LIESSEL, Roland (Graf zu Toerring Strasse 10, Waldkraiburg, 84478, DE)
HOFFMANN, Jan (Beethovenstrasse 23b, Waldkraiburg, 84478, DE)
DRECHSLER, Armin (Muenchnerstrasse 102, Ampfing, 84539, DE)
LIESSEL, Roland (Graf zu Toerring Strasse 10, Waldkraiburg, 84478, DE)
HOFFMANN, Jan (Beethovenstrasse 23b, Waldkraiburg, 84478, DE)
| Patentansprϋche 1. Vorrichtung (10) zum schwingungsgedämpften Übertragen von Drehmomenten, insbesondere in einer Lenkspindelanordnung, umfassend: - ein Spindelanschlussteil (12) zum Koppeln mit einem Endabschnitt einer Lenkspindel, - eine mit dem Spindelanschlussteil (12) koppelbaren dämpfenden Buchsenanordnung (16) und - ein Gabelteil (18), das mit der Buchsenanordnung (16) zur Drehmomentübertragung koppelbar ist, wobei die Buchsenanordnung (16) zwischen dem Spindelanschlussteil (12) und dem Gabelteil (18) angeordnet ist, wobei die Buchsenanordnung (16) eine erste Dämpfungsschicht (60) aus elastomerem Material zum Dämpfen von Biegebelastungen aufweist und wobei die Buchsenanordnung (16) eine zweite Dämpfungsschicht (62) aus elastomerem Material zum Dämpfen von Torsionsbelastungen aufweist. 2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsenanordnung (16) eine Mehrzahl zueinander konzentrischer ringförmiger Buchsenteile (30, 32, 34) aufweist, die über die erste und zweite Dämpfungsschicht (60, 62) paarweise miteinander verbunden sind. 3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsenanordnung (16) ein erstes innen liegendes Buchsenteil (30) aufweist, das rohrförmig ausgebildet und konzentrisch in einem dieses umgebenden zweiten mittleren Buchsenteil (32) aufgenommen ist, wobei das erste innen liegende Buchsenteil (30) mit dem zweiten mittleren Buchsenteil (32) über die erste Dämpfungsschicht (60) kraftübertragend verbunden ist. 4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenumfangsfläche des ersten innen liegenden Buchsenteils (30) in seinem axialen Endbereich in regelmäßigen Winkelabständen verteilt nach radial außen vorspringende Abstandhalter (36) vorgesehen sind, und dass an der Innenumfangsfläche des zweiten mittleren Buchsenteils (32) an deren entgegengesetzten Ende nach radial innen vorspringende Abstandhalter (36) vorgesehen sind. 5. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite mittlere Buchsenteil (32) konzentrisch in einem dritten außen liegenden Buchsenteil (34) aufgenommen ist, wobei das zweite mittlere Buchsenteil (32) mit dem dritten außen liegenden Buchsenteil (34) über die zweite Dämpfungsschicht (62) kraftübertragend und drehmomentübertragend verbunden ist. 6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dämpfungsschicht (60) mit einer größeren axialen Erstreckung als die zweite Dämpfungsschicht (62) ausgebildet ist, wobei die zweite Dämpfungsschicht (62) mit einer größeren radialen Erstreckung als die erste Dämpfungsschicht (60) ausgebildet ist. 7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dämpfungsschicht (62) aus einem andersartigen, insbesondere weicheren, Elastomermaterial hergestellt ist als die erste Dämpfungsschicht (60). 8. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste innen liegende Buchsenteil (30) mit dem Gabelteil (18) über einen Zentrierbolzen (26) gekoppelt ist, wobei das erste innen liegende Buchsenteil (30) den Zentrierbolzen (26) zum Positionieren des Buchsenteils (30) relativ zum Gabelteil (18) im wesentlichen spielfrei aufnimmt. 9. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte außen liegende Buchsenteil (34) zur Drehmomentübertragung kraftschlüssig oder formschlüssig in einem Aufnahmetopf (20) des Gabelteils (18) aufgenommen ist. 10. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite mittlere Buchsenteil (32) drehmomentübertragend mit dem Spindelanschlussteil (12) verbunden ist, vorzugsweise mit diesem verpresst ist. 11. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spindelanschlussteil (12) und dem Gabelteil (18) in axialer Richtung oder/und in Umfangsrichtung Anschläge (42) zum Begrenzen der Relativbewegung zwischen Spindelanschlussteil (12) und Gabelteil (18) vorgesehen sind. 12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelanschlussteil (12) wenigstens eine nach radial außen vorstehende erste Anschlagzunge (42) aufweist, die in einer korrespondierenden Anschlagausnehmung im Gabelteil (18) mit radialem oder/und axialem Spiel aufgenommen ist. 13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelanschlussteil (12) wenigstens eine nach radial außen vorstehende zweite Anschlagzunge (44) aufweist, die mit einem axialen Anschlag am Gabelteil (18) in Wechselwirkung bringbar ist. 14. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Anschlag am Gabelteil (18) durch abschnittsweises Einschneiden des Aufnahmetopfes (20) in Umfangsrichtung und Deformieren eines im Bereich des Einschnitts liegenden Randbereichs des Aufnahmetopfes (20) herstellbar ist derart, dass der deformierte Randbereich des Aufnahmetopfes (20) die zweite Anschlagzunge am Gabelteil (18) übergreift. 15. Buchsenanordnung (16) für eine Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Buchsenanordnung (16) eine Mehrzahl zueinander konzentrischer ringförmiger Buchsenteile (30, 32, 34) aufweist, die über die erste und zweite Dämpfungsschicht (60, 62) paarweise miteinander verbunden sind, wobei die Buchsenanordnung (16) ein erstes innen liegendes Buchsenteil (30) aufweist, das rohrförmig ausgebildet und konzentrisch in einem dieses umgebenden zweiten mittleren Buchsenteil (32) aufgenommen ist, wobei das erste innen liegende Buchsenteil (30) mit dem zweiten mittleren Buchsenteil (32) über die erste Dämpfungsschicht (60) kraftübertragend verbunden ist, und wobei das zweite mittlere Buchsenteil (32) konzentrisch in einem dritten außen liegenden Buchsenteil (34) aufgenommen ist, wobei das zweite mittlere Buchsenteil (32) mit dem dritten außen liegenden Buchsenteil (34) über die zweite Dämpfungsschicht (62) kraftübertragend und drehmomentübertragend verbunden ist. 16. Buchsenanordnung (16) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenumfangsfläche des ersten innen liegenden Buchsenteils (30) in seinem axialen Endbereich in regelmäßigen Winkelabständen verteilt nach radial außen vorspringende Abstandhalter vorgesehen sind, und dass an der Innenumfangsfläche des zweiten mittleren Buchsenteils (32) an deren entgegengesetzten axialen Ende nach radial in den vorspringende Abstandhalter vorgesehen sind. 17. Buchsenanordnung (16) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dämpfungsschicht (60) mit einer größeren axialen Erstreckung als die zweite Dämpfungsschicht (62) ausgebildet ist, wobei die zweite Dämpfungsschicht (62) mit einer größeren radialen Erstreckung als die erste Dämpfungsschicht (60) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die zweite Dämpfungsschicht (62) aus einem andersartigen, insbesondere weicheren, Elastomermaterial hergestellt ist als die erste Dämpfungsschicht (60). 18. Buchsenanordnung (16) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Buchsenteil (30), das zweite Buchsenteil (32) und das dritte Buchsenteil (34) in einem Ausgangszustand als ein zusammenhängendes Bauteil aus Kunststoffmaterial gefertigt und über Sollbruchstellen miteinander verbunden sind, die vor dem Anbringen der Dämpfungsschichten (60, 62) beim Positionieren von erstem Buchsenteil (30), zweitem Buchsenteil (32) und drittem Buchsenteil (34) in ihrer Sollposition zueinander aufbrechbar sind. 19. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 unter Verwendung einer Buchsenanordnung (16) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch die Schritte: - Herstellen eines Rohlings für die Buchsenanordnung (16) aus über Sollbruchstellen zusammenhängendem erstem, zweitem und drittem Buchsenteil (30, 32, 34), - Positionieren von erstem, zweitem und drittem Buchsenteil (30, 32, 34) in ihren Sollpositionen zueinander unter Aufbrechen der Sollbruchstellen, - Anbringen der Dämpfungsschichten (60, 62) aus Elastomermaterial zwischen erstem und zweitem sowie zwischen zweitem und drittem Buchsenteil (30, 32, 34), - Verbinden der Buchsenanordnung (16) mit dem Spindelanschlussteil (12) sowie mit dem Gabelteil (18). |
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schwingungsreduzierten Übertragen von Drehmomenten, insbesondere in einer Lenkspindelanordnung.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2004 051 566 B4 bekannt. Bei der dort gezeigten Vorrichtung ist ein Lenkspindelabschnitt über eine nachgiebige Buchsenanordnung sowie eine Gelenkscheibe mit einem Gabelteil der Lenkspindelanordnung verbunden. Dieses Gabelteil ist Bestandteil einer kardanischen Verbindung, über die das von einem Lenkrad ausgeübte Lenkmoment weiter übertragen wird. Die nachgiebige Buchsenanordnung dient dazu, Biegebelastungen zu dämpfen, wohingegen die Gelenkscheibe zur gedämpften Übertragung von Drehmomenten dient.
Obgleich sich die im Stand der Technik gezeigte Vorrichtung aus den vorstehend geschilderten Komponenten in der Praxis bewährt hat, hat sich gezeigt, dass durch den Aufbau aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten Nachteile entstehen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum schwingungsgedämpften Übertragen von Drehmomenten bereitzustellen, die bei kompakterer Bauform und verbessertem Dämpfungsverhalten die aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung ersetzen kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum schwingungsgedämpften Übertragen von Drehmomenten, insbesondere in einer Lenkspindelanordnung gelöst, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Spindelanschlussteil zum Koppeln mit einem Endabschnitt einer Lenkspindel, eine mit dem Spindelanschlussteil koppelbare dämpfende Buchsenanordnung und ein Gabelteil, das mit der Buchsenanordnung zur Drehmomentübertragung koppelbar ist, wobei die Buchsenanordnung zwischen dem Spindelanschlussteil und dem Gabelteil angeordnet ist, wobei die Buchsenanordnung eine erste Dämpfungsschicht aus elastomerem Material zum Dämpfen von Biegebelastungen aufweist und wobei die Buchsenanordnung eine zweite Dämpfungsschicht aus elastomerem Material zum Dämpfen von Torsionsbelastungen aufweist. Anders als beim vorstehend geschilderten Stand der Technik ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowohl die Funktion der Dämpfung von Biegemomenten als auch die Funktion der Dämpfung von Drehmomentschwingungen zusammen mit dem Gabelteil für die kardanische Anbindung in einem Bauteil integriert, so dass sich insgesamt ein erheblich vereinfachter Aufbau gegenüber der mehrteiligen Ausführung aus dem Stand der Technik ergibt. Die Funktionen der im Stand der Technik verwendeten Einzelkomponenten, nämlich der Buchsenanordnung, der Gelenkscheibe, der Zentrierung über einen Zentrierbolzen sowie des Gabelteils werden durch korrespondierende Komponenten der erfindungsgemäßen kompakten Vorrichtung getrennt voneinander übernommen. So erfolgt die Dämpfung von Biegebelastungen über die erste Dämpfungsschicht, die speziell auf diesen Belastungsfall abgestimmt ist, wobei die Dämpfung von torsionalen Belastungen über die zweite Dämpfungsschicht erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Buchsenanordnung eine Mehrzahl zueinander konzentrischer ringförmiger Buchsenteile aufweist, die über die erste und zweite Dämpfungsschicht paarweise miteinander verbunden sind. Die einzelnen Buchsenteile können geschlossene Ringe aus massivem Material oder - zur Gewichtseinsparung - auch Ringkörper sein, die mit Materialaussparungen und radial verlaufenden Stegen versehen sind.
Insbesondere ist bei einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Buchsenanordnung ein erstes innen liegendes Buchsenteil aufweist, das rohrförmig ausgebildet und konzentrisch in einem dieses umgebenden zweiten mittleren Buchsenteil aufgenommen ist, wobei das erste innen liegende Buchsenteil mit dem zweiten mittleren Buchsenteil über die erste Dämpfungsschicht kraftübertragend verbunden ist.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass an der Außenumfangsfläche des ersten innen liegenden Buchsenteils in seinem axialen Endbereich in regelmäßigen Winkelabständen verteilt nach radial außen vorspringende Abstandhalter vorgesehen sind, und dass an der Innenumfangsfläche des zweiten mittleren Buchsenteils an deren entgegengesetzten Ende nach radial innen vorspringende Abstandhalter vorgesehen sind. Derartige Abstandhalter begrenzen die maximale Relativauslenkung zwischen dem ersten innenliegenden Buchsenteil und dem zweiten mittleren Buchsenteil bei einer Biegebeanspruchung. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das zweite mittlere Buchsenteil konzentrisch in einem dritten außen liegenden Buchsenteil aufgenommen ist, wobei das zweite mittlere Buchsenteil mit dem dritten außen liegenden Buchsenteil über die zweite Dämpfungsschicht kraftübertragend und drehmomentübertragend verbunden ist.
Hinsichtlich der Dimensionierung der Dämpfungsschichten kann vorgesehen sein, dass die erste Dämpfungsschicht mit einer größeren axialen Erstreckung als die zweite Dämpfungsschicht ausgebildet ist, wobei die zweite Dämpfungsschicht mit einer größeren radialen Erstreckung als die erste Dämpfungsschicht ausgebildet ist. Ferner kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die zweite Dämpfungsschicht aus einem andersartigen, insbesondere weicheren, Elastomermaterial hergestellt ist als die erste Dämpfungsschicht. Dadurch ist es möglich, dass die erste Dämpfungsschicht insbesondere auf den Fall einer Biegebelastung abgestimmt wird, so dass sie aufgrund ihrer axialen Länge und ihrer verhältnismäßig geringen radialen Dicke eine relativ große Biegesteifigkeit bzw. Beugesteifigkeit aufweist, wohingegen die zweite Dämpfungsschicht mit ihrer verhältnismäßig geringen axialen Erstreckung und dementsprechend größeren radialen Erstreckung und gegebenenfalls aufgrund der Verwendung eines weicheren Elastomermaterials besonders der Dämpfung von Torsionsschwingungen gerecht wird.
Zur Zentrierung kann vorgesehen sein, dass das dritte außen liegende Buchsenteil zur Drehmomentübertragung kraftschlüssig oder formschlüssig in einem Aufnahmetopf des Gabelteils aufgenommen ist. Der Zentrierbolzen kann dabei fest in dem Gabelteil eingepresst sein und zentriert somit die Buchsenanordnung über das erste innenliegende Buchsenteil relativ zum Gabelteil. Über die Buchsenanordnung wird somit auch das Spindelanschlussteil und damit die angekoppelte Lenkspindel relativ zum Gabelteil positioniert, insbesondere zentriert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das dritte außen liegende Buchsenteil zur Drehmomentübertragung kraftschlüssig oder formschlüssig in einem Aufnahmetopf des Gabelteils aufgenommen ist. Vorzugsweise sind hierfür an dem außenliegenden Buchsenteil radial vorspringende Eingriffsformationen vorgesehen, die in korrespondierende Ausnehmungen im Aufnahmetopf des Gabelteils formschlüssig zugunsten einer zuverlässigen Drehmomentübertragung eingreifen. Somit kommt es im Rahmen der Dämpfung von Torsionsschwingungen lediglich zu einer torsionalen Relativbewegung zwischen dem Aufnahmetopf des Gabelteils, der formschlüssig mit dem dritten außenliegenden Buchsenteil gekoppelt ist, und dem mittleren Buchsenteil über eine Deformation der zweiten Dämpfungsschicht aus elastomerem Material.
Zur weiteren Drehmomentübertragung auf die Buchsenanordnung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das zweite mittlere Buchsenteil drehmomentübertragend mit dem Spindelanschlussteil verbunden ist, vorzugsweise mit diesem verpresst ist. Das von der Längsspindel auf das mit dieser drehfest gekoppelte Spindelanschlussteil übertragene Drehmoment wird somit unmittelbar auf das zweite mittlere Buchsenteil übertragen. Das erste innenliegende Buchsenteil ist daher von der Drehmomentübertragung abgekoppelt und dient allein zur Übertragung und Dämpfung von Biegemomenten zwischen Spindelanschlussteil und Gabelteil unter Einbeziehung des Zentrierbolzens und der ersten Dämpfungsschicht aus elastomerem Material.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Spindelanschlussteil und dem Gabelteil in axialer Richtung oder/und in Umfangsrichtung Anschläge zum Begrenzen der Relativbewegung zwischen Spindelanschlussteil und Gabelteil vorgesehen sind. In Anbetracht der Tatsache, dass im Anwendungsfall in einer Längs- spindelanordnung nur geringe Drehmomente und Biegemomente übertragen werden, wobei die Dämpfungsschichten entsprechend ausgelegt sind, dienen entsprechende Anschlagmittel zur Absicherung gegen eine Zerstörung der Dämpfungsschichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das 0 Spindelanschlussteil wenigstens eine nach radial außen vorstehende erste Anschlagzunge aufweist, die in einer korrespondierenden Anschlagausnehmung im Gabelteil mit radialem oder/und axialem Spiel aufgenommen ist. In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass das Spindelanschlussteil wenigstens eine nach radial außen vorstehende zweite Anschlagzunge aufweist, die mit einem axialen Anschlag am Gabelteil in Wechselwirkung bringbar ist. Dies kann bei einer bestimmten Ausführungsvariante der Erfindung dadurch geschehen, dass der axiale Anschlag am Gabelteil durch abschnittsweises Einschneiden des Aufnahmetopfes in Umfangsrichtung und Deformieren eines im Bereich des Einschnitts liegenden Randbereichs des Aufnahmetopfes herstellbar ist derart, dass der deformierte Randbereich des Aufnahmetopfes die zweite Anschlagzunge am Gabelteil übergreift. Die Erfindung betrifft ferner eine Buchsenanordnung für eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art, wobei die Buchsenanordnung eine Mehrzahl zueinander konzentrischer ringförmiger Buchsenteile aufweist, die über die erste und zweite Dämpfungsschicht paarweise miteinander verbunden sind, wobei die Buchsenanordnung ein erstes innen liegendes Buchsenteil aufweist, das rohrförmig ausgebildet und konzentrisch in einem dieses umgebenden zweiten mittleren Buchsenteil aufgenommen ist, wobei das erste innen liegende Buchsenteil mit dem zweiten mittleren Buchsenteil über die erste Dämpfungsschicht kraftübertragend und drehmomentübertragend verbunden ist, und wobei das zweite mittlere Buchsenteil konzentrisch in einem dritten außen liegenden Buchsenteil aufgenommen ist, wobei das zweite mittlere Buchsenteil mit dem dritten außen liegenden Buchsenteil über die zweite Dämpfungsschicht kraftübertragend und drehmomentübertragend verbunden ist.
Erfindungsgemäß kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass an der Außenumfangsfläche des ersten innen liegenden Buchsenteils in seinem axialen Endbereich in regelmäßigen Winkelabständen verteilt nach radial außen vorspringende Abstandhalter vorgesehen sind, und dass an der Innenumfangsfläche des zweiten mittleren Buchsenteils an deren entgegengesetzten axialen Ende nach radial innen vorspringende Abstandhalter vorgesehen sind. Dabei kann, wie vorstehend bereits geschildert, vorgesehen sein, dass die erste Dämpfungsschicht mit einer größeren axialen Erstreckung als die zweite Dämpfungsschicht ausgebildet ist, wobei die zweite Dämpfungsschicht mit einer größeren radialen Erstreckung als die erste Dämpfungsschicht ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die zweite Dämpfungsschicht aus einem andersartigen, insbesondere weicheren, Elastomermaterial hergestellt ist als die erste Dämpfungsschicht. Insbesondere ist es möglich, dass das erste Buchsenteil, das zweite Buchsenteil und das dritte Buchsenteil in einem Ausgangszustand als ein zusammenhängendes Bauteil aus Kunststoffmaterial gefertigt und über SoI I bruchsteilen miteinander verbunden sind, die vor dem Anbringen der Dämpfungsschichten beim Positionieren von erstem Buchsenteil, zweitem Buchsenteil und drittem Buchsenteil in ihrer Sollposition zueinander aufbrechbar sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art unter Verwendung einer entsprechenden Buchsenanordnung, gekennzeichnet durch die Schritte:
Herstellen eines Rohlings für die Buchsenanordnung aus über Sollbruchstellen zusammenhängendem erstem, zweitem und drittem Buchsenteil, Positionieren von erstem, zweitem und drittem Buchsenteil in ihren Sollpositionen zueinander unter Aufbrechen der Sollbruchstellen, Anbringen der Dämpfungsschichten aus Elastomermaterial zwischen erstem und zweitem sowie zwischen zweitem und drittem Buchsenteil, und Verbinden der Buchsenanordnung mit dem Spindelanschlussteil sowie mit dem Gabelteil.
Die einzelnen Fertigungsschritte werden in der nachfolgenden Figurenbeschreibung noch im Detail erläutert.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine achsenthaltende Schnittansicht eines Rohlings für die erfindungsgemäße Buchsenanordnung;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Bauteils aus Fig. 2;
Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 nach Aufbrechen der Sollbruchstellen;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Bauteils nach Fig. 4;
Fig. 6 eine achsenthaltende Schnittansicht der Buchsenanordnung nach Anbringen der Dämpfungsschichten;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Buchsenanordnung nach Fig. 6;
Fig. 8 eine achsenthaltende Schnittansicht der Buchsenanordnung nach Aufpressen des Spindelanschlussteils;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Bauteils nach Fig. 8;
Fig. 10 eine achsenthaltende Schnittansicht der Buchsenanordnung mit Spindelanschlussteil nach Einsetzen in das Gabelteil; Hg. 11 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 10;
Fig. 12 eine achsenthaltende Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Endzustand vor Einbau in eine Lenkspindelanordnung; und
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 12.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Explosionsansicht gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Diese Vorrichtung umfasst ein Spindelanschlussteil 12, das zur Kopplung mit einem Endabschnitt einer Lenkspindel ausgebildet ist. Mit dem Spindelanschlussteil 12 ist über einen Kopplungszapfen 14 eine Buchsenanordnung 16 koppelbar, die zur Dämpfung von Torsionsschwingungen sowie Biegeschwingungen ausgebildet ist.
Die Buchsenanordnung 16 ist mit einem Gabelteil 18 koppelbar, welches einen Aufnahmetopf 20 zur Aufnahme der Buchsenanordnung aufweist. Das Gabelteil 18 weist vorspringende Gabelarme 22 auf, die als Teil eines nicht näher gezeigten an sich bekannten Kreuzgelenks einsetzbar sind.
In eine Öffnung 24 ist ein Zentrierbolzen 26 einpressbar, bis sein Bolzenkopf 28 an der die Öffnung aufweisenden Bodenfläche des Gelenkteils 18 anliegt. Der Zentrierbolzen 26 erstreckt sich in ein erstes innenliegendes Buchsenteil 30 der Buchsenanordnung 16 und wird in diesem mit geringem Spiel in der Art eines Gleitlagers aufgenommen.
Ferner erkennt man in Fig. 1, dass der obere axiale Endabschnitt des Spindelanschlussteils 12 geschlitzt ausgeführt ist, wobei die geschlitzten Materialstege 40 mit dem Zapfen 14 verpressbar sind. Das Spindelanschlussteil 12 weist darüber hinaus erste radial vorstehende Anschlagzungen 42 und zweite radial vorstehende Anschlagzungen 44 auf. Die ersten radial vorstehenden Anschlagzungen 42 werden in korrespondierenden Ausnehmungen 46 in dem Aufnahmetopf 20 des Gelenkteils 18 mit radialem und axialem Spiel aufgenommen. Die zweiten Anschlagzungen 44 dienen als Axialanschlag, die nach einer Deformation (Verstemmung) von durch Schlitze teilweise abgekoppelten Abschnitten 48 des Aufnahmetopfs 18 axial zurückgehalten werden. Im Einzelnen wird auf den Aufbau der Einzelkomponenten der erfindungsgemäße Vorrichtung 10 sowie auf die Relativanordnung dieser Komponenten zueinander und deren Wechselwirkung im Detail mit Bezug auf Fig. 2 bis 13 eingegangen.
Im Folgenden werden die Einzelteile hinsichtlich ihres Aufbaus sowie hinsichtlich der Montage zu der Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
Fig. 2 zeigt einen Rohling für die erfindungsgemäße Buchsenanordnung 16 in achsenthaltender Schnittansicht, während Fig. 3 diesen Rohling in perspektivischer Darstellung zeigt. Dieser Rohling setzt sich zusammen aus dem radial inneren Buchsenteil 30, einem mittleren Buchsenteil 32 und einem äußeren Buchsenteil 34. Die drei Buchsenteile 30, 32, 34 sind alle aus demselben Material hergestellt, vorzugsweise aus Kunststoff gespritzt, und in dem in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausgangszustand über Verbindungsstege 36, 38 paarweise miteinander verbunden. Die Verbindungsstege 36, 38 bilden sich beim Spritzgießverfahren aus. Sie dienen als Sollbruchstellen zwischen den einzelnen Buchsenteilen 30, 32, 34.
Man erkennt in Fig. 3 ferner, dass das zweite mittlere Buchsenteil 32 an sich zwei Ringe 50 und 52 aufweist, die über radial verlaufende, in regelmäßigen Winkelabständen angeordnete bruchfeste Verbindungsstege 54 miteinander verbunden sind. Des weiteren erkennt man insbesondere in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 aber auch in Fig. 3, dass sowohl an dem innenliegenden Buchsenteil 30, als auch an dem mittleren Buchsenteil 32 jeweils Abstandhalter 56 vorgesehen sind, die einen vorbestimmten Mindestabstand zwischen diesen beiden Komponenten auch im Belastungsfall garantieren.
In Fig. 3 erkennt man schließlich, dass am Außenumfang des radial außenliegenden Buchsenteils 34 radiale Vorsprünge 58 vorgesehen sind, auf deren Funktion im Einzelnen noch eingegangen wird.
Der einstückig hergestellte Rohling gemäß Fig. 2 und 3 wird im Rahmen des Fertigungsverfahrens der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor dem Anbringen von Dämpfungsschichten in ein entsprechendes Werkzeug eingelegt. Beim Schließen des Werkzeugs werden die einzelnen Buchsenteile axial zueinander verpresst, wobei die Sollbruchstellen 36 und 38 aufbrechen. Mit anderen Worten wird der Rohling unter Aufbrechen der Sollbruchstellen ausgehend von dem Zustand gemäß Fig. 2 und 3 in den Zustand gemäß Fig. 4 und 5 teleskopartig zusammengedrückt. Man erkennt in Fig. 5, dass das innenliegende Buchsenteil 30 nun in das mittlere Buchsenteil 32 eingeschoben wurde, so dass die Abstandhalter 36 an innerem und mittlerem Buch ¬ senteil 30 bzw. 32 jeweils winkelmäßig zueinander versetzt, jedoch axial endseitig im Zwischenraum zwischen innenliegendem Buchsenteil 30 und mittlerem Buchsenteil 32 angeordnet sind. Darüber hinaus erkennt man, dass auch das mittlere Buchsenteil 32 relativ zum äußeren Buchsenteil 34 in axialer Richtung verschoben wurde. Fig. 5 zeigt diese Anordnung in perspektivischer Darstellung.
In dem in Fig. 4 und 5 gezeigten Zustand werden nun Elastomerschichten zwischen den Buchsenteilen angebracht. Im Einzelnen wird zwischen dem innenliegenden Buchsenteil und dem mittleren Buchsenteil 32 eine erste elastomere Dämpfungsschicht 60 angebracht, die sich über eine verhältnismäßig große axiale Länge, nämlich über den gesamten Zwischenraum zwischen innenliegendem Buchsenteil 30 und mittlerem Buchsenteil 32 erstreckt. Zwischen dem mittleren Buchsenteil 32 und dem außenliegenden Buchsenteil 34 wird eine zweite elastomere Dämpfungsschicht 62 eingespritzt. Diese ist mit kürzerer axialer Erstreckung ausgebildet, als die Dämpfungsschicht 60, jedoch in radialer Richtung erheblich breiter. Man erkennt diese Schichten und deren unterschiedliche radiale Erstreckung auch in der perspektivischen Darstellung gemäß Fig. 7. Ferner erkennt man in Fig. 7, dass zwischen den beiden Ringkörpern 50 und 52 des mittleren Buchsenteils keine Elastomermasse eingespritzt wurde.
Die beiden Elastomermassen für die Dämpfungsschichten 60 und 62 können sich in ihrer Beschaffenheit, insbesondere in ihrem Dämpfungsvermögen (Härte), voneinander unterscheiden.
In den in Fig. 8 und 9 gezeigten Ansichten wurde gegenüber den Ansichten gemäß Fig. 6 und 7 auf das mittlere Buchsenteil 32 das Spindelanschlussteil 12 aufgepresst, so dass von diesem Drehmomente auf das mittlere Buchsenteil 32 übertragen werden können. Man erkennt auch, dass das Spindelanschlussteil 12 an seinem axialen Ende die Anschlagzungen 44 aufweist, die innerhalb der Buchsenanordnung angeordnet sind, sowie die Anschlagzungen 42, die über die Buchsenanordnung in radialer Richtung hinausragen.
In Fig. 10 und 11 erkennt man, dass die Anordnung gemäß Fig. 8 und 9 in das Gelenkteil 18 eingesteckt ist, wobei der Zentrierbolzen 26 in das innenliegende Buchsenteil 30 eingreift. Ferner erkennt man in Fig. 11, dass die Anschlagzungen 42 jeweils in die zugeordneten Aufnahmeöffnungen 46 eingreifen. Das außenliegende Buchsenteil 34 ist formschlüssig in dem Aufnahmetopf 20 des Gelenkteils 18 aufgenommen.
In Fig. 12 und 13 erkennt man den Endzustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor dem Einbau in die Lenkspindelanordnung. Der einzige Unterschied zu den Fig. 10 und 11 besteht darin, dass die beiden Abschnitte 48, die durch die Schlitze 64 freigeschnitten sind, bleibend radial einwärts verstemmt wurden, so dass sie sich oberhalb der Anschlagzungen 44 befinden. Dadurch wird die Buchsenanordnung 16 zusammen mit dem Spindelanschlussteil 26 axial gesichert.
Die Anordnung wird so über das Spindelanschlussteil mit einem Ende einer Längsspindel, beispielsweise durch Verpressen oder Verschrauben, drehmomentübertragend verbunden. Das Gabelteil 18 wird mit einem Gelenkkreuz einer kardanischen Anordnung gekoppelt.
Insgesamt ergibt sich für die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vielzahl von Vorteilen. Die verhältnismäßig groß bauende Baugruppe gemäß dem eingangs geschilderten Stand der Technik wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine wesentlich kompaktere, als ein Bauteil ausgeführte Anordnung ersetzt, was Bauraum einspart, wobei zugleich keine Funktionsnachteile erhalten werden. Vielmehr wird durch diese Anordnung gewährleistet, dass die Funktionen der Abstützung eines Biegemoments und der torsionalen Abstützung voneinander entkoppelt sind. Durch die Ausführung des Buchsenteils aus Kunststoff entfällt die im Falle einer Metallanbildung erforderliche Megumisierung, was die Herstellung ebenfalls erleichtert. Durch die Aufnahme des Zentrierbolzens 26 in dem inneren Buchsenteil 30 in der Art eines Gleitlagers wird über den Zentrierbolzen 26 lediglich eine Biegebelastung ausgeübt, torsionale Kräfte werden über diesen nicht übertragen.
Je nach Bedarf lassen sich die Dämpfungsschichten 60 und 62 aus Elastomer mehr oder weniger stark elastisch ausbilden. Auch die Herstellung der Buchsenanordnung ist dadurch erleichtert, dass der in Fig. 2 und 3 gezeigte Rohling einstückig hergestellt ist, erheblich erleichtert.
Über die Dämpfungsschicht 62 müssen nur Drehmomente übertragen werden. Bei Überschreiten vorbestimmter Grenzmomente wirken die Anschlagzungen 42 mit den zugeordneten Ausnehmungen 46 zusammen, so dass ab Überschreitung der Grenzmomente eine direkte Übertragung (durch Formschluss) erfolgt.
Im Falle großer Biegemomente wirken die Abstandhalter 36 als Anschläge.
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