DE19648854A1

DE19648854A1 - Pendelkugellager

Info

Publication number: DE19648854A1
Application number: DE19648854A
Authority: DE
Inventors: Alexander Zernickel; Herbert Erhardt; Rainer Lutz
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2016-11-27
Also published as: US5839835A; DE19648854C2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Pendelkugellager, insbesondere für Lenkspindeln von Kraftfahrzeugen, mit einer im wesentlichen sphärischen Laufbahn in einem Außenring und mit einer doppelreihigen Laufbahn in einem Innenring für zwei Kugelkränze.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Pendelkugellager, d. h. zweireihige Lager, die aufgrund der hohlkuge ligen Laufbahn winkeleinstellbar sind, sind bereits seit langem bekannt (FAG Standardprogramm, Katalog 41 500/2 DB).

Nachteilig dabei ist, daß die bisherigen Pendelkugellager als Massivlager ausge bildet sind. Dies bedingt eine kostenintensive Fertigung. Es ist weiter von Nachteil, daß solche Pendelkugellager nicht spielfrei sind und genaue Ein baumaße für Welle und Gehäuse erfordern.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeiden der bisheri gen Nachteile ein kostengünstig herstellbares Pendelkugellager zu entwickeln, das insbesondere die Kippbewegung einer Lenkspindel ausgleicht, spielfrei ist und Toleranzen zwischen Gehäuse und Lenkspindel überbrückt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß zumindest eine der Laufbahnen, vorzugsweise die Außenlaufbahn, in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende, elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung derart aufweist, daß wenigstens zwei der nebeneinander angeordneten Lagerkugeln zwischen der Laufbahnwölbung und dieser gegenüberliegenden Laufbahn radial vorgespannt sind.

Ein derart erfindungsgemäß gestaltetes Pendelkugellager ist einerseits spielfrei eingestellt, da in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine Berührung zwischen Laufbahnen und Lagerkugeln gegeben ist, kann aber andererseits mögliche Fluchtungsfehler der Lenkspindel in radialer Richtung nach außen unter Über windung der aus der Laufbahnwölbung herrührenden Elastizität ausgleichen.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß der Außenring als dünnwandige Hülse spanlos hergestellt ist und die Laufbahn an drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten eine Laufbahnwölbung aufweist.

Dieses sogenannte Deltalager läßt sich zum einen kostengünstig herstellen und spannt zum anderen die Lenkspindel von allen Seiten gleichmäßig vor, so daß, wie bereits beschrieben, eine Eigenbewegung der Lenkspindel nur unter Auf hebung der vorgegebenen Elastizität der dünnwandigen Hülse möglich ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 soll der Innenring als ein dünnwandiges Ziehteil hergestellt sein, wobei ein erster die Laufbahn tragender Abschnitt an einem Ende zur Überbrückung des radialen Bauraumes zwischen einem Gehäuse und der Lenkspindel in einen unter einem Winkel von etwa 90° zur Lagerachse verlaufenden zweiten Abschnitt übergeht, der wiederum in einen koaxial zum ersten Abschnitt verlaufenden dritten Abschnitt übergeht.

Auch dieser aus drei Bestandteilen sich zusammensetzende Innenring kann durch Spanlosverfahren kostengünstig hergestellt werden. Der etwa in 90° zur Lagerachse in radialer Richtung verlaufende Mittelabschnitt kann in unterschied licher Ausdehnung gefertigt werden, so daß verschiedene Abstände zwischen Gehäuse und Lenkspindel in einfacher Weise überbrückt werden können.

Aus Anspruch 4 geht hervor, daß der dritte Abschnitt an seinem offenen Ende mit mehreren, gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten Ausnehmun gen versehen ist, so daß federnde Zungen entstehen, die an ihrem Ende mit radial nach innen gerichteten Krallen versehen sind, die in eine Nut der Lenk spindel eingreifen. Diese Art der Ausbildung des Innenringes sorgt für ein problemloses Befestigen des Lagers auf der Lenkspindel.

Dieser dritte Abschnitt kann, wie in einer anderen Variante in Anspruch 5 beschrieben, auch mit einer in Richtung Lenkspindel gerichteten Ausbauchung versehen sein, die in die Nut der Lenkspindel eingreift. Zweckmäßigerweise soll dabei nach Anspruch 6 zur Verbesserung des Formschlusses zwischen Innenring und Lenkspindel in einen Freiraum des Innenringes ein Toleranzring aus einem polymeren Material eingepreßt sein.

Schließlich geht aus Anspruch 7 ein Verfahren zum Herstellen des Außenringes hervor, wobei ein dünnwandiges Band durch einen Formgebungsprozeß ein seitig mit der im wesentlichen sphärischen Lauffläche versehen wird, dieses Band anschließend abgelängt, rundgebogen und an seinen beiden aneinander stoßenden Enden miteinander verschweißt wird, bevor die so entstandene Hülse einem weiteren Umformvorgang zur Erzeugung der von der Kreisform abwei chenden Form unterworfen wird.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Pendelkugellager mit einem teilweise perspektivisch dargestellten Außenring,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Außenringes eines Pendelkugellagers und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Pendelkugellager.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Pendelkugellager besteht aus einem spanlos gefertigten Außenring 1 mit einer im wesentlichen sphärischen Lauf bahn 2, einem ebenfalls spanlos gefertigten Innenring 3 mit zwei rillenförmigen Laufbahnen 4 und zwei darauf abrollenden Kugelkränzen 5, die in einem Käfig 56 geführt sind. Der Außenring 2 ist in ein nicht dargestelltes Gehäuse eingesetzt und lagert gemeinsam mit dem Innenring 3 und den Kugelkränzen 5 eine Lenkspindel 7.

Wie aus den Fig. 1 und 2 entnehmbar, ist die Laufbahn 2 des Außen ringes 1 an drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten mit einer von der Kreisform abweichenden elastischen Laufbahnwölbung 8 versehen. Diese Laufbahnwölbungen 8 sind in radialer Richtung elastisch nachgiebig, so daß einerseits die Lenkspindel 7 in drei Umfangsbereichen fest vorgespannt ist, da die Kugelkränze 5 sowohl an der äußeren Laufbahn 2 als auch an der inneren Laufbahn 4 anliegen, während andererseits eine Eigenbewegung der Lenkspindel 7 unter Überwindung der aus den Laufbahnwölbungen 8 herrüh renden Elastizität radial nach außen möglich ist.

Wie aus den Fig. 1 und 3 weiter ersichtlich, besteht der Innenring 3 aus einem die Laufbahnen 4 tragenden ersten Abschnitt 9, der an einem Ende zur Überbrückung des radialen Bauraums zwischen Gehäuse und Lenkspindel 7 in einen unter 90° zur Lagerachse verlaufenden zweiten Abschnitt 10 übergeht, welcher in einen dritten, die Lenkspindel 7 umschließenden Abschnitt 11 endet. Der Abschnitt 11 verläuft koaxial zum Abschnitt 9.

Der dritte Abschnitt 11 des Innenringes 3 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, mit einer Ausbauchung 12 versehen, die in eine Nut 13 der Lenkspindel 7 ragt. Um einen verbesserten Formschluß zwischen Innenring 3 und Lenkspindel 7 zu be werkstelligen, ist in den Freiraum 14 des Innenringes 3 ein Toleranzring 15 aus einem polymeren Material eingepreßt. Der dritte Abschnitt 11 des Innenringes kann aber auch, wie in Fig. 3 dargestellt, mit gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten Ausnehmungen 16 versehen sein, so daß federnde Zungen 17 entstehen. Diese federnden Zungen 17 weisen an ihren freien Enden radial nach innen gerichtete Krallen 18 auf, die wiederum in eine Nut der Lenkspindel 7 eingreifen.

Falls, wie im Verfahrensanspruch beschrieben, der Außenring 1 ausgehend von einem Band gefertigt wird, empfiehlt es sich, wie in Fig. 2 dargestellt, die Schweißstelle 19 in den lastfreien Bereich zu legen. In diesem lastfreien Bereich werden die Schweißstellen 19 der Laufbahn 2 nicht von den Kugelkränzen 5 überrollt.

Bezugszeichenliste

1

Außenring

2

im wesentlichen sphärische Laufbahn

3

Innenring

4

rillenförmige Laufbahn

5

Kugelkranz

6

Käfig

7

Lenkspindel

8

Laufbahnwölbung

9

erster Abschnitt

10

zweiter Abschnitt

11

dritter Abschnitt

12

Ausbauchung

13

Nut

14

Freiraum

15

Toleranzring

16

Ausnehmung

17

Zunge

18

Kralle

19

Schweißstelle

Claims

1. Pendelkugellager, insbesondere für Lenkspindeln (7) von Kraftfahrzeugen, mit einer im wesentlichen sphärischen Laufbahn (2) in einem Außenring (1) und mit einer doppelreihigen Laufbahn (4) in einem Innenring (3) für zwei Kugelkränze (5), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Laufbahnen (2, 4), vor zugsweise die Außenlaufbahn (2), in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende, elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung (8) derart aufweist, daß wenigstens zwei der nebeneinander angeordneten Lagerku geln (5) zwischen der Laufbahnwölbung (8) und dieser gegenüberliegenden Laufbahn (4) radial vorgespannt sind.

2. Pendelkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen ring (1) als dünnwandige Hülse spanlos hergestellt ist und die Laufbahn (2) an drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten eine Laufbahnwölbung (8) aufweist.

3. Pendelkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen ring (3) als dünnwandiges Ziehteil hergestellt ist, wobei ein erster die Laufbahn (4) tragender Abschnitt (9) an einem Ende zur Überbrückung des radialen Bauraums zwischen einem Gehäuse und der Lenkspindel (7) in einen unter einem Winkel von etwa 90° zur Lagerachse verlaufenden zweiten Abschnitt (10) übergeht, der wiederum in einen koaxial zum ersten Abschnitt (9) ver laufenden dritten Abschnitt (11) übergeht.

4. Pendelkugellager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Abschnitt (11) an seinem offenen Ende mit mehreren, gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten Ausnehmungen (16) versehen ist, so daß federnde Zungen (17) entstehen, die an ihrem Ende mit radial nach innen gerichteten Krallen (18) versehen sind, die in eine Nut (13) der Lenkspindel (7) eingreifen.

5. Pendelkugellager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Abschnitt (11) mit einer in Richtung Lenkspindel (7) gerichteten Ausbauchung (12) versehen ist, die in die Nut (13) der Lenkspindel (7) eingreift.

6. Pendelkugellager nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem von den drei Abschnitten (9, 10, 11) des Innenringes (3) begrenzten Freiraum (14) ein Toleranzring (15) aus einem polymeren Material eingepreßt ist.

7. Verfahren zum Herstellen eines Außenringes (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnwandiges Band durch einen Formgebungsprozeß einseitig mit der im wesentlichen sphärischen Laufbahn (2) versehen wird, dieses Band anschließend abgelängt, rundgebogen und an seinen beiden anein ander stoßenden Enden verschweißt wird, bevor die so entstandene Hülse einem weiteren Umformvorgang zur Erzeugung des von der Kreisform abwei chenden Form unterworfen wird.