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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk für eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gelenkkreuz mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Paaren von Zapfen und zwei mit der Lenkwelle verbindbaren Gelenkgabeln mit jeweils zwei einander gegenüberliegenden Armen, in denen jeweils ein Zapfen um eine Zapfenachse drehbar in einem als Wälzlager ausgebildeten Zapfenlager gelagert ist, welches zwischen einer auf einem Zapfen angebrachten Innenbüchse und einem in dem Arm angeordneten Außenlagerring abrollbare Wälzkörper aufweist, wobei das Gelenkkreuz ein metallisches Massivumformteil aufweist, an dem einstückig die Zapfen ausgebildet sind. Ein Gelenkkreuz für ein derartiges Kreuzgelenk, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen sowie eines damit ausgestatteten Kreuzgelenks sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
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In einem Kraftfahrzeug dient die Lenkwelle zur Übertragung des in das Lenkrad eingebrachten Lenkmoments über die Lenkspindel und die Zwischenwelle in das Lenkgetriebe. Zum Ausgleich von Winkelversatz sind im Verlauf der Lenkwelle mindestens ein, üblicherweise zwei Kreuzgelenke eingegliedert, üblicherweise zwischen Lenkspindel und Zwischenwelle sowie zwischen Zwischenwelle und Lenkgetriebe.
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Im Grundaufbau weist jedes Kreuzgelenk zwei jeweils an einem Wellenende angebrachte Gelenkgabeln auf, welche jeweils zwei axial in Wellenrichtung erstreckte, einander quer zur Wellenachse gegenüberliegende Arme haben. Ein Gelenkkreuz weist zwei Paare von entgegengesetzt radial vorstehenden Gelenkzapfen, kurz als Zapfen bezeichnet, auf, die auf rechtwinklig gekreuzten Zapfenachsen angeordnet sind. Die beiden Zapfen eines Paars sind jeweils in einem Arm einer Gelenkgabel in einem Zapfenlager drehbar um ihre Zapfenachse gelagert, die sich quer zur Wellenachse durch die Arme erstreckt. Die Zapfenlager sind als Radialwälzlager ausgebildet, üblicherweise als Nadellager.
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Das Gelenkkreuz weist einen Grundkörper auf, an dem die Zapfen einstückig angeformt sind, und der zur sicheren Aufnahme der hohen auftretenden Kräfte vorzugsweise als metallisches Massivumformteil ausgebildet ist, beispielsweise als Stahl-Kaltpressteil. Dabei ist es im Stand der Technik beispielsweise aus der
DE 10 2018 220 180 A1 bekannt, auf einem Zapfen des Massivumformteils jeweils eine hülsen- oder topfförmige Innenbüchse festzulegen, auch als Laufbüchse oder Innenhülse bezeichnet, welche den Lagerinnenring des Wälzlagers bildet und entsprechend auf ihrem Außenumfang die innere Wälzkörperlaufbahn aufweist. Der Lageraußenring des Wälzlagers ist in dem Arm angeordnet, und kann eine darin eingesetzte Außenbüchse umfassen, welche innen die äußere Wälzkörperlaufbahn aufweist.
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Um die hohen Belastungen im Betrieb dauerhaft verschleißarm aufnehmen zu können, ist eine hohe Festigkeit und eine hohe Härte insbesondere im Lagerbereich der Zapfen erforderlich. Daher wird der Grundkörper des Gelenkkreuzes im Stand der Technik aus einem mittels Massivumformverfahren gut umformbaren Stahl mit hoher Härte und Festigkeit gefertigt. Nachteilig ist jedoch, dass Stahlsorten mit den geforderten Materialeigenschaften relativ korrosionsanfällig sind, d.h. bereits unter normalen Fertigungs- und Betriebsbedingungen rosten. Um dies zu verhindern, muss ein Korrosionsschutz aufgebracht werden. Dies erfordert eine intensive Reinigung und anschließende Aufbringung einer Korrosionsschutzschicht, beispielsweise durch Verzinkung oder dergleichen. Dadurch entsteht ein hoher Fertigungsaufwand.
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Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weniger korrosionsanfälliges Kreuzgelenk mit geringerem Aufwand bereitstellen zu können, sowie ein verbessertes Gelenkkreuz für ein derartiges Kreuzgelenk.
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Darstellung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kreuzgelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Gelenkkreuz gemäß Anspruch 11, sowie durch die Verfahren zur Herstellung eines Kreuzgelenks gemäß Anspruch 15 und eines Gelenkkreuzes gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einem Kreuzgelenk für eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gelenkkreuz mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Paaren von Zapfen und zwei mit der Lenkwelle verbindbaren Gelenkgabeln mit jeweils zwei einander gegenüberliegenden Armen, in denen jeweils ein Zapfen um eine Zapfenachse drehbar in einem als Wälzlager ausgebildeten Zapfenlager gelagert ist, welches zwischen einer auf einem Zapfen angebrachten Innenbüchse und einem in dem Arm angeordneten Außenlagerring abrollbare Wälzkörper aufweist, wobei das Gelenkkreuz ein metallisches Massivumformteil aufweist, an dem einstückig die Zapfen ausgebildet sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Massivumformteil des Gelenkkreuzes aus einem rostfreien Edelstahl ausgebildet ist, und die Innenbüchse aus einem relativ dazu härteren Stahl ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß wird der Grundkörper, der gleichbedeutend als Gelenkkreuzkörper, oder auch kurz als Gelenkkörper oder Kreuzkörper bezeichnet wird, durch Massivumformung, beispielsweise durch Kaltumformung wie Kaltfließpressen oder dergleichen, oder durch Warmumformung wie Schmieden oder dergleichen aus einem einstückigen Rohling durch plastische Umformung erzeugt. Die Verwendung eines rostfreien Edelstahls bringt den Vorteil, dass jegliche schädliche Rostbildung während der Fertigung, der Lagerung und insbesondere im Betrieb auch unter ungünstigen Bedingungen wie hoher Feuchtigkeit oder dergleichen dauerhaft und sicher vermieden wird. Bisher im Stand der Technik zur Aufbringung von Korrosionsschutz erforderliche zusätzliche Maßnahmen können komplett entfallen.
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Edelstähle haben in der Regel eine relativ hohe Festigkeit und können per Massivumformung verarbeitet werden, beispielsweise durch Schmieden. Der strukturelle Nachteil einer geringeren Härte von gängigen rostfreien Edelstahlsorten, welche dem Einsatz für hoch belastete Wälzlager-Laufringe entgegensteht, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die an dem massivumgeformten Grundkörper Lagerinnenringe, auf deren Außenumfang die innere Wälzkörperlaufbahn ausgebildet ist, jeweils durch die Innenbüchse, gleichbedeutend auch als Lagerbüchse oder Innenhülse bezeichnet, gebildet werden. Eine derartige Innenbüchse kann unabhängig vom Material des Grundkörpers und der Zapfen hinsichtlich ihrer Eigenschaften zum Einsatz als Wälzlager-Laufring optimiert werden. Hervorzuheben ist besonders die ausreichend hohe Härte, die in vorteilhafter Weise höher ist als die Härte des rostfreien Edelstahls des Grundkörpers. Bevorzugt werden bezüglich ihrer Materialeigenschaften zum Einsatz im Wälzlager besonders geeignete Stahlsorten eingesetzt, die als Wälzlagerstähle bekannt sind.
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Es ist vorteilhaft, dass die Innenbüchse aus einem gehärteten Stahl ausgebildet ist. Dazu werden die Innenbüchsen aus einem gut härtbaren Stahl vorgefertigt, in einem thermischen oder einem alternativen Härteverfahren gehärtet, und anschließend auf den Zapfen festgelegt, beispielsweise durch axiales Aufpressen in Richtung der Zapfenachse. Die Härtung kann auch selektiv erfolgen, beispielsweise im besonders beanspruchten Bereich der Oberflächen der Wälzkörperlaufbahn. Eine partielle Härtung kann auch das Erzeugen oder Aufbringen von Hartstoffschichten umfassen, beispielsweise durch Nitrieren oder Nitrocarburieren.
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Die Innenbüchsen haben relativ kleine nach außen freiliegende Flächen, wobei insbesondere die Wälzlagerlaufbahnen durch die Wälzkörper umgebendes Schmiermittel bedeckt und gegen äußere Einflüsse geschützt sind. Folglich bieten sich am Gelenkkreuz keine, oder nur vernachlässigbar geringe Angriffsflächen für Korrosion. Dadurch kann der Schwerpunkt bei der Optimierung der Materialwahl für die Innenbüchsen auf die mechanischen Eigenschaften gelegt werden, hier insbesondere die Härte, welche für die Eignung als Wälzkörperlaufring maßgeblich ist. Hingegen ist die Korrosionsanfälligkeit von untergeordneter Bedeutung. Somit können beispielsweise nicht rostfreie, aber harte bzw. gut härtbare Stahlsorten für die Innenbüchsen eingesetzt werden.
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Erfindungsgemäß wird eine hybride Bauweise des Gelenkkreuzes aus einem rostfreien Edelstahl, und einem harten, bevorzugt gehärteten Stahl realisiert, welche es erstmals ermöglicht, bisher bestehende Zielkonflikte hinsichtlich sicherem Korrosionsschutz, hoher Belastbarkeit und Betriebssicherheit und Fertigungsaufwand ohne unzumutbare Kompromisse zu vermeiden.
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Für die zunächst separat gefertigten und bereitgestellten Innenbüchsen können die Abmessung zur konstruktiven Anpassung an unterschiedliche Gelenk- und Lagergeometrien mit relativ geringem Aufwand flexibel vorgegeben werden. Dadurch kann von unterschiedliche Bauformen von Gelenken ein identisches Massivumformteil eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäße hybride Edelstahl-Bauweise bietet in jedem Fall zusätzliche Vorteile im Vergleich zu im Stand der Technik bekannten Gelenkkreuzen ohne Innenbüchsen, bei dem Wälzkörperlaufbahnen direkt am Massivumformteil ausgebildet sind, oder bei denen das Massivumformteil aus konventionellem korrosionsanfälligen Umformstahl besteht.
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Es ist möglich, dass, das Massivumformteil kalt umgeformt ist. Dadurch kann der Grundkörper des Gelenkkreuzes als Edelstahl-Pressteil beispielsweise mittels Kaltfließpressen erzeugt werden. Vorteilhaft ist dabei, dass in der Fertigung kein Vorwärmen erforderlich ist, und eine hohe Maßgenauigkeit erreicht werden kann, die keine oder nur eine geringfügige Nachbearbeitung erforderlich macht, um die Innenbüchsen auf den Zapfen anbringen zu können, beispielsweise durch axiales Aufpressen. Außerdem wird die Festigkeit durch die Kaltmassivumformung in vorteilhafter Weise erhöht werden.
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Es ist alternativ möglich, das Massivumformteil warm oder halbwarm umgeformt ist. Durch Warmumformung, bei der vor dem Umformen eine Vorwärmung oberhalb der Rekristallisationstemperatur erfolgt, oder Halbwarmumformung, bei der die Vorwärmtemperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur gehalten wird, ist eine geringere Umform- bzw. Presskraft erforderlich, und es kann ein höherer Umformgrad realisiert werden.
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Eine Halbwarmumformung kann für rostfreien Edelstahl mit Vorteil bei einer Vorwärmtemperatur von 300°C bis 900°C erfolgen, bevorzugt im Bereich von 350°C bis 600°C, und besonders bevorzugt im Bereich von circa 400°C. Dabei können die Vorteile der Warmumformung und der Kaltumformung realisiert werden, dass eine leichtere Umformbarkeit und eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig hoher Maßhaltigkeit erzeugt werden kann, wodurch eine rationelle Fertigung und Montage der Innenbüchsen ohne Nachbearbeitung ermöglicht wird.
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Zur Festlegung an dem Massivumformteil kann die Innenbüchse auf den Zapfen fest aufgepresst sein. Der Zapfen erstreckt sich axial in Richtung seiner Zapfenachse, und ist bevorzugt im Wesentlichen zylindrisch geformt. Die Innenbüchse kann als im wesentlichen glatter Rohrabschnitt bereitgestellt und mit Presspassung auf den Zapfen aufgeschoben werden, so dass ein sicherer Sitz gewährleistet ist. Der Zapfen kann entsprechend außen ebenfalls glatt sein.
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Es ist möglich, dass die Innenbüchse rohrförmig offen oder topfförmig ausgebildet ist. Es kann eine hohlzylindrisch-rohrförmige, beidseitig axial offene Innenhülse eingesetzt werden, die besonders einfach aus einem Rohrabschnitt bereitgestellt werden kann. Bei der topfförmigen Ausführung ist die Innenhülse einseitig von einem Topfboden oder nach innen vorspringenden Rand ganz oder teilweise geschlossen, der in montiertem Zustand der Stirnseite des Zapfens axial gegenüberliegt. Durch die topfförmige Ausgestaltung kann die Innenbüchse axial gestützt und gelagert werden.
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Zur Bereitstellung einer Innenbüchse kann beispielsweise ein Abschnitt von einem Endlos-Halbzeug abgelängt werden, beispielsweise einem Stahl-Rohrmaterial. Dieser Abschnitt kann gehärtet und gegebenenfalls nachbearbeitet werden, und kann anschließend auf dem Zapfen angebracht werden.
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Eine topfförmige Innenhülse kann rationell als Press-Formteil hergestellt werden, beispielsweise als Blech-Kaltpressteil.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Innenbüchse eine Wandstärke von 0,2 bis 0,8 mm hat, bevorzugt von etwa 0,4 mm. Die Wandstärke ist in dem hohlzylindrischen, auf dem Zapfen angebrachten Abschnitt angegeben, in dem sich die Wälzkörperlaufbahn befindet. Der zylindrische Zapfen hat in der Regel einen Außendurchmesser von 6 mm bis 25 mm. Es ist vorteilhaft, wenn das Verhältnis von Wandstärke der Innenbüchse zum Außendurchmesser des Zapfens im Bereich von 0,02 bis 0,15 (=̂ 2%-15%) liegt, bevorzugt im Bereich von etwa 0,04 (=̂ 4%). Dadurch kann eine ausreichende Formsteifigkeit der Wälzlagerlauffläche gewährleistet sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Lageraußenring eine in einem Arm angebrachte Außenbüchse aufweist. Eine Außenbüchse kann als hohlzylindrische Außenhülse separat bereitgestellt und in den Arm eingesetzt werden. Die Gestaltung und Fertigung kann analog wie vorangehend für die Innenbüchse erläutert erfolgen, mit dem Unterschied, dass sich die äußere Wälzkörperlaufbahn innen in der Außenbüchse angeordnet ist. Beispielsweise kann die Außenbüchse aus Wälzlagerstahl gefertigt, und gehärtet sein. Die Fixierung in dem Arm kann beispielsweise durch Einpressen erfolgen. Zwischen Innen- und Außenbüchse werden Wälzkörper, beispielsweise Nadeln, zur Bildung eines Wälzlagers abrollbar eingesetzt.
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Es ist weiterhin denkbar und möglich, dass eine Gelenkgabel ein aus einem rostfreien Edelstahl ausgebildetes Massivumformteil aufweist, an dem einstückig die Arme ausgebildet sind, und die Außenbüchse aus einem relativ dazu härteren Stahl ausgebildet ist. Dadurch ist ein verbesserter Korrosionsschutz realisierbar.
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Bei einem Gelenkkreuz für ein Kreuzgelenk für eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein metallisches Massivumformteil, an dem einstückig zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Paare von Zapfen ausgebildet sind, wobei jeweils auf einem Zapfen eine Innenbüchse angebracht ist, welche auf ihren Außenumfang eine Wälzkörperlaufbahn aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Massivumformteil aus einem rostfreien Edelstahl ausgebildet ist, und die Innenbüchse aus einem relativ dazu härteren Stahl ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Gelenkkreuz kann samt den auf den Zapfen fixierten Innenbüchsen als einbaufertiges Bauelement hergestellt und für den Einbau in einem erfindungsgemäßen Kreuzgelenk bereitgestellt werden. Dabei können in vorteilhafter Weise die vorangehend im Zusammenhang mit dem Kreuzgelenk beschriebenen Merkmale des Gelenkkreuzes einzeln oder in Kombinationen realisiert werden, wodurch sich die genannten Vorteile ergeben. Das Gelenkkreuz ist dank der erfindungsgemäßen, korrosionsgeschützten Ausgestaltung besser lagerfähig und handhabungsfreundlich, so dass Aufwand und Kosten reduziert werden können.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Gelenkkreuzes, bei aus einem Stahlrohling mittels Massivumformung ein Massivumformteil erzeugt wird, an dem einstückig zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Paare von Zapfen ausgebildet sind, auf denen anschließend jeweils eine separat bereitgestellte Innenbüchse festgelegt wird, sieht vor, dass das Massivumformteil aus einem rostfreien Edelstahl erzeugt wird.
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Das Massivumformteil kann wie vorangehend zum Kreuzgelenk beschrieben durch Kalt-. Halbwarm- oder Warmumformung gefertigt werden. Bei einer Halbwarmumformung kann vor der plastischen Umformung bevorzugt eine Vorwärmung auf eine Vorwärmtemperatur von 300°C bis 900°C erfolgen, bevorzugt im Bereich von 350°C bis 600°C, und besonders bevorzugt im Bereich von circa 400°C, wie dies weiter oben beschrieben ist.
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Die Innenbüchse kann wie oben beschrieben gefertigt und bereitgestellt werden, beispielsweise als Rohrabschnitt, bevorzugt aus einem Wälzlagerstahl, bei dem es sich auch um einen nicht rostfreien Stahl handeln kann, der gegebenenfalls durch ein thermisches oder ein anderes Härteverfahren durchgehend oder partiell gehärtet werden kann.
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Die bereitgestellten harten Innenbüchsen können beispielsweise durch axiales Aufpressen auf den Zapfen fixiert werden.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kreuzgelenks, welches ein oder mehrere der vorangehend beschriebenen Merkmale aufweist, bei dem ein Gelenkkreuz, welches ein oder mehrere der vorangehend beschriebenen Merkmale aufweist, verbunden wird mit zwei mit der Lenkwelle verbindbaren Gelenkgabeln mit jeweils zwei einander gegenüberliegenden Armen, in denen jeweils ein Zapfen um eine Zapfenachse drehbar in einem als Wälzlager ausgebildeten Zapfenlager gelagert ist, welches zwischen einer auf einem Zapfen angebrachten Innenbüchse und einem in dem Arm angeordneten Außenlagerring abrollbare Wälzkörper aufweist.
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Figurenliste
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine Lenksäule in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
- 2 ein Kreuzgelenk einer Lenksäule gemäß 1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
- 3 einen Längsschnitt durch ein Zapfenlager eines erfindungsgemäßen Kreuzgelenks gemäß 2,
- 4 ein Gelenkkreuz des Kreuzgelenks gemäß 2 in einer schematischen, teilweise auseinander gezogenen Darstellung,
- 5 eine schematische, teilweise auseinander gezogene Darstellung des Kreuzgelenks gemäß 2.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Lenksäule 1 schematisch in perspektivischer Ansicht schräg von hinten bezogen auf die Fahrtrichtung eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs.
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Die Lenksäule 1 umfasst eine Stelleinheit 2, mit einer Manteleinheit 21, in dem ein Mantelrohr 22 aufgenommen ist. In der Manteleinheit 21 ist eine Lenkspindel 23 um eine Längsachse L drehbar gelagert. Die Lenkspindel 23 bildet einen bezüglich der Fahrtrichtung hinteren bzw. oberen Teil der Lenkwelle und weist an ihrem hinteren Ende einen Anschlussabschnitt 24 für ein nicht dargestelltes Lenkrad auf.
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Die Stelleinheit 2 ist in ihrem vorderen Bereich an einer Trageinheit 3, die an einer nicht dargestellten Karosserie eines Kraftfahrzeugs anbringbar ist, in einem Schwenklager 31 um eine horizontale Schwenkachse verschwenkbar gelagert, so dass die Lenkspindel 23 zur Höhenverstellung des Lenkrads im Bereich des Anschlussabschnitts 24 in einer Höhenrichtung H verschwenkbar ist.
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Im hinteren Bereich der Stelleinheit 2 befindet sich mit Abstand zum Schwenklager 31 eine Spanneinrichtung 4, welche durch Betätigung eines Spannhebels 41 eine lösbare Verspannung der Stelleinheit 2 mit der Trageinheit 3, um die eingestellte Höhenverstellung zu fixieren, und zugleich eine lösbare Verspannung der Manteleinheit 21 mit dem Mantelrohr 22 ermöglicht, um die eingestellte Längsverstellung zu fixieren. Durch Lösen der Spanneinrichtung 4 ist es möglich, zur Höhenverstellung die Stelleinheit 2 relativ zur Trageinheit 3 zu verstellen, und zur Längsverstellung das Mantelrohr 22 teleskopartig relativ zur Manteleinheit 21 zu verstellen. Beim Fixieren der Spanneinrichtung 4 wird das Mantelrohr 22 ebenfalls lösbar in der Manteleinheit 21 verspannt, wodurch die Längseinstellung fixiert wird.
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An ihrem vorderen, in 1 nach links aus der Manteleinheit 21 heraus vorstehenden Ende ist die Lenkspindel 22 über ein Kreuzgelenk 5 gelenkig mit einer Zwischenwelle 52 gekuppelt, die um eine zur Längsachse L geneigte Wellenachse W drehbar ist.
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Das Gelenk 5 weist eine erste Gelenkgabel 51 auf, welche fest mit der Lenkspindel 22 verbunden ist und zwei bezüglich der Längsachse L einander gegenüberliegende Arme 52 aufweist. Eine gleichartig aufgebaute Gelenkgabel 53 ist an der Zwischenwelle 25 angebracht, welche zwei bezüglich der Wellenachse W einander gegenüberliegende Arme 54 aufweist.
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Die Gelenkgabeln 51 und 53 sind über ein erfindungsgemäßes Gelenkkreuz 55, auch als Zapfenkreuz bezeichnet, gelenkig miteinander verbunden.
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In 2 ist das Gelenk 5 vergrößert dargestellt, wobei zur besseren Übersicht nur die Gelenkgabel 51 eingezeichnet ist. Das Gelenkkreuz 55 weist zwei Paare von entgegengesetzt radial vorstehenden Zapfen 56, auch als Gelenkzapfen bezeichnet, auf, die auf rechtwinklig gekreuzten Zapfenachsen Z und Y angeordnet sind. Die Zapfen 56 sind einstückig mit einem Grundkörper 57 ausgebildet, der erfindungsgemäß als Massivumformteil aus rostfreiem Edelstahl ausgebildet ist. Bevorzugt ist dieses mittels Kalt- oder Halbwarmumformung hergestellt, wodurch die im Wesentlichen zylindrischen Zapfen 56 eine hohe Maßhaltigkeit haben.
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Die beiden Zapfen 56 eines Paars sind jeweils in einem Zapfenlager 6 in einem Arm 52, 54 einer Gelenkgabel 51, 53 drehbar um ihre Zapfenachse Z bzw. Y gelagert, die sich quer zur Längsachse L bzw. zur Wellenachse W durch die Arme 52 bzw. 54 erstrecken.
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Da die Erfindung sich auf die Ausbildung des Gelenkkreuzes 55 im Bereich der Zapfenlager 6 bezieht, und die erste Anordnung in den Armen 52 der Gabel 51 im Wesentlichen identisch ist mit der zweiten Anordnung in den Armen 54 der Gelenkgabel 53, werden im Folgenden nur die Bezugszeichen der ersten Anordnung genannt, wobei sinngemäß die zweite Anordnung mit umfasst ist.
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3 zeigt einen Schnitt längs der Zapfenachse Z durch das Gelenkkreuz 55. Darin ist erkennbar, dass der Zapfen 56 einstückig mit einem Grundkörper 57 des Gelenkkreuzes 55 ausgebildet ist, das erfindungsgemäß als Massivumformteil aus rostfreiem Edelstahl gefertigt ist.
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Das Zapfenlager 6 ist als Radialwälzlager ausgebildet, welches als Außenlagerring eine topfförmige Außenbüchse 61 aufweist, welche hülsenförmig ist und gegenüber der freien Stirnseite des Zapfens 56 durch einen Außentopfboden axial geschlossen ist. Als Innenlagerring ist eine Innenbüchse 62 auf dem Zapfen 56 fixiert, beispielsweise durch axiales Aufpressen in Richtung der Zapfenachse Z. Als Wälzkörper 63 sind zylindrische Nadeln zwischen den auf der inneren Mantelfläche der Außenbüchse 61 und der äußeren Mantelfläche der Innenbüchse 62 ausgebildeten Wälzkörperlaufbahnen abrollbar angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist das Massivumformteil 57 des Gelenkkreuzes 55 aus einem rostfreien Edelstahl ausgebildet, und die Innenbüchse 62 aus einem relativ dazu härteren Stahl, bevorzugt einem Wälzlagerstahl. Die Innenbüchse 62 kann dazu bevorzugt gehärtet sein, und zwar durchgehend oder zumindest im Bereich der Wälzkörperlaufbahn auf ihrem äußeren Umfang.
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Bei einem vorgefertigte Gelenkkreuz 55 können die Innenbüchsen 62 auf den Zapfen 56 fixiert sein, wie dies in der Darstellung von 4 bei dem nach rechts weisenden Zapfen 56 exemplarisch erkennbar ist.
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5 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Kreuzgelenks 5. In montiertem Zustand sind die Außenbüchsen 61 von auf einer Zapfenachse Z, Y angeordneten Zapfenlagern 6 in korrespondierenden Öffnungen 521 in den Armen 52, 54 festgelegt, beispielsweise durch axiales Einpressen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenksäule
- 2
- Stelleinheit
- 21
- Manteleinheit
- 22
- Mantelrohr
- 23
- Lenkspindel
- 24
- Anschlussabschnitt
- 25
- Zwischenwelle
- 3
- Trageinheit
- 31
- Schwenklager
- 4
- Spanneinrichtung
- 41
- Spannhebel
- 5
- Kreuzgelenk
- 51, 53
- Gelenkgabel
- 52, 54
- Arm
- 521
- Öffnung
- 55
- Gelenkkreuz (Zapfenkreuz)
- 56
- Zapfen (Gelenkzapfen)
- 57
- Grundkörper (Massivumformteil)
- 6
- Zapfenlager
- 61
- Außentopf
- 62
- Innentopf
- 63
- Wälzkörper
- L
- Längsachse
- W
- Wellenachse
- Z, Y
- Zapfenachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018220180 A1 [0004]
