EP2563636A1 - Lagerbuchsen-anordnung für eine teleskopartige lenkwelle und damit ausgestattetes lenksystem - Google Patents

Lagerbuchsen-anordnung für eine teleskopartige lenkwelle und damit ausgestattetes lenksystem

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Publication number
EP2563636A1
EP2563636A1 EP11703450A EP11703450A EP2563636A1 EP 2563636 A1 EP2563636 A1 EP 2563636A1 EP 11703450 A EP11703450 A EP 11703450A EP 11703450 A EP11703450 A EP 11703450A EP 2563636 A1 EP2563636 A1 EP 2563636A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing bush
arrangement
bushing
bush
bearing
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11703450A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Heintschel
Ralf Urban
Sebastian Kubisch
Achim Kraus
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.)
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
ZF Lenksysteme GmbH
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 ZF Lenksysteme GmbH filed Critical ZF Lenksysteme GmbH
Publication of EP2563636A1 publication Critical patent/EP2563636A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/74—Sealings of sliding-contact bearings
    • 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
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/185—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable adjustable by axial displacement, e.g. telescopically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
    • F16J15/3236—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips with at least one lip for each surface, e.g. U-cup packings

Definitions

  • the invention relates to a bearing bush arrangement for a telescopic, an outer tube and an inner tube having steering shaft according to the preamble of claim 1 and a steering system equipped therewith for a motor vehicle according to the preamble of the independent claim. Furthermore, the invention relates to an assembly consisting of steering shaft and bearing bush arrangement and their use for a steering system. In particular, the invention relates to a bearing bushing arrangement and a steering system equipped therewith, wherein the bearing bush arrangement for axially movable and sealing connection of the inner tube with the outer tube from a fitting on the inner tube, consisting of an inelastic plastic bearing bush and an injection molded from a having elastic plastic existing sealing element.
  • a bearing bush arrangement comprising a bearing bush and a sealing element is provided, which is designed as a sealing ring or scraper and serves to guide the inner tube in the outer tube and at the same time seal both tubes against each other.
  • a bearing bush arrangement is proposed which is suitable for a telescopic, a Outer tube and an inner tube having steering shaft is provided.
  • the local bearing bushing arrangement has a made of inelastic, hard plastic, namely polyamide, existing bearing bush and a molded-on, made of a soft elastic plastic, namely an elastomer or plastic rubber, existing sealing element, whereby an axially movable and sealing connection between the inner tube and outer tube is created.
  • the sealing element designed as a sealing ring or scraper has, in particular, a sealing lip which bears against the inner tube or the inner steering shaft.
  • the present invention is therefore based on the object to further improve a bearing bush arrangement of the type mentioned, so that the above-mentioned disadvantages are overcome in an advantageous manner.
  • the bearing bush arrangement should have a sealing and at the same time noise-reducing effect.
  • a bearing bush arrangement which has for axially movable and sealing connection of the inner tube with the outer tube an applied to the inner tube, consisting of an inelastic plastic bearing bush and molded thereon, consisting of an elastic plastic sealing element, wherein the bearing bush of a elastic bushing, in particular rubber bushing is included, which in turn is covered by an end portion of the outer tube.
  • an assembly for a steering system with a telescopic steering shaft and such a bearing bush arrangement is proposed.
  • a steering system equipped therewith is proposed. Characterized in that the bushing of an elastic bushing, in particular
  • Rubber bushing is included, results in a damping acting in particular in the radial direction between the bearing bush and the outer steering shaft tube (outer tube), whereby the noise or - admir is deutlcih reduced.
  • the elastic bushing or rubber bushing preferably has web-shaped elements, in particular crowned webs, which extend outward on their outer circumference and which achieve particularly effective radial damping. It is also advantageous if the elastic bushing, in particular rubber bushing, has at least one sealing lip extending in the axial direction, which also achieves an increased damping effect in the axial direction.
  • the bearing bushing arrangement is designed in three parts by having an inner made of hard plastic bearing bush, a molded-on sealing element (scraper) made of soft elastic plastic and the bearing bush enclosing elastic bushing, in particular rubber bushing.
  • the construction can also be carried out in two parts by the bearing bush is covered with a one-piece elastic member which performs both the sealing function (scraper function) as well as the damping function (rubber bushing function). Accordingly, therefore, the bearing bush of at least one elastic component holistic, but preferably in sections of two components (scrapers, rubber bushing), sheathed.
  • the rubber bush not only has the radially extending crowned webs on its outer circumference, but also has radial contact surfaces.
  • the crowned webs and the radial abutment surfaces alternately arranged on the outer circumference of the rubber bushing.
  • the elastic bush in particular rubber bush, has at least one sealing lip extending in the axial direction.
  • the bearing bush arrangement may comprise a retaining cap which comprises the end portion of the outer tube, which in turn comprises the elastic bushing, in particular rubber bushing. It is advantageous if the elastic bush or rubber bushing and / or the sealing element designed in particular as a scraper in the outer diameter smaller than that
  • Inner diameter of the retaining flap is so that a radial clearance remains.
  • the sealing element designed in particular as a scraper can have at least one first sealing in the axial direction against the retaining cap; also have at least one second in the radial direction against the retaining cap fitting seal. It is advantageous if at least one of the seals has two or more sealing lips, which are arranged in a V-shape.
  • the bearing bush can have at least one radially extending projection, which is encapsulated by a portion of the sealing element.
  • Fig. 1 shows a sectional view of the structure of a bearing bush arrangement according to the invention in the installation situation;
  • Fig. 2 is a complete view of the bushing assembly;
  • Fig. 3a in a sectional view illustrates the multi-part construction of the bearing bush arrangement in more detail
  • Fig. 3b corresponds to a detail view from the sectional view of Fig. 3b.
  • Fig. 1 shows the embodiment of a bearing bush arrangement 100 according to the invention in the installation situation, i. in the mounted state on a telescopic steering shaft having an inner tube 1 10 and an outer tube 120.
  • Bearing arrangement 100 has an annular bearing bush 10, which rests against the inner tube 1 10 of the steering shaft and is provided with a molded-on to the bearing bush 10 seal member 30.
  • the sealing element is designed in the form of a sealing ring or scraper 30 and sealingly abuts against the inner tube 110.
  • the bushing arrangement 100 has an elastic bushing in the form of a rubber bushing 20, which includes the bearing bush 10 from the outside and comes into contact with the outside of the outer shaft 120 of the steering shaft.
  • the rubber bushing 20 is thus arranged between the bearing bush 10 and outer tube 120 and causes a significant reduction occurring vibration development and development and transmission of vibrations and a reduction of any noise caused thereby. Also, a larger clearance 1 15 between inner tube 1 10 and outer tube 120 are dimensioned.
  • the bushing 20 is preferably made of rubber, since investigations of the applicant have shown that this material is particularly well suited to achieve sufficient elasticity or damping, without the mechanical coupling between outer tube 120 and inner tube 1 10 of the steering shaft so strong reduce that the penetration of the steering handle (steering wheel) to the steering or the reaction of the wheels, the driver's steering feel is adversely affected.
  • two opposing goals can be achieved: The occurrence of vibrations and any associated noise can be significantly reduced and the "feedback from the road" required by the driver remains fully intact
  • the damping properties and mechanical coupling properties can be adapted very well to the respective steering. This applies both with regard to the rubber compound used as well as with respect to the dimensioning of the bushing itself. Instead of rubber, in principle, any other resilient material can be used.
  • the elastic bushing or rubber bushing 20 has special design features in the form of radially aligned crowned webs 23 and / or contact surfaces (see FIG. 2) as well as axially aligned elastic elements in the form of sealing lips 27, which will be described in more detail below.
  • the sealing element or the wiper 30 itself fulfills both the task of a radial seal against the inner tube 1 10 and the task of axial sealing against a retaining flap 130, which surrounds the entire bearing bush arrangement at least in the head region or end portion and in particular with further sealing lips 35th of the scraper 30 seals.
  • the scraper 30 also has axial abutment surfaces 36 for sealing against the rubber bushing 20.
  • the axial sealing point of the scraper to the retaining flap is designed by a seal or structure with two sealing lips 35 so that it is also suitable for damping axial vibrations.
  • the sealing lips 35 in radial section a V-shape, which causes the sealing lips abut only in a very thin line on the retaining flap 130 and thus can easily cushion by their oblique employment.
  • the sealing lips also perceive the actual sealing, so that the cavity between the two lips 35, which is required for the pulsation, is not filled up by particles and / or liquids. If a large axial load (force in or counter to the X direction) acts on the wiper 30, then the sealing lips 35 lie flat against the retaining flap 130, so that the force transmission has a large contact surface available. In this case, the damping function assumes a subordinate priority.
  • the rubber bushing 20 which is mounted on the bearing bush 10, by means of a plurality of crowned webs 24 (see also Fig. 2) acts as a damping element for radially occurring vibrations (in or against Y-direction) between bearing bush 10 (guide bush) and outer tube 120.
  • the rubber bushing 20 With the double-sided running axial sealing lip structure 27, the rubber bushing 20 thus acts as an axial seal against the outer tube 120 and also against the scraper 30th
  • the bearing bush has a shoulder 19, with which the rubber bushing 20 is held axially.
  • sealing lips are tuned by matching the material elasticity between wiper 30 and rubber bushing 20 and the formula elasticity to each other.
  • an optimized compromise between reliable tightness and maximum axial vibration damping is realized.
  • By changing the material properties of the rubber bush and the radial transverse stiffness can be influenced, so that can also influence the radial damping properties.
  • the crowned webs 24 of the radial guide of the rubber bushing 20 have the following effect in particular: Due to their crowning, only a very small part of the rubber material lies on the outer tube during normally occurring operating forces. Thus, radial vibrations can be very well damped by the flexibility of the webs 24 and because of the available escape space within the guides in the outer tube, since the rubber material can be deformed with little radial force. This property also benefits the low displacement force. Thus, by means of the rubber bushing 20 also a fluctuation of the displacement force of the telescopic shaft and pulling be reduced or avoided, as can occur conventionally in tubes with straightness errors and rigid guide.
  • rubber bushing 20 and the wiper 30 for the desired damping effect have radial clearances, so that the material can dodge.
  • rubber bushing 20 and wiper 30 are dimensioned smaller in diameter than the retaining flap 130, i. the whole unit is stored floating.
  • connection between the bearing bush 10 and the sealing ring or scraper 30 molded onto it is specially designed to solve the following problem:
  • the bearing bush 10 and the sealing element 30 can be formed as a one-piece component by the softer sealing element 30 is molded onto the harder bearing bush 10.
  • DE 10 2006 012 057 A1 proposes for this purpose to provide a ribbed tooth system pronounced on the bearing bushing on the front side, whereby due to the shrinkage during cooling after the injection process the injection molded sealing element engages with the ribbed toothing of the Bearing clawed.
  • this design has the disadvantage that only then a sufficiently strong compound of both plastics results when sufficient material shrinkage during cooling occurs after the injection process.
  • the design principle described with reference to FIGS. 3 a and 3 b is proposed, in which the bearing bush 10 has at one end a projection 1 1 extending in the radial direction Y, which in turn is supported by a section 31 of FIG Sealing element or stripper 30 is encapsulated. This results in a radial direction embracing the wiper 30 around the projection 1 1 of the bearing bush 10 around, whereby a reliable connection between the bearing bush 10 and scraper 30 is made substantially independent of the shrinkage process during cooling.
  • the extending in the radial direction projection 1 1 is preferably formed as an annular ridge which is attached to one side of the bearing bush 10.
  • the sealing element or the wiper 30 surrounds this web 1 1 during the injection process, so that wiper 30 and bearing bush 10 are fixed to each other.
  • This injection process eliminates the need for subsequent assembly.
  • this positive locking is not dependent on the fact that when cooling after the injection process, a sufficiently large shrinkage occurs.
  • the invention described achieves a significant damping of radially and / or axially occurring vibrations and thus a significant noise reduction in the steering system.
  • the positive connection in the multi-part bearing bush arrangement is improved. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Lagerbuchsen-Anordnung (100) für eine teleskopartige, ein Außenrohr (120) und ein Innenrohr (110) aufweisende Lenkwelle, wobei die Lagerbuchen-Anordnung (100) zur axial beweglichen und abdichtenden Verbindung des Innenrohrs (110) mit dem Außenrohr (120) eine an dem Innenrohr (110) anliegende, aus einem unelastischen Kunststoff bestehende Lagerbuchse (10) und ein daran angespritztes, aus einem elastischen Kunststoff bestehendes Dichtungselement (30) aufweist. Die Lagerbuchse (10) ist von einer elastischen Buchse, insbesondere Gummibuchse (20), umfasst, die wiederum von einem Endabschnitt des Außenrohres (120) umfasst, wodurch eine erhebliche Dämpfungswirkung in radialer und/oder axialer Richtung erreicht wird, so dass sich eine deutliche Vibrations- und Geräuschminderung in dem Lenksystem einstellt. Zur weiteren Verbesserung der radialen Dämpfung ist die Gummibuchse (20) auf ihrem äußeren Umfang mit sich nach außen hin erstreckenden stegförmigen Elementen, insbesondere balligen Stegen (24), versehen. Außerdem kann zur Verbesserung der axialen Dämpfung an der Gummibuchse (20) mindestens eine sich in axialer Richtung erstreckende Dichtungslippe (27) vorgesehen sein.

Description

Lagerbuchsen-Anordnung für eine teleskopartige Lenkwelle und damit ausgestattetes Lenksystem
Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchsen-Anordnung für eine teleskopartige, ein Außenrohr und ein Innenrohr aufweisende Lenkwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein damit ausgestattetes Lenksystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs. Weiterhin betrifft die Erfindung eine aus Lenkwelle und Lagerbuchsen-Anordnung bestehenden Baugruppe sowie deren Verwendung für ein Lenksystem. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Lagerbuchsen-Anordnung und ein damit ausgestattetes Lenksystem, bei der die Lagerbuchsen-Anordnung zur axial beweglichen und abdichtenden Verbindung des Innenrohrs mit dem Außenrohr eine an dem Innenrohr anliegende, aus einem unelastischen Kunststoff bestehende Lagerbuchse und ein daran angespritztes, aus einem elastischen Kunststoff bestehendes Dichtungselement aufweist.
In teleskopartigen mehrteiligen Lenkwellen bzw. Teleskoplenkwellen ist üblicherweise eine Lagerbuchsen-Anordnung, umfassend eine Lagerbuchse und ein Dichtungselement vorgesehen, das als Dichtring bzw. Abstreifer ausgebildet ist und dazu dient, das Innenrohr im Außenrohr zu führen und gleichzeitig beide Rohre gegeneinander abzudichten. In der DE 10 2006 012 057 A1 wird eine Lagerbuchsen-Anordnung vorgeschlagen, die für eine teleskopartige, ein Außenrohr und ein Innenrohr aufweisende Lenkwelle vorgesehen ist. Die dortige Lagerbuchsen-Anordnung weist eine aus unelastischem, hartem Kunststoff, nämlich Polyamid, bestehende Lagerbuchse auf und ein daran angespritztes, aus einem weichelastischen Kunststoff, nämlich einem Elastomer oder Kunststoffgummi, bestehendes Dichtungselement auf, wodurch eine axial bewegliche und abdichtende Verbindung zwischen Innenrohr und Außenrohr geschaffen wird. Das als Dichtungsring bzw. Abstreifer ausgebildete Dichtungselement weist insbesondere eine Dichtungslippe auf, die an dem Innenrohr bzw. der inneren Lenkwelle anliegt. Der vorgesehene Dichtungsring bzw. Abstreifer dichte zwar zuverlässig gegen Feuchtigkeit und Schmutz ab, jedoch musste beim Einsatz einer solchen Konstruktion in Lenksystemen festgestellt werden, dass die herkömmliche Lagerbuchsen-Anordnungen nicht unerheblich zur Übertragung akustischer und mechanischer Schwingungen zwischen Fahrwerk und Kabine beiträgt. Diese Störungen sollen aber vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagerbuchsen- Anordnung der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, so dass die oben genannten Nachteile in vorteilhafter Weise überwunden werden. Insbesondere soll die Lagerbuchsen-Anordnung eine dichtende und gleichzeitig geräuschmindernde Wirkung aufweisen.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Lagerbuchsen-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .
Demnach wird eine Lagerbuchsen-Anordnung vorgeschlagen, die zur axial beweglichen und abdichtenden Verbindung des Innenrohrs mit dem Außenrohr eine an dem Innenrohr anliegende, aus einem unelastischen Kunststoff bestehende Lagerbuchse und ein daran angespritztes, aus einem elastischen Kunststoff bestehendes Dichtungselement aufweist, wobei die Lagerbuchse von einer elastischen Buchse, insbesondere Gummibuchse, umfasst ist, die wiederum von einem Endabschnitt des Außenrohres umfasst ist. Ebenso wird eine Baugruppe für ein Lenksystem mit einer teleskopartigen Lenkwelle und einer solchen Lagerbuchsen-Anordnung vorgeschlagen. Weiterhin wird ein damit ausgestattetes Lenksystem vorgeschlagen. Dadurch dass die Lagerbuchse von einer elastischen Buchse, insbesondere
Gummibuchse, umfasst wird, ergibt sich eine insbesondere in radialer Richtung wirkende Dämpfung zwischen Lagerbuchse und äußerem Lenkwellenrohr (Außenrohr), wodurch die Geräuschentwicklung bzw. -Übertragung deutlcih reduziert wird. Vorzugsweise weist die elastische Buchse bzw. Gummibuchse an ihrem äußeren Umfang sich nach außen hin erstreckende stegförmige Elemente, insbesondere ballige Stege auf, die eine besonders wirksame radiale Dämpfung erzielen. Auch ist es von Vorteil, wenn die elastische Buchse, insbesondere Gummibuchse, mindestens eine sich in axialer Richtung erstreckende Dichtungslippe aufweist, die auch in axialer Richtung eine erhöhte Dämpfungswirkung erzielt. Vorzugsweise ist die Lagerbuchsen-Anordnung dreiteilig gestaltet, indem sie eine innere aus hartem Kunststoff bestehende Lagerbuchse, ein daran angespritztes Dichtungselement (Abstreifer) aus weichelastischem Kunststoff und eine die Lagerbuche umschließende elastische Buchse, insbesondere Gummibuchse, aufweist. Die Konstruktion kann aber auch zweiteilig ausgeführt sein, indem die Lagerbuchse mit einem einteiligem elastischen Bauteil ummantelt wird, das sowohl die Dichtungsfunktion (Abstreiferfunktion) wie auch die Dämpfungsfunktion (Gummibuchsenfunktion) ausübt. Demnach wird also die Lagerbuchse von mindestens einem elastischen Bauteil ganzheitlich, vorzugsweise aber abschnittsweise von zwei Bauteilen (Abstreifer, Gummibuchse), ummantelt.
Die oben genannten Ausgestaltungen und weitere Ausgestaltungen sowie deren Vorteile ergeben sich auch aus den Unteransprüchen. Demnach ist es vorteilhaft, wenn die Gummibuchse auf ihrem äußeren Umfang nicht nur die sich radial erstreckenden balligen Stege aufweist, sondern auch radiale Anlageflächen aufweist. Vorzugsweise sind die balligen Stege und die radialen Anlageflächen auf dem äußeren Umfang der Gummibuchse wechselweise angeordnet.
Auch ist es von Vorteil, wenn die elastische Buchse, insbesondere Gummibuchse, mindestens eine sich in axialer Richtung erstreckende Dichtungslippe aufweist.
Weiterhin kann die Lagerbuchsen-Anordnung eine Haltekappe aufweisen, die den Endabschnitt des Außenrohres umfasst, der wiederum die elastische Buchse, insbesondere Gummibuchse, umfasst. Dabei ist es von Vorteil, wenn die elastische Buchse bzw. Gummibuchse und/oder das insbesondere als Abstreifer ausgebildete Dichtungselement im Außendurchmesser kleiner als der
Innendurchmesser der Halteklappe ist, so dass ein radialer Freiraum verbleibt.
Auch kann das insbesondere als Abstreifer ausgebildete Dichtungselement mindestens eine erste in axialer Richtung gegen die Haltekappe anliegende Dichtung aufweisen; ebenso auch mindestens eine zweite in radialer Richtung gegen die Haltekappe anliegende Dichtung aufweisen. Dabei ist es von Vorteil, wenn zumindest eine der Dichtungen zwei oder mehr Dichtungslippen aufweist, die V-förmig angeordnet sind. Weiterhin kann die Lagerbuchse mindestens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprung aufweisen, der von einem Abschnitt des Dichtungselementes umspritzt ist. Dadurch wird zwischen Lagerbuchse und Abstreifer ein besonders sicherer Formschluss erreicht, der insbesondere in axialer Richtung deutlich stabiler ist, als dies bei den herkömmlichen Lösungen der Fall ist.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Zuhilfenahme der beiliegenden schematischen Zeichnungen näher beschrieben, wobei:
Fig. 1 in einem Schnittbild den Aufbau einer erfindungsgemäßen Lagerbuchsen- Anordnung in der Einbausituation darstellt; Fig. 2 in einer Komplettansicht die Lagerbuchsen-Anordnung darstellt;
Fig. 3a in einem Schnittbild den mehrteiligen Aufbau der Lagerbuchsen- Anordnung näher veranschaulicht; und
Fig. 3b einer Detailansicht aus dem Schnittbild der Fig. 3b entspricht.
Die Fig. 1 zeigt die Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerbuchsen- Anordnung 100 in der Einbausituation, d.h. im montierten Zustand an einer teleskopartigen Lenkwelle, die ein Innenrohr 1 10 und ein Außenrohr 120 aufweist.
Lagerbuchsen-Anordnung 100 weist eine ringförmige Lagerbuchse 10 auf, die an dem Innenrohr 1 10 der Lenkwelle anliegt und mit einem an der Lagerbuchse 10 angespritzten Dichtungselement 30 versehen ist. Das Dichtungselement ist in Form eines Dichtungsrings bzw. Abstreifers 30 ausgebildet und liegt dichtend an dem Innenrohr 1 10 an. Außerdem weist die Lagerbuchsen-Anordnung 100 eine elastische Buchse in Form einer Gummibuchse 20 auf, die von außen die Lagerbuchse 10 umfasst und außen mit dem Außenrohr 120 der Lenkwelle in Berührung kommt. Die Gummibuchse 20 ist somit zwischen Lagerbuchse 10 und Außenrohr 120 angeordnet und bewirkt eine deutliche Reduktion auftretender Vibrationsentwicklung bzw. Entwicklung und Übertagung von Schwingungen sowie eine Verminderung der ggf. dadurch verursachten Geräuschbildung. Auch kann ein größerer Freiraum 1 15 zwischen Innenrohr 1 10 und Außenrohr 120 dimensioniert werden. Die Buchse 20 ist vorzugsweise aus Gummi gefertigt, da Untersuchungen der Anmelderin ergeben habe, dass dieses Material sich besonders gut eignet, um eine ausreichende Elastizität bzw. Dämpfung zu erreichen, ohne die mechanische Kopplung zwischen Außenrohr 120 und Innenrohr 1 10 der Lenkwelle so stark zu reduzieren, dass der Durchgriff von Lenkhandhabe (Lenkrad) zur Lenkung bzw. die Rückwirkung von den Rädern das Lenkgefühl beim Fahrer negativ beeinträchtigt wird. Somit können zwei gegenläufige Ziele erreicht werden: Das Auftreten von Vibrationen und einer evtl. damit einhergehender Geräuschbildung kann deutlich reduziert werden und die vom Fahrer benötigte „Rückkopplung von der Straße" bleibt aber vollständig erhalten. Die Verwendung von Gummi hat zudem den Vorteil, dass sich die Dämpfungseigenschaften und mechanischen Kopplungseigenschaften sehr gut an die jeweilige Lenkung anpassen lassen. Dies gilt sowohl bezüglich der eingesetzten Gummimischung wie auch bezüglich der Dimensionierung der Buchse selbst. Anstelle von Gummi kann prinzipiell auch jedes andere federelastische Material verwendet werden.
Um sowohl in radialer wie auch axialer Richtung eine besonders gute Dämpfungswirkung zu erreichen, weist die elastische Buchse bzw. Gummibuchse 20 besondere konstruktive Merkmale in Form von radial ausgerichteten balligen Stegen 23 und/oder Anlageflächen (s. Fig. 2) sowie axial ausgerichteten elastischen Elementen in Form von Dichtungslippen 27 auf, die nachfolgend noch näher beschrieben werden.
Das Dichtungselement bzw. der Abstreifer 30 selbst erfüllt sowohl die Aufgabe einer radialen Abdichtung gegen das Innenrohr 1 10 sowie die Aufgabe der axialen Abdichtung gegen eine Halteklappe 130, welche die gesamte Lagerbuchsen- Anordnung zumindest im Kopfbereich bzw. Endabschnitt umschließt und insbesondere mit weiteren Dichtungslippen 35 des Abstreifers 30 abdichtet. Der Abstreifer 30 weist auch axiale Anlageflächen 36 auf zur Abdichtung gegenüber der Gummibuchse 20. Die axiale Dichtstelle des Abstreifers zur Halteklappe hin ist durch eine Dichtung bzw. Struktur mit zwei Dichtlippen 35 so ausgestaltet, dass diese auch zur Dämpfung von axialen Schwingungen geeignet ist. Hierfür zeigen die Dichtlippen 35 im Radialschnitt eine V-Form, die bewirkt, dass die Dichtlippen nur in einer recht dünnen Linie an der Halteklappe 130 anliegen und somit durch ihre schräge Anstellung einfach abfedern können. Zugleich aber nehmen die Dichtlippen auch die eigentliche Abdichtung wahr, so dass der Hohlraum zwischen den beiden Lippen 35, welcher für die Pulsation benötigt wird, nicht durch Partikel und/oder Flüssigkeiten aufgefüllt wird. Wirkt auf den Abstreifer 30 eine große Axiallast (Kraft in oder entgegen X-Richtung), so legen sich die Dichtlippen 35 flach an der Halteklappe 130 an, so dass die Kraftübertragung eine große Anlagefläche zur Verfügung hat. In diesem Falle nimmt die Dämpfungsfunktion eine untergeordnete Priorität an. Wirken jedoch auf die Lenkwelle geringe Radiallasten, wie dies beispielsweise im üblichen Fahrbetrieb auftritt, so wirkt die Gummibuchse 20, welche auf die Lagerbuchse 10 aufgezogen wird, mittels mehrerer ballig ausgeführter Stege 24 (siehe auch Fig. 2) als ein Dämpfungselement für radial auftretende Schwingungen (in oder entgegen Y-Richtung) zwischen Lagerbuchse 10 (Führungsbuchse) und Außenrohr 120. Mit der doppelseitig ausgeführten axialen Dichtlippen-Struktur 27 wirkt die Gummibuchse 20 somit als axiale Abdichtung gegen das Außenrohr 120 und auch gegen den Abstreifer 30.
Um auch die mitunter auftretenden großen Querkräfte an der Lenkwelle aufnehmen zu können, werden die balligen Stege 24 durch radiale Anlageflächen 23 (siehe Fig. 2) ergänzt, welche im Überlastfall die radiale Auslenkung in dieser Lagerstelle begrenzen. Zudem besitzt die Lagerbuchse eine Schulter 19, mit der die Gummibuchse 20 axial gehalten wird.
Von besonderer Bedeutung ist es, dass die Dichtlippen durch Abstimmung der Materialelastizitäten zwischen Abstreifer 30 und Gummibuchse 20 sowie der Formelastizität optimal aufeinander abgestimmt sind. Hierdurch wird ein optimierter Kompromiss zwischen zuverlässiger Dichtheit und maximaler axialer Vibrationsdämpfung realisiert. Durch die Änderung der Materialeigenschaften der Gummibuchse kann auch die radiale Quersteifigkeit beeinflusst werden, so dass sich auch die radialen Dämpfungseigenschaften beeinflussen lassen.
Die balligen Stege 24 der Radialführung der Gummibuchse 20 (siehe auch Fig. 2) haben insbesondere folgende Wirkung: Durch ihre Balligkeit liegt bei normal auftretenden Betriebskräften nur ein sehr geringer Teil des Gummimaterials am Außenrohr an. Somit können radiale Schwingungen durch die Flexibilität der Stege 24 und wegen des verfügbaren Ausweichraums innerhalb der Führungen im Außenrohr sehr gut gedämpft werden, da sich das Gummimaterial mit wenig Radialkraft verformen lässt. Diese Eigenschaft kommt auch der niedrigen Verschiebekraft zugute. Somit kann mittels der Gummibuchse 20 auch eine Schwankung der Verschiebekraft von Ein- und Ausziehen der Teleskopwelle vermindert oder vermieden werden, wie sie herkömmlicherweise bei Rohren mit Geradheitsfehlern und starren Führung auftreten können.
Bei größeren radialen Lasten flachen sich die Stege 24 an der Gummibuchse 20 ab, so dass diese in zunehmender Fläche anliegt. Dadurch versteift sich die Lagereinheit immer mehr, so dass hier die mögliche Querauslenkung kleingehalten wird.
Es ist hervorzuheben, dass die Gummibuchse 20 und der Abstreifer 30 für die gewünschte Dämpfungswirkung über radiale Freiräume verfügen, so dass das Material ausweichen kann. Dazu sind Gummibuchse 20 und Abstreifer 30 im Durchmesser kleiner als die Halteklappe 130 dimensioniert, d.h. die ganze Einheit wird schwimmend gelagert.
Wie insbesondere die Figuren 3a und 3b näher im Detail zeigen, ist die Verbindung zwischen der Lagerbuchse 10 und des daran angespritzten Dichtungsrings bzw. Abstreifers 30 besonders ausgestaltet, um folgendes Problem zu lösen:
Wie auch schon im Stand der Technik bekannt ist, können die Lagerbuchse 10 und das Dichtungselement 30 als einstückiges Bauteil ausgebildet werden, indem das weichere Dichtungselement 30 an die härtere Lagerbuchse 10 angespritzt wird. Dabei soll ein möglichst guter und fester Formschluss zwischen diesen beiden Kunststoffteilen erreicht werden. Die eingangs genannte DE 10 2006 012 057 A1 (s. dort Textabschnitt [0018]), schlägt hierzu vor, eine an der Lagerbuchse stirnseitig ausgeprägte Rippenverzahnung vorzusehen, wodurch aufgrund der Schrumpfung während des Abkühlens nach dem Spritzvorgang das angespritzte Dichtungselement sich mit der Rippenverzahnung der Lagerbuchse verkrallt. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass sich nur dann eine ausreichend feste Verbindung beider Kunststoffe ergibt, wenn eine ausreichende Materialschrumpfung während des Abkühlens nach dem Spritzvorgang auftritt. Wünschenswert wäre es jedoch, auch eine weitgehend davon unabhängige sichere formschlüssige Verbindung zwischen beiden Kunststoffen zu erzielen, so dass die Lagerbuchse und das damit verbundene Dichtungselement (Dichtungsring, Abstreifer) sich wie ein einstückiges Element bzw. Bauteil verhalten, wobei die Lagerbuchse härtere und der Dichtungsring weichere Eigenschaften aufweisen.
Als eigenständige (einheitliche) oder auch kombinierbare Lösung wird hier das anhand der Fig. 3a und 3b veranschaulichte Konstruktionsprinzip vorgeschlagen, bei dem die Lagerbuchse 10 an einem Ende einen sich in radialer Richtung Y erstreckenden Vorsprung 1 1 aufweist, der wiederum von einem Abschnitt 31 des Dichtungselements bzw. Abstreifers 30 umspritzt ist. Somit ergibt sich ein in radialer Richtung ausgeprägtes Umgreifen des Abstreifers 30 um den Vorsprung 1 1 der Lagerbuchse 10 herum, wodurch im Wesentlichen unabhängig vom Schrumpfungsprozess beim Abkühlen eine sichere Verbindung zwischen Lagerbuchse 10 und Abstreifer 30 hergestellt wird. Der sich in radialer Richtung erstreckende Vorsprung 1 1 ist vorzugsweise als ringförmiger Steg ausgebildet, der an der einen Seite der Lagerbuchse 10 angebracht ist. Das Dichtungselement bzw. der Abstreifer 30 umschließt diesen Steg 1 1 während des Spritzvorgangs, so dass Abstreifer 30 und Lagerbuchse 10 fest aufeinander sitzen. Durch diesen Spritzvorgang entfällt die Notwendigkeit einer nachfolgenden Montage. Zudem ergibt sich eine feste Verbindung zu einem einstückigen Bauteil. Im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Rippenverzahnung ist dieser Formschluss nicht davon abhängig, dass beim Abkühlen nach dem Spritzvorgang eine ausreichend große Materialschrumpfung auftritt.
Die beschriebene Erfindung erreicht eine deutliche Dämpfung von radial und/oder axial auftretenden Schwingungen und somit eine erhebliche Geräuschminderung im Lenksystem. Zudem wird der Formschluss in der mehrteiligen Lagerbuchsen- Anordnung verbessert. Bezugszeichenliste
100 Lagerbuchsen-Anordnung (für teleskopartige Lenkwelle)
1 10 Innenrohr der Lenkwelle
120 Au ßenrohr der Lenkwelle
1 15 Freiraum zwischen Außenrohr und Innenrohr
130 Haltekappe
10 Lagerbuchse
1 1 Vorsprung (ringförmiger Steg)
12 formschlüssige Verbindung (mit Abstreifer 30)
19 Anlageschulter zur axialen Sicherung der Gummibuchse
20 elastische Buchse, z.B. Gummibuchse
23 radiale Anlagefläche(n) für Überlast
24 ballige Stege für Radialführung
27 Dichtlippen für axiale Abdichtung
30 Dichtungselement (Abstreifer)
35 axiale Dichtung(en) gegen Halteklappe 130
36 axiale Anlagefläche für Dichtung
38 Lippe für radiale Abdichtung gegen Innenrohr 1 10

Claims

Patentansprüche
1 . Lagerbuchsen-Anordnung (100) für eine teleskopartige, ein Außenrohr (120) und ein Innenrohr (1 10) aufweisende Lenkwelle, wobei die Lagerbuchen- Anordnung (100) zur axial beweglichen und abdichtenden Verbindung des Innenrohrs (1 10) mit dem Außenrohr (120) eine an dem Innenrohr (1 10) anliegende, aus einem unelastischen Kunststoff bestehende Lagerbuchse (10) und ein daran angespritztes, aus einem elastischen Kunststoff bestehendes Dichtungselement (30) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lagerbuchse (10) von einer elastischen Buchse, insbesondere
Gummibuchse (20), umfasst ist, die wiederum von einem Endabschnitt des Außenrohres (120) umfasst ist.
2. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Buchse, insbesondere Gummibuchse (20), auf ihrem äußeren Umfang sich nach außen hin erstreckende stegförmige Elemente, insbesondere ballige Stege (24), aufweist.
3. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die elastische Buchse, insbesondere Gummibuchse (20), mindestens eine sich in axialer Richtung erstreckende Dichtungslippe (27) aufweist.
4. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchsen-Anordnung (100) eine Haltekappe (130) aufweist, die den Endabschnitt des Außenrohres (120) umfasst, der wiederum die elastische Buchse, insbesondere Gummibuchse (20), umfasst.
5. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das insbesondere als Abstreifer (30) ausgebildete Dichtungselement mindestens eine erste in axialer Richtung gegen die Haltekappe (130) anliegende Dichtung (35) aufweist.
6. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das insbesondere als Abstreifer (30) ausgebildete Dichtungselement mindestens eine zweite in radialer Richtung gegen die Haltekappe (130) anliegende Dichtung (36) aufweist.
7. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eine der Dichtungen (35) zwei oder mehr Dichtungslippen aufweist, die V-förmig angeordnet sind.
8. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Buchse, insbesondere
Gummibuchse (20), und/oder das insbesondere als Abstreifer (30)
ausgebildete Dichtungselement im Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Halteklappe (130) ist, so dass ein radialer Freiraum (1 15) verbleibt.
9. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Buchse, insbesondere
Gummibuchse (20), auf ihrem äußeren Umfang radiale Anlageflächen (23) aufweist.
10. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die stegförmigen Elemente, insbesondere balligen Stege (24), und die radialen Anlageflächen (23) auf dem äußeren Umfang der elastischen
Buchse, insbesondere Gummibuchse (20), wechselweise angeordnet sind.
1 1 . Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (10) mindestens einen sich in radialer Richtung (Y) erstreckenden Vorsprung (1 1 ) aufweist, der von einem Abschnitt (31 ) des Dichtungselementes (30) umspritzt ist.
12. Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (1 1 ) als ein ringförmiger Steg ausgebildet ist und/oder dass das Dichtungselement als Abstreifer (30) mit einer an dem Innenrohr (1 10) anliegenden Lippe (38) ausgebildet ist.
13. Baugruppe für ein Lenksystem mit einer Lenkwelle, die teleskopartig
ausgebildet ist und ein Außenrohr (120) sowie ein Innenrohr (1 10) aufweist, und mit einer Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche.
14. Lenksystem mit einer Baugruppe umfassend eine Lenkwelle, die
teleskopartig ausgebildet ist und ein Außenrohr (120) sowie ein Innenrohr (1 10) aufweist, und umfassend eine Lagerbuchsen-Anordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
15. Verwendung einer Lagerbuchsen-Anordnung (100) für eine teleskopartige, ein Außenrohr (120) und ein Innenrohr (1 10) aufweisende Lenkwelle, wobei die Lagerbuchen-Anordnung (100) zur axial beweglichen und abdichtenden Verbindung des Innenrohrs (1 10) mit dem Außenrohr (120) eine an dem Innenrohr (1 10) anliegende, aus einem unelastischen Kunststoff bestehende Lagerbuchse (10) und ein daran angespritztes, aus einem elastischen
Kunststoff bestehendes Dichtungselement (30) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lagerbuchse (10) von einer elastischen Buchse, insbesondere
Gummibuchse (20), umfasst ist, die wiederum von einem Endabschnitt des Außenrohres (120) umfasst ist.
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