DE10359331B4

DE10359331B4 - Gelenklager einer Nutzfahrzeuglenkung

Info

Publication number: DE10359331B4
Application number: DE10359331A
Authority: DE
Inventors: Erich Rössle
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2023-12-18
Also published as: DE10359331A1

Abstract

Lenkung eines Nutzfahrzeugs, mit mindestens einem Kreuzgelenk (10), das mit Gelenklagern (11, 12, 19, 20, 30) ausgestattet ist, welche mit einer Buchse (13, 14, 15, 23, 32) und einem in die Buchse (13, 14, 15, 23, 32) einsteckbaren und relativ zur Buchse (13, 14, 15, 23, 32) drehbaren Bolzen (16, 17, 18, 21, 31) versehen ist, wobei der Außendurchmesser des Bolzens (16, 17, 18, 21, 31) gegenüber dem Innendurchmesser der Buchse (13, 14, 15, 23, 32) ein Übermaß aufweist, und der Werkstoff des Bolzens (16, 17, 18, 21, 31) und/oder der Werkstoff der Buchse (13, 14, 15, 23, 32) bei der Montage von Bolzen (16, 17, 18, 21, 31) und Buchse (13, 14, 15, 23, 32) nur im elastischen Bereich verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Bolzens (16, 17, 18, 21, 31) und/oder der Werkstoff der Buchse (13, 14, 15, 23, 32) schwingungsdämpfende Eigenschaften aufweist, wobei der Bolzen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenklager einer Nutzfahrzeuglenkung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Gelenklager, die als Gleitlager ausgebildet sind, weisen üblicherweise zwischen der Buchse und dem Bolzen ein Spiel auf, um die Reibung und den Verschleiß möglichst gering zu halten. Durch das Spiel zwischen der Buchse und dem Bolzen können jedoch durch das Gelenklager sehr leicht Vibrationen zwischen zwei mit dem Gelenklager verbundenen Bauteilen überfragen werden. Dies wirkt sich besonders bei Nutzfahrzeugen im Bereich einer mit Kreuzgelenken ausgestatteten Lenkung nachteilig aus. Kreuzgelenke weisen in der Regel Nadellager, Kugellager oder Rollenlager auf. Diese Wälzlager weisen ebenfalls ein Spiel auf, wodurch Körperschwingungen von der Lenkung zum Lenkrad übertragen werden. Dadurch wird der Fahrkomfort für den Fahrer deutlich beeinträchtigt.
In der DE 198 33 159 A1 wird ein einen Rohrstutzen aufweisendes Platinenrohr beschrieben, wobei der Rohrstutzen eine aus einem setzfreien Metall hergestellte Lagerbuchse spielfrei hält. Durch diese Konstruktion wird jedoch nicht das Spiel zwischen der Lagerbuchse und dem in sie einsteckbaren Lagerbolzen vermieden.
Aus der DE 30 17 452 A1 ist ein Gleitlager für Kreuzgelenkzapfen bekannt, das aus einer den Zapfen umgebenden topfförmigen Büchse besteht, wobei zwischen Zapfen und Büchse eine Gleiteinlage aus Kunststoff oder dgl. vorgesehen ist. Diese Gleiteinlage besteht aus einem im Querschnitt etwa U-förmigen Körper.
Aus der DE 70 24 210 U ist ein Gleitlager für Kreuzgelenke in Lenk- und Schalteinrichtungen von Kraftfahrzeugen bekannt, das mit einem äußeren metallischen Lagergehäuse und einer zwischen diesem und dem zu lagernden Teil angeordneten Gleitbüchse ausgestattet ist. Die Gleitbüchse weist dabei eine bogenförmig verlaufende innere und äußere Umfangfläche auf.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Gelenklager einer Nutzfahrzeuglenkung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass zukünftig das Spiel zwischen Buchse und Bolzen vermieden wird.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Gelenklager der eingangs genannten Art gemäß Anspruch 1, wobei erfindungsgemäß der Außendurchmesser des Bolzens gegenüber dem Innendurchmesser der Buchse ein Übermaß aufweist, und der Werkstoff des Bolzens und/oder der Werkstoff der Buchse bei der Montage von Bolzen und Buchse nur im elastischen Bereich verformbar ist. Durch das Übermaß des Bolzens gegenüber der Buchse wird ein Spiel zwischen dem Bolzen und der Buchse zuverlässig ausgeschlossen. Die Verformung des Bolzen- und/oder Buchsenwerkstoffes im elastischen Bereich schließt das unerwünschte Spiel zwischen dem Bolzen und der Buchse dauerhaft aus. Somit können keine Vibrationen mehr zwischen zwei mit dem erfindungsgemäßen Gelenklager verbundenen Bauteilen übertragen werden. Außerdem bietet das erfindungsgemäße Gelenklager, das als ein Gleitlager konzipiert ist, einen Kostenvorteil gegenüber relativ teuren Wälzlagern.
Desweiteren weist der Werkstoff des Bolzens und/oder der Werkstoff der Buchse starke schwingungsdämpfende Eigenschaften auf. Die Elastizität des Werkstoffes kann dabei so ausgelegt sein, dass die elastische Buchse und/oder der zumindest partiell elastisch ausgelegte Bolzen als Schwindungsdämpfer ausgeführt sind. Mittels diesem können die in die miteinander verbundenen Bauteile des Lenkungsstranges eingeleiteten Schwingungen spürbar minimiert bzw. schwingungstechnisch entkoppelt werden.
Desweiteren weist der Bolzen eine Bombierung auf. Durch die Bombierung kann der Außendurchmesser des Bolzens von den Bolzenenden zur Bolzenmitte hin zunehmen. Somit ist der Außendurchmesser des Bolzens an seinen Enden am geringsten, sodass der Bolzen trotz des Übermaßes gut in die Buchse eingesteckt werden kann. Im Bereich zwischen den Bolzenenden weist der Bolzen jedoch ein Übermaß zur Buchse auf, sodass das Spiel zwischen Bolzen und Buchse ausgeschlossen ist. Es ist alternativ hierzu möglich, dass der Bolzen an seinen Endbereichen ein Übermaß und zwischen seinen Enden ein Untermaß aufweist.
In einer alternativen Ausführungsform weist der Bolzen erfindungsgemäß mehrere hintereinander angeordnete Bombierungen auf. Auf diese Weise können die einander entgegenstehenden Zielsetzungen, nämlich die Reduzierung des Spiels bei minimaler Reibung, aufeinander abgestimmt und optimiert werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist es jedoch die Buchse, die eine Bombierung aufweist. Dann weist die Buchse an ihren Enden einen maximalen Innendurchmesser auf, der zur Buchsenmitte hin stetig abnimmt. Auf diese Weise kann der Bolzen gut in die Buchse eingesteckt werden, wobei der reduzierte Innendurchmesser im Bereich der Buchsenmitte das Spiel zwischen dem Bolzen und der Buchse ausschließt. Es kann jedoch auch sein, dass die Buchse in ihren Endbereichen einen geringeren Innendurchmesser aufweist als in ihrem mittleren Bereich.
Um die einander entgegenstehenden Zielsetzungen von reduziertem Spiel und minimaler Reibung erfüllen zu können, kann auch die Buchse mehrere hintereinander angeordnete Bombierungen aufweisen.
Natürlich ist es auch möglich, dass sowohl die Buchse als auch der Bolzen jeweils mit einer oder mehreren hintereinander angeordneten Bombierungen versehen sind.
Der Bolzen und/oder die Buchse kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit in Bolzenlängsrichtung und/oder in Buchsenlängsrichtung verlaufenden Stegen versehen sein. Die Stege bilden dann das zur Vermeidung des Spiels erforderliche Übermaß. Selbstverständlich ist es auch möglich die Stege bei einem bombierten Bolzen oder bei einer bombierten Buchse vorzusehen.
Damit der Bolzen gut in die Buchse eingeführt werden kann und trotzdem das erfindungsgemäße Übermaß des Bolzens vorhanden ist, kann die Höhe der Stege entlang der Bolzenlänge und/oder entlang der Buchsenlänge unterschiedlich sein und im Bereich der Buchsenenden am geringsten sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Bolzen und/oder die Buchse Alternativ oder zusätzlich zu den bereits beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten mit Noppen versehen sein. Durch die Verwendung von Noppen kann sowohl das erfindungsgemäße Übermaß des Bolzens als auch eine Reduzierung der Reibung realisiert werden.
Um den Bolzen gut in die Buchse einführen zu können, und trotzdem das erfindungsgemäße Übermaß nutzen zu können, kann die Höhe der Noppen entlang der Bolzenlänge und/oder entlang der Buchsenlänge unterschiedlich sein und an den Bolzenenden und/oder an den Buchsenenden am geringsten sein.
Der Bolzen und/oder die Buchse kann aus Kunststoff gefertigt sein. Kunststoffe können die unerwünschten Vibrationen gut dämpfen. Durch die Verwendung eines Kunststoffes kann das erfindungsgemäße Gleitlager, insbesondere bei großen Stückzahlen sehr kostengünstig hergestellt werden. Außerdem trägt Kunststoff zur Gewichtsreduzierung bei.
Um trotz des Übermaßes zwischen der Buchse und dem Bolzen eine möglichst geringe Reibung zu erzeugen, kann der Bolzen und/oder die Buchse aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten gefertigt sein.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Lenkung, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit mindestens einem Kreuzgelenk, bei der erfindungsgemäß das mindestens eine Kreuzgelenk mit Gelenklagern nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestattet ist.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Kreuzgelenk einer Lenkung;
2 eine Schnittansicht auf eine erste Ausführungsform eines Gelenklagers;
3 eine Schnittansicht auf eine zweite Ausführungsform eines Gelenklagers.
1 zeigt ein Kreuzgelenk 10 einer Lenkung, beispielsweise eines Nutzfahrzeuges. Das Kreuzgelenk 10 weist als Gleitlager ausgebildete Gelenklager 11, 12 und 19 auf. Um eine unerwünschte Übertragung von Vibrationen von der Lenkung auf ein Lenkrad zu vermeiden, muss ein Spiel zwischen Buchsen 13, 14 und 15 und Bolzen 16, 17 und 18 ausgeschlossen sein und gegebenenfalls das Material von Buchsen 13, 14, 15 und/oder Bolzen 16, 17, 18 einen solchen Elastizitätsgrad aufweisen, dass eine spürbare Schwingungsdämpfung im Lenkungsstrang insgesamt erzielt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform (siehe 2) weist ein Gelenklager 20 einen Bolzen 21 auf, der mit einer Bombierung 22 versehen ist. Durch die Bombierung 22 erhält der Bolzen 21 in seinen Endbereichen gegenüber einer Buchse 23 ein Übermaß, wohingegen der Bolzen 21 zwischen seinen Enden gegenüber der Buchse 23 ein Untermaß aufweist. In einer weiteren Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, dass der Bolzen 21 mehrere hintereinander angeordnete Bombierungen 24, 25 und 26 aufweist. Da der Bolzen 21 im Falle der mehreren hintereinander angeordneten Bombierungen 24, 25 und 26 an seinen Endbereichen und im Mittelbereich gegenüber der Buchse 23 jeweils ein Übermaß aufweist, wohingegen er zwischen den Bereichen mit Übermaß auch Bereiche mit einem Untermaß aufweist, kann mit dem Bolzen 21 sowohl das Spiel zwischen dem Bolzen 21 und der Buchse 23 ausgeschlossen werden als auch die Reibung zwischen dem Bolzen 21 und der Buchse 23 reduziert werden. Der Einfachheit halber sind die unterschiedlichen Bombierungsmöglichkeiten an ein und demselben Bolzen 21 dargestellt, was natürlich nicht der Realität entsprechen kann. Die Buchse 23 ist in eine Gelenkgabel 27 eingepresst. Wie in 1 können bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die Buchse 23 und/oder der Bolzen 21 zumindest partiell aus einem schwingungsdämpfenden Material bestehen.
3 zeigt ein Gelenklager 30 mit einem Bolzen 31 und einer Buchse 32. Die Buchse 32 weist eine Bombierung 34 auf, so dass sie an ihren Enden einen größeren Innendurchmesser aufweist als zwischen ihren Enden. Dadurch kann der Bolzen 31 sehr gut in die Buchse 32 eingesteckt werden. In ihrem mittleren Bereich weist die Buchse 32 gegenüber dem Bolzen 31 ein Untermaß auf, sodass dadurch ein unerwünschtes Spiel zwischen dem Bolzen 31 und der Buchse 32 vermieden wird. Die Buchse 32 ist in eine Gelenkgabel 33 eingepresst. Die Buchse 32 besteht aus einem schwingungsdämpfenden Material. Alternativ hierzu kann der Bolzen 31 zumindest partiell aus einem schwingungsdämpfenden Material bestehen.
Unabhängig von der Ausführungsart der Gelenklager kann der Werkstoff der elastischen Buchse und/oder des Bolzens zumindest partiell vorgesehen und nach Art eines elastischen Schwingungsdämpfers ausgeführt sein. Mittels diesem können die in die miteinander verbundenen Bauteile des Lenkungsstranges eingeleiteten Schwingungen spürbar minimiert bzw. schwingungstechnisch entkoppelt werden.

10: Kreuzgelenk
11: Gelenklager
12: Gelenklager
13: Buchse
14: Buchse
15: Buchse
16: Bolzen
17: Bolzen
18: Bolzen
19: Gelenklager
20: Gelenklager
21: Bolzen
22: Bombierung
23: Buchse
24: Bombierung
25: Bombierung
26: Bombierung
27: Gelenkgabel
30: Gelenklager
31: Bolzen
32: Buchse
33: Gelenkgabel
34: Bombierung

Claims

Lenkung eines Nutzfahrzeugs, mit mindestens einem Kreuzgelenk (10), das mit Gelenklagern (11, 12, 19, 20, 30) ausgestattet ist, welche mit einer Buchse (13, 14, 15, 23, 32) und einem in die Buchse (13, 14, 15, 23, 32) einsteckbaren und relativ zur Buchse (13, 14, 15, 23, 32) drehbaren Bolzen (16, 17, 18, 21, 31) versehen ist, wobei der Außendurchmesser des Bolzens (16, 17, 18, 21, 31) gegenüber dem Innendurchmesser der Buchse (13, 14, 15, 23, 32) ein Übermaß aufweist, und der Werkstoff des Bolzens (16, 17, 18, 21, 31) und/oder der Werkstoff der Buchse (13, 14, 15, 23, 32) bei der Montage von Bolzen (16, 17, 18, 21, 31) und Buchse (13, 14, 15, 23, 32) nur im elastischen Bereich verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Bolzens (16, 17, 18, 21, 31) und/oder der Werkstoff der Buchse (13, 14, 15, 23, 32) schwingungsdämpfende Eigenschaften aufweist, wobei der Bolzen (16, 17, 18, 21, 31) und/oder die Buchse (13, 14, 15, 23, 32) zumindest partiell aus Kunststoff bestehen, und dass entweder der Bolzen (16, 17, 18, 21, 31) oder die Buchse (13, 14, 15, 23, 32) eine einzelne Bombierung (22; 34) oder mehrere hintereinander angeordnete Bombierungen (24, 25, 26) aufweist.
Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (16, 17, 18) und/oder die Buchse (13, 14, 15) mit in Bolzenlängsrichtung und/oder in Buchsenlängsrichtung verlaufenden Stegen versehen ist.
Lenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Stege entlang der Bolzenlänge und/oder entlang der Buchsenlänge unterschiedlich ist und im Bereich der Bolzenenden und/oder im Bereich der Buchsenenden am geringsten ist.
Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (16, 17, 18) und/oder die Buchse (13, 14, 15) mit Noppen versehen sind.
Lenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Noppen entlang der Bolzenlänge und/oder entlang der Buchsenlänge unterschiedlich ist und an den Bolzenenden und/oder an den Buchsenenden am geringsten ist.
Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (16, 17, 18) und/oder die Buchse (13, 14, 15) aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten gefertigt ist.