DE1530971A1 - Antriebswelle fuer Lenksaeulenantriebe von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Antriebswelle fuer Lenksaeulenantriebe von Kraftfahrzeugen

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DE1530971A1
DE1530971A1 DE19671530971 DE1530971A DE1530971A1 DE 1530971 A1 DE1530971 A1 DE 1530971A1 DE 19671530971 DE19671530971 DE 19671530971 DE 1530971 A DE1530971 A DE 1530971A DE 1530971 A1 DE1530971 A1 DE 1530971A1
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Freeman Leslie Gaillard
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Birfield Engineering Ltd
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Description

,Antriebswelle für lenkaäulenantriebe Ton Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf Antriebswellen, insbesondere auf Antriebswellen für Lenksäulenantriebe von Kraftfahrzeugen.
Es besteht zur Zeit ein starkes Interesse an der Schaffung von Lenksäulen, die beim Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis, was bei den bekannten starren Lenksäulen eine besondere Gefahr bedeutet, zusammenfällt. Bs ist bereits erkannt worden, daß eine starre Lenksäule in einem beträchtlichen Ausmaß Geräusche von dem Motorraum des Fahrzeuges auf den für die Fahrgäste bestimmten Baum des Fahrzeuges überträgt. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Lenktriebwelle, die sich unter einem Aufprall leicht teleskepartig zusammenschiebt und bei der die metallischen Geräueehpfade unterbrochen sind und die Geräueohübertragung herabgesetzt wird.
Nach einem Merkmal der Erfindung umfaßt ein Fahrzeuglenkwelleneinbau relativ und frei teleskopartig zusammenschiebbar Körper,
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▼on denen der eine einen nicht kreisförmigen Quereohnitt hat, der zur Ausführung einer Längsbewegung durch ein nichtmetallische» Element oder Elemente, die zur Übertragung eines Lenkdrehmomenteβ zwischen den Körpern unter Vermeidung einer Berührung zwisohen ihnen angeordnet sind, in dem anderen Element geführt wird.
Die beiden Körper schieben sich im allgemeinen nur über einen kurzen Abschnitt der Länge der Welle zusammen, jedoch werden tie im folgenden der Binfaehheit halber als "innere" bzw. "äußere" Körper bezeichnet.
Vorzugsweise ist ein einziges nicht-metallisches Element in ?orm einer Hülse vorgesehen, die in dem äußeren Körper befestigt ist, der ebenso einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen kann, in den die Hülse eingepaßt ist. Der innere Körper kann einen rechteckigen Querschnitt haben, dessen größte Seltenausdehnung auf der zusammengeschobenen Länge größer ist als die geringste innere Seltenausdehnung des äußeren Körpers, um dadurch ein "Bruohaicherheitβ"-Merkmal im Falle eines Versagens der Hülse vorzusehen.
Die Hülse kann elastisch sein und aus einem elastomeren Material, z.B. Hartgummi oder Polyurethan, bestehen. Ss ist erforderlich, daß das elastische Material hart genug 1st, um ein· genügend hohe Torslonssteifigkeit bei einem Höohstmafi an axialer Bewegungsfreiheit zu gewährleisten. Es kann wahlweise ein Hartplastikmaterial mit entsprechenden Reibungselgensohaften benutzt werden.
Der innere Körper kann unmittelbar auf die Hülse drücken, und in
diesem falle kann dit Innenseite der Hüls« mit einem relbungearmen
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Material, wl· Polytetrafluoräthy1·η, überzogen sein, das entweder durch Verbinden oder Imprägnieren darauf aufgebracht wird. Es kann wahlweise ein Eeibungsarmes Material, wie z.B. Graphit, in dem Material diepergiert werden. Die Innen«elt· kann außerdem ausgenommen sein, um Speioher für das Schmiermittel zu bilden und/oder die physikalischen Kennlinien der Verbindung «wischen den KOrpern «u verändern. Wahlweise kennen Lager, wie beispielsweise Klflgrolltnlager, swisohen dem inneren Körper und der Hülse angeordnet werden.
Die Hülse kann unmittelbar in das Rohr eingeformt werden oder zum bequemeren Einbau ein- oder mehrteilig getrennt geformt und mit einem oder mehreren Vorsprüngen versehen sein, die zur Feststellung mit entsprechenden Seitenöffnungen in der Wand des anderen Körpers fluchten, derartige Vorsprünge können so geformt sein, dafi die Hülse genügend sum Zusammenfall gebracht werden kann, um die Vorsprünge in den anderen Körper eintreten und auswärts in die feststelleeher hineinspringen zu lassen, bevor der Körper eingebaut wird·
Mash einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaBt eine Lenksäulenanordnung für ein fahr«tug zwei metallische Triebkörper mit nicht kreisförmigen Abschnitten, die ineinander gleiten, wobei der äußere Körper mit einer Hülse aus elastomer« Material gefüttert ist, innerhalb der der innere Körper gleitet, und durch welche das Lenk-
ohne
drehmoment/unmittelbare Berührung zwischen den Körpern übertragen
Wahlweise können anstelle seiner elastischen Hülse nichtmetallische Slemente in Form von Käfigrollen in den äußeren Körper eingesetzt
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werden, um die Bewegung dee Inneren Körpers zu führen und dai Drehmoment zu übertragen, derartige Sollen können aue hartem, elaetomerem Material, wie Polyurethan, hergeetellt sein und In flachen Käfigen aus plastischem Kunststoff gehalten werden.
Die Anordnung schließt zweokmäßigerweise auf Abstand gehaltene Kardangelenke ein, die jeweils mit den Antriebskörpern verbunden sind. Hierdurch 1st ein erhebllohes Ausmaß einer Feineinstellung zur Erleichterung des Einbaues zulässig und außerdem ein zusatz-, Hoher Sicherheitsfaktor beim Zusammenfallen der Welle im Falle eines Aufpralls gegeben. Bei einer solchen Anordnung sind die beiden Antriebskörper vorzugsweise jeweils unmittelbar mit Kardangelenkkörpern verbunden, die Joohkörper entsprechend den Gelenken nach Hooke sein können. Die Verwendung von Kardangelenken in Verbindung mit dem teleskopartigen Zusammenschieben ermöglicht auch die Verwendung der Anordnung in Verbindung mit einer "Kippfahrerhaus"-Ausbildung handelsüblicher Fahrzeuge, bei der das Fahrerhaus für Wartearbeiten nach vorn gekippt werden kann.
Der Innere Körper kann eine massive Stange mit gleichförmigem, zweckmäßigerweise rechteckigem Querschnitt und der äußere Körper ein Rohr mit gleichförmigem Querschnitt sein. Die Länge des Rohres, die nicht von der elastischen Hülse oder anderen den Innenkörper erfassenden Elementen eingenommen wird, kann mit einem Material, z.B. Schaumkunststoff, belegt werden, der weiter zur Geräuschdämpfung beiträgt.
Die Erläuterung wird mit Bezug auf die Zeichnungen, die drei Ausführungsbeispiele der Fahrzeuglenksäulenanordnung zeigen,
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ausführlicher besehrieben. Es neigen*
Pig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsfora der Jahrzeuglenkwelle,
TIg. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 1,
Hg. 3 und 4 Sohnitte in zwei zueinander lotreohten Längsebenen zur Sarstellung zweier relativ teleskopartig verschiebbarer Triebkörper einer zweiten Ausführungsform der Fahrzeuglenkwelle,
Jig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der flg. 3,
Fig. 6 einen teleskopartigen Antriebskörper einer dritten Ausführungsform einer Fahrzeuglenkwelle vor dem Zusammenbau und
Fig. 7 einen Sohnitt naoh der Linie VII-VII der Fig. 6.
Jede Wellenanordnung umfaßt zwei voneinander auf Abstand gehaltene Kardangelenke nach Hooke mit Jochkörpern 1, die durch relativ teleskopartig verschiebbare Antriebskörper 2 und 3 verbunden sind, welohe durch eine Hülse 4 aus elastomerem Material, die ein elastisches Element bildet, gekuppelt sind.
Bei der ersten und zweiten in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform umfassen die Antriebskörper 2 und 3 einen inneren Körper 2 in der Form einer Metallstange mit rechteokigem Querschnitt, die in ZusammenwirkuAg mit der Hüls· 4 in ihr gleitet und darin geführt wird, sowie einem äußeren Körper 3 mit gleiehmäBig nicht kreisförmigem Querschnitt, in welchem die Hülse 4 befestigt ist. Die Körper 2 und 3 passen unmittelbar in die
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VorSprünge 5 der entsprechenden Jochkörper 1 hinein oder darauf, üb eine zwangsläufige Drehmomentübertragung zu gewährleisten, und sie sind duroh Kreuzetifte 6 festgestellt, die weiter dureh Festsohlagen oder Uahäamern befestigt werden können. Die Hülse 4 ist aus Polyurethanharzgummi.
Die Innenfläche 7 der Hülse 4 ist mit einem reibungsarmen Material, wie Polytetrafluoräthylen, überzogen und außerdem mit in der Längsrichtung verlaufenden Ausnehmungen 8 versehen, die Schmiermittelspeioher bilden und die physikalischen Kennlinien der Verbindung «wischen den Antriebskörpern 2 und 3 verändern. Die Ausnehmungen werdan beim Zusammenbau mit Schmiermittel gefüllt.
Dia Hülse 4 wird la Öleiverfahren alt zwei diametral gegenüberliegenden äußeren kreisförmigen Vorsprüngen 9 hergestellt, die im Bereloh daa äußeren Endes 10 der Hülse 4 angeordnet sind und zur Feststellung in entsprechende öffnungen 12 In der Seitenwand 13 des Antriebskörpera 3 eingreifen. Die Hülse 4 ist in ausreichendem Maße biegsam und elastisch, um beim Zusammenbau seitlich genügend zusammenzufallen, so daß die VorsprUnge 9 in den äußeren Antriebskörper 3 eintreten können, wonach die Hülse 4 in ihre Fora zurückspringt und die Vorsprünge 9 in die FesteteHoffnungen 12 eintreten. Dann wird der innere Stangenkörper 2 eingesetzt, der an seinem inneren Ende 14 mit einem Vorsprung 15 versehen ist, der beispielsweise duroh Festsohlagen auf einer Seite vor dam Einbau (Flg. 1) oder Uahäamern über ein Durohganganiet (Fig. 4) gebildet wird, so daß der innere Antriebekörper 2 während daa Transportes oder dar Lagerhalterung in dem AuBenkörper 3 festgehalten wird.
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Bei der In Fig. 1 und 2 geseigten Ausführungeform hat der äußere Hohlkörper 3 einen reehteokigen Querschnitt mit einer geringsten inneren Seitenabmessung, die kleiner ist al· die größte Seitenabmessung, d.h. die Entfernung quer über die Ecken de· inneren
Stangenkörper· 2. Diese· stellt nioht nur aioher, daß da· elastomere Material 4er Hülse 4 während der Drehmomentenübertragung auf Druck beansprucht ist» was eine Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer mit sich bringt, sondern verhindert es auch, daß bei einen Zwsammenfall oder Zerfall des elastomereη Materials die Stange 2 sich vollständig in dem Bohr 3 herumdreht, und die Kupplung "sicher versagt".
Bei der zweiten Ausführungsform, die in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, hat der äußere Rohrkörper 3 einen "zitronenförmigen" Querschnitt. Obwohl dieses eine praktisch durchführbare Ausführung ist, die unter bestimmten Umständen su bevorzugen wäre, bietet sie doch nicht das NSicher-Ver*age-MMerkmal des viereckigen Rohre« nach Fig.1 und 2, und das elastomere Material befindet sich während-der Drehmomentübertragung im Scher«ustand.
Die dritte Wellenanordnung bildet eine Abwandlung der ersten Ausführungsform, die in den Fig. 1 und 2 geseigt ist, und die Fig. 6 und 7 »eigen dementsprechend eihe dritte Ausführungsform des Einbaues hauptsächlich insofern, als sie sioh von der Ausführung der unterscheidet.
Die Hülse 4 wird in derselben Weise in dem äußeren Körper 3 angeordnet, wie es in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, ist jedoch mit in der Längsrichtung verlaufenden
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Kugelkanälen in Fon von vier Ausnehmungen 20 auf den Innenflächen der Hülse 4 versehen. Zwischen den vier Seitenflächen de· Innenkörpers 2 und der Hülse 4 sind jeweils vier lineare Rollenlager angeordnet, die jeweils eine Beihe von Stahlnadelrollen 22 umfassen, die in einem Kunststoffkäfig 23 untergebracht sind. Diese Rollen rollen sich jeweils an einer der vier Ausnehmungen 20 ab, um den Innenkörper 2 zn führen und ein Lager für ihn su bilden.
Diese besondere Aueführungsform hat den Vorteil, daß sie eine größere Torsionssteifigkeit besitit und gleichzeitig eine geringere axiale SMfigkeit bietet als die beiden anderen in den Fig. 1 bis geseigten Ausführungen. Sie gewährt außerdem ein beträchtliches Ausmaß an Geräuschdämpfung.
Bei einer weiteren Abwandlung der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführung, die nioht dargestellt ist, sind die Grundflächen der Ausnehmungen 20 mit Zwisohenlegecheibenstahl ausgelegt, was den Rollwiderstand der ladelrollen 22 herabsetzt und jegliche Neigung dieser Rollen sum Aussaeken der Grundflächen der Ausnehmungen überwindet. Der benutzte Zwischenlegsoheibenstahl ist dick genug, um bei allen praktisch vorkommenden Zweoken unter der verhältnismäßig geringen Flächenbelastung der Nadelrollen 22 flaoh zu bleiben, und es besteht daher keine Möglichkeit für die Nadelrollen, die Hülse auezuzacken und die Rollbewegung zu unterbrechen, was zu einer beträchtlichen Erhöhung in der axialen Steifigkeit führen würde.
Die Benutzung eines Innenkörpers 2 mit gleichförmigem Querschnitt gewährleistet die höchstmögliche teleskopartige Schiebebewegung, und das hat auoh den Vorteil, daß dieselbe anordnung in einem
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weiten Bereich verschiedener Einbauten die Wellen unterschiedlicher Längen erfordern, verwendet werden kann.
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Claims (1)

  1. Patentanwalt DR- ING. H. NEGENDANK Patentanwalt « C ΟΠΟ7 1
    pl.-Ing. H. Hau* „„„„,*„ Dipl. - Phys. W. Schir*? J U * ' ·
    Dipl.-Ing. H. Hau* „„„„,*„
    HIUIB WALL 41 ■ ΠΗΝΗΟΙ* U 11 21 DNO3IU Il ιι·ιΐ>ιητ·ιΐ
    Bi rf 1 «ld Engin· t ring Limited
    20, Hill Street
    London, W. 1
    England
    9. Januar 1967
    Patentansprüche
    1« Jahrzeuglenkwelle, gekennzeichnet durch relativ und frei teleskepartig versohiebbare Körper (2,3)» von denen der Inner· (2) einen nieht kreisförmigen Quereohnitt hat und mittele eine· nioht-metalliaohen llementes (4) «der mehrerer eoloher Ziemente, dl· eur Übertragung eine· Lenkdrehmomentes «wieeheη d«a Körpern bei Vermeidung einer Berührung derselben angeordnet eind, eur Ausführung einer Läng·bewegung in dem AuJenkörper (3) geführt ist.
    2. Lenkwelle naeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da8 ein einziges nicht-metallisches Element (4) in *orm einer in dem Außenkörper (3) befestigten Hülse vorgesehen ist.
    3. Lenkwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (2) einen rechteckigen Querschnitt mit einer maximalen seitlichen Abmessung über der teleskopartig verschiebbaren Länge von mehr als der geringsten inneren Seitenabmessung des anderen Körpers (3) hat, um dadurch ein "Sicher-Vereage"-Merkmal für den Fall eines Versagens der Hülse (4) vorzusehen.
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    4. Lenkwelle naoh Anapruoh 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß
    . die Hula· (4) au« einem elaatiaohen, elaatomeren Material, wie s.B· Hartgummi oder Polyurethan, bee tent.
    5. Lenkwelle naeh jedem der Anaprttohe 2 bia 4, dadurch gekenn- «eiehnet, dag der Innenkörper (2) unmittelbar auf die Hülse (4) drüokt.
    6· LenkweHe naoh Anapruoh 5, dadureh gekennselehnet, das die Innenfläche (7) der HUlae (4) mit einem reibumgsarmen Material, wie Poly te traf luergthylen, ttbenogen 1st.
    7. Lenkwelle naoh Anapruoh 6, dadurch gekenneeiohnet, daB daa reibungearme Material durch Verbinden oder Imprägnieren auf die Innenfläche (7) aufgebracht iet.
    8. Lenkwelle naoh jedem der AnaprUohe 2 bia 7, dadurch gekenneeiohnet, daf die Inneneeite (7) der Hüls· (4) iur Bildung von Speloherkammern für Schmiermittel und/oder «ur Abwandlung der phyaikaliaohen Xigenaohaften der Kupplung iwieohen den Körpern (2,3) mit Ausnehmungen (8) versehen iat.
    9· Lenkwelle naoh jedes der AnaprUohe 2 bia 4, dadureh gekennzeichnet, daj twieehen dem Innenkörper (2) und der Hülse (4) Lager angeordnet aInd.
    10. Lenkwelle naoh Anapruoh 9t dadureh gekennseiohnet, daB die Lager Käfigrollen (22) sind.
    BAD ORIGINAL
    OOi» 8 c 'Z /0166 ö/^
    ASl
    11. Lenkwelle nach jedem der Ansprüche 2 bis 10, daduroh gekennzeichnet, daS die Hülse (4) unmittelbar In den Außenkörper (3) eingeformt 1st.
    12. Lenkwelle nach jedem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) getrennt mit einem oder mehreren Vorsprüngen (9) geformt 1st, die In entsprechende Seltenöffnungen (12) In der Wand (13) des Außenkörpers (3) eingreifen.
    13. Lenkwelle naoh Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (9) so geformt sind, daß die Hülse (4) beim Einbau genügend zusammenfallen kann, um einen Eintritt der Voreprünge In den Außenkörper (3) und dann ein Naohaußanspringen In die Festete Hoffnungen (12) hinein zu gestatten, bevor der Innenkörper (2) eingesetzt wird.
    14. Lenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmetallischen Elemente in Fora von Käfigrollen (22) in den Außenkörper (3) eingesetzt werden, um die Bewegung des Innenk(Srpers(2) zu führen und das Drehmoment zu übertragen.
    15. Lenkwelle nach Anspruch 14, daduroh gekennzeichnet, daß die Rollen (22) aus einem harten elastomeren Material, wie Polyurethan, bestehen und in flachen Käfigen (23) aus plastischem Kunetetoffmaterial gehalten sind.
    16. Lenkwelle nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch voneinander auf Abstand gehaltene Kardangelenke, die jeweils mit den Antriebekörpern (2,3) verbunden sind.
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    BAD ORiGiNAL
    -♦-
    17. Lenkwell· na oh Anspruoh 17» daduroh gekennieichnet, daß die Antriebekörper (2,3) jeweils ait Joohkörpern (1) Hook·'»eher Kardangelenke verbunden sind.
    18. LenkweHe nach jedem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Innenkörper (2) eine feste Stange mit gleichförmigem rechteckigem Querschnitt ist, wobei der Außenkörper (3) die form eines Bohree mit gleiohförmigem Querschnitt hat.
    19· Lenkwelle nach Anepruoh 18, dadurch gekenn«eiohnet, dal die LlBft des Rohres (3), dlt nicht teleskepartig mit Besug auf den Innenkörper (2) verschoben werden kann, mit einem material belegt ist, das zueätelioh der Geräuschdämpfung dient.
    20. Lenkwelle naoh Anspruoh 19» dadurch gekenn«βlehnet, dafi das Material aus Schaumkunststoff besteht.
    BAD ORIGINAL Ü09832/0166
DE19671530971 1966-01-12 1967-01-10 Antriebswelle fuer Lenksaeulenantriebe von Kraftfahrzeugen Pending DE1530971A1 (de)

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