DE3702475A1 - Lenkwelle fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkwelle für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Im Zuge der zunehmend automatisierten Fertigung von Personenkraftfahrzeugen wird das Lenkgetriebe (z. B. Zahnstange) immer häufiger zusammen mit Teilen der Radaufhängung und/oder des Motor/Getriebe-Aggregats auf einem Hilfs­ rahmen o. ä. vormontiert, der seinerseits über gummielastische Lager am eigentlichen Fahrzeugaufbau befestigt wird.

Der Hilfsrahmen oder Fahrschemel führt während des Betriebes Bewegungen in allen drei Richtungen, d. h. horizontal und vertikal aus. Da die Lenk­ säule des Fahrzeugs im oberen Bereich ortsfest am Fahrzeugaufbau befestigt ist, das Lenkgetriebe dagegen fest mit dem dazu relativ bewegbaren Fahr­ schemel bzw. Hilfsrahmen verbunden ist, muß dafür Sorge getragen werden, daß die Lenkwelle diese Relativbewegungen zwischen Aufbau und Hilfsrahmen bzw. die Änderungen des Abstandes zwischen dem Anlenkpunkt des Lenkgetriebes am Fahrschemel und der Lenksäule am Fahrzeugaufbau möglichst sanft und ruckfrei ausgleichen kann, um keine Komforteinbuße zu erleiden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Lenkwelle der im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die unter Gewähr­ leistung der für einen Crashfall üblichen Sicherheitseigenschaften nicht nur sehr einfach zu montieren und spielfrei zusammenzufügen ist, sondern deren Teilwellen sich während des Betriebes auch ständig sanft und ruckfrei ein- und ausschieben lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die zum Teil geschnittene Ansicht einer zwei­ teiligen Lenkwelle,

Fig. 2 einen Schnitt durch diese Lenkwelle entlang der Schnittführung II und

Fig. 3 einen weiteren Schnitt durch diese Lenkwelle entlang der Schnittführung lII.

Die in Fig. 1 dargestellte zweiteilige Lenkwelle ist Teil einer mehrteiligen Lenkwelle durch welche eine Drehmomente übertragende Verbindung zwischen dem vom Fahrzeuglenker betätigbaren Lenkrad und dem mit den lenkbaren Fahr­ zeugrädern in Verbindung stehenden Lenkgetriebe hergestellt wird.

Die Lenkwelle 1 besteht aus zwei Teilwellen 2 und 4, welche endseitig inein­ andergesteckt sind und so bei axialen Beanspruchungen teleskopartig relativ zueinander verschiebbar sind. In ihrem Überdeckungsbereich besitzen sie zur Übertragung der Lenkmomente einen nicht kreisförmigen Querschnitt, der im Ausführungsbeispiel etwa rechteckig ist.

Die hülsenartige äußere Teilwelle 2 ist als endseitig abgeflachtes Rohr ausgebildet, an derem anderen Ende eine Gelenkgabel 7 befestigt ist, über welche in üblicher Weise eine gelenkige Anlenkung an eine zum Lenkrad führen­ de Welle hergestellt werden kann.

Die innere Teilwelle 4 ist demgegenüber aus einem endseitig abgeflachten Vollmaterial hergestellt. Auch diese Teilwelle ist endseitig mit einer Gelenkgabel 8 versehen, über welche in üblicher Weise eine gelenkige Verbin­ dung zum Lenkgetriebe, z. B. zur Ritzelwelle einer Zahnstange hergestellt werden kann.

Der Querschnitt der inneren Teilwelle 4 im Überdeckungsbereich besitzt in bekannter Weise zwei einander parallele ebene Flächen und zwei ballige Flächen. Eine solche Querschnittsform hat den Vorteil, daß sie fertigungs­ technisch besonders einfach aus Rundmaterial herstellbar ist. Die benötigte Gegenkontur der äußeren Teilwelle 2 läßt sich ähnlich einfach aus Rundrohr herstellen.

Gemäß der Erfindung ist die hülsenartige äußere Teilwelle 2 an ihrem freien Ende, d. h. an ihrem der inneren Teilwelle 4 zugekehrten Ende mit einer topf- oder tulpenförmigen radialen Erweiterung 3 versehen. Diese ist im Ausführungsbeispiel als von der äußeren Teilwelle getrenntes Bauteil ge­ fertigt und an diese angeschweißt. Prinzipiell ist es jedoch auch denkbar, eine solche radiale Erweiterung aus der Teilwelle 2 selbst herauszuformen.

In die radiale Erweiterung 3 ist ein ringförmiges gummielastisches Formteil 5, ein Dämpfungsgummi, eingelassen, dessen lnnenkontur der Innenkontur der hülsenartigen Teilwelle 2 bzw. der Außenkontur der inneren Teilwelle 4 entspricht.

Die topfförmige Erweiterung 3 ist dabei in der Weise leicht verdreht an der äußeren Teilwelle 2 angeschweißt, daß die Symmetrieachse der Innen­ kontur des gummielastischen Formteils 5 bei nicht einsteckender innerer Teilwelle 4 in Umfangsrichtung etwas gegen die Symmetrieachse 5 der Innenkon­ tur der äußeren Teilwelle 2 verdreht ist.

Bei eingesteckter innerer Teilwelle 4 werden so die innere Teilwelle und die äußere Teilwelle 2 in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt und somit spielfrei ineinander gelagert.

Die gummielastische Verspannung in Umfangsrichtung bewirkt bei einer etwa rechteckförmigen Querschnittsform, wie sie im Ausführungsbeispiel gewählt ist, jeweils nur etwa Linienberührungen zwischen der äußeren und der inneren Teilwelle, und zwar jeweils gleichzeitig an zwei einander diagonal gegenüber­ liegenden, die ebenen Flächen von den balligen Flächen trennenden Kanten. Diese sind in Fig. 3 mit C, C′ bzw. D, D′ beziffert.

Die nur linienförmige Berührung der beiden Teilwellen bewirkt in vorteilhafter Weise, daß die beiden Teilwellen besonders leicht axial relativ zueinander verschiebbar sind. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, daß die mögliche Geräuschübertragung über die Lenkwelle infolge der nur linienförmigen Berührung zwischen beiden Teilwellen besonders gering ist, was für den Komfort des Fahrzeugs von wesentlicher Bedeutung ist.

Obgleich die beiden Teilwellen im Vergleich zu üblichen Lenkwellen bereits sehr leicht axial relativ zueinander verschoben werden können, kann die Leichtgängigkeit noch dadurch erhöht werden, daß die der inneren Teilwelle 4 zugekehrte Oberfläche des gummielastischen Formteils mit einem Gleit­ mittel beschichtet wird, z. B. mit einer dünnen Beschichtung aus einem Kunststoff, der unter dem Warenzeichen Teflon vertrieben wird.

Es ist aber auch möglich, das Formteil 5 entlang seinem Innenumfang mit axialen Schmiermittelkanälen zu versehen, die in der Schnittdarstellung der Fig. 2 angedeutet und mit 6 beziffert sind.

Die Lenkwelle gemäß der Erfindung besitzt nicht nur funktionstechnische Vorteile, sie ist auch fertigungstechnisch besonders vorteilhaft, da sie u. a. auch für eine vollmechanisierte oder automatisierte Endmontage des Fahrzeuges geeignet ist.

Das ringförmige gummielastische Formteil 5 wird vormontiert, d. h. vor dem Zusammenfügen der beiden Teilwellen 4 und 2 in die radiale Erweiterung 3 der äußeren Teilwelle 2 eingebracht, was z. B. unmittelbar bei der Fertigung der äußeren Teilwelle 2 geschehen könnte. Bei der eigentlichen Endmontage der Lenkwelle 1 werden die beiden Teilwellen dann nur noch ineinanderge­ steckt. Bei der Endmontage herkömmlicher Lenkwellen müssen dagegen gleich­ zeitig auch die metallischen Federelemente miteingelegt werden, was i. a. nur manuell geschehen kann.

Die erfindungsgemäße Lenkwelle ist dagegen auch bestens für eine vollauto­ matisierte Endmontage des Fahrzeugs geeignet. Dabei wird dann die eine Teilwelle am auf dem Fahrschemel bzw. dem Hilfsrahmen befestigten Lenk­ getriebe vormontiert und die andere Teilwelle am Aufbau. Wenn im Rahmen der Fahrzeugendmontage dann Fahrschemel und Aufbau zusammengefügt werden, werden gleichzeitig die beiden Teilwellen ineinandersgesteckt und so mit­ einander gekoppelt.

ln den Fig. 2 und 3 ist die Symmetrieachse der Innenkontur der äußeren Teilwelle 2 mit B und die Symmetrieachse der lnnenkontur des gummielastischen Formteils 3 - bei nicht einsteckender Teilwelle 4 - mit A beziffert. Der zwischen beiden Symmetrieachsen eingeschlossene Winkel ist mit α beziffert.

Claims (4)

1. Lenkwelle für Kraftfahrzeuge, mit zwei endseitig ineinandergesteckten Teilwellen mit einem in ihrem Überdeckungsbereich nicht kreisförmigen Querschnitt, die sich im Falle axialer Beanspruchung teleskopartig relativ zueinander verschieben, wobei zwischen der inneren Teilwelle und der hülsenartigen äußeren Teilwelle Federmittel angeordnet sind, durch welche beide Teilwellen miteinander verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die hülsenartige äußere Teilwelle (2) an ihrem freien Ende eine topf- oder tulpenförmige radiale Erweiterung (3) aufweist, in die ein ringförmiges gummielastisches Formteil (5) mit einer in etwa der lnnenkontur der hülsenartigen Teilwelle (2) entsprechenden Innenkontur eingelassen ist, deren Symmetrieachse (A) - bei nicht einsteckender innerer Teilwelle (4) - um einen kleinen Winkel in Umfangsrichtung gegen die Symmetrieachse (B) der äußeren Teilwelle (2) verdreht ist.

2. Lenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der inneren Teilwelle (4) zugekehrte Oberfläche des Formteils (5) mit einem Gleitmittel beschichtet ist.

3. Lenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (5) entlang seinem lnnenumfang mit axialen Schmiermittelkanälen (6) versehen ist.

4. Lenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwellen (2, 4) im Überdeckungsbereich in an sich bekannter Weise einen etwa rechteckigen Querschnitt besitzen.