DE102007044618A1

DE102007044618A1 - Lagereinheit für eine Servolenkung

Info

Publication number: DE102007044618A1
Application number: DE200710044618
Authority: DE
Inventors: Johannes Lang
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit (10a), über die verschwenkbar eine Schneckenspindel für eine Servolenkung gelagert ist. Eine Verschwenkbarkeit eines Lagers (12) wird gewährleistet über zwei Außenringe (16a, 17a), die für veränderbare relative Lage über ein Verbindungselement (15) derart miteinander verbunden werden können, dass eine Mantelfläche (14) einer äußeren Lagerschale (13) des Lagers (12) spielfrei, aber unter Gewährleistung eines Schwenk-Freiheitsgrades um eine Schwenkachse (43) ermöglicht ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit mit einem Lager, welches gegenüber einem Außenkörper um eine quer zu der Lagerachse des Lagers orientierte Schwenkachse verschwenkbar ist, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Lagereinheit zur Lagerung einer Schneckenspindel für eine Servolenkung.
Hintergrund der Erfindung
Aus EP 1 225 116 B1 ist eine Servolenkung bekannt, von der die hier relevanten Teilkomponenten in 1 dargestellt sind. Während in einem Kraftfahrzeug ohne Servolenkung ein Verstellmoment zur Bewegung einer Lenksäule und hierdurch einer mit den Lenkern der gelenkten Achse des Fahrzeugs gekoppelten Zahnstange vollständig vom Fahrer aufgebracht werden muss, erfolgt bei Einsatz einer Servolenkung eine Lenkkraftunterstützung über ein Hilfsaggregat 1, insbesondere ein Elektromotor, dessen Ausgangsmoment über einen Schneckentrieb 2 in die Lenksäule 3 oder eine hiermit gekoppelte Welle eingespeist wird. Hierzu ist eine Ausgangswelle 4 über eine Kupplung 5 mit einer Schneckenspindel 6 antriebsfest gekoppelt. Die Verzahnung der Schneckenspindel 6 steht in Eingriff mit einer Umfangsverzahnung eines Schneckenrades 7, welches mit der Lenksäule 3 oder der hiermit verbundenen Welle drehfest verbunden ist. Im Betrieb von mit derartigen Servolenkungen ausgestatteten Kraftfahrzeugen führt ein übermäßiges Spiel zwischen Schneckenrad 7 und Schneckenspindel 6 zu Beeinträchtigungen, insbesondere infolge unerwünschter Geräuschentwicklungen. Zur Abhilfe ist es aus EP 1 225 116 B1 bekannt, ein Lager 8, dort ein als Kugellager ausgebildetes Festlager, als Teil einer Art Kugelgelenk auszubilden, so dass die Lagerachse des Lagers 8 um eine quer zur Lagerachse orientierte Schwenkachse verschwenkbar ist. Zur Ermöglichung einer derartigen Verschwenkung besitzt ein auf der gegenüberliegenden Seite des Schneckenrades 7 angeordnetes Lager zur Abstützung der Schneckenspindel 6, hier ein als Loslager ausgebildetes Zylinderrollenlager, einen federbeaufschlagten Verschiebe-Freiheitsgrad 46. Mit der angesprochenen Verschwenkung der Schneckenspindel 6 kann, unabhängig von Fertigungstoleranzen, einem etwaigen Verschleiß und unterschiedlichen Verzahnungsbedingungen, ein Spielausgleich zwischen Schneckenspindel 6 und Schneckenrad 7 erfolgen. Zur Gewährleistung des Schwenk-Freiheitsgrades für das Lager 8, dort zur Bildung einer Art Kugelgelenk, besitzt das Lager 8 eine teilkugelförmige äußere Lagerschale, welche in einem Außenkörper mit entsprechender teilkugelförmiger Innenfläche geführt ist. Ein etwaiges Spiel zwischen diesem Außenkörper und dem Lager 8 führt allerdings dazu, dass es trotz der Gewährleistung des Verschwenk-Freiheitsgrades zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung kommt. Somit ist die teilkugelförmige Mantelfläche der äußeren Lagerschale des Lagers 8 und die Innenfläche des Außenkörpers mit hoher Präzision zu fertigen. Unter Umständen hat eine Zupaarung dieser Teile und/oder ein aufwendiges Schleifen zu erfolgen. Trotz derartiger Bemühungen kann weiterhin ein Spiel bestehen, welches bis zu 50, 65 oder 100 μm betragen kann.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lagereinheit vorzuschlagen, welche hinsichtlich eines Spieles, des Fertigungsaufwands und/oder des Montageaufwands verbessert ist. Weiterhin sucht die Erfindung einen neuen Verwendungsbereich für eine derart verbesserte Lagereinheit.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Lagereinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11. Eine weitere Lesung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist gegeben durch die Verwendung einer Lagereinheit gemäß Anspruch 12.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei der mit Lager und Außenkörper gebildeten Lagereinheit die Mantelfläche des Lagers nicht "vollflächig" oder "durchgehend" an dem Außenkörper in gleichem Ausmaß abgestützt sein muss mit starrem durchgehendem Kontaktbereich. Vielmehr schlägt die Erfindung vor, dass der Außenkörper mindestens einen Kontaktbereiche mit der teilkugelförmigen Mantelfläche des Lagers aufweist, dessen relative Lage zu der Mantelfläche des Lagers derart veränderbar ist, dass Montage- und/oder Fertigungstoleranzen, insbesondere zwischen dem Außenkörper und der teilkugelförmigen Mantelfläche, ausgleichbar sind. Vorzugsweise sind zumindest zwei Kontaktbereiche mit der teilkugelförmigen Mantelfläche des Lagers vorhanden, wobei die relative Lage der Kontaktbereiche zueinander zum Ausgleich von Montagetoleranzen und/oder Fertigungstoleranzen veränderbar ist. Dies soll anhand des folgenden vereinfachenden Beispiels verdeutlicht werden: Für eine spielfreie Führung sollten die Kontaktbereiche an der teilkugelförmigen Mantelfläche des Lagers anliegen, d. h. die Kontaktbereiche liegen im Längsschnitt auf einem Kreissegment, dessen Radius dem Radius der Mantelfläche des Lagers entspricht. Wird die Mantelfläche des Lagers mit einer Fertigungstoleranz gefertigt, muss für eine spielfreie Anlage des Außenkörpers der Radius des Teilkreises, auf welchem im Betriebszustand die Kontaktbereiche liegen, für toleranzbedingte unterschiedliche Lagereinheiten un terschiedlich sein. Entsprechendes gilt für alternative oder kumulativ auftretende axiale und radiale Toleranzen. Während gemäß dem Stand der Technik diese unterschiede durch Verringerung der Toleranz klein gehalten werden oder den Unterschiedne durch die Zupaarung Rechnung getragen wird, nimmt die erfindungsgemäß Ausgestaltung die Toleranzen hin und trägt diesen Rechnung durch die Anpassung der relativen Lage. Erfindungsgemäß kann somit ein Spiel in der Lagereinheit verringert oder vollständig eliminiert werden. Dies ist unabhängig von etwaigen Toleranzen möglich. Unter Umständen kann erfindungsgemäß eine schleifende Nachbearbeitung der beteiligten Bauelemente der Lagereinheit in verringertem Ausmaß oder gar nicht ausgeführt werden, wobei auch eine aufwendige Zupaarung von Lager und Außenkörper entfallen kann. Je nach Ausführung der Veränderbarkeit der relativen Lage kann auch betriebsbedingten Veränderungen, beispielsweise Wärmedehnungen, durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung Rechnung getragen werden.
Als beispielhafte grundsätzliche Möglichkeiten für eine Gewährleistung einer Veränderbarkeit der relativen Lage der Kontaktbereiche zueinander werden

– eine gezielte Vorgabe von Elastizitäten mit einer Ausnutzung der Elastizität je nach den vorgefundenen Toleranzen und/oder
– eine Vorgabe eines Freiheitsgrades mit einer benutzergesteuerten Beeinflussung der relativen Lage der Kontaktbereiche entlang der vorgenannten Freiheitsgrade

Entsprechend einer ersten exemplarischen Ausgestaltung der Erfindung weist der Außenkörper (mindestens) zwei Außenringe auf. Jeder Außenring bildet einen Kontaktbereich mit der Mantelfläche des Lagers aus. Während die Außenringe an sich separate Bauelemente bilden, erfolgt eine Verbindung der Außenringe im Zuge einer Vor- oder Endmontage der Lagereinheit unter Anpassung der relativen Lage der Außenringe zueinander. Diese Anpassung kann in einer Einstellung von deren Abstand in axialer Richtung, des Abstan des von einer Lagerachse, eines Schwenkwinkels und ähnlichem bestehen. Somit erfolgt eine Anpassung des mit den beiden Außenringen gebildeten Außenkörpers an die vorgefundene Mantelfläche des Lagers über die Herstellung der genannten Verbindung.
Für eine derartige Anpassung mit der Verbindungsherstellung gibt es vielfältige Möglichkeiten, beispielsweise

– den Einsatz von Passelementen,
– das Anpressen der Außenringe an die Mantelfläche und Ausfüllen eines Zwischenraumes zwischen den Außenringen mit einem aushärtenden Verbindungsfluid,
– den Einsatz eines verstellbaren Verbindungselementes, insbesondere eines Schraubelementes,
– den Einsatz von Exzenter aufweisenden Verbindungselementen

Während gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik die Kontaktverhältnisse zwischen Außenkörper und Mantelfläche des Lagers maßgeblich durch die Toleranzen vorgegeben sind und damit, beispielsweise hinsichtlich der Reibungsverhältnisse, nicht vorhersehbar variieren, schlägt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass eine gezielte plastische Verformung des Verbindungselements erfolgt, bei der über das Ausmaß der plastischen Verformung nicht nur die genannten Toleranzen ausgeglichen werden, sondern auch die Vorgabe einer Anpresskraft der Kontaktbereiche der Außenringe an die teilkugelförmige Mantelfläche erfolgt. Beispielsweise kann durch Vorgabe einer Reibung in dem oder den Kontaktbereichen eine Reibungsdämpfung für Bewegungen der Lagereinheit herbeigeführt werden. Andererseits kann durch Vorgabe einer ausreichenden Haftreibung auch gänzlich vermieden werden, dass eine Verschwenkung im Betrieb der Lagereinheit, insbesondere in einer Servolenkung, erfolgt.
Für eine weitere erfindungsgemäße Lagereinheit ist zwischen Verbindungselement und mindestens einen Außenring ein elastischer Zwischenkörper angeordnet, wodurch die Kräfteverhältnisse und die Anpassmöglichkeiten weiter vergrößert werden können.
Für eine konkrete erfindungsgemäße Ausgestaltung ist das genannte, plastisch verformte Verbindungselement im Halblängsschnitt ungefähr U-förmig ausgebildet. Das U-förmige Verbindungselement kann radial außenliegend die Außenringe umklammern, wobei im Zuge der plastischen Verformung die Seitenschenkel des U aneinander angenähert werden können, bis diese die Außenringe in dem gewünschten Ausmaß zusammenpressen bzw. gegen die Mantelfläche des Lagers pressen. Dies kann beispielsweise in eine Art "Bördelvorgang" erfolgen.
Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass der Außenkörper, beispielsweise mindestens ein Außenring, zumindest in den Kontaktbereichen mit einem Sintermetall gebildet ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Sintermetall vorteilhaft ist hinsichtlich der Herstellung, der herbeiführbaren Kontaktbedingungen und/oder der Gleiteigenschaften.
Für die Geometriegestaltung der Kontaktbereiche gibt es vielfältige Möglichkei ten, wobei hierfür folgende Bedingungen zu berücksichtigen sind:

– Die Kontaktfläche der Kontaktbereiche kann vergrößert werden, wenn die Kontaktbereiche der Geometrie der Mantelfläche des Lagers angepasst sind. Für teilkugelförmige Mantelflächen bedeutet dies, dass sich ein großflächiger Kontakt ohne Spannungsspitzen für ebenfalls teilkugelförmige Kontaktbereiche des Außenkörpers ergibt.
– Andererseits ist eine korrespondierende Ausbildung der Kontaktbereiche des Außenkörpers zu der Mantelfläche des Lagers unter Umständen nachteilig hinsichtlich der Anpassbarkeit an toleranzbedingte unterschiedliche Fertigungsmaße. Hier ermöglichen abweichende Geometrien der Kontaktbereiche, beispielsweise vergrößerte Radien, beliebige Kurvenformen, konvexe oder konkave Ausgestaltungen, Anpassungen an Toleranzen allein infolge der Geometrie der Kontaktbereiche, was unter Umständen mit einer Verringerung der Kontaktfläche oder Reduzierung des Kontaktes auf eine Art Hertz'schen Kontakt in Kauf genommen werden muss.

Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass eine Ausbildung des Außenkörpers in den Kontaktbereichen im Längsschnitt

– mit einer Kurvenform,
– mit einer Parabelform,
– mit einer Teilkreisform oder
– in Form einer Geraden

Entsprechend einer alternativen oder kumulativen konkretisierten Ausführungsform der Erfindung weist der Außenkörper einen Grundkörper auf, gegenüber dem mindestens ein Lagerkörper, welcher einen oder den Kontaktbereich mit der Mantelfläche des Lagers ausbildet, elastisch und/oder dämpfend abge stützt ist. Hierbei kann der Lagerkörper einen elastisch und/oder dämpfend abgestützten Freiheitsgrad oder mehrere derartige Freiheitsgrade aufweisen, in einer Führung geführt sein mit zusätzlicher federnder oder dämpfender Abstützung oder über ein elastisches und/oder dämpfendes Zwischenelement an den Grundkörper angebunden sein.
Entsprechend einer weiteren, alternativen oder kumulativen Ausführungsform der Erfindung besitzt der Außenkörper einen ersten Teilbereich sowie einen zweiten Teilbereich. Die genannten Teilbereiche sind über einen elastischen Kopplungsbereich miteinander verbunden, so dass die Mantelfläche des Lagers unter elastischer Beaufschlagung des Kopplungsbereiches zwischen den genannten Teilbereichen "eingeklammert" werden kann.
Während beliebige Einsatzmöglichkeiten für die Lagereinheit gegeben sind, bei der einfache Fertigungsmöglichkeiten, eine einfache Montage, eine Toleranz unabhängige Spielgestaltung von Interesse sind, findet die vorliegende Erfindung vorzugsweise Verwendung für die verschwenkbare Lagerung einer Schneckenspindel in einer über ein Hilfsaggregat unterstützten Servolenkung für einen möglichst spielfreien Eingriff der Schneckenspindel in die Verzahnung eines Schneckenrades.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft, ohne dass diese zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnun gen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 einen über ein Hilfsaggregat angetriebenen Schneckentrieb als Teil einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Stand der Technik,
2 eine erste Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Lagereinheit in einem Halblängsschnitt,
3 eine zweite Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Lagereinheit in einem Halblängsschnitt,
4 eine dritte Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Lagereinheit in einem Halblängsschnitt,
5 eine vierte Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Lagereinheit in einem Halblängsschnitt,
6 eine fünfte Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Lagereinheit in einem Halblängsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In den Figuren sind hinsichtlich Funktion und Gestaltung entsprechende Bau elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei unterschiedliche Ausgestaltungen für unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung mit unterschiedlichen ergänzenden Buchstaben gekennzeichnet sind. In der Beschreibung und den Ansprüchen kann für derartige mit unterschiedlichen Buchstaben für unterschiedliche Ausführungsformen spezifizierte Bezugszeichen der Buchstabe weggelassen sein, wenn die diesbezüglichen Ausführungen für mehrere Ausführungsformen gelten können.
In 2 ist eine Lagereinheit 10a dargestellt, die mit einem Außenkörper 11a und einem Lager 12 gebildet ist. Das Lager 12 besitzt eine Lagerschale 13 mit einer Mantelfläche 14 die in dem dargestellten Halblängsschnitt kurvenförmig, insbesondere ungefähr teilkreisförmig, ausgebildet. Für die weiteren Bestandteile des Lagers 12 können beliebige an sich bekannte Wälzlagerbestandteile und Aufbauarten zum Einsatz kommen.
Der Außenkörper 11a ist mit einem Verbindungselement 15 sowie zwei Außenringen 16a, 17a gebildet. Die Außenringe 16a, 17a sind spiegelsymmetrisch zu der in 2 vertikalen Mittelebene ausgebildet und besitzen radial innen liegend jeweils eine Teilmantelfläche 18, 19. In erster Näherung sind die Außenringe 16, 17 als hohlzylinderförmig mit geringer axialer Erstreckung zu beschreiben.
Für eine Montage des Außenkörpers 11a mit dem Lager 12 werden die Außenringe 16, 17 von unterschiedlichen Seiten in Richtung einer Lagerachse 20-20 des Lagers 12 auf die Mantelfläche 14 der Lagerschale 13 aufgeschoben, bis die Teilmantelflächen 18, 19 die Mantelfläche 14 kontaktieren. Eine Anpressung der Außenringe 16, 17 mit den Teilmantelflächen 18, 19 an die Mantelfläche 14 kann mit einer vorgegebenen Anpresskraft erfolgen. In einem derartigen Zustand besitzen die Außenringe 16, 17 vorzugsweise abweichend zu den Figuren einen geringen axialen Abstand. In dieser Position wird das Verbindungselement 15 in die in 2 dargestellte Position und Form gebracht durch plastische Verformung desselben. In dem plastisch verformten Zustand ist das Verbindungselement 15 in dem dargestellten Halblängsschnitt U-förmig ausgebildet mit einem Grundschenkel 21 und zwei zumindest ungefähr parallelen Seitenschenkeln 22, 23. Während der Grundschenkel unmittelbar benachbart zur äußeren Mantelfläche der Außenringe 16, 17 angeordnet ist oder an diesen anliegt, sind die Seitenschenkel 22, 23 mit einer vorgegebenen Anpresskraft an die außenliegenden Stirnseiten der Außenringe 16, 17 angepresst, wodurch eine Sicherung der Position der Außenringe 16, 17 in der skizzierten Position erfolgt und die Anpresskraft der Teilmantelflächen 18, 19 an die Mantelfläche 14 vorgegeben wird. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Außenringe 16, 17 im Bereich der außenliegenden Stirnseiten einen Absatz aufweisen, in den die Seitenschenkel 22, 23 eintreten, so dass eine ungefähr bündige Stirnseite der Lagereinheit 10a, b gebildet ist.
Das Verbindungselement 15 kann als Halbzeug im Längsschnitt ungefähr L-förmig ausgebildet sein, wobei der kurze Schenkel des L bereits einen Seitenschenkel 22 bildet. Der andere Seitenschenkel 23 wird durch Abwinkeln eines außenliegenden Teilbereiches des längeren Schenkels des L mit plastischer Verformung bis zu dessen Anliegen an dem Außenring 17 gebildet.
Möglich ist ebenfalls, dass das Verbindungselement nicht separat von den Außenringen 16, 17 ausgebildet ist, sondern integraler Bestandteil eines Außenringes 16, 17 ist mit einem hülsenartigen Fortsatz, welcher in verformtem Zustand den anderen Außenring umgreifen kann.
Die Kontur der Teilmantelflächen 18, 19 in dem dargestellten Halblängsschnitt kann beliebig sein, beispielsweise entsprechend dem zugeordneten Bereich der Mantelfläche 14, konvex, konkav, parabelförmig, beliebig kurvenförmig, teilkreisförmig, mit einem gegenüber dem Radius der Mantelfläche 14 vergrößerten Radius, geradlinig usw.
Bei – sofern im Folgenden nicht anderweitig beschrieben – entsprechenden Ausgestaltungsmöglichkeiten zeigt die Ausführungsform gemäß 3 die Zwischenschaltung eines Feder-/Dämpfungselements 24, 25 zwischen die Stirnseiten der Außenringe 16b, 17b und die Seitenschenkel 22, 23, über wel che eine verbesserte Einstellmöglichkeit der Anpresskraft der Außenringe 16b, 17b an die Mantelfläche 14 der Lagerschale 13 ermöglicht werden kann. Bei den Feder-/Dämpfungselementen 24, 25 handelt es sich beispielsweise um einen Elastomerkörper oder einen O-Ring. Für das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel wird eine kompakte Ausbildung dadurch erreicht, dass das Feder-/Dämpfungselement 24, 25 in einer stirnseitigen Ringnut 26, 27 der Außenringe 16b, 17b teilweise aufgenommen ist. In einer in den Figuren nicht dargestellten abgewandelten Ausgestaltungsform kann anstelle oder zusätzlich zu den Feder-/Dämpfungselementen 24, 25 ein entsprechendes Feder-/Dämpfungselement zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der Außenringe 16, 17 angeordnet und abgestützt sein, beispielsweise mit teilweiser Erstreckung in entsprechenden Ringnuten.
Für das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit 10c ist der Außenkörper 11c mit einem Grundkörper 28c gebildet, der in erster Näherung hohlzylinderförmig ausgebildet ist. In eine innere gewölbte Mantelfläche 29c des Grundkörpers 28c ist ungefähr axial mittig eine radial nach außen orientierte Nut 30 eingebracht. In dieser Nut 30 ist ein Lagerkörper 31 in radialer Richtung verschieblich geführt. Der Lagerkörper 31 ist über ein Federelement 32 gegenüber dem Grund der Nut 30 abgestützt. Das Federelement 32 presst den Lagerkörper 31 mit seiner radial innen liegenden Stirnseite an die Mantelfläche 14 der Lagerschale 13. Bei dem derart ausgebildeten Kontaktbereich 44c des Lagerkörpers 31 mit der Mantelfläche 14 kann es sich um den einzigen Kontaktbereich des Außenkörpers 11c handeln. Alternativ kann die Mantelfläche 29c zusätzliche Kontaktbereiche 45c mit der Mantelfläche 14 ausbilden.
Für die in 5 dargestellte Ausführungsform einer Lagereinheit 10d besitzt der Grundkörper 28d zwei symmetrische zur Vertikalebene angeordnete, außermittige Nuten 33, 34, in denen entsprechend Lagerkörper 35, 36 und Federelemente 37, 38 angeordnet sind. Auch hier können die Lagerkörper 35, 36 die ausschließlichen Kontaktbereiche 44d, 45d mit der Mantelfläche 14 bereitstellen oder es können ergänzende Kontaktbereiche des Grundkörpers 28d mit der Mantelfläche 14 vorgesehen sein.
Für das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Lagereinheit 10e besitzt der Außenkörper 11e einen Teilbereich 39 sowie einen Teilbereich 40, die über einen Kopplungsbereich 41 miteinander gekoppelt sind. Der Kopplungsbereich 41 ist elastisch, so dass die relative Lage der Teilbereiche 39, 40 unter elastischer Beaufschlagung des Kopplungsbereiches 41 veränderbar ist, beispielsweise der axiale Abstand, die Winkelstellung und/oder die radiale relative Lage. Während durchaus möglich ist, dass der Kopplungsbereich 41 separat von den Teilbereichen 39, 40 ausgebildet ist und geeignet mit diesen verbunden ist, sind gemäß dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel Teilbereich 39, Teilbereich 40 und Kopplungsbereich 41 einstückig miteinander ausgebildet. Der Kopplungsbereich ist in diesem Fall durch eine verringerte radiale Erstreckung des Außenkörpers 11e infolge einer radial nach außen orientierten umlaufenden Ausnehmung 42 gebildet.
Bei dem Lager 12 handelt es sich insbesondere um ein Lager, bei welchem die Lagerachse 20 orts- und lagefest zur Lagerschale 13 ist. Die Verschwenkung des Lagers erfolgt um eine quer zur Lagerachse 20-20 orientierte Schwenkachse 43.
Für die in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele sind die erfindungsgemäßen Kontaktbereiche 44a, 44b sowie 45a, 45b zumindest von Teilflächen der Teilmantelflächen 18, 19 gebildet. Für das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel wird ein Kontaktbereich 44c mit dem Lagerkörper 31 gebildet, während ein anderer Kontaktbereich 45c von dem Grundkörper 28c ausgebildet werden kann. In 5 bilden die Lagerkörper 35, 36 jeweils einen Kontaktbereich 44d, 45d. Für das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel bilden die innenliegenden Mantelflächen der Teilbereiche 39, 40 die Kontaktbereiche 44e, 45e.
Die Kontaktbereiche 44, 45 können in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet sein. Ebenfalls denkbar ist allerdings, dass die Kontaktbereiche 44, 45 oder die diese bereitstellenden Bauelemente lediglich über einen Teilumfang vorgesehen sind.

1: Hilfsaggregat
2: Schneckentrieb
3: Lenksäule
4: Ausgangswelle
5: Kupplung
6: Schneckenspindel
7: Schneckenrad
8: Lager
9: Lager
10: Lagereinheit
11: Außenkörper
12: Lager
13: Lagerschale
14: Mantelfläche
15: Verbindungselement
16: Außenring
17: Außenring
18: Teilmantelfläche
19: Teilmantelfläche
20: Lagerachse
21: Grundschenkel
22: Seitenschenkel
23: Seitenschenkel
24: Feder-Dämpfungselement
25: Feder-Dämpfungselement
26: Ringnut
27: Ringnut
28: Grundkörper
29: Mantelfläche
30: Nut
31: Lagerkörper
32: Federelement
33: Nut
34: Nut
35: Lagerkörper
36: Lagerkörper
37: Federelement
38: Federelement
39: Teilbereich
40: Teilbereich
41: Kopplungsbereich
42: Ausnehmung
43: Schwenkachse
44: Kontaktbereich
45: Kontaktbereich
46: Verschiebe-Freiheitsgradf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1225116 B1 [0002, 0002]

Claims

Lagereinheit (10) a) mit einem Lager (12), welches eine Lagerachse (20) und eine ungefähr teilkugelförmigen Mantelfläche (14) besitzt, b) wobei das Lager (12) gegenüber einem Außenkörper (11) abgestützt ist und c) das Lager (12) gegenüber dem Außenkörper (11) um eine quer zu der Lagerachse (20) orientierte Schwenkachse (43) verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass d) der Außenkörper (11) mindestens einen Kontaktbereiche (44, 45) mit der teilkugelförmigen Mantelfläche (14) des Lagers (12) aufweist, dessen relative Lage zur Mantelfläche (14) des Lagers (12) zum Ausgleich von Montagetoleranzen und/oder Fertigungstoleranzen veränderbar ist.
Lagereinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper (11) zumindest zwei Kontaktbereiche (44, 45) mit der teilkugelförmigen Mantelfläche (14) des Lagers (12) aufweist, deren relative Lage zueinander zum Ausgleich von Montagetoleranzen und/oder Fertigungstoleranzen veränderbar ist.
Lagereinheit (10a; 10b) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper (11a; 11b) zwei Außenringe (16, 17) aufweist, wobei jeder Außenring (16, 17) einen Kontaktbereich (44a, 45a; 44b, 45b) mit der Mantelfläche (14) ausbildet und die Außenringe (16, 17) mit innerhalb derselben angeordnetem Lager (12) mit veränderbarem Ab stand und/oder veränderbarer relativer Lage miteinander verbindbar sind.
Lagereinheit (10a; 10b) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Außenringe (16, 17) unter plastischer Verformung eines Verbindungselementes (15) erfolgt.
Lagereinheit (10a; 10b) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Ausmaß der plastischen Verformung des Verbindungselementes (17) eine Anpresskraft der Kontaktbereiche (44a, 45a; 44b, 45b) der Außenringe (16, 17) an die teilkugelförmige Mantelfläche (14) vorgegeben ist.
Lagereinheit (10b) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verbindungselement (17) und mindestens einen Außenring (16b, 17b) ein elastischer Zwischenkörper (Feder-/Dämpfungselemente 24, 25) angeordnet ist.
Lagereinheit (10a; 10b) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (17) im Halblängsschnitt ungefähr U-förmig ausgebildet ist und die Außenringe (16, 17) radial außenliegend umklammert.
Lagereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper (11) zumindest in den Kontaktbereichen (44, 45) mit einem Sintermetall gebildet ist.
Lagereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper (11) in den Kontaktbereichen (44, 45) im Längsschnitt kurvenförmig, parabelförmig, kreisförmig oder geradlinig ausgebildet ist.
Lagereinheit (10c; 10d) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper (11c; 11d) einen Grundkörper (28) aufweist mit mindestens einem elastisch und/oder dämpfend abgestützten Lagerkörper (31; 35, 36).
Lagereinheit (10e) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper (11e) einen ersten Teilbereich (39) sowie einen zweiten Teilbereich (40) aufweist und der erste Teilbereich (39) und der zweite Teilbereich (40) über einen elastischen Kopplungsbereich (41) miteinander verbunden sind.
Verwendung einer Lagereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die verschwenkbare Lagerung einer Schneckenspindel (6) in einer über ein Hilfsaggregat (1) unterstützten Servolenkung für einen spielreduzierten oder spielfreien Eingriff der Schneckenspindel (6) in die Verzahnung eines Schneckenrades (7).