Die Erfindung betrifft eine Lenkwelle, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einer in einer Hohlwelle axial verschiebbar gelagerten Innenwelle, wobei zwischen der Hohlwelle und der Innenwelle ein Wälzlager mit mehreren in mindestens zwei Reihen axial angeordneten metallischen Wälzkörpern angeordnet ist.

Durch den Einsatz von Verbrennungsmotoren mit hoher Verdichtung wird die aus dem Stand der Technik bekannte Lenkwelle in Schwingung versetzt, was sich besonders bei einer Geradeausfahrt und zu Beginn einer Lenkbewegung störend an einem Lenkrad bemerkbar macht. Verschiedene Lösungen mittels eines Luftspaltes zwischen einem Elastomerteil und der Innenwelle können dieses Problem nicht wirksam lösen. Ebenso hat sich ein Luftspalt zwischen dem Wälzlager, das mit Wälzkörpern gleichen Durchmessers bestückt ist, und der Hohlwelle nicht bewährt.

Die Erfindung hat die Aufgabe die gattungsgemäße Lenkwelle dahingehend zu verbessern, dass die Übertragung der Schwingungen, die durch den Verbrennungsmotor erzeugt werden, zwischen der Innenwelle und der Hohlwelle durch das Wälzlager nicht mehr möglich ist.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Lenkwelle der eingangs genannten Art, bei der erfindungsgemäß die Durchmesser der metallischen Wälzkörper ausgehend von der Mitte des Wälzlagers zu seinen Stirnseiten hin abnehmen, wobei mehrere zueinander benachbarte metallische Wälzkörper einen identischen und/oder unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Somit befinden sich in der Mitte des Wälzlagers die Wälzkörper mit dem größten Durchmesser, wohingegen die den Stirnseiten am nächsten angeordneten metallischen Wälzkörper den kleinsten Durchmesser aufweisen. Folglich ist auch bei einer Schrägstellung einer Innenwelle zur Hohlwelle die Gefahr deutlich reduziert, dass die Schwingungen durch das Wälzlager auf die Hohlwelle und somit auf ein Lenkrad übertragen werden können. Zweckmäßigerweise können die mittleren Wälzkörper einen bestimmten Abstand zur Hohlwelle und/oder zur Innenwelle aufweisen, um die Übertragung der Schwingungen zuverlässig zu vermeiden.

Die Wälzkörper können in einem axial verschiebbaren Käfig angeordnet sein. Somit kann die Innenwelle gegenüber der Hohlwelle in axialer Richtung um eine große Strecke leichtgängig verschoben werden, obwohl die Wälzkörper an der Hohlwelle und/oder an der Innenwelle anliegen können. Die Wälzkörper können zweckmäßigerweise mit einem einen Spalt zwischen den Wälzkörpern und der Hohlwelle und/oder einem einen Spalt zwischen den Wälzkörpern und der Innenwelle bildenden Spiel im Käfig gelagert sein. Deshalb können sie in Abhängigkeit von der momentanen Einbaulage der Hohlwelle oder der Innenwelle aufgrund der Schwerkraft sowohl an einer in der Hohlwelle eingearbeiteten Laufbahn als auch an einer in der Innenwelle eingearbeiteten Laufbahn anliegen. Durch den Spalt wird die Übertragung der Schwingungen ausgeschlossen.

Die metallischen Wälzkörper können unmittelbar aneinander anliegen. Somit weist das Wälzlager eine minimale Länge auf, so dass insbesondere bei der relativ zur Hohlwelle schräg stehenden Innenwelle die Gefahr der Übertragung der Schwingung auf die Hohlwelle noch weiter minimiert wird.

Grundsätzlich ist es auch möglich die metallischen Wälzkörper beabstandet zueinander anzuordnen. Dies hängt insbesondere von den Abmessungen der Innenwelle und der Hohlwelle ab.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die äußeren im Bereich der Stirnseiten angeordneten Wälzkörper aus Kunststoff gefertigt sein. Hierzu eignen sich besonders gut POM und PEEK wegen ihrer hohen Temperaturstabilität sowie wegen ihres guten Dämpfungsverhaltens. Die aus Kunststoff gefertigten Wälzkörper liegen zweckmäßigerweise vorgespannt zwischen dem Hohlrohr und der Innenwelle an, so dass sie bei einer Geradeausfahrt oder zu Beginn einer Lenkbewegung Schwingungen von der Innenwelle auf das Hohlrohr oder von dem Hohlrohr auf die Innenwelle zuverlässig dämpfen können, ohne dass die metallischen Wälzkörper an dem Hohlrohr oder der Innenwelle anliegen. Sinnvollerweise weisen die aus Kunststoff gefertigten Wälzkörper einen größeren Durchmesser auf als die in der Mitte des Lagers angeordneten metallischen Wälzkörper. Somit entsteht das Spiel zwischen den metallischen Wälzkörpern und dem Hohlrohr oder der Innenwelle, so dass die metallischen Wälzkörper während der Geradeausfahrt oder zu Beginn der Lenkbewegung keine Schwingungen auf das Hohlrohr übertragen können.

Damit das Wälzlager eine möglichst kurze Länge aufweist, können die aus Kunststoff gefertigten Wälzkörper zu den metallischen Wälzkörpern dicht beabstandet sein.

Bei einer Fahrt durch eine enge Kurve und/oder bei einer Lenkbewegung des still stehenden Kraftfahrzeugs können außer den aus Kunststoff gefertigten Wälzkörpern auch die in axialer Richtung in der Mitte angeordneten metallischen Wälzkörper an der Hohlwelle und an der Innenwelle anliegen. Somit übertragen auch die in der Mitte angeordneten metallischen Wälzkörper ein Drehmoment, so dass die aus Kunststoff gefertigten Wälzkörper nicht über ihren elastischen Bereich hinaus deformiert und somit vor ihrer Zerstörung geschützt werden. Ferner kann durch die Anzahl der aus Kunststoff gefertigten Wälzkörper das Dämpfungsverhalten verbessert werden.

Wenn bei einem Ausfall einer elektrischen oder hydraulischen Hilfskraftunterstützung die metallischen Wälzkörper an der Hohlwelle und an der Innenwelle anliegen, dann kann das für die Lenkbewegung erforderliche Drehmoment zuverlässig übertragen werden.

Die Wälzkörper können zweckmäßigerweise Kugeln, Zylinderrollen oder Kegelrollen sein.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das erfindungsgemäß eine Lenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.

Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Lenkwelle anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Im Einzelnen zeigen: eine aus dem Stand der Technik bekannte Lenkwelle;

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung zweier Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lenkwelle.

Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Lenkwelle 10 mit einem Hohlrohr 1 1 und einer Innenwelle 12. Die Innenwelle 12 ist in der Hohlwelle 1 1 in axialer Richtung mittels eines Wälzlagers 13 verschiebbar gelagert. Das Wälzlager 13 weist in mehreren Reihen in axialer Richtung hintereinander angeordnete Wälzkörper 14 auf. Die Wälzkörper 14 sind im vorliegenden Fall als Kugeln gleichen Durchmessers ausgebildet und in einem axial verschiebbaren Käfig 15 angeordnet. Die axiale Verschiebbarkeit des Käfigs 15 wird durch auf der Innenwelle 12 vorgesehene Anschläge 17 und 18 begrenzt. Die Wälzkörper 14 dienen dazu ein über ein hier nicht näher dargestelltes Lenkrad eingeleitetes Drehmoment von der Hohlwelle 1 1 auf die Innenwelle 12 oder umgekehrt und somit an hier ebenfalls nicht dargestellte Räder zu übertragen. Eine elastische Lagerbuchse 16 soll vermeiden, dass insbesondere von einem Verbrennungsmotor stammende Schwingungen auf die Hohlwelle 1 1 und somit auf das Lenkrad übertragen werden können. Allerdings hat sich diese Lösung in der Praxis nicht bewährt. Auch ein Spalt zwischen den Wälzkörpern 14 und der Hohlwelle 1 1 beziehungsweise der Innenwelle 12 kann die unerwünschte Übertragung der Schwingungen auf das Lenkrad nicht vermeiden.

Fig. 2 zeigt zwei Ausführungsformen erfindungsgemäßer Lenkwellen 20 und 21 mit einer Hohlwelle 22 und einer Innenwelle 23. Die Innenwelle 23 ist in axialer Richtung mittels Wälzlager 24 und 25 verschiebbar gelagert. Die Wälzlager 24 und 25 weisen Käfige 26 und 27 auf, in denen metallische Wälzkörper 28, 29 und 30 sowie aus Kunststoff gefertigte Wälzkörper 31 angeordnet sind.

Die in der Mitte angeordneten Wälzkörper 28 weisen den größten Durchmesser auf, wohingegen die Stirnseiten 32 und 33 sowie 34 und 35 am nächsten angeordneten metallischen Wälzkörper 30 den kleinsten Durchmesser aufweisen. Die Wälzkörper 29 weisen einen Durchmesser auf, der zwischen dem der Wälzkörper 28 und 30 liegt. Die Wälzkörper 28, 29 und 30 des Wälzlagers 24 sind beabstandet zueinander, wohingegen die Wälzkörper 28, 29 und 30 des Wälzlagers 25 unmittelbar aneinander anliegen. Somit ist das Wälzlager 25 deutlich kürzer als das Wälzlager 24.

Die aus Kunststoff gefertigten Wälzkörper 31 weisen einen Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser der metallischen Wälzkörper 28. Somit entsteht zwischen den Wälzkörpern 28 und der Hohlwelle 22 ein Spiel 36.

Bei einem still stehenden Kraftfahrzeug mit nicht betätigtem Lenkrad und bei einer Geradeausfahrt können die aus Kunststoff gefertigten Wälzkörper 31 , die vorzugsweise als Kugeln ausgebildet sind, an der Hohlwelle 22 anliegen. Die aus Kunststoff gefertigten Wälzkörper 31 weisen ein hohes Dämpfungsvermögen auf, so dass sie Schwingungen von der Innenwelle 23 auf die Hohlwelle 22 für eine das Lenkrad haltende Person nicht spürbar übertragen. Je mehr aus den Wälzkörpern 28 bis 31 gebildete Reihen existieren, umso wirkungsvoller können die Wälzkörper 31 die Schwingungen dämpfen. Außerdem können die aus Kunststoff gefertigten Wälzkörper 31 geringe Drehmomente zu Beginn eines Lenkvorganges von der Hohlwelle 22 auf die Innenwelle 23 übertragen.

Bei einer Fahrt durch eine enge Kurve oder bei einer Lenkbewegung des still stehenden Kraftfahrzeugs können zusätzlich zu den aus Kunststoff gefertigten Wälzkörpern 31 auch die in der Mitte angeordneten metallischen Wälzkörper 28 an der Hohlwelle 22 anliegen und das Drehmoment übertragen.

Bei höheren Drehmomenten, wie sie beispielsweise in einem Missbrauchsfall, wie das Überfahren eines Randsteins, vorkommen können oder bei einem Ausfall einer hydraulischen oder elektrischen Hilfskraftunterstützung, liegen abhängig von der Höhe des Drehmoments zunehmend auch die mit kleineren Durchmessern versehenen metallischen Wälzkörper 29 und 30 an der Hohlwelle 22 an. Je mehr also das Drehmoment anwächst, umso mehr der nächst kleineren Wälzkörper 29 und 30 liegen an der Hohlwelle 22 an.

Lenkwelle Lenkwelle Hohlwelle Innenwelle Wälzlager Wälzlager Käfig Käfig Wälzkörper Wälzkörper Wälzkörper Wälzkörper Stirnseite Stirnseite Stirnseite Stirnseite Spalt