-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung zur Lagerung einer Lenkwelle oder eines mit der Lenkwelle drehgekoppelten Wellenabschnittes einer Lenkeinrichtung.
-
Bekannt sind Lenkeinrichtungen für Fahrzeuge mit einer Lenkwelle, über die der Fahrer einen gewünschten Lenkwinkel vorgibt, einem Lenkgetriebe, in welchem die Lenkwellenbewegung über ein Ritzel auf eine Zahnstange übertragen wird zur Ansteuerung der drehbaren Räder, und mit einem elektrischen Servomotor zur Lenkunterstützung. Zur Ermittlung des Lenkmomentes, das der Fahrer auf die Lenkwelle aufbringt, dient eine Sensoranordnung mit einer Drehmomentmesseinheit, über das eine Relativverdrehung zwischen zwei Wellenabschnitten der Lenkwelle ermittelt wird. Eine derartige Lenkeinrichtung ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 032 907 A1 bekannt.
-
Die
DE 10 2011 050 683 A1 beschreibt eine Lenksäule mit einer motorischen Lenkunterstützung, bei der ein Dämpfer angeordnet ist um die Übertragung von Vibrationen auf das Lenkrad zu reduzieren.
-
Die
DE 10 2010 049 999 A1 offenbart eine elektrische Lenkunterstützung, bei der zur Verbesserung der Montage der Elektromotor und das Getriebe, welches das Antriebsmoment auf die Lenksäule überträgt, in einem einstöckigen Gehäuse aufgenommen sind.
-
Die
US 2011/0163525 A1 zeigt eine elektrische Lenkunterstützung und beschäftigt sich damit, die Baueinheit in ihrer axialen Länge zu verkleinern um die Montage im Fahrzeug zu vereinfachen.
-
Die Lenkwelle ist drehbar gelagert, wobei die Lager aufgrund der Fahrzeugbewegung hohen Belastungen unterworfen sind, die im Falle von Lagerspielen zu Geräuschentwicklungen und einem verschlechterten Lenkverhalten führen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen die Geräuschentwicklung und das Lenkverhalten in einer Lenkeinrichtung zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lageranordnung zur Lagerung einer Lenkwelle mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Die erfindungsgemäße Lageranordnung wird zur Lagerung einer Lenkwelle oder eines mit der Lenkwelle drehgekoppelten Wellenabschnittes einer Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug eingesetzt. Über die Lenkwelle gibt der Fahrer ein Lenkmoment und einen Lenkwinkel vor, der über ein Lenkgetriebe auf eine Lenkzahnstange zur Ansteuerung der drehbaren Räder übertragen wird. Die Lenkwelle ist in der Lageranordnung drehbar gelagert, die Lageranordnung weist hierfür in einem Lagergehäuse mindestens ein Lager auf. Im Lagergehäuse befindet sich des Weiteren eine Dämpfungsscheibe, in die das Lager integriert ist und die sich mit ihrer Umfangsseite radial an der Gehäuseinnenwand des Lagergehäuses abstützt, wobei ein Gehäuseabschnitt in Achsrichtung an der Dämpfungsscheibe abgestützt ist.
-
Der Dämpfungsscheibe kommt somit eine doppelte Dämpfungsfunktion zu: zum einen in Radialrichtung und zum anderen in Achsrichtung. In Radialrichtung stützt die Dämpfungsscheibe, die das Lager aufnimmt, die Lenkwelle an der Gehäuseinnenwand ab und stabilisiert damit die Lenkwelle. In Achsrichtung erfolgt die Abstützung zwischen einem ersten Gehäuseabschnitt des Lagergehäuses und der Dämpfungsscheibe, die in einem zweiten Gehäuseabschnitt des Lagergehäuses aufgenommen ist. Die beiden Gehäuseabschnitte des Lagergehäuses können gegebenenfalls eine axiale Relativbewegung zueinander ausführen, die in der Größenordnung des üblicherweise auftretenden Gehäusespiels liegen kann. Aufgrund der axialen Abstützung des Gehäuseabschnitts an der Dämpfungsscheibe werden beispielsweise Stöße und Schläge, die sich mit einer Komponente in Achsrichtung der Lenkwelle auswirken, wirksam gedämpft.
-
Bei dem axial an der Dämpfungsscheibe abgestützten Gehäuseabschnitt handelt es sich beispielsweise um einen Gehäusedeckel, der auf einem topfförmigen Grundgehäuse aufsitzt und in Einbaulage auf der dem Lenkgetriebe abgewandten Seite sitzt. Ein mit dem Gehäusedeckel oder dem Gehäusegrundkörper in Kontakt stehendes Bauteil im Fahrzeug bzw. der Lenkeinrichtung kann bei einer entsprechenden Anregung des Fahrzeugs bezogen auf die Achsrichtung der Lenkwelle einen Impuls auf den betreffenden Gehäuseabschnitt ausüben, dieser Impuls wird über die Dämpfungsscheibe gedämpft.
-
Der Gehäuseabschnitt, welcher sich axial an der Dämpfungsscheibe abstützt, kann sich entweder unmittelbar oder mittelbar – über ein weiteres Bauteil wie zum Beispiel ein Federelement – an der Dämpfungsscheibe abstützen. Über das Federelement werden Kraftspitzen bei einer Stoßanregung in Achsrichtung vermieden oder zumindest reduziert. Das Federelement ist beispielsweise als eine Wellfeder, eine Tellerfeder, eine Spiralfeder oder in sonstiger Weise als ein Federelement ausgeführt. Die Dämpfungsscheibe und das Federelement können sowohl als zusammenhängende, einteilige Montagebaugruppe als auch als zwei Einzelteile ausgeführt sein.
-
Die Dämpfungsscheibe besteht, gemäß vorteilhafter Ausführung, zumindest teilweise aus einem Schwingungs- und Impuls dämpfenden Material. Gemäß bevorzugter Ausführung weist die Dämpfungsscheibe eine Innenscheibe aus härterem Material und einen an der Gehäuseinnenseite abgestützten, mit der Innenscheibe verbundenen Außenring aus weicherem Material auf. Der Außenring ist auf die Umfangsseite der Innenscheibe aufgebracht, beispielsweise direkt auf die Innenscheibe aufgespritzt. Die Innenscheibe besteht aus einer Hartkomponente wie zum Beispiel Stahl, Aluminium, faserverstärkter Kunststoff oder dergleichen und nimmt das Lager auf. Der Außenring stellt die Weichkomponente dar und ist beispielsweise als O-Ring, Gummimatte, Filz oder als spritzgussfähiger Weichkunststoff auf den Umfang der Innenscheibe aufgebracht. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Dämpfungsscheibe als eine Zwei-Komponenten-Kunststoffscheibe ausgeführt, bei der die Innenscheibe aus einer faserverstärkten Hartkomponente und der Außenring als direkt aufgespritzte, integrierte Weichkomponente am Umfang ausgeführt sind.
-
Das Federelement, über das sich ein Gehäuseabschnitt an der Dämpfungsscheibe abstützt, greift vorzugsweise an der Innenscheibe aus härterem Material der Dämpfungsscheibe an. Die Dämpfungswirkung in Achsrichtung entsteht dadurch, dass die Dämpfungsscheibe zumindest in der Größenordnung eines Lagerspiels axial relativ verschieblich an der Gehäuseinnenwand des einen Gehäuseabschnittes anliegt, so dass bei einem axialen Impuls die Dämpfungsscheibe sich geringfügig axial relativ zum Gehäuseabschnitt bewegen kann. In der Ausführung der Dämpfungsscheibe mit härterer Innenscheibe und weicherem Außenring liegt der Außenring unmittelbar auf Kontakt zur Gehäuseinnenwand, wobei eine Relativbewegung üblicherweise im Material des weicheren Außenrings stattfindet.
-
Das in die Dämpfungsscheibe integrierte Lager ist, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, als ein Loslager ausgebildet, in welchem die Lenkwelle bzw. der Wellenabschnitt in Radialrichtung gelagert, jedoch in Achsrichtung verschieblich aufgenommen ist. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung befindet sich in der Lageranordnung ein zweites Lager, das mit axialem Abstand zum ersten Lager in das Lagergehäuse integriert ist. Das zweite Lager ist vorteilhafterweise als ein Festlager mit radialer und axialer Führung der Welle ausgebildet. Zwischen dem ersten und dem zweiten Lager kann ein Schraubrad angeordnet sein, welches mit einer Servoeinheit, insbesondere einem elektrischen Servomotor kämmt. Das von der Servoeinheit generierte Servomoment wird über das Schraubrad auf die Lenkwelle eingeleitet. Die Anordnung des Schraubrads axial zwischen dem ersten Lager bzw. der Dämpfungsscheibe und dem zweiten Lager ermöglicht eine kompakte Ausführung der Lageranordnung.
-
Die Lageranordnung ist Bestandteil der Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug und ist axial zwischen dem Lenkgetriebe und der vom Fahrer zu betätigenden Lenkhandhabe angeordnet.
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Lenkeinrichtung in einem Fahrzeug,
-
2 einen Schnitt durch eine Lageranordnung zur Lagerung der Lenkwelle.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die in 1 dargestellte Lenkeinrichtung 1 umfasst ein Lenkrad 2, eine Lenkspindel bzw. -welle 3, ein Lenkgehäuse 4 mit einem darin aufgenommenen Lenkgetriebe und ein Lenkgestänge mit einer Lenkzahnstange 5, über die eine Lenkbewegung auf die lenkbaren Räder 6 des Fahrzeugs übertragen wird. Der Fahrer gibt über das Lenkrad 2, mit dem die Lenkwelle 3 fest verbunden ist, einen Lenkwinkel δL vor, der im Lenkgetriebe im Lenkgehäuse 4 auf die Lenkzahnstange 5 des Lenkgestänges übertragen wird, woraufhin sich an den lenkbaren Rädern 6 ein Radlenkwinkel δV einstellt.
-
Zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Handmoments ist ein elektrischer Servomotor 7 vorgesehen, über den ein Servomoment zur Lenkunterstützung eingespeist werden kann. Anstelle eines elektrischen Servomotors kann auch eine hydraulische Unterstützungseinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine Hydraulikpumpe, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird.
-
Das unterstützende Servomoment des elektrischen Servomotors 7 wird im Bereich einer Lageranordnung 8 in die Lenkwelle 3 eingespeist. Die Lageranordnung 8 weist zwei Lager zur Lagerung der Lenkwelle 3 und außerdem ein Schraub- bzw. Zahnrad auf, welches mit der Lenkwelle 3 drehgekoppelt ist und von dem elektrischen Servomotor 7 angetrieben wird.
-
In 2 ist ein Schnitt durch die Lageranordnung 8 dargestellt. Die Lageranordnung 8 weist in einem Lagergehäuse 9 mit einem topfförmigen Grundgehäuse 9a und einem Gehäusedeckel 9b, die jeweils Gehäuseabschnitte bilden, ein Loslager 10 sowie ein Festlager 11 auf. Das Loslager 10 ist in einer Dämpfungsscheibe 12 aufgenommen, die eine Innenscheibe 13 und einen am Umfang der Innenscheibe angeordneten Außenring 14 umfasst, mit dem die Dämpfungsscheibe 12 an der Gehäuseinnenwand des topfförmigen Grundgehäuses 9a anliegt. Die Innenscheibe 13 besteht aus einer Hartkomponente und der Außenring 14 aus einer Weichkomponente, die eine schwingungsdämpfende Wirkung hat. Beispielsweise kann die Dämpfungsscheibe 12 als Zwei-Komponenten-Kunststoffscheibe ausgeführt sein, bei der die Innenscheibe 13 aus einer faserverstärkten Hartkomponente und der Außenring 14 als unmittelbar auf den Umfang der Innenscheibe 13 aufgespritztes Bauteil aus einer Weichkomponente besteht. Der Außenring 14 weist eine signifikant kleinere radiale Erstreckung als die Innenscheibe 13 auf.
-
Die Dämpfungsscheibe 12 befindet sich auf der dem Gehäusedeckel 9b zugewandten Seite, das Festlager 11 liegt auf dem Boden des topfförmigen Grundgehäuses 9a auf. Zwischen dem Festlager 11 und der Dämpfungsscheibe 12 befindet sich ein drehfest mit der Welle 3 gekoppeltes Schraubrad 15, das von dem elektrischen Servomotor 7 (1) zur Einspeisung eines unterstützenden Servomoments beaufschlagt wird. Das Schraubrad 15 stützt sich axial sowohl an dem Festlager 11 als auch dem Loslager 10 ab.
-
Der Gehäusedeckel 9b liegt auf der Stirnseite des topfförmigen Grundgehäuses 9a auf und ist über ein Federelement 16 an der Seitenfläche der Dämpfungsscheibe 12 abgestützt. Das Federelement 16 kann als Spiralfeder ausgeführt sein, es kommen aber auch sonstige Federvarianten in Betracht, beispielsweise Runddraht- oder Flachdraht-Wellfedern oder Tellerfedern.
-
Der Dämpfungsscheibe 12 kommt somit eine Dämpfungsfunktion sowohl in Radialrichtung als auch in Achsrichtung – bezogen auf die Längsachse 17 der Welle 3 – zu. Der dämpfende Außenring 14 der Dämpfungsscheibe 12 liegt unmittelbar an der Gehäuseinnenwand des topfförmigen Grundgehäuses 9a an und kann auf diese Weise sowohl Schwingungen in Radialrichtung als auch in Achsrichtung wirksam dämpfen. In Achsrichtung werden beispielsweise, wie mit den Pfeilen 18 angedeutet, über den Gehäusedeckel 9b Impulse auf die Lageranordnung 8 eingeleitet, die über das Federelement 16 auf die Dämpfungsscheibe 12 eingeleitet werden, die sich über den gedämpften Außenring 14 an dem Grundgehäuse 9a abstützt. Das Federelement 16 kann Kraftspitzen der Axialkräfte 18 mindern, über die Dämpfungsscheibe 12 erfolgt eine Reduzierung der Axialschwingungen. In entsprechender Weise werden auch Schwingungen und Anregungen, die in Radialrichtung wirken, gedämpft.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lenkeinrichtung
- 2
- Lenkrad
- 3
- Lenkwelle
- 4
- Lenkgehäuse
- 5
- Lenkgestänge
- 6
- Vorderrad
- 7
- elektrischer Servomotor
- 8
- Lageranordnung
- 9
- Lagergehäuse
- 9a
- Grundgehäuse
- 9b
- Gehäusedeckel
- 10
- Loslager
- 11
- Festlager
- 12
- Dämpfungsscheibe
- 13
- Innenscheibe
- 14
- Außenring
- 15
- Schraubrad
- 16
- Federelement
- 17
- Längsachse
- 18
- Pfeil
