DE102018110466B4 - Bearing arrangement - Google Patents
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Abstract
Lageranordnung, umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Lageraufnahme (3) sowie ein in diese einsetzbares Lager (4) mit einem Außenring (8) mit einer teilkugelförmigen Außenmantelfläche (9), der in einem Schwenkring (10) mit einer Innenmantelfläche (11) aufgenommen ist, wobei der Schwenkring (10) zwei Ringabschnitte (13, 14) aufweist, die axial relativ zueinander bewegbar sind, um den Kontakt zwischen der Außenmantelfläche (9) und der Innenmantelfläche (11) einzustellen, wobei die Lageraufnahme (3) ein Innengewinde (18) aufweist, in das ein Gewindering (16) einschraubbar ist, der mit einer Stirnfläche (19) axial gegen einen Ringabschnitt (13) des Schwenkrings (10) zur Einstellung der Relativposition der Ringabschnitte (13, 14) bewegbar ist.Bearing arrangement, comprising a housing (2) with a bearing receptacle (3) and a bearing (4) which can be inserted into this and which has an outer ring (8) with a partially spherical outer circumferential surface (9), which is in a swivel ring (10) with an inner circumferential surface (11) is received, wherein the pivot ring (10) has two ring sections (13, 14) which are axially movable relative to one another in order to adjust the contact between the outer circumferential surface (9) and the inner circumferential surface (11), the bearing receptacle (3) having an internal thread (18), into which a threaded ring (16) can be screwed, the end face (19) of which can be moved axially against a ring section (13) of the swivel ring (10) to adjust the relative position of the ring sections (13, 14).
Description
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere zur Lagerung einer Schneckenspindel für eine Servolenkung.The invention relates to a bearing arrangement, in particular for mounting a worm spindle for power steering.
Eine Lageranordnung, die ein Lager, sei es ein Wälzlager, sei es ein Gleitlager, umfasst, dient bekanntlich zu der Drehlagerung eines ersten Bauteils relativ zu einem zweiten Bauteil. Eine solche Lageranordnung dient insbesondere zur Lagerung einer Welle, bevorzugt einer Schneckenspindel für eine Servolenkung. Während in einem Kraftfahrzeug ohne Servolenkung ein Verstellmoment zur Bewegung einer Längssäule und hierdurch einer mit den Lenkern der gelenkten Achse des Fahrzeugs gekoppelten Zahnstange vollständig vom Fahrer aufgebracht werden muss, erfolgt bei Einsatz einer Servolenkung eine Lenkkraftunterstützung über ein Hilfsaggregat, insbesondere einen Elektromotor, dessen Ausgangsdrehmoment über einen Schneckentrieb in die Längssäule oder eine hiermit gekoppelte Welle eingetragen wird. Hierzu ist eine Ausgangswelle über eine Kupplung mit einer Schneckenspindel antriebsfest gekoppelt, wobei die Verzahnung der Schneckenspindel in Eingriff mit einer Umgebungsverzahnung eines Schneckenrades steht, welches mit der Längssäule oder der hiermit verbundenen Welle drehfest verbunden ist. Ein Beispiel für eine solche Servolenkung ist in
Im Betrieb von mit derartigen Servolenkungen ausgestatteten Kraftfahrzeugen führt ein übermäßiges Spiel zwischen Schneckenrad und Schneckenspindel zu Beeinträchtigungen. Ein solches Spiel ist zumeist im Lagerbereich der Welle gegeben. Die Schneckenwelle ist mit einem Los- und einem Festlager gelagert. Dabei wird die Schneckenwelle über das Loslager spielfrei zum Schneckenrad angestellt. Das Festlager muss dazu einen Schwenkwinkel ermöglichen, wozu ein Schwenkring vorgesehen ist, der den Außenring des Lagers, üblicherweise eines Vierpunktkugellagers, in einer Kugelkalotte aufnimmt. Der Außenring weist dabei eine teilkugelförmige Außenmantelfläche auf, die die Schwenkbewegung innerhalb der Kugelkalotte erlaubt. Das fertigungsbedingte Spiel zwischen der Kugelkalotte des Schwenkrings und der teilkugelförmigen Außenmantelfläche kann durch entsprechende, äußerst aufwändige Bearbeitung zwar möglichst gering gehalten werden, gleichwohl bleibt ein ausreichendes Spiel, das unter bestimmten Bedingungen zu Geräuschen führen kann. Zur Reduzierung dieses Spiels ist aus
Der Erfindung liegt damit das Problem zu Grunde, eine demgegenüber verbesserte Lageranordnung anzugeben.The invention is thus based on the problem of specifying a bearing arrangement which is improved in comparison.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Lageranordnung vorgesehen, umfassend ein Gehäuse mit einer Lageraufnahme, sowie ein in diese einsetzbares Lager mit einem Außenring mit einer teilkugelförmigen Außenmantelfläche, der in einem Schwenkring mit einer Innenmantelfläche aufgenommen ist, wobei der Schwenkring zwei Ringabschnitte aufweist, die axial relativ zueinander bewegbar sind, um den Kontakt zwischen der Außenmantelfläche und der Innenmantelfläche einzustellen, wobei die Lageraufnahme ein Innengewinde aufweist, in das ein Gewindering einschraubbar ist, der mit einer Stirnfläche axial gegen einen Ringabschnitt des Schwenkrings zur Einstellung der Relativposition der Ringabschnitte bewegbar ist.To solve this problem, a bearing arrangement is provided according to the invention, comprising a housing with a bearing receptacle, as well as a bearing insertable in this with an outer ring with a partially spherical outer circumferential surface, which is received in a swivel ring with an inner circumferential surface, wherein the swivel ring has two ring sections which axially are movable relative to each other in order to adjust the contact between the outer circumferential surface and the inner circumferential surface, wherein the bearing receptacle has an internal thread into which a threaded ring can be screwed, the end face of which can be moved axially against an annular section of the swivel ring to adjust the relative position of the annular sections.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung umfasst ein Wälz- oder Gleitlager, üblicherweise umfassend einen Innenring, eine Wälzkörperreihe sowie einen Außenring mit einer teilkugelförmigen Außenfläche, die in einem eine Führungskalotte aufweisenden Schwenkring aufgenommen ist. Der Schwenkring seinerseits besteht aus zwei Ringabschnitten, die axial relativ zueinander beweglich sind. Die Lageranordnung umfasst des Weiteren ein Gehäuse, das eine entsprechende Lageraufnahme aufweist, die also einen Schiebesitz für den Schwenkring mitsamt Lager bildet. Diese Lageraufnahme weist erfindungsgemäß ein Innengewinde auf, in das ein Gewindering einschraubbar ist. Dieser läuft mit seiner ringförmigen Stirnfläche axial gegen einen der beiden Ringabschnitte des Schwenkrings. Da die beiden Ringabschnitte wie beschrieben axial wenngleich geringfügig relativ zueinander bewegbar sind, kann erfindungsgemäß über den Gewindering die Relativposition der beiden Ringabschnitte zueinander eingestellt werden und darüber das Spiel des Schwenkrings zum Außenring eingestellt werden, wie hierüber aber auch das resultierende Schwenkmoment eingestellt werden kann.The bearing arrangement according to the invention comprises a rolling or sliding bearing, usually comprising an inner ring, a row of rolling bodies and an outer ring with a partially spherical outer surface which is received in a pivot ring having a guide cap. The swivel ring in turn consists of two ring sections which are axially movable relative to one another. The bearing arrangement further comprises a housing which has a corresponding bearing receptacle, which thus forms a sliding seat for the swivel ring together with the bearing. According to the invention, this bearing receptacle has an internal thread into which a threaded ring can be screwed. This runs with its annular end face axially against one of the two ring sections of the swivel ring. Since the two ring sections can be moved axially, albeit slightly, relative to one another, as described, the relative position of the two ring sections can be adjusted according to the invention via the threaded ring and the play of the swivel ring to the outer ring can be set, as can the resulting swivel torque.
Das heißt, dass erfindungsgemäß die Spielfreistellung und Schwenkmomenteinstellung nicht, wie im Stand der Technik bisher, durch Anordnung oder Integration eine fest mit dem Schwenkring verbundenen Bauteils in Form einer in umgebenden Außenhülse oder eines oder mehrerer elastischen Elemente erfolgt, sondern allein durch ein den Schwenkring in der Lageraufnahme fixierendes Befestigungselement, nämlich den Gewindering. Dies führt zu einer Reihe von Vorteilen. Denn dadurch, dass die Einstellung des Spiels bzw. des Schwenkmoments erst bei der Lagermontage erfolgt, kann ein größeres Spiel im Schwenkbereich des Lagers, also ein größeres Spiel zwischen Schwenkring und Außenring, in der Fertigung zugelassen werden, was zu einer vereinfachten und kostenreduzierten Fertigung führt, da die beiden relevanten Bauteile nicht hochpräzise bearbeitet werden müssen. Auch ist eine reproduzierbare Spiel- und Schwenkmomenteinstellung möglich, da diese beim Anziehen des Gewinderings entsprechend gemessen werden können und demzufolge eine hochpräzise Einstellung möglich ist. Nach erfolgter exakter Verschraubung des Gewinderings kann dieser beispielsweise durch Verprägen oder Verkleben in exakt der Position fixiert werden, so dass die einmal gewählte Einstellung unveränderlich ist.This means that, according to the invention, the release of play and the setting of the pivoting moment are not by arrangement, as in the prior art so far or integration of a component firmly connected to the swivel ring in the form of a surrounding outer sleeve or one or more elastic elements takes place, but solely through a fastening element that fixes the swivel ring in the bearing receptacle, namely the threaded ring. This leads to a number of advantages. This is because the fact that the play or the pivoting torque is not set until the bearing is installed allows greater play in the pivoting range of the bearing, i.e. greater play between the swivel ring and the outer ring, which leads to simplified and cost-reduced production because the two relevant components do not have to be machined with high precision. A reproducible setting of the backlash and swiveling torque is also possible, since these can be measured accordingly when the threaded ring is tightened and consequently a high-precision setting is possible. After the threaded ring has been screwed exactly, it can be fixed in the exact position, for example by embossing or gluing, so that the setting once selected cannot be changed.
Dabei kann der Schwenkring gemäß einer ersten Erfindungsalternative aus zwei separaten Ringabschnitten bestehen, die in einer ringförmigen Außenhülse aufgenommen sind. Die beiden Ringabschnitte liegen axial aneinander, die Außenhülse dient lediglich der axialen Fixierung des Schwenkrings respektive der Ringabschnitte, sie dient, anders als im Stand der Technik, nicht dazu, diese definiert axial zu verspannen, um hierüber das Spiel einzustellen. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, dass der Schwenkring aus zwei einstückig miteinander verbundenen Ringabschnitten besteht, die jedoch axial geringfügig relativ zueinander bewegbar sind. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass am Innenumfang des Schwenkrings eine Nut ausgebildet ist, die eine geringfügige axiale Bewegbarkeit der seitlich davon vorgesehenen Ringabschnitte ermöglicht. Unabhängig davon, wie nun der Schwenkring konkret ausgeführt ist, können die Ringabschnitte durch eine über den Gewindering axial aufgebrachte Kraft auf den an der anderen Seite in der Lageraufnahme im Schiebesitz aufgelagerten Schwenkring geringfügig axial zueinander verspannt und hierüber das Spiel freigestellt respektive das Schwenkmoment eingestellt werden.According to a first alternative of the invention, the swivel ring can consist of two separate ring sections which are received in an annular outer sleeve. The two ring sections are axially adjacent, the outer sleeve only serves to axially fix the swivel ring or the ring sections; unlike in the prior art, it does not serve to axially brace them in a defined manner in order to adjust the play. As an alternative to this, there is the possibility that the swivel ring consists of two ring sections which are integrally connected to one another, but which are axially slightly movable relative to one another. This can take place, for example, in that a groove is formed on the inner circumference of the swivel ring, which groove enables the ring sections provided laterally therefrom to be slightly axially movable. Regardless of how the swivel ring is specifically designed, the ring sections can be slightly axially braced to one another by a force axially applied via the threaded ring on the swivel ring supported on the other side in the bearing receptacle in the sliding seat and the play can be set free or the swivel torque can be set.
Der Schwenkring respektive die beiden Ringabschnitte können entweder aus Metall, alternativ aber auch aus Kunststoff sein. Beide Materialvarianten lassen eine Axialverspannung im erfindungsgemäß relevanten Umfang zu.The swivel ring or the two ring sections can either be made of metal, but alternatively also of plastic. Both material variants allow axial bracing to the extent relevant to the invention.
Die der reinen Fixierung der beiden separaten Ringabschnitte aneinander dienende Außenhülse kann in Weiterbildung der Erfindung ein Hülsenteil mit einem L- oder C-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei das Hülsenteil die Ringabschnitte radial und an einer Stirnseite einfasst, und an der anderen Seite einen umgreifenden Bord aufweisen. Der den einen Ringabschnitt an der Stirnseite großflächig einfassende Schenkel des Hülsenteils dient der Abstützung in der Lageraufnahme des Gehäuses, während der an der anderen Stirnseite vorgesehene Bord lediglich der axialen Fixierung dient. Die Außenhülse ist zweckmäßigerweise ein einfaches, gezogenes Blechbauteil. Sind beide Ringabschnitte aus Metall, sei es, dass es separate Ringabschnitte sind, sei es dass sie einschlägig miteinander verbunden sind, so ist es denkbar, dass der Gewindering direkt gegen die freie Stirnseite des einen Ringabschnitts geschraubt wird. Denkbar ist es aber auch, dass die Außenhülse ferner eine Ringscheibe aufweist, die die andere Stirnseite belegt und die über den Bord fixiert ist. In diesem Fall läuft die Gewindehülse gegen diese Ringscheibe, drückt also nicht unmittelbar auf den Ringabschnitt. Insbesondere bei einer Ausführung der Ringabschnitte aus Kunststoff, sei es als separate Ringabschnitte, sei es als einstückiges Bauteil, ist die Verwendung einer solchen Ringscheibe, bei der es sich natürlich ebenfalls zweckmäßigerweise um eine Stahlblechscheibe handelt, zur Kraftübertragung zweckmäßig, da auf diese Weise die Axialkraft großflächig und symmetrisch auf den Kunststoffringabschnitt verteilt wird. Die Verwendung von Kunststoffringabschnitten ist insbesondere hinsichtlich einer Geräuschdämpfung zweckmäßig. Der Verwendung eines Hülsenteils ist nicht unbedingt erforderlich, sie erleichtert jedoch die Montage.The outer sleeve, which is used to fix the two separate ring sections to one another, can, in a further development of the invention, have a sleeve part with an L- or C-shaped cross-section, the sleeve part enclosing the ring sections radially and on one end face and having an encompassing rim on the other side . The leg of the sleeve part, which surrounds one ring section over a large area on the end face, serves to support in the bearing receptacle of the housing, while the rim provided on the other end face only serves for axial fixation. The outer sleeve is expediently a simple, drawn sheet metal component. If both ring sections are made of metal, be it that they are separate ring sections, be it that they are connected to each other, it is conceivable that the threaded ring is screwed directly against the free end face of one ring section. However, it is also conceivable that the outer sleeve also has an annular disk which occupies the other end face and which is fixed via the rim. In this case, the threaded sleeve runs against this washer, so does not press directly on the ring section. In particular, when the ring sections are made of plastic, be it as separate ring sections or as a one-piece component, the use of such an annular disk, which is of course also expediently a sheet steel disk, is expedient for power transmission, since in this way the axial force is distributed over a large area and symmetrically on the plastic ring section. The use of plastic ring sections is particularly useful with regard to noise damping. The use of a sleeve part is not absolutely necessary, but it does facilitate assembly.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist es ferner denkbar, dass zwischen den Ringabschnitten wenigstens ein elastisches Federelement angeordnet ist. Über dieses zusätzliche elastische Element zwischen den Ringabschnitten, die aus Metall wie Stahl oder Sintermetall, aber auch aus Kunststoff gefertigt sein können, wird die aufgebrachte axiale Einstellkraft begrenzt, da es bei Erreichen der aufzubringenden Maximalkraft zu einer entsprechenden Verformung des elastischen Elements kommt. Bei Verwendung von aus Kunststoff gefertigten separaten Ringabschnitten wirkt das elastische Element darüber hinaus einem eventuellen Langzeitfließverhalten der Kunststoffschwenkringhälften entgegen und verhindert eine Vergrößerung des Spiels im Schwenkbereich. Als Federelement wird zweckmäßigerweise ein O-Ring integriert, der nur an den aneinander zugeordneten Stirnflächen der beiden Ringabschnitte anliegt. Das Federelement kann aus einem Elastomer sein, denkbar ist aber auch die Verwendung eines Metallelements zum Beispiel in Form einer Wellfeder. Ein Elastomerfederelement hat weiterhin den Vorteil, dass es eine Geräuschdämpfung bietet. Die Verwendung von Kunststoffgehäuseabschnitten bzw. der Elastomerteile erleichtert ferner eine Bewegungsdämpfung.According to an expedient development of the invention, it is also conceivable that at least one elastic spring element is arranged between the ring sections. This additional elastic element between the ring sections, which can be made of metal such as steel or sintered metal, but also of plastic, limits the applied axial adjustment force, since when the maximum force to be applied is reached, a corresponding deformation of the elastic element occurs. When using separate ring sections made of plastic, the elastic element also counteracts any long-term flow behavior of the plastic swivel ring halves and prevents the play in the swivel area from increasing. An O-ring is expediently integrated as the spring element, which only rests on the mutually associated end faces of the two ring sections. The spring element can be made of an elastomer, but the use of a metal element, for example in the form of a corrugated spring, is also conceivable. An elastomer spring element also has the advantage that it offers noise damping. The use of plastic housing sections or the elastomer parts also facilitates movement damping.
Alternativ zur Verwendung eines reinen O-Rings ist es denkbar, dass das Federelement einen T-förmigen Querschnitt aufweist und mit einem Schenkel zwischen die beiden Ringabschnitte greift, während der andere Schenkel die Ringabschnitte radial umgreift. Hier kommt dem Federelement, neben der Begrenzung der axialen Einstellkraft, auch eine Funktion hinsichtlich der Reduzierung des Radialspiels im Schiebesitz zwischen dem Schwenkring und Gehäuse zu. Denn das elastische Element erstreckt sich mit seinem Querschenkel auch in den Bereich zwischen Schwenkringaußenfläche und Hülseninnenfläche, so dass sich durch die Axialkraft aus der Verschraubung auch eine radiale Kraftkomponente zwischen Außenhülse und Schwenkringhälfte ergibt, welche eine leichte Aufweitung der Außenhülse und damit eine Reduzierung des Radialspiels im Schiebesitz ermöglicht.As an alternative to using a pure O-ring, it is conceivable that the spring element has a T-shaped cross section and engages with one leg between the two ring sections, while the other leg radially surrounds the ring sections. In addition to limiting the axial adjustment force, the spring element also has a function in terms of reducing the radial play in the sliding fit between the swivel ring and the housing. This is because the elastic element extends with its transverse leg into the area between the outer surface of the swivel ring and the inner surface of the sleeve, so that the axial force from the screw connection also results in a radial force component between the outer sleeve and the swivel ring half, which slightly expands the outer sleeve and thus reduces the radial play in the Sliding seat allows.
Sind die Schwenkringhälften, also die Ringabschnitte und das Federelement aus Kunststoff, so können diese auch als ein gemeinsames 2-Komponenten-Bauteil hergestellt sein. Das heißt, dass sie in einer gemeinsamen Spritzgussform unter Verwendung verschiedener Kunststoffe hergestellt und aneinander gespritzt sind.If the swivel ring halves, that is to say the ring sections and the spring element, are made of plastic, they can also be produced as a common 2-component component. This means that they are produced in a common injection mold using different plastics and injected onto one another.
Die Lageranordnung dient zweckmäßigerweise zur Lagerung einer Schneckenwelle als Teil einer Servolenkung.The bearing arrangement is expediently used to support a worm shaft as part of a power steering system.
Neben der Lageranordnung selbst betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Einstellung des Axialspiels zwischen einem Schwenkring und einem in diesem aufgenommenen Außenring eines Lagers bei einer Lageranordnung der vorbeschriebenen Art, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass das Axial- und Radialspiel über die Verschraubung der Gewindehülse zur Anpassung des axialen Abstands der beiden Ringabschnitte zueinander eingestellt wird, wobei hierüber auch eine Einstellung des Schwenkmoments erfolgt.In addition to the bearing arrangement itself, the invention also relates to a method for adjusting the axial play between a swivel ring and an outer ring of a bearing received therein in a bearing arrangement of the type described above, the method being characterized in that the axial and radial play via the screwing of the threaded sleeve is adjusted to adjust the axial distance between the two ring sections, which is also used to adjust the pivoting torque.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung, geschnitten, einer erfindungsgemäßen Lageranordnung einer ersten Ausführungsform, -
2 eine Prinzipdarstellung, geschnitten, einer erfindungsgemäßen Lageranordnung einer zweiten Ausführungsform, -
3 eine Prinzipdarstellung, geschnitten, einer erfindungsgemäßen Lageranordnung einer dritten Ausführungsform, -
4 eine Prinzipdarstellung, geschnitten, einer erfindungsgemäßen Lageranordnung einer vierten Ausführungsform.
-
1 a schematic diagram, in section, of a bearing arrangement according to the invention of a first embodiment, -
2 a schematic diagram, in section, of a bearing arrangement according to the invention of a second embodiment, -
3 a schematic diagram, in section, of a bearing arrangement according to the invention of a third embodiment, -
4th a schematic diagram, in section, of a bearing arrangement according to the invention of a fourth embodiment.
Der Schwenkring
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Lageranordnung
Im Rahmen der Lagermontage wird zunächst der Schwenkring
Bei dieser Erfindungsausgestaltung besteht der Schwenkring
Die beiden separaten Ringabschnitte
Während die Außenhülse
Bei der Ausgestaltung gemäß
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LageranordnungBearing arrangement
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- LageraufnahmeInventory
- 44th
- Lagercamp
- 55
- InnenringInner ring
- 66th
- WälzkörperRolling elements
- 77th
- KäfigCage
- 88th
- AußenringOuter ring
- 99
- AußenmantelflächeOuter jacket surface
- 1010
- SchwenkringSwivel ring
- 1111
- InnenmantelflächeInner jacket surface
- 1212
- Lagerflächestorage area
- 1313
- RingabschnittRing section
- 1414th
- RingabschnittRing section
- 1515th
- NutGroove
- 1616
- GewinderingThreaded ring
- 1717th
- AußengewindeExternal thread
- 1818th
- Innengewindeinner thread
- 1919th
- StirnflächeFace
- 2020th
- AußenhülseOuter sleeve
- 2121st
- HülsenteilSleeve part
- 2222nd
- Schenkelleg
- 2323
- BordBoard
- 2424
- RingscheibeWasher
- 2525th
- elastisches Elementelastic element
- 2626th
- Schenkelleg
- 2727
- Schenkelleg
- 2828
- QuerschenkelTransverse leg
- 2929
- StirnflächeFace
Claims (10)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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