DE102008049856A1 - Arrangement for use in motor vehicle, comprises shaft and sleeve part for partially surrounding shaft, where roller bearing is provided for supporting shaft opposite to sleeve part in rotating manner, and sleeve part comprises inner ring - Google Patents
Arrangement for use in motor vehicle, comprises shaft and sleeve part for partially surrounding shaft, where roller bearing is provided for supporting shaft opposite to sleeve part in rotating manner, and sleeve part comprises inner ring Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung umfassend eine Welle, ein diese zumindest teilweise umgebendes Hüllteil und mindestens ein die Welle gegenüber dem Hüllteil drehbar lagerndes Wälzlager, welches einen auf der Welle durch einen Presssitz gehaltenen Innenring und einen vom Hüllteil gehaltenen Außenring und zwischen dem Innenring und dem Außenring ablaufende Wälzkörper umfasst. Weiters bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Ausbildung einer solchen Anordnung.The The invention relates to an arrangement comprising a shaft, an at least partially surrounding enveloping part and at least a rolling bearing rotatably supporting the shaft opposite to the enveloping part, which is an on the shaft held by an interference fit inner ring and an outer ring held by the Hüllteil and between the inner ring and the outer ring running rolling elements includes. Furthermore, the invention relates to a method for Training such an arrangement.
Eine
solche Anordnung ist beispielsweise für Lenksäulen
für Kraftfahrzeuge zur drehbaren Lagerung der Lenkspindel
einsetzbar. Lenksäulen für Kraftfahrzeuge sind
in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Solche
Lenksäulen können unverstellbar oder in ihrer
Länge und/oder Höhe bzw. Neigung verstellbar ausgebildet
sein. Eine verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug
geht beispielsweise aus der
Aus
der
Die
Aus
der
Eine weitere Lagerung einer Lenkwelle, wie sie durch Vorbenutzung bekannt ist, wird zu Beginn der Figurenbeschreibung im Einzelnen beschrieben.A further storage of a steering shaft, as known through prior use is described in detail at the beginning of the description of the figures.
Aufgabe der Erfindung ist es bei einer Anordnung der eingangs genannten Art die Befestigung des Wälzlagers auf der Welle zu vereinfachen. Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.task The invention is in an arrangement of the aforementioned To simplify the mounting of the rolling bearing on the shaft. According to the invention, this is achieved by an arrangement with the features of claim 1 and by a method with the Features of claim 13. Describe the dependent claims advantageous developments of the invention.
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung ist die Welle zur Halterung des Innenrings zumindest über einen Teil ihres Umfangs mit Materialerhebungen versehen, wobei der Innenring unter Ausbildung eines Presssitzes zumindest teilweise auf die Materialerhebungen aufgeschoben ist und/oder der Innenring zur axialen Abstützung gegenüber der Welle mit einer winkelig zur Längsachse der Welle stehenden Fläche zumindest an einer der Materialerhebungen anliegt. Dabei sind die Materialerhebungen in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, das sie über den ursprünglichen, vor Einbringung der Materialerhebung vorhandenen, äußeren Umfang der Welle hinaustreten. Entsprechend wird der Durchmesser der Welle auf diese Weise an der entsprechenden Stelle vergrößert.In an arrangement according to the invention, the shaft for holding the inner ring is at least over part of its circumference provided with material elevations, wherein the inner ring is pushed to form a press fit at least partially on the material elevations and / or the inner ring for axial support against the shaft with an angle to Longitudinal axis of the shaft surface at least rests on one of the material elevations. The material surveys are advantageously designed such that they hinaustre on the original, present before introduction of the material collection, the outer circumference of the shaft Accordingly, the diameter of the shaft is increased in this way at the appropriate location.
Die Ausbildung von Materialerhebungen auf der Welle kann sehr einfach durch eine Umformung der Welle erfolgen, wodurch der Durchmesser der Welle im Bereich der Materialerhebungen vergrößert wird, beispielsweise durch Rollieren, Rändeln oder eine andere mechanische Umformoperation.The Training material surveys on the shaft can be very easy by reshaping the shaft, reducing the diameter the wave is increased in the area of material elevations, for example, by rolling, knurling or another mechanical forming operation.
In einer ersten Variante der Erfindung ist der Innenring zumindest auf einen Teil der Materialerhebungen (d. h. auf zumindest Abschnitte zumindest einiger der Materialerhebungen) axial aufgepresst. Es wird dadurch ein Presssitz ausgebildet, durch den der Innenring für die auftretenden Belastungen gegen eine Verdrehung und gegen eine axiale Verschiebung gegenüber der Welle gesichert ist.In In a first variant of the invention, the inner ring is at least to a portion of the material elevations (i.e., to at least portions at least some of the material elevations) pressed axially. It will formed by a press fit through which the inner ring for the loads occurring against a rotation and against a axial displacement is secured against the shaft.
In einer zweiten Variante der Erfindung ist der Innenring auf der Welle in einem Bereich ohne solche durch Umformung gebildete Materialerhebungen, die den Durchmesser der Welle aufweiten, durch einen Presssitz gehalten. In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Haltekraft dieses Presssitzes gering gehalten, gerade derart groß, dass der Innenring des Lagers beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Anordnung sich nicht gegenüber der Welle verdreht. Die Materialerhebungen schließen axial an eine winkelig zur Längsachse der Welle stehende Fläche des Innenrings an, wobei der Innenring mit dieser Fläche an zumindest einer dieser Materialerhebungen anliegt, sodass er gegen eine Verschiebung gegenüber der Welle in dieser axialen Richtung durch die mindestens eine anliegende Materialerhebung gehalten ist.In A second variant of the invention is the inner ring on the shaft in an area without such formed by forming material surveys, which widen the diameter of the shaft, held by a press fit. In an advantageous embodiment, the holding force of this interference fit held low, just so large that the inner ring of the Warehouse during the intended use of the arrangement not twisted against the shaft. The material surveys close axially at an angle to the longitudinal axis the shaft standing surface of the inner ring, wherein the Inner ring with this surface on at least one of these material surveys so that he is against a shift from the Shaft in this axial direction through the at least one adjacent Material survey is held.
Eine dritte Variante der Erfindung besteht in einer Kombination der genannten ersten und zweiten Varianten. In dieser dritten Variante der Erfindung ist der Innenring sowohl auf zumindest Abschnitte zumindest einiger der Materialerhebungen axial aufgepresst, wodurch er gegen eine Verdrehung gegenüber der Welle gesichert ist, als auch liegt er mit einer winkelig zur Längsachse der Welle stehenden Fläche an mindestens einer der Materialerhebungen an, wodurch er – zusätzlich zur Haltekraft, die durch das Aufpressen auf die Materialerhebungen in axialer Richtung aufgebracht wird – gegen eine axiale Verschiebung gegenüber der Welle in diese Richtung gehalten ist. Die mindestens eine die axiale Abstützung durch Anlage an der Fläche des Innenrings bewirkende Materialerhebung ist hierbei zumindest in einem Bereich unverformt, der axial an die Stelle der Abstützung in die vom Innenring weggerichtete Richtung anschließt. Hierbei kann der Innenring teilweise auf die mindestens eine Materialerhebung aufgepresst sein, die an der winkelig zur Längsachse der Welle stehende Fläche anliegt. Die Anlage kann hierbei dadurch erfolgen, dass der Außendurchmesser der Welle im Bereich der unverformten Materialerhebungen größer ist als der Innendurchmesser des Innenrings. Stattdessen können zur Anlage an der winkelig zur Längsachse der Welle stehenden Fläche des Innenrings auch separate Materialerhebungen vorgesehen sein, deren Höhe – durch eine stärkere Aufweitung der Welle bei ihrer Umformung – größer ist als die vor dem Aufschieben des Innenrings gemessene Höhe der Materialerhebungen, auf die der Innenring aufgeschoben ist.A third variant of the invention consists in a combination of the above first and second variants. In this third variant of the invention is the inner ring on at least at least some sections the material elevations pressed axially, whereby he against a Twist is secured against the shaft, as well it is located at an angle to the longitudinal axis of the shaft Surface on at least one of the material surveys, which he - in addition to the holding force, by the pressing is applied to the material elevations in the axial direction - against an axial displacement relative to the shaft held in this direction is. The at least one axial support by plant on the surface of the inner ring causing material collection is here at least in an area undeformed, the axial the location of the support in the direction away from the inner ring Direction connects. Here, the inner ring partially on the at least one material survey be pressed on the plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft is applied. The plant can be made by the fact that the outer diameter of the Wave in the area of undeformed material surveys larger is the inner diameter of the inner ring. Instead, you can for abutment at the angle to the longitudinal axis of the shaft Surface of the inner ring and separate material surveys provided its height - by a greater expansion the wave when forming - is greater as the height measured before pushing on the inner ring the material elevations on which the inner ring is pushed.
In den genannten ersten und dritten Varianten der Erfindung ist der Außendurchmesser der Welle im Bereich der Materialerhebungen, auf die der Innenring aufgeschoben wird, vor Aufschieben des Innenrings größer als der Innendurchmesser des Innenrings. Dieses für den Presssitz erforderliche Übermaß wird dabei bevorzugterweise mit einer Größe im Bereich von 0,02 mm bis 0,25 mm dimensioniert. Die Höhe dieser Materialerhebungen liegt vorzugs weise im Bereich von 0,03 mm bis 0,4 mm. Der Durchmesser der Welle, bevor die Materialerhebungen eingebracht werden, ist hierbei kleiner als der Innendurchmesser des Innenrings.In the said first and third variants of the invention is the Outer diameter of the shaft in the area of the material elevations, on which the inner ring is pushed, before pushing the inner ring larger than the inner diameter of the inner ring. This required for the interference fit oversize is preferably with a size in the range from 0.02 mm to 0.25 mm. The height of this Material surveys is preferably in the range of 0.03 mm to 0.4 mm. The diameter of the shaft before the material elevations are introduced, this is smaller than the inner diameter of the inner ring.
Vorzugsweise wird der Innenring in der genannten ersten und dritten Variante der Erfindung auf zumindest fünf, besonders bevorzugt auf zumindest zehn, Materialerhebungen zumindest teilweise aufgepresst.Preferably the inner ring is in the aforementioned first and third variant of the invention to at least five, more preferably on at least ten, material surveys at least partially pressed.
Die mindestens eine in der genannten zweiten und dritten Variante der Erfindung an der winkelig zur Längsachse der Welle stehenden Fläche anliegende Materialerhebung weist vorzugsweise eine Höhe im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm auf.The at least one in said second and third variant of Invention at the angle to the longitudinal axis of the shaft Surface adjacent material survey preferably has a height in the range of 0.1 mm to 0.5 mm.
In der genannten zweiten und dritten Variante der Erfindung steht die Fläche, an der die mindestens eine Materialerhebung zur axialen Abstützung des Innenrings gegenüber der Welle anliegt, wie weiter ausgeführt, winkelig zur Längsachse der Welle, d. h. die Fläche liegt nicht parallel zur Längsachse der Welle bzw. ihre Flächennormale schließt einen Winkel ungleich 90° mit der Längsachse der Welle ein. Vorzugsweise schließt die Flächennormale mit der Längsachse der Welle einen Winkel kleiner als 45° ein, besonders bevorzugt steht die Fläche rechtwinkelig zur Längsachse der Welle. Es kann sich bei dieser Fläche um eine Stirnseite des Innenrings an einem axialen Ende des Innenrings oder um eine Abstufung des Innenrings handeln.In the said second and third variant of the invention is the Area at which the at least one material survey to axial support of the inner ring relative to the Shaft rests, as further explained, at an angle to the longitudinal axis the wave, d. H. the surface is not parallel to the longitudinal axis the wave or its surface normal closes one Angle not equal to 90 ° with the longitudinal axis of the shaft one. Preferably, the surface normal closes with the longitudinal axis of the shaft an angle smaller than 45 °, more preferably, the surface is perpendicular to Longitudinal axis of the shaft. It can affect this area around an end face of the inner ring at an axial end of the inner ring or to act a gradation of the inner ring.
Durch die Erfindung wird eine einfache Ausbildung der drehbaren Lagerung der Welle gegenüber dem Hüllteil ermöglicht. Günstigerweise kann eine Welle herangezogen werden, die im Abschnitt, in welchem der Innenring gehalten ist und in axial daran anschließenden Abschnitten vor Ausbildung der Materialerhebungen einen konstanten Durchmesser aufweist. Die Materialerhebungen können in einfacher Weise durch Umformung der Welle ausgebildet werden, wobei die Welle durch diese Umformung aufgeweitet wird, d. h. der Durchmesser im Bereich einer Materialerhebung ist größer als der Durchmesser, bevor die Materialerhebung eingebracht worden ist. Die Materialerhebungen können somit durch Materialverdrängung ausgebildet werden.The invention enables a simple design of the rotatable mounting of the shaft relative to the enveloping part. Conveniently, a shaft can be used, which in the section in which the inner ring is held and in axially adjoining sections prior to formation of the Material surveys has a constant diameter. The material elevations can be formed in a simple manner by forming the shaft, wherein the shaft is widened by this deformation, ie the diameter in the region of a material elevation is greater than the diameter before the material elevation has been introduced. The material surveys can thus be formed by material displacement.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung können das Erfordernis einer Bearbeitung der inneren Mantelfläche des Innenrings des Wälzlagers vermieden werden. Es können auch Standard-Wälzlager eingesetzt werden. Dabei kann eine breite Palette an Bauarten von Wälzlagern mit der erfindungsgemäßen Lösung positioniert werden.By the training of the invention can the requirement of machining the inner lateral surface the inner ring of the bearing can be avoided. It can also standard rolling bearings are used. It can be a wide range of types of bearings with the invention Solution be positioned.
Vorzugsweise ist die Welle in einem vordefinierten Axialbereich zur Halterung des Innenrings im Wesentlichen über ihren gesamten Umfang mit Materialerhebungen versehen. Hierbei ist zumindest entlang einer um den Umfang verlaufenden Linie kein Bereich vorhanden, dessen Länge größer als ein fünftel, besonders bevorzugt größer als ein zehntel, des gesamten Umfangs ist und in dem sich keine Materialerhebung befindet. Die Materialerhebungen können in Form einer Mehrzahl, vorzugsweise mindestens fünf, besonders bevorzugt mindestens zehn, von nebeneinanderliegenden und/oder sich kreuzenden Stegen, Wülsten oder Zähnen ausgebildet sein.Preferably the shaft is in a predefined axial area for mounting the inner ring substantially over its entire circumference provided with material surveys. This is at least along one there is no area around the circumference, whose Length greater than one-fifth, more preferably greater than one tenth of entire circumference and in which there is no material collection. The material surveys may take the form of a plurality, preferably at least five, more preferably at least ten, of adjacent and / or intersecting webs, beads or teeth are formed.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Materialerhebungen in Umfangsrichtung der Welle, wobei eine Mehrzahl von in axialer Richtung der Welle beabstandeten Materialerhebungen vorhanden ist. Vorzugsweise umgibt jede Materialerhebung die Welle vollständig. Die Materialerhebungen können in Form von Stegen, Wülsten oder Zähnen ausgebildet sein. Solche Materialerhebungen werden auch als Rollierung oder ringförmiges Nutenrändel bezeichnet.In a possible embodiment of the invention extend the material surveys in the circumferential direction of the shaft, wherein a plurality of spaced apart in the axial direction of the shaft material surveys is available. Preferably, each collection of material surrounds the shaft Completely. The material surveys can be in Form formed by webs, beads or teeth be. Such material surveys are also called rolling or ring-shaped Nutenrändel referred.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform verlaufen die Materialerhebungen in axialer Richtung der Welle, wobei eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Materialerhebungen vorhanden ist. Der Abstand zwischen den Mittel- oder Scheitellinien der Materialerhebungen beträgt hierbei vorzugsweise weniger als ein fünftel, besonders bevorzugt weniger als ein zehntel der Umfangserstreckung der Welle. Die Materialerhebungen können in Form von Stegen, Wülsten oder Zähnen ausgebildet sein. Eine solche Ausbildung wird auch als Rändel oder axiales Nutenrändel bezeichnet.In another possible embodiment the material elevations in the axial direction of the shaft, wherein a Plurality of circumferentially spaced material elevations present is. The distance between the middle or crest lines of the material elevations is preferably less than one fifth, more preferably less than one tenth of the circumferential extent the wave. The material surveys can take the form of webs, Be formed beads or teeth. Such Training is also called knurling or axial grooving designated.
Auch Kombinationen von in Umfangsrichtung und in axialer Richtung der Welle verlaufenden Materialerhebungen und/oder andere Verläufe von Materialerhebungen, also schräg zur Umfangsrichtung und schräg zur axialen Richtung der Welle sind denkbar und möglich, beispielsweise Diamanträndel.Also Combinations of circumferentially and in the axial direction of the Wave extending material surveys and / or other gradients of material elevations, so obliquely to the circumferential direction and obliquely to the axial direction of the shaft are conceivable and possible, for example diamond knurls.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung zur Lagerung einer Lenkspindel einer Lenksäule für ein Kraftfahrzeug. Gerade bei diesem Anwendungsfall sind hohe Anforderungen an die Steifigkeit der Lagerung der drehbar gelagerten Lenkspindel gestellt. Gleichzeitig sollen einfache kostengünstige Lösungen realisiert werden, bei denen die Rollwiderstände gering und die geforderten Fertigungsgenauigkeiten möglichst niedrig ausgebildet sind.Especially advantageous is the use of the invention Arrangement for mounting a steering spindle of a steering column for a motor vehicle. Especially in this application are high demands on the rigidity of the bearing of the rotatably mounted Steering spindle provided. At the same time should be simple inexpensive Solutions are realized where the rolling resistance low and the required manufacturing accuracy as possible are formed low.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:Further Advantages and details of the invention are described below explained in the accompanying drawings. In this show:
Die Figuren weisen unterschiedliche Maßstäbe auf und sind teilweise schematisiert. Insbesondere sind die Materialerhebungen stark übertrieben dargestellt.The Figures have different scales and are partially schematized. In particular, the material surveys greatly exaggerated.
Im
Folgenden wird zunächst anhand der
Der
Innenring
Ein
erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden
anhand der
Das
Wälzlager
Der
Innenring
Die
Wälzkörper
Das
Wälzlager
Zur
Halterung des Innenrings
Der
Außendurchmesser der Welle
Der
Innenring
Das
Zusatzwälzlager
Die
Wälzkörper
Zwischen
dem Innenring
Zur
axialen Vorspannung des Zusatzwälzlagers
Das
Federelement
Denkbar
und möglich ist beispielsweise auch eine einstückige
Ausbildung des Zwischenrings
Die
Materialerhebungen
Eine
weitere Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden
anhand von
Die
Welle
Der
Innenring
Aufgrund
der geringen Drehmomente, die ein Wälzlager von seinem
Außenring
Durch
die Materialerhebungen
Die
Materialerhebungen
Das
in
Das
in
Eine
fünfte Ausführungsform der Erfindung ist in den
Das
in
Das
in
Auch
wenn in den Darstellungen entsprechend den
Ein
Ausführungsbeispiel einer Lenksäule mit einer
erfindungsgemäßen Lageranordnung ist in den
Beidseitig
des Hüllteils
Der
Spannmechanismus umfasst einen quer zur Längsachse
Eine solche Lenksäule, abgesehen vom Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung, ist bekannt, beispielsweise aus dem in der Beschreibungseinleitung genannten Stand der Technik.A such steering column, apart from the use of the invention Arrangement is known, for example from that in the introduction to the description mentioned prior art.
Im
Gegensatz zum Stand der Technik ist durch den Einsatz der erfindungsgemäßen
Anordnung der Welle
Lenksäulen, bei denen eine erfindungsgemäße Lagerung der Lenkspindel eingesetzt werden können, können in unterschiedlicher anderer Weise ausgebildet sein. Hierbei können sie in der Länge und/oder Höhe bzw. Neigung verstellbar sein. Ebenso ist die Erfindung bei unverstellbaren Lenksäulen einsetzbar.steering columns, in which an inventive bearing of the steering shaft can be used in different ways be formed another way. Here they can in the Length and / or height or inclination be adjustable. Likewise, the invention with adjustable steering columns can be used.
- 11
- Wellewave
- 22
- Hüllteilenveloping
- 33
- Wälzkörperrolling elements
- 44
- Zusatzwälzlageradditional bearings
- 55
- Halteringretaining ring
- 66
- Federringspring washer
- 77
- KunststoffringPlastic ring
- 88th
- Innenringinner ring
- 99
- Außenringouter ring
- 1010
- Innenringinner ring
- 1111
- KunststoffringPlastic ring
- 1212
- Halterungbracket
- 1313
- Wellewave
- 1414
- lenkradseitiges Endesteering wheel-sided The End
- 1515
- Hüllteilenveloping
- 1616
- Wälzlagerroller bearing
- 1717
- Zusatzwälzlageradditional bearings
- 1818
- Innenringinner ring
- 1919
- Außenringouter ring
- 2020
- Wälzkörperrolling elements
- 2121
- KäfigCage
- 2222
- Hakenhook
- 2323
- Hakenhook
- 2424
- Materialerhebungmaterial elevation
- 2525
- Längsachselongitudinal axis
- 2626
- Innenringinner ring
- 2727
- Außenringouter ring
- 2828
- Wälzkörperrolling elements
- 2929
- Zwischenringintermediate ring
- 3030
- Federelementspring element
- 3131
- Halteringretaining ring
- 3232
- Materialerhebungmaterial elevation
- 3333
- Flächearea
- 3434
- Spannmechanismustensioning mechanism
- 3535
- Trageinheitsupport unit
- 3636
- Seitenwangeside cheek
- 3737
- Seitenwangeside cheek
- 3838
- Zwischeneinheitintermediate unit
- 3939
- Achseaxis
- 4040
- Spannbolzenclamping bolt
- 4141
- Betätigungshebelactuating lever
- 4242
- Nockencam
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - US 6513984 B1 [0003] - US 6513984 B1 [0003]
- - EP 1408247 B1 [0004] - EP 1408247 B1 [0004]
- - DE 10337021 A1 [0005] - DE 10337021 A1 [0005]
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