DE202004012490U1

DE202004012490U1 - Doppelgelenk zur gelenkartigen Verbindung zweier Bauteile, vorzugsweise für Lenksäulen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE202004012490U1
Application number: DE200420012490
Authority: DE
Original assignee: Willi Elbe Gelenkwellen GmbH and Co KG
Current assignee: Willi Elbe Gelenkwellen GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2014-08-04

Abstract

Doppelgelenk zur gelenkartigen Verbindung zweier Bauteile, vorzugsweise für Lenksäulen von Kraftfahrzeugen, mit einem hülsenartigen Grundkörper, von dem einander gegenüberliegend zwei Paare von Gabelarmen abstehen, die Gelenkbolzen von Zapfenkreuzen aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Gabelarmpaar (5, 6), in Achsrichtung des Grundkörpers (1) gesehen, winkelversetzt zum anderen Gabelarmpaar (7, 8) so angeordnet ist, daß die beiden Zapfenkreuze (9, 10; 13, 14) gegeneinander verdreht sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelgelenk zur gelenkartigen Verbindung zweier Bauteile, vorzugsweise für Lenksäulen von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei Lenksäulen von Kraftfahrzeugen werden Kardangelenke, die zu den drehstarren Kupplungen gehören, eingesetzt, um Winkelverlagerungen des Lenkstranges auszugleichen. Da bauliche Zwänge im Motorraum es unmöglich machen, Lenkrad und Lenkgetriebe direkt mit einer starren Welle zu verbinden, sind Winkelverlagerungen im Lenkstrang unvermeidbar.
Ein Kardangelenk hat im winkelgebeugten Zustand die Eigenschaft, daß bei konstanter Winkelgeschwindigkeit an der Eingangsseite die Winkelgeschwindigkeit an der Ausgangsseite um den Eingangswert schwankt. Diese Eigenschaft wird als Ungleichförmigkeit bezeichnet. Die Schwankungsamplitude dieser Sinus-ähnlichen Schwingung hängt alleine vom Winkel zwischen den beiden Drehachsen ab und wächst mit größer werdendem Auslenkungswinkel. Wird mehr als ein Gelenk eingesetzt, kann durch Verdrehen der Gelenke gegeneinander die Schwankungsamplitude der Einzelgelenke teilweise kompensiert und die Schwankungsamplitude der gesamten Gelenkkette verringert und minimiert werden. In bestimmten Fällen, zum Beispiel bei zwei Gelenken mit gleichem Auslenkungswinkel, kann die Ungleichförmigkeit der Gelenkkette vollkommen kompensiert werden. In einem Doppelgelenk ist diese Anordnung umgesetzt; hier sind auch bei großem Auslenkungswinkel die Winkelgeschwindigkeiten an beiden Enden synchron.
Bei Lenksäulen machen sich die Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit des Lenkstranges als Schwankungen des erforderlichen Lenkmomentes störend für den Fahrer bemerkbar, so daß eine Minimierung der Schwankungen Entwicklungsziel ist. Bei großen Beugungswinkeln werden deshalb in Lenksäulen Doppelgelenke eingesetzt.
Da der Verlauf eines Lenkstranges räumlichen Zwängen unterliegt, lassen sich die Beugungswinkel meist nur in engen Grenzen beeinflussen. So treten Einbausituationen mit deutlich unterschiedlichen Auslenkungswinkeln der Gelenke auf, bei denen sich die Ungleichförmigkeit der Gelenkkette – selbst durch optimales Verdrehen und einer geeigneten Kombination von Einzel- und Doppelgelenken – nicht auf geforderte Werte verringern läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Doppelgelenk so auszubilden, daß die Schwankungen des Lenkmomentes nicht mehr oder nur in sehr geringem, nicht mehr störendem Maße wahrgenommen werden.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Doppelgelenk erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Doppelgelenk bildet ein Versatzgelenk, mit dem durch Verdrehen der beiden Zapfenkreuze bzw. Kreuzgelenke gegeneinander eine künstliche Ungleichförmigkeit hervorgerufen wird. Mit ihr läßt sich in bestimmten Einbausituationen durch geschickten Winkelversatz die Ungleichförmigkeit der Gelenkkette zumindest reduzieren. Damit können insbesondere bei ungünstigem Lenkstrangverlauf und in Kombination mit mindestens einem weiteren Einzelgelenk die Schwankungen des Lenkmomentes auf ein Minimum reduziert oder gar eliminiert werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
1 im Axialschnitt ein erfindungsgemäßes Doppelgelenk, mit dem zwei Bauteile kreuzgelenkartig miteinander verbunden sind,
2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in 3,
3 das erfindungsgemäße Doppelgelenk in perspektivischer Darstellung,
4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV in 3,
5 in perspektivischer Darstellung ein herkömmliches Doppelgelenk,
6 in vereinfachter Darstellung eine Gelenkkette mit mehreren Gelenken.
Das Gelenk ist ein Doppelgelenk, das vorteilhaft in Lenksäulen von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Das Gelenk hat einen ringförmigen Grundkörper 1, der einen zylindrischen Mantel 2 aufweist. Er hat an seinen beiden Stirnseiten jeweils zwei abstehende augenförmige Gabelarme 5, 6 und 7, 8, in denen Enden zweier Gelenkbolzen 9, 10 aufgenommen sind. Mit ihnen werden Bauteile 11, 12 an das Doppelgelenk angeschlossen. Die Gelenkbolzen 9, 10 sind in halber Länge von weiteren Gelenkbolzen 13, 14 durchsetzt. Auf diese Weise sind die Bauteile 11, 12 über die beiden Gelenkbolzen 9, 13 und 10, 14 (Zapfenkreuze) kardangelenkig mit dem Doppelgelenk verbunden.
Die Gabelarme 5, 6 bzw. 7, 8 liegen jeweils parallel zueinander und haben jeweils eine Aufnahmeöffnung 15, 16 bzw. 17, 18. Die Enden der Gelenkbolzen 9, 10 sitzen in den Aufnahmeöffnungen 15 bis 18 mit Preßsitz. Auch die Gelenkbolzen 13, 14 sind mit ihren Enden mit Preßsitz in Schenkeln einer endseitigen Gabel 19, 20 der Bauteile 11, 12 befestigt. Auf diese Weise können die Bauteile 11, 12 um die Achse der Gelenkbolzen 9, 10 sowie um die Achsen der Gelenkbolzen 13, 14 gegenüber dem Doppelgelenk verschwenkt werden.
Die diametral einander gegenüberliegenden Gabelarme 5, 6 sind gegenüber den diametral einander gegenüberliegenden Gabelarmen 7, 8 in Umfangsrichtung des Grundkörpers 1 versetzt angeordnet. Die Größe des Winkelversatzes zwischen den an den beiden Stirnseiten 3, 4 des Grundkörpers 1 befindlichen Gabelarmen 5, 6 und 7, 8 richtet sich nach der Größe der auszugleichenden Ungleichförmigkeit der Gelenkkette unter Berücksichtigung des vorhandenen Einbauraumes. Wie 6 beispielhaft zeigt, sind die über Gelenke miteinander verbundenen Bauteile 11, 12, 21, 22 jeweils unter dem Winkel α, β, γ zueinander angeordnet, wobei diese Winkel unterschiedlich groß sind. Das Gelenk zwischen den Bauteilen 11 und 12 kann wegen des großen Beugewinkels γ ein Versatzgelenk sein. Je nach Winkellage kann auch das Gelenk zwischen den Bauteilen 12 und 21 (Beugewinkel β) ein Versatzgelenk sein. Da für diese Getriebekette innerhalb eines Kraftfahrzeuges nur ein begrenzter Einbauraum zur Verfügung steht, können die Winkel α, β, γ durch entsprechenden Winkelversatz der Gabelarme 5 bis 8 optimiert werden, um eine künstliche Ungleichförmigkeit in der Gelenkkette zu erreichen. Diese Ungleichförmigkeit wird so gewählt, daß die aufgrund der Einbausituation gegebene zwangsläufige Ungleichförmigkeit im Idealfall ausgeglichen, zumindest aber so weit verringert wird, daß die Schwankungen des Lenkmomentes beim Lenkvorgang für den Fahrer am Lenkrad 23 nicht mehr störend sind.
Aufgrund der beschriebenen Ausbildung kann die Ungleichförmigkeit vorteilhaft auf Werte < 5 % gehalten werden.
Wie 2 zeigt, haben die Gabelarme 5 bis 8 Innenflächen 24 bis 27, die, in Achsrichtung des Doppelgelenkes gesehen, auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegen, dessen Mittelpunkt auf der Achse des Doppelgelenkes liegt. An die Enden der gekrümmten Innenflächen 24 bis 27 schließen stumpfwink lig Schrägflächen 28 bis 33 an, die stetig gekrümmt in die zylindrische Innenwand 34 des Mantels 2 des Grundkörpers 1 übergehen. Von den Gabelarmen 7, 8 ist in 2 nur die eine Schrägfläche 32, 33 zu erkennen.
Innerhalb des Doppelgelenkes sind die beiden Bauteile 11, 12 kugelgelenkartig miteinander verbunden, wobei das Bauteil 1 mit einer Gelenkpfanne 35 versehen ist, die eine Gelenkkugel 36 des Bauteiles 12 teilweise umgreift.
Das Doppelgelenk gemäß den 1 bis 3 mit den winkelversetzten Gabelarmen 5 bis 8 kann mit einem Doppelgelenk innerhalb eines Getriebestranges kombiniert werden, bei dem die Gabelarme 5 bis 8 nicht gegeneinander winkelversetzt sind. Ein solches Doppelgelenk ist in den 4 und 5 dargestellt. Erkennbar ist, daß die beiden Gabelarme 5, 6 und 7, 8 an den Stirnseiten 3, 4 des Grundkörpers 1 jeweils auf gleicher Höhe liegen, in Achsrichtung des Grundkörpers 1 gesehen. Im übrigen ist das Doppelgelenk gemäß den 4 und 5 gleich ausgebildet wie das Doppelgelenk gemäß den 1 bis 3.
Die beschriebenen Doppelgelenke sind einstückig ausgebildet und lassen sich problemlos mit den miteinander zu verbindenden Bauteilen koppeln.
Hat der Getriebestrang nur zwei miteinander zu verbindende Bauteile, dann kann auch nur ein Doppelgelenk mit winkelversetzten Augen verwendet werden.

Claims

Doppelgelenk zur gelenkartigen Verbindung zweier Bauteile, vorzugsweise für Lenksäulen von Kraftfahrzeugen, mit einem hülsenartigen Grundkörper, von dem einander gegenüberliegend zwei Paare von Gabelarmen abstehen, die Gelenkbolzen von Zapfenkreuzen aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Gabelarmpaar (5, 6), in Achsrichtung des Grundkörpers (1) gesehen, winkelversetzt zum anderen Gabelarmpaar (7, 8) so angeordnet ist, daß die beiden Zapfenkreuze (9, 10; 13, 14) gegeneinander verdreht sind.
Doppelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelarmpaare (5, 6; 7, 8) von Stirnseiten (3, 4) des Grundkörpers (1) abstehen.
Doppelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelarme (5 bis 8) gleich ausgebildet sind.
Doppelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelarme (5 bis 8) Innenflächen (24 bis 27) haben, die, in Achsrichtung des Grundkörpers (1) gesehen, zumindest teilweise auf einem gemeinsamen Kreis liegen.
Doppelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Innenflächen (24 bis 27) der Gabelarme (5 bis 8) in der Achse des Grundkörpers (1) liegt.