DE19735443A1

DE19735443A1 - Vorrichtung mit einer Welle zur Übertragung von Drehmomenten

Info

Publication number: DE19735443A1
Application number: DE19735443A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Winkler
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1997-08-16
Filing date: 1997-08-16
Publication date: 1999-02-18
Also published as: DE19881144D2; WO1999008920A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Welle zur Übertragung von Drehmomenten auf ein Profilrohr, von welchem ein Längenendbereich der Welle umgeben und das relativ zu der Welle axial verschiebbar ist, wobei zwischen der Welle und dem Profilrohr mehrere jeweils endlose Reihen von umlaufenden Wälzkörpern als Linearführungselemente angeordnet sind.

Hintergrund der Erfindung

Aus der EP-OS 0 518 019 ist eine Welle zur Übertragung von Drehmomenten bekannt, die als teleskopische Lenkwelle für Kraftfahrzeuge ausgebildet ist. Sie weist ein äußeres, rohrförmiges Wellenteil und ein inneres, ebenfalls rohrförmi ges Wellenteil auf, zwischen denen Kugeln als tragende Wälzkörper von Kugel umläufen angeordnet sind. Diese tragenden Kugeln stützen sich unmittelbar auf den Wellenteilen in Nuten ab, so daß hier beide Wellenteile als gehärtete Stahlteile ausgeführt sein müssen. Für die Laufbahnen der tragenden Kugeln sind Längsnuten sowohl in dem inneren Wellenteil als auch in dem äußeren Wellenteil erforderlich. Die Konstruktion ist hier so gewählt, daß entsprechende Auswölbungen der Wellenteile in den Bereichen der Nuten entstanden sind. Dadurch ergibt sich ein hoher Material- und Fertigungsaufwand.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Übertragung von Drehmomenten auch von solchen Wellen zu ermöglichen, die geringere Härtewerte als Stahl wellen aufweisen, so daß als Wellenwerkstoffe beispielsweise Leichtmetalle oder Verbundwerkstoffe ausgewählt werden können. Eine solche Linearführung soll Axialhübe in sehr weiten Grenzen bei spielfreier Übertragung der Drehmo mente ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Welle Einsatz körper aus Stahl befestigt sind, an denen Laufbahnen für kraftübertragende Wälzkörper der umlaufenden Reihen ausgebildet sind. Diese Lösung bietet den Vorteil, daß die Welle in Leichtbauweise ausgeführt werden kann, da nur der Einsatzkörper aus Stahl gehärtet zu sein braucht. Die endlos umlaufenden Wälzkörper können Kugeln sein.

In dem Längenendbereich der Welle können mehrere Kugelumlaufschuhe angeordnet sein, von denen jeder aus einem gehärteten Einsatzkörper aus Stahl, aus einem äußeren Käfigteil und einem inneren Käfigteil zusammengesetzt ist, die einen Laufbahnbereich für kraftübertragende Kugeln sowie zwei Umlenkbe reiche und einen Rückführkanal für rücklaufende Kugeln bilden.

In einem Kugelumlaufschuh können auch von dem Einsatzkörper aus Stahl, dem äußeren Käfigteil und dem inneren Käfigteil zwei Umläufe mit jeweils einem Laufbahnbereich für kraftübertragende Kugeln sowie zwei Umlenkbereichen und einem Rückführkanal für rücklaufende Kugeln gebildet sein. In dem Län genendbereich der Welle können zwei Kugelumlaufschuhe diametral gegen überliegend angeordnet sein.

Die Kraftübertragung von der Welle über den Einsatzkörper zu dem Profilrohr kann zusätzlich mit Rollen, beispielsweise Nadel rollen erfolgen. Jeder Einsatz körper kann gegenüber der Welle mit einer Rolle in Umfangsrichtung form schlüssig festgelegt sein, die in eine achsparallele Nut der Welle und eine komplementäre, an der Innenseite des Einsatzkörpers ausgebildete Nut einge setzt ist. Außerdem kann an der Welle jeder Kugelumlaufschuh zwischen einer angeformten Schulter der Welle und einem Sprengring axial festgelegt sein, der eine Ringnut der Welle eingesetzt ist.

Die Kugelumlaufschuhe bestehen also jeweils aus einem gehärteten Einsatz körper aus Stahl mit Kugellaufbahnen und zwei Käfigteilen, die aus Kunststoff bestehen können. Sie sorgen dafür, daß der Kugelumlaufschuh zu einer kom pletten und kompakten Einheit wird, in welcher die Kugeln störungsfrei aus den kraftübertragenden Laufbahnbereichen in die Rückführkanäle umgelenkt werden und somit ein Kugelumlauf entsteht. Die beiden Käfigteile werden jeweils zusammengesteckt, wobei sie den Einsatzkörper und die Kugeln verliersicher halten. Dieses ist für die Montage von großem Vorteil.

Die eingelegten Rollen können als Vorspannungs-Einstellelemente bzw. als Ausgleichselemente bei großen Laufbahntoleranzen verwendet werden. Es besteht also die Möglichkeit, die Lageranordnung komplett aus spanlos geform ten Teilen herzustellen. Die daraus resultierenden Toleranzen in den Kugel laufbahnen können durch Zusortieren der Rollen zusätzlich zum Zusortieren der Kugeln kompensiert werden. Außerdem können Winkelfehler in den Laufbah nen ausgeglichen werden, da die Stahlplatten in radialer Richtung selbstein stellend sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen von einem Profilrohr um gebenen Längenendbereich einer Welle;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Welle gemäß Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Welle und das Profilrohr gemäß Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Welle und das Profilrohr gemäß Linie IV-IV der Fig. 1;

Fig. 5 die Käfigteile und den Einsatzkörper eines Kugelumlauf schuhs, wie sie in einem Querschnitt gemäß Linie V-V der

Fig. 6 erscheinen, jedoch in explosionsartiger Darstel lung;

Fig. 6 eine Ansicht der Mantelfläche des Kugelumlaufschuhs;

Fig. 7 einen Teilquerschnitt durch die Welle und das Profilrohr mit einem Einsatzkörper in abgewandelter Ausführung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Eine in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Vorrichtung zur Übertragung von Drehmomenten weist eine Welle 1 auf, deren Drehmoment auf ein Profilrohr 2 übertragen werden soll. Die Welle 1 ist in einem Längenendbereich von dem Profilrohr 2 umgeben. Hier weist sie Nuten 3 auf, die an ihrer äußeren Ober fläche achsparallel angeordnet sind. Es sind zwei solche Nuten 3 diametral gegenüberliegend an der Welle angeordnet. In den Nuten 3 sind Rollen 4 teilweise eingelegt. Jede Nut 3 hat einen kreisbogenförmigen Querschnitt, wobei der Durchmesser des Kreisbogens dem Durchmesser der eingelegten Rolle 4 entspricht. Die Rollen 4 dienen der formschlüssigen Verbindung der Welle 1 in Umfangsrichtung mit dem Profilrohr 2. In Fig. 1 sind in der Nut 3 zwei axial hintereinander angeordnete Rollen 4 dargestellt. An jeder Seite der Welle 1, die eine Nut 3 aufweist, befindet sich ein Kugelumlaufschuh. Dieser besteht aus einem Einsatzkörper 5, einem inneren Käfigteil 6, einem äußeren Käfigteil 7 und zwischen den Käfigteilen angeordneten Kugeln. Im zusammen gesetzten Zustand enthält der Kugelumlaufschuh einen Laufbahnbereich mit kraftübertragenden Kugeln 8, einen Rückführkanal mit rücklaufenden Kugeln 9 und zwei Umlenkbereiche, die den kraftübertragenden Laufbahnbereich und den Rückführkanal jeweils an einem Ende miteinander verbinden.

Von jedem Kugelumlaufschuh liegt der Einsatzkörper 5 mit seiner inneren, gewölbten Oberfläche an der Welle 1 an und weist hier eine Nut 10 auf, mit welcher er die aus der Nut 3 der Welle 1 herausragenden Bereiche der Rollen 4 formschlüssig umgibt. An seiner von der Welle 1 abgewandten Seite weist der Einsatzkörper 5 aus Stahl zwei achsparallele Laufbahnen 12 für die kraftüber tragenden Kugeln 8 auf. Sie sind die inneren Laufbahnen des von den um laufenden Kugeln gebildeten Linearlagers, die äußeren Laufbahnen sind an der inneren Oberfläche des Profilrohres ausgebildet. Das Profilrohr 2 ist also gegen über der Welle 1 in Axialrichtung verschiebbar wälzgelagert.

Für die axiale Festlegung der Kugelumlaufschuhe an der Welle 1 weist diese eine umlaufende Schulter 12 auf, an welcher sich jeweils das innere Käfigteil 6 eines Kugelumlaufschuhs mit einem Ende axial abstützt. An dem anderen Ende des Umlaufschuhs liegt ein Sprengring 13 an, der hier in eine Ringnut der Welle 1 eingesetzt ist. Jeder Umlaufschuh ist daher sowohl in axialer Richtung als auch infolge der Rollen 4 in Umfangsrichtung an der Welle 1 festgelegt.

In Fig. 7 ist ein Einsatzkörper dargestellt, der an seiner inneren Oberfläche eine angeformte Mitnehmernase 14 aufweist, mit welcher er in die Nut 3 der Welle 1 eingreift, um eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung der Welle 1 mit dem Profilrohr 2 zu erhalten. Statt einer Rolle greift hier also die Mitnehmernase 14 in die achsparallele Nut 3 der Welle 1 ein. Die Nut 3 ist komplementär zur Außenseite der Mitnehmernase 14 ausgebildet.

Bezugszeichenliste

1

Welle

2

Profilrohr

3

Nut

4

Rolle

5

Einsatzkörper

6

inneres Käfigteil

7

äußeres Käfigteil

8

kraftübertragende Kugel

9

rücklaufende Kugel

10

Nut

11

Laufbahn

12

Schulter

13

Sprengring

14

Mitnehmernase

Claims

1. Vorrichtung mit einer Welle (1) zur Übertragung von Drehmomenten auf ein Profilrohr (2), von welchem ein Längenendbereich der Welle (1) umgeben und das relativ zu der Welle (1) axial verschiebbar ist, wobei zwischen der Welle (1) und dem Profilrohr (2) mehrere jeweils endlose Reihen von umlaufenden Wälzkörpern als Linearführungselemente angeordnet sind, dadurch gekenn zeichnet, daß an der Welle (1) Einsatzkörper (5) aus Stahl befestigt sind, an denen Laufbahnen (12) für kraftübertragende Wälzkörper der Reihen ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in endlosen Reihen umlaufenden Wälzkörper Kugeln (8, 9) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Längen endbereich der Welle (1) mehrere Kugelumlaufschuhe angeordnet sind, von denen jeder aus einem gehärteten Einsatzkörper (5) aus Stahl, einem äußeren Käfigteil (7) und einem inneren Käfigteil (6) zusammengesetzt ist, wobei diese Teile einen Laufbahnbereich für kraftübertragende Kugeln (8) sowie zwei Umlenkbereiche und einen Rückführkanal für rücklaufende Kugeln (9) bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kugelumlaufschuh von dem Einsatzkörper (5) aus Stahl, dem äußeren Käfigteil (7) und dem inneren Käfigteil (6) zwei Umläufe mit jeweils einem Laufbahnbe reich für kraftübertragende Kugeln (8) sowie zwei Umlenkbereichen und einem Rückführkanal für rücklaufende Kugeln (9) gebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Längen endbereich der Welle (1) zwei Kugelumlaufschuhe diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz körper (5) gegenüber der Welle (1) mit einer Rolle (4) formschlüssig festgelegt ist, die in eine achsparallele Nut (3) der Welle (1) und eine komplementäre, an der Innenseite des Einsatzkörpers (5) ausgebildete Nut (10) eingesetzt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz körper gegenüber der Welle (1) mit einer angeformten Mitnehmernase (14) formschlüssig festgelegt ist, die in eine achsparallele Nut (3) der Welle (1) eingesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kugel umlaufschuh an der Welle (1) zwischen einer angeformten Schulter (12) und einem Sprengring (13) axial festgelegt ist, der in eine Ringnut der Welle (1) eingesetzt ist.