DE69403345T2

DE69403345T2 - Wellenkupplung

Info

Publication number: DE69403345T2
Application number: DE69403345T
Authority: DE
Inventors: Laurence Barton
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2014-10-01
Also published as: CN1132492A; DE69403345D1; WO1995009757A1; EP0721411B1; GB2282433A; US5653146A; JPH09503183A; CA2171309A1; BR9407745A; AU673956B2; AU7705494A; EP0721411A1; GB9320388D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Wellenkupplung und insbesondere auf Wellenkupplungen für Fahrzeuglenksäulen, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert und beispielsweise aus DE-A-37 23 034 bekannt.
Bisher bestand bei drehbaren Wellenkupplungen, z.B. zur Verwendung in Fahrzeuglenksäulen, ein Problem darin, eine zufriedenstellende Drehmomentübertragung durch die Kupplung zu erreichen, wenn die beiden Enden der Welle unter einem Winkel zueinander angebracht sind.
Ferner ist es für die Kupplung erwünscht, ein Zusammenfalten der beiden Enden der Wellen aufeinander zu im Falle eines Fahrzeugaufpralls zu gestatten.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Wellehkupplung geschaffen mit zwei Universalgelenken und einer drehmomentübertragenden Einrichtung zum schwenkbaren Verbinden der beiden Universalgelenke und zum Übertragen von Drehmoment von einem Universalgelenk auf das andere Universalgelenk, dadurch gekennzeichnet, daß die drehmomentübertragende Einrichtung einen einzigen zentralen Schwenkstift aufweist, durch den Drehmoment von einem Universalgelenk zu dem anderen Universalgelenk übertragen wird.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Fahrzeuglenksäule, die eine Wellenkupplung aufweist, im wesentlichen wie sie soeben definiert wurde.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun anhand eines Beispiels auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen:
Fig. 1 zeigt eine verstellbare Fahrzeuglenksäule, die eine Wellenkupplung aufweist;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Wellenkupplung, wobei die Wellenkupplung sich in einer offenen Stellung befindet;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Wellenkupplung, wobei sich die Wellenkupplung in einer zusammengefalteten Stellung befindet;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht nach der Linie 8-8 von Fig. 2 und zeigt Einzelheiten des zentralen Schwenkstifts und einer Gummihülse.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist die einstellbare Lenksäulenanordnung 15 eine Lenkzahnstange 20, einen unteren festen Montagepunkt 21, eine untere Welle 23 der Lenksäule, ein Lenkrad 25 und einen oberen festen Montagepunkt 6 für die Lenksäulenanordnung 15 auf. Die untere Welle 23 und die Lenkzahnstange 20 sind durch eine Wellenkupplung 10 der vorliegenden Erfindung verbunden. Die Lenksäulenanordnung 15 ist in ihrer Längsrichtung und/oder in ihrer Neigungsstellung einstellbar, wie es durch die Pfeile A und B gezeigt ist. Ein Einstellmechanismus 27 ist vorgesehen, um die Lenksäulenanordnung 15 in der Längsrichtung und/oder in der Neigung einzustellen.
Die Kupplung weist zwei Joche 1, 2 auf, in die die Enden der Welle 23 und der Ritzelwelle der Lenkzahnstange 20 zu montieren sind. Fig. 2 zeigt die Kupplung 10 in einer normalen offenen Betriebsstellung. Das Ende der Ritzelwelle der Lenkzahnstange 20 ist in einer Öffnung 1A des Jochs 1 angebracht, und das Ende der unteren Welle 23 ist in einer Öffnung 2A des Jochs 2 angebracht. Die Joche 1 und 2 sind durch Querglieder 4A, 4B, die in Öffnungen 1B, 2B in den Schenkeln der Joche befestigt sind, gelenkig mit einem Winkelstück 3 verbunden.
Das Winkelstück 3 weist zwei gegabelte Schenkel 3A, 3B auf, die bei 3C an einem zentralen Schwenkstift 5 schwenkbar miteinander verbunden sind. Die entsprechenden äußeren Enden der Schenkel 3A, 3B, das heißt die gegabelten Enden, sind an Schwenkpunkten der entsprechenden Querglieder 4A, 4B bei 3D, 3E angebracht, an denen auch die Joche 1 und 2 montiert sind.
Es ist festzuhalten, daß die Schwenkachsen 7A, 7B der entsprechenden Querglieder 4A, 4B an dem Winkelstück 3 parallel zueinander und auch parallel zu der gemeinsamen Schwenkachse 8 der beiden Schenkel 3A, 3B des Winkelstücks 3 sind.
Im Falle eines Fahrzeugaufpralls kann jedoch ein Schenkel, z. B. der Schenkel 3A, durch die Ritzelwelle der Lenkzahnstange 20 so gestoßen werden, daß er so weit verschwenkt, daß der Schenkel 3A in der Richtung des Pfeiles C auf die Endwände der Gabel des Schenkels 3B zu schließt. In dieser Bedingung kann die Stoßwirkung durch die Wellenkupplung zu einem die Stoßenergie des Fahrzeugaufpralls absorbierenden Mechanismus (nicht gezeigt) übertragen werden. Die Kupplung 10 gestattet es, daß diese Zusammenfaltungskraft durch die Kupplung 10 hindurch wirkt, und zwar bei jedem Winkel der Anordnung der unteren Welle 23 und der Ritzelwelle der Lenkzahnstange 20 der Fahrzeuglenksäule.
Ein Schwingungen unterdrückender Isolator kann in der Kupplung 10 vorgesehen sein, und eine Art, dies zu erreichen, besteht darin, einen Gummi 9 auf den zentralen Schwenkstift 5 aufzubringen, der die beiden Schenkel 3A, 3B gelenkig verbindet. Fig. 4 zeigt Einzelheiten der Gummiisolierhülse. Dieser Gummi 9 unterstützt auch das Zentrieren des Systems während der Herstellung und schafft eine Dichtung bei 30 in Fig. 4.
Die beiden Querglieder 4A, 4B können eingebaute Dichtungen aufweisen.
Bei einem Fahrzeugaufprall bewegen sich die Schenkel 3A, 3B in eine geschlossene Stellung oder sie falten sich zusammen, wobei die Seiten der Schenkel 3A, 3B einander berühren (Fig. 3). Die vorliegende Kupplung 10 kann 20 mm bis 25 mm Bewegung von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung bewältigen. Die Kupplung 10 kann auch geringfügige Unterschiede in den Längen der Ritzelwelle der Lenkzahnstange 20 und der unteren Welle 23 aufgrund von Herstellungstoleranzen bewältigen. Die Wellenkupplung 10 arbeitet in einer Betriebsstellung, in der die Schenkel 3A, 3B nicht koaxial sind, das heißt unter einem Winkel von weniger als 180 Grad.

Claims

1. Wellenkupplung (10) mit zwei Universalgelenken (1, 2) und einer drehmomentübertragenden Einrichtung zum schwenkbaren Verbinden der beiden Universalgelenke und zum Übertragen von Drehmoment von einem Universalgelenk auf das andere Universalgelenk, dadurch gekennzeichnet, daß die drehmomentübertragende Einrichtung einen einzigen zentralen Schwenkstift (5) aufweist, durch den Drehmoment von einem Universalgelenk zu dem anderen Universalgelenk übertragen wird.

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1 mit einem ersten Joch (1), wobei die Universalgelenke ein erstes Querglied (4A) aufweisen, das schwenkbar mit dem ersten Joch (1) verbunden ist, mit einem zweiten Joch (2) und einem zweiten Querglied (4B), das schwenkbar mit dem zweiten Joch (2) verbunden ist, wobei ein einziges schwenkbares Winkelstück (3) vorgesehen ist, das zwei Schenkel (3A, 3B) hat, die schwenkbar durch den einzigen zentralen Schwenkstift (5) verbunden sind, wobei jedes Querglied schwenkbar mit einem entsprechenden der Schenkel (3A, 3B) des schwenkbaren Winkelstücks verbunden sind.

3. Wellenkupplung nach Anspruch 2, die ferner eine Einrichtung (9) zum Verhindern einer Schwingungsübertragung von einem Schenkel zu dem anderen Schenkel aufweist.

4. Wellenkupplung nach Anspruch 3, bei der die Einrichtung zum Verhindern einer Schwingungsübertragung eine Gummihülse (9) um den zentralen Schwenkstift herum aufweist.

5. Wellenkupplung nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei der jeder Schenkel des schwenkbaren Winkelstücks gegabelt ist, so daß er zwei Enden des entsprechenden Querglieds umfaßt und berührt.

6. Wellenkupplung nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, bei der die Schenkel einander berühren, wenn das schwenkbare Winkelstück von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung verschwenkt wird.

7. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der die Schenkel von einer Betriebsstellung in eine geschlossene Stellung verschwenken, wobei der Winkel zwischen den Schenkeln in der Betriebsstellung kleiner als 180 Grad ist und der Winkel zwischen den Schenkeln in der geschlossenen Stellung kleiner als der Winkel in der Betriebsstellung ist.

8. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die Schwenkachse (8) der beiden Schenkel und die Schwenkachsen (7A, 7B) der Querglieder (4A, 4B) des Winkelstücks (3) parallel zueinander sind.

9. Fahrzeuglenksäule (15) mit einer Wellenkupplung (10) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer oberen Welle (20) und einer unteren Welle (23), wobei Universalgelenke der Wellenkupplung mit der oberen Welle und der unteren Welle gekuppelt sind.