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Die Erfindung betrifft ein Mantelrohr, wie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben.
In der EP 0 816 204 A1 ist ein Mantelrohr beschrieben, das aus mehreren Stanz- und Biegeteilen besteht, wobei ein oberer Teil aus einem senkrecht zur Längsrichtung gebildeten U-förmigen Querschnitt mit einer gewölbten Basis und zwei ebenen Seitenschenkeln mit einem unteren offenen Ende an der den unteren Teil bildenden ebenen Platte angebracht ist. Ein weiterer zur Versteifung an dem oberen Teil vernieteter, im wesentlichen flacher Teil ist planparallel zu dem unteren Teil angebracht. Der obere und untere Teil sind ausschliesslich durch gegenseitige Vernietung, eventuell teilweise durch Punktschweissung mittels Material der Stanz- und Biegeteile, also ohne jeglichen zusätzlichen Materialaufwand, miteinander verbunden. Die beiden Seitenschenkel weisen je ein Langloch für die längsverschiebbare Fixierung des Mantelrohres auf.
Der dem oberen Teil gegenüberliegende flach ausgebildete rechteckförmige untere Teil ist mit seitlich angebrachten Lappen zur Vernietung mit dem oberen Teil mit zwei sich an seinen Enden befindlichen fugenlosen, im Abstreckverfahren, also durch spannlose Verformung erstellten Lageraufnahmestellen mit eingesetzten Kugellagern, die direkt an den oberen Teil und unteren Teil angebracht sind, ausgebildet. Nachteilig dabei ist, dass durch die langen Schenkel des oberen Teils der Einbau von Montageteilen schwierig ist und die konstruktive Gestaltung des Mantelrohres eine hohe Komplexität aufweist, sodass es teilweise zu Schwierigkeiten in der Serienproduktion kommt.
In der DE 692 00 117 T2 ist ein weiteres Mantelrohr beschrieben, das aus einem einstückigen Zuschnittteil gefertigt ist, der über seine Längserstreckung an den beiden gegenüberliegenden Seiten Laschen angeordnet hat, die über ein Klammersystem, oder Bördel oder Schweissen miteinander vereinigt werden und ein zylindrisches Rohr bilden. Nachteilig dabei ist, dass ein relativ hoher Montageaufwand zu betreiben ist und dass eine automatisierte Fertigung nur unter schwierigen Bedingungen möglich ist.
Gemäss einem anderen veröffentlichten Dokument EP 0 928 733 A2 ist ein Mantelrohr zur Umgebung der Lenkwelle bekannt, das aus einem rohrförmigen Mantel gebildet ist, der in seiner Längserstreckung eine Ausnehmung für die längsverschiebbare Fixierung der Lenkwelle aufweist und an dessen beiden gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine Lageraufnahmestelle mit eingepresstem Lager angeordnet ist. Weiters ist das Mantelrohr in Richtung der Frontseite des Fahrzeuges auf einen grösseren Durchmesser aufgeweitet. Nachteilig Ist dabei, dass der zu seiner Längserstreckung senkrecht ausgebildete rohrförmige Querschnitt eine niedrigere Steifigkeit als ein mehreckiger Querschnitt besitzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit wenigen Fertigungsschritten ein konstruktiv einfaches und unter Einhaltung engster Toleranzgrenze ein Mantelrohr mit hoher Steifigkeit zu produzieren.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der überraschende Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass über zwei ebenflächige Zuschnitteile mehrere offene Profilquerschnitte gefertigt werden, die in einer zu deren Längserstreckung senkrecht aufnehmenden Ebene einen mehreckigen Querschnitt ausbilden und dadurch eine hohe Steifigkeit aufweisen. Der obere und untere Teil werden beispielsweise über ein Verbindungselement wie z. B. einer Schweissnaht, insbesondere einer Laser- oder Plasmaschweissnaht, miteinander verbunden, womit durch eine geringe und örtliche Wärmeentwicklung eine Vormontage von Bauteilen, Zubehör etc. bei toleranzfreier Ausgestaltung der Konstruktion möglich ist. Durch das Laserschweissen wird nun auch die Möglichkeit geschaffen, Bauteile z.
B. aus Kunststoff und dgl. vorzumontieren und nachträglich erst zu verschweissen, ohne dass diese jeglicher Verformung während des Fügeverfahrens unterliegen. Ein exaktes Aufeinandersetzen, Zentrieren und/oder Positionieren in der Schweissvorrichtung und/oder Biegevorrichtung des oberen Teiles und des unteren Teiles kann durch die über die am Mantelrohr angebrachten Bohrungen und Schlitze gewährt werden und ermöglicht des weiteren eine wirtschaftliche und effiziente Serienfertigung bei Einhaltung von eng begrenzten Toleranzen.
Vorteilhaft ist auch eine Ausführung nach Anspruch 2, wodurch der Bauteil nur einer örtlichen, minimalen Wärmeeinbringung ausgesetzt ist und dadurch eine weitestgehend toleranzfreie Konstruktion herstellbar ist
Möglich ist auch eine Fortbildung nach Anspruch 3, wobei ohne jegliche Wärmeeinbringung eine sichere und kostengünstige Verbindung herstellbar ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung wird durch Anspruch 4 erreicht, die eine durch die verstärkte
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Kapillarwirkung begünstigte Verbindungsherstellung ermöglicht und zudem durch den geringen Wärmeeinfluss eine genaue Herstellung zulässt.
Vorteilhaft ist aber auch eine Ausführungsvariante nach den Ansprüchen 5 bis 7, wodurch eine Erleichterung für die Montage, insbesondere für die Verbindungsherstellung, erreicht wird und die Schwelss- und Biegevorrichtungen einfach ausgestaltet sind.
Dabei hat sich eine Fortbildung nach Anspruch 8 als vorteilhaft erwiesen, da das Aufeinandersetzen der belden Teile mit einer weitaus geringeren Genauigkeit zu erfolgen hat und sich dadurch die Ausbildung der Zentriereinrichtung bzw. Positioniereinrichtung wesentlich vereinfacht.
Vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung nach Anspruch 9, welche die Anzahl der unterschiedlichen Arbeitsvorgange, insbesondere Schweissvorgänge, reduziert.
Durch die Ausbildung gemäss den Ansprüchen 10 bis 12, wird der für die Unterbringung der Lenkwelle erforderliche Raum zur Verfügung gestellt und die Steifigkeit der Konstruktion erhoht.
Eine weitere Ausbildungsvariante ist In den Ansprüchen 13 und 14 beschrieben, wodurch ein optimales Aufeinandersetzen des oberen Teiles auf den unteren Teil möglich ist und zu einer Beschleunigung der Montage führt.
Vorteilhaft ist aber auch eine Ausführungsvariante nach Anspruch 15, welche eine Erhöhung der Steifigkeit bewirkt.
Von Vorteil ist eine Weiterbildung nach Anspruch 16, wodurch eine Vanierung der Bedienungshöhe des Lenkrades ermöglicht wird.
Gemäss Anspruch 17 wird die eine Verstellvorrichtung aufnehmende Ausnehmung für die Führung dieser und mit einer in den Endbereichen vorgegebenen Anschlagfläche ausgeführt, wodurch der Adaptierungsaufwand der Verstelleinrichtung an das Mantelrohr reduziert wird.
Die Ausbildung nach Anspruch 18 ist von Vorteil, weil sich durch die Wahl eines geeigneten Höhenverhältnis die Steifigkeit positiv beeinflussen lässt
Eine Ausführungsvariante nach Anspruch 19 hat den Vorteil, dass durch die Anbringung einer Verstärkungsleiste selbst bei einer geringen Wandstärke eine hohe Steifigkeit erreicht wird.
Gemäss Anspruch 20 ist die Verstellung der Bedienungshöhe des Lenkrades uneingeschränkt möglich.
Vorteilhaft hat sich dabei eine Ausführungsvariante nach Anspruch 21 erwiesen, die eine einfache Adaptierung von Zubehörteile, Insbesondere Dämpfungsorganen, ermöglicht.
Von Vorteil ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 22, womit eine In den Endlagen der Ausnehmung geräuschfreie Verstellung der Länge und gleichzeitig eine Schonung der Konstruktion erreicht wird.
Vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung nach Anspruch 23, die eine Reduzierung der erforderlichen Arbeitsgänge und somit eine kostengünstige Herstellung erlaubt.
Durch die Ausbildungen nach den Ansprüchen 24 und 25 wird eine platzsparende und kompakte Ausbildung des Mantelrohres mit einem geringen Bauteilgewicht erreicht.
Günstig ist aber auch eine Variante nach den Ansprüchen 26 und 27, welche die Herstellung der Lageraufnahmestellen wesentlich vereinfacht und die Anzahl der einzelnen Bauteile reduziert.
Gemäss Anspruch 28 wird eine zentnerte Aufnahme und exakte Führung der Hülse gewahrt.
Vorteilhaft ist auch eine Ausfuhrung nach Anspruch 29, wodurch sich keine weiteren Abweichungen von vorgegebenen Toleranzen ergeben, da die Temperatur während des Schweissvorganges relativ niedrig gehalten werden kann.
Vorteilhaft ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 30, da das bel der Herstellung durch einen Kleber gebildete Verbindungselement keinen Störeinflüssen unterliegt, wie dies beispielsweise beim Schweissen durch Sauerstoffeinschlüsse etc. auftreten kann.
Die in den Ansprüchen 31 beschriebene Ausführungsvariante ermöglicht eine durch seine geringe Wärmeeinbringung exakte Fertigung des Mantelrohres.
Vorteilhaft ist aber auch eine Ausführungsvariante nach Anspruch 32, welche die Anzahl der Einzelbauteile sowie Arbeitsgänge und somit die Herstellungskosten senkt.
Schliesslich ist aber auch eine Variante nach Anspruch 33 von Vorteil, durch welche eine exakte Positionierung und Zentrierung in den Vorrichtungen, insbesondere Biege-und Schweissvorrichtungen, gegeben ist.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen :
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Mantelrohres gemäss der Erfindung ;
Fig. 2 das Mantelrohr in Stirnansicht vergrössert und geschnitten gemäss den Linien 11 - 11 in
Fig. 1 ;
Fig. 3 ein Mantelrohr mit Lageraufnahmestellen, Lagern, Verstärkungsleiste und einer Hülse in Seitenansicht geschnitten und in vereinfachter Darstellung ;
Fig. 4 die Verstärkungsleiste in Draufsicht und in vergrösserter Darstellung,
Fig. 5 die Verstarkungsieiste, geschnitten gemäss den Linien V - V in Figur 4 ;
Fig. 6 eine andere Ausführungsvariante des Mantelrohres in Stirnansicht ;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsvariante des Mantelrohres in Stirnansicht ;
Fig. 8 ein Mantelrohr mit an den Stirnseiten integrierten Aussenringen der Lager in Seiten- ansicht geschnitten und in stark vereinfachter Darstellung.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
In den Fig. 1 bis 5 ist ein Mantelrohr 1 gezeigt, das aus einem mit einer Ausnehmung 2 ausgestatteten oberen Teil 3 und einem diesem gegenüberliegenden unteren Teil 4 gebildet ist. Das Mantelrohr 1, wie beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, besitzt an zwei gegenüberliegenden endseitigen Stirnflächen 5 und 6 Lageraufnahmestellen 7 und 8, die insbesondere als Lagersitzringe oder Lagerschalen ausgebildet sind und mit dem Mantelrohr 1 über ein Verbindungselement verbunden, beispielsweise verschweisst und/oder verschraubt und/oder vernietet und/oder geklebt sind. Die zur Aufnahme von Lagern 9 und 10, insbesondere Kugellagern, befindlichen fugenlosen rohrförmigen Lageraufnahmestellen 7 und 8 sind mit einem Innendurchmesser 11 und einem Aussendurchmesser 12 ausgeführt und besitzen eine an die Stirnflächen 5,6 angebundene ebenflächige Tragplatte.
Die als durchgehend kreisförmig und mit einer Breite 13 ausgeführten fugenlosen Lageraufnahmestellen 7 und 8 bilden einen Rohrabschnitt aus, der durch ein Rollverfahren oder über ein Tiefziehverfahren etc. hergestellt wird. Bevorzugt wird die in Richtung der Fahrerkabine weisende Lageraufnahmestelle 7 oder 8 mit einer grösseren Breite ausgeführt, als die dieser gegenüberliegende Lageraufnahmestelle 7 oder 8. Die Lageraufnahmestellen 7 und 8 können derart ausgeführt sein, dass die Lager 9 und 10 mit den Lageraufnahmestellen 7 und 8 fix verbunden, beispielsweise eingepresst, angeschweisst, geklebt usw. werden und/oder dass ein vom Lager 9 und 10 ausgebildeter Aussenring 14 mit der Lageraufnahmestelle 7 und 8 einen einteiligen oder zweiteiligen Bauteil bildet.
Die Verstellung und Führung der Länge einer Lenkwelle 15 in Richtung der Lenkwellenmittellinie 16 erfordert die am oberen Teil 3 des Mantelrohres 1 angebrachte Ausnehmung 2, die beispielsweise als Längsnut, Längsschlitz, Langloch ausgeführt sein kann, um eine Variierung der Bedienungsposition zu gewähren. Das Mantelrohr 1 ist an der Oberfläche 17 des oberen Teils 3 mit mehreren am Umfang verteilten Bohrungen 18 und 19 für die Verbindung einer Verstärkungsleiste 20 mit dem Mantelrohr 1 versehen. Die innenliegende, an der Basis 21 parallel zur Lenkwellenmittellinie 16 angebrachte Verstärkungsleiste 20 dient zur Versteifung der an der Oberfläche 17 angebrachten Ausnehmung 2 des oberen Teils 3 und wird von aussen oder innen, bevorzugt von aussen durch eine Schweissverbindung mit dem Mantelrohr 1 verbunden.
Für eine Schweissverbindung können alle beliebigen Schweissverfahren, insbesondere Lichtbogenschwei- ssen, Plasmaschweissen oder Laserschweissen etc. angewendet werden, die eine Verbindung mit oder ohne Zusatzwerkstoff zwischen der Verstärkungsleiste 20 mit dem Mantelgehäuse 1, insbesondere dem oberen Teil 3 und/oder zwischen dem oberen Teil 3 und dem unteren Teil 4 und/oder zwischen dem Mantelrohr 1 und einer ebenflächigen Platte der Lageraufnahmestellen 7 und 8 etc. ermöglichen.
Vom oberen Teil 3 mit einer Höhe 22 und dem unteren Teil 4 mit einer Höhe 23 ausgebildete Stirnflächen 24 und 25 bilden eine parallel zur Oberfläche 17 verlaufende imaginäre Teilungsebene
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26 aus, auf der eine senkrecht stehende Symmetrieachse 27 angeordnet ist. Bevorzugt wird die Höhe 22 des oberen Teils 3 grösser als die vom unteren Teil 4 ausgebildete Höhe 23 ausgeführt. Die Wandstärke 28 des oberen Teils 3 entspricht der Wandstärke 29 des unteren Teils 4 und bleibt zweckmässig über den gesamten Querschnitt 30 konstant. Der obere Teil 3 mit der Hohe 22 weist einen mehreckigen, beispielsweise trapezförmigen oder U-förmigen Querschnitt 30 auf, wobei ein an der Oberkante 31 der Oberfläche 17 ausgebildetes Breitenmass 32 kleiner ist, als ein parallel zum Breitenmass 32 angeordnetes Aussenmass 33.
Die zwischen der Oberkante 31 des oberen Teils 3 und der imaginaren Teilungsebene 26 ausgebildeten Teile von Seitenschenkeln 34 sind In Richtung der Höhe 22 geneigt zueinander verlaufend angeordnet und erweitern sich mit zunehmendem Abstand von der Basis 21 gemäss einem Winkel 35 bis zu einem parallel zur Symmetrieachse 27 angeordneten Zwischenteil 36 mit einem Aussenmass 37, der im anschliessenden Bereich eine leichte Verjüngung aufweist. Dem schliesst sich ein parallel zur Symmetrieachse 27 nachgeordneter Endteil 38 an, der mit den beiden Stirnflächen 24 die Kontaktstelle zum unteren Teil 4 bildet und mit einem Verbindungselement mit dem unteren Teil 4 verbunden wird.
Durch die Verwendung einer einheitlichen Wandstärke 28 und 29 wird an den Stirnflächen 24 und 25 des oberen Teils 3 und des unteren Teils 4 eine Überlappung an der imaginären Teilungsebene 26 geschaffen, die beispielsweise der halben Wandstärke 28 und 29 entsprechen kann. Die durch die Überlappung gebildete Hohlkehle 39 an einer der Symmetrieachse 27 gegenüberliegenden Aussenseite 40 oder einer der Symmetrieachse 27 zugewendeten Innenseite 41 des Mantelrohres 1 ist für die Herstellung einer Verbindung, insbesondere einer Schweissverbindung, von grossem Vorteil. Durch eine derartige Ausführung wird eine Vereinfachung der Vorbereitungsarbeiten, die im weiteren Sinne für die Verbindung des oberen Teils 3 und des unteren Teils 4 zu tätigen sind, erreicht, da die Ausführung von Montageeinrichtungen konstruktiv einfacher und wirtschaftlich gestaltet werden können.
Die Montagearbeiten werden dadurch wesentlich vereinfacht und beschleunigt.
Der untere Teil 4 mit der Höhe 23 bildet einen beispielsweise U-förmigen Querschnitt 42 aus, mit zwei parallel zur Symmetrieachse 27 verlaufenden Seitenschenkeln 43, dessen Aussenmass 44 gegenüber dem Aussenmass 33 kleiner, gleich oder grösser ausgefuhrt ist und kann mit dem Aussenmass 37 gleichgesetzt werden. Dementsprechend ergibt sich die Überlappung und eine damit verbundene Oberragung der Innenseite 41 oder der Aussenseite 40. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, dass sich ein deckungsgleicher Verlauf der Seitenschenkel 34 und 43 ergibt.
Die in Richtung der Lenkwellenmittellinie 16 angeordnete, mit einer Länge 45, Breite 46 und einer Stärke 47 rechteckförmige Verstärkungsleiste 20 ist direkt an der Basis 21 unterhalb der mit einer Breite 48 und einer Länge 49 positionierten Ausnehmung 2 des oberen Teils 3 angebracht.
Die Verstärkungsleiste 20 besitzt eine in Richtung der Länge 45 angebrachte Ausnehmung 50, insbesondere eine Längsnut, deren Breite 51 und Länge 52 gleich und/oder grösser als die Länge 49 und Breite 48 der Ausnehmung 2 des Mantelrohres 1 sind.
Sich über die Länge 45 erstreckende gegenüberliegende und zueinander geneigte Seitenflächen 53 gemäss einem Winkel 54 sind an den Verlauf der Seitenschenkel 34 angepasst. Zwei an gegenüberliegenden endseitigen Stirnflächen 55 und 56 in einem Abstand 57 senkrecht zur Verstärkungsleiste 20 ausgenchtete Laschen 58 weisen eine Bohrung 59 mit einem Durchmesser 60 fur die Aufnahme von Dämpfungsorganen 61, beispielsweise Elastomerdämpfer, Luftdämpfer oder Federdämpfer etc. auf. Natürlich können die Dämpfungsorgane 61 über alle möglichen Verbindungsarten, beispielsweise Kleben, Pressen, Klemmen, Nieten, etc. an die Laschen 58 angebracht werden. Die durch die Dämpfungsorgane 61 bestehende Endlagendämpfung trägt zur Schonung der Konstruktion bei und gibt zusätzlich auch einen ausreichenden Verstellweg vor.
Die Länge 52 der in der Verstärkungsleiste 20 angebrachten Ausnehmung 50 kann derart ausgeführt werden, dass die direkt unterhalb des Mantelrohres 1 angebrachten Laschen 58 unmittelbar fluchtend und/oder beabstandet am Anfang beziehungsweise Ende der im Mantelrohr 1 angebrachten Ausnehmung 2 positioniert sind. Möglich ist natürlich jede beliebige Anbringung, beispielsweise Nieten, Kleben, Schweissen etc. der Laschen 58 an der Verstärkungsleiste 20, an die die Konstruktion anzupassen ist. Die Verstärkungsleiste 20 kann auch als Zuschnittteil gefertigt werden, an dem die Laschen 58 anzubringen sind oder es werden überstehende und In Richtung der Lenkwellenmittellinie 16 weisende Laschen 58 parallel zur Symmetneachse 27 positioniert.
Eine weitere Ausführung besteht darin, dass der obere Teil 3 des Mantelrohres 1 das für die Laschen 58 erforderliche Material in Form von Ausklinkungen bei der Fertigung berücksichtigt und In
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einem anschliessenden Umformvorgang 900 zur Oberflache 17 des oberen Teils 3 ausgerichtet wird.
Der durch die Ausnehmung 2 im oberen Teil 3 geschwächte Querschnitt 30 wird durch die Anbringung der Verstärkungsleiste 20 zu einer robusten und biegesteifen Konstruktion bestehend aus dem oberen Teil 3 und dem unteren Teil 4 ausgebildet. Durch diese Ausführung ist es nicht erforderlich, die gesamte Konstruktion robuster zu gestalten, was wiederum eine Gewichts- und Materialeinsparung bedeutet. Die Verstärkungsleiste 20 kann aus verschiedensten Materialien gefertigt werden, die eine entsprechende Festigkeit aufweisen, insbesondere Materialien wie Stähle, Kunststoffe aller Art oder glasfaserverstärkte Kunststoffe etc., die in Abstimmung mit einer dafür geeigneten Verbindungsmöglichkeit angewandt werden können.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsvariante des Mantelrohres 1 gezeigt, das zweiteilig, bestehend aus dem mit der Ausnehmung 2 ausgestatteten oberen Teil 3 und dem gegenüberliegenden unteren Teil 4, die über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, ausgeführt ist.
Die Ausbildung des oberen Teils 3 mit der Höhe 22, die bevorzugt grösser als die Höhe 23 des unteren Teils 4 ausgeführt ist, entspricht der in der Fig. 2 dargestellten Ausführung. Der obere Teil 3 wird durch die Seitenschenkel 34 und der unterhalb der Ausnehmung 2 an der Basis 21 angeordneten Verstärkungsleiste 20 mit den Laschen 58 und Bohrungen 59 für Dämpfungsorgane 61 (in Fig. 6 nicht dargestellt) gebildet. Die im oberen Teil 3 ausgebildeten Seitenschenkel 34 mit der Wandstärke 28 weisen im Bereich der imaginären Teilungsebene 26 das Aussenmass 33 auf. Die von den Endteilen 38 der Seitenschenkel 34 ausgebildeten Stirnflächen 24 verlaufen deckungsgleich zu der senkrecht zur Symmetrieachse 27 orientierten imaginären Teilungsebene 26 und stellen die Kontaktstelle zum untergeordneten unteren Teil 4 dar.
Der untere Teil 4 mit der Höhe 23 und der Wandstärke 29 bildet einen mit dem Aussenmass 44 in etwa U-förmigen Querschnitt 42 aus, dessen Seitenschenkel 43 sich in Richtung der Teilungsebene 26 auf das Aussenmass 62 verjün- gen, was bei beispielsweise gleicher Wandstärke 28 und 29 zu einem glatten Übergang ohne Hohlkehle 39 zwischen dem oberen Teil 3 und dem unteren Teil 4 führt. Die von den Seitenschen- kei 43 in Richtung der Teilungsebene 26 ausgebildeten Zwischenteile 63 verlaufen geneigt zueinander und schliessen an einen parallel zur Symmetrieachse 27 angeordneten Endteil 64 mit seinen senkrecht zur Symmetrieachse 27 positionierten Stirnflächen 25 an.
Selbstverständlich ist es möglich, den oberen Teil 3 und/oder den unteren Teil 4 mit gleicher und/oder unterschiedlicher Wandstärke 28 und 29 auszustatten, was zu einer Überragung der Aussenseite 40 und/oder Innenseite 41 im Bereich der imaginären Teilungsebene 26 führen kann
In der Fig. 7 ist eine andere Ausführungsvariante des Mantelrohres 1 dargestellt, das zweiteilig, bestehend aus dem mit der Ausnehmung 2 ausgestatteten oberen Teil 3 und dem diesen gegenüberliegenden unteren Teil 4 ausgeführt ist. Der obere Teil 3 mit der Höhe 22 weist einen etwa trapezförmigen Querschnitt 65 auf, wobei das an der Oberkante 31 der Oberfläche 17 ausgebildete Breitenmass 32 kleiner ist, als das parallel zum Breitenmass 32 angeordnete Breitenmass 66.
Die zwischen der Oberkante 31 des oberen Teiles 3 und der imaginären Teilungsebene 26 ausgebildeten Teile von Seitenschenkeln 67 sind in Richtung der Höhe 22 geneigt zueinander angeordnet und erweitern sich mit zunehmendem Abstand von der Basis 21 gemäss dem Winkel 35 bis auf parallel zur Symmetrieachse 27 angeordnete Endteile 68 mit dem Breitenmass 66
Die von den Endteilen 68 des oberen Teils 3 ausgebildeten Stirnflächen 24 bilden eine parallel zur Oberflache 17 verlaufende imaginäre Teilungsebene 26 aus, auf der die senkrecht stehende Symmetrieachse 27 angeordnet ist.
Die zwischen der Basis 69 des unteren Teils 4 und der imagi- nären Teilungsebene 26 ausgebildeten Teile der Seitenschenkel 70 sind In Richtung der Höhe 23 im Anfangsteil 71 parallel zur Symmetrieachse 27 verlaufend angeordnet und schliessen an einen sich leicht verjüngenden Zwischenteil 72 an, dem zwei parallel zur Symmetrieachse 27 nachgeordnete Endteile 73 folgen.
Die vom oberen Teil 3 und dem unteren Teil 4 ausgebildeten Wandstarken 28 und 29 ergeben Im Bereich der imaginaren Teilungsebene 26 eine Überragung an der Aussenseite 40 und/oder an der Innenseite 41. Die Wandstärke 29 kann kleiner und/oder gleich und/oder grösser als die Wandstärke 28 des oberen Teiles 3 ausgeführt sein. Dementsprechend gilt natürlich auch eine Variierung der Wandstärke 29. Wie in Fig 7 dargestellt wird, ergibt sich bei einer unterschiedlichen Wandstärke 28 oder 29 eine Hohlkehle 39 bzw. eine Fügestelle, die eine Erleichterung der Montagearbeiten erlaubt. Durch die Abstimmung der Wandstärke 28 des mit der Ausnehmung 2
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geschwächten oberen Teils 3 ist die Verstärkungsleiste 20 nicht mehr erforderlich.
In der Fig. 8 ist eine andere Variante einer von dem oberen und unteren Teil 3,4 des Mantelrohres 1 ausgebildeten Lageraufnahmestelle 112 dargestellt. An den beiden gegenüberliegenden endseitigen Stirnflächen 5 und 6 ist eine die Lagereinrichtung 113 bildende Lageraufnahmestelle 112 ausgebildet, die aus einem Aussenring 114, einem Käfig 115 und die im Käfig 115 befindlichen Wälzkörper 116 und einem Innenring 117 besteht. Der Aussenring 114 wird direkt an der Stirnflache 5 und 6 angebracht, dessen Aussendurchmesser 118 zumindest teilweise den oberen Teil 3 und den unteren Teil 4 überragt und der mit einem Verbindungselement 119, beispielsweise Schrauben, Kleben, Nieten, Schweissen, insbesondere Laserschweissen, mit den übereinandergesetzten Teilen 3,4 verbunden wird.
Durch diese Massnahme sind erhebliche Verbesserungen der Einhaltung der Toleranzgrenze zu verzeichnen, da ein Teil und dadurch mehrere erforderliche Arbeitsgänge vermieden werden können, was zu einer Senkung der Herstellkosten führt.
Dieser Teil erhält durch partielle Härtung im Laufbereich der Wälzkörper 117 seine Härte und eine damit verbundene Erhöhung der Lebensdauer und eine ausserhalb des Laufbereiches weiche und kohlenstoffarme Materialzone, die ein technisch störungsfreies Schweissen, insbesondere Laserschweissen, ermöglicht.
Möglich ist natürlich auch die Herstellung der Lageraufnahmestellen 112 durch einen einstückigen Teil, beispielsweise einen Tiefziehteil etc., der bereits den Aussenring 114 integriert hat und der in einem anschliessenden Umformvorgang, beispielsweise Biegen, Pressen, etc. senkrecht zur Lenkwellenmittellinie 16 positioniert wird. Dazu wird ein Werkstoff verwendet, der eine für das Umformverfahren, insbesondere Tiefziehen, Abstrecken etc., ausreichende Zähigkeit sowie einen für das Schweissverfahren niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist und auf den sich in einem weiteren Arbeitsgang ein Härteverfahren, insbesondere Einsatzhärten, Nitrierhärten, etc., anwenden lässt.
Zusätzlich ist es bei allen angeführten Ausführungsvarianten und wie in Fig. 3 dargestellt möglich, die in Richtung der Fahrerkabine weisende endseitige Stirnfläche 5 oder 6 mit einer aus Kunststoff, Metall etc. gefertigten Hülse 120 zur Aufnahme von nicht weiters dargestellten Armaturen, insbesondere Blinkerarmaturen, Scheibenwischerarmaturen etc., auszustatten.
Es ist bei jeder beschriebenen Ausführungsvariante wahlweise moglich, die Verbindung zumindest einer der fugenlosen Lageraufnahmestelle 7 und/oder 8 mit dem Mantelrohr 1 und/oder die Verbindung des oberen Teils 3 mit dem unteren Teil 4 und/oder die Verbindung der Verstärkungsleiste 20 mit zumindest einem dieser beiden Teile 3 oder 4 beispielsweise über Nieten und/oder Pressen und/oder Kleben und/oder Löten und/oder Schweissen, insbesondere Laserschweissen, etc. herzustellen, da das Laserschweissen bzw. das Löten nur eine örtliche, minimale Wärmeeinbringung erzeugt und keine weiteren Toleranzenabweichungen ergibt. Natürlich können auch alle anderen aus dem Stand der Technik bekannten oder neuentwickelten Verbindungselemente zur Herstellung einer Verbindung herangezogen werden.
Das Löten kann ohne oder gegebenenfalls mit einem Zusatzwerkstoff durchgeführt werden.
Wie aus der Figur 3 ersichtlich, besitzt das Mantelrohr 1 mehrere Schlitze 121 und Bohrungen 122, die eine Positionierung und Zentrierung in der Schweissvorrichtung, Biegevorrichtung etc. zulassen Eine in Richtung der Fahrerkabine weisende fugenlos Lageraufnahmestelle 7 oder 8 mit dem integrierten Lager 9 oder 10 besitzt eine am Käfig adaptierte Schlangenfeder 123, über die die Toleranzen der Fertigung in axialer Richtung ausgeglichen werden und gleichzeitig die Lenkwelle 15 zwischen den beiden Lageraufnahmestellen 7 und 8 geringfügig vorgespannt wird.
Verfahren zur Herstellung und Montage :
Ein gegebenenfalls rechteckförmiger und/oder ebenflächiger Zuschnittteil wird in einem Biegevorgang bzw Abkantvorgang in einer zur Längserstreckung des Zuschnittteiles senkrechten Ebene als mehreckiges Profil ausgebildet, das den oberen Teil 3 und den unteren Teil 4 bildet. Durch die an der Basis 21 des oberen Teils 3 angebrachten Bohrungen 18,19 kann die unterhalb als Zuschnitt- und Biegeteil gefertigte Verstärkungsleiste 20 beispielsweise durch eine Laserschweissverbindung angebracht, zweckmässig durchgeschweisst werden. Für die genaue Positionierung bzw.
Zentrierung während der Montage- und Fertigungsarbeiten sind am oberen Teil 3 und am unteren Teil 4 mehreren Bohrungen 122 und Schlitze 121 angebracht. Die von der Schweissvorrichtung vorgegebene Position der oberen und unteren Teile 3 und 4 ermöglicht das exakte Aufeinandersetzen ohne nennenswerte Abweichungen von Toleranzen, wobei die von dem oberen Teil 3 ausgebildeten Seitenschenkel 34 ; 67 und die vom unteren Teil 4 ausgebildeten Seitenschenkel 43,
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70 an jeweils der Basis 21 bzw. 69 gegenüberliegenden Seiten eine zur Teilungsebene 26 planparallele Stirnfläche 24,25 ausbildet, die als Fügestelle, insbesondere für den Laserschweissvorgang, dient.
Nachdem die Verstärkungsleiste 20 bevorzugt an die Basis 21 unterhalb der Ausnehmung 2 des oberen Teiles 3 verschweisst worden ist, kann der obere Teil 3 mit dem unteren Teil 4 an der Fügestelle verbunden werden und ergibt das Mantelohr 1, an dem an den beiden gegenüberliegenden Stirnflächen 5,6 zwei Lageraufnahmestellen 7,8 adaptiert sind, die beispielsweise einstückig mit dem oberen Teil 3 als Tiefziehteil hergestellt werden und in einem anschliessenden Abkantvorgang senkrecht zu einer von der Lenkwelle 15 ausgebildeten Lenkwellenmittellinie 16 ausgerichtet und mit diesem Teil 3 verbunden wird. Die Lageraufnahmestellen 7,8 können natür- lich auch als eigenständige Drehteile, Zieh- oder Rollteile an eine Tragplatte senkrecht positioniert werden, die wiederum mit der Stirnfläche 5,6 verbunden ist.
Als nächster Montageschritt wird eine dem Lenkrad nähergelegene Lageraufnahmestelle 7 mit einem aus dem Stand der Technik bekannten, mit einer Schlangenfeder 123 ausgestatteten Lager 9 beispielsweise eingepresst, dem eine ebenfalls bereits bekannte Lenkwelle 15 eingeschoben wird und durch das nachgeordnete Einpressen des Lagers 10 in die Lageraufnahmestelle 8 die Lenkwelle 15 lagert.
Das Anpressen eines nicht in den Figuren dargestellten Befestigungselementes an die Schlangenfeder 123 wird durch das in Richtung der Längserstreckung axial auftretende Spiel der Lenkwelle 15 ausgeglichen
Wie in einer anderen Ausführungsvariante vorher beschrieben wurde, ist die Lageraufnahmesteile 7,8 bereits mit einem Aussenring 114 eines vorzugsweise zu verwendenden Kugellagers als Tiefziehteil oder als eigenständige Baueinheit gefertigt, die an das Mantelrohr 1 angeordnet ist.
Das Einschweissen des vormontierten, befetteten Kugellagers erfolgt als einer der letzten Arbeitsgänge, daher mit bereits montierter Lenkwelle 15, wodurch die Konstruktion spannungsfrei bleibt und alle Toleranzen ausgeglichen werden können. Die bei der Fertigung auftretenden Summentoleranzen und Fertigungsungenauigkeiten der beteiligten Komponenten sind dann unbedeutend.
Der Ordnung halber sei abschliessend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis das erfindungsgemasse Mantelrohr bzw. deren Bestandteile teilweise unmassstäblich und/oder vergrö- ssert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden
Vor allem konnen die einzelnen In den Fig. 1,2, 3,4, 5 ; 6 ; 7 ; 8 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen zu entnehmen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrteiliges Mantelrohr für eine Lenkwelle mit zumindest einem oberen Teil und einem un- teren Teil, von welchem zumindest ein Teil in einer zu seiner Langserstreckung senkrech- ten Ebene einen mehreckigen Querschnitt aufweist, wobei an den beiden gegenüberlie- genden, voneinander abgewendeten Stirnflache des oberen und/oder unteren Teiles La- geraufnahmestellen angeordnet sind, die durch einen fugenlosen, geschlossenen Ring ge- bildet sind, und vom oberen Teil und/oder dem unteren Teil vorragende Stirnflächen zweier
Seitenschenkel über zumindest ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, da- durch gekennzeichnet, dass der untere Teil (4) in einer zur Längserstreckung des Mantel- rohrs (1) senkrechten Ebene einen etwa U-förmigen oder trapezförmigen Querschnitt (42) aufweist und dass die Lageraufnahmestellen (7,8, 112)
gegebenenfalls unter Zwischen- schaltung von diese aufnehmenden Tragplatten mit den Stirnflächen (5,6) des Mantel- rohrs (1) verbunden sind.