EP1179144A1 - Wälzlager zur lagerung einer lenkwelle - Google Patents

Wälzlager zur lagerung einer lenkwelle

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EP1179144A1
EP1179144A1 EP00925258A EP00925258A EP1179144A1 EP 1179144 A1 EP1179144 A1 EP 1179144A1 EP 00925258 A EP00925258 A EP 00925258A EP 00925258 A EP00925258 A EP 00925258A EP 1179144 A1 EP1179144 A1 EP 1179144A1
Authority
EP
European Patent Office
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bearing
ring
rolling bearing
tolerance ring
rolling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00925258A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Erhardt
Rainer Lutz
Uwe Wunderlich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
INA Schaeffler KG
INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INA Schaeffler KG, INA Waelzlager Schaeffler OHG filed Critical INA Schaeffler KG
Publication of EP1179144A1 publication Critical patent/EP1179144A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C25/083—Ball or roller bearings self-adjusting with resilient means acting axially on a race ring to preload the bearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
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    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/06—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement by means of parts of rubber or like materials
    • F16C27/066—Ball or roller bearings
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    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
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    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/073—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between shaft and inner race ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/0829—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial loading of both hub and shaft by an intermediate ring or sleeve
    • F16D1/0835—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial loading of both hub and shaft by an intermediate ring or sleeve due to the elasticity of the ring or sleeve
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    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/20—Land vehicles
    • F16C2326/24—Steering systems, e.g. steering rods or columns

Definitions

  • the invention relates to a roller bearing for mounting a steering shaft, consisting of two bearing rings with roller bodies arranged between them, the inner ring being received by a tolerance ring made of an elastically resilient polymeric material and means for transmitting the electrical current from the steering shaft to a steering tube receiving the roller bearing are.
  • the invention relates to a steering bearing, the outer ring of which is received by a tolerance ring made of an elastically resilient polymeric material.
  • Rolling bearings of this type are used for mounting steering shafts in steering columns of motor vehicles.
  • the bearing is an angular contact ball bearing, which is used together with another angular contact ball bearing and forms a bearing arrangement with this additional angular contact ball bearing and different preloading and supporting elements.
  • Such a bearing arrangement is previously described in DE 40 13 655 C2.
  • a generic angular contact ball bearing as is often used for the bearing of steering shafts, is previously known from DE 38 08 556 A1.
  • the inner ring is received by a Toieranzring made of plastic, which engages behind the inner and outer ring with a radial projection.
  • a spring element in the form of a spring ring is arranged, which is held in the tolerance ring by a locking disk, which is also secured in the tolerance ring by a radially inward projection.
  • a bearing is used as an upper steering bearing in a steering column, means for transmitting the electrical current from the steering shaft via the roller bearing to the receiving steering tube must be present. This is necessary to activate the signal horn or to deploy the airbag.
  • the conductive connection between the steering shaft and steering tube can, for example, be such that a clock spring connects the steering shaft and steering tube in a conductive manner.
  • a conductive intermediate ring is arranged in the upper steering bearing, which creates a current-conducting connection between the steering shaft and the inner bearing ring. In this case, the power is transmitted via the steering shaft, conductive intermediate ring, inner race, rolling element, outer race to the steering tube.
  • an additional part namely the clock spring or the intermediate ring must be manufactured and handled. This makes the assembly process more expensive and increases the price of the steering bearing.
  • the object of the invention is therefore to develop a steering bearing, the manufacture and assembly of which is simplified.
  • this object is achieved according to the characterizing part of claim 1 in that the tolerance ring is made of an electrically conductive polymeric material.
  • the conductive connection between the steering shaft and steering tube is thus taken over by an inherent component of the steering bearing itself.
  • immanent is to be understood literally as “inherent, containing in the matter concerned”. It is obvious that this simplifies the assembly of a steering bearing, since an additional component that takes over the power line does not have to be manufactured and does not have to be handled.
  • the electrical properties of plastics are usually such that they are used as insulating materials. Appropriate measures, however, can be used to increase the electrical conductivity to such an extent that they behave like metals, ie conduct the electrical current.
  • the conductivity of the polymeric material is realized by adding carbon, steel fibers or soot particles. This has the advantage that the conductivity of the polymer plastic is already present during its manufacturing process, so that post-treatment of the finished plastic part is not necessary.
  • the conductivity of the polymeric material can also be produced by a metallic coating, wherein according to claim 4 this metallic coating should be applied galvanically, chemically or by PVD processes.
  • Galvanic process engineering basically allows components of almost any shape to be provided with dense, non-porous and firmly adhering metal coatings.
  • the deposition is carried out in a known manner from aqueous solutions which contain the metal to be deposited in the form of ions. By applying voltage, the metal ions are transported to the component surfaces, where they are reduced and adhered to the surface.
  • the chemical or electroless metallization is carried out in a known manner in such a way that metal ions are precipitated from a salt solution by reducing agents.
  • the metallic precipitate that forms is deposited on the component.
  • the metal layers deposited during direct currentless metallization are generally very thin, with layer thicknesses in the range from 1 to 5 ⁇ m being common.
  • Metal layers deposited in such a currentless manner can then be galvanically reinforced if required.
  • PVD processes to be layers which are produced on the principle of "physical vapor deposition", ie they are formed by the deposition of atoms or molecules from the gas phase.
  • the layer thickness range of these layers can range from a few tenths of a ⁇ m to a few millimeters.
  • the PVD processes include vacuum evaporation (sputtering), sputtering (sputtering layers) and ion plating.
  • vacuum evaporation metal is evaporated in a known manner in a vacuum chamber and is deposited on the surface of the component.
  • the advantage of this process lies in the high separation speed. In general, only thin layers down to approx. 1 ⁇ m are deposited in these processes, because tensions can occur in thicker coatings due to the relatively high process temperature, which can lead to crack formation and delamination.
  • the coating material is knocked out of a target by noble gases generated in a glow discharge plasma, atomized and deposited on the component mounted near the target.
  • the metallic coating should be a copper or a silver layer. Both metals are particularly advantageous because, on the one hand, they have a very high electrical conductivity and, on the other hand, they can also be deposited relatively easily onto a plastic component using the methods described above.
  • the tolerance ring is made of a conductive polyamide.
  • Polyamides are known to the person skilled in the art because of their outstanding mechanical properties known. In particular, they have good dimensional stability under heat and are very resistant to fuels and lubricants.
  • the rolling bearing is filled with an electrically conductive grease.
  • Such greases usually contain a 20% copper content and ensure that the current transfer from the inner ring to the rolling element and the outer ring is improved.
  • roller bearing is designed as an angular contact ball bearing
  • the tolerance ring has resilient retaining tongues over part of its axial length due to recesses evenly spaced apart in the circumferential direction, which engage behind the inner ring with a radial projection
  • a clamping element at the other end of the tolerance ring is arranged for the axial preloading of the bearing and the bearing balls are guided in a cage which at one end has a radially outwardly facing first projection which engages behind the outer bearing ring and at the other end a radially inwardly facing second projection which engages behind the inner bearing ring owns.
  • the tensioning element should be designed as a corrugated spring which engages with corresponding recesses of the tolerance ring with uniformly spaced axial projections. In this way, a captive bearing assembly is formed with simple means, which can be handled very well.
  • a second special embodiment of a steering bearing emerges from claim 10. Thereafter, the bearing outer ring should be formed in two parts, the tolerance ring form a component integrally connected with a spring and have radially elastic projections and axially elastic ribs on the opposite side of a radially inwardly projecting flange of the bearing inner ring.
  • the roller bearing can also be designed with a tolerance ring made of an electrically conductive polymeric material which, in reverse of the procedure, receives the bearing outer ring of a roller bearing with its inner receiving bore.
  • the bearing outer ring is designed as a thin-walled, slotted sleeve which surrounds the bearing needles with pretension and which is in turn surrounded by the tolerance ring with pretension.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a steering column bearing
  • Fig. 2, 3, 4 shows a longitudinal section through differently designed steering bearings.
  • the steering column 1 shown in Figure 1 consists of the steering shaft 2, which is rotatably mounted at its upper and at its lower end via two spaced needle bearings 4 in the stationary steering tube 3.
  • the needle bearings 4 shown enlarged in FIG. 2 consist of the thin-walled sleeve 5, which has the continuous slot 6 at one point on its circumference.
  • the inner circumferential surface of the sleeve 5 forms the outer raceway (not designated) for the bearing needles 8 guided in the cage 7.
  • the second raceway of the bearing needles 8 is formed by the circumferential surface of the steering shaft 2.
  • the slotted sleeve 5 is surrounded by the elastic tolerance ring 9 ben, so that the bearing needles 8 are held by the tolerance ring 9 or the slotted sleeve 5 under tension, ie the needle bearing 4 is set without play.
  • the elastic tolerance ring 9 is provided on its outer lateral surface with knobs 10 and 11 which are arranged next to one another and which have a different radial extent. If the tolerance ring 9 is now made from an electrically conductive polymeric material in the manner according to the invention, the current flow through the needle bearing 4 can start from the metallic steering shaft 2 via the metallic bearing needles 8 of the sleeve 5 and the conductive tolerance ring 9 to the metallic steering tube 3.
  • the angular contact ball bearing 12 shown in FIG. 3 consists of two non-cutting bearing rings 13 and 14, between which bearing balls 15 which are guided in the cage 16 roll on associated raceways.
  • the bearing rings 13, 14 are made without cutting from St4 or 16MnCr5 steel, case-hardened and tempered.
  • the cage 16 engages behind the bearing outer ring 13 on the left side with a radially outwardly directed first projection 17 and engages behind the bearing inner ring 14 on the other side with the radially inwardly directed second projection 18.
  • the inner ring surface of the bearing inner ring 14 sits on the tolerance ring 19, which in turn is made in accordance with the invention from an electrically conductive polymeric material.
  • This tolerance ring 19 is subdivided into holding tongues 21 by recesses 20 which are evenly spaced apart around its circumference and which engage behind the bearing inner ring 14 with the radially outward projection 22. In this way, a captive unit is formed by the tolerance ring 19 and the bearing cage 16.
  • the tolerance ring 19 is equipped with a corrugated spring 23 which has axially directed projections 24 which engage in associated recesses 25 of the tolerance ring 19.
  • the electrical current is again conducted via the steering shaft 2, not shown, the conductive higen tolerance ring 19, the bearing inner ring 14, the bearing balls 15 and the bearing outer ring 13 to the steering tube 3, also not shown.
  • the ball bearing 26 consists of the bearing outer ring 27, the two partial rings 28, 29 of which are received by the sleeve 30 with ribs folded inwards.
  • the other raceway for the bearing balls 33 is formed by the bearing inner ring 31, which has a radially inwardly projecting flange 32 on the left side.
  • the tolerance ring 34 is in turn made of a conductive polymeric material and is arranged within the receiving bore of the bearing inner ring 31.
  • a spring 35 which consists of the same polymeric material as the tolerance ring 34 and is made in one piece with it, borders on the right end face of the tolerance ring 34.
  • a plurality of ribs 36 arranged one behind the other in the circumferential direction serve as spring elements.
  • the tolerance ring 34 has a plurality of radially elastic projections 38 which protrude into the area of the bore of the tolerance ring 34. These projections 38 can snap into recesses 39 in the steering shaft 2 and are supported within the recesses 39 on supporting surfaces 40, the supporting surfaces 40 preferably being located in planes perpendicular to the steering shaft axis.
  • the current transfer takes place in the manner already described from the steering shaft 2 via the conductive tolerance ring 34, via the bearing inner ring 31, the bearing balls 33 and the bearing outer ring 27 to the steering tube 3.

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Abstract

Ein Lenkungslager (12, 26) zur Lagerung einer Lenkwelle (2) in einem Lenkrohr (3) weist einen Lagerinnenring (14, 31) auf, der von einem Toleranzring (19, 34) aus einem polymeren Werkstoff aufgenommen ist. Erfindungsgemäß ist dieser polymere Werkstoff elektrisch leitend, so daß in einfacher Weise ein Stromübergang ausgehend von der Lenkwelle (2) über den Toleranzring (19, 24), dem Lagerinnenring (14, 31), die Lagerkugeln (15, 33) und dem Lageraußenring (13, 27) zum Lenkrohr erfolgen kann.

Description

Wälzlager zur Lagerung einer Lenkwelle
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager zur Lagerung einer Lenkwelle, bestehend aus zwei Lagerringen mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern, wobei der Innenring von einem Toleranzring aus einem elastisch federnden polymeren Werkstoff aufgenommen ist und Mittel zur Übertragung des elektrischen Stroms von der Lenkwelle zu einem das Wälzlager aufnehmenden Lenkrohr vorhanden sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Lenkungslager, dessen Außenring von einem Toleranzring aus einem elastisch federnden polymeren Werkstoff aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Wälzlager werden zur Lagerung von Lenkwellen in Lenksäulen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. In den meisten Fällen ist das Lager ein Schrägkugellager, das zusammen mit einem weiteren Schrägkugellager eingesetzt ist 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 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 Toieranzring aus einem Kunststoff aufgenommen, der den Innen- und Außenring mit einem radialen Vorsprung hintergreift. Am ande- ren axialen Ende des Innenringes ist ein Federelement in Form eines Federringes 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 den 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 Lenkwelle und innerem Lagerring herstellt. Die Stromübertragung erfolgt in diesem Fall über Lenkwelle, leitenden Zwischenring, inneren Laufring, Wälzkörper, äußeren Laufring bis hin zum Lenkrohr. Nachteilig dabei ist, daß in beiden Fällen ein zusätzliches Teil, nämlich die Wickelfeder oder der Zwischenring gefertigt und gehandhabt werden müssen. Das verteuert den Montagevorgang und erhöht den Preis des Lenkungslagers.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lenkungslager zu entwickeln, dessen Herstellung und Montage vereinfacht ist.
Erfindunsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der Toleranzring aus einem elektrisch leitenden polymeren Werkstoff hergestellt ist. Nach der Erfindung wird also die leitende Verbindung zwischen Lenkwelle und Lenkrohr durch einen immanenten Bestandteil des Lenkungslagers selbst übernommen. Unter immanent ist dabei im wörtlichen Sinne "innewohnend, in der betreffenden Sache enthaltend" zu verstehen. Es liegt auf der Hand, daß dadurch die Montage eines Lenkungslagers vereinfacht ist, da ein die Stromleitung übernehmendes zusätzliches Bauteil nicht gefertigt und nicht gehandhabt werden muß. Nun sind zwar die elektrischen Eigenschaften von Kunststoffen in der Regel so, daß diese als Isolierstoffe verwendet werden. Durch geeignete Maßnahmen kann man jedoch die elektrische Leitfähigkeit soweit erhöhen, daß sie sich wie Metalle verhalten, d. h. den elektrischen Strom leiten. So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die Leitfähigkeit des polymeren Werkstoffes durch Zusatz von Kohle-, Stahlfasem oder Rußpartikeln realisiert ist. Dies hat den Vorteil, daß die Leitfähigkeit des polymeren Kunststoffes bereits während seines Fertigungsprozesses gegeben ist, so daß eine Nachbehandlung des fertigen Kuπststoffteiles nicht erforderlich ist.
Aus Anspruch 3 geht hervor, daß die Leitfähigkeit des polymeren Werkstoffes auch durch einen metallischen Überzug hergestellt werden kann, wobei gemäß Anspruch 4 dieser metallische Überzug galvanisch, chemisch oder durch PVD- Verfahren aufgebracht sein soll.
Bei den galvanischen Verfahren ist es erforderlich, nach dem Reinigen und Aufrauhen eine leitende Schicht, auf den Kunststoff aufzubringen. Die galvanische Verfahrenstechnik erlaubt es grundsätzlich, nahezu beliebig geformte Bauteile mit dichten, porenfreien und festhaftenden Metallüberzügen zu versehen. Die Abscheidung erfolgt in bekannter Weise aus wässrigen Lösungen, welche das abzuscheidende Metall in Form von Ionen enthalten. Durch Anlegen von Spannung werden die Metallionen an die Bauteilenoberflächen transportiert, dort reduziert und haftfest auf der Oberfläche angelagert.
Die chemische oder stromlose Metallisierung erfolgt in bekannter Weise derart, daß Metallione aus einer Salzlösung durch Reduktionsmittel ausgefällt werden. Der sich bildende metallische Niederschlag schlägt sich auf dem Bauteil nieder. Die beim direkten stromlosen Metallisieren abgeschiedenen Metallschich- ten sind jedoch im allgemeinen sehr dünn, wobei Schichtdicken im Bereich von 1 bis 5μm üblich sind. Derartig stromlos abgeschiedene Metallschichten können dann auch bei Bedarf galvanisch verstärkt werden. Unter PVD-Verfahren versteht der Fachmann Schichten, die nach dem Prinzip "Physical Vapour Deposition" erzeugt werden, d. h. sie entstehen durch Abscheiden von Atomen oder Molekülen aus der Gasphase. Der Schichtdickenbereich dieser Schichten kann dabei von einigen Zehntel μm bis zu einigen Millimetern reichen. Zu den PVD-Verfahren zählen das Vakuumaufdampfverfahren (Bedampfen), das Sputtem (Zerstäubungsschichten) und das lonenplat- tieren. Bei Vakuumaufdampfen wird dabei in bekannter Weise in einer Vakuumkammer Metall verdampft, welches sich auf der Oberfläche des Bauteils niederschlägt. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der hohen Abscheidege- schwindigkeit. Im allgemeinen werden bei diesen Verfahren nur dünne Schichten bis zu ca. 1 μm abgeschieden, weil in dickeren Überzügen infolge der relativ hohen Prozeßtemperatur Spannungen auftreten können, die zu Rißbildungen und zur Schichtablösung führen können. Beim Sputtem wird das Beschichtungsmaterial durch in einem Glimmentladungsplasma erzeugte Edelga- sionen aus einem Target herausgeschlagen, zerstäubt und auf dem in der Nähe des Targets angebrachten Bauteil niedergeschlagen. Durch die hohe Teilchenenergie werden beim Sputtem sehr haftfeste Beschichtungen erreicht. Beim lonenplattieren wird das zum Teil ionisierte dampfförmige Beschichtungsmaterial auf dem auf eine negative Vorspannung gebrachten Bauteil ab- geschieden. Das Beschichtungsmaterial trifft dabei mit hoher Energie auf das Substrat auf. Dies führt einerseits zu guten Haftfestigkeiten, kann andererseits aber die thermische Belastung des Bauteils unter Umständen übersteigen.
Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, daß der metallische Überzug eine Kupfer- oder eine Silberschicht sein soll. Beide Metalle sind besonders vorteilhaft, da sie einerseits eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen und sich andererseits auch relativ einfach auf einen Kunststoff bauteil durch die vorstehend beschriebenen Verfahren abscheiden lassen.
Nach einem anderen zusätzlichen Merkmal ist gemäß Anspruch 6 vorgesehen, daß der Toleranzring aus einem leitfähigen Polyamid hergestellt ist. Polyamide sind dem Fachmann wegen ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften bekannt. Sie besitzen insbesondere eine gute Formbeständigkeit in der Wärme und sind gegen Treib- und Schmierstoffe sehr beständig.
Aus Anspruch 7 geht hervor, daß das Wälzlager mit einem elektrisch leitfähi- gern Fett befüllt ist. Derartige Fette enthalten in der Regel einen 20%igen Kupferanteil und sorgen dafür, daß der Stromübergang von innenring zu Wälzkörper und Außenring verbessert ist.
In den Ansprüchen 8, 9, 10, 11 und 12 sind konkrete Ausführungsformen von Wälzlagern beschrieben, die mit einem elektrisch leitfähigen Toleranzring aus einem polymeren Werkstoff hergestellt sind. Nach Anspruch 8 ist vorgesehen, daß das Wälzlager als ein Schrägkugellager ausgebildet ist, dessen Toleranzring durch gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Aussparungen über einen Teil seiner axialen Länge federnde Haltezungen aufweist, die den Innenring mit einem radialen Vorsprung hintergreifen, am anderen Ende des Toleranzringes ein Spannelement zum axialen Vorspannen des Lagers angeordnet ist und die Lagerkugeln in einem Käfig geführt sind, der an einem Ende einen radial nach außen weisenden, den Lageraußenring hiπtergreifen- den ersten Vorsprung und am anderen Ende einen radial nach innen weisen- den, den Lagerinnenring hintergreifenden zweiten Vorsprung besitzt. Gemäß Anspruch 9 soll bei einer solchen Ausbildung eines Schrägkugellagers das Spannelement als eine Wellfeder ausgebildet sein, die mit gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten axialen Vorsprüngen in zugehörige Ausnehmungen des Toleranzringes eingreift. Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln eine verliersichere Lagerbaueinheit gebildet, die sich sehr gut handhaben läßt.
Eine zweite spezielle Ausführungsform eines Lenkungslagers geht aus Anspruch 10 hervor. Danach soll der Lageraußenring zweiteilig ausgebildet sein, der Toleranzring ein mit einer Feder einstückg verbundenes Bauteil bilden und auf der abgewandten Seite eines radial nach innen vorstehenden Flansches des Lagerinnenringes radial elastische Vorsprünge und axial elastische Rippen besitzen. Schließlich geht aus dem zweiten selbständigen Anspruch 11 hervor, daß das Wälzlager mit einem Toleranzring aus einem elektrisch leitenden polymeren Werkstoff auch derart ausgebildet sein kann, der in Umkehrung der Verfahrensweise mit seiner inneren Aufnahmebohrung den Lageraußenring eines Wälzlagers aufnimmt. In diesem Fall ist in vorteilhafter Weise nach Anspruch 12 vorgesehen, daß der Lageraußenring als eine dünnwandige geschlitzte, die Lagernadeln mit Vorspannung umschließende Hülse ausgebildet ist, die wiederum vom Toleranzring mit Vorspannung umschlossen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Lenksäulenlagerung;
Fig. 2, 3, 4 einen Längsschnitt durch verschiedenartig ausgebildete Lenkungslager.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die in Figur 1 dargestellte Lenksäule 1 besteht aus der Lenkwelle 2, die an ihrem oberen und an ihrem unteren Ende über zwei voneinander beabstandete Nadellager 4 im ortsfest angeordneten Lenkrohr 3 drehbar gelagert ist.
Die in Figur 2 vergrößert dargestellten Nadellager 4 bestehen aus der dünnwandigen Hülse 5, die an einer Stelle ihres Umfanges den durchgehenden Schlitz 6 aufweist. Die innere Mantelfläche der Hülse 5 bildet die nicht bezeichnete äußere Laufbahn für die im Käfig 7 geführten Lagernadeln 8. Die zweite Laufbahn der Lagernadeln 8 wird von der Mantelfläche der Lenkwelle 2 gebildet. Die geschlitzte Hülse 5 ist von dem elastischen Toleranzring 9 umge- ben, so daß die Lagernadeln 8 durch den Toleranzring 9 bzw. die geschlitzte Hülse 5 unter Vorspannung gehalten sind, d. h. der Nadellager 4 ist spielfrei eingestellt.
Wie die Figur 2 weiter zeigt, ist der elastische Toleranzring 9 an seiner äußeren Mantelfläche mit nebeneinander angeordneten Noppen 10 und 11 versehen, die eine unterschiedliche radiale Ausdehnung aufweisen. Ist nun in erfindungsgemäßer Weise der Toleranzring 9 aus einem elektrisch leitenden polymeren Werkstoff hergestellt, so kann der Stromfluß durch das Nadellager 4 beginnend von der metallischen Lenkwelle 2 über die metallischen Lagernadeln 8 der Hülse 5 und den leitfähigen Toleranzring 9 bis zum metallischen Lenkrohr 3 erfolgen.
Das in Figur 3 gezeigte Schrägkugellager 12 besteht aus zwei spanlos herge- stellten Lagerringen 13 und 14, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen in dem Käfig 16 geführte Lagerkugeln 15 abwälzen. Die Lagerringe 13, 14 sind spanlos aus dem Stahl St4 oder 16MnCr5 gefertigt, einsatzgehärtet und angelassen. Der Käfig 16 hintergreift auf der linken Seite mit einem radial nach außen gerichteten ersten Vorsprung 17 den Lageraußenring 13 und hintergreift auf der anderen Seite mit dem radial nach innen gerichteten zweiten Vorsprung 18 den Lagerinnenring 14. Der Lagerinnenring 14 sitzt mit seiner inneren Mantelfläche auf dem Toleranzring 19, der wiederum in erfindungsgemäßer Weise aus einem elektrisch leitenden polymeren Werkstoff hergestellt ist. Dieser Toleranzring 19 ist durch gleichmäßig um seinen Umfang voneinander be- abstandete Aussparungen 20 in Haltezungen 21 untergliedert, die mit dem radial nach außen gerichteten Vorsprung 22 den Lagerinnenring 14 hintergreifen. Auf diese Weise ist durch den Toleranzring 19 und den Lagerkäfig 16 eine unverlierbare Baueinheit gebildet. An der den federnden Haltezungen abgewandten Seite ist der Toleranzring 19 mit einer Wellfeder 23 bestückt, die axial gerichtete Vorsprünge 24 besitzt, welche in zugehörige Ausnehmungen 25 des Toleranzringes 19 eingreifen. Die Leitugn des elektrischen Stromes erfolgt in diesem Fall wiederum über die nicht gezeigte Lenkwelle 2, den leitfä- higen Toleranzring 19, den Lagerinnenring 14, die Lagerkugeln 15 und dem Lageraußenring 13 bis zum ebenfalls nicht dargestellten Lenkrohr 3.
Das Kugellager 26 gemäß Figur 4 besteht aus dem Lageraußenring 27, des- sen zwei Teilringe 28, 29 von der Hülse 30 mit nach innen umgelegten Borden aufgenommen sind. Die andere Laufbahn für die Lagerkugeln 33 wird von dem Lagerinnenring 31 gebildet, der linksseitig einen radial nach innen vorstehenden Flansch 32 aufweist. Der Toleranzring 34 ist wiederum aus einem leitfähigen polymeren Werkstoff gefertigt und innerhalb der Aufnahmebohrung des Lagerinnenringes 31 angeordnet. An der rechten Stirnseite des Toleranzringes 34 grenzt eine Feder 35 an, die aus denselben polymeren Werkstoff wie der Toleranzring 34 besteht und mit diesem einstückig ausgeführt ist. Als Federelemente dienen mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Rippen 36. Diese sind axial nach außen gewölbt und verformen sich elastisch, wenn über einen Anlagering 37 eine Axialkraft auf das festgehaltene Kugellager 26 ausgeübt wird. Um diese Wälzlagerbaueinheit auf die Lenkwelle 2 in einfacher Weise axial so festzulegen, daß ein Zurückschieben nicht mehr möglich ist, weist der Toleranzring 34 mehrere radial elastische Vorsprünge 38 auf, die in den Bereich der Bohrung des Toleranzringes 34 hineinragen. Diese Vor- sprünge 38 können in Ausnehmungen 39 der Lenkwelle 2 einrasten und sich innerhalb der Ausnehmungen 39 an Stützflächen 40 abgestützen, wobei die Stützflächen 40 sich vorzugsweise in zur Lenkwellenachse rechtwinkeligen Ebenen befinden. Auch hier erfolgt wiederum der Stromübegang in der bereits vorbeschriebenen Weise von der Lenkwelle 2 über den leitfähigen Toleranz- ring 34, über den Lagerinnenring 31 , die Lagerkugeln 33 sowie den Lageraußenring 27 bis zum Lenkrohr 3. Bezugszeichen
Lenksäule
Lenkwelle 32 Flansch
Lenkrohr 33 Lagerkugel
Nadellager 34 Toleranzring
Hülse 35 Feder
Schlitz 36 Rippen
Käfig 37 Anlagering
Lagernadel 38 radialer Vorsprung
Toleranzring 39 Ausnehmung
Noppe 40 Stützfläche
Noppe
Schrägkugellager
Lageraußenring
Lagerinnenring
Lagerkugel
Käfig erster Vorsprung zweiter Vorsprung
Toleranzring
Aussparung
Haltezunge radialer Vorsprung
Wellfeder
Vorsprung
Ausnehmung
Kugellager
Lageraußenring
Teilring
Teilring
Hülse
Lagerinnenring

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlager (12, 26) zur Lagerung einer Lenkwelle (2), bestehend aus zwei Lagerringen (13, 14, 27, 31 ) mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern (15, 33), wobei der Innenring (14, 31 ) von einem Toleranzring (19, 34) aus einem elastisch federnden polymeren Werkstoff aufgenommen ist und Mittel zur Übertragung des elektrischen Stromes von der Lenkwelle (2) zu einem das Wälzlager (12, 26) aufnehmenden Lenkrohr (3) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzring (19, 34) aus einem elektrisch leitenden polymeren Werkstoff hergestellt ist.
2. Wälzlager (12, 26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit des polymeren Werkstoffes durch Zusatz von Kohle-, Stahlfasern oder Rußpartikeln realisiert ist.
3. Wälzlager (12, 26) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit des polymeren Werkstoffes durch einen metallischen Überzug realisiert ist.
4. Wälzlager (12, 26) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Überzug galvanisch, chemisch oder durch PVD-Verfahren auf- gebracht ist.
5. Wälzlager (12, 26) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, der metallische Überzug eine Kupfer- oder eine Silberschicht ist.
6. Wälzlager (12, 26) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzring (19, 34) aus einem leitfähigen Polyamid ( PA ) hergestellt ist.
7. Wälzlager (12, 26) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem elektrisch leitfähigen Fett befüllt ist
. Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es als Schrägkugellager (12) ausgebildet ist, dessen Toleranzring (19) durch gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Aussparungen (20) über ei- nen Teil seiner axialen Länge federnde Haltezungen (21) aufweist, die den
Lagerinnenring (14) mit einem radialen Vorsprung (22) hintergreifen, am anderen Ende des Toleranzringes (19) ein Spannelement zum axialen Vorspannen des Wälzlagers angeordnet ist und die Lagerkugeln (15) in einem Käfig (16) geführt sind, der an einem Ende einen radial nach außen wei- senden, den Lageraußenring (13) hintergreifenden ersten Vorspruπg (17) und am anderen Ende einen radial nach innen weisenden, den Lagerinnenring (14) hintergreifenden zweiten Vorsprung (18) besitzt.
9. Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Span- nelement eine Wellfeder (23) ist, die mit gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten axialen Vorsprüngen (24) in zugehörige Ausnehmungen (25) des Toleranzringes (19) eingreift.
10. Wälzlager (26) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichent, daß der La- geraußenring (27) geteilt ausgebildet ist, der Toleranzring (34) ein mit einer
Feder (35) einstückig verbundenes Bauteil bildet und auf der abgewandten Seite eines radial nach innen vorstehenden Flansches (32) des Lagerinnenringes (31 ) über radial elastische Vorsprünge (38) und axial elastische Rippen (36) verfügt.
11.Wälzlager (4) zur Lagerung einer Lenkwelle (2) , bestehend aus wenigstens einem Lageraußenring und auf dessen Lauffläche abrollenden Wälzkörpern, wobei der Außenring von einem Toleranzring (9) aus einem elastisch federnden polymeren Werkstoff aufgenommen ist und Mittel zur Übertra- gung des elektrischen Stromes von der Lenkwelle (2) zu einem das Wälzlager (4) aufnehmenden Lenkrohr (3) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzring (9) aus einem elektrisch leitenden polymeren Werkstoff hergestellt ist.
2. Wälzlager (4) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring als eine dünnwandige geschlitzte , die Lagernadeln (8) mit Vorspannung umschließende Hülse (5) ausgebildet ist, die wiederum vom Toleranzring (9) mit Vorspannung umschlossen ist.
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