-
Die Erfindung betrifft ein Lenkungslager mit einer Rotationsachse für eine Lenksäule, sowie eine Lenksäule mit einem solchen Lenkungslager für ein Kraftfahrzeug.
-
Aus dem Stand der Technik sind Lenkungslager für, beispielsweise aktive, Lenksysteme bekannt, welche dazu eingerichtet sind, eine definierte axiale Vorspannung bei gleichzeitig geringer Reibung für eine Lenkwelle einer Lenksäule bereitzustellen. Ein solches Lenkungslager ist derzeit aus einer Mehrzahl von Komponenten zusammengesetzt, wobei eine Distanzscheibe vorgesehen ist, welche an den Anwendungsfall angepasst ist und für diesen Zweck auf die individuell erforderliche Dicke spanend hergestellt ist. Die Distanzscheibe bildet dabei zugleich eine Laufbahn für ein Axiallager und muss daher zumindest einseitig eine Oberfläche mit hoher Laufgüte aufweisen.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. 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, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
-
Die Erfindung betrifft ein Lenkungslager mit einer Rotationsachse für eine Lenksäule, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Axiallager zum Aufnehmen von Axialkräften;
- - ein Axialvorspannmittel zum Vorhalten einer axialen Vorspannkraft auf das Axiallager;
- - eine Distanzvorrichtung zwischen dem Axiallager und dem Axialvorspannmittel; und
- - eine Montagehülse, in welcher das Axiallager, die Distanzvorrichtung und das Axialvorspannmittel vormontiert gehalten sind;
-
Das Lenkungslager ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzvorrichtung von zumindest einer spanlos gefertigten Scheibe gebildet ist und die lagerseitige Scheibe der Distanzvorrichtung zugleich die vorspannseitige Laufbahn für das Axiallager bildet.
-
Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
-
Das hier vorgeschlagene Lenkungslager ist dazu eingerichtet, dass eine Lenkwelle eine Lenksäule um eine gemeinsame Rotationsachse reibungsarm verdrehbar ist, wobei eine definierte (also vorbestimmte) Axialkraft einstellbar ist. Das Lenkungslager umfasst hierfür ein Axiallager, beispielsweise ein Axial-Nadellager, und ein Axialvorspannmittel, beispielsweise eine Tellerfeder oder eine Wellfeder, sodass eine Vorspannkraft auf das Axiallager wegabhängig vorbestimmt einstellbar ist. Zwischen dem Axiallager und dem Axialvorspannmittel ist eine Distanzvorrichtung vorgesehen, sodass zum Einen ein vorbestimmter axialer Abstand zwischen dem Axiallager und dem Axialvorspannmittel eingestellt ist und zum Anderen die formbedingt meist nicht-flächige Vorspannkraft des Axialvorspannmittels auf das Axiallager vergleichmäßigt. Weiterhin ist eine Montagehülse vorgesehen, in welcher das Axiallager, die Distanzvorrichtung und das Axialvorspannmittel vormontiert gehalten sind. Somit ist eine kompakte Baueinheit geschaffen, welche in einer Lenksäule zusammenhängend montierbar ist.
-
Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Distanzvorrichtung eine Mehrzahl spanlos gefertigter Scheiben umfasst, wobei die lagerseitige Scheibe der Distanzvorrichtung zugleich die Laufbahn für das Axiallager bildet. Eine spanlos gefertigte Scheibe hat den Vorteil gegenüber einer vorbekannten Distanzvorrichtung, dass solche spanlos gefertigten Scheiben bereits eine Oberfläche aufweisen, welche eine ausreichend hohe Laufgüte aufweist, sodass die Scheiben nachbearbeitungsfrei die Laufbahn für das Axiallager bilden können. Weiterhin hat die Distanzvorrichtung aus zumindest einer spanlos gefertigten Scheibe den Vorteil, dass standardisierte Scheiben einsetzbar sind, welche kostengünstig in der Herstellung sind. Darüber hinaus ist eine vorbestimmte Distanz mittels einer entsprechenden Anzahl von Scheiben individuell einstellbar. Somit ist das hier vorgeschlagene Lenkungslager für verschiedene Anwendungsfälle beispielsweise mittels Wahl verschiedener spanlos gefertigter Scheiben oder eine unterschiedliche Anzahl von spanlos gefertigten Scheiben, aus denen die Distanzvorrichtung gebildet ist, einfach anpassbar. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Scheiben der Distanzvorrichtung alle identisch gebildet, sodass eine hohe Montagesicherheit geschaffen ist und infolge der hohen Stückzahl der Scheiben die Kosten reduziert sind.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Lenkungslagers vorgeschlagen, dass weiterhin eine Scheibe vorgesehen ist, welche die außenseitige Laufbahn des Axiallagers bildet und identisch mit der zumindest einen Scheibe der Distanzvorrichtung gebildet ist.
-
Hier ist vorgeschlagen, dass eine weitere Scheibe vorgesehen ist, welche identisch mit der zumindest einen Scheibe der Distanzvorrichtung gebildet ist und zugleich die außenseitige Laufbahn des Axiallagers bildet, also die gegenüberliegende Laufbahn zu der vorspannseitigen Laufbahn des Axiallagers. Das Axiallager ist somit zwischen zwei identischen Scheiben eingefasst. Die Laufgüte ist somit auf beiden Seiten gleich und damit eine schonende Belastung des Axiallagers erreicht. Mit der weiteren außenseitigen Scheibe ist zudem eine Oberflächenanforderung für den Sitz für das Lenkungslager des betreffenden Bauteils der Lenksäule gering, jedenfalls geringer als für eine erforderliche Laufgüte. Weiterhin sind die Kosten für diese (zusätzliche) außenseitige Scheibe gering, weil diese identisch mit der zumindest einen Scheibe der Distanzvorrichtung gebildet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die (axiale) Dicke der eingesetzten Scheiben an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst, sodass eventuell das Axiallager infolge der gestellten Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich der Vorspannkraft und/oder der axialen Baulänge des Lenkungslagers, verändert wird.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Lenkungslagers vorgeschlagen, dass weiterhin eine Scheibe vorgesehen ist, welche zwischen dem Axialvorspannmittel und der Montagehülse angeordnet ist und identisch mit der zumindest einen Scheibe der Distanzvorrichtung gebildet ist.
-
Hier ist vorgeschlagen, dass zusätzlich oder alternativ zu der außenseitigen Scheibe eine weitere Scheibe zwischen dem Axialvorspannmittel und der Montagehülse (also hülsenseitig) angeordnet ist und wiederum identisch mit der zumindest einen Scheibe der Distanzvorrichtung (und gegebenenfalls mit der außenseitigen Scheibe) gebildet ist. Mit dieser hülsenseitigen Scheibe ist die Oberflächengüte beziehungsweise eine Begrenzung der Flächenlast, beispielsweise infolge der geringen Härte der Montagehülse, also die Anforderungen an die Montagehülse gering, weil die Scheibe, welche in der Distanzvorrichtung eingesetzt und zur Aufnahme der Vorspannkraft eingerichtet und geeignet ist, auch hierfür geeignet und die Einleitung der (Reaktionskraft auf die) Vorspannkraft in die Montagehülse vergleichmäßigt ist. Indem die hülsenseitige Scheibe identisch mit der zumindest einen Scheibe der Distanzvorrichtung gebildet ist, sind die Kosten für diese zusätzliche Scheibe gering. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die (axiale) Dicke der eingesetzten Scheiben an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst, sodass eventuell das Vorspannmittel infolge der gestellten Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich der Vorspannkraft und/oder der axialen Baulänge des Lenkungslagers, verändert wird.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Lenkungslagers vorgeschlagen, dass die Montagehülse als Montagehilfe gegen eine Überkopfmontage zumindest eine nach radial-innen geneigte Montagelasche umfasst.
-
Hier ist vorgeschlagen, dass die Montagehülse zumindest eine nach radial-innen geneigte Montagelasche aufweist, welche beispielsweise spanlos, besonders bevorzugt kaltumformend, aus einem zylindrischen Rohrstück oder mittels Tiefziehen umgeformt, gebildet ist. Diese Montagelasche verhindert ein unbeabsichtigt falsches Montieren (Überkopfmontage), indem die Montagelaschen ähnlich einem Widerhaken in der einen Richtung blockieren, indem sie sich infolge von Reibung oder Verkantung aufstellen und in der anderen Richtung infolge der Reibung nach radial-außen (also weg von dem Montagesitz) Einfedern. Die Ausrichtung der Montagelasche ist abhängig von der Richtung, in welcher das Lenkungslager auf eine entsprechende Welle aufgeschoben werden soll. Beispielsweise ist eine Vorzugsmontagerichtung von dem Axiallager hin zum Axialvorspannmittel ausgerichtet.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Lenkungslagers vorgeschlagen, dass die Montagehülse zum Zusammenhalten der Komponenten des Lenkungslagers als eine Baueinheit zumindest eine nach radial-außen geneigte Haltenase umfasst.
-
Hier ist vorgeschlagen, dass die Baueinheit des Lenkungslagers mittels zumindest einer nach radial-außen geneigten Haltenase der Montagehülse hergestellt ist, wobei die Haltenase, bevorzugt mittels Kaltumformen (beispielsweise mittels Bördeln), nach dem Aufbringen des Axialvorspannmittels, der Scheiben und des Axiallagers gebildet werden. Vorspannmittel-seitig weist die Montagehülse bevorzugt einen Kragen auf, an welchem sich das Axialvorspannmittel unmittelbar oder mittels einer Scheibe, beispielsweise wie vorhergehend beschrieben, abstützt.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Lenkwelle zum Anschließen eines Lenkrads;
- - ein Wellengehäuse zum Aufnehmen der Lenkwelle; und
- - ein Lenkungslager nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Lenkwelle in dem Wellengehäuse reibungsarm axial abgestützt ist.
-
Die Lenksäule ist zum direkten oder indirekten Ansteuern eines Lenkgetriebes eingerichtet. Die Lenkwelle ist fixiert oder verstellbar in axialer (ausziehbar) und/oder radialer (höhenverstellbar) Richtung. Die Lenkwelle ist beispielsweise als oberer Abschnitt einer mehrteiligen, bevorzugt zweiteiligen, Lenkwelleneinrichtung ausgeführt. Der obere Abschnitt (hier schlicht als Lenkwelle bezeichnet, meist als obere Lenkwelle bezeichnet) weist einen Anschluss für ein mittelbares oder unmittelbares Anschließen eines Lenkrads auf und der untere Abschnitt (meist als untere Lenkwelle bezeichnet) weist eine Übertragungseinheit zum Anschließen an ein Lenkgetriebe oder ein separates Zwischenbauteil auf, sodass ein Lenkbefehl an dem Lenkrad (Verdrehen des Lenkrads um die Drehachse) mechanisch (steif) auf das Lenkgetriebe oder auf das Zwischenbauteil übertragen wird. Alternativ weist die (einteilige) Lenkwelle eine Übertragungseinheit auf. Ein solches Zwischenbauteil ist bei einer elektrisch unterstützten Lenkanlage beispielsweise ein Lenkkraftaufnehmer und/oder eine Servo-Einheit zum Aufgeben von unterstützenden Lenkkräften auf die untere Lenkwelle und/oder auf das Lenkgetriebe.
-
Das Wellengehäuse, auch als Mantelrohr bezeichnet, ist zu der (oberen) Lenkwelle axial fixiert, wobei in der Regel das Wellengehäuse mittels der Lagereinrichtung die Lenkwelle positioniert. Das Wellengehäuse ist in der Regel um die Rotationsachse nicht verdrehbar. Die Lenkwelle ist somit mittels des Lenkungslagers an dem Wellengehäuse verdrehbar um die Rotationsachse abgestützt und damit an dem Wellengehäuse abgestützt.
-
Die hier vorgeschlagene Lenksäule ist mit einem besonders vorteilhaften Lenkungslager ausgeführt, sodass eine geringe Geräuschemission und eine geringe Verspannkraft erzielt ist. Zudem ist mit dem hier vorgeschlagenen Lenkungslager die Lenksäule einfach und kostengünstig montierbar, wobei eine definierte Vorspannkraft einfach einstellbar ist.
-
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 Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: ein Lenkungslager mit einer Rotationsachse in perspektivischer Ansicht;
- 2: das Lenkungslager nach 1 in einer geschnittenen Detailansicht; und
- 3: eine Lenksäule in einem Kraftfahrzeug.
-
In 1 ist ein Lenkungslager 1 mit einer Rotationsachse 2 in perspektivischer Ansicht gezeigt. Die Rotationsachse 2 verläuft darstellungsgemäß horizontal. Das Lenkungslager 1, wie es beispielsweise in einer Lenksäule 3 in einem Kraftfahrzeug 18 eingesetzt wird (vergleiche 3), umfasst ein Axiallager 4 (hier ist einzig der Lagerkäfig 22 zu erkennen), ein Axialvorspannmittel 5, eine Distanzvorrichtung 7, welche zwischen dem Axialvorspannmittel 5 und dem Axiallager 4 angeordnet ist, sowie eine Montagehülse 8, in welcher das Axiallager 4, die Distanzvorrichtung 7 und das Axialvorspannmittel 5 vormontiert gehalten sind. In Montagereihenfolge wird zunächst die fünfte (hülsenseitige) Scheibe 13 auf der Montagehülse 8 an den Kragen 23 der Montagehülse 8 platziert. Daraufhin wird das Axialvorspannmittel 5, hier als Wellfeder ausgeführt, auf die Montagehülse 8 und gegen die fünfte Scheibe 13 geschoben. Dann wird eine Distanzvorrichtung 7, in dieser Ausführungsform umfassend eine erste Scheibe 9, eine zweite Scheibe 10 und eine dritte Scheibe 11, auf der Montagehülse 8 platziert. Anschließend wird das Axiallager 4 aufgebracht, sodass die Distanzvorrichtung 7 zwischen dem Axialvorspannmittel 5 und dem Axiallager 4 angeordnet und so ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Axiallager 4 und dem Axialvorspannmittel 5 eingestellt ist. Abschließend wird eine vierte Scheibe 12 auf der Montagehülse 8 platziert, sodass das Axiallager 4 zwischen der vierten (außenseitigen) Scheibe 12 und der ersten Scheibe 9 eingefasst ist.
-
An der Montagehülse 8 angeordnete Haltenasen 17, in dieser Ausführungsform sechs Haltenasen 17, wobei pars-pro-toto nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist, werden nach dem Aufbringen der außenseitigen (vierten) Scheibe 12, beispielsweise mittels Kaltumformen (beispielsweise mittels Bördeln) nach radial-au-ßen, gebildet und sichern so die genannten Bauteile 5,9,10,11,12,13,4 auf der Montagehülse 8. Weiterhin weist die Montagehülse 8 nach radial-innen geneigte Montagelaschen 16 auf, wobei pars-pro-toto nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Montagelaschen 16 sind, bevorzugt genauso wie die Haltenasen 17, einstückig aus der zylindrischen Montagehülse 8 herausgebogen und verhindern so ein unbeabsichtigt falsches Montieren (Überkopfmontage), indem die Montagelaschen 16 ähnlich einem Widerhaken beim Aufschieben, beispielsweise auf eine Lenkwelle 19 (vergleiche 3), in der einen Richtung (hier darstellungsgemäß etwa nach links) blockieren, indem sie sich infolge von Reibung, Verkantung (nach radial-innen) oder in einer Nut in Gegenrichtung blockieren, und in der anderen Richtung (hier darstellungsgemäß etwa nach rechts) infolge der Reibung nach radial-außen Einfedern. Die Montagelaschen 16 sind in dieser Ausführungsform nach radial-innen axial hin zu der vierten (außenseitigen) Scheibe 12 ausgerichtet, sodass beispielsweise die hier abgewandte Seite des Lenkungslagers 1, also der Kragen 23 der Montagehülse 8, voran auf der Lenkwelle 19 zu montieren ist.
-
In 2 ist das Lenkungslager 1 nach 1 in einer geschnittenen Detailansicht gezeigt und insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Hier verläuft nun die Rotationsachse 2 horizontal in der Bildebene. Parallel zur Rotationsachse 2 ist die Vorspannkraft 6 des Axialvorspannmittels 5 gegen das Axiallager 4 gerichtet, wobei das Axialvorspannmittel 5 hier mittels der fünften Scheibe 13 an dem Kragen 23 der Montagehülse 8 abgestützt ist und mittels der dritten Scheibe 11 der Distanzvorrichtung 7 die Vorspannkraft 6 an das Axiallager 4 abgibt. Hier sind (optional) alle Scheiben 9,10,11,12,13 identisch ausgeführt, und bevorzugt spanlos gefertigt. Die Wälzkörper 24 des Axiallagers 4 (hier ein Axialnadellager) sind in der gezeigten Ausführungsform in einem Lagerkäfig 22 geführt und so eingerichtet, dass die Oberflächen der vierten Scheibe 12 und der ersten Scheibe 9 unmittelbar als Laufbahnen 14,15 genutzt werden. So bildet die vierte Scheibe 12 darstellungsgemäß auf der rechten Seite eine außenseitige Laufbahn 15 und die erste Scheibe 9 auf der darstellungsgemäß linken Seite die vorspannseitige Laufbahn 14 aus. Die vierte (außenseitige) Scheibe 12 ist zudem zum Anliegen an einem Lagersitz (nicht dargestellt) eingerichtet, sodass eine Vorspannung des Axiallagers 4 mittels des Axialvorspannmittels 5 wegabhängig einstellbar ist, indem nämlich das gezeigte Axialpaket nach rechts gegen den Kragen 23 gestaucht wird. Der Kragen 23 ist ebenfalls zum Anliegen an einem Gegenlagersitz eingerichtet.
-
In 3 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 18 in einer Draufsicht dargestellt. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug 18 ein gelenktes linkes Rad 25 und ein gelenktes rechtes Rad 26, welche hier eine gemeinsame gelenkte Radachse bilden. Die gelenkte Radachse ist zum Steuern des Kraftfahrzeugs 18 eingerichtet (hier in Hauptfahrtrichtung entlang der Längsachse 27 nach rechts ausgelenkt dargestellt). Dazu ist das linke Rad 25 auf einer linken Radaufhängung 28 und das rechte Rad 26 auf einer rechten Radaufhängung 29 angebracht. Eine Spurstange 30, welche mit der linken Radaufhängung 28 und der rechten Radaufhängung 29 verbunden ist, sorgt für ein gespurtes gleichzeitiges Auslenken. Die Spurstange 30 ist von einem mittels einer Lenksäule 3 geführten Lenkrad 20 mittelbar (beispielsweise rein elektronisch) oder unmittelbar angesteuert. Die Lenksäule 3 umfasst dabei ein Lenkungslager 1, wie es beispielsweise in 1 und 2 gezeigt ist. Eine Lenkwelle 19, an welcher das Lenkrad 20 drehmomentübertragend befestigt ist, ist von dem Lenkungslager 1 (und einem Lenksäulenlager 31) in einem Wellengehäuse 21 gelagert.
-
Mit dem hier vorgeschlagenen Lenkungslager ist eine kompakte und kostengünstige Baueinheit geschaffen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lenkungslager
- 2
- Rotationsachse
- 3
- Lenksäule
- 4
- Axiallager
- 5
- Axialvorspannmittel
- 6
- Vorspannkraft
- 7
- Distanzvorrichtung
- 8
- Montagehülse
- 9
- erste Scheibe (Distanzvorrichtung)
- 10
- zweite Scheibe (Distanzvorrichtung)
- 11
- dritte Scheibe (Distanzvorrichtung)
- 12
- vierte Scheibe
- 13
- fünfte Scheibe
- 14
- vorspannseitige Laufbahn
- 15
- außenseitige Laufbahn
- 16
- Montagelasche
- 17
- Haltenase
- 18
- Kraftfahrzeug
- 19
- Lenkwelle
- 20
- Lenkrad
- 21
- Wellengehäuse
- 22
- Lagerkäfig
- 23
- Kragen
- 24
- Wälzkörper
- 25
- linkes Rad
- 26
- rechtes Rad
- 27
- Längsachse
- 28
- linke Radaufhängung
- 29
- rechte Radaufhängung
- 30
- Spurstange
- 31
- Lenksäulenlager
