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T eleskopwelle Die Erfindung betrifft eine Teleskopwelle mit axial
in ein ander verschiebbaren Wellenteilen, die durch endlose Eugelreihen in Umfangsrichtung
unverdrehbar miteinander gekuppelt sind, die in achsparallele Nuten am inneren und
am äußeren Wellenteil eingreifen und in geschlossenen Umlaufbahnen geführt sind.
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Teleskopwellen dieser Art sind bekannt (DU-0S22 09 170).
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Die bekannten Bauarten weisen den Nachteil auf, daß der Rücklauf der
Kugeln radial nach innen erfolgt und daß aus diesem Grund die Welle stirnseitig
angebohrt werden und durch einen Zapfen verschlossen werden muB, der die Rückführungsbahn
für die Kugeln aufweist. Durch diese stirnseitige Anbohrung der Welle wird diese
in dem Bereich, in dem die
Kraftübertragung in Umfangsrichtung stattfindet,
sehr geschwächt. Dazu kommt, daß mindestens an einer Stelle noch radiale Bohrungen
zur Durchführung der Kugeln von außen nach innen vorgesehen sein müssen, die den
Herstellungsaufwand ebenfalls erhöhen und eine weitere Schwächung ergeben.
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Schließlich sind diese Bauarten auch sehr schwierig zu montieren,
weil die Kugeln erst beim Zusammenbau eingesetzt werden können. Werden die beiden
Wellenteile auseinandergenommen, was beispielsweise zu Reparaturzwecken notwendig
sein kann, so müssen anschließend die Kugeln erneut einzeln eingesetzt werden.
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Es ist zwar auch schon bekannt geworden (DU-OS 21 16 638), die Kugeln
in dem parallelen Teil etwa im gleichen Abstand zum Zentrum laufen zu lassen. Diese
Ausführungen weisen aber den entscheidenden Nachteil auf, daß als Innenteil ein
prismatischer Wellenteil vorgesehen sein muß, auf dessen ebenen Außenflächen diese
Kugelreihen umlaufen. Der Nachteil dieser Bauarten liegt vor allem darin, daß beide
Kugelreihen auf der gleichen Fläche laufen und daß bei einer Axialverschiebung beide
Eugelreihen tragen, so daß die Anordnung kinematisch nicht exakt arbeitet. Es kann
dabei insbesondere bei Biegebelastungen zu Funktionsstörungen kommen. Nachteilig
ist diese Bauart aber auch deshalb, weil es sehr schwierig ist, den inneren prismatischen
Teil gegen-Über dem äußeren abzudichten. Hierfür eignen sich runde Wellenteile besser.
Schließlich muß bei dieser Bauart an den Umlenkstellen auch ein relativ aufwendig
gestalteter Umlenkkäfig vorgesehen sein, so daß der Bauaufwand gegenüber den vorher
erwahnten Ausführungen sehr groß ist. Da die auf den Prismenflächen laufenden Kugeln
außerdem nur Linienberührung aufweisen, ist die Größe der zu übertragenden Kräfte
ebenfalls im Verhältnis zu anderen Teleskopwellenausführungen zu klein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teleskopwelle
so auszugestalten, daß runde Wellenteile beibehalten werden können, daß aber eine
Schwächung dieser Wellenteile im Bereich der Kugelführungen vermieden wird und gleichzeitig
auch eine Montagevereinfachung erzielt wird.
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Die Erfindung besteht bei einer Teleskopwelle der eingangs genannten
Art darin, daß die Umlaufbahnen in einem zylindrischen Käfig angeordnet sind, der
zwischen innerem und äußerem Wellenteil sitzt, daß die achsparallelen Nuten des
inneren Wellenteiles sich nur über eine bestimmte Länge erstrecken und jede zweite
tiefer als die andere ist und daß der Zylinderkäfig in den Bereichen außerhalb dieser
Nutzen Umlenkbahnen besitzt, die auf Zylinderflächen kleineren Durchmessers liegen
und so ausgebildet sind, daß die Kugeln aus den Nuten des äußeren Wellenteiles heraus
und in die benachbarte Nut des inneren Wellenteiles geführt werden. Durch diese
Ausgestaltung werden die Wellenteile im Bereich der Kugelfüuuung nicht geschwächt,
trotzdem bleibt eine einwandfreie Kinematik der Kugelbewegung erhalten und es wird
auch der entscheidende Vorteil erreicht, daß die Kugeln nicht einzeln, sondern bereits
in einem Käfig gehalten mit den Wellenteilen montiert werden können.
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Zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, wenn die Nuten des inneren
Wellenteiles auf einem Absatz größeren Durchmessers angeordnet sind. Es hat sich
gezeigt, daß es besonders günstig ist, wenn dieser Absatz durch eine auf die Welle
aufgepreßte pulse gebildet wird. Diese Ausführungsform ermöglicht es, auf eine Ausfräsung
der Welle außerhalb der Enden der Nuten zu verzichten, die notwendig gewesen wäre,
um die Umlenkung der Kugeln so ZU bewirken, daß sie aus den Nuten des äußeren Wellenteiles
herausbewegt werden. Bei diesen Ausfüurungsformen
ist es möglich,
die Kugeln beidseitig der Stirnflächen der Hülse auf einer Bahn zu führen, die innen
durch den Umfang der Welle begrenzt ist. Es ist aber auch möglich, die Kugeln so
zu führen, daß sie auf einer innen von einer Käfigwand begrenzten, nach außen offenen,
aber den größten Eugeldurchmesser übergreifenden Bahn geführt sind. In beiden Fällen
werden die Kugeln aus den Nuten des äußeren Wellenteiles heraus zum Zentrum des
inneren Wellenteiles hin gelenkt und dann wieder leicht ansteigend nach außen in
die benachbarte Nut des inneren Wellenteiles geführt, wo sie dann entweder, wenn
diese Nut tiefer ist, nicht- zur Kraftübertragung in Umfangsrichtung beitragen und
nur zurückgeführt werden oder, wenn die Nut flacher als die benachbarte ist, die
Kraftübertragung in Umfangsrichtung übernehmen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich,
wenn der Käfig mehrteilig aus miteinander verbindbaren zylindersegmentförmigen Schalen
besteht und wenn jede Schale mit einer Umlaufbahn für äe eine Kugelreihe versehen
ist. Es wird dann möglich, den Käfig in einfacher Weise von außen her auf den Wellenteil
aufzusetzen, so daß eine bedeutende Montageerleichterung erreicht ist. Dabei können
die Schalen an ihren Längsrändern mit Verbindungsteilen zum Ansetzen an benachbarte
Schalen versehen sein, so daß von außen her nacheinander beispielsweise drei Schalen
auf den inneren Wellenteil aufgesetzt und dann zu dem zylindrischen Käfig vereint
werden können.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung,
die anhand der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch
eine erfindungsgemäß ausgestaltete Teleskopwelle, wobei oberhalb der strichpunktierten
und mit den Pfeilen II versehenen Linie
nur der äußere Wellenteil
weggeschnitten, die übrigen Teile in Richtung des Pfeil es I gesehen sind und unterhalb
der strichpunktierten Linie der längs der Linie Ia-Ia der Fig. 2 verlaufende Schnitt
gezeigt ist, Fig. 2 in der oberen Hälfte den Schnitt längs der Linie II-II in Fig.
1, in der unteren Hälfte den Schnitt längs der Linie IIa-IIa der Fig. 1, Fig. 3
die Draufsicht auf eine Käfigschaleähnlich der in den Fig. 1 und 2 eingesetzten,
jedoch in einer anderen Ausführungsform, Fig. 4 den Schnitt durch die Big. 3 längs
der Linie IV-IV und Fig. 5 den Schnitt durch die Fig. 3 längs der Linie V-V.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine Teleskopwelle in der Ausführungsform
für eine Lenkwelle gezeigt, die aus einem inneren Wellenteil 1 und einem äußeren
Wellenteil 2 besteht, die jeweils mit Gelenkanschlußteilen versehen sind und ineinander
axial verschiebbar geführt sind. Die Wellenteile 1 und 2 sind außerdem in Umfangsrichtung
unverdrehbar gegeneinander geführt und das geschieht durch parallel zur Achse der
beiden Wellenteile geführte Kugelreihen 4, die in nach innen zeigenden und dem Querschnitt
der Kugeln 4 angepassten Nuten 5 des äußeren Wellenteils 2 und in nach außen zeigenden
Nuten 6 des inneren Wellenteils 1 geführt sind. Die Kugelreihen 4 sind dabei endlos
gehalten und bestehen aus jeweils zwei einander zugeordneten in Achsrichtung verlaufenden
Kugelreihen 4 bzw. 4a, die jeweils am Ende durch Umlenkbahnen (siehe oberer Teil
Fig. 1) 7 untereinander verbunden sind. Die Nuten 6 sind dabei in einer auf den
Wellenteil 1 aufgepreßten Zylinderhülse8 angeordnet und eo ausgebildet, daß jeweils
eine der einer Kugelreihe 4 bzw. 4a zugeordneten Nuten 6 und 6a tiefer ist,
als
die andere. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Nut 6a tiefer gehalten als die
Nut 6, so daß deKugelreihen 4 bzw. 4a, die endlos miteinander verbunden sind, in
einer Spur, nämlich innerhalb der Nuten 5 und 6 die Kupplung in Drehrichtung bewirken,
während se in der anderen Spur, also innerhalb der Nuten 5 und 6a unbelastet sind.
Diese Ausgestaltung gewährleistet eine einwandfreie kinematische Anordnung und einen
einwandfreien Umlauf der Kugel.
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Die Kugelreihen 4 sind jeweils innerhalb einer zylindersegmentförmigen
Schale 9 geführt, von denen drei, nämlich die Schalen 9, 9a und 9b zu einem zylinderförmigen
Käfig zusammengesetzt sind. Jede dieser Schalen führt nur eine Kugelreihe 4 bzw.
4a und besteht, wie aus dem oberen Teil der Fig. 1 hervorgeht, aus den parallelen
Führungsbahnteilen 10 sowie aus der gebogenen Umleitung 7, in deren Bereich die
Kugeln 4, 4a auf Zylinderflächen verlaufen, die tiefer liegen, als die der inneren
Begrenzung der Nuten 5 entsprechende Zylinderfläche. Im unteren Teil der Fig. 1,
d.h. in dem Schnitt unterhalb der Linie II-II ist zu sehen, daß der Umlenkteil 11
der Käfigschalen 9 bzw. 9b und 9a die Kugeln in dem Bereich, der unterhalb der eine
Grenzebene bezeichnenden Linie E liegt, die senkrecht zu der Achse der Wellenteile
1 und 2 steht, so weit zum Zentrum hin führt, daß die Kugeln vollkommen aus der
äußeren Nut 5 herausgeführt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform besitzt der
Käfigteil 11 eine äußere Wand und die Kugeln 4 werden bei der Umlenkung auf dem
Umfang des Wellenteiles 1 geführt. In gleicher Weise ist der Umlenkteil Ila an der
anderen Seite der Käfigschalen ausgebildet.
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In den Fig. 3 bis 5 ist eine andere Ausführungsform des Käfigs dargestellt,
der sich aber nur dadurch von dem Käfig der Fig. 1 und 2 unterscheidet, daß die
Umlenkteile 11 getrennt von den die erdführungen enthaltenden Teilen 10a hergestellt
und
mit diesen durch eine formschlüssig hintereinandergreifende
Verbindung 12 zusammengeschlossen sind. Diese Verbindung 12 wird dadurch ermöglicht,
daß die Teile 1Oa und 11 aus Eunststoff hergestellt sind und jeweils mit Vorsprüngen
und Vertiefungen versehen sind, die beim Aneinanderdrücken hintereinander rasten
und so den Zusammenhalt sichern.
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Ein weiterer Unterschied zu den in den Fig. 1 und 2 gezeigten gäfigschalen
besteht darin, daß hier im Umlenkteil 11 die Kugeln durch einen Wandteil 11a gehalten
sind, der auf der Innenseite liegt, so daß die Kugeln am Umlenkungskulminations
punkt nicht auf dem Umfang der Welle, sondern auf dem Eäfigteil 11 geführt sind.
Die Umlenkbahn ist an dieser Stelle nach außen hin offen, übergreift aber mit den
Teilen 7a den Teil des größten Umfanges der Kugeln, so daß die Kugeln sicher gehalten
sind. Die Umlenkbahn selber ist gestrichelt in Fig. 5 angedeutet und mit 7b bezeichnet.
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Aus den Fig. 3 und 4 wird deutlich, daß jede der Käfigsohalen 9c an
den Seitenkanten mit je einem Vorsprung 13 und einer entsprechenden Ausnehmung 14
versehen ist, die formschlüssig ineinandergreifen können. So wie in Fig. 1 und 2
gezeigt, können daher drei der Käfigschalen 9c formschlüssig miteinander zu einem
zylinderförmigen Käfig verbunden werden, der die Nontagearbeit wesentlich erleichtert.
Hierzu ist es nämlich nur notwendig, die Käfigschalen nacheinander auf die Hülse
8 des inneren Wellenteils aufzusetzen und untereinander mit Hilfe der Verbindungsteile
13 und 14 ringförmig zusammenzusetzen. Der ganze Käfig wird dann durch das Eingreifen
der Kugeln in die Nuten 6 in Umfangsrichtung gesichert und in Achsrichtung dadurch,
daß die Käfigteile 11 jeweils an den Stirnkanten der Hülse 8 anliegen. Alle Kugeln
sind auf diese Weise bereits montiert und es genügt, den äußeren Wellenteil überzuschieben.
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Die Erfindung eröffnet daher eine Möglichkeit zur Herstellung
und
zum Aufbau einer Teleskopwelle, die wesentlich einfacher als die bisher bekannten
Möglichkeiten sind. Durch Wahl der Anzahl der Segmente kann die Führung in Umfangsrichtung
verbessert werden. Es hat sich aber gezeigt, daß bei geeigneter Dimensionierung
die drei Reihen von in Umfangsrichtung wirksamen Kugeln ausreichen, um die benötigten
Umfangskräfte aufnehmen zu können. Eine Schwächung der Wellenteile in diesem Bereich
wird vermieden. Die Kinematik hinsichtlich des Abrollens der Kugeln ist einwandfrei.
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Die Anordnung weist ebenso wie auch andere bekannte Anordnungen den
Vorteil auf, daß runde Wellenteile verwendet werden können, die sich, wie auch aus
Fig. 1 ersichtlich ist, sehr einfach durch elastische Dichtungen 15 und 16 gegeneinander
abdichten lassen.