DE20318654U1 - Bearing arrangement for steering shaft of vehicle, comprising at least one linear projection alongside inner shaft - Google Patents

Bearing arrangement for steering shaft of vehicle, comprising at least one linear projection alongside inner shaft Download PDF

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Abstract

The arrangement is assembled of an outer (2) and an inner shaft (1) axially moving inside the outer shaft (2) provided with several grooves (5a, 5b, 5c) along its outer surface for the accommodation of parallel rows of balls (4). The inner surface of the outer shaft (2) is provided with axial grooves (8) engaging with linear projections (7a, 7b) axially positioned at the outer surface of the inner shaft (1), but leaving a small gap, facilitating a full contact between both areas (7a, 7b, 8) only when the ball bearing (3) ceases to work.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung für Kraftfahrzeuglenkwellen zur Drehmomentübertragung zwischen einer Innenwelle und einer diese umgebenden Hohlwelle bei gleichzeitiger Verschieblichkeit in Axiallängsrichtung der Innenwelle relativ zur Hohlwelle mit dem im gattungsbildenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a bearing device for motor vehicle steering shafts for torque transmission between an inner shaft and a hollow shaft surrounding it simultaneous displaceability in the axial longitudinal direction of the inner shaft relative to the hollow shaft with in the generic part of the claim 1 mentioned features.

Die geschilderten Lagervorrichtungen sind im Stand der Technik als Kugelumlaufführungen oder als Kugelschiebeführungen bekannt, wobei in den genannten Lagervorrichtungen in der Regel Stahlkugeln als Wälzkörper eingesetzt werden. Derartige Lagervorrichtungen ermöglichen im Einsatz beispielsweise eine Änderung der Längenausdehnung von Kraftfahrzeuglenkwellen innerhalb verstellbarer Lenksäulensysteme und haben sich dort prinzipiell bewährt.The storage devices described are in the prior art as recirculating ball guides or as ball sliding guides known, as a rule in the mentioned storage devices Steel balls used as rolling elements become. Such storage devices enable, for example, in use a change the linear expansion of motor vehicle steering shafts within adjustable steering column systems and have proven themselves there in principle.

Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass in seltenen Fällen die mittels der Wälzkörper vorgenommene Drehmomentübertragung in Folge Ausfalls von Bauelementen nicht mehr gewährleistet ist. Derartige Rahmenbedingungen führen bei den herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten Systemen zwangsläufig zu einem Totalausfall der gesamten Lenksäulenbaugruppe, so dass Lenkkräfte vom Fahrer nicht mehr auf das angeschlossene Lenkgetriebe bzw. die Räder übertragen werden können.However, it has been in practice shown that in rare cases the one made by means of the rolling elements torque transmission as a result of component failure no longer guaranteed is. Such framework conditions lead to the conventional Systems inevitably known from the prior art a total failure of the entire steering column assembly, so that steering forces from No longer transfer the driver to the connected steering gear or the wheels can be.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den vorgenannten Mangel zu beseitigen und eine Lagervorrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass auch bei Ausfall der üblichen Drehmomentübertragungselemente im Sinne einer durch Redundanz gekennzeichneten Sicherheitsphilosophie eine Drehmomentübertragung gewährleistet ist, wobei gleichzeitig dem Bediener ein Hinweis auf den Ausfall wesentlicher Bauelemente der Lagervorrichtung gegeben wird.The object of the present invention consists in eliminating the aforementioned shortcoming and a storage device of the generic type so to further develop that even if the usual torque transmission elements fail in the sense of a security philosophy characterized by redundancy a torque transmission guaranteed is, at the same time the operator an indication of the failure essential components of the storage device is given.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 offenbarte technische Lehre gelöst.This object is achieved by the together with the generic characteristics in the characterizing Part of claim 1 disclosed technical teaching solved.

Erfindungswesentlich ist dabei, dass am Außenumfang der Innenwelle mindestens ein sich in Axiallängsrichtung erstreckender Nockenvorsprung angeordnet ist, welcher in eine korrespondierende Aufnahmenut an der Innenkontur der Hohlwelle dergestalt aufgenommen ist, dass im Zusammenbauzustand von Hohlwelle und Innenwelle ein Luftspalt zwischen der Oberfläche des Nockenvorsprunges und der Oberfläche der Aufnahmenut gegeben ist.It is essential to the invention that on the outer circumference the inner shaft is arranged at least one cam projection extending in the axial longitudinal direction is, which in a corresponding receiving groove on the inner contour the hollow shaft is received in such a way that in the assembled state of hollow shaft and inner shaft an air gap between the surface of the Cam projection and the surface the receiving groove is given.

Durch die geschilderte Gestaltung ist zum einen gewährleistet, dass im normalen Betriebszustand Nockenvorsprung und Aufnahmenut zwar in Überdeckung, jedoch nicht in unmittelbarem Kontakt stehen. Die Drehmomentübertragung erfolgt mittels der üblicherweise in der Lagervorrichtung befindlichen Mehrzahl von in Lagernuten aufgenommen Wälzkörpern. Sollten die für die Drehmomentübertragung vorhandenen Bauteile ihre Funktion nicht mehr erfüllen können, so findet zwangsläufig eine Relativverdrehung zwischen Hohlwelle und Innenwelle statt. Durch diese Drehbewegung relativ zueinander kommt die Nockenvorsprungoberfläche an der Aufnahmenutoberfläche zur Anlage, so dass über die nunmehr in Kontakt befindlichen Oberflächen eine Drehmomentübertragung erfolgen kann.Through the described design is guaranteed on the one hand that in the normal operating state, cam projection and receiving groove although in overlap, but are not in direct contact. The torque transmission is usually done by means of in the bearing device a plurality of in bearing grooves added rolling elements. Should the for the torque transmission existing components can no longer fulfill their function, so inevitably takes place a relative rotation between the hollow shaft and the inner shaft instead. By this rotational movement relative to each other comes on the cam projection surface Aufnahmenutoberfläche to the facility so that over the surfaces now in contact with a torque transmission can be done.

Spezielle Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre ergeben sich zusätzlich aus den in den Unteransprüchen dargelegten Merkmalen.Special developments of the teaching according to the invention arise additionally from the in the subclaims characteristics set out.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn an der Außenkontur der Innenwelle drei Nockenvorsprünge symmetrisch angeordnet sind, die in drei korrespondierende Aufnahmenuten an der Innenkontur der Hohlwelle eingreifen. Diese Ausgestaltung kann einer erhöhten Drehmomentübertragung bei Ausfall der regulären Drehmomentübertragungselemente dienen.It has proven to be particularly beneficial proven if on the outside contour three cam projections on the inner shaft are arranged symmetrically in three corresponding grooves engage the inner contour of the hollow shaft. This configuration can an elevated torque transmission in the event of failure of the regular Torque transmitting elements serve.

Es hat sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, dass der jeweilige Nockenvorsprung sowie die korrespondierende Aufnahmenut jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Herstellung eines derartigen Querschnittes lässt sich mit üblichen Werkzeugmaschinen kostengünstig herstellen, wobei gleichzeitig eine zuverlässige Drehmomentübertragung der Paarung Nockenvorsprung/Aufnahmenut gewährleistet ist.It has also proven beneficial proved that the respective cam projection as well as the corresponding one Receiving groove each have a semicircular cross section. The production of such a cross-section can be done with conventional ones Machine tools inexpensively produce, while at the same time reliable torque transmission the pairing of cam projection / receiving groove is guaranteed.

Das Maß für den Luftspalt zwischen Nockenvorsprungoberfläche und Aufnahmenutoberfläche sollte zweckmäßigerweise im Bereich von 0,5 mm bis 2,0 mm liegen. Ein derartiges Spaltmaß bietet die Gewähr, dass durch das dadurch vorhandene Verdrehspiel zwischen Hohlwelle und Innenwelle beispielsweise der Fahrer eines Kraftfahrzeuges auf die eingeschränkte Funktion des von ihm bedienten Lenksystems aufmerksam wird.The measure of the air gap between the cam projection surface and Groove surface should expediently are in the range of 0.5 mm to 2.0 mm. Such a gap size offers the guarantee that due to the resulting backlash between the hollow shaft and inner shaft, for example, the driver of a motor vehicle the restricted Function of the steering system operated by him becomes aware.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.In the following an embodiment of the Object of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung im Zusammenbauzustand von Innenwelle und Außenwelle und 1 a perspective view of the bearing device according to the invention in the assembled state of the inner shaft and outer shaft and

2 eine Schnittdarstellung der Lagervorrichtung entlang der Schnittlinie B–B aus 1. 2 a sectional view of the bearing device along the section line BB 1 ,

Die in der 1 perspektivisch dargestellte Lagervorrichtung 3 dient zur Drehmomentübertragung zwischen einer Innenwelle 1 und einer diese umgebenden Hohlwelle 2. Die in ihrer Gesamtheit mit 3 bezeichnete Lagervorrichtung befindet sich im Überlappungsbereich zwischen Innenwelle 1 und Hohlwelle 2 und weist eine Mehrzahl von Wälzkörpern 4 auf, welche in drei über den Umfang der Innenwelle verteilten Lagernuten 5a, 5b, 5c aufgenommen sind. Die Lagernuten sind in Axiallängsrichtung der Innenwelle angeordnet, können jedoch auch eine andere, beispielsweise schräg zur Axiallängsrichtung verlaufende Ausrichtung haben. In der Innenkontur der Hohlwelle sind jeweils korrespondierende Lagernuten 6a, 6b und 6c ausgespart. Unter normalen Betriebsbedingungen gewährleisten die in den Lagernuten aufgenommenen Wälzkörper 4 eine Drehmomentübertragung zwischen Hohlwelle 2 und Innenwelle 1, wobei gleichzeitig eine translatorische Relativbewegung in Axiallängsrichtung zwischen Innenwelle 1 und Hohlwelle 2 möglich ist.The in the 1 Storage device shown in perspective 3 is used for torque transmission between an inner shaft 1 and a hollow shaft surrounding it 2 , The whole with 3 designated bearing device is located in the overlap area between the inner shaft 1 and hollow shaft 2 and has a plurality of rolling elements 4 which in three bearing grooves distributed over the circumference of the inner shaft 5a . 5b . 5c are included. The bearing grooves are arranged in the axial longitudinal direction of the inner shaft, but can also have a different, for example oblique to the axial longitudinal direction. In the inner contour the hollow shaft are corresponding bearing grooves 6a . 6b and 6c spared. The rolling elements in the bearing grooves guarantee under normal operating conditions 4 a torque transmission between the hollow shaft 2 and inner shaft 1 , at the same time a translational relative movement in the axial longitudinal direction between the inner shaft 1 and hollow shaft 2 is possible.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Lagervorrichtung 3 im Wesentlichen aus einer Kugelumlauflagerung, deren Konstruktionsprinzip allgemein bekannt ist und worauf aus diesem Grunde bei der Beschreibung der Erfindung vorliegend verzichtet wird.In the illustrated embodiment, the storage device 3 essentially from a recirculating ball bearing, the design principle of which is generally known and for which reason the description of the invention is omitted here.

Der 1 bzw. 2 ist darüber hinaus zu entnehmen, dass am Außenumfang der Innenwelle drei symmetrisch über den Umfang verteilt zwischen den Lagernuten 5a, 5b, 5c mit den darin angeordneten Wälzkörpern 4 drei Nockenvorsprünge 7a, 7b, 7c angeordnet sind. Diese Nockenvorsprünge greifen in korrespondierende Aufnahmenuten 8a, 8b, 8c an der Innenkontur der Hohlwelle 2 ein.The 1 respectively. 2 it can also be seen that on the outer circumference of the inner shaft three symmetrically distributed over the circumference between the bearing grooves 5a . 5b . 5c with the rolling elements arranged in it 4 three cam projections 7a . 7b . 7c are arranged. These cam projections engage in corresponding receiving grooves 8a . 8b . 8c on the inner contour of the hollow shaft 2 on.

Der vergrößerten Schnittdarstellung der 2 ist zu entnehmen, dass sich zwischen der Oberfläche des jeweiligen Nockenvorsprunges 7 und der Oberfläche der korrespondierenden Aufnahmenut 8 jeweils ein Luftspalt 9 befindet. Dieser Luftspalt 9 verhindert eine direkte Kontaktierung zwischen den Nockenvorsprüngen und den Aufnahmenuten 8 im normalen Betriebszustand. Sollte jedoch der Fall eintreten, dass die Wälzlagerkörper 4 ihre Funktion zur Drehmomentübertragung nicht mehr erfüllen können, so findet eine leichte Verdrehung zwischen Innenwelle 1 und Hohlwelle 2 statt, sofern an einem der beiden Bauteile ein Drehmomentangriff erfolgt. Die relative Verdrehung zwischen Innenwelle 1 und Hohlwelle 2 führt zu einer Anlage eines Teiles der Oberfläche der Nockenvorsprünge 7a, 7b, 7c an der Oberfläche der korrespondierenden Aufnahmenuten 8a, 8b, 8c, mit dem sich der jeweilige Nockenvorsprung in Überdeckung befindet. Somit ist gewährleistet, dass nach der Relativverdrehung zwischen Innenwelle 1 und Hohlwelle 2 wieder eine Drehmomentübertragung erfolgen kann. Dem Bediener einer Kraftfahrzeuglenksäule, in die eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung eingebaut ist, wird durch das erhöhte Spiel bei der Verdrehbewegung signalisiert, dass ein nicht regulärer Fahrzustand gegeben ist. Trotz des Ausfalls wichtiger Bauelemente der Lagervorrichtung 3 ist somit im Sinne einer entsprechenden Sicherheitsphilosophie eine Drehmomentübertragung trotzdem noch möglich.The enlarged sectional view of the 2 it can be seen that there is between the surface of the respective cam projection 7 and the surface of the corresponding receiving groove 8th one air gap each 9 located. This air gap 9 prevents direct contact between the cam projections and the receiving grooves 8th in normal operating condition. However, should the case occur that the rolling bearing body 4 can no longer perform their torque transmission function, there is a slight twist between the inner shaft 1 and hollow shaft 2 instead if a torque attack occurs on one of the two components. The relative rotation between the inner shaft 1 and hollow shaft 2 leads to a part of the surface of the cam projections 7a . 7b . 7c on the surface of the corresponding grooves 8a . 8b . 8c , with which the respective cam projection is in overlap. This ensures that after the relative rotation between the inner shaft 1 and hollow shaft 2 torque transmission can take place again. The operator of a motor vehicle steering column, in which a bearing device according to the invention is installed, is signaled by the increased play during the twisting movement that an irregular driving state is present. Despite the failure of important components of the bearing device 3 torque transmission is therefore still possible in the sense of a corresponding safety philosophy.

Im dargestellten Beispiel ist der Querschnitt von Aufnahmenuten 8a, 8b, 8c und Nockenvorsprüngen 7a, 7b, 7c halbkreisförmig ausgeführt. Natürlich sind auch andere Querschnittsausführungen denkbar. Ebenso ist eine andere Anzahl von Nockenvorsprüngen 7 möglich. Der Luftspalt sollte im Bereich von 0,5 mm bis 2,0 mm liegen, da dadurch zwar ein Spiel zwischen Innenwelle 1 und Hohlwelle 2 bei Ausfall der Wälzkörper 4 gegeben ist, dieses jedoch dem Fahrer eines Kraftfahrzeuges nicht das Gefühl einer kritischen Fahrzustandes vermittelt.In the example shown, the cross section of receiving grooves 8a . 8b . 8c and cam projections 7a . 7b . 7c executed semi-circular. Of course, other cross-sectional designs are also conceivable. There is also a different number of cam projections 7 possible. The air gap should be in the range of 0.5 mm to 2.0 mm, as this will cause play between the inner shaft 1 and hollow shaft 2 if the rolling elements fail 4 is given, but this does not give the driver of a motor vehicle the feeling of a critical driving condition.

11
Innenwelleinner shaft
22
Hohlwellehollow shaft
33
Lagervorrichtungbearing device
44
Wälzkörperrolling elements
5a, 5b, 5c5a, 5b, 5c
Lagernutbearing groove
6a, 6b, 6c6a, 6b, 6c
Lagernutbearing groove
7a, 7b, 7c7a, 7b, 7c
Nockenvorsprungcam lobe
8a, 8b, 8c8a, 8b, 8c
Aufnahmenutreceiving groove
99
Luftspaltair gap

Claims (4)

Lagervorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuglenkwellen zur Drehmomentübertragung zwischen einer Innenwelle und einer diese umgebenden Hohlwelle bei gleichzeitiger Verschieblichkeit in Axiallängsrichtung der Innenwelle relativ zur Hohlwelle mit einer Mehrzahl von in mindestens zwei Lagernuten aufgenommenen Wälzkörpern, wobei die Lagernuten jeweils zu einem Teil in der Außenkontur der Innenwelle und zum anderen Teil in der Innenkontur der Hohlwelle ausgespart sind, dadurch gekennzeichnet dass am Außenumfang der Innenwelle (1) mindestens ein sich in Axiallängsrichtung erstreckender Nockenvorsprung (7a, 7b, 7c) angeordnet ist, welcher in eine korrespondierende Aufnahmenut (8a, 8b, 8c) an der Innenkontur der Hohlwelle (2) dergestalt aufgenommen ist, dass im Zusammenbauzustand von Hohlwelle (2) und Innenwelle (1) ein Luftspalt (9) zwischen der Oberfläche des Nockenvorsprunges (7a, 7b, 7c) und der Oberfläche der Aufnahmenut (8a, 8b, 8c) gegeben ist.Bearing device, in particular for motor vehicle steering shafts, for transmitting torque between an inner shaft and a hollow shaft surrounding it, while at the same time being displaceable in the axial longitudinal direction of the inner shaft relative to the hollow shaft, with a plurality of rolling elements accommodated in at least two bearing grooves, the bearing grooves each partly in the outer contour of the inner shaft and partly Part are recessed in the inner contour of the hollow shaft, characterized in that on the outer circumference of the inner shaft ( 1 ) at least one cam projection extending in the axial longitudinal direction ( 7a . 7b . 7c ) is arranged, which in a corresponding receiving groove ( 8a . 8b . 8c ) on the inner contour of the hollow shaft ( 2 ) is included in such a way that in the assembled state of the hollow shaft ( 2 ) and inner shaft ( 1 ) an air gap ( 9 ) between the surface of the cam projection ( 7a . 7b . 7c ) and the surface of the receiving groove ( 8a . 8b . 8c ) given is. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenkontur der Innenwelle (1) drei Nockenvorsprünge (7a, 7b, 7c) symmetrisch angeordnet sind, die in drei korrespondierende Aufnahmenuten (8a, 8b, 8c) an der Innenkontur der Hohlwelle (2) eingreifen.Bearing device according to claim 1, characterized in that on the outer contour of the inner shaft ( 1 ) three cam projections ( 7a . 7b . 7c ) are arranged symmetrically in three corresponding grooves ( 8a . 8b . 8c ) on the inner contour of the hollow shaft ( 2 ) intervene. Lagervorrichtung für nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Nockenvorsprung (7a, 7b, 7c) sowie die korrespondierende Aufnahmenut (8a, 8b, 8c) jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.Bearing device for according to one of claims 1 or 2, characterized in that the respective cam projection ( 7a . 7b . 7c ) and the corresponding groove ( 8a . 8b . 8c ) each have a semicircular cross section. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß des Luftspaltes (9) im Bereich von 05, mm bis 2,0 mm liegt.Bearing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the dimension of the air gap ( 9 ) is in the range of 05 mm to 2.0 mm.
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