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Die Anmeldung betrifft ein Schwenklager zur Lagerung einer Schneckenwelle eines Lenksystems sowie ein Lenksystem mit einem solchen Schwenklager.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen werden Lenksysteme verwendet, bei denen die Lenkbewegung des Fahrers durch eine entsprechende Lenkkraftunterstützung reduziert wird. Dies kann in bekannter Weise durch eine hydraulische Servolenkung oder durch eine elektrische beziehungsweise elektrohydraulische Lenkkraftunterstützung erfolgen. Darüber hinaus sind Lenksysteme bekannt, welche fahrzeugseitig ein Lenkmoment erzeugen, um den Führer des Kraftfahrzeuges auf eine empfohlene Lenkbewegung hinzuweisen. Bei elektrisch unterstützten Lenksystemen wird üblicherweise ein elektrischer Antriebsmotor verwendet, welcher über ein Schneckengetriebe auf die Schneckenwelle einwirkt, um ein entsprechend hohes Lenkmoment zum Verdrehen der Fahrzeugräder zu bewirken.
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Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei denen die Schneckenwelle auf einer der Antriebswelle zugewandten Seite über ein erstes Wälzlager in einem Gehäuse gelagert ist, welches als Schwenklager ausgeführt ist und eine gewisse Kippbewegung quer zur axialen Richtung der Schneckenwelle erlaubt. Dabei ist die Schneckenwelle an ihrem gegenüberliegenden Endabschnitt mittels eines zweiten Wälzlagers gelagert, das mit einem Getriebegehäuse des Schneckengetriebes über eine Feder verbunden ist, welche eine Vorspannkraft auf die Schneckenwelle in Richtung des Schneckenrades bewirkt. Somit kann die Schneckenwelle je nach Bedarf um das Schwenklager kippen, um einen im Wesentlichen gleichbleibenden Eingriff der Verzahnung an der Schneckenwelle mit dem Schneckenrad zu realisieren.
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Aus der
DE 10 2016 221 076 A1 ist ein Lenksystem mit einer Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches eine Schneckenwelle umfasst, welche mit einem Schneckenrad zusammenwirkt. Um den Eingriff zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad zu optimieren, ist vorgesehen, dass ein Drehlager gegenüber dem Gehäuse des Lenksystems kippbar ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein verbessertes Schwenklager sowie ein verbessertes Lenksystem mit Schwenklager anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 8 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Entsprechend wird die Aufgabe gelöst durch ein Schwenklager für die Lagerung einer Schneckenwelle umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring und einem Schwenkring, wobei zwischen dem Innenring und dem Schwenkring eine Mehrzahl von Wälzkörpern angeordnet ist. Der Schwenkring weist auf seiner Außenfläche zumindest eine Teilfläche einer Kugelkalotte auf. Das Schwenklager umfasst zudem einen Außenring, welcher auf seiner Innenfläche zumindest eine Teilfläche einer Kugelkalotte aufweist, wobei die Teilfläche auf der Innenfläche des Außenrings mit der Teilfläche auf der Außenfläche des Schwenkrings ein Gleitlager bildet, so dass das Wälzlager gegenüber dem Außenring schwenkbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass an dem Innenring oder einem mit dem Innenring drehfest verbundenen Teil mindestens eine Schleuderscheibe angeordnet ist, welche dazu eingerichtet ist ein Schmiermittel nach radial außen zum Gleitlager zu fördern.
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Mittels der Schleuderscheibe bzw. den Schleuderscheiben kann Schmiermittel nach radial außen zum Spalt des Gleitlagers zwischen Schwenkring und Außenring gefördert werden, so dass das Gleitlager der Kugelkalotte des Schwenklagers über die Lebensdauer nachgeschmiert wird. Dies ermöglicht eine längere Lebensdauer, da Verschleiß mittels des Schmiermittels durch eine verringerte Reibung reduziert wird. Weiterhin wird insbesondere Tribokorrosion reduziert. Insgesamt wird damit einem Anstieg des Schwenkmoments über die Lebensdauer des Schwenklagers entgegengewirkt.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Schleuderscheibe eine Lagerdichtung des Wälzlagers bildet. Hierdurch kann am Innenring anliegendes Fett mittels der mitdrehenden Lagerdichtung, welche gleichzeitig als eine Schleuderscheibe fungiert, nach außen zum Schwenkring hin gefördert werden, wodurch das Gleitlager zwischen Schwenkring und Außenring nachgeschmiert wird. Die Lagerdichtung ist entsprechend drehfest mit dem Innenring verbunden.
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In einer alternativen, vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Wälzlager eine Lagerdichtung umfasst, welche zumindest teilweise zwischen der Schleuderscheibe und den Wälzkörpern des Wälzlagers vorgesehen ist. Die Lagerdichtung und die Schleuderscheibe sind entsprechend funktional getrennt, so dass beide Elemente für die jeweilige Funktion getrennt optimiert werden können. Die Lagerdichtung bedarf in diesem Fall keiner weiteren Anpassung, wodurch eine Kostenersparnis erreicht werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Lagerdichtung am Schwenkring drehfest angeordnet ist. Die Lagerdichtung ist somit anders als die Schleuderscheibe nicht mit dem Innenring drehfest verbunden, wodurch sich eine Relativbewegung zwischen der Lagerdichtung und der Schleuderscheibe im Betrieb ergibt.
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In vorteilhaften Ausführungsformen ist die Lagerdichtung eine nicht-schleifende Dichtung. Eine nicht-schleifende Dichtung kann beispielsweise eine Spaltdichtung sein. Die Lagerdichtung weist bei einer drehfesten Verbindung mit dem Schwenkring vorzugsweise eine nicht-schleifende Dichtung zwischen der radialen Innenfläche der Lagerdichtung und dem Innenring auf. Die nicht-schleifende Dichtung ist in dieser Ausgestaltung besonders gut durch die drehfest mit dem Innenring verbundene Schleuderscheibe geschützt, wodurch etwaige Verschmutzungen nicht von radial innen zur nicht-schleifenden Dichtung gelangen können. Einem Eindringen von Verschmutzungen von radial außen wirkt im Betrieb die Zentrifugalkraft entgegen, wodurch die nicht-schleifende Dichtung gut geschützt ist.
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Ferner ist es möglich, dass die Lagerdichtung zwischen Schleuderscheibe und Wälzkörpern mit dem Innenring drehfest verbunden ist. Sofern die Lagerdichtung drehfest mit dem Innenring verbunden ist, ergibt sich vorzugsweise eine nicht-schleifende Dichtung zwischen der radialen Außenfläche der Lagerdichtung und dem Schwenkring.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Schwenkring die Schleuderscheibe und/oder die Lagerdichtung nach radial außen umhüllt. Hierdurch kann beispielsweise eine gute Dichtwirkung, insbesondere mit einer nicht-schleifenden Dichtung, beispielsweise einer Spaltdichtung erreicht werden. Weiterhin ist die Lagerdichtung bei Transport und Montage des Schwenklagers gut geschützt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind an dem Wälzlager beidseitig Schleuderscheiben angeordnet. Die beidseitige Anordnung von Schleuderscheiben verbessert die Schmierung des Gleitlagers über die gesamte Gleitfläche, da der Spalt bzw. Ringspalt von beiden Seiten über die beiden Schleuderscheibe mit Schmiermittel nachgeschmiert wird.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Lenksystem mit einem Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welches eine Schneckenwelle umfasst, welche mit dem Innenring des Wälzlagers drehfest verbunden ist, wobei die Schneckenwelle dazu eingerichtet, Schmiermittel auf die Schleuderscheibe zu fördern.
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Die Schneckenwelle des Lenksystem weist ein Schneckenwellengewinde auf, welches im Betrieb des Lenksystems Schmiermittel, insbesondere Fett, in Richtung des Schwenklagers fördert. Da der der Innenring des Schwenklagers drehfest mit dem Schneckenwelle verbunden ist, und die Schleuderscheibe wiederum drehfest mit dem Innenring verbunden ist, schleudert die Schleuderscheibe das Schmiermittel bzw. lässt das Fett nach radial außen fließen. Das von der Schneckenwelle zum Schwenklager geförderte Schmiermittel wird somit in Richtung des Außenrings weitergefördert, so dass der Spalt des Gleitlagers zwischen Schwenkring und Außenring nachgeschmiert wird. Hierdurch ergeben sich entsprechende Vorteile bei der Lebensdauer des Schwenklagers sowie bei dem Schwenkmoment über die Lebensdauer.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf der Schneckenwelle mindestens eine Schleuderscheibe angrenzend zum Innenring drehfest gelagert. Hierdurch kann der Transport des von der Schneckenwelle geförderten Fetts in Richtung des Gleitlagers zwischen Schwenkring und Außenring vereinfacht werden, da das Fett direkt auf die Schleuderscheibe ohne Einbeziehung des Innenrings von der Schneckenwelle gefördert werden kann.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Innenring auf die Schneckenwelle aufgepresst ist. Dies ermöglicht in einfacher Weise eine dauerhafte, drehfeste Verbindung zwischen Schneckenwelle und Innenring.
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Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Schleuderscheibe zwischen dem aufgepressten Innenring und der Schneckenwelle eingepresst bzw. eingeklemmt wird. Weiterhin kann in vorteilhaften Ausführungsformen die Schleuderscheibe mittels eines Hinterschnitts axial und radial am Innenring gehalten werden.
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Die Anmeldung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
- 1 ein Schwenklager in einer Schnittansicht;
- 2 ein Teil eines Lenksystems mit einem Schwenklager und einer Schneckenwelle;
- 3 ein weiteres Schwenklager mit einer Schleuderscheibe in einer Schnittansicht; und
- 4 ein weiteres Schwenklager mit zwei Schleuderscheiben in einer Schnittansicht.
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1 zeigt ein Schwenklager 1 mit einem Wälzlager 2, wobei das Schwenklager 1 einen Innenring 4 und einen Schwenkring 5 aufweist. Zwischen dem Innenring 4 und dem Schwenkring 5 sind Wälzkörper 3 angeordnet, die von einem Käfig 6 gehalten werden, wodurch das Wälzlager 2 gebildet wird, so dass der Innenring 4 gegenüber dem Schwenkring 5 drehbar gelagert ist.
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Der Schwenkring 5 weist eine kalottenförmige Wölbung der Außenfläche 13 auf, die geometrisch als Ausschnitt einer Kugeloberfläche ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist darunter ein teilkugelförmiger Verlauf der Außenfläche 13 bzw. der Außenmantelfläche des Schwenkrings 5 zu verstehen. Der Schwenkring 5 ist in einem Außenring 7 gelagert, welcher eine kalottenförmige Wölbung der Innenfläche 14 aufweist, die geometrische ebenfalls als Ausschnitt einer Kugeloberfläche ausgebildet ist, und die mit der kalottenförmigen Wölbung der Außenfläche 13 des Schwenkrings 5 korrespondiert. Die kalottenförmigen Wölbungen weisen einen zumindest teilweise komplementären Verlauf im Bereich der teilkugelförmigen Flächen auf. Es ergibt sich somit ein minimaler Spalt, so dass ein Gleitlager 12 zwischen dem Schwenkring 5 und dem Au-ßenring 7 gebildet wird, wodurch die Schwenkbarkeit des Schwenklagers 1 ermöglicht wird.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 sind beidseitig Lagerdichtungen 9 am Wälzlager 2 zwischen dem Innenring 4 und dem Schwenkring 5 vorgesehen, um das Wälzläger 2 vor Verschmutzungen zu schützen. Die Lagerdichtungen 9 sind hierbei als Schleuderscheiben 8 ausgeführt, welche drehfest mit dem Innenring 4 verbunden sind, um einen entsprechenden Schleudereffekt zu erreichen. Die Schleuderscheiben 8 bewirken, dass im Betrieb Schmiermittel, d.h. Fett und/oder Öl, vom Innenring 4 zum Gleitlager 12 des Schwenklagers 1 gefördert wird, wodurch die Langlebigkeit und Leichtgängigkeit des Schwenklagers 1 verbessert wird. Insbesondere kann auf diese Weise die Tribokorrosion im Bereich des Gleitlagers 12 reduziert werden.
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Die Lagerdichtungen 9 bzw. in diesem Ausführungsbeispiel die Schleuderscheiben 8 sind von dem Schwenkring 5 radial außen umschlossen. Die Lagerdichtungen 9 weisen zum Schwenkring 5 jeweils eine Spaltdichtung auf. Die Lagerdichtungen 9 sind beidseitig vom Wälzlager 2 angeordnet und in Form von Dichtscheiben ausgebildet. Das Schmiermittel löst sich von der Schleuderscheibe 8 ab, sobald es weit genug nach radial außen gewandert ist, und die Zentrifugalkraft dementsprechend ein ausreichend hohes Niveau erreicht hat. Die Ablösung wird beispielsweise durch ringförmige Kanten unterstützt, an denen sich Schmiermittel, insbesondere Fett, zunächst sammelt und bei ausreichender Menge ablöst und auf die Innenfläche 14 des Außenrings 7 geschleudert wird, wo es das Gleitlager 12 nachschmiert. Die Kapillarwirkung der Oberflächen zieht das Schmiermittel in den Spalt zwischen Schwenkring 5 und Außenring 7.
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2 zeigt ein Teil eines Lenksystems 10 mit einem Schwenklager 1 und einer Schneckenwelle 11. Das Schwenklager 1 lagert die Schneckenwelle 11 als Festlager in einer axialen Richtung und nimmt entsprechende Axial- und Radialkräfte auf. Über die Schneckenwelle 11 des Lenksystems 10 kann beispielsweise durch einen Elektromotor mittels einer Schrägverzahnung (nicht dargestellt) ein Drehmoment übertragen werden, welches das Schwenklager 1 verkippt. Das Schwenken in der Kugelkalotte zwischen der Außenfläche 13 des Schwenkrings 5 und der Innenfläche 14 des Außenrings 7 ist als Gleitlager 12 ausgeführt und muss über die Lebensdauer hinweg geschmiert sein, um einen Anstieg des Schwenkmoments durch einsetzende Tribokorrosion zu vermeiden.
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Die Schneckenwelle 11 des Lenksystems 10 weist eine Förderwirkung für Schmiermittel auf, welche genutzt wird, um das Schmiermittel von einer anderen Position auf der Schneckenwelle 11, beispielsweise von einem entsprechenden Schneckengetriebe, zum Schwenklager 1 zu fördern. Das auf diese Weise zum Innenring 4 geförderte Schmiermittel liegt somit an der Seite zur Schneckenwelle 11 am Innenring 4 an und wird durch die Schleuderscheibe 8, welche in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig eine mitdrehende Lagerdichtung 9 darstellt, zum Spalt des Gleitlager 12 weitergefördert. Gleichzeitig erfolgt neben der Schmierung des Gleitlagers 12, welches die Schwenkbarkeit des Schwenklagers 1 ermöglicht, auch eine Schmierung bzw. Nachschmierung der Spaltdichtung der Lagerdichtung 9 zum Schwenkring 5, wodurch das Wälzlager 2 zusätzlich über die Lebensdauer eine verbesserte Abdichtung und Nachschmierung erfährt. Dies trägt ebenfalls zur Verbesserung der Lebensdauer des Schwenklagers 1 und somit auch des Lenksystems 10 bei.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schwenklagers 1 gezeigt, welches mit der Schneckenwelle 11 ein Teil eines Lenksystems 10 bilden kann. Das Schwenklager 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Schleuderscheibe 8 auf, welche drehfest mit dem Innenring 4 des Schwenklagers 1 bzw. des Wälzlagers 2 verbunden ist. Die Schleuderscheibe 8 ist axial auf den Innenring 4 aufgeclipst und kann zusammen mit dem Innenring 4 auf eine Schneckenwelle 11 aufgepresst werden. Die Schleuderscheibe 8 und der Innenring 4 weisen hierfür einen nach radial außen gerichteten Hinterschnitt auf. Die Schleuderscheibe 8 ist vor einer Lagerdichtung 9 in Form einer Dichtscheibe angeordnet, wobei die Lagerdichtung 9 in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise drehfest mit dem Schwenkring 5 verbunden ist, so dass sich zusammen mit der vor der Lagerdichtung 9 angeordneten Schleuderscheibe 8 eine zusätzliche Labyrinthdichtung ergibt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Lagerdichtung 9 drehfest mit dem Innenring 4 verbunden sein, um eine Relativbewegung zwischen der Lagerdichtung 9 und der davor angeordneten Schleuderscheibe 8 zu vermeiden.
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Die Schleuderscheibe 8 ist in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel im Zusammenbau zu einem Teil eines Lenksystems 10 mit der Schneckenwelle 11 ebenfalls drehfest verbunden. Dementsprechend kann von der Schneckenwelle 11 zum Schwenklager 1 gefördertes Schmiermittel direkt auf die Schleuderscheibe 8 übergehen, welche das Schmiermittel zur Gleitdichtung 12 nach außen fördert bzw. schleudert.
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Grundsätzlich kann der Außenring 7 auch Teil einer weiteren Anschlusskonstruktion sein, so dass eine Ringform für den Außenring 7 nicht zwangsläufig gegeben sein muss, wie es in der Darstellung der 3 und 4 zu erkennen ist.
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In 4 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 3 gezeigt, wobei auf beiden Seiten des Schwenklagers 1 jeweils eine Schleuderscheibe 8 vorgesehen ist, um die Nachschmierung des Gleitlagers 12 zwischen Teilen der Außenfläche 13 des Schwenkrings 5 und Teilen der Innenfläche 14 des Außenrings 7 weiter zu erhöhen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwenklager
- 2
- Wälzlager
- 3
- Wälzkörper
- 4
- Innenring
- 5
- Schwenkring
- 6
- Käfig
- 7
- Außenring
- 8
- Schleuderscheibe
- 9
- Lagerdichtung
- 10
- Lenksystem
- 11
- Schneckenwelle
- 12
- Gleitlager
- 13
- Außenfläche
- 14
- Innenfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016221076 A1 [0004]
