Linearlageranordnung für eine teleskopische Lenkspindelführung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linearlageranordnung einer teleskopischen Lenkspindelführung, insbesondere eine Laufbahnhülse für eine Linearlageranordnung einer teleskopischen Lenkspindelführung.

Hintergrund der Erfindung

In konventionellen Lenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge werden Linearlageranordnungen für teleskopische Lenkspindelführungen eingesetzt, um einen axialen Versatz des Lenkgestänges auszugleichen.

Aus der Druckschrift US 2008/0125231 A1 ist eine teleskopische Lenkspindelführung mit einer Linearlageranordnung bekannt, die zwei ineinander gesteckte Wellen umfasst, die gleitend in einer Längsrichtung relativ zueinander bewegbar sind, wobei ein Drehmoment von der einen auf die andere Welle übertragbar ist. Zwischen den beiden Wellen sind Wälzkörper angeordnet, so dass eine möglichst reibungsfreie gleitende Bewegung in Längsrichtung möglich ist. Zwischen den Wälzkörpern und der inneren Welle sind darüber hinaus einzelne Profile mit dünnwandigem Querschnitt angeordnet, die sich in Längsrichtung der Linearlageranordnung erstrecken und derart gebogen sind, dass diese jeweils eine Blattfeder bilden und eine Federkraft auf die Wälzkörper in ra- dialer Richtung entfalten. Hierbei ist für jeweils eine sich in Längsrichtung erstreckende Reihe von Wälzkörpern jeweils eine separate Blattfeder vorgesehen. Aus der Druckschrift US 4,898,566 ist eine Linearlageranordnung bekannt, bei der zwischen den Wälzkörpern und der Welle oder zwischen dem Gehäuse und den Wälzkörpern abschnittsweise Federmittel zur Bereitstellung von in radialer Richtung wirkenden Federkräften vorgesehen sind.

Die Druckschrift DE 198 17 290 A1 beschreibt ein Längswälzlager, das aus einer Außenhülse und einem in einer Bohrung der Außenhülse angeordneten dünnwandigen Innenrohr sowie zwischen der Außenhülse und dem Innenrohr in längsverlaufenden Rillen angeordneten Wälzkörpern besteht. Um eine hohe Tragfähigkeit, eine Übertragbarkeit großer Drehmomente und eine hohe Biegefestigkeit zu erreichen, besteht das Innenrohr aus einem sternförmigen, in Um- fangsrichtung gewellten Rohr, dessen durch die Wellen gebildeten Rillen die Laufbahnen für die Wälzkörper bilden. In den Rillen des Innenrohrs und/oder in Rillen der Außenhülse können hierbei gehärtete Laufbahnplatten eingelegt sein.

Insbesondere bei elektrisch unterstützen Servolenkungen mit einer Servoein- heit in einer Längssäule (sog. Column Driven Power Assisted Steering) werden zunehmend höhere Leitungswerte, insbesondere Drehmomentübertragungen, und eine Möglichkeit zur Nutzung für schwerere Fahrzeuge gefordert. Die bekannten Linearlageranordnungen können die gestiegenen Drehmomentanforderungen in der Regel nicht erfüllen, da diese entweder spielbehaftet sind oder hohe Verschiebekräfte aufweisen, wenn die Anordnung mit einem Drehmoment beaufschlagt ist. Dies kann zu hohem Verschleiß und frühem Ausfall der ent- sprechenden Teile führen. Darüber hinaus umfassen die Linearlageranordnungen gemäß dem Stand der Technik eine große Anzahl von Einzelteilen, die eine hohe Komplexität der Anordnung bzw. deren Montage und dementsprechend hohe Herstellungskosten bewirken. Darüber hinaus erhöht die Vielzahl miteinander in Kontakt stehender Komponenten eine Toleranzempfindlichkeit der gesamten Linearlageranordnung, so dass die Toleranzen gering gehalten werden müssen. Darüber hinaus weisen Linearlageranordnungen gemäß dem Stand der Technik den Nachteil auf, dass sie nur eine stark begrenzte Tragfähigkeit aufweisen, die sich daraus ergibt, dass sich die Kugeln nicht über eine Laufbahn mit einer definierter Schmiegung im Kontaktbereich der Lageranordnung abstützen können und ferner keine hohen Drehmomente bei gleichzeitiger Wälzbewegung übertragen können.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine spielfreie Linearlageranordnung mit hoher Tragfähigkeit bereitzustellen, die eine einfache und kostengünstige Montage und eine geringe Anzahl von Komponenten umfasst und gleichzeitig eine hohe Drehmomentübertragung bei gleichzeitiger Linearbewegung bzw. bei gleichzeitigem Wälzhub erlaubt.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Linearlageranordnung einer teleskopischen Lenkspindelführung mit einer nach Anspruch 1 ausgebildeten Laufbahnhülse gelöst.

Hierbei wird eine Laufbahnhülse für eine Linearlageranordnung einer telesko- pischen Lenkspindelführung zur Anordnung zwischen einem Gehäuse und einer relativ hierzu in einer Längsrichtung verschiebbaren Welle bereitgestellt, wobei die Laufbahnhülse ein sich in der Längsrichtung erstreckendes Profil mit einem dünnwandigen Querschnitt aufweist und tragende Abschnitte der Laufbahnhülse zum Abrollen von Wälzkörpern vorgesehen sind, wobei die Lauf- bahnhülse umgreifend einen sich in der Längsrichtung erstreckenden Aufnahmeraum zur Aufnahme der Welle umschließt.

Demnach kann die Laufbahnhülse als sich in einer Längsrichtung erstreckendes Bauteil mit einem beliebigen dünnwandigen Querschnitt und einer sich ebenfalls in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmung, wie bspw. eine rohr- förmige oder zylindrische Hülse oder ein Hohlprofil mit beliebigem Querschnitt, ausgebildet sein, wobei der Querschnitt in Längsrichtung der Laufbahnhülse konstant ist. Die Laufbahnhülse weist somit eine innere und eine äußere Oberfläche auf und umschließt in ihrem Inneren ein Volumen, das in einem Einbauzustand der Laufbahnhülse mindestens zur Aufnahme der Welle ausgebildet ist. Des weite- ren weist die Laufbahnhülse Stirnseiten auf, durch die sich die Welle in das Innere der Laufbahnhülse erstrecken kann. Die Laufbahnhülse kann somit im Einbauzustand die Welle mindestens teilweise umgreifen bzw. sogar vollständig umschließen. Sind je nach Ausführungsform außerdem Wälzkörper und ggf. Käfige zwischen der Laufbahnhülse und der Welle vorgesehen, so werden diese selbstverständlich ebenfalls umgriffen bzw. umschlossen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Laufbahnhülse einstückig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Laufbahnhülse aus einem einzelnen Bauteil besteht. Dies kann entweder als ein Bauteil aus homogenem Material oder aus mehreren Einzelteilen hergestellt sein, die untrennbar miteinander verbunden sind.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform ist die Laufbahnhülse als gebogenes Blechteil ausgebildet. Demnach kann ein dünnwandiges Blechstück der- art umgeformt sein, dass die sich in Längsrichtung erstreckende Laufbahnhülse mit dem gewünschten Querschnitt gebildet wird. Hierzu kann das Blech derart gebogen sein, dass einander entgegengesetzte seitliche Stirnflächen einer Blechplatte bei gleichzeitiger Biegung der Blechplatte zusammengeführt bzw. in Kontakt miteinander gebracht werden. Somit ist es möglich, die Laufbahn- hülse spanlos auf einfache Art und Weise herzustellen.

Außerdem kann die Laufbahnhülse in Längsrichtung mindestens partiell zumindest einen Schlitz aufweisen. Die Wandung der Laufbahnhülse kann demnach mit mindestens einem partiell ausgebildeten Schlitz ausgeführt sein. Au- ßerdem ist es möglich, dass sich der Schlitz über die gesamte Länge der Laufbahnhülse erstreckt. Die Laufbahnhülse weist in beiden Fällen mindestens in dem Bereich des Schlitzes einen geöffneten Querschnitt auf, wobei der Schlitz im Verhältnis zu den übrigen Abmessungen der Laufbahnhülse klein gewählt sein kann. Besteht die Laufbahnhülse, wie voranstehend beschrieben, aus einer gebogenen Blechplatte, so kann bspw. beim Zusammenführen der entgegengesetzten Stirnseiten ein Spalt zwischen den beiden Stirnseiten vorgesehen sein, so dass kein vollständig geschlossener Querschnitt entsteht und der Spalt den Schlitz definiert. Der Schlitz erlaubt bspw. ein Aufspreizen der Laufbahnhülse bei einer Montage eines Käfigs oder einer Welle im Inneren der Laufbahnhülse.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform weisen die tragenden Bereiche mindestens eine Wölbung auf. Demnach können die tragenden Bereiche bspw. konvex oder konkav ausgebildet sein, so dass diese als Blattfedern wirken und dadurch eine federnde Wirkung dieser tragenden Bereiche erzielt werden kann. Somit ist es möglich, eine Federkraft auf die Wälzkörper bereitzustellen, die zu einer Spielreduzierung der gesamten Linearlageranordnung im Einbau- zustand genutzt werden kann.

Außerdem kann die Laufbahnhülse zwischen den tragenden Bereichen eine Anzahl von Durchbrüchen umfassen. Demnach sind in der Wandung der Laufbahnhülse zwischen den tragenden Bereichen, und somit in den nicht tragen- den Bereichen, Ausnehmungen oder Durchbrüche vorgesehen die eine Einsparung von Material und Gewicht erlauben. Des weiteren kann ein Biegevorgang zur Herstellung der Laufbahnhülse erleichtert werden, wenn die Durchbrüche in den zu biegenden Bereichen angeordnet sind. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass eine ausreichende Stabilität und Tragfähigkeit der Laufbahn- hülse erhalten bleibt.

Des weiteren kann die Laufbahnhülse an Stirnseiten der Laufbahnhülse Laschen zur Begrenzung einer Käfigbewegung umfassen. Demnach können an den Stirnseiten bspw. abgewinkelte Laschen als Anschläge vorgesehen sein, die in einem Einbauzustand den Bewegungsumfang des Käfigs auf die Länge der Laufbahnhülse begrenzen. Der Käfig kann auf diese Weise von den Laschen im Bereich der Laufbahnhülse zurückgehalten werden, so dass hiermit eine Verliersicherung für den Käfig bereitgestellt wird. Im Falle einer aus Blech gebogenen Laufbahnhülse können die Laschen ebenfalls im Bereich der Stirnseiten durch entsprechendes Umformen des Blechs bereitgestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Laufbahnhülse im Quer- schnitt die Form eines gleichseitigen Dreiecks, wobei mindestens Abschnitte von Seitenflächen als tragende Abschnitte ausgebildet sind. Demnach ist die Laufbahnhülse als Dreiecksprofil ausgeführt, wobei die Kanten der Laufbahnhülse abgerundet sind. Die Seitenflächen der Laufbahnhülse können hierbei als Laufbahnen für die Wälzkörper genutzt werden.

Des weiteren können mindestens die tragenden Abschnitte gehärtet sein. Somit ist es möglich, eine Oberflächenbeschaffenheit der als Laufbahnen für die Wälzkörper eingesetzten tragenden Abschnitte bspw. durch Einsatzhärten oder Durchhärten zu verbessern. Des weiteren kann auch vergütetes Material ver- wendet werden. Dieses kann bspw. ein Vergütungsgrad von >380 HV aufweisen.

Des weiteren wird eine Linearlageranordnung zur teleskopischen Lenkwellenführung mit mindestens einem Gehäuse, einer relativ hierzu in einer Längsrich- tung verschiebbaren Welle, Wälzkörpern und einer zwischen dem Gehäuse und der Welle angeordneten Laufbahnhülse bereitgestellt, wobei die Laufbahnhülse gemäß der voranstehenden Beschreibung ausgeführt ist.

Des weitern kann die Laufbahnhülse an dem Gehäuse angeordnet sein und die Wälzkörper rollen zur Bereitstellung der relativen Verschiebung der Welle bzgl. des Gehäuses einerseits auf der Welle und andererseits auf den tragenden Bereichen der Laufbahnhülse ab. Somit ist der Käfig mit den Wälzkörpern im Inneren der Laubahnhülse angeordnet, wobei die Laufbahnhülse selbst unbeweglich bezüglich des Gehäuses an diesem fixiert ist.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform ist die Laufbahnhülse an der Welle angeordnet und die Wälzkörperrollen rollen zur Bereitstellung der relativen Verschiebung der Welle bzgl. des Gehäuses einerseits an dem Gehäuse und andererseits auf den tragenden Bereichen der Laufbahnhülse ab. Somit umgreift der Käfig mit den Wälzkörpern die Laufbahnhülse, wobei die Laufbahnhülse selbst unbeweglich an der Welle fixiert ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Wälzkörper als Nadeln ausgebildet. Auf diese Weise wird eine hohe Tragfähigkeit der Linearlageranordnung bereitgestellt. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Formen von Wälzkörpern möglich, wie bspw. Kugeln, Zylinder, Kegel oder andere bekannte Wälzkörperformen .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt dabei

Figur 1 eine Laufbahnhülse gemäß der Beschreibung in perspektivischer Ansicht,

Figur 2 eine Laufbahnhülse gemäß der Beschreibung in einer Seitenansicht,

Figur 3 eine stirnseitige Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer Linearlageranordnung gemäß der Beschreibung,

Figur 4 eine stirnseitige Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform einer Linearlageranordnung gemäß der Beschreibung,

Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Linearlageranordnung gemäß Figur 4, und

Figur 6 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Linearlageranordnung gemäß Figur 5. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine Laufbahn hülse 10 gemäß der Beschreibung in perspektivischer Ansicht. Die Laufbahnhülse 10 umfasst ein sich in einer Längsrichtung erstreckendes einstückiges Profil mit einem dünnwandigen Querschnitt, der eine im wesentlichen dreieckige Querschnittsform aufweist, wobei die Seitenlängen des gebildeten Dreiecks gleich lang und die Ecken der dreieckigen Querschnittsform abgerundet ausgebildet sind. Die beschriebene Laufbahnhülse 10 ist aus einem dünnwandigen Blech hergestellt und ist derart umgeformt, dass in Längsrichtung verlaufende Stirnflächen des Blechs benachbart voneinander angeordnet sind bzw. derart aneinander stoßen, dass ein schmaler sich in Längsrichtung der Laufbahnhülse 10 erstreckender Schlitz 14 zwischen den beiden Stirnflächen des Blechs gebildet wird. Die Laufbahnhülse 10 umschließt somit einen sich in der Längsrichtung erstreckenden Aufnahmeraum zur Auf- nähme einer Welle 32. In einer Wandung der Laufbahnhülse 10 sind Durchbrüche 12 vorgesehen, die zwischen benachbarten tragenden Bereichen 11 der Laufbahnhülse 10 angeordnet und zur Material- und Gewichtsreduktion der Laufbahnhülse 10 vorgesehen sind. Darüber hinaus können die Durchbrüche entsprechend der dargestellten Ausführungsform insbesondere in umgeformten Bereichen der Laufbahnhülse 10 vorgesehen sein, so dass ein Umformvorgang des Blechs in die gewünschte Form erleichtert wird. Die Durchbrüche 12 sind derart ausgestaltet, dass lediglich im Bereich der beiden Enden bzw. Stirnseiten A bzw. B der Laufbahnhülse 10 jeweils ein in einer Umfangsrichtung umlaufendes Band bereitgestellt wird, das die verbleibenden tragenden Bereiche 11 verbindet und zusammen mit diesen die Durchbrüche 12 umrandet.

Des weiteren umfasst die dargestellte Laufbahnhülse 10 an ihren Stirnseiten A bzw. B nach innen gerichtete, abgewinkelte Laschen 13, die dazu vorgesehen sind, einen innerhalb der Laufbahnhülse 10 relativ zu dieser beweglichen Käfig in dessen Bewegungsumfang in der Längsrichtung zu begrenzen, so dass dieser nicht aus der Laufbahnhülse 10 austreten kann. Ist der relativ zu der Laufbahnhülse 10 bewegliche Käfig auf einer Außenseite der Laufbahnhülse 10 angeordnet (nicht dargestellt), so müssen die Laschen 13 nach außen gerichtet sein.

Figur 2 zeigt eine Laufbahnhülse 10 gemäß der Beschreibung in einer Seiten- ansieht. Diese ist partiell aufgebrochen und zeigt einen im Inneren der Laufbahnhülse 10 angeordneten Käfig 21 und Wälzkörper 22, die auf den tragenden Bereichen 11 der Laufbahnhülse 10 abrollen. Der Bewegungsumfang des Käfigs 21 bzw. der darin angeordneten Wälzkörper 22 ist an den beiden Stirnseiten A und B der Laufbahnhülse 10 mittels der nach innen abgewinkelten Laschen 13 in Längsrichtung der Laufbahnhülse 10 begrenzt.

Figur 3 zeigt eine stirnseitige Vorderansicht einer Linearlageranordnung 30 mit einem Gehäuse 31 und einer relativ zu dem Gehäuse 31 in einer Längsrichtung senkrecht zur Bildebene verschiebbaren Welle 32. An einer Innenseite des Gehäuses 31 ist umlaufend die Laufbahnhülse 10 angeordnet, die unbeweglich zu dem Gehäuse 31 fixiert ist und hierzu gegenüber dem Gehäuse 31 verspannt sein kann. Zur Bereitstellung der nach außen in Richtung einer Innenwandung des Gehäuses 31 gerichteten Spannkraft weist die Laufbahnhülse 10 den in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 14 auf, so dass die Laufbahnhül- se 10 in einem komprimierten Zustand in das Gehäuse 31 eingesetzt werden und sich über eine aufweitende Rückstell kraft in einem eingebautem Zustand gegen die Innenwandung des Gehäuses 31 pressen kann. Auf einer Innenseite der Laufbahnhülse 10 sind an den tragenden Bereichen 11 die Wälzkörper 22 angeordnet, die einerseits auf den tragenden Bereichen 11 und andererseits auf der Oberfläche der Welle 32 abrollen. Die Wälzkörper 22 sind in der dargestellten Ausführungsform als Nadeln ausgebildet und in dem die Welle 32 umgreifenden Käfig 21 angeordnet. Die beschriebene Welle 32 weist einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt mit gleichen Seitenlängen auf, wobei die Ecken des Querschnitts und damit die Kanten der Welle 32 abgerundet sind. Entsprechend diesem Querschnitt sind die die Welle umgreifenden Querschnitte des Käfigs 21 , der Laufbahnhülse 10 und des Gehäuses 31 gewählt. Selbstverständlich kann ebenso ein beliebiger anderer Querschnitt der gesamten Linearlageranordnung 30 und der jeweiligen Komponenten zugrunde gelegt werden, wie bspw. ein viereckiger oder anderer polygoner Querschnitt.

Figur 4 zeigt eine stirnseitige Vorderansicht einer Linearlageranordnung 40, die im wesentlichen entsprechend der in Figur 3 beschriebenen Ausführungsform ausgebildet ist. Jedoch weist die in Figur 4 dargestellte Laufbahnhülse 10 darüber hinaus im Bereich der Stirnseite A bzw. B Laschen 13 zur Begrenzung des Bewegungsumfangs des Käfigs 21 auf.

In Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht der Linearlageranordnung 50 mit einer Welle 32, einem Käfig 21 und einer Laufbahnhülse 10 in einem zusammengebauten Zustand dargestellt.

Figur 6 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht einer Linearlageranordnung 60 gemäß Figur 5 mit einer Welle 32, einem Käfig 21 und einer Laufbahnhülse 10 in einem zusammengebauten Zustand, wobei die Laufbahnhülse 10 den in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 14 umfasst und die Wälzkörper 22 nach außen sichtbar in dem Käfig 21 zwischen der Welle 32 und der Laufbahnhülse 10 angeordnet sind.

Bezugszeichenliste

10 Laufbahnhülse

11 tragende Bereiche 12 Durchbruch

13 Laschen

14 Schlitz

21 Käfig

22 Wälzkörper 30 Linearlageranordnung

31 Gehäuse

32 Welle

40 Linearlageranordnung

50 Linearlageranordnung 60 Linearlageranordnung

A erste Stirnseite

B zweite Stirnseite