DE102014212024A1 - Mounting a steering column with tolerance ring - Google Patents

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    • F16C35/073—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between shaft and inner race ring

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerung (1) einer Lenksäule von einem Fahrzeug, bestehend aus einem Wälzlager (2) mit einem Außenring (4) und einem Innenring (3) mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern (6), die in einem Käfig (5) eingesetzt sind. Der Innenring (3) ist auf einer Mantelfläche (9) eines Toleranzrings (10) angeordnet, der einen radialen Abstand zwischen dem Wälzlager (2) und einer Welle überbrückt, wobei der Innenring (3) über einen Flächenkontakt an einer Klemmrampe (15) mit Schmiegung des aus einem Kunststoff hergestellten Toleranzrings (10) abgestützt ist.The invention relates to a bearing (1) of a steering column of a vehicle, comprising a rolling bearing (2) with an outer ring (4) and an inner ring (3) with rolling elements (6) arranged therebetween, which are inserted in a cage (5) , The inner ring (3) is arranged on a lateral surface (9) of a tolerance ring (10), which bridges a radial distance between the roller bearing (2) and a shaft, wherein the inner ring (3) via a surface contact on a clamping ramp (15) Deflection of the made of a plastic tolerance ring (10) is supported.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung einer Lenksäule von einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a bearing of a steering column of a vehicle having the features of the preamble of claim 1.

Derartige auch als Schrägkugellager bezeichnete Lagerungen werden zur Lagerung von Lenkwellen bzw. Lenksäulen in Fahrzeugen eingesetzt. Eine derartige Lageranordnung ist aus der DE 38 08 556 A1 bekannt, bei der der Innenring des Wälzlagers von einem Toleranzring aufgenommen ist. Toleranzringe werden zwischen der Lenkwelle und einem auf der Lenkwelle angeordneten Innenring des Lenkungslagers eingesetzt, um beispielsweise Abstände zwischen der Welle und dem ringförmigen Element auszugleichen. Weiterhin können fertigungsbedingte Ungenauigkeiten kompensiert und funktionsbedingte Kräfte, wie insbesondere Verschiebekräfte zwischen der Welle und dem ringförmigen Element in einem gewünschten Bereich gehalten werden. Außerdem ermöglicht ein Toleranzring einen Ausgleich von Lage- und Formabweichungen bzw. Toleranzen zu einer Umgebungskonstruktion, beispielsweise einem Lenkgehäuse. Die DE 41 14 643 A1 offenbart ein Wälzlager für Lenksäulen, welches auf eine Lenksäule aufgeschoben ist und das einen Toleranzring einschließt, welcher mehrere elastische Vorsprünge aufweist, die radial nach innen in den Bereich der Bohrung des Toleranzrings ragen. Diese elastischen Vorsprünge können in Ausnehmungen der Lenkwelle einrasten und sich an entsprechenden Stützflächen der Lenkwelle abstützen.Such also referred to as angular contact ball bearings are used for the storage of steering shafts or steering columns in vehicles. Such a bearing assembly is known from DE 38 08 556 A1 known, in which the inner ring of the bearing is received by a tolerance ring. Tolerance rings are used between the steering shaft and an arranged on the steering shaft inner ring of the steering bearing, for example, to compensate for distances between the shaft and the annular element. Furthermore, production-related inaccuracies can be compensated and functional forces, such as in particular displacement forces between the shaft and the annular element can be kept in a desired range. In addition, a tolerance ring allows compensation of position and shape deviations or tolerances to a surrounding construction, such as a steering housing. The DE 41 14 643 A1 discloses a steering column bearing for steering columns which is slid onto a steering column and which includes a tolerance ring having a plurality of resilient projections projecting radially inwardly into the bore of the tolerance ring. These elastic projections can engage in recesses of the steering shaft and be supported on corresponding support surfaces of the steering shaft.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Lagerung einer Lenksäule mittels einer einfachen und kostengünstig durchführbaren Maßnahme das Setzverhalten des Toleranzrings zu reduzieren.The present invention has for its object to reduce the seating behavior of the tolerance ring for the storage of a steering column by means of a simple and inexpensive feasible measure.

Diese Aufgabenstellung wird durch eine Lagerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen. Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Innenring der Lagerung über einen Flächenkontakt an einer Klemmrampe mit Schmiegung an dem aus Kunststoff hergestellten Toleranzring abgestützt ist.This task is solved by a storage with the features of claim 1. Further preferred embodiments of the invention can be found in the subclaims, the figures and the associated description. According to the basic idea of the invention, it is proposed that the inner ring of the bearing is supported via a surface contact on a clamping ramp with osculation on the tolerance ring made of plastic.

Damit können wirksam Geräuschentwicklungen, wie Knackgeräusche, unterbunden werden, die bei bisherigen Lenksäulenlagerungen verstärkt aufgrund eines Setzverhaltens des Toleranzrings auftraten. Die Werkstoffeigenschaften des Kunststoffs führen nach einer gewissen Betriebszeit bzw. Lebensdauer zu einer Kriechneigung. Das Kriechen, das auch als Kriechmodul zu bezeichnen ist, beschreibt eine zeit- und temperaturabhängige plastische Verformung des Kunstoffs unter Last, die das Setzverhalten des Toleranzrings auslöst.This can effectively noise developments, such as cracking noises are prevented, which occurred in previous steering column bearings reinforced due to a setting behavior of the tolerance ring. The material properties of the plastic lead after a certain period of operation or lifetime to a creep. The creep, which can also be described as a creep modulus, describes a time- and temperature-dependent plastic deformation of the plastic under load, which triggers the setting behavior of the tolerance ring.

Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme, nach der eine Klemmrampe des Toleranzrings eine Schmiegung erhält, stellt sich folglich eine größere Kontaktfläche ein, an der der auch als Innentoleranzring zu bezeichnende Toleranzring aus Kunststoff abgestützt ist. Damit verbunden ergibt sich in dem Kontaktbereich zwischen dem Innenring und dem Toleranzring anstelle eines Linienkontakts vorteilhaft ein Flächenkontakt, was zu einer gewünschten größeren Flächenpressung (p = F/A) führt, die eine Kriechneigung und damit das Setzverhalten des Kunststoffs entscheidend reduziert. Vorteilhaft kann mit der erfindungsgemäßen einfachen und kostengünstig durchführbaren Maßnahme das Setzverhalten entscheidend reduziert werden. Die Toleranzringgestaltung gemäß der Erfindung ist außerdem kostengünstiger als die Verwendung eines Kunststoffs mit einem höheren Kriechmodul, um das Setzverhalten zu verringern. Weiterhin können mit dem erfindungsgemäßen Konzept fertigungsbedingte Ungenauigkeiten kompensiert und funktionsbedingte Kräfte, wie insbesondere Verschiebekräfte, zwischen der Welle und dem Innenring in einem gewünschten Bereich gehalten sowie Lage- und Formabweichungen bzw. Toleranzen zu einer Umgebungskonstruktion, beispielsweise einem Lenkgehäuse, ausgeglichen werden.With the measure according to the invention, according to which a clamping ramp of the tolerance ring receives an osculation, consequently, a larger contact surface is established, at which the tolerance ring, which can also be designated as an inner tolerance ring, is supported from plastic. Associated with this results in the contact area between the inner ring and the tolerance ring instead of a line contact advantageous surface contact, resulting in a desired larger surface pressure (p = F / A), which significantly reduces creep and thus the setting behavior of the plastic. Advantageously, the setting behavior can be decisively reduced with the simple and economically feasible measure according to the invention. The tolerance ring design according to the invention is also less expensive than the use of a plastic with a higher creep modulus to reduce settling behavior. Furthermore, production-related inaccuracies can be compensated with the inventive concept and function-related forces, in particular displacement forces, held between the shaft and the inner ring in a desired range and position and shape deviations or tolerances to a surrounding structure, such as a steering housing, are compensated.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Lagerung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass für die Klemmrampe des Toleranzrings ein definierter Klemmrampenverlauf vorgesehen ist. Zur Verbesserung der Funktionssicherheit verläuft die Klemmrampe von einem zylindrischen Abschnitt des Toleranzrings ausgehend bis zu einem Wendepunkt zunächst relativ steil, an den sich ein weiterer flacher Anstieg anschließt. Diese Klemmrampenkontur gewährleistet auch bei einem Kunststoff mit höherer Kriechneigung, dass sich der Flächenkontakt zwischen dem Innenring und dem Toleranzring kontinuierlich vergrößert und so der federkraftbeaufschlagte Toleranzring bei einer geringeren Axialverschiebung einen Spielausgleich der Lagerung sicherstellt. So kann sich der Innenring bei Belastung über eine größere Fläche am Toleranzring (aus Kunststoff) abstützen. Die Kriechneigung wird reduziert. Die durch das Federelement eingebrachte Vorspannkraft kann über die Lebensdauer am Lager anliegen und fällt nicht ab.In an advantageous embodiment of the mounting according to the invention it is provided that a defined clamping ramp course is provided for the clamping ramp of the tolerance ring. To improve the reliability of the clamping ramp runs from a cylindrical portion of the tolerance ring starting up to a turning point initially relatively steep, followed by another flat rise. This Klemmrampenkontur ensured even with a plastic with higher creep that increases the surface contact between the inner ring and the tolerance ring continuously and so the spring-loaded tolerance ring ensures a clearance compensation of storage with a smaller axial displacement. Thus, the inner ring can be supported by the tolerance ring (made of plastic) over a larger area under load. The creep is reduced. The introduced by the spring element biasing force can rest on the life of the bearing and does not fall off.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Toleranzring im Einbauzustand der Lagerung auf der von der Klemmrampe abgewandten Seite von einem Federelement beaufschlagt ist. Die durch das Federelement eingebrachte Vorspannkraft liegt über die Lebensdauer an der Lagerung an. Als Feder- bzw. Spannelement eignet sich beispielsweise eine Wellfeder, die mit in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten axialen Vorsprüngen in zugehörige Ausnehmungen des Toleranzrings eingreift. Auf diese Weise ist eine vorgespannte Baueinheit aus dem Wälzlager und den Halteelementen bzw. Spannelementen gebildet, die vorkomplettiert durch einfaches axiales Aufschieben auf die Lenkwelle montierbar ist.Further, the invention provides that the tolerance ring is acted upon in the installed state of the bearing on the side facing away from the clamping ramp side of a spring element. The introduced by the spring element biasing force is applied over the life of the storage. As a spring or clamping element, for example, a corrugated spring, which is spaced from each other in the circumferential direction axial Protrusions engages in associated recesses of the tolerance ring. In this way, a prestressed assembly of the rolling bearing and the holding elements or clamping elements is formed, which is vorkomplettiert by simple axial sliding onto the steering shaft mountable.

Als Kunststoff für den erfindungsgemäß gestalteten Toleranzring ist bevorzugt Polyamid vorgesehen, wobei zur Herstellung ein Spritzgießverfahren einsetzbar ist, mit dem auch die Klemmrampe mit der variierenden Schmiegung herstellbar ist. Als Maßnahme zur Einflussnahme auf die Festigkeit des Toleranzrings im Kontaktbereich zwischen dem Innenring und dem Toleranzring kann in Weiterbildung der Erfindung der Toleranzring zumindest im Bereich von dem Wendepunkt der Klemmrampe beschichtet werden, beispielsweise mit einem metallischen Überzug.As a plastic for the inventively designed tolerance ring polyamide is preferably provided, wherein for the production of an injection molding is used with which the clamping ramp with the varying oscillation is produced. As a measure for influencing the strength of the tolerance ring in the contact region between the inner ring and the tolerance ring, the tolerance ring can be coated at least in the region of the inflection point of the clamping ramp, for example, with a metallic coating in development of the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäß aufgebauten Pumpenwelle in zwei Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt:The invention will be described below with reference to two preferred embodiments of a pump shaft constructed according to the invention in two drawings. Showing:

1 eine erfindungsgemäß gestaltete Klemmrampe für einen Toleranzring einer Lenksäulenlagerung für ein Fahrzeug; und 1 an inventively designed clamping ramp for a tolerance ring of a steering column bearing for a vehicle; and

2 den Aufbau einer bekannten Lagerung für eine Lenksäule eines Fahrzeugs. 2 the structure of a known storage for a steering column of a vehicle.

Die in 2 gezeigte Lagerung 1 ist für eine Lenkwelle oder Lenksäule (nicht gezeigt) eines ebenfalls nicht abgebildeten Fahrzeugs bestimmt. Die Lagerung 1 umfasst ein als Schrägkugellager aufgebautes Wälzlager 2, bestehend aus zwei spanlos hergestellten Lagerringen, einem Innenring 3 und einem Außenring 4, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen der Lagerringe 3, 4 in einem Käfig 5 geführte Wälzkörper 6 abwälzen. Der Käfig 5 hintergreift auf der linken Seite mit einem radial nach außen gerichteten Vorsprung 7 den Außenring 4 und übergreift auf der gegenüberliegenden Seite mit dem radial nach innen gerichteten Vorsprung 8 den Innenring 3. Der Innenring 3 ist auf einer Mantelfläche 9 eines Toleranzrings 10 geführt, der im Einbauzustand der Lagerung die Lenkwelle umschließt. Der aus Kunststoff hergestellte Toleranzring 10 ist durch gleichmäßig umfangsverteilte, voneinander beabstandete Aussparungen 11 in Haltezungen 12 unterteilt, die radial nach außen gerichtete Vorsprünge 13 bilden, die mit einem Axialspiel den Toleranzring 10 hintergreifen. Auf diese Weise ist durch den Toleranzring 10 und den Käfig 5 eine unverlierbare Baueinheit für die Lagerung 1 gebildet. An der den federnden Haltezungen 12 abgewandten Seite ist dem Toleranzring 10 ein Federelement 14 zugeordnet, über das im Einbauzustand die Lagerung 1 in Verbindung mit dem Toleranzring 10 axial kraftbeaufschlagt wird.In the 2 shown storage 1 is intended for a steering shaft or steering column (not shown) of a likewise not shown vehicle. Warehousing 1 comprises a rolling bearing constructed as an angular contact ball bearing 2 , consisting of two non-cutting bearing rings, an inner ring 3 and an outer ring 4 , between which on associated raceways of the bearing rings 3 . 4 in a cage 5 guided rolling elements 6 roll off. The cage 5 engages on the left with a radially outward projection 7 the outer ring 4 and overlaps on the opposite side with the radially inward projection 8th the inner ring 3 , The inner ring 3 is on a lateral surface 9 a tolerance ring 10 guided, which encloses the steering shaft in the installed state of storage. The tolerance ring made of plastic 10 is by uniformly circumferentially distributed, spaced-apart recesses 11 in holding tongues 12 divided, the radially outwardly directed projections 13 form, the tolerance ring with an axial play 10 engage behind. In this way is through the tolerance ring 10 and the cage 5 a captive assembly for storage 1 educated. At the resilient retaining tongues 12 opposite side is the tolerance ring 10 a spring element 14 Assigned to the storage in the installed state 1 in conjunction with the tolerance ring 10 is subjected to axial force.

Die 2 zeigt ein Detail des Wälzlagers 2 gemäß 1 in einer vergrößerten Darstellung, das den Toleranzring 10 mit einer erfindungsgemäß gestalteten, eine Schmiegung aufweisenden Klemmrampe 15 zeigt. Von einem zylindrischen Abschnitt 16 ausgehend zeigt die Klemmrampe 15 einen relativ steilen Anstieg bis zu einem Wendepunkt 17, bevor der Anstieg der Klemmrampe 15 weniger steil verläuft. Der Innenring 3 ist gemäß 2 im Bereich von dem Wendepunkt 17 über eine relativ große Kontaktfläche an der Klemmrampe 15 von der Mantelfläche 9 des Toleranzrings 10 abgestützt.The 2 shows a detail of the rolling bearing 2 according to 1 in an enlarged view, showing the tolerance ring 10 with an inventively designed, an oscillation clamping clamp 15 shows. From a cylindrical section 16 Starting shows the clamping ramp 15 a relatively steep climb up to a turning point 17 before the rise of the clamping ramp 15 less steep. The inner ring 3 is according to 2 in the area of the turning point 17 over a relatively large contact surface on the clamping ramp 15 from the lateral surface 9 of the tolerance ring 10 supported.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Lagerung storage
22
Wälzlager roller bearing
33
Innenring inner ring
44
Außenring outer ring
55
Käfig Cage
66
Wälzkörper rolling elements
77
Vorsprung head Start
88th
Vorsprung head Start
99
Mantelfläche lateral surface
1010
Toleranzring tolerance ring
1111
Aussparung recess
1212
Haltezunge holding tongue
1313
Vorsprung head Start
1414
Federelement spring element
1515
Klemmrampe clamping ramp
1616
Abschnitt section
1717
Wendepunkt turning point

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3808556 A1 [0002] DE 3808556 A1 [0002]
  • DE 4114643 A1 [0002] DE 4114643 A1 [0002]

Claims (5)

Lagerung einer Lenksäule von einem Fahrzeug, bestehend aus einem Wälzlager (2) mit einem Außenring (4) und einem Innenring (3) mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern (6), die in einem Käfig (5) eingesetzt sind, wobei der Innenring (3) auf einer Mantelfläche (9) eines Toleranzrings (10) angeordnet aufgenommen ist, der einen radialen Abstand zwischen dem Wälzlager (2) und einer Welle überbrückt, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (3) über einen Flächenkontakt an einer Klemmrampe (15) mit Schmiegung des aus einem Kunststoff hergestellten Toleranzrings (10) abgestützt ist.Bearing of a steering column of a vehicle, consisting of a rolling bearing ( 2 ) with an outer ring ( 4 ) and an inner ring ( 3 ) with rolling elements arranged therebetween ( 6 ) in a cage ( 5 ), wherein the inner ring ( 3 ) on a lateral surface ( 9 ) of a tolerance ring ( 10 ) is arranged, which has a radial distance between the rolling bearing ( 2 ) and a shaft bridged, characterized in that the inner ring ( 3 ) via a surface contact on a clamping ramp ( 15 ) with osculation of the tolerance ring made of a plastic ( 10 ) is supported. Lagerung einer Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Klemmrampe (15) des Toleranzrings (10) ein Klemmrampenverlauf vorgesehen ist, der von einem zylindrischen Abschnitt (16) ausgehend bis zu einem Wendepunkt (17) einen steilen Anstieg nimmt, an den sich ein weiterer flacher Anstieg anschließt.Supporting a steering column according to claim 1, characterized in that for the clamping ramp ( 15 ) of the tolerance ring ( 10 ) a Klemmrampenverlauf is provided by a cylindrical portion ( 16 ) starting at a turning point ( 17 ) takes a steep rise, followed by another flat rise. Lagerung einer Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (14) den Toleranzring (10) im Einbauzustand der Lagerung (1) an dem von der Klemmrampe (15) abgewandten axialen Ende beaufschlagt.Supporting a steering column according to one of the preceding claims, characterized in that a spring element ( 14 ) the tolerance ring ( 10 ) in the installed state of storage ( 1 ) at the of the clamping ramp ( 15 ) facing away from the axial end. Lagerung einer Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzring (10) aus einem polymeren Werkstoff hergestellt ist.Supporting a steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the tolerance ring ( 10 ) is made of a polymeric material. Lagerung einer Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzring (10) zumindest im Bereich von dem Wendepunkt (17) der Klemmrampe (15) beschichtet ist.Supporting a steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the tolerance ring ( 10 ) at least in the region of the inflection point ( 17 ) of the clamping ramp ( 15 ) is coated.
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