DE2301297C2 - Kardangelenkanordnung für die Welle einer Lenksäule - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kardangelenkanordnung ifür die Welle einer Lenksäule, wobei die Kardangelenkanordnung eine Gabel aufweist, deren Nabe ein rohrförmiges Teil besitzt, In dessen Innerem eine Hülse aus einem Elastornermaterlal In radialer Richtung zusam-' mengepreßt Ist, und In einem Kontakt zur Welle steht, um eine Antriebsverbindung zwischen der Gabel und der Welle zu bewirken, wobei die Welle wenigstens eine Verlängerung In der Nahe eines Bereichs der Nabe aufweist, der in axialer Richtung gesehen von der Hülse beabstandet Ist und in dem wenigstens zwei Anschlagflächen ausgebildet sind, die normalerweise in keinem Kontakt zur Verlängerung der Welle stehen, wobei aber die eine oder die andere Anschlagfläche an der Verlängerung angreift, um eine formschlüssige Antriebsverbindung zu schaffen, wenn das Elastomer-Material der Hülse über eine vorgegebene Grenze hinaus deformiert ist.
Bei einer bekannten Kardangelenkanordnung dieser Art (GB-PS 10 90 682) ist eine Dämpfung der zwischen Welle und Gabel im Betrieb entstehenden Vibrationen gewährleistet. Es Ist ferner sichergestellt, daß auch dann noch, wenn die aus einem Elastomer bestehende Hülse ermüdet, eine drehfeste Verbindung zwischen Antriebswelle und Nabe besteht. Wenn besonders große Kräfte zwischen diesen beiden Teilen der Anordnung auftreten, ist außerdem dafür gesorgt, daß es nicht zu Beschädigungen des Elastomer-Materials kommt.

Die letztgenannten Eigenschaften werden bei der bekannten Anordnung mit Hilfe einer Verlängerung der Antriebswelle, die einen quadratischen Querschnitt aufweist und einer komplementär ausgebildeten Öffnung der Kardangelenkgabel erreicht, in die das Wellenende eingreift. Diese Art von Sicherheitsvorrichtung ist einerseits herstellungstechnisch aufwendig, andererseits führt sie zu einem relativ voluminösen Aufbau, bei dem zwischen der Gabel und der Nabe ein erhebliche; Abstand vorhanden Ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Kardangelenkanordnung der eingangs genannten Art zu vereinfachen, baulich zu verkleinern und dabei eine größere elastische Verdrehung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mittel gelöst.

Die demnach vorliegende Ausbildung der sogenannten Sicherheitsvorrichtung, die zum Entstehen einer formschlüssigen Verbindung zwischen Welle und Nabe führt, bevor das Elastomer-Material dur Hülse durch übermäßige Deformation beschädigt wird, or.ngt darüber hinaus den Vorteil mit sich, daß in einem relativ großen Bereich das zugelassene Ausmaß der gegenseitigen Verdrehung von Welle und Nabe bis zum Wirksamwerden der Sicherheitsvorrichtung bestimmt werden kann, was deswegen von Interesse ist, da mit dem Wirksamwerden der Sicherheitsvorrichtung die erwünschte dampfende Wirkung des Elastomer-Materials wegfällt.

Durch weitere Ausgestaltungen der Erfindung Ist erreicht, daß die \uswlrkungen von Materialermüdungen des Elastomers relativ gering sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kardangelenkanordnung.

Flg. 2 den Längsschnitt und den Querschnitt durch die Gabel 1 des Kardangelenks gemäß Flg. 1 Im Bereich der Slcherheltsverriegelungselemente.

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt einer Ausführungsvariante.

FI g. 5 und 6 den FI g. 2 und 3 entsprechende Schnitte einer weiteren Ausführüngsvariante.

Flg. 7 bis 9 In einer arideren Ebene liegende Querschnitte dreier Ausführungsvarianten zur Veranschauli-65, chung der Verbindung zwischen Welle und Elastomer-Hülse.

Bei der Kardangelenkanordnung gemäß Fig. 1 1st '■ lediglich eine Gabel 1 In erfindungsgemäßer Welse aus-

gebildet, svogegen die zweite Gabel 36 von Armen 37 in eine Nabe 38 mit verringertem Durchmesser übergeht, die direkt auf einer Welle 12 angebracht ist, wie es der in der FR-PS 15 15 051 gegebenen Lehre entspricht.

Bei dem anderen Teil der Kardangelenkanordnung gemäß Fig. 1 bilden eine Gabel 1 und eine Nabe 9 ein Rohr 10, dessen einem Ende die beiden Arme 6 der Gabel angeformt sind. Unter Verwendung eines Kreuzes 3, dessen Zapfen in Bohrungen der Gabelarme 6 und entsprechenden Bohrungen in Gabelarmen der Gabel 2 unter ZwischenfCjung von Nadelgehäusen gelagert sind, ist eine gelenkige Verbindung mit der Gabel 2 hergestellt.

Das die Nabe 9 bildende Ende des Rohrs ist mit einer Antriebswelle 11 verbunden und zwar, wie die Fig. 2 zeigt, unter Vermittlung einer Hülse 13 aus einem Elastomer, die konzentrisch zur Welle 11 und zui Gabel 1 in der Nabe 9 sitzt und in deren Inneres die Welle 11 eingesetzt ist.

Der Querschnitt der Hülse 13 im unbelasteten Zustand ist größer als aer Querschnitt des Kreisrings, der zwischen der Welle 11 und der Nabe 9 gebildet ist, so daß das Anbringen der Welle 11 im Inneren der Hülse 13 diese in radialer Richtung komprimiert, wodur;h eine in Drehrichtung wirksame kraftschlüssige Verbindung der beiden Teile sichergestellt ist.

Die Verbindung von Welle und Gabel kann dadurch verstärkt werden, daß die Außenfläche der Hülse 13 mit der Innenfläche des Rohrs 10 verklebt wird. Das den Gabelarmen gegenüberliegende Ende des Rohrs 10 bildet eine zylindrische Veränderung 128, in der sich am Umfang wenigstens ein Ausschnitt 131 befindet, durch den eine Platte 133 ragt, die Bestandteil einer mit der Welle 11 verbundenen Scheibe ist. Der Rand des Ausschnitts 131 und die Platte 133 bilden Anschlagsflächen, die normalerweise in keinem Kontakt zueinander stehen, jedoch aneinander zum Angriff kommen, um eine formschlüssige Abtriebsverbindung zu schaffen, wenn das Elastomer-Material der Hülse über eine vorgegebene Grenze hinaus deformiert ist.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Querschnitte durch die Nabe 1 im Bereich de. die genannte formschlüssige Verbindung bewirkenden Elemente, wobei das Vorhandensein von zwei Ausschnitten 131 und 132 und dementsprechend zwei Platten 132 und 133 vorausgesetzt ist. die Bestandteil einer Scheibe 134 sind. Diese Scheibe kann in der Weise in das Rohr eingesetzt werden, daß eine der Platten schräg in den entsprechenden Ausschnitt des Rohrs eingeführt wird, und in dem dann eine Verschwenkung der Scheibe vorgenommen wird, aufgrund deren die andere Platte in den anderen Ausschnitt eingreift Daraufhin wird die Welle kraluchlüssig mit der Scheibe und der Elastomer-Hülse 13 verbunden.

Bei der Aasführungsvarlante gemäß Fig. 4 kann die Scheibe 134 seitlich in das Rohrstück 9 eingeführt werden. Aus diesem Grund hat einer der Ausschnitte 231 einen größeren Durchmesser als der ringförmige Teil der Scheibe In welchem Fall die entsprechende Platte 233 in Anpassung daran längs eines größeren Kreisbogenstücks verläuft

Bei der Ausführungsvariante gemäß Flg. 5, weist das Rohrstück 9 an seinem dem Kreuzstück gegenüberltegendenjEnde eine shalbzylinderförmige Verlängerung 28 auf, die an Ihren äbetfeiTendcn Enden in Umfangsrlchtung¹ mit zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Einschnitten 29, 31 versehen ist, die einander diametral gegenüberstehen und gegensinnig verlaufen. In diese Einschnitte greift die jeweils betreffende zweier radialer Platten 32, 33 ein, die einander diametral gegenüberstehen und an eine Scheibe 34 angeformt sind, die beispielsweise durch kraftschlüssiges Aufsetzen auf die Welle 11 befestigt ist, siehe hierzu Fig. 7. Die beiden Platten haben ein bestimmtes Spiel in bezug auf die Ränder und auf den Boden 29a oder 31σ

ίο der Einschnitte, so daß sie im Normalbetrieb mit dem Boden der Einschnitte nicht in Berührung stehen, an diesem jedoch zur Anlage kommen können, wenn die Deforma'ion der aus einem Elastomer bestehenden Hülse 13 größer als ein vorgegebener Wert ist. Das Anliegen der Platten am Boden der Einschnitte stellt dann das Antriebsmoment zwischen der Welle und der Kardangabel sicher.

Die Welle 11 kann durch die Mittelöffnung der Scheibe 34 eingesteckt werden, nachdem diese in die Einschnitte 29, 31 eingesetzt worden ist.

Während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen das Rohrstück, als de=~in Teil die Gabel 1 gebildet ist. Bestandteil eines gewabrtn oder gezogenen Rohres 10 ist. wurde das Rohrstück gemäß Fig. 7 durch Zusammenfügen zweier Halbschalen 110 im wesentlichen halbzylindrischer Form gewonnen, die längs .hrer diametralen Ränder HOu miteinander verschweißt sind. Darübeminaus ist das Querschnittsprofil der beiden Halbschalen 110 so ausgebildet, daß das durch Ihr Zusammenfügen entstandene Rohrstück eine elliptischen Innenquerschnitt aufweist. Die Welle IU hat dementsprechend ebenfalls einen elliptischen Querschnitt, was in gleicher Weise selbstverständlich für die Hülse 113 gilt.

Die gemäß Fig. 7 angenommene elliptische Form gewährleistet eine Verbindung zwischen Welle und Gabel, die zuverlässiger ist als bei den Verbindungen der vorgenannten Ausführungsbeispiele.

Bei Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist das Rohrstück 1 Bestandteil eines Rohrs 210, das durch Walzen und durch Verschweißen (bei 22) seiner aneinanderstoßenden Kanten hergestellt worden ist. Die Welle 211 hat dreier^v.förmigen Querschnitt, dem sich die innere Ausnehmung der Hülse 213 anpaßt. Diese Hülse hat im unbelasteten Zustand wie bei den Ausführuncsbelspielen gemäß den Fig. 1 bis 6 Kreisform. Es Ist selbstverständlich, daß die radiale Kompression der Hülse 13 gemäß Fig. 8 nicht gleichförmig ist. Das Rohrstück 1 gemäß Fig. 9 ist ebenfalls als Bestandteil eines gewalzten und verschweißten Rohres 310 erhalten worden. Das Endstück der Welle 311, das In die Hülse 313 eingreift, bildet zwei parallel verlaufende abgeflachte Teile 23, 24. Die Hülse 313 weist eine dementsprechende Mittelöffnung 26 rechteckförmigen Querschnitts auf, in die das abgeflachte Ende der Welle eingeführt werden kann. Die Welle 311 ist ebenfalls mit einer eine Anschlagplatte aufweisenden Scheibe versehen, cup jedoch in Fig. 9 nicht dargestellt

Schließlich umgibt noch ein ringförmiges Band 27 das Rohrstück 1, um die Betriebssicherheit zu erhöhen.

Bei allen Ausführ .ngsbeispielen können die Nadelgehäuse, die die Zapfen des Kreuzstücks umgeben, gemäß der Lehre der FR-PA 15 1505,1 In Bohrungen befestigt sein, die die Arme der Gabel[!völlig- durchsetzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

23 Ol 297 Patentansprüche:

1. Kardangelenkanordnung für die Welle einer Lenksäule, wobei die Kardangelenkanordnung eine Gabel aufweist, deren Nabe ein rohrförmiges Teil besitzt in dessen Innerem eine Hülse aus einem Elastomer-Material in radialer Richtung zusammengepreßt ist und in einem Kontakt zur Welle steht, um eine Antriebsverbindung zwischen der Gabel und der Welle zu bewirken, wobei die Welle wenigstens eine Verlängerung in der Nähe eines Bereichs der Nabe aufweist, der in axialer Richtung gesehen von der Hülse beabstandet Ist und in dem wenigstens zwei Anschlagflächen ausgebildet sind, die normalerweise in keinem Kontakt zur Verlängerung der Welle stehen, wobei aber die eine oder die andere Anschlagfläche an der Verlängerung angreift, um eine formschlüssige Antriebsverbindung zu schaffen, wenn das Elastomer-Material der Hülse über eine vorgegebene Grenze hinaus deformiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (9) und die Gabel (1) ein Rohr (10) bilden, dessen eines Ende derart ausgebildet ist, daß dieses in an sich bekannter Welse die beiden Arme (6) der Gabel bildet, daß jede Anschlagfläche 29a. 31a) durch einen Rand eines in Umfangsrichtung verlaufenden und in der Dicke des Rohrs (10) an dem anderen Ende des Rohrs (10), das den Armen (6) der Gabel gegenüberliegt, ausgebildeten Ausschnitts (29, 31, 129, 131) gebildet Ist, und daß in den Ausschnitt wenigstens eine, sich in radialer Richtung erstrekkende Platte _V32, 33, 132, 133, 233) eingreift, die einstückig mit einer drehest an 'st Welle (11, 211, 311) angeordneten Scheibe {34, 134) ausgebildet ist.

2. Anordnung nach Ansprud 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Rohrs (110) die Form einer geschlossenen Kurve, beispielsweise Ellipsenform aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Hülse (213) eingesetzte Ende der Welle (211) dreleckförmlgen Querschnitt aufweist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das In die Hülse (313) eingesetzte Ende der Welle (311) die Form einer ebenen Platte (23, 24) aufweist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr durch Verschweißen zweier ausgestanzter Halbschalen (110) aus Blech hergestellt Ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Band (27) das Rohr (1) umgibt und Hülse (13) und Welle (11, 12) verspannt.