DE102013215474A1

DE102013215474A1 - Wälzlagervorrichtung, insbesondere für eine Lenksäule, und mit einer derartigen Vorrichtung ausgerüsteter Drehfeldmotor

Info

Publication number: DE102013215474A1
Application number: DE201310215474
Authority: DE
Inventors: Sylvain Bussit; Daniel Jansen; Thomas Lepine; Bruno Montboeuf
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-02-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlagervorrichtung (1), die einen Innenring (2) und einen Außenring (3) umfasst, die jeweils mit einer Lauffläche für Wälzkörper (4) versehen sind, die zwischen den Ringen im Kontakt mit den Laufflächen angeordnet sind. Mindestens einer der beiden Ringe (2, 3) enthält einen Mantel (6), der mit einem axialen Abschnitt (6a) und an seinen Enden mit zwei radialen Abschnitten (6b, 6c) versehen ist. Diese Vorrichtung (1) enthält des Weiteren zwei Wälzlagerelemente (7, 8), die im Mantel (6) montiert sind und jeweils eine Lauffläche bilden, und mindestens ein Vorspannungselement (9), das aus elastischem Material gefertigt und zwischen einem der radialen Abschnitte (6c) des Mantels (6) und einem der Wälzlagerelemente (8) angeordnet ist. Ein Vorspannungselement (9) ist im Mantel (6) eines ersten Ringes (3) in direktem Kontakt mit dem zweiten Ring (2) montiert, so dass bei der Drehung eines Rings zum anderen ein Widerstandsmoment ausgeübt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Wälzlager, insbesondere der vorgespannten Wälzlager, die einen Innenring und einen Außenring und zwischen den beiden Ringen eine oder mehrere Reihen Wälzkörper, beispielsweise Kugeln, umfassen. Diese Wälzlager können beispielsweise solche sein, die für Lenksäulen von Kraftfahrzeugen, für Drehfeld-Verbrennungsmotoren, für Industrie-Elektromotoren oder für elektromechanische Stellglieder eingesetzt werden.
In der Regel enthält eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug eine Welle, deren eines Ende mit dem vom Fahrer betätigten Lenkrad und deren anderes Ende mit mechanischen Elementen verbunden ist, wie einem Transmissionsgelenk oder Getriebeelementen. Die Welle der Lenksäule ist mittels zweier Wälzlagervorrichtungen im Inneren einer Aufnahme montiert. Die europäische Patentanmeldung EP 1 956 254 A1 beschreibt ein vorgespanntes Wälzlager, das einen Innenring, einen Außenring, der mit einem Mantel versehen ist, in dem zwei Sicherungsringe so montiert sind, dass sie Laufflächen bilden, eine zwischen den genannten Sicherungsringen und dem Innenring angeordnete Kugelreihe sowie ein Vorspannungselement enthält, das aus einem elastischen Material gefertigt und axial zwischen einem ersten radialen Abschnitt des Mantels und einem der Sicherungsringe angeordnet ist. Ein zweiter ringförmiger Abschnitt des Mantels wird gegen den anderen Sicherungsring gepresst, so dass ein axialer Druck auf das Vorspannungselement ausgeübt und damit das Wälzlager sowohl radial als auch axial vorgespannt wird.
In der Regel müssen derartige Lenksäulenlager bei einem Drehmoment funktionieren, das so gering und so konstant wie möglich ist. Allerdings kann es für einen Einsatz im Kraftfahrzeugsektor, insbesondere für Fahrzeuge der Oberklasse, erwünscht sein, das Widerstandsdrehmoment der Lenksäule im Vergleich zu dem der Mittelklassefahrzeuge zu erhöhen. Dadurch muss der Fahrer am Lenkrad ein höheres Drehmoment ausüben, wodurch ihm das Fahrzeug ein Gefühl von Robustheit vermittelt. Dieses Fahrgefühl ist sehr wichtig, da es zum Qualitätsimage beiträgt, das ein Fahrzeug für einen Fahrer haben kann.
Genau diesen Anforderungen soll die Erfindung insbesondere genügen, indem sie eine neue Wälzlagervorrichtung vorschlägt, die einfach und wirtschaftlich herzustellen und zu montieren ist und dabei ein erhöhtes Widerstandsmoment gewährleistet.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Wälzlagervorrichtung, die einen Innenring und einen Außenring enthält, die jeweils mit einer Lauffläche für Wälzkörper versehen sind, die zwischen den Ringen im Kontakt zu den Laufflächen angeordnet sind. Mindestens einer der beiden Ringe enthält einen Mantel, der mit einem axialen Abschnitt und an seinen Enden mit zwei radialen Abschnitten versehen ist. Die Vorrichtung enthält des Weiteren zwei Wälzlagerelemente, die im Mantel montiert sind und jeweils eine Lauffläche bilden, sowie mindestens ein Vorspannungselement, das aus elastischem Material gefertigt und zwischen einem der radialen Abschnitte des Mantels und einem der Wälzlagerelemente angeordnet ist.
Erfindungsgemäß steht ein im Mantel eines ersten Ringes montiertes Vorspannungselement im Reibkontakt mit dem zweiten Ring, so dass bei der Drehung eines Ringes zum anderen ein Widerstandsmoment ausgeübt wird.
Dank der Erfindung wird das Drehmoment der Wälzlagervorrichtung und damit der Lenksäule des Kraftfahrzeugs erhöht.
Somit ist das Wälzlager besonders wirtschaftlich, da eine zusätzliche Funktion ausgeführt wird, ohne der Vorrichtung ein zusätzliches Bauteil hinzuzufügen und ohne den Großteil der Bestandteile einer bekannten vorgespannten Wälzlagervorrichtung nennenswert zu ändern.
Das Vorspannungselement wird somit in der Aufnahme einer der Ringe vorgespannt, um die Spielfreiheit des Lagers zu gewährleisten, wie dies bei Lenksäulenlagern vorzuziehen ist. Darüber hinaus steht es im Reibkontakt mit einer Oberfläche des anderen Rings, der direkt oder über ein Verschleißteil erfolgen kann.
Gemäß vorteilhaften aber nicht obligatorischen Aspekten der Erfindung kann eine solche Wälzlagervorrichtung eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen, die in jeder technisch zulässigen Kombination auftreten können:

– Mindestens eines der im Mantel eines der Ringe montierten Wälzlagerelemente ist ein Sicherungsring.
– Mindestens eines der im Mantel eines der Ringe montierten Wälzlagerelemente ist ein tiefgezogener Metallring, der einen konkaven torischen Abschnitt enthält, der für die Wälzkörper als Lauffläche dient.
– Die Wälzkörper sind Kugeln.
– Die Wälzkörper werden im Umfang durch einen Käfig auf Abstand gehalten, wobei dieser mit einem ringförmigen Bund versehen sein kann, der axial zu der dem Vorspannungselement entgegengesetzten Seite angeordnet ist.
– Der Innenring ist massiv und mit einer torischen Fläche ausgeführt, die eine Laufläche bildet.
– Das Vorspannungselement wird aus einem elastischen Material auf Elastomerbasis, beispielsweise Nitrilkautschuk, Polyurethan oder Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM), gebildet.
– Das Vorspannungselement wird aus einem elastischen Material gebildet, das ein Additiv gegen Reibungsverschleiß enthält, beispielsweise Graphit.
– Das Vorspannungselement ist ringförmig und weist im entspannten Zustand einen rechteckigen Querschnitt mit einer Bohrung auf, die im Reibkontakt mit dem zweiten Ring steht.
– Das Vorspannungselement ist ringförmig und weist im entspannten Zustand einen ersten Abschnitt mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt sowie einen zweiten Abschnitt auf, dessen axiale Länge deutlich geringer ist als die axiale Länge des ersten Abschnitts, wobei sich dieser zweite Abschnitt ausgehend vom ersten Abschnitt radial in das Innere des Wälzlagers erstreckt und eine Bohrung aufweist, die sich im Reibkontakt mit dem zweiten Ring befindet.
– Der zweite Abschnitt des Vorspannungselements wird ausgehend von einer Wurzel am ersten Abschnitt gebildet, die axial in Richtung der Wälzkörper versetzt ist.
– Der zweite Abschnitt des Vorspannungselements weist mindestens einen gebogenen Abschnitt auf, der sich im Reibkontakt mit dem zweiten Ring befindet.
– Die als Bohrung ausgebildete Innenfläche des Vorspannungselements weist Erhöhungen auf, die sich im Reibkontakt mit dem zweiten Ring befinden.
– Das Vorspannungselement wird durch einen axialen Halteabschnitt gehalten, so dass jegliche Ausdehnung oder ein radiales Kriechen des Abschnitts des Vorspannungselements, der zwischen einem radialen Abschnitt der Aufnahme und einem Wälzlagerelement komprimiert wird, verhindert wird.
– Der Mantel ist mit dem axialen Halteabschnitt versehen, der ausgehend vom Ende des radialen Abschnitts, gegen den das Vorspannungselement komprimiert wird, gebildet wird und der sich axial in Richtung der Wälzkörper erstreckt. Der axiale, der radiale und der Halteabschnitt bilden eine ringförmige Kammer, die auf drei Seiten im Wesentlichen geschlossen und auf einer Seite axial geöffnet ist, und in welcher der erste, mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt versehene Abschnitt des Vorspannungselements montiert wird.
– Der axiale Halteabschnitt ist ein Element, das im Inneren des Werkstoffs des Vorspannungselements eingefügt ist.
– Das Vorspannungselement ist um den axialen Halteabschnitt herum aufgeformt.
– Der axiale Halteabschnitt wird durch einen radialen Halteabschnitt verlängert, der ausgehend von einem Ende des genannten axialen Halteabschnitts gebildet wird und sich im Wesentlichen radial in Richtung des Inneren des Wälzlagers erstreckt.
– Der radiale Halteabschnitt erstreckt sich teilweise in den zweiten Abschnitt des Vorspannungselements hinein, so dass jegliche axiale Verformung des genannten zweiten Abschnitts verhindert und somit ein konstanter Reibkontakt mit dem zweiten Ring gewährleistet wird.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, die eine Aufnahme, eine Welle und eine Wälzlagervorrichtung wie die vorstehend beschriebene enthält, die zwischen der Aufnahme und der Welle angeordnet ist. Der Innenring kann im Kontakt mit einem Bund, der seine axiale Position gewährleistet, auf der Welle montiert sein.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Drehfeldmotor, der mit einem feststehenden Gehäuse, einer Verteilerwelle an der Abtriebsöffnung des Drehfeldmotors, einer außenliegenden Riemenscheibe, die über die Verteilerwelle durch den genannten Drehfeldmotor angetrieben wird, und einer Wälzlagervorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, die radial zwischen der Verteilerwelle und dem feststehenden Gehäuse angeordnet ist ausgerüstet ist.
Die Erfindung wird besser verständlich und deren weitere Vorteile treten deutlicher zutage anhand der folgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Wälzlagervorrichtungen, die ausschließlich als Beispiele angeführt werden, wobei die Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen erfolgt, in denen die 1 bis 7 schematische axiale Halbquerschnitte der genannten Vorrichtungen darstellen.
Wie in 1 dargestellt enthält eine Wälzlagervorrichtung 1 einen Innenring 2, einen Außenring 3, eine Reihe Wälzkörper 4, im vorliegenden Fall Kugeln, und einen Käfig 5, in dem die Wälzkörper 4 im Umfang auf Abstand gehalten werden.
Für diese Ausführungsform sowie für die folgenden werden die Adjektive „axial“ und „radial“ sowie das Adverb „axial“ in Bezug auf eine zentrale Achse X₁ des Wälzlagers 1 definiert, die eine relative Drehachse der Ringe 2 und 3 ist. So liegt ein axialer Abschnitt oder Teil parallel zur Achse X₁, während ein radialer Teil oder Abschnitt senkrecht zu dieser Achse liegt und diese umgibt. Eine Fläche wird als axial bezeichnet, wenn sie sich senkrecht zur Achse X₁ erstreckt und als radial, wenn sie sich senkrecht zu einer Normale dieser Achse erstreckt. Beispielsweise ist ein radialer Abschnitt mit einer zur Achse X₁ gerichteten Innenfläche versehen, und eine radiale Außenfläche ist entgegengesetzt zu dieser Achse gerichtet.
Der Innenring 2 ist massiv ausgeführt und weist auf einer zylindrischen Außenfläche 2b eine torische Fläche 2a auf, die beispielsweise durch spangebende Bearbeitung gefertigt wurde und die eine Lauffläche für die Wälzkörper 4 bildet. In dem in den 1 bis 7 veranschaulichten Beispiel ist der Krümmungsradius der torischen Fläche 2a geringfügig größer als der Radius der Wälzkörper 4.
Der Außenring 3 enthält einen ringförmigen Mantel 6, der beispielsweise aus Stahlblech gebildet wird, zwei Wälzlagerelemente 7 und 8, hier Sicherungsringe, die beispielsweise aus einem zum Ring gebogenen Stahldraht mit gegenüberliegenden Enden gebildet werden, und ein aus elastischem Material gefertigtes Vorspannungselement 9.
Der Mantel 6 enthält einen axialen Abschnitt 6a und zwei radiale Abschnitte 6b und 6c, die an den Enden des axialen Abschnitts 6a gebildet werden und sich ausgehend vom axialen Abschnitt 6a radial in das Innere der Wälzlagervorrichtung 1 erstrecken. Zwischen der inneren axialen Kante 6d des radialen Abschnitts 6c und der zylindrischen Außenfläche 2b des Innenrings 2 ist ein Zwischenraum 10 ausgespart, um jegliches Risiko eines Kontakts mit dem Mantel 6 auszuschließen.
Das Wälzlagerelement 7 ist im Kontakt mit der radialen Innenfläche des axialen Abschnitts 6a und mit der axialen Innenfläche des radialen Abschnitts 6b angeordnet. Es befindet sich des Weiteren im Kontakt mit den Wälzkörpern 4. Das Wälzlagerelement 8 ist im Kontakt mit den Wälzkörpern 4, mit der radialen Innenfläche des axialen Abschnitts 6a und mit einer ersten axialen Fläche 9a des Vorspannungselements 9 angeordnet. Das genannte Vorspannungselement 9 befindet sich über eine zweite axiale Fläche 9b im Kontakt mit der axialen Innenfläche des radialen Abschnitts 6c des Mantels 6. Die Wälzlagerelemente 7 und 8 gewährleisten damit jeweils einen Kontaktpunkt mit den Wälzkörpern 4, bilden somit Laufflächen und ermöglichen es, axiale und radiale Lasten aufzunehmen. Das Vorspannungselement 9 wird zwischen dem Wälzlagerelement 8 und dem radialen Abschnitt 6c komprimiert. Der Abschluss der Wälzlagervorrichtung, insbesondere des Außenrings 3, durch das Umschließen der Wälzlagerelemente 7 und 8, der Wälzkörper 4 und des mit axialen elastischen Eigenschaften versehenen Vorspannungselements 9 zwischen den radialen Abschnitten 6b und 6c ermöglicht Spielfreiheit und eine dauerhafte Vorspannung. Das Vorspannungselement 9 kann durch die Wirkung der Auflage des Wälzlagerelements 8 elastisch verformt werden.
Erfindungsgemäß weist das Vorspannungselement eine Bohrung 9c auf, die hier in direktem Reibkontakt mit einem Abschnitt 2d der zylindrischen Außenfläche 2b des Innenrings 2 steht.
Das Vorspannungselement 9 weist damit einen ersten äußeren Abschnitt 91 auf, der axial zwischen dem Mantel 6 und dem Wälzlagerelement 8 komprimiert wird und eine Vorspannungsfunktion gewährleistet, sowie einen zweiten inneren Abschnitt 92, der sich insbesondere radial in Richtung Achse X₁ über die radiale Innenkante 6d hinaus in den Zwischenraum 10 hinein erstreckt und während der Drehung eines Rings zum anderen ein höheres Reibmoment als ohne das Element 9 gewährleistet.
Gemäß einer ersten, in 1 dargestellten Ausführungsart ist das Vorspannungselement 9 ringförmig mit rechteckigem Querschnitt und weist eine Kontaktfläche 2d mit dem sehr breiten Innenring 2 auf, wobei eine einfache Geometrie erhalten bleibt.
Eine zweite, in 2 veranschaulichte Ausführungsart, in der identische Elemente mit den gleichen Nummern bezeichnet werden, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsart dadurch, dass die als Bohrung 9c ausgeführte Innenfläche des Vorspannungselements 9 Erhöhungen 9d aufweist, die im Reibkontakt mit dem Abschnitt 2d der zylindrischen Außenfläche 2b des Innenrings 2 steht.
Die Erhöhungen 9d, die sich mit vertieften Zonen abwechseln, können Querschnitte unterschiedlicher Form besitzen, beispielsweise kreisförmig, elliptisch, dreieckig, quadratisch oder rechteckig. Je nach Ausführung des Querschnitts der Erhöhungen 9d, der Kontaktfläche 2d zum Innenring 2, die plan oder punktförmig sein kann, und je nach deren Anzahl ist es möglich, das Reibmoment abhängig von den Anwendungen zu modulieren.
Eine dritte, in 3 veranschaulichte Ausführungsart, in der identische Elemente mit den gleichen Nummern bezeichnet werden, unterscheidet sich von den vorstehenden Ausführungsarten dadurch, dass ein axialer Halteabschnitt 11 ringförmig im Vorspannungselement 9 eingefügt ist. Der axiale Halteabschnitt 11 ist im Wesentlichen parallel zur Achse X₁ des Lagers angeordnet. Er ist vorteilhafterweise aus einem starren Material, beispielsweise aus Metall, gefertigt. Das Vorspannungselement 9 ist vorteilhafterweise um den axialen Halteabschnitt 11 herum aufgeformt.
Ein derartiger axialer Halteabschnitt 11 ermöglicht es, jegliche Ausdehnung oder jegliches radiale Kriechen des ersten Abschnitts 91 des Vorspannungselements 9, der axial zwischen dem Mantel 6 und dem Wälzlagerelement 8 komprimiert wird, zu vermeiden. Des Weiteren wird es dadurch möglich, eine axiale und/oder radiale Verschiebung des zweiten Abschnitts 92 infolge einer zu großen Verformung des ersten Abschnitts 91, durch die der Kontakt mit dem Innenring 2 aufgehoben oder der Reibungswert, der vorzugsweise konstant bleiben sollte, erhöht werden könnte, zu vermeiden.
Gemäß weiteren, in den 4 bis 7 dargestellten Ausführungsarten, in denen identische Elemente mit den gleichen Nummern bezeichnet werden, unterscheidet sich das Vorspannungselement 9 von den vorstehenden Ausführungsarten dadurch, dass der erste äußere Abschnitt 91, der zwischen dem Mantel 2 und dem Wälzlagerelement 8 komprimiert wird und eine Vorspannungsfunktion gewährleistet, eine größere axiale Länge besitzt als die axiale Länge des zweiten inneren Abschnitts 92, der den Kontakt zum Innenring 2 gewährleistet.
Eine Wälzlagervorrichtung 1 mit einem Vorspannungselement 9, das eine derartige Geometrie aufweist, kann ein deutlich geringeres Gewicht besitzen. Der zweite Abschnitt 92 kann unterschiedliche geometrische Formen aufweisen und bietet die Möglichkeit, die Kontaktfläche zum Innenring 2 und folglich das Reibmoment in Abhängigkeit der Anwendungen wie im Folgenden beschrieben zu optimieren.
Nach sämtlichen, in den 4 bis 7 veranschaulichten Ausführungsformen wird der zweite Abschnitt 92 ausgehend von einer Wurzel 9e in Verlängerung einer radialen Innenfläche 9f des ersten Abschnitts 91 gebildet. Die radiale Innenfläche 9f wird durch die zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 91 und 92 vorhandene Differenz der axialen Längen definiert. Die Wurzel 9e befindet sich vorteilhafterweise auf der Seite der Wälzkörper 4, während die axiale Innenfläche 9f auf der Seite des radialen Abschnitts 6c des Mantels liegt.
Nach diesen Ausführungsarten enthält der Mantel 6 ebenfalls einen axialen Halteabschnitt 11a, der am Ende des radialen Abschnitts 6c gebildet wird und sich axial in Richtung der Wälzkörper 4 erstreckt. Der axiale Halteabschnitt 11a befindet sich gegenüber der radialen Innenfläche 9f des Vorspannungselements 9 und verläuft zu diesem im Wesentlichen parallel. Ein derartiger axialer Halteabschnitt 11a ermöglicht es, jegliche Ausdehnung oder jegliches radiale Kriechen des ersten Abschnitts 91 des Vorspannungselements 9, der zwischen dem Mantel 6 und dem Wälzlagerelement 8 komprimiert wird, zu vermeiden.
Die in 4 veranschaulichte Ausführungsart zeigt ein Vorspannungselement 9 mit einem ersten äußeren Abschnitt 91 von deutlich rechteckiger Form und mit größerer axialer Abmessung als der zweite innere Abschnitt 92, der ebenfalls eine rechteckige Form aufweist. Die radiale Fläche 9a des Vorspannungselements erstreckt sich vom ersten Abschnitt 91 bis zum Ende des zweiten Abschnitts 92.
Die in 5 veranschaulichte Ausführungsart unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsart dadurch, dass der zweite innere Abschnitt 92 eine Biegung 9g aufweist, die in die den Wälzkörpern 4 entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Ein derartiger zweiter Abschnitt 92 weist somit einen geringeren Kontakt zum Innenring 2 auf. Die radiale Position der Biegung 9g am zweiten Abschnitt 92 kann mittig oder in der Nähe des ersten Abschnitts 91 oder des Innenrings 2 angeordnet sein.
Die in 6 veranschaulichte Ausführungsart unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsart dadurch, dass der zweite innere Abschnitt 92 mehrere gebogene Abschnitte 9h aufweist, die sich im Reibkontakt mit dem Innenring 2 befinden.
Die in 7 veranschaulichte Ausführungsart unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsarten dadurch, dass im Vorspannungselement 9 ein Halteabschnitt 11b eingefügt ist. Der Halteabschnitt 11b ist im Wesentlichen parallel zur Achse des Wälzlagers angeordnet und ist vorteilhafterweise aus einem starren Material, beispielsweise aus Metall, gefertigt. Das Vorspannungselement 9 ist vorteilhafterweise um den Halteabschnitt 11b herum aufgeformt. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Halteabschnitt 11b einen ersten axialen Teil 11c und einen zweiten radialen Teil 11d auf, der ausgehend von einem Ende des axialen Teils 11c gebildet wird und in das Innere des Wälzlagers gerichtet ist.
Vorteilhafterweise erstreckt sich dieser radiale Teil 11d teilweise in den zweiten Abschnitt 92 hinein und ermöglicht es, jegliche axiale Verformung des genannten zweiten Abschnitts 92 zu verhindern und somit einen konstanten Reibkontakt zum Innenring 2 zu gewährleisten.
Die in 8 veranschaulichte Ausführungsart unterscheidet sich von den vorhergehenden Arten dadurch, dass die Wälzlagervorrichtung 1 radial symmetrisch zu einer radialen, den Mittelpunkt der Wälzkörper 4 durchlaufenden Achse liegt. Die Wälzlagervorrichtung 1 umfasst zwei Vorspannungselemente 9, 12, die radial symmetrisch zueinander angeordnet sind und zwischen den radialen Abschnitten 6b bzw. 6c des Mantels 6 und den Wälzelementen 7 bzw. 8 komprimiert werden.
In der in 8 veranschaulichten Ausführungsart sind die Vorspannungselemente 9, 12 vom gleichen Typ wie der für 5 beschriebene Typ.
In der in 8 veranschaulichten Ausführungsart sind die Wälzlagerelemente 7, 8 radial symmetrisch angeordnet und sind Ringe aus tiefgezogenem Metall, die jeweils einen konkaven torischen Abschnitt 7a, 8a enthalten, der für die Wälzkörper 4 als Lauffläche dient.
Die 9 beschreibt einen Drehfeldmotor 13, der ein feststehendes Gehäuse 14 umfasst, in dem sämtliche mechanischen und elektrischen Teile des Motors zusammen funktionieren, insbesondere rotierende Wellen, Wälzlager, Pleuelstangen, Kolben, elektronische Überwachungselemente usw., um die Funktion des Motors zu gewährleisten. Der Drehfeldmotor 13 enthält eine Abtriebsöffnung 15, die im Gehäuse 14 eingearbeitet ist, beispielsweise in Form einer Aussparung in der in 9 veranschaulichten Ausführungsform, durch die die rotierenden Teile, die mit anderen mechanischen Ausrüstungen zusammen funktionieren müssen, herausgeführt werden.
Die aus dem Drehfeldmotor 13 herausgeführten Teile bilden eine Verteilerscheibe 16, die auf einer rotierenden Verteilerwelle 17 in Achse X17 montiert ist und den Antrieb einer außenliegenden Riemenscheibe 18 gewährleistet. Die außenliegende Riemenscheibe 18 funktioniert zusammen mit einem (nicht dargestellten) Riemen, der auf deren äußerem Umfang montiert ist und den Antrieb der anderen rotierenden Teile ermöglicht.
Der Drehfeldmotor 13 umfasst des Weiteren eine erfindungsgemäße Wälzlagervorrichtung 1 nach einer beliebigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsarten.
Die Wälzlagervorrichtung 1 besitzt als Rotationsachse die Achse X1, die mit der Achse X17 zusammenfällt. Die Wälzlagervorrichtung 1 ist in der Bohrung, die durch die Aussparung der Abtriebsöffnung 15 des feststehenden Gehäuses 14 gebildet wird, und um die Verteilerwelle 17 herum montiert.
In der Regel sind derartige Drehfeldmotoren 13 nach dem Stand der Technik an der Abtriebsöffnung 15 nicht mit einem Wälzlager versehen, sondern lediglich mit einem Abdichtungsmittel, das in der durch die Aussparung der Abtriebsöffnung 15 des feststehenden Gehäuses 14 gebildeten Bohrung montiert ist und sich im Gleitkontakt mit der Verteilerwelle 17 befindet. Der Einsatz einer derartigen Wälzlagervorrichtung 1 an der Abtriebsöffnung 15 eines Drehfeldmotors 13 ermöglicht es einerseits, die Rotation der Verteilerwelle 17 in der Nähe ihres mit der außenliegenden Riemenscheibe 18 versehenen Endstücks zu unterstützen, eine optimierte Dichtfunktion durch mindestens ein Vorspannungselement 9, 12, das auf einem Ring montiert ist und mit dem anderen in Kontakt steht, zu gewährleisten, und das Transmissionsdrehmoment, das vom Motor über die Verteilerwelle 17 auf die außenliegende Riemenscheibe 18 übertragen wird, zu kontrollieren.
Die technischen Eigenschaften der vorstehend aufgeführten Ausführungsarten und Varianten können miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1956254 A1 [0002]

Claims

Wälzlagervorrichtung (1), die einen Innenring (2) und einen Außenring (3) umfasst, die jeweils mit einer Lauffläche für Wälzkörper (4) versehen sind, welche zwischen den Ringen im Kontakt mit den Laufflächen angeordnet sind, wobei mindestens einer der beiden Ringe (2, 3) einen Mantel (6), der mit einem axialen Abschnitt (6a) und an seinen Enden mit zwei radialen Abschnitten (6b, 6c) versehen ist, zwei Wälzlagerelemente (7, 8), die im Mantel (6) montiert sind und jeweils eine Lauffläche bilden, und mindestens ein Vorspannungselement (9), das aus elastischem Material gefertigt und zwischen einem der radialen Abschnitte (6c) des Mantels (6) und einem der Wälzlagerelemente (8) angeordnet ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorspannungselement (9) im Mantel (6) eines ersten Ringes (3) im Reibkontakt mit dem zweiten Ring (2) montiert ist, so dass bei der Drehung eines Rings zum anderen ein Widerstandsmoment ausgeübt wird.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (9) ringförmig ist und im entspannten Zustand einen rechteckigen Querschnitt mit einer Bohrung (9c) aufweist, die sich im Reibkontakt mit dem zweiten Ring (2) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (9) ringförmig ist und im entspannten Zustand einen ersten Abschnitt (91) aufweist, dessen axiale Länge deutlich größer ist als die axiale Länge eines zweiten Abschnitt (92), der sich ausgehend vom ersten Abschnitt (91) in das Innere des Wälzlagers (1) erstreckt, und eine Bohrung (9c) aufweist, die sich im Reibkontakt mit dem zweiten Ring (2) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (92) des Vorspannungselements (9) ausgehend von einer Wurzel (9e) am ersten Abschnitt (91), die axial in Richtung der Wälzkörper (4) versetzt ist, gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (92) des Vorspannungselements (9) mindestens einen gebogenen Abschnitt (9f, 9h) aufweist, der sich im Reibkontakt mit dem zweiten Ring (2) befindet.
Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Bohrung (9c) des Vorspannungselements (9) bildende Innenfläche Erhöhungen (9d) aufweist, die sich im Reibkontakt mit dem zweiten Ring (2) befinden.
Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (9) durch einen axialen Halteabschnitt (11, 11a, 11c) gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (6) mit dem axialen Halteabschnitt (11a) versehen ist, der ausgehend vom Ende des radialen Abschnitts (6c) gebildet wird, gegen den das Vorspannungselement (9) komprimiert wird, und der sich axial in Richtung der Wälzkörper (4) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Halteabschnitt (11, 11c) ein Element ist, das im Inneren des Materials des Vorspannungselements (9) eingefügt ist.
Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Halteabschnitt (11c) durch einen radialen Halteabschnitt (11d) verlängert wird, der ausgehend von einem Ende des genannten axialen Halteabschnitts (11c) gebildet wird und sich im Wesentlichen radial in Richtung des Inneren des Wälzlagers (1) und teilweise in den zweiten Abschnitt (92) des Vorspannungselements (9) hinein erstreckt.
Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, die eine Lagerstelle, eine Welle und eine Wälzlagervorrichtung (1) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche enthält, die zwischen Welle und Aufnahme angeordnet ist.
Drehfeldmotor (13), der mit einem feststehenden Gehäuse (14), einer Verteilerwelle (17) an der Abtriebsöffnung (15) des Drehfeldmotors (13), einer außenliegenden Riemenscheibe (18), die über die Verteilerwelle (17) durch den genannten Drehfeldmotor (13) angetrieben wird, und einer Wälzlagervorrichtung (1) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, die radial zwischen der Verteilerwelle (17) und dem feststehenden Gehäuse (14) an der Abtriebsöffnung (15) des Drehfeldmotors (13) angeordnet ist, ausgerüstet ist.