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Die Erfindung betrifft ein Gleitlager zur Lagerung einer Welle in einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise in einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs, sowie eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einer Welle einer Lenkung und mit einem Gleitlager.
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Aus dem Stand der Technik sind diverse Gleitlager bekannt, die z. B. an einer Lenksäule angeordnet sind und an denen eine geringe Last anliegt, wobei das Gleitlager ein definiertes Reibmoment erzeugen soll.
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Das definierte Reibmoment dient der Dämpfung von Schwingungen und Geräuschen an der Lenksäule. Die Reibmoment-Toleranzgrenzen sind in der Regel eng definiert und müssen über die Laufzeit konstant bleiben.
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DE 10 2012 105 151 B3 offenbart ein „Gleitlager für eine Lenkspindel“, bei dem Elastomere an einem Kunststoffaußenring reiben und somit ein definiertes Reibmoment erzeugen.
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Nachteilig an dieser Lösung ist die Erzeugung der Vorspannung durch Elastomere, wobei deren Kraft und Reibung über die Lager-Lebenszeit nicht konstant bleiben.
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Auch ist es bei einer Materialpaarung Kunststoff-Kunststoff schwierig, die Reibung korrekt zu ermitteln.
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Auch sind Reiblager mit sog. verschränkten Wälzkörpern bekannt, die ebenfalls ein definiertes Reibmoment erzeugen.
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Jedoch liegt hier eine aufwendige Konstruktion mit umständlicher Montage und Reibmomentabstimmung vor, die ferner einen erhöhten Bauraum benötigt.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleitlager zur Lagerung einer Welle in einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs sowie eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Gleitlager anzugeben, welches kostengünstig und materialsparend herstellbar ist sowie ein einfach definierbares Reibmoment erzeugt, und vorzugsweise radiale und/oder axiale Kräfte aufnimmt sowie günstigerweise in einem räumlich eingeschränkten Bauraum einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß umfasst bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Gleitlager zur Lagerung einer Welle in einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs:
- - einen Innenring zur Aufnahme und gleitenden Lagerung der Welle, und
- - einen Außenring, der den Innenring umgibt und der an einer weiteren Baueinheit anordenbar ist.
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Bevorzugterweise ist zwischen Innen- und Außenring ein elastisch verformbares Gleitelement aus einem bandförmigen Metall angeordnet. Das Gleitelement ist somit auf einfache Weise stabil ausführbar, wodurch eine lange Lager-Lebenszeit gewährleistbar ist.
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Vorzugsweise umfasst das Gleitelement als Material ein Metall, insbesondere einen Stahl, vorzugsweise einen Federstahl. Auf diese Weise ist eine langlebige und zuverlässige Konstruktion realisierbar.
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Günstigerweise weist der Innen- oder Außenring als Material Kunststoff und/oder Metall auf. Somit bildet also ein metallisches Gleitelement mit dem Material Kunststoff und/oder Metall des Innen- oder Außenrings eine für den Anwendungsfall eines Gleitlagers in einer Lenksäule eine hervorragende Reibpaarung.
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Auch ist es bevorzugt, wenn das elastisch verformbare Gleitelement derart ausgebildet ist, dass dieses auf den Innen- und/oder Außenring einwirkende Kräfte aus radialer und/oder axialer Richtung aufnimmt und weiterleitet. Folglich können Kräfte aus mehreren Richtungen von dem Gleitelement kompensiert werden.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Gleitelement und der Innenring drehfest miteinander verbunden sind. Dadurch kann zwischen Außenring und Gleitelement ein Gleitkontakt bzw. eine Reibfläche gebildet werden.
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Vorteilhafterweise ist das Gleitelement und der Innenring einstückig ausgebildet. Somit kann die Anzahl an Einzelteilen des Gleitlagers reduziert und die Produktion vereinfacht werden.
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Ferner ist es günstig, wenn das Gleitelement und der Außenring drehfest miteinander verbunden sind, um zwischen Innenring und Gleitelement einen Gleitkontakt bzw. eine Reibfläche zu bilden. Auch mit dieser Maßnahme kann die Anzahl an Einzelteilen des Gleitlagers reduziert und die Produktion vereinfacht werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Gleitelement in radialer Richtung vorgespannt ist, um den Innen- und Außenring spielfrei miteinander zu verbinden. Somit können geringe Toleranzen eingehalten und exakt definierte Kräfte aufgenommen werden.
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Vorzugsweise ist das Gleitelement zwischen Innen- und Außenring derart ausgebildet, dass zwischen Innen- und Außenring eine Normalkraft erzeugt wird, die aufgrund der Relativbewegung zwischen Innen- und Außenring ein definierbares Reibmoment erzeugt.
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Ferner ist es möglich, dass das Gleitelement eine Form umfasst, die in Umfangsrichtung mindestens zwei, vorzugsweise mindestens vier, Wendepunkte aufweist. Vorteilhafterweise erstreckt sich zwischen den Wendepunkten das Gleitelement vom Innenring zum Außenring oder umgekehrt.
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Unter einem „Wendepunkt“ wird in der vorliegenden Beschreibung vorzugsweise ein Punkt bzw. ein Kontaktpunkt verstanden, an dem das Gleitelement den Innen- oder Außenring berührend kontaktiert.
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Auch kann das Gleitelement den Innen- oder Außenring entlang einer Linie berührend kontaktieren.
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Ferner kann unter einem „Wendepunkt“ in der vorliegenden Beschreibung vorzugsweise ein Punkt verstanden werden, an dem das Gleitelement bzw. die Form des Gleitelements sein Krümmungsverhalten ändert.
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Vorteilhafterweise ist mit zunehmender Anzahl an Wendepunkten ein steigendes Reibmoment zwischen Gleitelement und Innen- oder Außenring realisierbar.
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Auch ist es von Vorteil, wenn das Gleitelement wellenförmig in Umfangsrichtung ausgebildet ist.
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Ergänzend oder alternativ ist es günstig, wenn das Gleitelement als separates Bauteil wellenförmig in Umfangsrichtung ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung bildet das Gleitelement vorzugsweise eine Form, die einem Zahnrad mit nur wenigen abgerundeten bzw. kreisförmigen Zähnen ähnelt.
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Alternativ zur Ausgestaltung als separates Bauteil ist es bevorzugt, wenn das Gleitelement als Federzunge ausgebildet ist, die sich vom Innenring zum Außenring erstreckt, um federnd gegen den Außenring anzuliegen. Günstigerweise ist in dieser Ausgestaltung das Gleitelement einstückig mit dem Innenring ausgebildet. Somit kann also die Anzahl an Teilen für die Konstruktion eines Gleitlagers weiter reduziert werden.
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Auch ist es bevorzugt, wenn das Gleitlager nur ein Gleitelement zwischen Innen- und Außenring umfasst. Bei Verwendung eines einzigen Gleitelements ist logischerweise eine Reduzierung an Einzelteilen möglich und somit auch die Vereinfachung des Zusammenbaus eines Gleitlagers.
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Ferner es von Vorteil, wenn das Gleitlager ohne Wälzkörper zwischen Innen- und Außenring ausgebildet ist. Dadurch, dass das Gleitlager vorzugsweise keine Wälzkörper aufweist, kann ein Gleitlager ohne abrollende bzw. abwälzende Körper bzw. Wälzkörper realisiert werden.
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Des Weiteren ist es günstig, wenn das Gleitelement in axialer Richtung vorgespannt ist, um den Innen- und Außenring spielfrei miteinander zu verbinden. Somit können geringe Toleranzen eingehalten und exakt definierte Kräfte aufgenommen werden.
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Vorzugsweise umfasst das Gleitelement eine Form, die in axialer Richtung mindestens einen Wendepunkt aufweist. Dadurch kann mindestens eine Reibfläche in axialer Richtung generieren werden, sodass ein definierbares Reibmoment zwischen Gleitelement und Innen- oder Außenring realisierbar ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Gleitelement im axialen Querschnitt eine Schalenform aufweist. Mit einer derartigen Form kann ein federndes Element realisiert werden, das Kräfte aufnehmen und diese speichern, wieder zurückleiten sowie weiterleiten kann.
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Des Weiteren ist es günstig, wenn das Gleitelement wellenförmig in axialer Richtung ähnlich einer Tellerfeder, ausgebildet ist. Somit ist das Gleitelement stets in seine Ausgangsform bzw. in seine Ausgangsmaße rückstellbar.
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Günstigerweise umfasst der Innenring ein hohlzylindrisches Hauptkörperelement.
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Vorzugsweise umfasst der Innenring innenseitig des Hauptkörperelements eine polygonale Form, sodass die Kraft zum axialen Verschieben des Innenrings entlang einer Welle bestimmbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist der Innenring bzw. das Gleitlager durch Aufbringen einer bestimmten Axialkraft, z. B. im Falle eines Unfalls bzw. Crashs, entlang einer Welle einer Lenkung verschiebbar.
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Auch ist es günstig, wenn der Innenring ein kreisscheibenförmiges Seitenwandelement umfasst.
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Günstigerweise ist das kreisscheibenförmige Seitenwandelement an einem Ende, insbesondere an einer Stirnseite, des hohlzylindrischen Hauptkörperelements des Innenrings angeordnet.
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Vorteilhafterweise ist das Seitenwandelement des Innenrings an einem Ende, insbesondere an einer Stirnseite, des hohlzylindrischen Hauptkörperelements angeordnet.
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Des Weiteren ist es günstig, wenn der Außenring ein hohlzylindrisches Hauptkörperelement umfasst.
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Vorzugsweise umfasst der Außenring ein kreisscheibenförmiges Seitenwandelement.
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Auch ist es von Vorteil, wenn das kreisscheibenförmige Seitenwandelement an einem Ende, insbesondere an einer Stirnseite, des hohlzylindrischen Hauptkörperelements des Außenrings angeordnet ist.
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Ferner ist es bevorzugt, dass das Seitenwandelement des Außenrings an einem Ende, insbesondere an einer Stirnseite, des hohlzylindrischen Hauptkörperelements angeordnet ist.
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Günstigerweise sind das Seitenwandelement des Innenrings und das Seitenwandelement des Außenrings an einer Seite des Gleitlagers angeordnet.
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Ferner ist es günstig, wenn das hohlzylindrische Hauptkörperelement und das kreisscheibenförmige Seitenwandelement miteinander verbunden sind, insbesondere einstückig ausgebildet sind. Somit ist die Anzahl an Teilen für ein Gleitlager reduziert und folglich fallen Produktionskosten geringer aus.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Gleitlager ein Deckelelement umfasst.
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Günstigerweise ist das Deckelelement an einer Stirnseite des Innen- oder Außenrings angeordnet bzw. verclipst.
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Auch ist es günstig, wenn das Deckelelement an einem Ende, insbesondere an einer Stirnseite, des hohlzylindrischen Hauptkörperelements angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise ist das Deckelelement gegenüberliegend zu einem kreisscheibenförmigen Seitenwandelement des Innenrings und/oder gegenüberliegend zu einem kreisscheibenförmigen Seitenwandelement des Außenrings angeordnet. Somit kann das Gleitelement, das vorzugsweise zwischen dem Seitenwandelement des Innenrings bzw. dem Seitenwandelement des Außenrings und dem Deckelelement angeordnet ist, vorgespannt werden. Günstigerweise ist mithilfe des Deckelelements das Gleitelement in axialer Richtung spannbar und/oder dichtbar.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lenksäule.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale des Gleitlagers, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der Lenksäule Anwendung finden können.
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Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend das Gleitlager können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
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Bevorzugterweise umfasst eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug eine Welle einer Lenkung, insbesondere einer Lenkspindel.
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Günstigerweise ist die Welle von einem Gleitlager, wie es oben unter dem ersten Aspekt beschrieben wird, gelagert.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Gleitelement einen Hüllkreisinnendurchmesser im Ausgangszustand vor dem Einbau umfasst, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Innenrings des Gleitlagers, der auf die Welle aufgeschoben ist, oder der kleiner ist als der Außendurchmesser der Welle. Somit kann ein sicherer Halt des Gleitelements, aber auch eine Vorspannung gewährleistet werden.
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Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.
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Dabei stellt sich günstigerweise die Erfindung die Aufgabe, ein Lager bzw. Gleitlager zu generieren, das ein definiertes bzw. definierbares Reibmoment erzeugt, sowie vorzugsweise Radial- und/oder Axialkräfte unter definierter Auslenkung aufnimmt. Zusätzlich ist es günstig, wenn ein derartiges Gleitlager zu vertretbaren Kosten und im eingeschränkt zur Verfügung stehenden Bauraum bei einer Lenkung, insbesondere bei einer Lenksäule, einsetzbar ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt ist es bevorzugt, dass der Erfindungsgedanke vorzugsweise - vereinfacht dargestellt - ein Gleitlager mit einem wellfederartigen Bauteil bzw. ein Gleitelement betrifft, das mit einer konstanten Vorspannung auf einen Innenring aus Kunststoff oder Stahl reibt und somit ein definiertes Reibmoment erzeugt.
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Günstigerweise erzeugt das wellfederartige Bauteil eine gewünschte Vorspannung.
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Vorzugsweise dient das weltfederartige Bauteil bzw. das Gleitelement zusätzlich als Lagerungselement, insbesondere zwischen einem Innenring und einem Außenring.
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Dabei ist es günstig, wenn die aufnehmenden Teile - Innenring, Außenring - eine Relativbewegung innerhalb des Gleitlagers zulassen und diese durch axialen und/oder radialen Kontakt bei Überlast begrenzen.
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Vorzugsweise steigt die Auslenkung beim Gleitlager progressiv an und geht beim Überschreiten einer definierbaren Kraft in eine Blocklage über.
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Das oben vorgestellte erfindungsgemäße Gleitlager bietet gegenüber dem Stand der Technik nachstehende Vorteile:
- - vorzugsweise Erzeugung einer Vorspannung durch ein Gleitelement bzw. ein mechanisches Federelement. Mithilfe dieser Ausgestaltung kann eine konstante Vorspannung über die Lebenszeit (keine Alterung) erreicht werden;
- - vorzugsweise eine Reibfläche mit der Materialpaarung Metall-Kunststoff oder Stahl-Stahl oder Metall-Metall. Eine derartige Ausgestaltung gewährleistet eine verbesserte und sichere Funktion über die gesamte Lebensdauer eines Gleitlagers;
- - vorzugsweise Generierung einer kompakten Bauweise, welche eine Lagerung und Reibmomenterzeugung in einem Bauteil gewährleistet;
- - vorzugsweise die Aufnahme von Radial- und/oder Axialkräften;
- - vorzugsweise eine definierte radiale und/oder axiale Auslenkung.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
- 1 eine vereinfachte, schematische Ansicht auf eine Lenksäule mit einer Lenkung und einem erfindungsgemäßen Gleitlager;
- 2 eine Schnittansicht auf das erfindungsgemäße Gleitlager nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Explosionsansicht auf das erfindungsgemäße Gleitlager aus 2;
- 4 eine Schnittansicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitlager;
- 5 eine Schnittansicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitlager;
- 6 eine Kennlinie eines erfindungsgemäßen Gleitlagers;
- 7 eine Explosionsansicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitlager nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 8 eine 3-dimensionale Ansicht auf den Innenring des erfindungsgemäßen Gleitlagers aus 7;
- 9 eine Schnittansicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitlager nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 10 eine Explosionsansicht auf das erfindungsgemäße Gleitlager aus 9; und
- 11 eine 3-dimensionale Ansicht auf einen Innenring des erfindungsgemäßen Gleitlagers aus 10.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
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1 zeigt eine vereinfachte, schematische Ansicht auf eine Lenksäule mit einer Lenkung 20, insbesondere einer Lenkspindel, und einem erfindungsgemäßen Gleitlager 1.
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Wie nachfolgend noch ausführlich diskutiert wird, offenbart das Gleitlager 1 ein Gleitelement 4.
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Das Gleitelement 4 umfasst dabei einen Hüllkreisinnendurchmesser im Ausgangszustand vor dem Einbau, der kleiner ist als der Außendurchmesser eines Innenrings 3 des Gleitlagers 1, der auf eine Welle 21 der Lenkung 20 aufgeschoben ist.
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2 zeigt eine Schnittansicht auf das erfindungsgemäße Gleitlager 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Ferner zeigt 3 eine Explosionsansicht auf das erfindungsgemäße Gleitlager 1 aus 2.
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Der Einfachheit halber werden die 2 und 3 nachfolgend gemeinsam beschrieben.
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Genauer dargestellt zeigen 2 und 3 ein Gleitlager 1 zur Lagerung einer Welle 21 in einer Lenkung 20 eines Kraftfahrzeugs.
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Das Gleitlager 1 hat einen Innenring 3 zur Aufnahme und gleitenden Lagerung der Welle, einen Außenring 2, der den Innenring 3 umgibt und der an einer weiteren Baueinheit anordenbar ist, und ein elastisch verformbares Gleitelement 4.
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Das elastisch verformbare Gleitelement 4 ist zwischen Innen- und Außenring 3, 2 angeordnet und besteht aus einem bandförmigen Metall.
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Dabei ist das elastisch verformbare Gleitelement 4 derart ausgebildet, dass dieses auf den Innen- oder Außenring 3, 2 einwirkende Kräfte aus radialer Richtung R aufnimmt und weiterleitet.
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Das Gleitelement 4 und der Außenring 2 sind drehfest miteinander verbunden - wie in 4 gezeigt - zwischen Innenring 3 und Gleitelement 4 ist einen Gleitkontakt mit einer Reibfläche RF (vgl. 2).
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Das Gleitelement 4 ist ferner in radialer Richtung R vorgespannt, um den Innen- und Außenring 3, 2 spielfrei miteinander zu verbinden.
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Auch ist das Gleitelement 4 zwischen Innen- und Außenring 3, 2 derart ausgebildet, dass zwischen Innen- und Außenring 3, 2 eine Normalkraft erzeugt wird, die aufgrund der Relativbewegung zwischen Innen- und Außenring 3, 2 ein definierbares Reibmoment erzeugt.
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Wie 2 und 3 und auch 4 und 5 zeigen, umfasst das Gleitelement 4 eine Form, die in Umfangsrichtung U diverse Wendepunkte hat, zwischen denen sich das Gleitelement 4 vom Innenring 3 zum Außenring 2 oder umgekehrt erstreckt.
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Logischerweise steigt mit zunehmender Anzahl an Wendepunkten das Reibmoment zwischen Gleitelement 4 und dem Innenring 3.
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Genauer dargestellt, ist das Gleitelement 4 als separates Bauteil wellenförmig in Umfangsrichtung U ausgebildet.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, hat das Gleitlager 1 nur ein Gleitelement 4 zwischen Innen- und Außenring 3, 2 und kommt dabei ohne Wälzkörper zwischen Innen- und Außenring 3, 2 aus.
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Hierbei hat das Gleitelement 4 eine Form, die in axialer Richtung A einen Wendepunkt aufweist, um die Reibfläche RF in axialer Richtung A zu reduzieren und zu generieren. Auf diese Weise ist, wie bereits angedeutet, ein definierbares Reibmoment zwischen Gleitelement 4 und Innenring 3 realisierbar.
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Mit anderen Worten dargestellt, hat das Gleitelement 4 im axialen Querschnitt eine Schalenform bzw. ist in axialer Richtung A wellenförmig bzw. ähnlich einer Tellerfeder ausgebildet.
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Wie 2 und 3 ferner zeigen, hat der Innenring 3 ein hohlzylindrisches Hauptkörperelement 3B sowie ein kreisscheibenförmiges Seitenwandelement 3A.
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Hierbei ist das kreisscheibenförmige Seitenwandelement 3A an einem Ende, insbesondere an einer Stirnseite, des hohlzylindrischen Hauptkörperelements 3B des Innenrings 3 angeordnet.
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Auch ist den 2 und 3 zu entnehmen, dass der Außenring 2 ein hohlzylindrisches Hauptkörperelement 2B und ein kreisscheibenförmiges Seitenwandelement 2A umfasst.
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Das kreisscheibenförmige Seitenwandelement 2A des Außenrings 2 ist an einem Ende, insbesondere an einer Stirnseite, des hohlzylindrischen Hauptkörperelements 2B des Außenrings 2 angeordnet.
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Des Weiteren geht aus den 2 und 3 hervor, dass das Seitenwandelement 3A des Innenrings 3 und das Seitenwandelement 2A des Außenrings 2 an einer Seite des Gleitlagers 1 angeordnet sind, wobei jeweils das hohlzylindrische Hauptkörperelement 3B, 2B mit dem entsprechenden kreisscheibenförmigen Seitenwandelement 3A, 2A verbunden ist bzw. einstückig ausgebildet ist.
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Auch zeigen 2 und 3, dass das Gleitlager 1 ein Deckelelement 5 umfasst, das an einer Stirnseite des Außenrings 2 angeordnet bzw. verclipst ist.
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Hierbei ist das Deckelelement 5 an einem Ende, insbesondere an einer Stirnseite, des hohlzylindrischen Hauptkörperelements 3A angeordnet, wobei das Deckelelement 5 gegenüberliegend zu dem kreisscheibenförmigen Seitenwandelement 3A des Innenrings 3 und gegenüberliegend zu dem kreisscheibenförmigen Seitenwandelement 2A des Außenrings 2 angeordnet ist.
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Mithilfe des Deckelelements 5 ist das Gleitelement 4 in axialer Richtung A dichtbar.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass der Innenring 3 als Material Kunststoff aufweist, wohingegen das Gleitelement 4 als Material ein Metall, insbesondere einen Federstahl, umfasst.
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4 zeigt eine Schnittansicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitlager 1, wobei 5 eine Schnittansicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitlager 1 mit einer alternativen Ausgestaltung zeigt.
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Betreffend die weiteren Ausführungen zu den 4 und 5 wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf das erste Ausführungsbeispiel nach 2 und 3 verwiesen, die hier analog anwendbar sind.
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Aus 4 geht hervor, dass das Gleitelement 4 und der Außenring 2 drehfest miteinander verbunden sind, um zwischen Innenring 3 und Gleitelement 4 einen Gleitkontakt mit einer Reibfläche RF zu bilden.
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Demgegenüber zeigt 5, dass das Gleitelement 4 und der Innenring 3 drehfest miteinander verbunden sind, um zwischen Außenring 2 und Gleitelement 4 einen Gleitkontakt mit einer Reibfläche RF zu bilden.
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6 zeigt eine Kennlinie eines erfindungsgemäßen Gleitlagers 1.
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So ist in 6 exemplarisch die Soll-Federkennlinie eines Gleitlagers 1 nach 2 und 3 dargestellt.
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Im unteren Lastbereich von 6 wird eine weiche Federung erreicht, die mit zunehmender Auslenkung progressiv ansteigt und in eine-nicht dargestellte-Blocklage übergeht.
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7 zeigt eine Explosionsansicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitlager 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei 8 eine 3-dimensionale Ansicht auf den Innenring 3 des erfindungsgemäßen Gleitlagers 1 aus 7 zeigt.
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Betreffend die weiteren Ausführungen wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf das erste Ausführungsbeispiel nach 2 und 3 verwiesen, die hier analog anwendbar sind.
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Daher wird nachstehend lediglich auf die Unterschiede zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel eingegangen.
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Zunächst ist bei Vergleich der 3 und 7 bzw. 8 festzuhalten, dass in 7/8 der Innenring 3 innenseitig des Hauptkörperelements 3B eine polygonale Form umfasst, sodass die Kraft zum axialen Verschieben des Innenrings 3 entlang der Welle 21 bestimmbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann eine Welle 21, an der das Gleitlager 1 angeordnet ist, bei einer bestimmten Axialkraft durchrutschen. Dies ist insbesondere beim einem Auffahrunfall bzw. Crash wünschenswert.
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Demgegenüber weist das Hauptkörperelement 3B gemäß 3 innenseitig eine Form auf, die lediglich eine kreisrunde Welle aufnehmen kann.
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9 zeigt eine Schnittansicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitlager 1 nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei 10 eine Explosionsansicht auf das erfindungsgemäße Gleitlager aus 9 zeigt. In 11 ist eine 3-dimensionale Ansicht auf einen Innenring 3 des erfindungsgemäßen Gleitlagers 1 aus 10 gezeigt.
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Wie insbesondere den 9 und 10 zu entnehmen, weist das Gleitlager 1 zur Lagerung einer Welle in einer Lenkung 20 eines Kraftfahrzeugs einen Innenring 3 zur Aufnahme und gleitenden Lagerung der Welle 21, einen Außenring 2, der den Innenring 3 umgibt und der an einer weiteren Baueinheit anordenbar ist, und ein elastisch verformbares Gleitelement 4 auf.
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Das elastisch verformbare Gleitelement 4 ist zwischen Innen- und Außenring 3, 2 angeordnet und besteht aus einem bandförmigen Metall.
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Hierbei ist das elastisch verformbare Gleitelement 4 derart ausgebildet, dass dieses auf den Innen- und Außenring 3, 2 einwirkende Kräfte aus radialer Richtung R aufnimmt und weiterleitet.
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Das Gleitelement 4 und der Innenring 3 sind einstückig ausgebildet, sodass logischerweise das Gleitelement 4 und der Innenring 3 drehfest miteinander verbunden sind. Dadurch kann zwischen Außenring 2 und Gleitelement 4 ein Gleitkontakt mit einer Reibfläche RF gebildet werden.
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Auch zeigen 9 bis 11, dass das Gleitelement 4 in radialer Richtung R vorgespannt ist, um den Innen- und Außenring 3, 2 spielfrei miteinander zu verbinden.
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Dabei ist das Gleitelement 4 zwischen Innen- und Außenring 3, 2 derart ausgebildet, dass zwischen Innen- und Außenring 3, 2 eine Normalkraft erzeugt wird, die aufgrund der Relativbewegung zwischen Innen- und Außenring 3, 2 ein definierbares Reibmoment erzeugt.
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Wie insbesondere aus den 10 und 11 hervorgeht, hat das Gleitelement 4 eine Form, die in Umfangsrichtung U diverse Wendepunkte aufweist, zwischen denen sich das Gleitelement 4 vom Innenring 3 zum Außenring 2 erstreckt.
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Dabei ist das Gleitelement 4 wellenförmig in Umfangsrichtung U und als Federzunge 6 ausgebildet ist, die sich vom Innenring 3 zum Außenring 2 erstreckt, um federnd gegen den Außenring 2 anzuliegen.
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Im Unterschied zu dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel umfasst der Innenring 3 ein hohlzylindrisches Hauptkörperelement 3B und mehrere kreisscheibenförmige Seitenwandelemente 3A.
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Betreffend die weiteren Ausführungen wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf das erste und zweite Ausführungsbeispiel nach den 2 und 3 sowie 7 und 8 verwiesen, die hier analog anwendbar sind.
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Nachstehend werden die 2 bis 11 nochmals mit anderen Worten geschildert.
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So weist die bereits oben dargestellte Erfindung eines Gleitlagers 1 einen Außenring 2 auf, der aus einem Kunststoff besteht.
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Auf dem Innenring 3 läuft eine Wellfeder 4 bzw. ein Gleitelement 4 und erzeugt hierbei ein definiertes Reibmoment.
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Der Innenring 3 besteht ebenfalls aus einem Kunststoff und kann gegebenenfalls mit einem für Reibung günstigen Werkstoff beschichtet werden (z. B. PTFE).
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Die Wellfeder 4 bzw. das Gleitelement 4 ist im Außenring 2 gegen Verdrehen gesichert (vergleiche 2, 3, 4 und 7).
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Die Wellfeder 4 bzw. das Gleitelement 4 erzeugt durch ihre geometrische Form eine definierte Vorspannung. Gleichzeitig drückt sie gegen den Innenring 3.
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Durch die Verdrehung des Innenrings 3 wird ein definiertes Reibmoment an den Reibflächen RF erzeugt.
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Das Deckelelement 5 dient als Transportsicherung und gleichzeitig als Dichtelement.
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In einem Crashfall nehmen die Stege bzw. kreisförmigen Seitenwandelemente 2B, 3B am Innen- 3 und Außenring 2 die Last auf und leiten Sie an ein Gehäuse (nicht dargestellt) weiter.
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Zur Anpassung der Kraft zum axialen Verschieben des Innenrings 3 entlang einer Welle 21 können am Innenring 3 Mittel vorgesehen sein, die, je nach Wellengestaltung (Dreikant, Vierkant, oder Rundprofil), den Übergang zur Welle besorgen, Toleranzen ausgleichen und einen separaten Toleranzring ersetzen, vergleiche 7 und 8, hier in Form von Noppen. Vorstellbar sind natürlich auch andere Formen und Gestaltungsvarianten.
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Auch ist möglich, dass der Innen- 3 und Außenring 2 aus Stahl sind.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung ist vorstellbar, wie 9, 10 und 11 zeigen, den Innenring 3 selbst als Federelement auszuführen. Auf eine separate Feder bzw. Gleitelement kann dabei verzichtet werden.
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Vorzugsweise besteht der Innenring 3 in den erläuterten 9, 10 und 11 aus einem Bandstreifen, der im anschließenden Stanz-Biege-Schweißverfahren so profiliert ist, dass er mehrere am Umfang verteilte Federzungen aufweist, die nach der Lagermontage die Vorspannung und definierte Reibung erzeugen. Die bordseitig vorgesehen Laschen bzw. Seitenwandelemente 3A sind radiale Wegbegrenzer und nehmen die Crashlast auf.
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Generell zu den vorgestellten Figuren sei erwähnt, dass der Innenraum des Gleitlagers 1 vorzugsweise fettgefüllt und über die Deckscheibe bzw. das Deckelelement 5 abgedichtet ist
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Wie bereits erwähnt, zeigt 6 exemplarisch die Soll-Federkennlinie der Lagerung bzw. des Gleitlagers 1, wobei im unteren Lastbereich eine weiche Federung gewünscht ist, die mit zunehmender Auslenkung progressiv ansteigt und in eine nicht dargestellte-Blocklage übergeht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gleitlager
- 2
- Außenring
- 2A
- Seitenwandelement
- 2B
- Hauptkörperelement
- 3
- Innenring
- 3A
- Seitenwandelement
- 3B
- Hauptkörperelement
- 4
- Gleitelement
- 5
- Deckelelement
- 6
- Federzunge
- 20
- Lenkung
- 21
- Welle
- A
- axiale Richtung
- R
- radiale Richtung
- U
- Umfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012105151 B3 [0004]
