DE102005015756A1

DE102005015756A1 - Lenkung

Info

Publication number: DE102005015756A1
Application number: DE102005015756A
Authority: DE
Inventors: Martin Budaker; Michael JÜSCHKE; Oliver Hetzel; Michael Hauck
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkgetriebe, das mindestens ein Wälzlager (20) mit einem auf einer Welle angeordneten Lagerinnenring und einem Lageraußenring (21) aufweist. Auf das Lenkgetriebe wirken während der Montage und im Fahrbetrieb hohe Querkräfte, Biegemomente und Reibungskräfte, welche die einzelnen Komponenten des Lenkgetriebes stark belasten und somit die Lebensdauer der Lenkung reduzieren. Die Erfindung hat die Aufgabe, die Lebensdauer der Lenkung zu verlängern. Deshalb ist bei der erfindungsgemäßen Lenkung der Lageraußenring (21) von einem Schwenkring (22) umgeben. Der Lageraußenring (21) und der Schwenkring (22) und/oder der Lagerinnenring und die Welle weisen an ihrer gemeinsamen Kontaktfläche jeweils eine Wölbung auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkgetriebe, das mindestens ein Wälzlager mit einem auf einer Welle angeordneten Lagerinnenring und einem Lageraußenring aufweist.

Lenkgetriebe werden regelmäßig durch Querkräfte und Biegemomente beansprucht. Bereits während der Montage entstehen Querkräfte und Biegemomente infolge von Toleranzen, Form- und Lageabweichungen oder bei Einstellarbeiten am Lenkgetriebe. Aber auch während des Fahrbetriebes können Querkräfte und Biegemomente durch hohe Spurstangenkräfte mit einem entsprechend hohen Querkraftanteil eine Spindel erheblich durchbiegen. Diesen Durchbiegungen können die Lager nicht folgen. Daraus resultieren hohe Spannungen und Reibungskräfte im Lenkgetriebe. Die Querkräfte und Biegemomente führen somit zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung im Lenkgetriebe, wodurch die einzelnen Komponenten des Lenkgetriebes, wie beispielsweise eine Lenkmutter, die Spindel oder Kugeln, auch aufgrund einer hohen Grundreibung, einem starken Verschleiß, unterliegen, der folglich die Lebensdauer des Lenkgetriebes verkürzt.

Die Erfindung hat die Aufgabe eine Lenkung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass zukünftig ihre Lebensdauer verlängert wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Lenkung der eingangs genannten Art, bei der erfindungsgemäß der Lageraußenring von einem Schwenkring umgeben ist und der Lageraußenring und der Schwenkring und/oder der Lagerinnenring und die Welle an ihrer gemeinsamen Kontaktfläche jeweils eine Wölbung aufweisen. Somit kann die in dem Lager gelagerte Welle relativ zum Lagergehäuse eine Schwenkbewegung durchführen, wenn Querkräfte oder Biegemomente auf das Lenkgetriebe wirken. Folglich werden die Spannungen und Reibungskräfte im Lenkgetriebe reduziert, wodurch seine einzelnen Komponenten einem geringeren Verschleiß unterliegen und somit die Lebensdauer des Lenkgetriebes und der Lenkung erhöht wird.

Der Lageraußenring kann eine konvexe und der Schwenkring eine konkave Wölbung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Lagerinnenring eine konkave und die Welle eine konvexe Wölbung aufweisen. Durch die aufeinander abgestimmten Wölbungen ist zum einen die Schwenkbewegung der Welle relativ zum Lagergehäuse mit einem möglichst großen Schwenkwinkel möglich. Zum anderen wird durch die aufeinander abgestimmten Wölbungen ein minimales Spiel zwischen dem Lageraußenring und dem Schwenkring und/oder zwischen dem Lagerinnenring und der Welle sichergestellt.

In anderen Ausführungsformen ist es jedoch auch möglich, dass der Lageraußenring eine konkave und der Schwenkring eine konvexe Wölbung und/oder der Lagerinnenring eine konvexe und die Welle eine konkave Wölbung aufweisen.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Schwenkring innen eine Ausnehmung aufweisen, in welcher ein Innenring eingebracht werden kann. Der Innenring wird so weit in den Schwenk ring eingebracht, bis das Spiel zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring minimal ist. Folglich kann durch diese Ausführungsform das Spiel zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring auf ein Minimum eingestellt werden.

Damit der Innenring stufenlos in den Schwenkring eingebracht werden kann, um somit das Spiel zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring stufenlos einstellen zu können, kann der Innenring in die Ausnehmung eingeschraubt werden. Zu diesem Zweck weist der Innenring ein Außengewinde und die Ausnehmung im Schwenkring ein Innengewinde auf.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der Innenring in die Ausnehmung eingeschoben wird, wodurch ebenfalls das Spiel zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring stufenlos eingestellt werden kann. Dann kann auf die Herstellung der Gewinde verzichtet werden.

Um den eingeschobenen Innenring in der das minimale Spiel aufweisenden Position arretieren zu können, kann der Innenring mit einer Feder in der gewünschten Position gehalten werden.

In einer anderen Ausführungsvariante kann der Schwenkring zwei Innenringe, die von einem Außenring umgeben sind, aufweisen. Diese Variante lässt sich fertigungstechnisch günstig realisieren. Der Außenring kann ein Standardbauteil, beispielsweise eine Hülse, und die Innenringe können zwei identische spiegelbildlich zueinander montierte Bauteile sein. Auch mit dieser Variante kann das Spiel zwischen dem Lageraußenring und dem Schwenkring stufenlos eingestellt werden. Zu diesem Zweck werden die beiden Innenringe soweit gegeneinander bewegt, bis das Spiel zwischen dem Lageraußenring und dem Schwenkring minimal ist.

Um das Spiel zwischen dem Lageraußenring und dem Schwenkring stufenlos einstellen zu können, können die beiden Innenringe in den Außenring eingeschraubt werden. Dann können die beiden Innenringe ein Außengewinde und der Außenring ein Innengewinde aufweisen.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die beiden Innenringe in den Außenring eingeschoben werden, wodurch das Spiel zwischen dem Lageraußenring und dem Schwenkring ebenfalls stufenlos eingestellt werden kann.

Um die beiden eingeschobenen Innenringe in der das minimale Spiel aufweisenden Position arretieren zu können, können die Innenringe mit einer Feder in der gewünschten Position gehalten werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Schwenkring im Getriebegehäuse exzentrisch verdrehbar sein. Durch die exzentrische Verdrehmöglichkeit kann eine Riemenscheibe, die parallel zum Schwenkring angeordnet ist, und, die zusammen mit dem im Schwenkring angeordneten Wälzlager gemeinsam auf der Welle angeordnet ist, verstellt werden, um eine Riemenspannung eines Riemengetriebes einzustellen.

Das mindestens eine Wälzlager kann ein Vier-Punkt-Lager sein. Vier-Punkt-Lager sind durch ein äußerst geringes Axialspiel gekennzeichnet. Wenn das Vier-Punkt-Lager die erfindungsgemäßen Merkmale aufweist, so kann es trotz seines geringen Axialspiels auch Schwenkbewegungen ausführen.

Das Lenkgetriebe kann ein Kugelmutter-Spindel-Getriebe sein. Da bei einem Kugelmutter-Spindel-Getriebe hohe Axialkräfte und somit hohe Querkräfte und Biegemomente auftreten können, sorgen die erfindungsgemäßen Merkmale für eine gleichmäßige Lastverteilung im Kugelmutter-Spindel-Getriebe und somit für eine lange Lebensdauer.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Lenkung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Im Einzelnen zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Wälzlagers mit einer ersten Ausführungsform eines Schwenkringes;
3 eine zweite Ausführungsform des Schwenkringes;
4 eine dritte Ausführungsform des Schwenkringes;
5 eine vierte Ausführungsform des Schwenkringes;
6 eine fünfte Ausführungsform der Schwenkringes;
7 eine sechste Ausführungsform des Schwenkringes.
1 zeigt ein Wälzlager 10 mit einem Lagerinnenring 11, der auf einer Welle 12 sitzt. Der Lagerinnenring 11 weist eine konkave Wölbung auf und die Welle 12 eine konvexe Wölbung. So mit kann der Lagerinnenring 11 einerseits Radial- und Axialkräfte aufnehmen. Andererseits kann die Welle 12 entlang der Wölbung relativ zum Wälzlager 10 über einen möglichst großen Schwenkwinkel verschwenkt werden. Durch die Schwenkbewegung können Spannungen und Reibungskräfte im Wälzlager 10 und auch in einem hier nicht näher gezeigten das Wälzlager 10 umgebenden Lenkgetriebe reduziert werden.
2 zeigt ein Wälzlager 20 mit einem Lageraußenring 21, der von einem Schwenkring 22 umgeben ist. Der Lageraußenring 21 ist mit einer konvexen Wölbung versehen und der Schwenkring 22 mit einer konkaven. Auch diese Konstruktion ermöglicht die Aufnahme von Radial- und Axialkräften einerseits, während andererseits der Lageraußenring 21 und der Schwenkring 22 relativ zueinander über einen möglichst großen Schwenkwinkel verschwenkt werden können, um Spannungen und Reibungskräfte im Wälzlager 20 oder im Lenkgetriebe zu reduzieren.
3 zeigt einen Schwenkring 30, dessen Mittelpunkt 31 zum Mittelpunkt 32 eines hier nicht näher dargestellten Wälzlagers versetzt angeordnet ist. Der Schwenkring 30 ist in einem ebenfalls hier nicht gezeigten Getriebegehäuse verdrehbar montiert. Durch den Versatz der beiden Mittelpunkte 31 und 32 kann der Schwenkring im Getriebegehäuse exzentrisch verdreht werden. Im Hintergrund des Schwenkringes 30 ist eine Riemenscheibe angeordnet, die mit dem nicht gezeigten Wälzlager auf einer gemeinsamen Welle sitzt, und somit ebenfalls den Mittelpunkt 32 aufweist. Der Mittelpunkt 32 ist also auch der Drehpunkt der Welle. Wenn der Schwenkring 30 exzentrisch verdreht wird, dann dreht sich der Mittelpunkt 32 der Riemenscheibe um den Mittelpunkt 31 des Schwenkringes 30, wodurch automatisch die hinter dem Schwenkring 30 angeordnete Riemenscheibe ver stellt wird. Durch diese Verstellmöglichkeit der Riemenscheibe kann eine Spannung eines Riemens 33 eingestellt werden.
4 zeigt einen Schwenkring 40 mit einer Ausnehmung 41, in welche ein Innenring 42 eingebracht ist. Der Innenring 42 wird so weit in den Schwenkring 40 eingebracht, bis ein Spiel zwischen dem Schwenkring 40 und einem hier nicht näher dargestellten Lageraußenring minimal ist.
Der Schwenkring 40 kann im Bereich seiner Ausnehmung 41 ein Innengewinde aufweisen, und der Innenring 42 ein Außengewinde. Somit kann der Innenring 42 in den Schwenkring 40 eingeschraubt werden, um das Spiel zwischen dem Schwenkring 40 und dem nicht gezeigten Lageraußenring stufenlos zu minimieren.
5 zeigt einen Schwenkring 50 mit einer Ausnehmung 51, in welche ein Innenring 52 eingeschoben werden kann, um das Spiel zwischen dem Schwenkring 50 und dem nicht gezeigten Lageraußenring stufenlos einzustellen.
Damit der Innenring 52 in einer das minimale Spiel aufweisenden Position arretiert werden kann, hält eine Feder 53 den Innenring 52 in dieser Position.
6 zeigt einen Innenring 60, der zwei Innenringe 61 und 62 aufweist. Ein Außenring 63 umgibt die Innenringe 61 und 62. Um das Spiel zwischen dem Schwenkring 60 und dem nicht gezeigten Lageraußenring zu minimieren, können die beiden Innenringe 61 und 62 gegeneinander bewegt werden.
Die Innenringe 61 und 62 können ein Außengewinde und der Außenring 63 ein Innengewinde aufweisen. Wenn die beiden Innen ringe 61 und 62 in den Außenring 63 eingeschraubt werden, kann das Spiel zwischen dem Lageraußenring und dem Schwenkring 60 stufenlos eingestellt werden.
7 zeigt einen Schwenkring 70 mit zwei Innenringen 71 und 72 und einem Außenring 73. Die beiden Innenringe 71 und 72 können in den Außenring 73 eingeschoben werden, um das Spiel zwischen dem nicht gezeigten Lageraußenring und dem Schwenkring 70 stufenlos einzustellen.
Federn 74 und 75 arretieren die Innenringe 71 und 72 in der Position, in welcher das Spiel zwischen dem Schwenkring 70 und dem Lageraußenring minimal ist.

10: Wälzlager
11: Lagerinnenring
12: Welle
20: Wälzlager
21: Lageraußenring
22: Schwenkring
30: Schwenkring
31: Mittelpunkt
32: Mittelpunkt
33: Riemen
40: Schwenkring
41: Ausnehmung
42: Innenring
50: Schwenkring
51: Ausnehmung
52: Innenring
53: Feder
60: Schwenkring
61: Innenring
62: Innenring
63: Außenring
70: Schwenkring
71: Innenring
72: Innenring
73: Außenring
74: Feder
75: Feder

Claims

Lenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkgetriebe, das mindestens ein Wälzlager (10, 20) mit einem auf einer Welle (12) angeordneten Lagerinnenring (11) und einem Lageraußenring (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (21) von einem Schwenkring (22, 30, 40, 50, 60, 70) umgeben ist und, dass der Lageraußenring (21) und der Schwenkring (22, 30, 40, 50, 60, 70) und/oder der Lagerinnenring (11) und die Welle (12) an ihrer gemeinsamen Kontaktfläche jeweils eine Wölbung aufweisen.
Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (21) eine konvexe und der Schwenkring (22) eine konkave Wölbung aufweisen.
Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (11) eine konkave und die Welle (12) eine konvexe Wölbung aufweisen.
Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkring (40, 50) innen eine Ausnehmung (41, 51) aufweist, in die ein Innenring (42, 52) einbringbar ist.
Lenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (42) in die Ausnehmung (41) einschraubbar ist.
Lenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (52) in die Ausnehmung (51) einschiebbar ist.
Lenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eingeschobene Innenring (52) mit einer Feder (53) arretierbar ist.
Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkring zwei Innenringe (61, 62, 71, 72), die von einem Außenring (63, 73) umgeben sind, aufweist.
Lenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Innenringe (61, 62) in den Außenring (63) einschraubbar sind.
Lenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Innenringe (71, 72) in den Außenring (73) einschiebbar sind.
Lenkung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden eingeschobenen Innenringe (71, 72) mit einer Feder (74, 75) arretierbar sind.
Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkring (22, 30, 40, 50, 60, 70) in einem Getriebegehäuse exzentrisch verdrehbar ist.
Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wälzlager (10, 20) ein Vier-Punkt-Lager ist.
Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgetriebe ein Kugelmutter-Spindel-Getriebe ist.