DE10220688B4

DE10220688B4 - Wälzlager zur Lagerung einer Lenkwelle

Info

Publication number: DE10220688B4
Application number: DE10220688A
Authority: DE
Inventors: Rainer Plötz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2022-05-11
Also published as: WO2003095853A1; DE10220688A1; AU2003208873A1

Abstract

Wälzlager, insbesondere ein Schrägkugellager (1), zur Lagerung einer Lenkwelle (15) eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Lagerinnenring (2) und einem Lageraußenring (3), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Lagerkugeln (5) abwälzen, wobei der Lagerinnenring (2) von einem Toleranzring (8) aus einem elastisch federnden polymeren Werkstoff aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring (2) im Anschluß an seinen Laufbahnbereich (2.1) in einen axial verlaufenden Bereich (2.2) übergeht, wobei dieser axial verlaufende Bereich (2.2) an wenigstens einer Umfangsstelle mit zwei voneinander beabstandeten Einschnitten (2.3) versehen ist, so daß wenigstens ein elastischer Vorsprung (2.4) gebildet ist, der radial nach innen gerichtet ist und mit der Lenkwelle (15) einen leitenden Kontakt herstellt.

Description

Anwendungsgebit der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere ein Schrägkugellager nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Wälzlager werden zur Lagerung von Lenkwellen in Lenksäulen von Kraftfahrzeugen verwendet. In den meisten Fällen ist das Lager ein Schrägkugellager, das zusammen mit einem weiteren Schrägkugellager eingesetzt und mit diesem weiteren Schrägkugellager sowie unterschiedlichen Vorspann- und Stützelementen eine Lageranordnung bildet. In der DE 40 13 655 C2 ist eine derartige Lageranordnung vorbeschrieben.
Ein weiteres gattungsgemäßes Schrägkugellager, wie es häufig zur Lagerung von Lenkwellen verwendet wird, ist aus der DE 38 08 556 A1 vorbekannt. Der Innenring ist von einem Toleranzring aus einem Kunststoff aufgenommen, der den Innen- und Außenring mit einem radialen Vorsprung hintergreift. Am anderen axialen Ende des Innenringes ist ein Federelement in Form eines Federrin ges angeordnet, das im Toleranzring durch eine Sperrscheibe gehalten ist, die ebenfalls im Toleranzring durch einen radial nach innen weisenden Vorsprung gesichert ist. Auf diese Weise ist eine vorgespannte Baueinheit aus dem Wälzlager und dem Halteelementen bzw. Spannelementen gebildet. Damit ist bei der Montage nur noch ein einziges, durch einfaches axiales Aufschieben vormontierbares Teil vorhanden.
Wenn ein derartiges Lager als oberes Lenkungslager in einer Lenksäule eingesetzt ist, müssen Mittel zur Übertragung des elektrischen Stromes von der Lenkwelle über das Wälzlager zum aufnehmenden Lenkrohr vorhanden sein. Dies ist für die Betätigung des Signalhorns oder für das Auslösen des Airbags erforderlich. Die leitende Verbindung zwischen Lenkwelle und Lenkrohr kann beispielsweise derart erfolgen, dass eine Wickelfeder Lenkwelle und Lenkrohr leitend verbindet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass im oberen Lenkungslager ein leitender Zwischenring angeordnet ist, der eine stromleitende Verbindung zwischen Lenklager und innerem Lagerring herstellt. Die Stromübertragung erfolgt in diesem Falle über Lenkwelle, leitenden Zwischenring, inneren Laufring, Wälzkörper, äußeren Laufring bis hin zum Lenkrohr. Nachteilig dabei ist, dass in diesen Fällen ein zusätzliches Teil, nämlich die Wickelfeder oder der Zwischenring, gefertigt und gehandhabt werden müssen. Das verteuert den Montagevorgang und erhöht den Preis eines solchen Lenkungslagers. In der DE 199 52 119 A1 ist ein solches Lenkungslager vorbeschrieben.
Eine andere Art der Stromübertragung zwischen Lenkwelle und Lenkrohr geht aus der DE 199 22 914 A1 hervor. Danach wird der Strom durch einen Toleranzring übertragen, der aus einem leitend gemachten Kunststoff hergestellt ist. Die Leitfähigkeit des Kunststoffes kann beispielsweise durch den Zusatz von Kohlefasern oder auch durch einen leitenden Überzug hergestellt sein. Einerseits ist ein solch elektrisch leitend gemachter Kunststoff in seiner Herstellung verteuert und andererseits hat sich in der Praxis gezeigt, dass er den Strom nur unzureichend überträgt. Außerdem kann es passieren, dass die leitfähige Schicht abplatzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lenkungslager zu entwickeln, dessen Herstellung und Montage vereinfacht ist und das eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass der Lagerinnenring im Anschluß an seinen Laufbahnbereich in einen axial verlaufenden Bereich übergeht, wobei dieser axial verlaufende Bereich an wenigstens einer Umfangsstelle mit zwei voneinander beabstandeten Einschnitten versehen ist, so dass wenigstens ein elastischer Vorsprung gebildet ist, der radial nach innen gerichtet ist und mit der Lenkwelle einen leitenden Kontakt herstellt.
Nach der Erfindung wird die leitende Verbindung zwischen Lenkwelle und Lenkrohr durch den Innenring des Lagers selbst übernommen, so dass einerseits ein die Stromleitung übernehmendes zusätzliches Bauteil nicht gefertigt und gehandhabt werden muss. Dieses nicht erforderliche Bauteil verringert insgesamt die Kosten des Lagers. Andererseits braucht kein leitender Kunststoff angewendet werden, der, wie bereits ausgeführt, gegenüber einem handelsüblichen Kunststoff in seiner Herstellung wesentlich teurer ist. Auf diese Weise wird nochmals eine Kostenreduzierung erreicht. Das Schlitzen des Innenringes hingegen zur Bildung des die Stromleitung übernehmenden elastischen Vorsprunges ist nur ein kleiner zusätzlicher Aufwand, dessen vorteilhafte Wirkungen aber entscheidend sind.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.
So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der Toleranzring im Bereich dieses elastischen Vorsprunges mit einer Freistellung versehen ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schrägkugellagers ist im Anspruch 3 beschrieben. Danach ist vorgesehen, dass der Toleranzring durch gleichmäßig voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Aussparungen über einen Teil seiner axialen Länge federnde Haltezungen aufweist, die den Lagerinnenring mit einem radialen Vorsprung hintergreifen, am anderen Ende des Toleranzringes ein Spannelement zum axialen Vorspann des Lagers angeordnet ist und die Lagerkugeln in einem Käfig geführt sind, der an einem Ende einen radial nach außen weisenden, den Lageraußenring hintergreifenden ersten Vorsprung und am anderen Ende einen radial nach innen weisenden, den Lagerinnenring hintergreifenden zweiten Vorsprung besitzt.
Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 4 soll das Spannelement eine Wellfeder sein, die mit gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten axialen Vorsprüngen in zugehörige Ausnehmungen des Toleranzringes eingreift.
Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass der Lagerinnenring und der Lageraußenring durch einen spanlosen Formgebungsprozeß hergestellt und einem Härteprozeß unterworfen sind.
Die umgekehrte Verfahrensweise zum unabhängigen Anspruch 1, nämlich die Anordnung eines Toleranzringes zwischen dem Lageraußenring und einem Lenkrohr geht aus dem zweiten unabhängigen Anspruch 6 hervor.
Danach ist vorgesehen, dass der Lageraußenring im Anschluß an seinen Laufbahnbereich in einen axial verlaufenden Bereich übergeht, wobei dieser axial verlaufende Bereich an wenigstens einer Umfangsstelle mit zwei voneinander beabstandeten Einschnitten versehen ist, so dass wenigstens ein elastischer Vorsprung gebildet ist, der radial nach außen gerichtet ist und mit dem Lenkrohr einen leitenden Kontakt herstellt.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 und 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lenkungslager ohne bzw. mit Lenkwelle,
3 einen Längsschnitt durch den Lagerinnenring und
4 eine Draufsicht auf den Lagerinnenring im Bereich des elastischen Vorsprunges.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in den 1 und 2 gezeigte Schrägkugellager 1 besteht aus den zwei spanlos hergestellten Lagerringen 2 und 3, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen im Käfig 4 geführte Lagerkugeln 5 abwälzen. Die Lagerringe 2, 3 sind aus dem Stahl St4 oder 16MnCr5 gefertigt, einsatzgehärtet und angelassen. Der Käfig 4 hintergreift linksseitig mit dem radial nach außen gerichteten ersten Vorsprung 6 den Lageraußenring 3 und hintergreift rechtsseitig mit dem radial nach innen gerichteten zweiten Vorsprung 7 den Lagerinnenring 2. Der Lagerinnenring 2 sitzt mit seiner inneren Mantelfläche auf dem Toleranzring 8. Dieser besteht aus einem polymeren Werkstoff und ist durch gleichmäßig um seinen Umfang voneinander beabstandete Freistellungen 9 in Haltezungen 10 untergliedert, die mit dem radial nach außen gerichteten Vorsprung 11 den Lagerinnenring 2 hintergreifen. Auf diese Weise ist durch den Toleranzring 8 und den Lagerkäfig 4 eine unverlierbare Baueinheit gebildet. An der den federnden Haltezungen 10 abgewandten Seite ist der Toleranzring 8 mit der Wellfeder 12 bestückt, die axial gerichtete Vorsprünge 13 besitzt, welche in zugehörige Ausnehmungen 14 des Toleranzringes 8 eingreifen.
Wie die 1 und 2, sowie insbesondere die 3 und 4 weiter zei gen, weist der Lagerinnenring 2 den Laufbahnbereich 2.1 auf, der in den axial verlaufenden Bereich 2.2 übergeht. An wenigstens einer Umfangsstelle, in bevorzugter Weise an drei Umfangsstellen, ist der axial verlaufende Bereich 2.2 mit zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Einschnitten 2.3 versehen, so dass ein elastischer Vorsprung 2.4 gebildet ist. Dieser elastische Vorsprung 2.4 ist radial nach innen in Richtung der Lagerachse 16 ausgerichtet und liegt, wie 2 zeigt, an der Lenkwelle 15 an. Die Leitung des elektrischen Stromes erfolgt also über die Lenkwelle 15, den Lagerinnenring 2, die Lagerkugeln 5, den Lageraußenring 3 bis hin zu einem nicht dargestellten Lenkrohr.

1: Schrägkugellager
2: Lagerinnenring
2.1: Laufbahnbereich
2.2: axial verlaufender Bereich
2.3: Einschnitt
2.4: Vorsprung
3: Lageraußenring
4: Käfig
5: Lagerkugel
6: erster Vorsprung
7: zweiter Vorsprung
8: Toleranzring
9: Freistellung
10: Haltezunge
11: Vorsprung
12: Wellfeder
13: Vorsprung
14: Ausnehmung
15: Lenkwelle
16: Achse

Claims

Wälzlager, insbesondere ein Schrägkugellager (1), zur Lagerung einer Lenkwelle (15) eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Lagerinnenring (2) und einem Lageraußenring (3), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Lagerkugeln (5) abwälzen, wobei der Lagerinnenring (2) von einem Toleranzring (8) aus einem elastisch federnden polymeren Werkstoff aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring (2) im Anschluß an seinen Laufbahnbereich (2.1) in einen axial verlaufenden Bereich (2.2) übergeht, wobei dieser axial verlaufende Bereich (2.2) an wenigstens einer Umfangsstelle mit zwei voneinander beabstandeten Einschnitten (2.3) versehen ist, so daß wenigstens ein elastischer Vorsprung (2.4) gebildet ist, der radial nach innen gerichtet ist und mit der Lenkwelle (15) einen leitenden Kontakt herstellt.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzring (8) im Bereich dieses elastischen Vorsprunges (2.4) mit einer Freistellung (9) versehen ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzring (8) durch gleichmäßig voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Freistellungen (9) über einen Teil seiner axialen Länge federnde Haltezungen (10) aufweist, die den Lagerinnenring (2) mit einem radialen Vorsprung (11) hintergreifen, am anderen Ende des Toleranzringes (8) ein Spannelement zum axialen Vorspannen des Schrägkugellagers (1) angeordnet ist und die Lagerkugeln (5) in einem Käfig (4) geführt sind, der an einem Ende einen radial nach außen weisenden, den Lageraußenring (3) hintergreifenden ersten Vorsprung (6) und am anderen Ende einen radial nach innen weisenden, den Lagerinnenring (2) hintergreifenden zweiten Vorsprung (7) besitzt.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement eine Wellfeder (12) ist, die mit gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten axialen Vorsprüngen (13) in zugehörige Ausnehmungen (14) des Toleranzringes (8) eingreift.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring (2) und der Lageraußenring (3) durch einen spanlosen Formgebungsprozeß hergestellt und einem Härteprozeß unterworfen sind.
Wälzlager, insbesondere ein Schrägkugellager (1) zur Lagerung einer Lenkwelle (15) eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Lagerinnenring (2) und einem Lageraußenring (3), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Lagerkugeln (5) abwälzen, wobei der Lageraußenring (3) von einem Toleranzring (8) aus einem elastisch federnden polymeren Werkstoff aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring (3) im Anschluß an seinen Laufbahnbereich in einen axial verlaufenden Bereich übergeht, wobei dieser axial verlaufende Bereich an wenigstens einer Umfangsstelle mit zwei voneinander beabstandeten Einschnitten versehen ist, so daß wenigstens ein elastischer Vorsprung gebildet ist, der radial nach außen gerichtet ist und mit einem Lenkrohr einen leitenden Kontakt herstellt.