DE102007023456A1 - Lageranordnung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) zur Lagerung einer Welle (2) in einer ersten Lagerstelle (3) und in einer axial (a) von der ersten Lagerstelle (3) beabstandeten zweiten Lagerstelle (4) mit jeweils einem Lager (5, 6), wobei mindestens eines der Lager (6) derart mittels elastischer Mittel (7) relativ zu einem Gehäuse (8) angeordnet ist, dass gegen die Federkraft der elastischen Mittel (7) eine Auslenkung des Lagers (6) in radiale Richtung (r) möglich ist. Um in kostengünstiger Weise die radiale Federfunktion zu erzielen, sieht die Erfindung vor, dass die elastischen Mittel (7) als hülsenförmiges Element ausgebildet sind, wobei das hülsenförmige Element zumindest über einen Teil seines Umfangs einen im Radialschnitt mindestens viertelkreisförmig ausgebildeten Abschnitt (9) aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung einer Welle in einer ersten Lagerstelle und in einer axial von der ersten Lagerstelle beabstandeten zweiten Lagerstelle mit jeweils einem Lager, wobei mindestens eines der Lager derart mittels elastischen Mitteln relativ zu einem Gehäuse angeordnet ist, dass gegen die Federkraft der elastischen Mittel eine Auslenkung des Lagers in radiale Richtung möglich ist.
- Lageranordnungen dieser Art werden insbesondere bei Lenkgetrieben eingesetzt. Diese haben zumeist ein Schneckengetriebe, um die Lenkbewegungen vom Lenkrad auf die Räder weiterzuleiten. Das Schneckengetriebe unterliegt Verschleiß, der nicht dazu führen darf, dass die Lenkung im Laufe der Zeit Spiel bekommt. Daher wird die Lagerung der Schnecke auf einer Welle so bewerkstelligt, dass eine Lagerstelle winkeleinstellbar ausgeführt wird. Dabei wird eines der Lager der Schneckenwelle mit einem elastischen Element (Federelement) versehen, das eine radial wirkende Kraft erzeugen kann, so dass die Schnecke bzw. die Schneckenwelle stets auf das Schneckenrad des Schneckengetriebes gedrückt wird. Auf diese Weise wird Verschleiß im Schneckengetriebe ausgeglichen.
- Eine solche Lösung ist in der
DE 100 51 306 A1 beschrieben. Hier wirkt eine Schraubenfeder im Bereich einer Lagerstelle, mit der ein Ritzel gelagert ist, das mit einem Gegenrad kämmt, um ein Lenkgetriebe spielfrei zu halten. - Die
EP 1 106 474 B1 zeigt eine elektrische Servolenkung, bei der eine Antriebswelle mittels Ablenkmitteln radial auslenkbar gehalten ist, wobei die Ablenkmittel als elastisches Glied ausgeführt sind, um das antreibende Rad der Lenkvorrichtung ohne Spiel in das angetriebene Rad eingreifen zu lassen. - In der
US 6 435 050 B1 wird eine ähnliche Lösung offenbart, wobei hier ein Ring aus elastomerem Material zum Einsatz kommt, um die genannte radiale Elastizität der Schneckenwelle eines Schneckengetriebes zu erhalten. Eine solche Ausgestaltung ist auch in derDE 101 22 434 A1 zu sehen. - Eine im Bereich des Lagers eingesetzte Feder ist auch aus der
WO 2006/051034 A1 - Nachteilig ist bei all den vorbeschriebenen Lösungen, dass zur Erzielung des radialen Federeffekts ein relativ hoher fertigungstechnischer Aufwand getrieben werden muss. Die benötigten Federelemente stellen nicht nur kostspielige Zusatzbauteile dar, auch der Montageaufwand ist hoch, um insbesondere das so ausgestattete Lenkgetriebe zusammenzubauen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der in zuverlässiger Weise der benötigte radiale Federeffekt erzielt wird, um eine spielfreie Getriebeanordnung sicherzustellen, bei der dies jedoch in einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger Weise erreicht werden kann.
- Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Mittel als hülsenförmiges Element ausgebildet sind, wobei das hülsenförmige Element zumindest über einen Teil seines Umfangs einen im Radialschnitt mindestens viertelkreisförmig ausgebildeten Abschnitt aufweist.
- Bevorzugt weist das hülsenförmige Element zumindest über einen Teil seines Umfangs im Radialschnitt einen U-förmig ausgebildeten Abschnitt auf. Es kann auch vorgesehen werden, dass das hülsenförmige Element zumindest über einen Teil seines Umfangs im Radialschnitt einen doppelten U-förmig ausgebildeten Abschnitt aufweist.
- Dabei weist das hülsenförmige Element bevorzugt über seinen gesamten Umfang den genannten Abschnitt auf.
- Die Erfindung stellt also darauf ab, dass als Federelement zur Erzeugung einer radialen Vorspannkraft ein hülsenförmiges Element zum Einsatz kommt, das im Radialschnitt einen sich mindestens über einen Viertelkreis erstreckenden Bogen aufweist, der die gewünschte Elastizität erzeugt, mit der das Lager in Position gehalten, jedoch radial auslenkbar ist.
- Dabei ist bevorzugt das Lager in der ersten Lagerstelle radial starr und das Lager in der zweiten Lagerstelle radial elastisch in dem Gehäuse angeordnet.
- Eine Bohrung im Gehäuse zur Aufnahme des hülsenförmigen Elements kann radial versetzt zur theoretischen Achse der Welle eingebracht sein, wobei das hülsenförmige Element dann rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Dieser Versatz (Exzentrizität) bewirkt eine Radialkraft in der Federhülse, wodurch das Lager und damit die Schneckenwelle an das Schneckenrad angedrückt wird. Verschleißbedingtes Spiel wird dadurch verhindert.
- Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Gehäusebohrung zur Aufnahme des hülsenförmigen Elements konzentrisch zur theoretischen Achse der Welle eingebracht ist, wobei das hülsenförmige Element einen radial versetzt angeordneten Aufnahmebereich für das Lager aufweist.
- Das hülsenförmige Element besteht bevorzugt aus Federstahl. Es kann durch einen Tiefziehprozess hergestellt sein. In das hülsenförmige Element können Ausnehmungen (z. B. Langlöcher) zur Beeinflussung der radialen Federsteifigkeit eingebracht sein.
- Um ein verbessertes Dämpfungsverhalten des hülsenförmigen Elements zu erzielen, sieht eine Weiterbildung vor, dass das hülsenförmige Element mit einem Elastomer- oder Gummimaterial versehen ist. Das Elastomer- oder Gummimaterial kann dabei in den Bereich eingebracht sein, der durch den mindestens viertelkreisförmig ausgebildeten Abschnitt begrenzt wird.
- Das hülsenförmige Element kann weiterhin einen radial äußeren Befestigungsabschnitt aufweisen, der mit Presspassung in der Bohrung des Gehäuses sitzt. Es kann weiterhin einen radial inneren Aufnahmeabschnitt für das Lager aufweisen, wobei zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Außenring des Lagers Spielpassung vorliegt.
- Eine spezielle Ausgestaltung sieht vor, dass das hülsenförmige Element in zwei zueinander senkrecht stehenden radialen Richtungen unterschiedliche radiale Federsteifigkeiten aufweist. D. h. falls erforderlich, kann die Federkennlinie der Federhülse in der bevorzugten Federrichtung weniger steif aus geführt werden, als in einer hierzu um 90° verdrehten Richtung. Damit wird die Lagerung quer zur Vorzugsrichtung (beabsichtigte Richtung der Federkraft) steifer, in der ja keine radiale Auslenkung benötigt wird. Erreicht werden kann dies durch eine asymmetrische Ausgestaltung der Parameter, die die Federsteifigkeit der Hülse bestimmen.
- Die Lager sind bevorzugt Wälzlager. Besonders bevorzugt kommen Rillenkugellager zum Einsatz.
- Die Welle ist zumeist eine solche, die die Schnecke eines Schneckengetriebes trägt. Die Lageranordnung ist bevorzugt der Bestandteil eines Lenkgetriebes.
- Das hülsenförmige Element wird nach seiner Herstellung durch Tiefziehen einer an sich bekannten Wärmebehandlung unterzogen. Dabei wird die Federkennlinie des hülsenförmigen Elements durch die Wahl der Geometrie des Elements so gestaltet, dass die Federhülse mit einer ausreichenden Kraft die Schneckenwelle über die gesamte Lebensdauer und damit über den gesamten zu erwartenden Verschleiß an das Schneckenrad andrückt. Die Federkennlinie der Federhülse wird durch die Geometrie (Blechdicke, Wölbung des Blechs im Radialschnitt mit Viertelkreis, U-Form, doppelter U-Form, evtl. Langlöcher im Blech) so bestimmt, dass sich die Federkraft in dem zu erwartenden Anstellbereich nur gering ändert, d. h. es wird eine möglichst flache Kennlinie im Arbeitsbereich angestrebt. Zur Erzielung einer erhöhten Dämpfung kann die Federhülse wie erwähnt mit einer Gummimasse ausgespritzt werden. Die Hülse wird mit Presspassung in das Gehäuse eingepresst; der Lageraußenring erhält aus Montagegründen eine Spielpassung.
- Während der Einsatz bei Lenkgetrieben der bevorzugte Anwendungsfall für die Erfindung ist, kann sie genauso auch bei anderen radialfederangestellten Lagerungen angewendet werden.
- Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung wird in kostengünstiger Weise eine Lagerung mit radialer Federung erreicht, die über eine hohe Gebrauchsdauer die gewünschte Federeigenschaft aufrechterhält.
- In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
-
1 schematisch den Radialschnitt durch eine Lageranordnung für die Schnecke eines Schneckengetriebes gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, -
2 die schematische Darstellung einer der Lagerstellen der Lageranordnung gemäß1 in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung, -
3 die schematische Darstellung einer der Lagerstellen der Lageranordnung gemäß1 in einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung, -
4 die schematische Darstellung einer der Lagerstellen der Lageranordnung gemäß1 in einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung, -
5 die schematische Darstellung einer der Lagerstellen der Lageranordnung gemäß1 in einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung und -
6 das elastische Mittel samt Lager gemäß der Ausgestaltung nach1 , gesehen in axialer Richtung. - In
1 ist eine Lageranordnung1 zu sehen, die für ein Lenkgetriebe benötigt wird, das zur Umlenkung der Lenkbewegungen ein Schneckengetriebe einsetzt. Vom Schneckengetriebe ist eine Welle2 in Form einer Schneckenwelle und ein Schneckenrad15 angedeutet. - Die Schneckenwelle
2 ist in zwei Lagerstellen gelagert, nämlich in einer ersten Lagerstelle3 und in einer zweiten Lagerstelle4 . Die beiden Lagerstellen3 ,4 sind in axiale Richtung a voneinander beabstandet. Jede Lagerstelle3 ,4 weist jeweils ein Lager5 und6 auf, das im Ausführungsbeispiel als Rillenkugellager ausgeführt ist. - Während die erste Lagerstelle
3 radial starr ausgebildet ist, ist für die zweite Lagerstelle4 vorgesehen, dass das Lager6 in radiale Richtung r elastisch ist. Die radial elastische Halterung des Lagers6 relativ zu einem Gehäuse8 wird durch ein elastisches Mittel7 in Form eines hülsenförmigen Elements bewerkstelligt. - Wie in
1 gesehen werden kann, ist das weitgehend rotationssymmetrische, hülsenförmige Element7 so gestaltet, dass es einen Abschnitt9' aufweist, der im Radialschnitt eine U-Form hat. Die U-förmige Struktur wird einmal durch einen radial äußeren Aufnahmeabschnitt12 begrenzt, der mit Presspassung in einer Bohrung10 des Gehäuses8 sitzt. Zum anderen wird die U-förmige Struktur durch einen radial inneren Aufnahmeabschnitt13 begrenzt, der mit Spielpassung den Außenring14 des Lagers6 trägt. - In
1 ist ein Versatz x markiert, der die Auslenkung der Schneckenwelle2 im Bereich der zweiten Lagerstelle4 von der theoretischen Mitte angibt. Durch diesen Versatz wird die Schneckenwelle2 infolge des hülsenförmigen Elements7 elastisch vorgespannt und gegen das Schneckenrad15 gedrückt, so dass verschleißbedingtes Spiel ausgeglichen werden kann. - Bei rotationssymmetrischer Ausgestaltung des hülsenförmigen Elements
7 sind die radialen Federkonstanten des Elements in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtung r1 und r2 gleich. Dies muss, wie oben erwähnt, aber nicht notwendiger Weise der Fall sein. - Alternative Ausgestaltungen des hülsenförmigen Elements
7 sind in den2 bis5 zu sehen. -
2 zeigt eine „Minimallösung", bei der das hülsenförmige Element7 im Radialschnitt einen nur viertelkreisförmig ausgestalteten Abschnitt9 aufweist. Zur Erhöhung des Dämpfungsvermögens ist hier noch vorgesehen, dass der vom Abschnitt9 begrenzte Bereich zumindest teilweise mit Elastomer- oder Gummimaterial11 gefüllt ist, was durch Anspritzen der Masse fertigungstechnisch einfach bewerkstelligt werden kann. Die radiale Federkonstante des hülsenförmigen Elements7 ist dabei höher als bei der Lösung gemäß1 . - In
3 weist das hülsenförmige Element7 einen doppelt U-förmig ausgestalteten Abschnitt9'' auf. Die radiale Federkonstante des hülsenförmigen Elements7 wird dadurch geringer als bei der Lösung gemäß1 . - Die Lösung gemäß
4 unterscheidet sich von derjenigen gemäß1 nur dadurch, dass in den „Aufnahmeraum" der U-förmigen Ausgestaltung des hülsenförmigen Elements7 Elastomermaterial11 eingespritzt wurde. - Ähnlich wie die Lösung gemäß der
3 ist auch bei derjenigen gemäß5 vorgesehen, dass das hülsenförmige Element7 eine mehrfache U-förmige Kontur aufweist. Bei der Lösung gemäß5 grenzen insgesamt drei U-förmig ausgebildete Abschnitte9' aneinander. - Wie bereits vorstehend erläutert, kann auch vorgesehen sein, dass in das hülsenförmige Element
7 Ausnehmungen zur Beeinflussung der radialen Federsteifigkeit eingebracht sind. Eine solche Lösung zeigt6 . Hier ist das hülsenförmige Element7 – in axialer Richtung a betrachtet – zu sehen, wobei zwei Ausnehmungen16 in Form von Langlöchern vorgesehen sind, um die radiale Federsteifigkeit des hülsenförmigen Elements7 herabzusetzen. Zu erkennen ist auch, dass dies nicht symmetrisch erfolgt, sondern dass sich hier eine bevorzugte Richtung ergibt, die eine geringere Federsteifigkeit aufweist als eine Richtung, die senkrecht hierzu steht. -
- 1
- Lageranordnung
- 2
- Welle (Schneckenwelle)
- 3
- erste Lagerstelle
- 4
- zweite Lagerstelle
- 5
- Lager
- 6
- Lager
- 7
- elastisches Mittel (hülsenförmiges Element)
- 8
- Gehäuse
- 9
- mindestens viertelkreisförmiger Abschnitt des hülsenförmigen Elements
- 9'
- U-förmig ausgebildeter Abschnitt des hülsenförmigen Elements
- 9''
- doppelt U-förmig ausgebildeter Abschnitt des hülsenförmigen Elements
- 10
- Bohrung
- 11
- Elastomer- oder Gummimaterial
- 12
- radial äußerer Befestigungsabschnitt
- 13
- radial innerer Aufnahmeabschnitt
- 14
- Außenring
- 15
- Schneckenrad
- 16
- Ausnehmung (Langloch)
- a
- axiale Richtung
- r
- radiale Richtung
- r1
- erste radiale Richtung
- r2
- zweite radiale Richtung
- x
- Versatz der Gehäusebohrung/Versatz des Gehäuses
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10051306 A1 [0003]
- - EP 1106474 B1 [0004]
- - US 6435050 B1 [0005]
- - DE 10122434 A1 [0005]
- - WO 2006/051034 A1 [0006]
Claims (19)
- Lageranordnung (
1 ) zur Lagerung einer Welle (2 ) in einer ersten Lagerstelle (3 ) und in einer axial (a) von der ersten Lagerstelle (3 ) beabstandeten zweiten Lagerstelle (4 ) mit jeweils einem Lager (5 ,6 ), wobei mindestens eines der Lager (6 ) derart mittels elastischen Mitteln (7 ) relativ zu einem Gehäuse (8 ) angeordnet ist, dass gegen die Federkraft der elastischen Mittel (7 ) eine Auslenkung des Lagers (6 ) in radiale Richtung (r) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Mittel (7 ) als hülsenförmiges Element ausgebildet sind, wobei das hülsenförmige Element zumindest über einen Teil seines Umfangs einen im Radialschnitt mindestens viertelkreisförmig ausgebildeten Abschnitt (9 ) aufweist. - Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (
7 ) zumindest über einen Teil seines Umfangs im Radialschnitt einen U-förmig ausgebildeten Abschnitt (9' ) aufweist. - Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (
7 ) zumindest über einen Teil seines Umfangs im Radialschnitt einen doppelten U-förmig ausgebildeten Abschnitt (9'' ) aufweist. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element über seinen gesamten Umfang den Abschnitt (
9 ,9' ,9'' ) aufweist. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (
5 ) in der ersten Lagerstelle (3 ) radial starr und das Lager (6 ) in der zweiten Lagerstelle (4 ) radial elastisch in dem Gehäuse (8 ) angeordnet ist. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrung (
10 ) im Gehäuse (8 ) zur Aufnahme der hülsenförmigen Elements (7 ) radial versetzt zur theoretischen Achse der Welle (2 ) eingebracht ist, wobei das hülsenförmige Element (7 ) rotationssymmetrisch ausgebildet ist. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrung (
10 ) im Gehäuse (8 ) zur Aufnahme des hülsenförmigen Elements (7 ) konzentrisch zur theoretischen Achse der Welle (2 ) eingebracht ist, wobei das hülsenförmige Element (7 ) einen radial versetzt angeordneten Aufnahmebereich für das Lager (6 ) aufweist. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (
7 ) aus Federstahl besteht. - Lageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (
7 ) durch einen Tiefziehprozess hergestellt ist. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in das hülsenförmige Element (
7 ) Ausnehmungen (16 ) zur Beeinflussung der radialen Federsteifigkeit eingebracht sind. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (
7 ) mit einem Elastomer- oder Gummimaterial (11 ) versehen ist. - Lageranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer- oder Gummimaterial (
11 ) in den Bereich eingebracht ist, der durch den mindestens viertelkreisförmig ausgebildeten Abschnitt (9 ,9' ,9'' ) begrenzt wird. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (
7 ) einen radial äußeren Befestigungsabschnitt (12 ) aufweist, der mit Presspassung in der Bohrung (10 ) des Gehäuses (8 ) sitzt. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (
7 ) einen radial inneren Aufnahmeabschnitt (13 ) für das Lager (6 ) aufweist, wobei zwischen dem Aufnahmeabschnitt (13 ) und dem Außenring (14 ) des Lagers (6 ) Spielpassung vorliegt. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (
7 ) in zwei zueinander senkrecht stehenden radialen Richtungen (r1, r2) unterschiedliche radiale Federsteifigkeiten aufweist. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (
5 ,6 ) Wälzlager sind. - Lageranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (
5 ,6 ) Rillenkugellager sind. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (
2 ) die Schnecke eines Schneckengetriebes trägt. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bestandteil eines Lenkgetriebes ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007023456A DE102007023456A1 (de) | 2007-05-19 | 2007-05-19 | Lageranordnung |
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DE102007023456A1 true DE102007023456A1 (de) | 2008-11-20 |
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DE102007023456A Withdrawn DE102007023456A1 (de) | 2007-05-19 | 2007-05-19 | Lageranordnung |
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