DE2209170C3 - Lagerung für axialverschiebliche und in Drehrichtung miteinander kuppelbare teleskopartig ineinander geführte Gelenkwellen, insbesondere für Lenksäulen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

so

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung für axialverschiebliche und in Drehrichtung miteinander kuppelbare, teleskopartig geführte Gelenkwellen, insbesondere für Lenksäulen von Kraftfahrzeugen, wobei die Führung und die Kraftübertragung durch in endloser Reihe zwischen dem inneren und äußeren Wellenteil abwälzbare Kugeln erfolgt, die in achsparallelen und einander radial gegenüberliegenden, an beiden Enden *° durch kurvenförmige Umlenkbogen geschlossene Umlaufbahnen geführt sind, wobei der Kugelrücklauf radial innerhalb der belasteten Kugeln erfolgt.

Bei derartigen Lagerungen ist es wichtig, daß eine reibungs- und verschleißarme Axialverschiebung zwi- ** sehen den teleskopierbaren Wellenteilen stattfindet und die einwandfreie Übertragung eines Drehmoments sowohl für sich als auch während einer Axialverschiebung möglich ist Insbesondere ist es erwünscht, daß alle Bewegungen der beteiligten Bauelemente spielfrei erfolgen, um lästige Klappergeräusche und mögliche funktioneile Störungen zu verhüten. Eine weitere Forderung besteht darin, die Kugein während des Rücklaufs lastfrei zu halten. Schließlich soll der Aufbau des Lagers sehr einfach und raumsparend sein, um die Herstellungskosten möglichst gering halten zu können.

Es sind Lager mit in endloser Reihe geführten Kugeln bekannt, bei denen die Umlaufbahnen in radialer Ebene einander gegenüberliegen. Ein solches Lager zeigt beispielsweise die DAS 10 62 500, bei dem die Führungsrillen für den Kugelrücklauf in die Innenwandung einer rohrförmigen Büchse verlegt sind, die konzentrisch in einer äußeren Hülse angeordnet ist und zur Lagerung einer längenausgleichenden Antriebswelle dient Hierbei ist es zwar möglich, die Kugeln spielfrei zu führen, jedoch ist der Aufbau des Lagers verhältnismäßig kompliziert Damit die Kugeln der inneren Reihe nicht aus ihren FührungsriiJen herausfallen, müssen letztere durch besondere axial verlaufende Führungsstücke aus Blech zu einem geschlossenen Laufkanal vervollständigt werden. Zudem müssen die so gebildeten inneren Laufbahnen noch durch weitere bogenförmige Führungsstücke zwecks Verbindung mit den radial außenliegenden Führungsrillen ergänzt und außerdem stirnseitig besondere Halterungen vorgesehen werden. Abgesehen von der nicht entbehrlichen raumbeanspruchenden inneren Büchse müssen daher zusätzliche Führungs- und Haltemittel eingesetzt werden, wodurch sich die Herstellungskosten merklich erhöhen.

Aus der DE-PS 8 22 748 ist ferner ein Lager für axial verschiebliche und in Drehrichtung miteinander kuppelbare Teile bekannt, das bei einem Wechselgetriebe oder ähnlichen Antrieben anwendbar sein soll, und zwar zur axialen Verschiebung von auf einer Getriebewelle angeordneten Zahnrädern. Um auch die Übertragung eines Drehmoments zu ermöglichen, ist auf der Welle eine axial bewegliche Hülse angeordnet, die in Drehung versetzt werden kann. Um den Kugelumlauf zu erzielen, ist in der Hülse ein besonderes Futterrohr und auf der Welle ein Kragen vorgesehen, welche die Führungsbahnen für den Vorlauf der Kugeln aufweisen. Die Rücklaufbahnen sind dagegen auf der Welle angebracht. Beide Laufbahnen sind dabei durch kurvenförmige Endteile zu einer geschlossenen Umlaufbahn ergänzt, wobei die Endteile entweder mit dem inneren Zahnradsatz verschraubt oder an besonderen, auf der Getriebewelle angeordneten Hülsen befestigt sind. Für ein so ausgebildetes Lager werden sehr viele Teile benötigt, deren Herstellung teuer ist und die den Zusammenbau erschweren, da alle zur Drehmomentübertragung benötigten Teile form- und kraftschlüssig untereinander verbunden werden müssen. Ein solches Lager ist allein schon durch seinen komplizierten Aufbau für teleskopierbar ineinandergeführte Gelenkwellen ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für axial verschiebliche und in Drehrichtung miteinander kuppelbare Teile mit radial gegenüberliegenden Umlaufbahnen zu schaffen, bei der außer einem spielfreien Einbau ein lastfreies Rückrollen der Kugeln gewährleistet ist, und das dabei einfach und raumsparend aufgebaut ist und preisgünstig hergestellt werden kann.

Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß der innere ausziehbare Wellenteil im Lagerbereich rohrförmig ausgebildet ist und der Hohlraum dieses Wellenab-

schnittes einen Zapfen aufnimmt, der außen die Führungsrillen für den Rücklauf der Kugeln aufweist.

Die erfindungsgemäße Lagerung hat einige funktionell, baulich und herstellungstechnisch beachtliche Vorteile. So wird beispielsweise das Drehmoment nur von den in den Vorlaufbahnen befindlichen Kugeln übertragen, und zwar auch beim Drehrichtungswechsel, wobei die Kugelbewegung bei gleichsinniger Relativbewegung der Wellenteile gleichsinnig bleibt Der Querschnitt der Vorlaufbahn wird so gestaltet, daß die Kugeln sich spielfrei darin bewegen. Dadurch wird eine günstige Kraftübertragung erreicht und gleichzeitig die wesentliche Ursache für störende Geräusche beseitigt

Von besonderem Vorteil ist es, daß die Rückführung der Kugeln im Zentrum der Welle erfolgt Dadurch wird is der Einbauraum für die Lagerelemente in radialer Ebene merklich verringert

Die Herstellung der Lagerung wird weiterhin dadurch vereinfacht, daß an der ausziehbaren Welle nur kurze zu fräsende Rillen benötigt werden, während die » im äußeren Wellenteil liegenden durchgehenden Rillen in einfacher Weise, z.B. durch Räumen hergestellt werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der in den Hohlraum des inneren Wellenteils einfügbare Zapfen mit einem Ringbund versehen, der an der offenen Lagerseite als Abschlußdeckel dient und an seiner lagereinwärts liegenden Stirnseite radial verlaufende rillenförmige Ausnehmungen aufweist, die, durch nockenartige Erhebungen an der Umfangsfläche er- *> gänzt, an diesem Ende der achsparallelen Umlaufbahnen die Umlenkbogen bilden. Hierdurch wird durch ein einziges zusätzliches Element, nämlich den Ringbund, das Lager an der einen Seite abgedeckt und gleichzeitig die notwendige Laufverbindung zwischen den beiden achsparallelen Umlaufbahnen hergestellt Zweckmäßig wird der Ringbund mit dem Zapfen aus einem Stück hergestellt, vorzugsweise spanlos durch ein geeignetes Formgebungsverfahren.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die *° Umlenkbogen am anderen Ende der Umlaufbahnen durch in der Wandung: des hülsenförmigen Wellenabschnittes vorgesehene radiale Bohrungen und einem diese Umlaufbogen ergänzenden Nockenring gebildet Hierdurch wird auch an dieser Seite des Lagers in einfacher Weise eine geschlossene kugelführende Umlenkung zwischen den achsparallelen Umlaufbahnen geschaffen.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist an der äußeren Umfangslläche des hülsenförmigen WeI- so lenabschnittes eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen, in die der Nockenring lagesicher eingelassen ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besieht darin, den Bundzapfen im hülsenförmigen Wellenabschnitt durch einen die Hülsenwandung und den Zapfen radial durchsetzenden Stift in seiner Lage zu sichern.

Weiter ist von Vorteil, den Bundzapfen aus einem geeigneten, beispielsweise clastomeren gleitfähigen und abriebfesten Kunststoff herzustellen. Ein solcher Zapfen läßt sich als Gieß- oder Spritzteil ohne kostspielige spanabhebende Nacharbeit schnell und preisgünstig herstellen. Gegebenenfalls kann solch ein elastomerer Zapfen auch mit einer gewissen Vorspannung in der. Hohlraum des hülsenförmigen Wellenabschnittes eingesetzt werden, so daß ein besonderes Halteglied entfallen kann. Durch die Verwendung eines Kunststoffzapfens wird außerdem ein geräuschloser Rücklauf der Kugeln begünstigt

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Teleskopwelle mit Kardangelenken, teilweise längsgeschnitten,
F i g. 2 einen Schnitt nach Linie A-Ader F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt nach Linie C-D der F i g. 1,
F i g. 4 einen Schnitt nach Linie £-Fder F i g. 1.
Die Teleskopwelle besteht in üblicher Weise aus einem rohrförmigen Wellenteil 1, in dem ein innerer ausziehbarer Wellenteil 2 längsverschieblich geführt ist Jede Welle trägt an ihrem außenliegenden Ende ein Kreuzgelenk zur Verbindung mit den Antriebs- bzw. Abtriebselementen, wie es beispielsweise am Ende der Hohlwelle 1 gezeigt ist Die innere Welle 2 ist lediglich mit ihrem Endabschnitt in der Welle t geführt, und zwar in Rillen 4 von halbkreisförmigem Querschnitt, die zusammen mit radial gleichgerichteten halbkreisförmigen Rillen 4' des zylindrischen inneren Wellenabschnittes 2' die radial außenliegenden Umlaufbahnen bilden, in denen die Kugeln 5 der äußeren Kugelreihe bei Längsbewegungen der inneren Welle 2 gleiten. Der gegenüber dem übrigen Teil der Welle 2 im Querschnitt größere Wellenabschnitt 2' weist eine Bohrung 6 auf, in die ein Zapfen 7 eingefügt ist Dieser vorzugsweise aus gleitfähigem und abriebfestem Kunststoff bestehende Zapfen ist an seinem einen Ende mit einem Ringbund 8 als Abschlußteil für die Lagerung versehen. Dieser Ringbund enthält radial verlaufende Ausnehmungen 9, die an dieser Lagerseite die Umlenkbogen für die Kugelführung bilden. An der anderen Lagerseite werden die Kugeln durch in der Wandung des hohlen Wellenabschnittes 2' vorgesehene Bohrungen 10 umgelenkt An beider. Seiten des Lagers werden die radial verlaufenden Führungsrillen 9 bzw. 10 durch Nocken 11 zu geschlossenen Umlaufkanälen ergänzt Diese Nokken sind am Umfang des Ringbundes 8 und am Umfang eines Ringes 12 angeordnet, der an der entgegengesetzten Lagerseite in eine Ringnut 13 des Wellenabschnittes 2' eingelassen ist Die Nocken 11 greifen in die halbkreisförmigen Rillen 4 des rohrförmigen Wellenteils 1 ein, so daß der Ringbund und der Nockenring gegen Drehung gesichert sind. Im Bundzapfen 7 sind achsparallel verlaufende und radial innenliegende Führungsrillen 14 vorgesehen, in denen die Kugeln belastungsfrei zurückrollen können. Die Rillen sind nach innen durch einen Halbkreis begrenzt und werden durch die Innenwandung des Wellenabschnittes 2' zu einem geschlossenen Kanalquerschnitt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Lagerung für axialverschiebliche und in Drehrichtung miteinander kuppelbare teleskopartig ineinander geführte Gelenkwellen, insbesondere für Lenksäulen von Kraftfahrzeugen, wobei die Führung und Kraftübertragung durch in endloser Reihe am inneren und äußerer. Wellenteil abwälzbare Kugeln erfolgt, die in achsparallelen und einander radial gegenüberliegenden, an beiden Enden durch kurvenförmige Umlenkbogen geschlossene Umlaufbahnen geführt sind, wobei der Kugelrücklauf radial innerhalb der belasteten Kugeln erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der innere ausziehbare Wellenteil im Lagerbereich rohrförmig ausgebildet ist und der Hohlraum dieses Wellenabschnittes einen Zapfen aufnimmt, der außen die Führungsril'en für den Rücklauf der Kugeln aufweist

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Hohlraum des inneren Wellenteils einfügbare Zapfen einen Ringbund trägt, der an der offenen Lagerseite als Abschlußdeckel dient und an seiner lagereinwärts liegenden Stirnseite radial verlaufende Ausnehmungen aufweist, die, durch nockenartige Erhebungen am Umfang des Ringbundes ergänzt, an diesem Ende der achsparallelen Umlaufbahnen die Umlenkbogen bilden.

3. Lagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkbogen am anderen *> Ende der Umlaufbahnen durch in der Wandung des hülsenförmigen Wellenabschnittes vorgesehene radiale Bohrungen und einem diese Umlaufbogen ergänzenden Nockenring gebildet sind.

4. Lagerung nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring in einer an der äußeren Umfangsfläche des hülsenförmigen Wellenabschnittes vorgesehenen ringfrömigen Ausnehmung angeordnet ist.

5. Lagerung nach Anspruch 1 - 4, dadurch *> gekennzeichnet, daß der Bundzapfen im hülsenförmigen Wellenabschnitt durch einen die Hülsenwandung und den Zapfen radial durchsetzenden Stift lagegesichert ist.

6. Lagerung nach Anspruch 1—5, dadurch *⁵ gekennzeichnet, daß der Bundzapfen und der Nockenring aus einem elastomeren gleitfähigen und abriebfesten Kunststoff bestehen.