-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwenklageranordnung zur Lagerung einer Schneckenwelle einer elektrischen Lenkunterstützung in einem Lenkgetriebe. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer solchen Schwenklageranordnung in einer elektrischen Lenkunterstützungen und ein Lenkgetriebe mit einer solchen Schwenklageranordnung.
-
Fahrzeuge mit elektrischen Lenkunterstützungen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Derartige elektrische Lenkunterstützungen können beispielsweise an einer Lenkwelle eines Fahrzeugs vorgesehen sein und einen Elektromotor umfassen, der mittels eines Schneckengetriebes ein Drehmoment auf die Lenkwelle übertragen und den Fahrer somit beim Lenken unterstützen kann. Das Schneckengetriebe umfasst dabei ein Schneckenrad und eine Schneckenwelle, wobei das Schneckenrad auf der Lenkwelle befestigt ist. Die Schneckenwelle, die mit dem Elektromotor verbunden ist, wird üblicherweise über ein Los- und ein Festlager gelagert. Zur Spielfreistellung zwischen Schneckenrad und Schneckenwelle wird die Schneckenwelle verkippt und üblicherweise über das Loslager auf das Schneckenrad gedrückt, wobei das Festlager hierfür als Schwenklager ausgebildet sein muss, d.h. das Festlager muss ein gewisses Verkippen bzw. Verschwenken der Schneckenwelle erlauben und hierfür einen gewissen Kipp- bzw. Schwenkwinkel ermöglichen. Bekannte Schwenklager weisen dabei ein fertigungsbedingtes Spiel zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring auf. Dieses Spiel führt im Betrieb unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise bei Lastwechsel, zu einer ungewollten Geräuschentwicklung.
-
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Lösungen zur Vermeidung bzw. Reduzierung einer ungewollten Geräuschentwicklung bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2008 042 608 B4 eine Lagerung für eine Schneckenwelle, bei der mittels einer Federscheibe eine axiale Vorspannung auf einen Lageraußenring bereitgestellt werden kann, sodass ein Spiel zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring und damit eine ungewollte Geräuschentwicklung reduziert werden kann.
-
Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, um eine ungewollte Geräuschentwicklung in einer Schwenklageranordnung für eine Schneckenwelle einer elektrischen Lenkunterstützung zu verhindern bzw. zu reduzieren.
-
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Schwenklageranordnung für eine Schneckenwelle einer elektrischen Lenkunterstützung bereitzustellen, mit der ein Spiel zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring verhindert bzw. minimiert werden kann, sodass eine hiervon ausgehende ungewollte Geräuschentwicklung ebenfalls verhindert bzw. reduziert werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Schwenklageranordnung bereitzustellen, bei der möglichst alle Komponenten in der Schwenklageranordnung integriert sind und derart vorgesehen sind, dass bei einem Einbau einer derartigen Schwenklageranordnung keine zusätzlichen Komponenten zur Verhinderung bzw. Minimierung eines Spiels zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring vorgesehen werden müssen.
-
Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
-
Eine erfindungsgemäße Schwenklageranordnung zur Lagerung einer Schneckenwelle einer elektrischen Lenkunterstützung in einem Lenkgetriebe umfasst: zumindest eine Lageranordnung, umfassend einen Lageraußenring, einen Lagerinnenring und zumindest einen dazwischen beweglich aufgenommenen Wälzkörper; zumindest einen Schwenkring, in der die Lageranordnung schwenkbar gelagert ist; und zumindest ein Federelement zur Bereitstellung einer axialen Vorspannkraft zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring, wobei das Federelement am Schwenkring mittels eines Hülsenelements befestigt ist.
-
Mit anderen Worten schlägt die vorliegende Erfindung vor, zumindest ein Federelement mittels eines Hülsenelements am Schwenkring zu befestigen und durch das Federelement zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring eine axiale Vorspannkraft vorzusehen. Ein solches Federelement kann beispielsweise in eine außenliegenden Aussparung des Schwenkrings angeordnet werden und mittels des Hülsenelements auf dem Schwenkring befestigt werden.
-
Die Lageranordnung ist vorzugsweise eine Kugellageranordnung, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle Lageranordnung beschränkt ist. Die Schwenkbarkeit der Lageranordnung bezüglich des Schwenkrings kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass die Außenfläche des Lageraußenrings konvex gewölbt ist und die Innenfläche des Schwenkrings korrespondierend konkav gewölbt ist. Der Schwenkkring wird dabei vorzugsweise aus Stahl oder einem Sintermetall bereitgestellt, wohingegen das Hülsenelement vorzugsweise als tiefgezogenes Blech ausgebildet ist. Hinsichtlich des allgemeinen Aufbaus einer elektrischen Lenkunterstützung mit einem Elektromotor und einem Schneckengetriebe wird auf die
DE 10 2008 042 608 B4 verwiesen.
-
Vorteilhafterweise umfasst das zumindest eine Federelement zumindest einen radialen Armbereich, der als eigentlicher Federbereich dient und der axial beabstandet vom Lageraußenring angeordnet ist, und zumindest einen Kontaktbereich umfasst, der mit dem Lageraußenring im Wirkeingriff steht, wobei der zumindest eine Kontaktbereich vorzugsweise an einem distalen Ende des radialen Armbereichs vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der radiale Armbereich parallel zum Lageraußenring angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass der radiale Armbereich mit einem axialen Abstand über dem Lageraußenring läuft, wobei am Ende des radialen Armbereichs vorzugsweise ein Kontaktbereich mit dem Lageraußenring vorgesehen ist, um die axiale Vorspannkraft zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring bereitzustellen. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass das Federelement zwei radiale Armbereiche umfasst. Ein radialer Armbereich ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Abstand zum Lageraußenring hin zum Kontaktbereich kontinuierlich kleiner wird. Die resultierende Vorspannkraft kann darüber hinaus auf jeweilige Betriebsanforderungen eingestellt werden, indem beispielsweise die Länge der radialen Armbereiche, die Materialdicken, die Materialauswahl und/oder der durch den radialen Armbereich bereitgestellte Federweg verändert wird.
-
Vorzugsweise umfasst das Federelement zumindest einen axialen Befestigungsbereich, mit dem das Federelement mittels dem Hülsenelement am Schwenkring befestigt ist, wobei der der Schwenkring vorzugsweise korrespondierende Aussparungen aufweist, in die der Befestigungsbereich eines Federelements anordenbar ist. Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass das Hülsenelement zumindest eine innenseitige Erhebung umfasst, beispielsweise eine Montagenase, um eine gerichtete Lagermontage zu erlauben. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Schwenklageranordnung einen Schwenkwinkel zwischen +/- 5°, vorzugsweise zwischen +/- 3° und besonders bevorzugt zwischen +/- 2° bereitgestellt.
-
Vorzugsweise umfasst die Schwenklageranordnung mehrere Federelemente, die am Umfang der Schwenklageranordnung verteilt sind, wobei die Schwenklageranordnung vorzugsweise eine, zwei oder drei Federelemente umfasst. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst jedes Federelement zwei radiale Armbereiche, sodass durch ein solches Federelement jeweils zwei Kontaktbereiche bereitgestellt werden können. Die Federelemente können dabei gleichförmig um den Umfang angeordnet werden, sodass über die Kontaktbereiche eine gleichmäßige axiale Vorspannkraft bereitgestellt werden kann. Alternativ besteht darüber hinaus allerdings auch die Möglichkeit, eine gerichtete axiale Vorspannkraft und somit einen voreingestellten Kippwinkel der Schneckenwelle bereitzustellen, indem beispielsweise die Federelemente nicht gleichförmig um den Umfang angeordnet werden, unterschiedlich lange radiale Armbereiche eingesetzt werden und/oder die jeweilige axiale Vorspannkraft individuell eingestellt wird, beispielsweise durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien, unterschiedlicher Materialdicken und/oder durch unterschiedliche Federwege. Durch eine solche gerichtete axiale Vorspannkraft und einen voreingestellten Kippwinkel der Schneckenwelle kann eine sonst übliche Spielfreistellung der Schneckenwelle durch das gegenüberliegende Loslager entfallen.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer oben beschriebenen Schwenklageranordnung zur Lagerung einer Schneckenwelle einer elektrischen Lenkunterstützung eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Lenkgetriebe mit einer oben beschriebenen Schwenklageranordnung.
-
Zusammenfassend kann durch ein Federelement bzw. durch mehrere Federelemente eine zielgerichtete axiale Vorspannkraft zwischen dem Schwenkring und dem Lageraußenring bereitgestellt werden. Darüber hinaus kann durch den Einsatz eines solchen Federelements, das eine vergleichsweise kostengünstige Zusatzkomponente darstellt, ein größeres Spiel im Schwenkbereich der Schwenklageranordnung in der Fertigung zuzulassen werden, sodass insgesamt die Kosten für ein Lenkgetriebe reduziert werden können. Durch die konkrete geometrische Ausgestaltung des Federelements bzw. der Federelemente besteht die Möglichkeit die axiale Vorspannung des Schwenkrings gegenüber dem Lageraußenring gezielt einzustellen und das Spiel im Schwenkbereich sowie das Schwenkmoment korrespondierend anzupassen. Dies kann beispielsweise durch unterschiedlich stark angestellte Federelemente, durch die Breite, Anzahl und Anordnung der Federelemente und/oder durch die Stärke des Materials bzw. die Materialwahl selbst beeinflusst werden. Darüber hinaus ist das aus der axialen Vorspannkraft resultierende Schwenkmoment an der Schneckenwelle veränderbar und eine Einstellung des Schwenkmoments bzw. eine Änderung der Steifigkeit der Schwenklageranordnung um die Schwenkachse der Schneckenwelle kann durch Verdrehen der Schwenklagerlageranordnung im Gehäuse bei der Montage angepasst werden. Ferner ist es durch eine entsprechende Anordnung und/oder durch die geometrische Ausgestaltung der Federelemente oder des Federelements möglich der Schneckenwelle des Lenkgetriebes einen Kippwinkel vorzugeben, um die Spielfreistellung gegenüber dem Schneckenrad zu gewährleisten, sodass eine ansonsten übliche Spielfreistellung der Welle durch das Loslager entfallen kann. Im Ergebnis kann durch eine erfindungsgemäße Schwenklageranordnung eine hohe Flexibilität hinsichtlich Vorspannkraft, Dämpfung der Bewegung und Schwenkmoment der gelagerten Schneckenwelle bereitgestellt werden.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel und den Figuren. Darin zeigt:
- 1 Ansichten eines bevorzugten Federelements, das in den bevorzugten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schwenklageranordnung eingesetzt wird;
- 2 Ansichten einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwenklageranordnung mit zwei Federelementen;
- 3 Ansichten einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwenklageranordnung mit drei Federelementen; und
- 4 Ansichten einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwenklageranordnung mit nur einem Federelement.
-
1 zeigt verschiedene Ansichten eines besonders bevorzugten Federelements 100, das in den bevorzugten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schwenklageranordnung (vgl. 2 bis 4) eingesetzt werden kann.
-
Das Federelement 100 ist dabei im wesentlichen Y-förmig ausgebildet und umfasst einen Befestigungsbereich 110 zur Befestigung des Federelements 100 an einer Schwenklageranordnung. An den Befestigungsbereich 110 schließt sich in der besonders bevorzugten Ausführungsform ein Stegbereich 120 an, der den Befestigungsbereich 110 mit zwei gegenüberliegend verlaufenden radialen Armbereichen 130 verbindet. An den distalen Enden der radialen Armbereich 130 sind Kontaktbereiche 140 vorgesehen, die im eingebauten Zustand auf einen Lageraußenring drücken und somit eine axiale Vorspannung bereitstellen können. Wie in 1 gut zu erkennen ist, sind die radialen Armbereich 130 vorzugsweise bogenförmig ausgebildet, um jeweils einen Federbereich bereitzustellen. Alternativ können die radialen Armbereich 130 auch andere Geometrie in aufweisen, beispielsweise können die radialen Armbereich 130 anstatt eines bogenförmigen Verlaufs auch einen geradförmigen Verlauf aufweisen. Das in 1 gezeigte Federelement 100 ist dabei im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut, wobei in alternativen Ausführungsformen auch asymmetrische Formen eingesetzt werden können, indem beispielsweise unterschiedliche radiale Armbereich 130, insbesondere unterschiedlich lange radiale Armbereich 130, eingesetzt werden.
-
2 zeigt Ansichten einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwenklageranordnung 200 mit zwei Federelementen 100.
-
Die Schwenklageranordnung 200 umfasst dabei eine Lageranordnung 210 mit einem Lagerinnenring 220, einem Lageraußenring 230 und einem dazwischen beweglich aufgenommenen Wälzkörper 240. Die Lageranordnung 210 ist dabei in einem Schwenkring 250 schwenkbar bzw. kippbar aufgenommen. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die Lageranordnung 210 dabei eine Kugellageranordnung. In der bevorzugten Ausführungsform wird eine Schwenkbarkeit der Lageranordnung 210 bezüglich des Schwenkrings 250 durch eine konvexe Ausbildung der Außenfläche des Lageraußenrings 230 und durch eine konkave Ausbildung der Innenfläche des Schwenkrings 250 bereitgestellt.
-
Wie in 2 gut zu erkennen ist, sind die beiden Federelemente 100 dabei gegenüberliegend in der Schwenklageranordnung 200 angeordnet. Eine Befestigung der Federelemente 100 erfolgt dabei über ein Hülsenelement 260, durch das der Befestigungsbereich 110 der Federelemente 100 auf den Schwenkring 250 gedrückt wird. Der Schwenkring 250 weist dabei vorzugsweise Aussparungen auf, in die die jeweiligen Befestigungsbereiche 110 der Federelemente 100 aufgenommen werden können und durch das Hülsenelement 260 gehalten werden können.
-
Wie in 2 ebenfalls gut zu erkennen ist, stellen die Kontaktbereiche 140 der Federelemente 100 an den Kontaktbereichen 140 eine axiale Vorspannkraft zwischen dem Schwenkring 250 und dem Lageraußenring 230 bereit. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind die Federelemente 100 dabei bezüglich einer Achse 270 bei 0° und 180° angeordnet, sodass die Kontaktebereiche 140 bei etwa +/- 45° und etwa +/- 135° bezüglich der Achse 270 angeordnet sind und in diesen Bereichen eine korrespondierende axiale Vorspannkraft bereitgestellt wird.
-
3 zeigt Ansichten einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwenklageranordnung 200'. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Schwenklageranordnung 200 umfasst die Schwenklageranordnung 200' drei Federelementen 100', die ebenfalls gleichmäßig um den Umfang der Schwenklageranordnung 200' verteilt sind. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Federelemente 100' dabei bezüglich einer Achse 270' bei 0°, 120° und 240° angeordnet.
-
4 zeigt Ansichten einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwenklageranordnung 200". Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Schwenklageranordnung 200 umfasst die Schwenklageranordnung 200" lediglich ein Federelement 100", das in dieser bevorzugten Ausführungsform bezüglich einer Achse 270' bei 90° angeordnet ist. Wie in 4 gut zu erkennen ist, umfasst das in dieser Ausführungsform gezeigte Federelement 100" längere radiale Armbereiche 130", wobei die Länge der radialen Armbereiche 130" in dieser Ausführungsform derart gewählt sind, dass die Kontaktbereiche 140" etwa bei 0° und 180° bezüglich einer Achse 270" angeordnet sind und in diesen Bereichen eine korrespondierende axiale Vorspannkraft bereitstellen.
-
Zwar sind die Federelemente 100 bzw. die Kontaktstellen 140 in den gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsformen etwa gleichmäßig um den Umfang der Schwenklageranordnung 200 verteilt, alternativ besteht allerdings die Möglichkeit, auch eine gerichtete axiale Vorspannkraft und somit einen voreingestellten Kippwinkel der Schneckenwelle bereitzustellen, indem beispielsweise die Federelemente 100 bzw. die Kontaktbereiche 130 nicht gleichförmig am Umfang angeordnet werden. Zudem besteht die Möglichkeit die jeweilige axiale Vorspannkraft individuell einzustellen, beispielsweise durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien, unterschiedlicher Materialdicken und/oder durch unterschiedliche Federwege. Durch eine solche gerichtete axiale Vorspannkraft und einen voreingestellten Kippwinkel der Schneckenwelle kann eine sonst übliche Spielfreistellung der Schneckenwelle durch das gegenüberliegende Loslager entfallen.
-
Die vorliegende Erfindung ist dabei allerdings nicht auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Schwenklageranordnung mit einer konkreten Anzahl an Federelementen und auch nicht auf die konkrete Ausbildung/Geometrie der jeweiligen Federelemente beschränkt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Federelement
- 110
- Befestigungsbereich
- 120
- Stegbereich
- 130
- radialer Armbereich
- 140
- Kontaktbereich
- 200
- Schwenklageranordnung
- 210
- Lageranordnung (Kugellageranordnung)
- 220
- Lagerinnenring
- 230
- Lageraußenring
- 240
- Wälzkörper
- 250
- Schwenkring
- 260
- Hülsenelement
- 270
- Achse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008042608 B4 [0003, 0009]
