AU2003298175A8 - Roller bearing for bearing a steering shaft - Google Patents

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Description

WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 1 WaizIager zur Lagerung einer Lenkwelle 5 Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Walzlager, insbesondere ein Schrsgkugellager, zur Lagerung einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Lage 10 rinnen- und einem Lageraufenring, zwischen denen auf zugeh6rigen Laufbah nen Lagerkugeln abwslzen, wobei der Innenring sich mittels eines einen radia len Abstand zwischen der Lenkwelle sowie dem Walzlager Ciberbr~ckenden Zwischenelements auf der Lenkwelle abstutzt und in wenigstens eine Richtung auf der Lenkwelle gegen axiales Verschieben gesichert ist, wobei das Zwi 15 schenelement als ein rotationssymmetrisches Bauteil ausgebildet ist, das den Lagerinnenring mit einem schrsg zu einer Langsachse der Lenkwelle verlau fenden Abschnitt untergreift. Hintergrund der Erfindung 20 Derartige Walzlager werden zur Lagerung von Lenkwellen in Lenkssulen in Kraftfahrzeugen verwendet. In den meisten Fallen ist das Lager ein Schrsgku gellager, das zusammen mit einem weiteren Schrsgkugellager eingesetzt und mit diesem weiteren Schrsgkugellager sowie unterschiedlichen Vorspann- und 25 StQtzelementen eine Lageranordnung bildet. In der DE 40 13 655 C2 ist eine derartige Lageranordnung vorbeschrieben. Ein weiteres gattungsgemsRes Schragkugellager, wie es haufig zur Lagerung von Lenkwellen verwendet wird, ist aus der DE 38 08 556 Al vorbekannt. Der 30 Innenring ist von einem Toleranzring aus einem Kunststoff aufgenommen, der den Innen- und Aufenring mit einem radialen Vorsprung hintergreift. Am ande- WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 2 ren axialen Ende des Innenringes ist ein Federelement in Form eines Federrin ges angeordnet, das im Toleranzring durch eine Sperrscheibe gehalten ist, die ebenfalls im Toleranzring durch einen radial nach innen weisenden Vorsprung gesichert ist. Auf diese Weise ist eine vorgespannte Baueinheit aus dem Walz 5 lager und den Halteelementen bzw. Spannelementen gebildet. Damit ist bei der Montage nur noch ein einziges, durch einfaches axiales Aufschieben vormon tierbares Teil vorhanden. Wenn ein derartiges Lager als oberes Lenkungslager in einer Lenksaule ein 10 gesetzt ist, mcssen Mittel zur Ubertragung des elektrischen Stromes von der Lenkwelle Ober das Walzlager zum aufnehmenden Lenkrohr vorhanden sein. Dies ist fOr die Betatigung des Signalhorns oder fOr das Ausl6sen des Airbags erforderlich. Die leitende Verbindung zwischen Lenkwelle und Lenkrohr kann beispielsweise derart erfolgen, dass eine Wickelfeder Lenkwelle und Lenkrohr 15 leitend verbindet. Eine andere M6glichkeit besteht darin, dass im oberen Lenkungslager ein leitender Zwischenring angeordnet ist, der eine stromleiten de Verbindung zwischen Lenkungslager und Welle herstellt. Die StromObertra gung erfolgt in diesem Falle Ober Lenkwelle, leitenden Zwischenring, inneren Laufring, Walzk6rper, auBeren Laufring bis hin zum Lenkrohr. Nachteilig dabei 20 ist, dass in diesen Fallen ein zusstzliches Teil, namlich die Wickelfeder oder der Zwischenring, gefertigt und gehandhabt werden mOssen. Das verteuert den Montagevorgang und erhbht den Preis eines solchen Lenkungslagers. In der DE 199 52 119 Al ist ein solches Lenkungslager vorbeschrieben. 25 Eine andere Art der StromObertragung zwischen Lenkwelle und Lenkrohr geht aus der DE 199 22 914 Al hervor. Danach wird der Strom durch einen Tole ranzring Obertragen, der aus einem leitend gemachten Kunststoff hergestellt ist. Die Leitfahigkeit des Kunststoffes kann beispielsweise durch den Zusatz von Kohlefasern oder auch durch einen leitenden Oberzug hergestellt sein. 30 Einerseits ist ein solch elektrisch leitend gemachter Kunststoff in seiner Her stellung verteuert und andererseits hat sich in der Praxis gezeigt, dass er den WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 3 Strom nur unzureichend Obertragt. Auch kann es passieren, dass die leitfahige Schicht abplatzt. Aus der US 2,232,473 ist ein Lenkungslager bekannt geworden, das Ober ei 5 nen zwischen Lagerinnenring und Lenkwelle angeordneten Zwischenring ab gestOtzt ist. Dieser Zwischenring wirkt jedoch nur als Klemmring. FCr die Ein stellung der Lageranordnung ist daher ein Federelement erforderlich, das den Zwischenring mit einer axialen Kraft beaufschlagt, die Ober eine Schrage des Zwischenringes in radialer Richtung umgelenkt wird. Das Federelement erfor 10 dert jedoch einen zusstzlichen axialen Bauraum. Es ist auch von Nachteil, dass diese Lageranordnung einen separaten Haltering benbtigt, der das Lager wsh rend der Montage zusammenhalt. Dieser Haltering, der als separates Bauteil gefertigt werden muB, wirkt demnach nur als Montagehilfe und ist nach der Montage Oberflussig. Sein -Anfertigen und Handhaben verteuert daher die 15 Lenkungslagerbaueinheit unnotig. Zusammenfassung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lenkungslager zu entwickeln, lessen 20 Herstellung und Montage vereinfacht ist und das eine gute elektrische Leitf6 higkeit aufweist. ErfindungsgemsB wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit lessen Oberbegriff dadurch gel6st, dass das 25 Zwischenelement aus einem leitfshigen Material hergestellt ist und an einem Ende Mittel aufweist, die das Schrsgkugellager radial hintergreifen, wahrend am anderen Ende Haltemittel angeordnet sind, die sich auf der Lenkwelle ab stCtzen. 30 Dieses metallische Zwischenelement ist in vielfsitigen Formen in einfacher Weise herstellbar und sorgt dafir, dass einerseits die Strom Obertragung wir- WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 4 kungsvoll gesichert ist und andererseits der Zusammenhalt und die Steifigkeit der Lagerung gewshrleistet sind. Dabei wird eine relativ hohe Steifigkeit bei einem nur geringen Reibmoment angestrebt. Dieses metallische Zwischenele ment macht auch leitende Kunststoffe entbehrlich, die, wie bereits ausgefcjhrt, 5 in ihrer Herstellung sehr kostenaufwendig sind. Das erfindungsgemsfe Zwi schenelement vereinigt in sich mehrere Funktionen. Dies sind die Klemmwir kung auf der Lenkwelle und damit die Vorspannung des Lenkungslagers, die Ubertragung des elektrischen Stromes und der Zusammenhalt der aus mehre ren Einzelteilen bestehenden Lagerbaueinheit. Damit ist eine Baueinheit ge 10 schaffen, lessen Zwischenelement das Lager zentriert, als Federmittel wirkt und gleichzeitig stromleitend ist. Vorteilhafte Ausf0hrungen der Erfindung sind in den Unteransprochen 2 bis 9 aufgefthrt und werden nachstehend beschrieben. 15 So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der Abschnitt des Zwischenelemen tes an seinen in axialer Richtung gegenOberliegenden Enden in je einen paral lel zur Langsachse der Lenkwelle verlaufenden Abschnitt Obergeht, die beide einen gleichen Durchmesser aufweisen, wobei der schrsg verlaufende Ab 20 schnitt durch in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Freistellungen in mehrere, gleichmsfBig voneinander beabstandete Einzelschrsgen untergliedert ist. Aus Anspruch 3 geht vor, dass das Zwischenelement an einer Umfangsstelle 25 mit einem Langsschlitz versehen ist. Auf diese Weise ist die federnde Wirkung des Zwischenelements in Umfangsrichtung realisiert, so dass es sich unter schiedlichen radialen Baursumen anpassen kann. Nach einem anderen Merkmal gemsB Anspruch 4 ist vorgesehen, dass die 30 Einzelschrsgen beidseitig in Umfangsrichtung mit Fortsstzen versehen sind, die radial in Richtung Lenkwelle oder in Richtung Lagerinnenring umbiegbar WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 5 sind. Mittels dieser umgebogenen Fortsatze kann ebenfalls die federnde Wir kung des Zwischenelementes beeinflut werden. Nach einem weiteren zusatzlichen Merkmal gemsR Anspruch 5 soll einer der 5 parallel zur Langsachse der Lenkwelle verlaufenden Abschnitte mit mehreren gleichm6Rig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, im wesentlich radial nach auflen gerichteten Haltenasen versehen sein, die den LagerauBen ring hintergreifen. Auf diese Weise ist der verliersichere Zusammenhalt der Lenkungslagereinheit gewshrleistet. 10 Aus Anspruch 6 geht hervor, dass der andere parallel zur Langsachse der Lenkwelle verlaufende Abschnitt mit mehreren gleichmsRig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, im wesentlich radial nach aufen gerichteten Vor sprCingen versehen ist, an denen sich ein Haltering abstOtzt, der auf der Lenk 15 welle verankert ist. Nach Anspruch 7 sollen die Vorspronge an ihren in Umfangsrichtung gegeno berliegenden Enden mit wenigstens einem Fortsatz versehen sein. Diese Fort satze sorgen durch Anlage am parallel zur Langsachse verlaufenden Abschnitt 20 des Zwischenelementes daf~r, dass die auf das Zwischenelement ausge~bte Axialkraft begrenzt werden kann. Aus Anspruch 8 geht hervor, dass der Haltering mit mehreren gleichmsRig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Haltelappen versehen ist, die 25 sich in die Lenkwelle eingraben. Schlieflich ist nach Anspruch 9 vorgesehen, dass das Schrsgkugellager mit einem elektrisch leitfshigen Fett befallt ist. Derartige Fette enthalten in der Re gel einen 20%igen Kupferanteil und sorgen dafOr, dass der Stromobergang von 30 Innenring zu Walzkbrpern und AuFenring verbessert ist.
WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 6 Die Erfindung wird an nachstehendem Ausfhrungsbeispiel naher erlautert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen 5 Es zeigen: Figur 1 einen Langsschnitt durch ein erfindungsgemsB ausgebildetes Lenkungslager, 10 Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemsB ausge bildeten Zwischenelementes ohne links- und rechtsseitig ange ordnete Haltemittel und Figur 3 einen Langsschnitt durch ein Zwischenelement gemsB Figur 2. 15 AusfUhrliche Beschreibung der Zeichnungen Das in Figur 1 gezeigte und mit I bezeichnete Schrsgkugellager lagert im Lenkrohr 2 die urn ihre Achse 3 drehbare Lenkwelle 4. Es besteht aus dem 20 spanlos hergestellten LagerauBenring 5 und dem ebenfalls spanlos hergestell ten Lagerinnenring 6, zwischen den auf zugeh6rigen Laufbahnen im Ksfig 7 gefhhrte Lagerkugeln 8 abwslzen. Der LagerauRenring 5 weist im AnschluR an seinen Laufbahnbereich den parallel zur Achse 3 verlaufenden Bereich 5.1 auf, der von der Aufnahmebohrung des Lenkrohres 2 umschlossen ist. Am rechts 25 seitigen Ende ist der LagerauRenring 5 mit dem radial nach augen gerichteten Flansch 5.2 versehen, der als Anschlagsicherung dient. Die Lagerringe 5, 6 sind aus einem Stahl der Marke St4, 16MnCr5 oder C80M gefertigt und einem Hartevorgang unterworfen. Der Lagerinnenring 6 ist Ober das Zwischenelement 9 auf der Lenkwelle 4 abgestUtzt und mittels Haltering 10 gegen axiales Ver 30 schieben gesichert, wobei der Haltering 10 entweder als separates Bauteil vor handen oder einstOckig mit dem Zwischenelement 9 verbunden ist.
WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 7 Wie die Figur 2 zeigt, ist das Zwischenelement 9 an einer Stelle seines Umfan ges mit einem durchgehenden Schlitz 9.1 versehen, so dass es federnde Ei genschaften aufweist, dass heif~t, seine Umfangsausdehnung ist veranderlich und jeweiligen vorgegebenen geometrischen Verhaltnissen anpafbar. Daro 5 berhinaus k6nnen die federnden Eigenschaften noch durch Art und Starke des verwendeten Materials sowie durch Warrhebehandlungsverfahren beeinflusst werden. Der Lagerinnenring 6 des Schrsgkugellagers 1 wird vom Abschnitt 9.2 untergriffen, der unter einem Winkel oc ansteigend zur Achse 3 verlauft. Der Abschnitt 9.2 ist an beiden axialen Enden von je einem parallel zur Achse 3 10 verlaufenden Abschnitt 9.3, 9.4 begrenzt, die den gleichen Innendurchmesser aufweisen und den Kontakt mit der Lenkwelle 4 herstellen. Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, ist der schrsg verlaufende Abschnitt 9.2 durch in Umfangsrich tung voneinander beabstandete Freistellungen 9.5 in eine Vielzahl von Einzel schrsgen untergliedert. Wie die Figuren 2 und 3 welter zeigen, ist der schrsg 15 verlaufende Abschnitt 9.2 des Zwischenelementes 9 beidseitig in Umfangsrich tung mit Fortsstzen 9.6 versehen, die entweder radial in Richtung; der Lenkwel' le 4 oder radial in Richtung des Lagerinnenringes 6 umbiegbar sind. Auf diese Weise ist es nochmals mdglich, die Elastizitst des Zwischenelementes 9 zu beeinflussen. Das Zwischenelement 9 gemsB Figur I ist an seinem linksseiti 20 gen Ende mit mehreren gleichmsRig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Haltenasen 9.7 versehen, die den LagerauBenring 5 in radialer Richtung Ciberdecken. Auf diese Weise ist eine vormontierte, aus den Lagerbe standteilen Zwischenelement 9, Lagerinnenring 6, Ksfig 7, Lagerkugel 8 und LagerauBenring 5 bestehende Baueinheit gebildet, die nicht in ihre Einzelbe 25 standteile zerfallen kann. Der rechtsseitige Abschnitt 9.4, der ebenfalls parallel zur Langsachse 3 verlsuft, geht an seinem suferen Ende in mehrere zackenar tig angeordnete, in Umfangsrichtung gleichmsBig voneinander beabstandete Vorsprjnge 9.8 Ober. An diesen VorsprOngen 9.8 ist an einem Ende je em Fortsatz 9.9 angeordnet, der sich abgewinkelt parallel zur Achse 3 erstreckt. 30 Diese Fortsatze 9.9 wirken als Oberlastschutz, wenn wie aus Figur 1 ersicht lich, bei einer zu starken vom Haltering 10 ausgeobten Axialkraft sie sich in WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 8 Richtung des parallel zur Langsachse 3 verlaufenden Abschnittes 9.4 bewegen und im Extremfall an diesem zur Anlage kommen. Der Stromdurchflu durch das Schragkugellager 1 gemaB Figur 1 erfolgt in 5 radialer Richtung von innen nach augen Ober Lenkwelle 4, Zwischenelement 9, Lagerinnenring 6, Lagerkugeln 8, LagerauRenring 5 bis hin zum Lenkrohr 2.
WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 9 Bezugszeichen 1 Schrsgkugellager 2 Lenkrohr 5 3 Achse 4 Lenkwelle 5 Lagerauflenring 5.1 Bereich 5.2 Flansch 10 6 Lagerinnenring 7 Kafig 8 Lagerkugel 9 Zwischenelement 9.1 Langsschlitz 15 9.2 Abschnitt 9.3 Abschnitt 9.4 Abschnitt 9.5 Freistellung 9.6 Fortsatz 20 9.7 Haltenase 9.8 Vorsprung 9.9 Fortsatz 10 Haltering 10.1 Haltelappen 25 oc Neigungswinkel 30

Claims (9)

1. Walzlager, insbesondere ein Schrsgkugellager (1), zur Lagerung einer 5 Lenkwelle (4) eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Lagerinnen- (6) und einem Lageraurenring (5), zwischen denen auf zugehbrigen Laufbah nen Lagerkugeln (8) abwalzen, wobei der Innenring (6) sich mittels eines einen radialen Abstand zwischen der Lenkwelle (4) sowie dem Walzlager OberbrCickenden Zwischenelementes (9) auf der Lenkwelle (4) abstltzt und 10 in wenigstens eine Richtung auf der Lenkwelle (4) gegen axiales Verschie ben gesichert ist, wobei das Zwischenelement (9) als ein rotationssymmetri sches Bauteil ausgebildet ist, das den Lagerinnenring (6) mit einem schrag zu einer Langsachse (3) der Lenkwelle (4) verlaufenden Abschnitt (9.2) un tergreift, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (9) aus ei 15 nem leitfshigen Material hergestellt ist und an einem Ende Mittel aufweist, die das Schragkugellager (1) radial hintergreifen, wahrend am anderen En de Haltemittel angeordnet sind, die sich auf der Lenkwelle (4) abstotzen.
2. Schrsgkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB der 20 Abschnitt (9.2) des Zwischenelementes (9) an seinen in axialer Richtung gegenCiberliegenden Enden in je einen parallel zur Langsachse (3) der Lenkwelle (4) verlaufenden Abschnitt (9.3, 9.4) Obergeht, die beide einen gleichen Durchmesser aufweisen, wobei der schrsg verlaufende Abschnitt (9.2) durch in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Freistellungen 25 (9i.5) in mehrere, gleichm8Big voneinander beabstandete Einzelschragen untergliedert ist.
3. Schrsgkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB das 30 Zwischenelement (9) an einer Umfangsstelle mit einem Langsschlitz (9.1) versehen ist. WO 2004/063577 PCT/EP2003/014048 11
4. Schr~gkugellager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Einzelschrsgen beidseitig in Umfangsrichtung mit Fortsatzen (9.6) versehen sind, die radial in Richtung Lenkwelle (4) oder in Richtung Lagerinnen ring (6) umbiegbar sind. 5
5. Schr~gkugellager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB einer der parallel zur Langsachse (3) der Lenkwelle (4) verlaufenden Ab schnitte (9.3) mit mehreren, gleichmsflig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, im wesentlichen radial nach aulen gerichteten Haltena 10 sen (9.7) versehen ist, die den Lagerauenring (5) hintergreifen.
6. Schr~gkugellager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB der andere parallel zur Langsachse der Lenkwelle (4) verlaufende Ab schnitt (9.4) mit mehreren, gleichmsfig in Umfangsrichtung voneinander 15 beabstandeten, im wesentlichen radial nach aufen gerichteten VorsprCin gen (9.8) versehen ist, an denen sich ein Haltering (10) abstcltzt, der auf der Lenkwelle (4) verankert ist.
7. Schragkugellager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daB die 20 VorsprOnge (9.8) an ihren in Umfangsrichtung gegenOberliegenden Enden mit wenigstens einem Fortsatz (9.9) versehen sind.
8. Schrsgkugellager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dal der Haltering (10) mit mehreren gleichmsgig in Umfangsrichtung voneinander 25 beabstandeten Haltelappen (10.1) versehen ist, die sich in die Lenkwe le (4) eingraben.
9. Schrsgkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB es mit einem elektrisch leitfahigen Fett befcllt ist. 30
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