DE102009032715A1

DE102009032715A1 - Radialnadellager, insbesondere zur spielfreien Lagerung der Lenkwelle im Lenkrohr eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102009032715A1
Application number: DE102009032715A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang DÖPPLING; Herbert Erhardt; Ernst Neuwirth; Alexander Zernickel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-11
Filing date: 2009-07-11
Publication date: 2011-01-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radialnadellager, insbesondere zur spielfreien Lagerung der Lenkwelle im Lenkrohr eines Kraftfahrzeuges, welches Radialnadellager (1) im Wesentlichen aus einer Vielzahl in einem Nadelkäfig (2) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Lagernadeln (3) besteht, deren innere Laufbahn durch die Lenkwelle und deren äußere Laufbahn (4) durch eine dünnwandige und die Lagernadeln (3) mit elastischer Vorspannung umschließende, axial geschlitzte Hülse (5) gebildet wird, die von einem elastischen Außenring (6) zum Ausgleich von Innendurchmessertoleranzen des Lenkrohres umschlossen ist. Erfindungsgemäß ist das Radialnadellager (1) zwecks Ausbildung mit dem Bauraumbedarf eines vergleichbaren Kugellagers derart geometrisch gestaltet, dass der elastische Außenring (6) eine auf die Axialbreite der Hülse (5) und des Nadelkäfigs (2) reduzierte Axialbreite aufweist und an seiner Innenmantelfläche (7) mit einer umlaufenden Nut (8) ausgebildet ist, dass die geschlitzte Hülse (5) mit einer in die Laufbahn (4) der Lagernadeln (3) eingearbeiteten umlaufenden Sicke (9) ausgebildet ist, mit welcher die Hülse (5) in der Nut (8) im Außenring (6) axial fixierbar ist und dass der Nadelkäfig (2) an seinem Außenumfang mit einer radial nach außen angeformten, umlaufenden Führung (10) ausgebildet ist, mit der dieser seinerseits in der Sicke der Hülse (9) axial abstützbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Radialnadellager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, welches insbesondere vorteilhaft zur spielfreien Lagerung der Lenkwelle im Lenkrohr eines Kraftfahrzeuges anwendbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Lenkwellenlager sind Teil der aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Wellenabschnitten und dem Lenkrohr bestehenden Lenksäule in Kraftfahrzeugen und tragen dazu bei, dass sich das Fahrzeug mit höchster Fahrsicherheit und optimalen Komfort leicht und sicher lenken lässt. Eine häufige Ausführungsform derartiger Lenkwellenlager stellen dabei die spielfreien Radialnadellager der Baureihe LEN dar, die aus der technischen Druckschrift „Automobile Produktinformation API 04” der Anmelderin vom August 2003 bekannt sind. Derartige Radialnadellager bestehen im Wesentlichen aus einer Vielzahl in einem Nadelkäfig in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Lagernadeln, deren innere Laufbahn durch die Lenkwelle und deren äußere Laufbahn durch eine dünnwandige und die Lagernadeln mit elastischer Vorspannung umschließende, axial geschlitzte Hülse gebildet wird, die von einem elastischen Außenring zum Ausgleich von Innendurchmessertoleranzen des Lenkrohres umschlossen ist. Der Zusammenhalt aller Bauteile wird dabei durch zwei an die Innenmantelfläche des elastischen Außenrings angeformte Borde gewährleistet, zwischen denen die den Nadelkäfig aufnehmende geschlitzte Hülse in den Außenring eingepresst ist.
In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass es durch die für den Zusammenhalt solcher Radialnadellager notwendige große Axialbreite des elastischen Außenrings nicht möglich ist, an Lagerstellen mit reiner Radialbelastung beispielsweise schmaler bauende aber preisintensivere Rillenkugellager durch solche kostengünstigeren Radialnadellager zu ersetzen, da der dafür notwendige Bauraum zumeist nicht zur Verfügung steht.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Radialnadellager, insbesondere zur spielfreien Lagerung der Lenkwelle im Lenkrohr eines Kraftfahrzeuges, zu konzipieren, dessen Bauraumbedarf annähernd dem eines vergleichbaren Kugellagers entspricht und welches gleichzeitig einen sicheren Zusammenhalt aller Lagerbauteile gewährleistet.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Radialnadellager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass der elastische Außenring eine auf die Axialbreite der Hülse und des Nadelkäfigs reduzierte Axialbreite aufweist und an seiner Innenmantelfläche mit einer umlaufenden Nut ausgebildet ist, dass die geschlitzte Hülse mit einer in die Laufbahn der Lagernadeln eingearbeiteten umlaufenden Sicke ausgebildet ist, mit welcher die Hülse in der Nut im Außenring axial fixierbar ist, und dass der Nadelkäfig an seinem Außenumfang mit einer radial nach außen angeformten, umlaufenden Führung ausgebildet ist, mit der dieser seinerseits in der Sicke der Hülse axial abstützbar ist.
Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass es durch gezielte geometrische Umgestaltungen sowohl am elastischen Außenring als auch an der geschlitzten Hülse und am Nadelkäfig möglich ist, einerseits die für den Zusammenhalt solcher Radialnadellager bisher notwendigen Borde am elastischen Außenring weglassen zu können und dadurch die Axialbreite des Radialnadellagers zu reduzieren und andererseits mit dem Einbringen der aus der Nut im Außenring, der Sicke in der Hülse und der Führung am Nadelkäfig bestehenden Axialsicherung gleichzeitig einen sicheren Zusammenhalt aller Lagerbauteile zu gewährleisten.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellagers werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellager vorgesehen, dass die umlaufende Nut im Außenring bevorzugt axialmittig in dessen Innenmantelfläche angeordnet ist und einen rechteckigen Profilquerschnitt mit Eckenverrundungen aufweist. Die Breite der umlaufenden Nut entspricht dabei etwa einem Fünftel der Breite des Außenrings, während deren Tiefe geringfügig kleiner als die Breite ist. Als alternative Ausgestaltung wäre es jedoch auch denkbar, die umlaufende Nut seitlich versetzt zur Axialmitte in die Innenmantelfläche des Außenrings einzuarbeiten und/oder mit einem halbrunden, trapezförmigen oder einem anderen geeigneten Profilquerschnitt auszubilden.
Entsprechend der bevorzugten Ausbildung gemäß Anspruch 2 ist es nach Anspruch 3 ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellagers, dass auch die umlaufende Sicke in der Hülse bevorzugt axialmittig in deren Laufbahn angeordnet ist und einen rechteckigen Profilquerschnitt mit Eckenverrundungen aufweist. Die Breite und die Tiefe der Sicke orientiert sich dabei an den Abmessungen der Nut im Außenring, wobei es auch hierbei möglich ist, die umlaufende Sicke seitlich versetzt zur Axialmitte in die Laufbahn der Hülse einzuarbeiten und/oder mit einem halbrunden oder einem anderen geeigneten Profilquerschnitt auszubilden, wenn dies bereits bei der umlaufenden Nut im Außenring realisiert wurde.
Gemäß den Ansprüchen 4 und 5 zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Radialnadellager darüber hinaus noch dadurch aus, dass der Nadelkäfig bevorzugt aus einem Kunststoff besteht und durch zwei umlaufende Seitenringe gebildet wird, die durch eine Mehrzahl axialer Taschenstege miteinander verbunden sind. Die umlaufende Führung am Nadelkäfig ist dann bevorzugt ebenfalls axialmittig an dessen Außenumfang angeordnet ist und wird in besonders vorteilhafter Weise durch einzelne an die Taschenstege angeformte Radialstege gebildet. Sind die Nut im Außenring und die Sicke in der Hülse seitlich versetzt zur Axialmitte angeordnet, kann die umlaufende Führung am Nadelkäfig dementsprechend jedoch ebenfalls außermittig an dessen Außenumfang angeordnet werden. Ebenso ist es möglich, die umlaufende Führung am Nadelkäfig anstelle von einzelnen an die Taschenstege angeformten Radialstegen durch einen umlaufenden oder örtlich unterbrochenen Bund zu bilden.
Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellagers ist es nach Anspruch 6 desweiteren, dass die Radialstege bevorzugt einen quadratischen Profilquerschnitt aufweisen, dessen Seitenflächen geringfügig schmaler als die Breite der Sicke in der Hülse ausgebildet sind. Die Länge der Radialstege wird dabei in vorteilhafter Weise so gewählt, dass deren Stirnseiten noch einen geringfügigen Abstand zum Grund der Sicke in der Hülse aufweisen, so dass mit den derartig ausgebildeten Radialstegen eine reibungsarme axiale Führung des Nadelkäfigs gewährleistet ist. Eine ähnlich vorteilhafte Käfigführung lässt sich jedoch auch erzielen, wenn die Radialstege mit einem runden oder rechteckigen Profilquerschnitt ausgebildet werden.
Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellagers durch Anspruch 7 noch vorgeschlagen, dass die Seitenringe des Nadelkäfigs an ihren Innenmantelflächen mit jeweils lagerauswärts sich vergrößernden Schrägen ausgebildet sind. Diese fasenartigen Schrägen dienen dem vereinfachten Einschieben der Lenkwelle in das Radialnadellager bei deren Montage, wobei es jedoch auch möglich ist, zu diesem Zweck von den Innenmantelflächen zu den Axialseitenflächen der Seitenringe des Nadelkäfigs führende radienförmige Verrundungen anzuordnen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Radialnadellager;
2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Radialnadellager;
3 eine Seitenansicht der Hülse des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellagers;
4 eine räumliche Ansicht der Hülse des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellagers;
5 einen Querschnitt durch den Nadelkäfig des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellagers;
6 eine räumliche Ansicht des Nadelkäfigs des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialnadellagers.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus den 1 und 2 geht deutlich ein zur spielfreien Lagerung der Lenkwelle im Lenkrohr eines Kraftfahrzeuges geeignetes Radialnadellager 1 hervor, welches im Wesentlichen aus einer Vielzahl in einem Nadelkäfig 2 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Lagernadeln 3 besteht, deren innere Laufbahn durch die nicht näher dargestellte Lenkwelle und deren äußere Laufbahn 4 durch eine dünnwandige Hülse 5 mit einem in 3 sichtbaren jedoch nicht näher bezeichneten Axialschlitz gebildet wird. Diese Hülse 5 umschließt die Lagernadeln 3 mit elastischer Vorspannung und wird ihrerseits von einem elastischen Außenring 6 umschlossen, der zum Ausgleich von Innendurchmessertoleranzen des ebenfalls nicht näher dargestellten Lenkrohres vorgesehen ist.
Darüber hinaus ist in den 1 und 2 zu sehen, dass dieses Radialnadellager 1 zwecks Ausbildung mit dem Bauraumbedarf eines vergleichbaren Kugellagers bei gleichzeitig sicherem Zusammenhalt aller Lagerbauteile erfindungsgemäß derart geometrisch gestaltet ist, dass der elastische Außenring 6 eine auf die Axialbreite der Hülse 5 und des Nadelkäfigs 2 reduzierte Axialbreite aufweist und an seiner Innenmantelfläche 7 mit einer umlaufenden Nut 8 ausgebildet ist, die axialmittig in dessen Innenmantelfläche 7 angeordnet ist und einen rechteckigen Profilquerschnitt mit Eckenverrundungen aufweist. Ebenso wird in diesen Zeichnungen gezeigt, dass die geschlitzte Hülse 5 mit einer in die Laufbahn 4 der Lagernadeln 3 eingearbeiteten umlaufenden Sicke 9 ausgebildet ist, mit welcher die Hülse 5 in der Nut 8 im Außenring 6 axial fixierbar ist und dass der Nadelkäfig 2 an seinem Außenumfang mit einer radial nach außen angeformten, umlaufenden Führung 10 ausgebildet ist, mit der dieser seinerseits in der Sicke der Hülse 9 axial abstützbar ist.
Durch die 3 und 4 wird desweiteren deutlich, dass auch die umlaufende Sicke 9 in der Hülse 5 axialmittig in deren Laufbahn 4 angeordnet ist und einen rechteckigen Profilquerschnitt mit Eckenverrundungen aufweist. Breite und Tiefe der Sicke 9 entsprechen dabei den Abmessungen der Nut 8 im Außenring 6.
Aus den 5 und 6 geht schließlich noch hervor, dass der Nadelkäfig 2bevorzugt aus einem Kunststoff besteht und durch zwei umlaufende Seitenringe 11, 12 gebildet wird, die durch eine Mehrzahl axialer Taschenstege 13 miteinander verbunden sind. Die umlaufende Führung 10 am Nadelkäfig 2 ist dabei ebenfalls axialmittig an dessen Außenumfang angeordnet und wird durch einzelne, an die Taschenstege 13 angeformte Radialstege 14 gebildet, die deutlich sichtbar einen quadratischen Profilquerschnitt mit einer geringfügig kleiner als die Breite der Sicke 9 in der Hülse 5 ausgebildeten Seitenbreite aufweisen. Darüber hinaus sind die Seitenringe 11, 12 des Nadelkäfigs 2 an ihren nicht näher bezeichneten Innenmantelflächen, wie in den 5 und 6 dargestellt, mit jeweils lagerauswärts sich vergrößernden Schrägen 15, 16 ausgebildet, die dem vereinfachten Einschieben der Lenkwelle in das Radialnadellager 1 bei deren Montage dienen.
Bezugszeichenliste

1: Radialnadellager
2: Nadelkäfig
3: Lagernadeln
4: äußere Laufbahn
5: Hülse
6: Außenring
7: Innenmantelfläche von 6
8: Nut in 7
9: Sicke in 4
10: Führung an 2
11: Seitenring von 2
12: Seitenring von 2
13: Taschenstege von 2
14: Radialstege an 13
15: Schräge an 11
16: Schräge an 12

Claims

Radialnadellager, insbesondere zur spielfreien Lagerung der Lenkwelle im Lenkrohr eines Kraftfahrzeuges, welches Radialnadellager (1) im Wesentlichen aus einer Vielzahl in einem Nadelkäfig (2) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Lagernadeln (3) besteht, deren innere Laufbahn durch die Lenkwelle und deren äußere Laufbahn (4) durch eine dünnwandige und die Lagernadeln (3) mit elastischer Vorspannung umschließende, axial geschlitzte Hülse (5) gebildet wird, die von einem elastischen Außenring (6) zum Ausgleich von Innendurchmessertoleranzen des Lenkrohres umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, • dass der elastische Außenring (6) eine auf die Axialbreite der Hülse (5) und des Nadelkäfigs (2) reduzierte Axialbreite aufweist und an seiner Innenmantelfläche (7) mit einer umlaufenden Nut (8) ausgebildet ist, • dass die geschlitzte Hülse (4) mit einer in die Laufbahn (4) der Lagernadeln (3) eingearbeiteten umlaufenden Sicke (9) ausgebildet ist, mit welcher die Hülse (5) in der Nut (8) im Außenring (6) axial fixierbar ist, und • dass der Nadelkäfig (2) an seinem Außenumfang mit einer radial nach außen angeformten, umlaufenden Führung (10) ausgebildet ist, mit der dieser seinerseits in der Sicke (9) der Hülse (5) axial abstützbar ist.
Radialnadellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Nut (8) im Außenring (6) bevorzugt axialmittig in dessen Innenmantelfläche (7) angeordnet ist und einen rechteckigen Profilquerschnitt mit Eckenverrundungen aufweist.
Radialnadellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Sicke (9) in der Hülse (5) bevorzugt ebenfalls axialmittig in deren Laufbahn (4) angeordnet ist und einen rechteckigen Profilquerschnitt mit Eckenverrundungen aufweist.
Radialnadellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelkäfig (2) bevorzugt aus einem Kunststoff besteht und durch zwei umlaufende Seitenringe (11, 12) gebildet wird, die durch eine Mehrzahl axialer Taschenstege (13) miteinander verbunden sind.
Radialnadellager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Führung (10) am Nadelkäfig (2) bevorzugt axialmittig an dessen Außenumfang angeordnet ist und durch einzelne an die Taschenstege (13) angeformte Radialstege (14) gebildet wird.
Radialnadellager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialstege (14) bevorzugt einen quadratischen Profilquerschnitt aufweisen, dessen Seitenbreite geringfügig kleiner als die Breite der Sicke (9) in der Hülse (5) ausgebildet ist.
Radialnadellager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenringe (11, 12) des Nadelkäfigs (2) an ihren Innenmantelflächen mit jeweils lagerauswärts sich vergrößernden Schrägen (15, 16) zum vereinfachten Einschieben der Lenkwelle ausgebildet sind.