmten festgelegten Kontaktwinkel auf das kugelförmige Element 7 erfolgt, als auch die Funktion eines Erzeugens der Vorspannung lediglich in der Drehrichtung aufweist, wodurch derjenige Aufbau geliefert wird, welcher in der Lage ist, die Hysterese selbst dann zu minimieren, wenn das Drehmoment umgekehrt wird, wie in 28, 29 und 30B dargestellt.
Wie in 28 dargestellt, wirkt, wenn das Drehmoment nicht angewendet wird, der Gegendruck (Vorspannung) auf die Blattfeder 9 gleichmäßig auf der rechten und linken Seite bei mittig angeordneter Kugel 7. Es wirken Gegendrücke 9er (9e1) und 9dr (9d1) im Ausgleich mit Punkten 9fr (9f1), mit welchen das kugelförmige Element 7 in Anschlag ist. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 29 dargestellt, ist die männliche Welle 1 befestigt, und, wenn das Drehmoment T eingegeben wird ausgehend von der weiblichen Welle 2, wird das kugelförmige Element 7 fest gegen den Kontaktpunkt 9fr mit der Blattfeder 9 gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt wirkt das kugelförmige Element 8 derart, dass dieses das Drehmoment T überträgt während eines Empfangens eines starken Gegendrucks am Kontaktpunkt 9er zwischen der Blattfeder 9 und der männlichen Welle 1.
Gleichzeitig nimmt der Gegendruck des Kontaktpunkts 9d1 zwischen der Blattfeder 9 und dem männlichen Welle 1 zu. Dieser Gegendruck wird eine Kraft, welche derart wirkt, dass diese das kugelförmige Element 7 zurück zur Mitte bewegt. Bei Umkehren des Eingangsdrehmoments ausgehend von diesem Zustand wirkt die Blattfeder 9 spontan derart, dass diese zurückkehrt zur Ursprungsposition mittels des Gegendrucks, welcher erzeugt wird am Kontaktpunkt 9d1. Eine Charakteristik, dass die Hysterese äußerst gering ist, kann erhalten werden selbst bei Umkehren des Drehmoments durch die Wirkung dieser Zentrierfunktion.
30B ist ein Graph, welcher diese Charakteristik darstellt. Die Hysterese A und Hysterese B haben eine Beziehung wie beispielsweise A > B, wobei es möglich ist, einen Zustand beizubehalten, in welchem das Ansprechverhalten bei einem Lenken äußerst gut ist.
Wie oben beschrieben, ist die Blattfeder 9 derart gebildet, dass diese in Kombination die Funktion eines Erzeugens der Vorspannungen in der Radialrichtung und in der Drehrichtung in einer Weise, dass ein Anschlag an einem bestimmten festgelegten Kontaktwinkel in bezug auf das kugelförmige Element 7 erfolgt, sowie die Funktion eines Erzeugens der Vorspannung lediglich in der Drehrichtung aufweist, wodurch die Charakteristik des äußerst guten Ansprechens bei einem Lenken erhalten werden kann.
Zehntes Ausführungsbeispiel
31A ist eine Vertikalschnittansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung bei einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 31B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie b-b in 31A. 32 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einem Hub und einer Gleitlast beim zehnten Ausführungsbeispiel darstellt.
Beim oben erörterten ersten Ausführungsbeispiel ist das eine Paar erster Drehmomentübertragungselemente 7 angeordnet in dem einem Paar von Axialvertiefungen 3, 5, und die zwei Stücke zweiter Drehmomentübertragungselemente 8 sind angeordnet in den beiden Paaren von Axialvertiefungen 4, 6, positioniert in dem gleichen Abstand von 120 Grad in der Umfangsrichtung bezüglich dem einen Paar von Axialvertiefungen 3, 5.
Im Gegensatz zu dieser Anordnung sind gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel die kugelförmigen Elemente 7 als die ersten Drehmomentübertragungselemente jeweils angeordnet in den drei Paaren von Axialvertiefungen 3, 5, eingerichtet im gleichen Abstand von 120 Grad in der Umfangsrichtung jeweils durch die Blattfedern 9 als die elastischen Elemente, wodurch die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung aufgebaut wird. Die zylindrischen Elemente 8 als die zweiten Drehmomentübertragungselemente sind angeordnet zwischen diesen drei Paaren von Axialvertiefungen 3, 5, wodurch die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung aufgebaut wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die zweiten Drehmomentübertragungselemente 8 vorzugsweise jeweils angeordnet sind an den Mittenabschnitten in der Umfangsrichtung zwischen den drei Paaren von Axialvertiefungen 3, 5, welche oben beschrieben sind.
Das zehnte Ausführungsbeispiel weist die folgenden Wirkungsweisen und Auswirkungen auf.
In einem Fall, in welchem das Drehmoment nicht angewendet wird: Die Blattfedern 9 und die kugelförmigen Elemente 7 sind zwischengeschaltet zwischen die männliche Welle 1 und die weibliche Welle 2, und die Vorspannung wird stets angewendet, wodurch der flankenspielfreie Zustand beibehalten wird. In diesem Zustand, wenn ausgefahren bzw. zurückgezogen in der Axialrichtung, kommt es zu dem Rollen der kugelförmigen Elemente 7 und dem Gleiten der zylindrischen Elemente 8. Zu diesem Zeitpunkt hängt die Gleitlast hauptsächlich ab von dem Rollen der kugelförmigen Elemente 7. Die zylindrischen Elemente 8 gleiten zwischen der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 derart, dass ein leichter Kontakt mit der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 erfolgt.
In dem Fall, in welchem ein kleines Drehmoment angewendet wird: Ein Kontaktdruck zwischen der männlichen Welle 1, den Blattfedern 9, den kugelförmigen Elementen 7 und der weiblichen Welle 2 steigt graduell mit zunehmend angewendetem Drehmoment an. Mit diesem Anstieg werden die Blattfedern 9 biegsam in der Drehrichtung. Bei dem Biegsamwerden der Blattfedern 9 in der Drehrichtung steigt ein Kontaktdruck zwischen der männlichen Welle 1, den zylindrischen Elementen 8 und der weiblichen Welle 2 graduell an. Nach einem Gleiten in diesem Zustand wird der Kontaktdruck relativ zu den zylindrischen Elementen 8 größer als in dem Zustand, in welchem das Drehmoment nicht angewendet wurde, und somit nimmt auch die Gleitlast leicht zu. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Kontaktdruck, welcher groß ist, um eine Einbuchtung durch die kugelförmigen Elemente 7 zu bewirken, weder auf der Blattfeder 9 noch auf der weiblichen Welle 2 in diesem Zustand bewirkt wird. In einem Zustand beispielsweise, in welchem ein Drehmoment gleich etwa 5 Nm bzw. kleiner als etwa 5 Nm angewendet wird ausgehend von einem Zustand, in welchem das Drehmoment Null ist, die auf die kugelförmigen Elemente 7 angewendete Last größer ist als die Last auf die zylindrischen Elemente 8, wird die Charakteristik der Torsionssteifigkeit beeinflusst durch Federkonstanten der Blattfedern 9.
Ein Fall, in welchem ein hohes Drehmoment angewendet wird: Wird das hohe Drehmoment angewendet, so wird das Drehmoment hauptsächlich zwischen der männlichen Welle 1, den zylindrischen Elementen 8 und der weiblichen Welle 2 aufgenommen, und daher steigt der Kontaktdruck, erzeugt zwischen der männlichen Welle 1, den Blattfedern 9, den kugelförmigen Elementen 7 und der weiblichen Welle 2 nicht so stark. Bei dem Kontakt zwischen der männlichen Welle 1, den zylindrischen Elementen 8 und der weiblichen Welle 2 handelt es sich um Linienkontakte (welche präzise definiert sind als längliche Ellipsenkontakte), und er ist daher fähig zu einer Dauerlast, welche bei weitem größer ist als bei den Punktkontakten durch die kugelförmigen Elemente 7. Bei einem Gleiten in diesem Zustand nimmt der Kontaktdruck durch das zylindrische Element 8 zu, so dass die Gleitlast größer wird als in dem Zustand, in welchem das niedrige Drehmoment angewendet wird. In einem Fall, in welchem ein Drehmoment angewendet wird, welches etwa 5 Nm übersteigt, ist die Funktion eines sicheren Übertragens des Drehmoments der Ausfahr-/Rückzieh-Funktion vorzuziehen. Es kann festgestellt werden, dass ein ausreichendes Gleitverhalten geliefert wird hinsichtlich der Ausfahr-/Rückziehfunktion und der Drehmomentübertragungsfunktion ohne Flankenspiel, welche erforderlich sind bezüglich der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung.
Gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel, wie in 32 dargestellt, liegt hier ein äußerst vorteilhafter Punkt darin, dass die Schwankung bezüglich der Gleitlast über den gesamten Drehmomentbereich gering ist. Bei sämtlichen Strukturen, welche beispielsweise in der deutschen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift DE 37 30 393 A1 offenbart sind, muss, bei derartiger Gestaltung, dass die hohe Steifigkeit in der Umfangsrichtung bei eliminiertem Umfangsflankenspiel erhalten wird, die hohe Vorspannung angewendet werden, und daraus folgt, dass die Gleitlast bei einem Kugelrollzyklus schwankt. Ein nachteiliger Punkt liegt darin, dass die Schwankung ein nicht bevorzugtes Lenkempfinden als die Welle für die Fahrzeuglenkung bewirkt. Im Gegensatz dazu werden gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel die zylindrischen Elemente 8, welche die äußerst gute Gleitcharakteristik aufweisen, zusammen mit den Kugeln 7 verwendet, wodurch es möglich wird, die Drehmomentschwankungen infolge des Rollens der Kugeln 7 unter Begrenzen des Anstiegs der Gleitlast zu begrenzen.
Ferner muss bei der Gestaltung, welche offenbart ist in der deutschen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift DE 37 30 393 A1 , bei derartiger Gestaltung, dass die hohe Steifigkeit in der Radialrichtung (rechtwinklig zur Achse) gewährleistet ist, eine Länge, zu welcher die Kugeln zwischengeschaltet sind, lang angelegt sein, und dies ist nachteilig aufgrund eines begrenzten Raums. Außerdem neigt in dem Falle der Gestaltung bei dieser Schrift die männliche Welle dazu, hinab zu fallen über die zwischengeschalteten Kugeln, und es liegt ein derartiger nachteiliger Punkt vor, dass diese Charakteristik das nicht bevorzugte Lenkempfinden als die Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung erzeugt. Gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel kann aufgrund der Tatsache, dass die zylindrischen Elemente 8 über die gesamte Fläche desjenigen Bereichs, in welchem die kugelförmigen Elemente 7 die Hin- und Her-Bewegungen ausführen, zwischengeschaltet sind, die Steifigkeit in der Radialrichtung auf hohem Niveau gewährleistet werden.
Überlegenheit als gleich angeordnete Struktur durch alle drei Folgen: Folgen der kugelförmigen Elemente 7 und der Blattfedern 9 sind gleichmäßig angeordnet in drei Positionen, wodurch die männliche Welle 1 in einen bezüglich der weiblichen Welle 2 schwimmenden Zustand gelangt. Dementsprechend bewegen sich, wenn das Drehmoment angewendet wird, Axialmitten der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2 zu Positionen, an welchen die Wellen 1 und 2 am besten miteinander im Ausgleich sind. Beispielsweise wirken, selbst wenn die männliche Welle 1 in montiertem Zustand etwas exzentrisch bezüglich der weiblichen Welle 2 wird, die beiden Wellen 1 und 2 derart, dass diese bei Anwenden des Drehmoments konzentrisch werden. Somit wird, wenn das Drehmoment angewendet wird, die stabile Torsionssteifigkeit jederzeit erreicht. Ferner sind die zylindrischen Elemente 8 zwischen den Folgen von kugelförmigen Elementen 7 angeordnet, und somit liegt der Vorteil darin, dass die zylindrischen Elemente 8 die Last mit gutem Ausgleich bzw. Gleichgewicht bei Erhalt des Drehmoments erhalten.
Bei einem Vergleich zwischen dem zehnten Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel fällt gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel das Drehmoment, auf welches die Vorspannung durch die Blattfeder 9 wirkt, in einen Bereich von 0 bis etwa ± 5 Nm. Hingegen offenbart das erste Ausführungsbeispiel nicht speziell einen Zahlenwert des Drehmoments, auf welches die Vorspannung wirkt.
Das zehnte Ausführungsbeispiel weist die Charakteristik auf, in der Lage zu sein, ein wesentlich höheres Drehmoment als beim ersten Ausführungsbeispiel zu übertragen. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel liegt das Drehmoment, das nicht bewirkt, dass die kugelförmigen Elemente 7 eine Last übermäßigen Kontaktdrucks bei Wirken der Vorspannung erzeugt, in der Größenordnung von höchstens 2 Nm. Wird das Drehmoment über 2 Nm erhöht, so wird der übermäßige Kontaktdruck angewendet. Ein übermäßiger Kontaktdruck wird ferner angewendet auf die kugelförmigen Elemente 7 mit dem Ergebnis, dass eine Einbuchtung der kugelförmigen Elemente 7 erfolgt und die Gleitfunktion verschlechtert wird. Im Vergleich hierzu sind gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel die kugelförmigen Elemente 7 und die zylindrischen Elemente 8 gleichmäßig angeordnet durch drei Folgen , abwechselnd mit der ausgewogene Gestaltung, und somit kann die Drehmomentübertragung durch die Vorspannung auf bis zu 5 Nm erhöht werden, ohne einen Anstieg der Gleitlast nach sich zu ziehen.
Beim zehnten Ausführungsbeispiel gelangen aus dem gleichen Grunde die zylindrischen Elemente 8 fest in Anschlag, bevor die Blattfedern 9 zum Ende biegsam werden, wodurch es realisierbar wird, den Kontaktdruck der kugelförmigen Elemente 7 zu begrenzen und das maximale Übertragungsdrehmoment derart festzulegen, dass dieses größer ist als beim ersten Ausführungsbeispiel.
Es ist bevorzugt, dass die kugelförmigen Elemente 7 die Kugeln sind. Ferner ist bevorzugt, dass die zylindrischen Elemente 8 die Nadelrollen sind.
Elftes Ausführungsbeispiel
33A ist eine Vertikalschnittansicht der Teleskopwelle für die Fahrzeuglenkung bei einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 33B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie b-b in 33A. 34A ist eine perspektivische Ansicht eines Halters, dargestellt in 33. 34B und 34C sind jeweils perspektivische Ansichten des Halters in Beispielen des elften Ausführungsbeispiels. 35A, 35B und 35C sind jeweils perspektivische Ansichten des Halters in Beispielen des elften Ausführungsbeispiels.
Als technischer Hintergrund für das elfte Ausführungsbeispiel, sind gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel, welches oben erörtert wurde, nach einem Gleiten sämtliche Umfangsgeschwindigkeiten der kugelförmigen Elemente 7, definiert als die ersten Drehmomentübertragungselemente, nicht die gleichen aufgrund eines Einflusses eines Unterschieds bezüglich der Stärke der Anwendung der Vorspannung. Daher verändert bei einem Beginn eines Gleitens die Relativpositionen der individuellen kugelförmigen Elemente 7 und es tritt ein derartiges Phänomen auf, dass die kugelförmigen Elemente 7 miteinander in Anschlag gelangen und Abstände zwischen diesen Elementen 7 entstehen. In dem Zustand, in welchem kein Halter vorgesehen ist, tritt dieses Phänomen auf, und der Gleitwiderstand neigt zu einem Anstieg bzw. zu einem Schwanken.
Wie bei dem oben erörterten zehnten Ausführungsbeispiel kann in dem Falle einer Verbundfunktion der kugelförmigen Elemente 7 und der zylindrischen Elemente eine durchschnittliche Gleitlast selbst etwas höher festgelegt werden als in dem Fall eines lediglichen Rollens, besteht aufgrund der Tatsache, dass lediglich geringer Einfluss auf die Gleitlast infolge des oben beschriebenen Phänomens vorliegt, kein spezielles Problem bezüglich der Funktion, selbst wenn der Halter nicht vorgesehen ist.
Zum Erhalten einer stabileren Gleitlast jedoch ist es bevorzugt, dass die kugelförmigen Elemente 7 durch den Halter gehalten werden.
Unter einer derartigen Bedingung ist gemäß dem elften Ausführungsbeispiel ein Halter 40 zum Halten der kugelförmigen Elemente 7 in rollfähiger Weise ohne Stören der zylindrischen Elemente 8 angeordnet zwischen der männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2.
Bei dem elften Ausführungsbeispiel, wie in 33A und 33B dargestellt, ist die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung derart aufgebaut, dass die kugelförmigen Elemente 7 als die ersten Drehmomentübertragungselemente angeordnet sind in drei Paaren von Axialvertiefungen 3, 5, gleichmäßig angeordnet in dem Abstand von 120 Grad in der Umfangsrichtung durch die Blattfedern 9 als die elastischen Elemente. Dann sind bei der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung die zylindrischen Elemente 8 als die zweiten Drehmomentübertragungselemente jeweils angeordnet in den Axialvertiefungen 4, 6 an den Mittenabschnitten in der Umfangsrichtung zwischen den drei Paaren von Axialvertiefungen 3, 5.
Wie in 33A, 33B und 34A dargestellt, ist der Halter 40 zum Halten der kugelförmigen Elemente 7 in rollfähiger Weise ohne Stören der zylindrischen Elemente 8 angeordnet zwischen den männlichen Welle 1 und der weiblichen Welle 2.
Der Halter 40, welcher eine zylindrische Form aufweist, umfasst drei Stücke von Langlöchern 41 zum Halten der kugelförmigen Elemente 7 in rollfähiger Weise, und umfasst ferner Störvermeidungs-Langlöcher 42, ausgebildet in Positionen entsprechend den zylindrischen Elementen 8, zum Vermeiden der Störung der zylindrischen Elemente B. Die Störvermeidungs-Langlöcher 42 sind in der Axialrichtung weitaus länger ausgebildet als die Langlöcher 41.
Ferner nimmt bei dem Beispiel in 34B der Halter 40 die Bodenzylinderform an, wobei ein Wandabschnitt 43 an einem Ende davon vorgesehen ist, und Störvermeidungs-Offenschlitze 44, welche an dem anderen Ende davon offen sind, sind zusätzlich zu den drei Stücken von Langlöchern 41 ausgebildet.
Bei dem Beispiel in 34C nimmt der Halter 40 die Bodenzylinderform an, wobei der Wandabschnitt 43 am anderen Ende davon vorgesehen ist, und Störvermeidungs-Offenschlitze 44, welche an einem Ende davon offen sind, sind zusätzlich zu den drei Stücken von Langlöchern 41 ausgebildet.
Bei dem Beispiel in 35A weist der die Zylinderform annehmende Halter 40 drei Sätze einer Vielzahl von Rundlöchern 45 zum Halten der kugelförmigen Elemente in rollfähiger Weise auf, auch weist ferner Störvermeidungs-Langlöcher 42 auf, ausgebildet in Positionen entsprechend den zylindrischen Elementen 8, zum Vermeiden der Störung mit den zylindrischen Elementen 8.
Bei dem Beispiel in 35B nimmt der Halter 40 die Bodenzylinderform an, versehen mit dem Wandabschnitt 43 an einem Ende, und weist die Störvermeidungs-Offenschlitze 44, welche an dem anderen Ende davon offen sind, zusätzlich zu den drei Sätzen einer Vielzahl von Rundlöchern 45 auf.
Bei dem Beispiel in 35C nimmt der Halter 40 die Bodenzylinderform an, versehen mit dem Wandabschnitt 43 an dem anderen Ende, und weist die Störvermeidungs-Offenschlitze 44, welche an einem Ende davon offen sind, zusätzlich zu den drei Sätzen einer Vielzahl von Rundlöchern 45 auf.
Aus dem oben Angeführten ist ersichtlich, dass, gemäß dem elften Ausführungsbeispiel, sowohl die kugelförmigen Elemente 7 als auch die zylindrischen Elemente 8 auf dem gleichen Axialabschnitt vorhanden sind, und dennoch kann das kugelförmige Elemente 7 gehalten werden, wodurch die Gleitfunktion verbessert werden kann (die Gleitlast stabilisiert werden kann). Folglich kann ein angenehmes Lenkempfinden erhalten werden.
Es ist bevorzugt, dass die kugelförmigen Elemente 7 die Kugeln sind. Ferner ist bevorzugt, dass die zylindrischen Elemente 8 die Nadelrollen sind.
Weitere verwandte Aspekte
Die folgenden Aspekte werden auf die gesamten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angewandt. Werden zwei zylindrische Elemente 8 auf der männlichen Welle 1 angeordnet, so können die zylindrischen Elemente 8 fest an der männlichen Welle 1 vorgesehen werden, um die zylindrischen Elemente 8 an der männlichen Welle 1 zu befestigen durch Verstemmen der Oberfläche der männlichen Welle 1 nahe der zylindrischen Elemente 8. Der Halter und die Rollelemente werden derart gehalten, dass diese nicht voneinander getrennt werden, wodurch die Montage ferner vereinfacht werden kann. Ein Herausziehen der männlichen Welle wird verhindert durch Einwärtsverstemmen des vorderseitigen Endes der weiblichen Welle, wodurch ein nicht zerlegbarer Aufbau geschaffen wird. Die zylindrischen Elemente 8, 14 und die kugelförmigen Elemente 7, welche einer Wärmebehandlung unterzogen und poliert wurden, können ebenso verwendet werden. Ferner kann das zylindrische Element 8 verwendet werden, bei welchem die Oberfläche einem Harzbeschichtungsverfahren aus harzhaltigem PTFE (Polytetrafluorethylen) bzw. Molybdändisulfid unterzogen wurde. Die männliche Welle 1, hergestellt durch Kaltziehen aus einem Voll- bzw. Hohlstahlerzeugnis, kann ebenso benutzbar sein. Die männliche Welle 1, hergestellt durch Kaltziehen aus einem Aluminiummaterial, kann ebenso benutzbar sein. Die männliche Welle 1, hergestellt durch Kaltschmieden aus einem Vollstahlerzeugnis bzw. einem Aluminiummaterial, kann ebenso benutzbar sein. Die weibliche Welle 2, hergestellt durch Kaltziehformen aus einem Hohlstahlerzeugnis, kann ebenso benutzbar sein. Bei Durchführen des Kaltschmiedevorgangs der männlichen Welle ist es erwünscht, dass ein Metallseifenverfahren (Bonder-Verfahren) an dem Material ausgeführt wird. Die weibliche Welle kann hergestellt sein aus dem Hohlstahlerzeugnis als ein Material, wobei das Stahlerzeugnis, nachdem dieses dem Metallseifenverfahren (Bonder-Verfahren) unterzogen wurde, einem Rohrkontraktions- bzw. Ausdehnungsvorgang auf einen erforderlichen Durchmesser unterzogen werden kann, und die Vertiefungen können durch Pressformen hergestellt werden. Die weibliche Welle 2 kann einem Nitriervorgang unterzogen werden. Es kann ferner die weibliche Welle 2 verwendet werden, bei welcher die Oberfläche einem Harzbeschichtungsverfahren aus harzhaltigem PTFE (Polytetrafluorethylen) bzw. Molybdändisulfid unterzogen wurde.
Ferner ist es erwünscht, dass die Bereiche der folgenden Zahlenwerte bei sämtlichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

– Ein Durchmesser der Kugel als das kugelförmige Element liegt in der Größenordnung von ⌀ 3 mm bis ⌀ 6 mm bei der Anwendung bei einem Fahrzeug.
– Ein Durchmesser der Nadelrolle als zylindrisches Element liegt in der Größenordnung von ⌀ 3 mm bis ⌀ 6 mm.
– Ein P.C.D-Verhältnis des Kugeldurchmessers zu der Kugel und der Nadelrolle beträgt etwa 1 : 3,5 bis 5,0.
– Da die Torsionsfestigkeit, welche für das Auto erforderlich ist, allgemein gleich 250 Nm oder größer als 250 Nm ist, ist ein Durchmesser der männlichen Welle gleich 13 mm bzw. größer als 13 mm in dem Fall, in welchem Kohlenstoffstahl für einen allgemeinen mechanischen Aufbau verwendet wird.
– In dem Zustand, in welchem das Drehmoment nicht angewendet wird, ist ein Kugelkontaktdruck gleich 1500 MPa bzw. kleiner als 1500 MPa.
– In einem Zustand, in welchem ein Drehmoment in der Größenordnung von 100 Nm angewendet wird, ist der Kugelkontaktdruck gleich 2000 MPa bzw. kleiner als 2000 MPa.
– In dem Zustand, in welchem das Drehmoment in der Größenordnung von 100 Nm angewendet wird, ist der Nadelrollenkontaktdruck gleich 2000 MPa bzw. kleiner als 2000 MPa.
– Ein Verhältnis einer Blattdicke der Blattfeder zu dem Kugeldurchmesser beträgt etwa 1 : 10 bis 20.

Es kann festgestellt werden, dass die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Erzeugnissen aufweist.

– Die Kosten sind gering.
– Die stabile Niedrig-Gleitlast kann erhalten werden.
– Es wird kein Flankenspiel bewirkt.
– Die Anti-Abriebcharakteristik ist hervorragend.
– Die Wärmebeständigkeit ist hervorragend.
– Das Gewicht kann verringert werden.
– Die Vorrichtung ist klein.
– Es besteht Flexibilität bezüglich jeglicher Nutzbedingungen ohne Verändern des Design-Konzepts.

Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2001-50293 als auch die deutsche Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift DE 37 30 393 A1 denjenigen Aufbau offenbaren, bei welchem die Vorspannung angewendet wird durch das elastische Element, wobei die Vielzahl von Kugeln zwischengeschaltet ist in den Axialvertiefungen, ausgebildet in der männlichen Welle und der weiblichen Welle. Im Gegensatz dazu ist die vorliegende Erfindung, wie oben beschrieben, bei weitem hervorragender als [im Falle eines Verwendens des Gesamtlinien-Kugelrollaufbaus] bzw. [dem Fall eines Anwendens der herkömmlichen Keilnutverbindung].
Ferner offenbart die europäische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift EP1078843A1 einen derartigen Aufbau, dass das Flankenspiel verhindert wird durch eine Reguliervorrichtung zum Verhindern des Flankenspiels in Zusammenwirkung mit der Nadelrolle und dem Halter davon, jedoch handelt es sich hierbei um einen reinen Gleitaufbau, wodurch die Vorspannung nicht erhöht werden kann. Es ist dadurch äußerst schwierig, das Flankenspiel über eine lange Zeitspanne zu verhindern und die hohe Steifigkeit zu erreichen.
Im Gegensatz hierzu nimmt die vorliegende Erfindung, wie oben beschrieben, teilweise den Rollaufbau an, und weist die unterschiedliche Flankenspiel-Verhinderungseinrichtung und dadurch die folgenden hervorragenden Punkte auf.

– Die Gleitlast kann niedrig begrenzt werden aufgrund des geringen Gleitwiderstandes.
– Die Vorspannung kann erhöht werden und es ist ferner möglich, gleichzeitig das Verhindern des Flankenspiels über die lange Zeitspanne und die hohe Steifigkeit zu erreichen.

Wie oben dargelegt, ist erfindungsgemäß die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung derart gestaltet, dass die kugelförmigen Elemente als die ersten Drehmomentübertragungselemente zwischengeschaltet sind in dem Paar von Axialvertiefungen, ausgebildet in der Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in der Innenumfangsfläche der weiblichen Welle durch das elastische Element zum Vorspannen; und die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung ist derart gestaltet, dass die zylindrischen Elemente als die zweiten Drehmomentübertragungselemente jeweils zwischengeschaltet sind in den beiden Paaren anderer Axialvertiefungen, ausgebildet in der Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in der Innenumfangsfläche der weiblichen Welle.
Wird das Drehmoment nicht übertragen, so wendet, wenn die kugelförmigen Elemente und die zylindrischen Elemente verwendet werden, das elastische Element die Vorspannung an auf die kugelförmigen Elemente und die zylindrischen Elemente gegen die weibliche Welle in einem solchen Ausmaß, dass kein Flankenspiel bewirkt wird, wodurch es realisierbar wird, das Flankenspiel, welches bewirkt wird zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle, sicher zu verhindern, und wodurch es möglich wird, dass die männliche Welle und die weibliche Welle in der Axialrichtung mit der stabilen Gleitlast ohne jegliches Flankenspiel gleiten.
Wird das Drehmoment übertragen, so ist das elastische Element derart aufgebaut, dass das kugelförmige Element und das zylindrische Element in der Umfangsrichtung begrenzt werden, wodurch das Drehmoment im Hochsteifigkeitszustand übertragen werden kann durch sicheres Verhindern des Drehrichtungs-Flankenspiels zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft die Kugeln als kugelförmige Elemente, die Nadelrollen als zylindrische Elemente und die Blattfedern als elastische Elemente angeführt haben, dass jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf diese Elemente beschränkt ist. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erörterten Ausführungsbeispiele begrenzt und kann auf vielfältige Arten modifiziert werden.
Zusammenfassung
Eine Fahrzeuglenkungs-Teleskopwelle mit einer männlichen Welle und einer weiblichen Welle, welche derart aneinander angebracht sind, dass sie nicht drehbar, jedoch gleitfähig sind. Erste Drehmomentübertragungselemente sind angeordnet zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle und rollen, wenn die männliche Welle und die weibliche Welle Relativbewegungen in Axialrichtungen ausführen. Elastische Elemente sind angrenzend in einer Radialrichtung an den ersten Drehmomentübertragungselementen angeordnet und beschränken diese, wenn eine Drehung erfolgt, und wenden eine Vorspannung an auf die männliche Welle und die weibliche Welle durch die ersten Drehmomentübertragungselemente, wenn keine Drehung erfolgt. Zweite Drehmomentübertragungselemente sind vorgesehen zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle und gleiten, wenn die männliche Welle und die weibliche Welle die Relativbewegungen in den Axialrichtungen ausführen, und übertragen ein Drehmoment, wenn keine Drehung erfolgt.

Claims

Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung, zusammengefügt zu einer Lenkwelle eines Fahrzeugs und aufweisend eine männliche Welle und eine weibliche Welle, welche derart aneinander angebracht sind, dass sie nicht drehbar, jedoch gleitfähig sind, gekennzeichnet durch das Vorsehen von: einer ersten Drehmomentübertragungsvorrichtung, aufgebaut aus einem ersten Zwischenschaltabschnitt, vorgesehen in einer Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in einer Innenumfangsfläche der weiblichen Welle, ersten Drehmomentübertragungselementen, angeordnet in dem ersten Zwischenschaltabschnitt und rollend, wenn die männliche Welle und die weibliche Welle Relativbewegungen in Axialrichtungen ausführen, und elastischen Elementen, welche in einer Radialrichtung angrenzend an die ersten Drehmomentübertragungselemente jeweils in dem ersten Zwischenschaltabschnitt angeordnet sind, wobei sie die ersten Drehmomentübertragungselemente beschränken, wenn eine Drehung erfolgt, und eine Vorspannung anwenden auf die männliche Welle und die weibliche Welle durch die ersten Drehmomentübertragungselemente, wenn keine Drehung erfolgt; und einer zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung, aufgebaut aus einem zweiten Zwischenschaltabschnitt, vorgesehen in der Außenumfangsfläche der männlichen Welle und in der Innenumfangsfläche der weiblichen Welle, und zweiten Drehmomentübertragungselementen, angeordnet in dem zweiten Zwischenschaltabschnitt, welche gleiten, wenn die männliche Welle und die weibliche Welle die Relativbewegungen in den Axialrichtungen ausführen, und ein Drehmoment übertragen, wenn eine Drehung erfolgt.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei der erste Zwischenschaltabschnitt und der zweite Zwischenschaltabschnitt aufgebaut sind aus ersten Axialvertiefungen und zweiten Axialvertiefungen, welche paarweise jeweils in einer Außenumfangsfläche der männlichen Welle und einer Innenumfangsfläche der weiblichen Welle ausgebildet sind.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung und die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung angeordnet sind in Positionen, verschieden in einer Umfangsrichtung, zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei der erste Zwischenschaltabschnitt der ersten Drehmomentübertragungsvorrichtung aufgebaut ist aus der ersten Axialvertiefung und der zweiten Axialvertiefung, welche ausgebildet sind in der männlichen Welle und in der weiblichen Welle, und die ersten Drehmomentübertragungselemente bestehen aus einer Vielzahl von kugelförmigen Elementen, angeordnet in der ersten Axialvertiefung und in der zweiten Axialvertiefung, der zweite Zwischenschaltabschnitt der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung aufgebaut ist aus zwei Sätzen von dritten Axialvertiefungen und vierten Axialvertiefungen, welche in Abstand zueinander in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und die zweiten Drehmomentübertragungselemente bestehen aus zylindrischen Elementen, angeordnet in den dritten und vierten Axialvertiefungen, deren Axialrichtungen parallel zu der männlichen Welle und der weiblichen Welle festgelegt sind.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei der erste Zwischenschaltabschnitt aufgebaut ist aus mehreren Paaren von Axialvertiefungen, ausgebildet zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle, und der zweite Zwischenschaltabschnitt aufgebaut ist aus mehreren Paaren von Axialvertiefungen, angeordnet zwischen den benachbarten Paaren von Axialvertiefungen des ersten Zwischenschaltabschnitts.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei das erste Drehmomentübertragungselement besteht aus zylindrischen Elementen, welche derart angeordnet sind, dass eine Axialrichtung davon in eine Richtung festgelegt ist, welche die männliche Welle und die weibliche Welle schneidet.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei das elastische Element aus einer Blattfeder besteht.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 2, wobei die Axialvertiefung einen flachen Abschnitt und einen tiefen Abschnitt umfasst, der flache Abschnitt der Vertiefung ausgebildet ist in einer krummflächigen Form, während der tiefe Abschnitt der Vertiefung ausgebildet ist in einer flachen Form, die ersten Drehmomentübertragungselemente und das zweite Drehmomentübertragungselemente aneinander anschlagen in der Nähe eines Grenzpunkts zwischen dem krummflächigen Abschnitt und dem flachen Abschnitt.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei die männliche Welle versehen ist mit einem Vertiefungsendabschnitt zum Erzeugen eines großen Gleitens durch ein Beschränken des ersten Drehmomentübertragungselements im Hinblick auf ein Rollen in den Axialrichtungen bei Auftreten einer Kollision und zum ergänzenden Absorbieren einer Aufprallenergie, wenn die Kollision auftritt.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei ein Zwischenraum zwischen der männlichen Welle, den zweiten Drehmomentübertragungselementen und der weiblichen Welle beliebig festgelegt wird durch ein geeignetes Auswählen eines Durchmessers der zweiten Drehmomentübertragungselemente oder Kombinieren von Durchmessern davon.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei das elastische Element anschlägt an dem ersten Drehmomentübertragungselement in einem bestimmten festen Kontaktwinkel, Vorspannungen in der Radialrichtung und in der Umfangsrichtung erzeugt, wenn kein Drehmoment auf die männliche Welle oder die weibliche Welle aufgebracht wird, und die Vorspannung in der Umfangsrichtung erzeugt, wenn ein Drehmoment auf die männliche Welle oder die weibliche Welle aufgebracht wird.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei die ersten Drehmomentübertragungsvorrichtungen angeordnet sind in den drei Paaren von Axialvertiefungen, welche gleich angeordnet sind in Abständen von 120 Grad in der Umfangsrichtung, und die zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtungen angeordnet sind zwischen den drei Paaren von Axialvertiefungen.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 12, wobei die zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtungen jeweils in mittleren Abschnitten in der Umfangsrichtung zwischen den drei Paaren von Axialvertiefungen angeordnet sind.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, wobei ein Halter eines ersten Drehmomentübertragungselements zum Halten der ersten Drehmomentübertragungselemente in einer rollfähigen Weise angeordnet ist in einer Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung, wobei die erste Drehmomentübertragungsvorrichtung und die zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung angeordnet sind zwischen der männlichen Welle und der weiblichen Welle.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 14, wobei der Halter ein Langloch oder eine Vielzahl von Rundlöchern, welche derart angeordnet sind, dass sie in den Axialrichtungen der männlichen Welle und der weiblichen Welle verlaufen, aufweist, und die ersten Drehmomentübertragungselemente angeordnet sind in dem Langloch der Vielzahl von Rundlöchern.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 14, wobei der Halter eine zylindrische Form annimmt und ein Langloch oder eine Vielzahl von Rundlöchern, welche derart angeordnet sind, dass sie in den Axialrichtungen der männlichen Welle und der weiblichen Welle verlaufen, aufweist, und die ersten Drehmomentübertragungselemente angeordnet sind in dem Langloch der Vielzahl von Rundlöchern.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 16, wobei der Halter, welcher die zylindrische Form annimmt, ein Störvermeidungs-Langloch zum Vermeiden einer Störung mit der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung oder einen Störvermeidungs-Offenschlitz, geöffnet an dem Endabschnitt davon, aufweist.
Teleskopwelle für eine Fahrzeuglenkung, wobei eine Gesamtlänge des Störvermeidungs-Langlochs oder des Störvermeidungs-Offenschlitzes zum Vermeiden der Störung mit der zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung länger ist als eine Gesamtlänge des Langlochs oder einer Folge der Vielzahl von Rundlöchern zum Halten der ersten Drehmomentübertragungselemente.