DE102014201112A1

DE102014201112A1 - Lageranordnung für eine Lenksäule eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014201112A1
Application number: DE102014201112.4A
Authority: DE
Inventors: Herbert Erhardt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2015-07-23
Also published as: WO2015110102A1

Abstract

Lageranordnung (1) für eine Lenksäule (2) eines Kraftfahrzeugs, umfassend wenigstens ein Lager (6), insbesondere ein Wälzlager, wobei das Lager (6) auf einem auf einer der Lageranordnung (1) zugehörigen Lenkwelle (3) angeordneten Toleranzring (5) angeordnet ist, wobei zwischen einem dem Lager (6) zugehörigen Lagerinnenring (7) und dem Toleranzring (5) wenigstens abschnittsweise wenigstens ein Ausgleichselement (13) zum Ausgleich eines axialen und/oder radialen Spiels der Lageranordnung (1) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Lenksäule eines Kraftfahrzeugs, umfassend wenigstens ein Lager, insbesondere wenigstens ein Wälzlager.
Hintergrund der Erfindung
Lageranordnungen für kraftfahrzeugseitige Lenksäulen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Entsprechende Lageranordnungen umfassen typischerweise zwei Lager, insbesondere zwei Wälzlager, welche in entsprechenden Lenksäulen axial gegeneinander verspannt angeordnet sind. Ein bezogen auf die Verbausituation einer bekannten Lageranordnung „oberer“ Toleranzring ist dabei regelmäßig im Bereich eines axialen Endes mit einer diesen axial verspannenden Feder gekoppelt.
Es ist dabei regelmäßig problematisch, dass sich, insbesondere bedingt durch Unrundheiten der Lagersitze und Fluchtungsfehler zwischen den Lagern, bei Drehung der Lenkwelle ein axiales Bewegen und somit ein „Pulsieren“ ergeben kann. Dies führt üblicherweise zu Reibmomentschwankungen, da die Haftreibung zwischen entsprechenden Toleranzringen und der Lenkwelle größer als eine den Toleranzring axial bewegende Axialkraft ist.
Mithin sind bekannte Lageranordnungen für kraftfahrzeugseitige Lenksäulen verbesserungswürdig.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lageranordnung für eine Lenksäule eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird durch eine Lageranordnung der eingangs genannten Art gelöst, welche sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass das Lager auf einem auf einer der Lageranordnung zugehörigen Lenkwelle angeordneten Toleranzring angeordnet ist, wobei zwischen einem dem Lager zugehörigen Lagerinnenring und dem Toleranzring wenigstens abschnittsweise wenigstens ein Ausgleichselement zum Ausgleich eines axialen und/oder radialen Spiels der Lageranordnung angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung weist als wesentliche Komponenten

– wenigstens ein, typischerweise zwei axial beabstandet angeordnete, Lager, insbesondere Wälzlager,
– dem oder den Lagern jeweils zugeordnete, auf einer Lenkwelle angeordnete Toleranzringe sowie
– wenigstens ein Ausgleichselement, welches zum Ausgleich eines axialen und/oder radialen Spiels der Lageranordnung ausgebildet ist, auf.

Das Ausgleichselement ist erfindungsgemäß wenigstens abschnittsweise zwischen einem dem Lager zugehörigen Lagerinnenring und einem Toleranzring angeordnet. Bei dem, insbesondere als Wälzlager, bevorzugt als Schrägkugellager, vorliegenden Lager handelt es sich typischerweise um das Lager, welches im in einem Kraftfahrzeug verbauten Zustand der Lageranordnung ein „oberes“, d. h. ein an einem mit der Lenksäule gekoppelten Lenkrad zugewandten Abschnitt der Lenksäule angeordnetes, Lager darstellt.
Das Ausgleichselement ist erfindungsgemäß sonach zwischen einen Lagerinnenring, allgemein ein Lager, und einen Toleranzring geschaltet. Mittels des erfindungsgemäßen Prinzips ist damit eine besondere Anordnung eines entsprechenden Ausgleichselements realisiert, welche Anordnung es ermöglicht, dass der dem Lager zugeordnete Toleranzring zum Ausgleich eines, insbesondere axialen, Spiels keine axialen Bewegungen durchführen muss. Dabei erlaubt es die erfindungsgemäße Lageranordnung, insbesondere axiale, Bewegungen ohne viel Widerstand aufzunehmen und somit einen zufriedenstellenden Ausgleich, insbesondere axialer, Bewegungen, zu realisieren, welcher entsprechende Reibmomentschwankungen niedrig hält.
Die Anordnung des Ausgleichselements beinhaltet insbesondere eine sichere und unverlierbare Befestigung dieses zwischen dem Lagerinnenring und dem Toleranzring. Das Ausgleichselement kann sonach an dem Lagerinnenring und/oder dem Toleranzring befestigt, d. h. insbesondere unverlierbar angebracht, sein.
Die besondere Anordnung des Ausgleichselements löst somit die eingangs im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschriebenen Probleme.
Die Anordnung des wenigstens einen Ausgleichselements betreffend, ist es bevorzugt, wenn das Ausgleichselement zwischen dem Innenumfang des Lagerinnenrings und dem Außenumfang des Toleranzrings angeordnet ist. Dabei kann das Ausgleichselement mit einem dem Lagerinnenring zugewandten axialen Endabschnitt an dem Innenumfang eines lagerinnenringseitigen Lagerkörperaufnahmeabschnitts und mit einem dem Toleranzring zugewandten axialen Endabschnitt an einem querschnittlich betrachtet rampenförmigen Abschnitt des Toleranzrings angeordnet bzw. verspannt sein. Derart lässt sich eine besonders kompakte Anordnung realisieren.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung kann Halteelemente, insbesondere Halteringe, umfassen, welche der axialen Sicherung der axialen Position der der Lageranordnung zugehörigen Lager auf der Lenkwelle dienen. Entsprechende Halteelemente sind typischerweise auf der Lenkwelle angeordnet, d. h. dort, z. B. durch Verrasten oder Verkrallen, befestigt.
Das erfindungsgemäße Prinzip ermöglicht es dabei, dass der Toleranzring mit einem axialen Ende unmittelbar an einem auf der Lenkwelle angeordneten Halteelement, insbesondere einem Haltering, anliegend angeordnet ist. Es ist also im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen gattungsgemäßer Lageranordnungen möglich, dass entsprechende Toleranzringe jeweils mit ihren axial betrachtet außen liegenden axialen Enden unmittelbar an einem entsprechenden Halteelement anliegen.
Im Weiteren werden beispielhafte Ausführungsformen des Ausgleichselements näher erläutert:
Das Ausgleichselement kann z. B. als Feder ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Die Feder kann z. B. aus einem Federstahl gebildet sein. Bei der Feder kann es sich beispielsweise um eine Tellerfeder oder eine Wellfeder handeln. Selbstverständlich sind in diesem Zusammenhang andere Ausführungsformen denkbar.
Denkbar ist es auch, dass das Ausgleichselement als ein aus einem Kunststoffmaterial gebildeter elastisch-verspannbarer Ausgleichskörper ausgebildet ist oder wenigstens einen solchen umfasst. Im Hinblick auf die Funktion des Ausgleichselements sind zur Ausbildung des Ausgleichskörpers insbesondere Kunststoffmaterialien mit einem hohen elastischen und Anteil geeignet. Hierzu zählen sonach insbesondere Elastomere, Elastomeranteile enthaltende Blends bzw. Compounds oder thermoplastische Elastomere, kurz TPE.
In fertigungstechnischer Hinsicht ist es zweckmäßig, wenn der Ausgleichskörper aus einem spritzgießbaren Kunststoffmaterial gebildet und zumindest abschnittsweise an den Toleranzring angespritzt ist. Der Ausgleichskörper lässt sich derart auf einfache und wirtschaftliche Weise, insbesondere auch mit unterschiedlichen Geometrien, über Spritzgießverfahren herstellen und gleichermaßen, insbesondere form- und/oder stoffschlüssig, an den Toleranzring anbinden.
Besonders zweckmäßig kann es vorgesehen sein, dass der Toleranzring aus einem spritzgießbaren Kunststoffmaterial gebildet ist, wobei der Toleranzring und der Ausgleichskörper als gemeinsame Bauteilgruppe in einem Mehrkomponentenspritzgießverfahren ausgebildet sind. Dabei kann je nach Prozessroute das den Toleranzring bildende Kunststoffmaterial an den zuvor gespritzten Ausgleichskörper angespritzt sein oder das den Ausgleichskörper bildende Kunststoffmaterial an den zuvor gespritzten Toleranzring angespritzt sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Lageranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine vergrößerte Darstellung der in 1 gezeigten Einzelheit II;
3 einen Ausschnitt einer Lageranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Lageranordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei der in 1 gezeigten Prinzipdarstellung handelt es sich um eine geschnittene Ansicht.
Die Lageranordnung 1 ist Teil einer Lenksäule 2 eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt).
Die Lageranordnung 1 umfasst eine um die Drehachse A drehbar gelagerte Lenkwelle 3. Auf der Lenkwelle 3 sind zwei ringförmige Halteelemente 4, kurz Halteringe, befestigt. Die Halteelemente 4 liegen in axialer Richtung jeweils mit einem gebogenen Abschnitt an axialen Enden jeweiliger auf der Lenkwelle 3 drehfest angeordneter Toleranzringe 5 an.
Jeweilige der Lageranordnung 1 zugehörige Lager 6, bei welchen es sich um Schrägkugellager handelt, sind auf den Toleranzringen 5 angeordnet. Die Anordnung der Lager 6 ergibt sich im Detail insbesondere dadurch, dass jeweils ein Lagerinnenring 7 drehfest auf dem Außenumfang eines Toleranzrings 5 befestigt ist.
An den den Lagern 6 jeweils zugehörigen Lageraußenringen 8 ist ein Gehäuseteil 9 befestigt. Das Gehäuseteil 9 ist dabei zwischen zwei lageraußenringseitigen, kragenartigen Montageflanschen 10 gelagert.
Die den Lagern 6 jeweils zugehörigen Wälzkörper sind mit Bezugszeichen 11, jeweilige die Wälzkörper 11 führende Lagerkäfige mit Bezugszeichen 12 versehen.
Zum Ausgleich eines axialen und/oder radialen Spiels der Lageranordnung 1 ist im Bereich des in der Figur rechts dargestellten Lagers 6 ein Ausgleichselement 13 angeordnet.
Das Ausgleichselement 13 ist zwischen dem dem Lager 6 zugehörigen Lagerinnenring 7 und dem Toleranzring 5 angeordnet. Das Lager 6 stellt im in einem Kraftfahrzeug verbauten Zustand der Lageranordnung 1 ein „oberes“, d. h. ein an einem mit der Lenksäule 2 gekoppelten Lenkrad (nicht gezeigt) zugewandten Abschnitt der Lenksäule 2 angeordnetes, Lager 6 dar.
Bei dem Ausgleichselement 13 handelt es sich um eine Feder, d. h. z. B. um eine aus einem Federstahl gebildete Teller- oder Wellfeder.
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der in 1 gezeigten Einzelheit II. Anhand von 2 ist ersichtlich, dass das Ausgleichselement 13 zwischen dem Innenumfang des Lagerinnenrings 7 und dem Außenumfang des Toleranzrings 5 angeordnet bzw. verspannt ist.
Das Ausgleichselement 13 ist dabei mit einem dem Lagerinnenring 7 zugewandten axialen Endabschnitt an dem Innenumfang eines lagerinnenringseitigen Wälzkörperaufnahmeabschnitts und mit einem dem Toleranzring 5 zugewandten axialen Endabschnitt an einem querschnittlich betrachtet rampenförmigen Abschnitt 14 des Toleranzrings 5 angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine sichere und unverlierbare Lagerung des Ausgleichselements 13 zwischen dem Lagerinnenring 7 und dem Toleranzring 5.
3 zeigt einen Ausschnitt einer Lageranordnung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Als wesentlicher Unterschied zu den in den 1, 2 gezeigten Ausführungsformen liegt das Ausgleichselement 13 hier nicht als Feder, sondern als aus einem elastisch-verspannbaren Kunststoffmaterial gebildeter Ausgleichskörper vor.
Bei dem Kunststoffmaterial handelt es sich um eine spritzgießbare Kunststofftype, welche ein ausgeprägtes elastisches Verhalten und somit ein ausgeprägtes Rückstellvermögen gegenüber Deformationen zeigt. Konkret kann es sich bei der Kunststofftype sonach um ein thermoplastisches Elastomer, kurz TPE, handeln.
Da zumindest bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel auch der Toleranzring 5 aus einem spritzgießbaren Kunststoffmaterial, d. h. z. B. aus PA, PE, PP, POM, gebildet ist, wurden der Toleranzring 5 und der Ausgleichskörper als gemeinsame Bauteilgruppe in einem Mehrkomponentenspritzgießverfahren ausgebildet. Dabei wurde das den Ausgleichskörper bildende Kunststoffmaterial an den zuvor gespritzten Toleranzring 5 angespritzt, oder umgekehrt.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Lenksäule
3: Lenkwelle
4: Halteelement
5: Toleranzring
6: Lager
7: Lagerinnenring
8: Lageraußenring
9: Gehäuseteil
10: Montageflansch
11: Wälzkörper
12: Lagerkäfig
13: Ausgleichselement
14: rampenförmiger Abschnitt

Claims

Lageranordnung (1) für eine Lenksäule (2) eines Kraftfahrzeugs, umfassend wenigstens ein Lager (6), insbesondere ein Wälzlager, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (6) auf einem auf einer der Lageranordnung (1) zugehörigen Lenkwelle (3) angeordneten Toleranzring (5) angeordnet ist, wobei zwischen einem dem Lager (6) zugehörigen Lagerinnenring (7) und dem Toleranzring (5) wenigstens abschnittsweise wenigstens ein Ausgleichselement (13) zum Ausgleich eines axialen und/oder radialen Spiels der Lageranordnung (1) angeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzring (5) mit einem axialen Ende unmittelbar anliegend an einem auf der Lenkwelle (3) angeordneten Halteelement (4), insbesondere einem Haltering, angeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ausgleichselement (13) zwischen dem Innenumfang des Lagerinnenrings (7) und dem Außenumfang des Toleranzrings (5) angeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (13) mit einem dem Lagerinnenring (7) zugewandten axialen Endabschnitt an dem Innenumfang eines lagerinnenringseitigen Lagerkörperaufnahmeabschnitts und mit einem dem Toleranzring (5) zugewandten axialen Endabschnitt an einem querschnittlich betrachtet rampenförmigen Abschnitt (14) des Toleranzrings (5) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (13) als Feder ausgebildet ist oder wenigstens eine solche umfasst.
Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Feder um eine Tellerfeder oder eine Wellfeder handelt.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (13) als ein aus einem Kunststoffmaterial gebildeter, elastisch-verspannbarer Ausgleichskörper ausgebildet ist oder wenigstens einen solchen umfasst.
Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskörper aus einem spritzgießbaren Kunststoffmaterial gebildet ist und zumindest abschnittsweise an den Toleranzring (5) angespritzt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzring (5) aus einem spritzgießbaren Kunststoffmaterial gebildet ist, wobei der Toleranzring (5) und der Ausgleichskörper als gemeinsame Bauteilgruppe in einem Mehrkomponentenspritzgießverfahren ausgebildet sind, wobei das den Toleranzring (5) bildende Kunststoffmaterial an den zuvor gespritzten Ausgleichskörper angespritzt ist oder das den Ausgleichskörper bildende Kunststoffmaterial an den zuvor gespritzten Toleranzring (5) angespritzt ist.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (6) ein Wälzlager, insbesondere ein Schrägkugellager, ist.