DE19961709A1 - Befestigungseinrichtung für eine Lagerung einer Spindel - Google Patents

Befestigungseinrichtung für eine Lagerung einer Spindel

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Abstract

Bei einer Befestigungseinrichtung, insbesondere zum Einstellen eines Axialspiels einer Lagerung einer Spindel, ist ein einteiliges Federmutterelement vorgesehen, welches koaxial zur Spindel angeordnet ist und die Lagerung der Spindel in axialer Richtung fixiert. Das Federmutterelement ist ringscheibenförmig ausgebildet und weist einen äußeren Ringscheibenabschnitt und einen inneren Ringscheibenabschnitt auf. Vorzugsweise kann die Befestigungseinrichtung zur Sicherung einer Lenkspindel eines Fahrzeuges vorgesehen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung, insbeson­ dere zum Einstellen eines Axialspiels einer Lagerung einer Spindel, nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher bezeichneten Art.
Eine Spindel weist bekanntlich eine Lagerung auf, mit der die Spindel zumindest radial geführt wird. Als Lagerung wird übli­ cherweise ein Wälzlager, z. B. ein Schrägkugellager, verwendet. Bei einem Schrägkugellager wird die Spindel auch axial geführt. Dazu wird jedem Ende der Spindel ein derartiges Lager zugeord­ net, wobei ein Schrägkugellager an einem Festpunkt anliegt und das andere Schrägkugellager mittels einer Befestigungseinrich­ tung zum Einstellen des Axialspiels der Lagerung der Spindel gegen den Festpunkt vorgespannt wird.
Bei einer aus der Praxis bekannten Befestigungseinrichtung wird das Wälzlager mittels einer auf die Spindel aufgeschraubten Mutter in axialer Richtung befestigt. Die Befestigungseinrich­ tung weist zwischen einem mit der Lagerschale der Lagerung in Anlage befindlichen Stützring und der aufgeschraubten Mutter eine Tellerfeder auf. Die Tellerfeder erzeugt die erforderliche Vorspannung zum Einstellen des Axialspiels der Lagerung der Spindel. Zusätzlich ist zwischen der Mutter und dem Stützring ein Sicherungsblech angeordnet, mit dem die auf die Spindel aufgeschraubte Mutter axial gesichert wird. An der Spindel ist dafür z. B. eine Längsnut vorgesehen, durch die das Sicherungs­ blech und die Mutter miteinander an der Spindel fixiert werden.
Diese bekannte Befestigungseinrichtung hat den Nachteil, daß aufgrund der Vielzahl von Einzelteilen die Montage der Befesti­ gungseinrichtung an der Spindel relativ zeitaufwendig ist. Dar­ über hinaus werden auch die Fertigungskosten nachteilig beein­ flußt, denn zum einen muß bei der Spindel eine Längsnut für das Sicherungsblech vorgesehen werden und zum anderen muß die Mut­ ter Aufnahmen für die Sicherungsscheibe aufweisen, um die Si­ cherungsscheibe an ihr zu fixieren. Demnach handelt es sich bei der Mutter um eine kostenintensive Sonderanfertigung.
Es wäre denkbar, daß anstatt des Sicherungsbleches eine Klebsi­ cherung an der Mutter vorgesehen ist. Dies hätte jedoch den weiteren Nachteil, daß die Befestigungseinrichtung nicht zer­ störungsfrei von der Spindel lösbar ist. Somit könnte eine Nachstellung des Axialspiels der Lagerung der Spindel nur vor­ genommen werden, wenn auch die Mutter ausgetauscht wird.
Es ist auch bekannt, daß als Befestigungseinrichtung der Lage­ rung der Spindel ein sogenannter Zackenring mit einer Tellerfe­ der verwendet wird. Der Zackenring ist ein Stahlblechring mit durchgestellten Zacken als Widerhaken, die den Ring bzw. die Tellerfeder axial an der Spindel sichern. Auch hier ist keine zerstörungsfreie Demontage der Befestigungseinrichtung möglich, da die aufgestellten Zacken bei der Demontage der Befestigungs­ einrichtung zerstört werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsein­ richtung, insbesondere zum Einstellen eines Axialspiels einer Lagerung einer Spindel zu schaffen, die eine zerstörungsfreie Ein- bzw. Nachstellbarkeit der Lagerung der Spindel ermöglicht und kostengünstig herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Befestigungsein­ richtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspru­ ches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung bietet den Vor­ teil, daß zum Einstellen bzw. Sichern der Lagerung der Spindel lediglich ein Bauteil eingesetzt wird. Dieses Bauteil ist ein Federmutterelement, welches in axialer Richtung auf die Lage­ rung der Spindel wirkt. Das Federmutterelement übernimmt somit einerseits die Aufgabe eines Befestigungs- bzw. Sicherungsele­ ments und andererseits die Aufgabe eines Federelements, welches die erforderliche Vorspannkraft für die Lagerung der Spindel erzeugt. Das an der Spindel fixierte Federmutterelement bewirkt eine vorbestimmte Federkraft, so daß die Lagerung der Spindel spielfrei einstellbar ist.
Die Federcharakteristik des Federmutterelements, die für die Fixierung und die Einstellung der Lagerung der Spindel erfor­ derlich ist, wird durch die Form bzw. die elastische Verform­ barkeit des Federmutterelements ermöglicht.
Diese einteilige Bauweise der erfindungsgemäßen Befestigungs­ einrichtung ermöglicht einerseits eine zerstörungsfreie Ein­ stellung der Lagerung der Spindel und andererseits eine Redu­ zierung der Fertigungskosten.
Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung eignet sich damit in besonderer Weise zur Befestigung einer Lenkspindel eines Kraftfahrzeuges.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Federmutterelement zwei Ringscheibenabschnitte aufweist, die unter Aufbringung einer äußeren Kraft federelastisch in ei­ nen vorbestimmten Winkel zueinander bringbar sind. Der innere Ringscheibenabschnitt läßt sich dabei in einem Gewindegang der Spindel verklemmen, so daß der äußere, mit der Lagerung der Spindel in Anlage befindliche Ringscheibenabschnitt eine Vor­ spannung auf das Lager der Spindel bewirkt und somit die Lage­ rung der Spindel in axialer Richtung sichert.
Erfindungsgemäß sind zur Verklemmung des inneren Ringscheiben­ abschnittes der Federmutterelement an der Spindel z. B. Laschen vorgesehen, die durch entsprechende elastische Umbiegung und der daraus resultierenden Federwirkung im Gewinde der Spindel verklemmt werden, so daß das Federmutterelement auf diese Weise gegen ein eigenständiges Lösen gesichert wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der äußere Ringscheibenab­ schnitt des Federmutterelements Werkzeugaufnahmen aufweist. So­ mit kann das Federmutterelement auf einfachste Weise mittels eines Werkzeuges mit einem Drehmoment beaufschlagt werden, um das Federmutterelement in eine Endposition auf der Spindel zu bringen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel. Es zeigt:
Fig. 1 eine vergrößerte Draufsicht auf ein Federmutterelement einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung;
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht des Federmutterelements nach Fig. 1 entlang der in Fig. 1 angedeuteten Schnitt­ linie; und
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung mit dem Federmutterelement an einer Lenkspindel eines Fahrzeu­ ges.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung, die aus einem Federmutterelement 1 besteht. Das Federmutterelement 1 ist ringscheibenförmig ausgebildet, wobei ein äußerer Ringscheibenabschnitt 2 und ein innerer Ringscheibenabschnitt 3 vorgesehen sind.
Der äußere Ringscheibenabschnitt 2 weist an seinem Außenrand 4 drei Werkzeugaufnahmen 5 auf, die in einem Umfangswinkel von 120° über den Umfang des Außenrandes 4 des äußeren Ringschei­ benabschnittes 2 angeordnet sind. Die Werkzeugaufnahmen 5 sind jeweils mit einer Abwinklung 6 ausgebildet, wobei die Enden der Abwinklung 6 aus der durch die Zeichnungsebene gebildeten Ebene herausstehen.
Der Abstand und die Anzahl der Werkzeugaufnahmen können belie­ big variiert werden. Selbstverständlich können auch andersartig ausgebildete Werkzeugaufnahmen, wie z. B. ein Außensechskant, eine Bohrung oder dergleichen, vorgesehen sein.
Der innere Ringscheibenabschnitt 3 weist mehrere axial nach in­ nen stehende Laschen 7 auf. Jede Lasche 7 bildet ein Ringseg­ ment des Umfangswinkels, wie es in Fig. 1 durch den Doppelpfeil 21 angedeutet ist. Der Winkel jedes Ringsegmentes beträgt etwa 30°, wobei dieser Winkel auch variiert werden kann, und z. B. dadurch ein Verlauf der Ringsegmente aneinander anschließend entsprechend der Steigung eines Gewindes vorgesehen wird. Die Laschen 7 sind gleichmäßig voneinander beabstandet, so daß über den gesamten Umfang des Innenrandes 8 des inneren Ringscheiben­ abschnittes 3 zwölf Laschen 7 angeordnet sind. Alternativ kann die Anzahl der Laschen 7 auch variiert werden, indem z. B. ein größeres oder kleineres Ringsegment für jede Lasche 7 gewählt wird.
Die Laschen 7 sind vorzugsweise nahezu trapezförmig ausgebil­ det, wobei jeweils die kürzeren Grundlinien der trapezförmigen Laschen 7 den Innenrand 8 des inneren Ringscheibenabschnittes 3 bilden.
In Fig. 2 ist eine geschnittene Seitenansicht des Federmut­ terelements 1 dargestellt. Der äußere Ringscheibenabschnitt 2 und der innere Ringscheibenabschnitt 3 sind in einem vorbe­ stimmten Winkel zueinander angeordnet, wobei dieser Winkel durch Aufbringung von äußeren Kräften federelastisch veränder­ bar ist. Somit können z. B. die nach innen stehenden Laschen 7 des inneren Ringscheibenabschnittes 3 entsprechend nach unten gebogen werden, so daß auf den äußeren Ringscheibenabschnitt 2 eine entsprechende Kraft wirkt. Diese Kraft kann z. B. als Vor­ spannung einer Lagerung einer Spindel dienen, so daß die Spin­ del spielfrei gelagert werden kann.
Die Schnittfläche in Fig. 2 verläuft unter anderem durch eine mit der Abwinklung 6 ausgebildete Werkzeugaufnahme 5. Aus die­ ser Schnittansicht wird deutlich, daß das Ende der Abwinklung 6 in Fig. 2 nach unten gerichtet ist.
Der zwischen dem äußeren Ringscheibenabschnitt 2 und einer im rechten Winkel zur Rotationsachse 19 des Federmutterelements 1 verlaufenden Ebene 20 gebildete Winkel 18 ist vorzugsweise ein spitzer Winkel. Damit wird bei der Montage des Federmutterele­ ments zunächst ein planes Aufliegen des äußeren, eine Auflage­ fläche 17 auf einer Lagerung 10 bildenden Ringscheibenabschnit­ tes 2 verhindert, so daß eine entsprechende Veränderung des Winkels 18 nur durch Umbiegung des äußeren Ringscheibenab­ schnittes 2 möglich ist. Durch die Umbiegung wird in vorteil­ hafter Weise eine Vorspannung auf ein Lager einer Spindel be­ wirkt, wie es beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist.
Der Winkel 18 beträgt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 13°, wobei dieser auch verändert werden kann, insbesondere wenn das Federmutterelement 1 an die Abmessungen einer Spindel bzw. an das Gewinde der Spindel anzupassen ist.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung bei einer mit vorbestimmten Abmessungen vorgegebenen Lenkspindel 9 eines Fahrzeuges zum Einstellen des Axialspiels der Lagerung 10 der Lenkspindel 9, wobei hier die dem Lenkrad abgewandte Seite der Lenkspindel 9 dargestellt ist.
Die Lenkspindel 9 ist durch ein Mantelrohr 11 umhüllt und mit­ tels eines Kugellagers 12 in dem Mantelrohr 11 gelagert.
Das Kugellager 12 besteht im wesentlichen aus jeweils einer äu­ ßeren Lagerschale 13, die an dem Mantelrohr 11 fixiert ist, und einer inneren Lagerschale 14, die mittels eines Stützringes 15 vorgespannt wird. Der Stützring 15 wird durch das Federmut­ terelement 1 in axialer Richtung gesichert.
Das Federmutterelement 1 wird bei der Montage in axialer Rich­ tung über die Lenkspindel 9 geführt. Dabei springen die Laschen 7 des inneren Ringscheibenabschnittes 3 über ein Gewinde 16 der Lenkspindel 9 bis sich der äußere Ringscheibenabschnitt 2 mit dem Stützring 15 der Lagerung 10 in planer Anlage befindet.
Um die Lagerung 10 mit einem vorbestimmten Vorspanndrehmoment zu beaufschlagen, wird das Federmutterelement 1 mittels eines in die Werkzeugaufnahme 5 eingreifenden Werkzeuges in seine Endposition gebracht. Als Werkzeugaufnahmen 5 werden in Fig. 3 Abwinklungen 6 verwendet, in die ein Spezialwerkzeug form­ schlüssig eingreift.
Das Zusammenwirken von den im Gewinde 16 verklemmten Laschen 7 des Federmutterelements 1 und dem äußeren Ringscheibenabschnitt 2 bewirkt, daß einerseits ein selbständiges Lösen des Federmut­ terelements 1 verhindert und andererseits eine ausreichende Vorspannung auf das Lager 10 der Lenkspindel 9 erzeugt wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die Lenkspindel 9 des Fahrzeu­ ges spielfrei in dem Mantelrohr 11 gelagert ist.
Zum Nachstellen des Lagers 10 bzw. zur Demontage kann das Fe­ dermutterelement 1 durch Beaufschlagung eines entsprechenden Drehmoments, welches durch das in die Abwinklungen 6 eingrei­ fende Werkzeug aufbringbar ist, wieder gelöst werden. Auf diese Weise wird eine zerstörungsfreie Demontage vorzugsweise zur Nachstellung oder Wartung des Lagers 12 in vorteilhafter Weise ermöglicht.
Die jeweils erforderliche Federcharakteristik des Federmut­ terelements 1 kann durch ihre Form, insbesondere durch die Va­ riation des zwischen dem äußeren Ringscheibenabschnitt 2 und der rechtwinklig zur Rotationsachse 19 angeordneten Ebene 20, d. h. des vorgesehenen Winkels 18, erreicht werden.
Es ist möglich, daß z. B. der Innendurchmesser, die Anzahl der Laschen und/oder der verwendete Werkstoff für das Federmut­ terelement 1 verändert werden, um das Federmutterelement 1 op­ timal auf die jeweils vorliegende Spindel anzupassen.
Vorzugsweise wird als Werkstoff für das Federmutterelement 1 ein hochlegierter Chromnickelstahl verwendet. Der Innendurch­ messer des Federmutterelements 1 beträgt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 23,6 mm. Der Außendurchmesser des Fe­ dermutterelements 1 beträgt etwa 41 mm.

Claims (12)

1. Befestigungseinrichtung, insbesondere zum Einstellen eines Axialspiels einer Lagerung einer Spindel, dadurch gekennzeichnet, daß ein einteiliges Federmutterelement (1) vorgesehen ist, welches koaxial zur Spindel (9) angeordnet ist und die Lage­ rung (10) der Spindel (9) in axialer Richtung fixiert.
2. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federmutterelement (1) ringscheibenförmig ausgebil­ det ist, wobei ein äußerer Ringscheibenabschnitt (2) und ein innerer Ringscheibenabschnitt (3) vorgesehen ist.
3. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringscheibenabschnitt (2) als mit der Lage­ rung (10) in Anlage befindliche Auflagefläche (17) ausgebil­ det ist.
4. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringscheibenabschnitt (3) mehrere radial nach innen stehende Laschen (7) aufweist, welche federbela­ stet in einem Gewinde (16) der Spindel (9) fixierbar sind.
5. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringscheibenabschnitt (2) und eine im rechten Winkel zur Rotationsachse (19) des Federmutterelements (1) verlaufende Ebene (20) einen spitzen Winkel (18) einschlie­ ßen.
6. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (18) etwa 13° beträgt.
7. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lasche (7) ein Ringsegment von etwa 30° bildet.
8. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (7) wenigstens annähernd trapezförmig ausge­ bildet sind, wobei die kürzeren Grundlinien der trapezförmi­ gen Laschen (7) einen Innenrand (8) des inneren Ringschei­ benabschnittes (3) bilden.
9. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Außenrand (4) des äußeren Ringscheibenabschnit­ tes (2) wenigstens eine Werkzeugaufnahme (5) zur Beaufschla­ gung des Federmutterelements (1) mit einem Drehmoment vorge­ sehen ist.
10. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme (5) mit einer Abwinklung (6) ausge­ bildet ist.
11. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwinklungen (6) jeweils in einem Umfangswinkel von 120° zueinander beabstandet sind.
12. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Befestigung für eine Lenkspindel (9) eines Fahr­ zeuges vorgesehen ist.
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