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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem gegenüber einem Lagergehäuse in axialer und radialer Richtung abgestützten Lageraußenring, wobei Federelemente zwischen dem Gehäuse und dem Lageraußenring angeordnet sind und wobei jeweils ein in Richtung des Lageraußenrings abgestützter Anschlag auf einer Vorder- und Rückseite des Lageraußenrings angeordnet ist sowie einen Kugelgewindetrieb nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 6.
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Lager, die in Lenkungssystemen für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden, sind äußeren Einflüssen unterworfen. Einerseits durch die Betätigung des Lenkrads werden die Lager von Fahrzeugseite aus belastet, da durch die Lenkbewegung, die gelagerten Bauteile bewegt werden. Andererseits erfahren die Lager durch die Fahrbahnbeschaffenheit Stöße, Vibrationen, Schwingungen und dergleichen, die über das Lenksystem in die Lager eingetragen werden.
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Deshalb werden Lager üblicherweise mit Dämpfungsvorrichtungen ausgerüstet, damit einerseits die Langlebigkeit gewährt wird und andererseits auch Klappergeräusche, die durch das Lager hervorgerufen werden, vermieden werden können. Solche Dämpfungsvorrichtungen können in axialer wie auch radialer Richtung wirken.
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So ist beispielsweise aus der
DE 10 2010 029 266 A1 ein Kugelumlaufgetriebe bekannt, das ein axial gedämpftes Lager aufweist. Die darin beschriebenen Federelemente sind zwischen einem Lagergehäuse und dem Lager angeordnet, wobei die Federelemente direkt mit einem Lageraußen- oder innenring verbunden sind. Dadurch ergibt sich indes der Nachteil, dass die zur Dämpfung des Lagers notwendigen Federkräfte sich gegenseitig aufheben, wodurch nur eine Dämpfung der axial wirkenden Kräfte erreicht wird.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung das eingangs genannte Lager weiterzuentwickeln, indem insbesondere stoßartige Beanspruchungen besser gedämpft werden können.
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Ein Lager zur Lösung der erfinderischen Aufgabe weist die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 auf. Danach wird ein Lager vorgeschlagen, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem gegenüber einem Lagergehäuse in axialer und radialer Richtung abgestützten Lageraußenring, wobei Federelemente zwischen dem Gehäuse und dem Lageraußenring angeordnet sind, wobei jeweils ein in Richtung des Lageraußenrings abgestützter Anschlag auf einer Vorder- und Rückseite des Lageraußenrings angeordnet ist, ein Vorsprung vorgesehen ist, der zur radialen Abstützung des Lageraußenrings von der Gehäusewand hervortritt, wobei die Federelemente einerseits im Bereich des Gehäuses und andererseits an den Anschlägen abgestützt sind, und wobei die Anschläge in einer neutralen Position gegenüber dem Lageraußenring derart abgestützt sind, dass die Anschläge zumindest zum Teil in Anlage mit dem Lageraußenring und dem Vorsprung sind. Durch die Anschläge kann insbesondere die Aufhebung der Federkräfte vermieden werden, weshalb mit dem erfindungsgemäßen Lager eine bessere Dämpfung erreicht werden kann. In einer neutralen Position steht der Lageraußenring und damit auch das Lager selbst nicht unter einer Vorspannung mit den Federelementen, weshalb auch sich die Federkräfte nicht gegenseitig aufheben können.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausführung kann das Lager in der neutralen Position des Anschlags, insbesondere der beiden Anschläge, in axialer Richtung durch den Anschlag abgestützt sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Lager mittels des Außenrings sich in einem unbelasteten Zustand gegen die beiden Anschläge zur linken und rechten Seite abstützt, wodurch zumindest für einen gewissen Bereich eine Art Festlager definiert wird, das erst bei axialer Belastung beweglich ist.
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Ebenso kann vorteilhaft vorgesehen sein, wenn die Federelemente unter Vorspannung an dem Anschlag abgestützt sind. Durch die Vorspannung wird eine Kraft auf die Anschläge durch die Federelemente ausgeübt, wodurch sich die Initialisierungskraft zur axialen Verschiebung des Anschlags durch das Lager erhöht. Dadurch kann ein definiertes Kraftniveau zur axialen Dämpfung bereitgestellt werden.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bei einer axialen Beanspruchung des Lagers das Lager eine durch die Federelemente auf den Anschlag induzierte Federkraft überwinden zur Positionsverschiebung. Durch die Vorspannung des Anschlags durch die Federelemente wird sich der Lageraußenring bei geringer axialer Beanspruchung, zumindest einer axialen Beanspruchung unterhalb der definierten Federkraft, erst einmal nicht verschieben. Erst bei Überschreiten dieser definierten Federkraft kann das Lager seitlich verschoben werden. Dadurch wirkt auf das Federelement allein eine Axialkraft und nicht zusätzlich, wie im Stand der Technik, eine Federkraft des gegenüberliegenden Federelements.
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Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass eine Distanz zwischen den beiden in neutraler Position befindlichen Anschläge auf der Vorder- und Rückseite des Lageraußenrings einer Breite des Lageraußenrings im Wesentlichen entspricht. Damit kann sicher gestellt werden, dass der Lageraußenring in neutraler Position des Anschlags an demselbigen, insbesondere den beiden Anschlägen, ohne Spiel anliegt. Deshalb kann das Lager geräuschlos innerhalb der Federelemente angeordnet sein, da es sich in axialer Richtung nicht bewegen kann ohne gedämpft zu werden.
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Ein Kugelgewindetrieb zur weiteren Lösung der erfinderischen Aufgabe weist die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 6 auf. Danach ist ein Kugelgewindetrieb, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen mit einer mittels eines Lagers in einem Gehäuse gelagerten Mutter, wobei das Lager wie vorstehend beschrieben ausgebildet sein kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. In dieser zeigt:
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1 eine schematische Seitenansicht des erfinderischen Lagers nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das mit dem Bezugszeichen 10 dargestellte Lager ist Teil einer nicht weiter dargestellten Lenkung eines Kraftfahrzeugs. In der Lenkung ist eine Gewindespindel vorgesehen, auf der eine Kugelmutter angeordnet ist. Das Lager 10 sitzt auf der Kugelmutter, wobei das Lager 10 die Kugelmutter gegenüber einem Gehäuse 11 abstützt. Somit umgibt das Gehäuse 11 zumindest zum Teil das Lager 10 und die Kugelmutter. Durch Rotation der Kugelmutter ist die Gewindespindel in axialer Richtung beweglich, bzw. durch eine Rotation der Gewindespindel die Kugelmutter auf der Gewindespindel verschiebbar.
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Durch eine Verbindung der Lenkung über Räder des Fahrzeugs steht die Lenkung in Kontakt mit einer zu befahrenden Fahrbahn, weshalb Stöße, Schwingungen oder dergleichen auch in das Lenkungssystem eingetragen werden. Dadurch werden auch Stöße in axialer Richtung auf die Gewindespindel übertragen und gleichsam auf die Kugelmutter und das Lager 10.
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Das Lager 10, welches als ein Wälzlager dargestellt ist, weist einen Außenring 12 und einen Innenring 13 auf, wobei der Außenring gegen das Gehäuse 11 abgestützt ist. Im Bereich dieser Abstützung weist das Gehäuse 11 einen Vorsprung 14 auf, der in Richtung des Lagers 10 bzw. des Lageraußenrings 12 von einer Gehäusewand hervortritt. Eine Oberfläche des Vorsprungs 14 ist ballig ausgeführt, weist also eine konvexe Oberfläche auf, wodurch das Lager 10 eine Pendelbewegung ausführen kann. Mittels des Außenrings 12 steht das Lager 10 mit dem Gehäuse 11 spielfrei in Kontakt, wodurch in radialer Richtung des Lagers das Lager abgestützt ist.
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Seitlich des Lageraußenrings 12 ist in dem Gehäuse 11 jeweils ein Hohlraum vorgesehen, in dem Federelemente 15 vorgesehen sind. Diese Federelemente 15 sind zwischen einer äußeren Gehäuseinnenwand und dem Lageraußenring 12, insbesondere zwischen einer Vorder- bzw. Rückseite des Außenrings 12 und dem Gehäuse 11 angeordnet. Die Federelemente 15 können beliebig ausgebildet sein. Die in der 1 dargestellten Federelemente 15 sind vorzugsweise mit einer Spiralfeder zu vergleichen, es können aber Torsionsfedern, Biegefedern oder dergleichen zum Einsatz kommen.
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Zwischen dem Federelement 15 und dem Lageraußenring 12 ist noch ein Anschlag 16 vorgesehen, mit dem die Federelemente 15 in Kontakt stehen. Der Anschlag ist zweigeteilt und ist auf der Vorder- und Rückseite des Außenrings 12 angeordnet. Weiterhin ist der Anschlag 16 in Richtung des Außenrings 12 abgestützt, wodurch eine auf den Anschlag 16 wirkende Federkraft der Federelemente 15 nicht direkt auf das Lager 10 wirken kann. Als Abstützung in axialer Richtung der Federelemente 15 dient der Vorsprung 14 des Gehäuses 11, der unmittelbar in radialer Richtung oberhalb des Lagers 10 angeordnet ist.
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Der Vorsprung 14 weist im Wesentlich dieselbe Breite wie der Außenring 12 auf, weshalb die beiden Vorder- und Rückseiten fluchtend zueinander liegen. Durch die Anlage des Anschlags 16 auf dem Vorsprung 14 steht deshalb auch der Anschlag 16 zumindest zum Teil in Anlage mit dem Lageraußenring 12. Das Lager 10 wird somit in axialer Richtung durch den Anschlag 16 abgestützt.
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Der Anschlag 16 wird durch die Federkraft der Federelemente 15 gegen den Vorsprung 14 gedrängt, weshalb der Anschlag 16 unter Vorspannung steht. Diese Vorspannung ist es auch, gegen die der Außenring 12 zumindest unterhalb der Vorspannkraft in axialer Richtung abgestützt ist. Weiterhin bewirkt der Vorsprung 14, dass sich die beiden aufeinander zu wirkenden Federkräfte sich auch nicht gegenseitig aufheben, wenn die Federelemente 15 in Anlage mit einem frei beweglichen Lager stünden. Bei einem frei beweglichen Lager müsste in einer neutralen Position ein Gleichgewicht der Federkräfte anliegen, weshalb bei einer axialen Bewegung des Lagers auch nicht nur Axialkräfte durch den Stoß oder eine Schwingung zu dämpfen wären, sondern auch von dem gegenüberliegenden Federelement 15 eine Federkraft des anderen Federelements 15 zu tragen wäre.
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Mit der Lagereinrichtung nach dem Ausführungsbeispiel heben sich die Federkräfte, zumindest in einer neutralen Position, nicht gegenseitig auf. Weiterhin wird auch nur die tatsächliche Axialkraft durch das jeweilige Federelement 15 gedämpft, da der Federweg in dem Gehäuse in zwei Richtungen begrenzt ist.
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Erst nach dem der Lageraußenring 12 eine definierte Federkraft überschritten hat, kann das Lager 10 in axialer Richtung verschoben und damit auch gedämpft werden. Die definierte Federkraft kann unterschiedlich stark eingestellt sein, wodurch auch dem Umstand Rechnung getragen werden kann, dass das Fahrzeug und damit auch die Lenkung unterschiedlichen Fahrbahnbeschaffenheiten ausgesetzt ist.
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Die Federelemente 15 dienen der Geräuschvermeidung bzw. der -verminderung. Der Anschlag 16 liegt ohne Spiel auf dem Vorsprung 14 und dem Lageraußenring 12 auf, was durch die Vorspannung erreicht wird. Zur Verhinderung, dass die Stöße direkt auf das Gehäuse ausgeübt werden, kann vorgesehen sein, dass eine Federkennlinie der Federelemente 15 progressiv verläuft, wodurch eine zuverlässige Dämpfung erreicht wird.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Lager, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und ein Kugelgewindetrieb, wobei das Lager in axialer Richtung gedämpft werden kann. Die zur Dämpfung vorgesehenen Federelemente sind gegenüber dem Lager abgestützt, weshalb in einer neutralen Position keine Federkräfte auf das Lager wirken und das Lager nicht unter Vorspannung durch die Federelemente steht.
