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Die Erfindung betrifft ein Radiallager, insbesondere ein Radialnadellager zur im Wesentlichen spielfreien Lagerung eines Drehstabes eines Lenkgetriebes oder einer Eingangswelle in Bezug zu einer Ausgangswelle. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lagerungseinheit mit dem erfindungsgemäßen Radiallager sowie eine Lenkungseinheit, die die erfindungsgemäße Lagerungseinheit umfasst.
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Lenksysteme zur Steuerung von Kraftfahrzeugen sind hinlänglich bekannt sie umfassen neben dem Getriebe zur Einstellung des Lenkwinkels von Rädern auch einen Drehstab in der Lenksäule zur Übertragung eines Drehmoments bzw. zur Eingabe eines Drehwinkels vom Lenkrad auf das Lenkgetriebe. Dieser Drehstab ist radial zu lagern. Üblicherweise werden dafür Nadellager verwendet. Derartige Nadellager sind jedoch mit einem radialen Spiel behaftet, wodurch in der Anwendung unerwünschte Geräusche entstehen können.
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Aus der
DE 10 2009 0 32715 A1 ist ein radial Nadellager bekannt, welches zur spielfreien Lagerung der Lenkwelle im Lenkrohr eines Kraftfahrzeuges vorgesehen ist. Dieses Radialnadellager umfasst einen Nadelkäfig mit darin gelagerten Lagernadeln, die von einer eine elastische Vorspannung aufweisenden axial geschlitzten Hülse umschlossen sind. An der radialen Außenseite weist das Radialnadellager einen elastischen Außenring auf.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Radiallager sowie eine damit ausgestattete Lagerungseinheit und eine Lenkungseinheit zur Verfügung zu stellen, mit denen eine kostengünstige spielfreie und damit geräuscharme Lagerung einer Welle, insbesondere einer Lenkwelle, mit langer Lebensdauer realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Radiallager nach Anspruch 1, durch die erfindungsgemäße Lagerungseinheit nach Anspruch 9 und durch die erfindungsgemäße Lenkungseinheit nach Anspruch 10 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Radiallagers sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben.
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Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Begriffe radial und Umfangsrichtung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse des Radiallagers.
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Die Erfindung betrifft ein Radiallager, insbesondere ein Radialnadellager zur im Wesentlichen spielfreien Lagerung eines Drehstabes eines Lenkgetriebes oder einer Eingangswelle in Bezug zu einer Ausgangswelle, welches einen Käfig mit darin angeordneten Wälzkörpern, an einer radialen Seite der Wälzkörper eine umfangsseitig geöffnete, insbesondere geschlitzte, Hülse und an einer den Wälzkörpern radial gegenüberliegenden Seite der Hülse ein radial elastisch wirkendes Ringelement zwecks Ausübung einer radialen Druckspannung auf die Hülse aufweist. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hülse umfangsseitig durch einen nicht-achsparallelen Schlitz geöffnet ist.
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Der Käfig ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt und positioniert somit auch die Wälzkörper rotationssymmetrisch um die Rotationsachse des Radiallagers. Ebenso ist die Hülse im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zum Käfig angeordnet. Dasselbe trifft auf das elastisch wirkende Ringelement zu.
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Der Käfig dient der umfangsseitigen sowie axialen Führung der drehbeweglich angeordneten Wälzkörper.
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Die geschlitzte Hülse dient der radialen Führung der Wälzkörper, wobei durch eine elastische Vorspannung der Hülse und/ oder des elastisch wirkenden Ringelements eine Kraft auf einen jeweiligen Wälzkörper radial aufgebracht bzw. aufbringbar ist, die eine spielfreie Anordnung der Wälzkörper auf einer definierten Umlaufbahn gewährleistet.
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Das elastisch wirkende Ringelement bewirkt radial eine Kraft bzw. eine Strecken- oder Flächenlast auf die Hülse, die diese Kraft bzw. Last auf die Wälzkörper überträgt zwecks spielfreier Positionierung der Wälzkörper auf einer Umlaufbahn.
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Die Hülse ist ein Teil in Form eines Hohlzylinders und ist bevorzugt an der radial äußeren Seite der Wälzkörper angeordnet.
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Das Ringelement ist bevorzugt an der radial äußeren Seite der Hülse angeordnet. Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Radiallager eine Lenkwelle eines Lenkgetriebes in einem dazugehörigen Rohr spielfrei und demzufolge ohne akustische Emissionen beim Betrieb der Lenkung gelagert werden.
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Der Schlitz in der Hülse verläuft in Bezug zur Rotationsachse des Radiallagers nicht parallel und somit schräg.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Käfig umfangsseitig geschlossen ist.
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Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass der Käfig umfangsseitig an einer Stelle eine Öffnung aufweist, insbesondere geschlitzt, ist.
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Vorzugsweise sind die Wälzkörper Zylinderrollen, sogenannte Lagernadeln. Diese Zylinderrollen sind relativ dünn und sehr lang ausgeführt.
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Der Schlitz der Hülse sollte mit seiner Längsausrichtung in einem Winkel von 15° bis 45°, insbesondere in einem Winkel von 25° bis 35°, in Bezug zur Rotationsachse des Radiallagers verlaufen. Das bedeutet, dass der Schlitz in einer tangential an den Umfang der rotationssymmetrischen Hülse angelegten Ebene in einem Winkel von 15° bis 45°, insbesondere in einem Winkel von 25° bis 35°, und bevorzugt in einem Winkel von 30° verläuft, wobei die beiden den Schlitz ausbildenden Kanten der Hülse im definierten Winkel im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Auch kann der Schrägschlitz im mittleren Bereich parallel umlaufend verlaufen, um einer. Kettenbildung der Einzelteile vor der Montage vorzubeugen.
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Die Öffnung im Käfig kann insbesondere durch einen Käfig-Schlitz ausgeführt sein, der im Wesentlichen achsparallel zur Rotationsachse des Radiallagers verläuft. Vorzugsweise verläuft der Schlitz im Käfig genau achsparallel. Durch diese Ausführung des Schlitzes im Käfig kann es nicht zu einer deckungsgleichen Überlagerung mit dem in Bezug zur Rotationsachse winklig ausgeführten Schlitz in der Hülse kommen.
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Die umfangsseitige Erstreckung bzw. Breite eines Schlitzes in der Hülse sowie auch im Käfig sollte dabei weniger als 1/15 des Umfangs von Hülse bzw. Käfig betragen.
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Das elastisch wirkende Ringelement ist vorzugsweise ein Gummiring. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist auch das elastisch wirkende Ringelement bzw. der Gummiring geschlitzt ausgeführt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Schlitz in dem Ringelement deckungsgleich ist mit dem Schlitz in der Hülse.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Lagerungseinheit, welche wenigstens ein erfindungsgemäßes Radiallager sowie ein rotationssymmetrisches Element, insbesondere eine Welle oder eine Achse, aufweist, auf deren radialer Außenseite das Radiallager angeordnet ist, wobei sich die Wälzkörper an der radialen Außenseite des rotationssymmetrischen Elements abstützen. Das rotationssymmetrische Element bildet somit die Laufbahn für die Wälzkörper des Radiallagers aus. Das rotationssymmetrische Element kann insbesondere eine Lenkwelle sein.
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Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Lenkungseinheit zur Verfügung gestellt, die eine erfindungsgemäße Lagerungseinheit umfasst. Es ist dabei vorgesehen, dass das rotationssymmetrische Element der Drehstabes eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs ist, und dass das Radiallager radial innen in einer Aufnahme angeordnet ist, die der radialen Abstützung des Radiallagers und damit des darin geführten Drehstabes dient. Der Drehstab kann auch als Lenkwelle bezeichnet werden. Demzufolge kann das erfindungsgemäße Radiallager als ein Bestandteil eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeuges dienen.
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Die Aufnahme kann insbesondere ein sogenanntes Lenkrohr sein, so dass das elastisch wirkende Ringelement zum Ausgleich von Innendurchmessertoleranzen des Lenkrohres dient.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: ein erfindungsgemäßes Radiallager in Ansicht von der Seite,
- 2: die geschlitzte Hülse des Radiallagers in perspektivischer Ansicht,
- 3: der Käfig des Radiallagers in perspektivischer Ansicht im montagebereiten Zustand,
- 4: eine Übersichts-Darstellung einzelner Komponenten des Radiallagers sowie das Radiallager selbst, und
- 5: ein Ausschnitt aus einer Seitenansicht des Ringelements.
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Zunächst wird anhand 1 der generelle Aufbau des erfindungsgemäßen Radiallagers 1 erläutert. Auf einer gemeinsamen Rotationsachse 2 sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch zueinander ein Käfig 10, eine Hülse 30 und ein Ringelement 40 angeordnet. Im Käfig 10 sind in entsprechend geformten Aufnahmen 13 Wälzkörper 20 in Form von Lagernadeln rotierbar aufgenommen. An der radialen Außenseite des Käfigs 10 bzw. der darin angeordneten Wälzkörper 20 umspannt den Käfig 10 die Hülse 30. An derer radialen Außenseite wiederum ist das Ringelement 40, welches auch als Gummitoleranzring bezeichnet wird, angeordnet.
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Es ist erkennbar, dass in der hier dargestellten Ausführungsform sowohl der Käfig 10 an seinem Umfang durch eine schlitzförmige Öffnung 11 geöffnet ist, als auch die Hülse an ihrem Umfang durch einen Schlitz 31 geöffnet ist. Die schlitzförmige Öffnung 11 im Käfig 10 verläuft jedoch im Wesentlichen achsparallel zur Rotationsachse 2, wohingegen die Längsausrichtung 32 des Schlitzes 31 in der Hülse 30 in einem Winkel 33 in Bezug zur Rotationsachse 2 verläuft. Das Ringelement 40 ist vorzugsweise als eine Gummischicht auf die radiale Außenseite der Hülse 30 vulkanisiert.
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2 zeigt in Einzeldarstellung die Hülse 30 in perspektivischer Ansicht, wobei hier deutlich der winklig verlaufende Schlitz 31 erkennbar ist. Aufgrund der im Wesentlichen achsparallelen Ausrichtung der schlitzförmigen Öffnung 11 im Käfig 10 und der schrägen bzw. winklig verlaufenden Längsausrichtung 32 des Schlitzes 31 der Hülse 30 überlagern sich bei im Wesentlichen gleicher Winkelposition von Schlitz 31 und Öffnung 11 die dadurch realisierten Öffnungen am Umfangsbereich von Käfig 10 bzw. Hülse 30 entlang der Rotationsachse nicht vollständig, sodass die Gefahr einer Verkantung zwischen Käfig 10 und Hülse 30 bei einer gegebenenfalls stattfindenden Relativbewegung zwischen diesen Bauteilen gemindert ist.
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3 zeigt den Käfig 10 in perspektivischer Ansicht. Der Käfig 10 kann den Durchmesser annehmen, auf den er durch die Hülse 30 gezwungen wird oder durch den er durch ein hier nicht dargestelltes, radial innen im Käfig 10 angeordnetes Bauteil gezwungen wird, auf dem die Wälzkörper 20 abrollen können.
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4 zeigt als Übersicht alle wesentlichen Elemente des Radiallagers 1, wobei hier auch das Ringelement 40 in einem Zustand vor der Montage auf der Hülse 30 zu sehen ist. Das Ringelement 40 weist in der hier dargestellten Ausführungsform keinen Schlitz auf. Es ist jedoch vorzugsweise vorgesehen, dass das Ringelement 40 im auf der Hülse 30 befestigten Zustand ebenfalls einen Schlitz ausbildet wie die Hülse 30 und in 2 ersichtlich.
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In 4 ist ebenfalls erkennbar, dass das Ringelement 40 an seinem äußeren Umfang alternierend Rippen 41 und Plateaus 42 aufweist. Die Rippen 41 haben dabei einen größeren Außendurchmesser als die Plateaus 42. Das Verhältnis des Durchmessers, bis zu dem sich die Rippen 41 erstrecken (Drip) und des Durchmessers, bis zu dem sich die Plateaus 42 erstrecken (Dplat) beträgt vorzugsweise: Drip/Dplat = 1,004 bis 1,01.
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Die schmaleren, jedoch radial weiter ausladenden Rippen 41 dienen der leichteren radialen Kompression des Ringelementes 40 und demzufolge dem einfachen bzw. spannungsgeminderten Ausgleich von radialen Toleranzen.
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Das Material des Ringelements 40 weist vorzugsweise eine Shore Härte von ca. 50 bis 70 auf.
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In 5 ist ein Sektor des Ringelements 40 in Ansicht von der Seite dargestellt, wobei deutlich die alternierende Anordnung der Rippen 41 und der Plateaus 42 erkennbar ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Radiallager wird eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, mit der spielfrei und damit geräuscharm eine Welle, insbesondere eine Lenkwelle, lagerbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radiallager
- 2
- Rotationsachse
- 10
- Käfig
- 11
- Öffnung
- 12
- Steg
- 13
- Aufnahme für Wälzkörper
- 20
- Wälzkörper
- 30
- Hülse
- 31
- Schlitz
- 32
- Längsausrichtung
- 33
- Winkel
- 40
- Ringelement
- 41
- Rippe
- 42
- Plateau
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009032715 A1 [0003]
