WO2013045179A1 - Lenkungslager - Google Patents

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WO2013045179A1
WO2013045179A1 PCT/EP2012/066327 EP2012066327W WO2013045179A1 WO 2013045179 A1 WO2013045179 A1 WO 2013045179A1 EP 2012066327 W EP2012066327 W EP 2012066327W WO 2013045179 A1 WO2013045179 A1 WO 2013045179A1
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WO
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steering
bearing
sleeve
shaft
rollers
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/066327
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English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Erhardt
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/588—Races of sheet metal
    • 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
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    • F16C19/46—Needle bearings with one row or needles
    • F16C19/466—Needle bearings with one row or needles comprising needle rollers and an outer ring, i.e. subunit without inner ring
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    • F16C2326/20—Land vehicles
    • F16C2326/24—Steering systems, e.g. steering rods or columns

Definitions

  • the invention also relates to a steering column or a steering gear of a steering system of a motor vehicle with at least one steering bearing for games balancing bearings.
  • Roller bearings are provided in steering systems, for example, for supporting the steering wheels (steering spindle) and shafts in steering gears. Due to the line contact of the rolling elements with the raceways, the roller bearings have relatively high load ratings. In general, the roller bearings can be used without the classic bearing inner ring, so that the need for radial space is small, especially if the outer raceway is formed on a thin-walled needle sleeve.
  • a backlash biased steering bearing for supporting the steering shaft in the steering tube, an upper preferably a lower bearing.
  • the steering bearing has rollers or needles, a bearing sleeve and a tempering ring called biasing member on the inner raceway for the needles is formed by the surface of the steering shaft and the outer race on the bearing sleeve.
  • the bearing sleeve is slotted on the circumference once running obliquely to the bearing axis and sits in the tolerance ring.
  • the bearing seat for the tolerance ring is formed in a tube of the lenkkladie.
  • the tolerance rings are usually formed of elastic material and have over the bearing seat in the diameter of an excess, which corresponds to at least the largest possible sum tolerance of the system steering shaft - pipe. When pressed into the steering tube, the tolerance rings spring around this excess, and are resiliently biased. The bias acts radially against the bearing seat in the tube and on the bearing sleeve, which is compliant by the slot on the circumference, so that the Wilzkdrper are biased backlash against the inner race on the steering shaft.
  • Steering bearings for the storage of steering spindles in the steering tube have in addition to the balancing properties on excellent damping properties, are decoupled by the steering shaft and steering tube from each other and so the
  • Roller or needle roller bearings are due to the low height and high load capacity in steering gears for supporting the pinion shafts and the
  • the input shaft is ritzeiwellen ordinary with a needle bearing and outside with a combined needle - mounted ball bearings.
  • the roller bearing of the combined bearing has a number of peripherally adjacent rollers whose inner race formed by the surface of the input shaft and whose outer race is formed on a bearing sleeve.
  • the bearing sleeve sits in the housing of the steering gear.
  • the ball bearing of the combined bearing is formed by a non-circular and elastic sleeve and a series of circumferentially successive balls.
  • the sleeve is the Vorspannmiiel and is accommodated in the bearing sleeve.
  • the balls sit between the surface of the input shaft and the sleeve. Distributed on the circumference of the shaft are caused by the ovality of the sleeve conditional bottlenecks between the sleeve and the shaft.
  • About the ball bearing Lagerstele is held by a backlash that during operation, a portion of the balls passes the bottlenecks between the sleeve and the surface of the shaft and is biased there by the sleeve backlash against the shaft.
  • Such combined rolling bearings have relatively many components. Compared to standard roller bearings, these bearings are therefore more expensive to manufacture and require more axial space.
  • the object of the invention is therefore to provide a steering bearing, with which the problems described above are eliminated.
  • the biasing means is radially resilient between the bearing sleeve and a bushing circumferentially surrounding the bearing sleeve at a distance clamped
  • the biasing means is resilient and made of steel or plastic, for example.
  • An embodiment of the invention provides that the bias means is a ring of at least one elastomeric material, for example, an elastomer having a hardness of 70 Shore A for a temperature range up to 120 ° C.
  • the ring may be formed by a wall completely filled with material, or alternatively have chambers, through-holes or ribs.
  • the socket may be any of the environmental design customized
  • the biasing means is pressed into the bush, or positively or materially connected (for example, by vulcanization or using adhesives) with this.
  • the socket has according to an embodiment of the invention on one side or on both sides at least one stop, which is directed from a cylindrical portion of the sleeve radially in the direction of a rotation axis of the steering bearing.
  • the axis of rotation is concentrically aligned axially in the steering bearing.
  • the stop extends radially so far that the stop axially at least one end face of one of the rollers opposite.
  • the stop can serve as a stop for seals with which the steering bearing is sealed against a surrounding construction.
  • the stops are preferably radial ribs, which are drawn radially inward to the extent that the edge engages behind the rollers axially.
  • the arrangement biasing means, bearing sleeve, roller cage and rollers is held securely and firmly in the socket in this way.
  • the bearing sleeve is preferably a cold-formed component made of sheet metal with or without radially inwardly or outwardly directed projections or ribs.
  • An embodiment of the invention provides that the bearing sleeve is peripherally interrupted once by a slot, so that the rollers by means of elastic Preload the biasing means can be pressed over the bearing sleeve against the surface for a while or a seated on the shaft inner ring of the steering bearing.
  • the bearing sleeve is thus circumferentially compliant by the slot.
  • the steering bearing is provided for games balancing bearings arbitrarily executed waves of vehicle steering at any bearings in arbitrarily formed housings,
  • Shafts are, for example, steering spindles of the upper part of a steering column of the lower part of the steering column or pinion or input shafts in steering gears,
  • Housings are simple tubes made of sheet metal or steel, cast or light metal.
  • a series of rollers provides circumferentially distributed and successive roles of the same or different dimensions.
  • steering bearings are provided with two or more rows. It is also conceivable that that
  • rollers cylindrical, spherical or barrel-shaped rolling bodies are performed substantially denoted by a lateral surface and two axially spaced facing end faces "the rollers as a ratio of length to
  • Diameter ⁇ 3 and as needles (needle rollers) have a ratio of at least 3. End surfaces may also have spherical or pointed shapes.
  • the bearing of the invention is simple and inexpensive to produce, especially if the bushing and / or the bearing sleeve are made of thin sheet metal.
  • the Lenkungsfager has due to the radially arranged between the bearing sleeve and the sleeve elastic biasing means excellent damping effect against structure-borne sound, by which the steering shaft and the housing or the shafts and the housing of the steering gear are decoupled from each other
  • the socket may be formed as a seal seat or as a seal carrier. With the seal is either the steering bearing against
  • biasing means may be integrally provided integrally with a seal which is designed either as a gap seal or sliding seal to the shaft or to the inner ring.
  • the elastically reacting biasing means large diameter tolerances of the waves in steering columns and steering gears can be compensated, the axial offset, for example, between the pinion shaft and the input shaft in the steering gear is compensated elastically without tension.
  • the bearing is firmly seated in the housing due to the interference fit or is alternatively secured axially with securing means.
  • the radial shelves hold the components of the steering bearing securely in crash evenly against each other and the steering shaft back, if this should be solved in the crash of the other bearings, so that the application of the steering bearing according to the invention also offers again in steering columns of modern vehicles.
  • An embodiment of the invention accordingly provides a steering column of a steering of a motor vehicle, in which a steering shaft and or a shaft of the steering gear and any other parts by means of at least one
  • Figure 1 shows an embodiment of a steering bearing 1 according to the invention in an overall view.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section along the axis of rotation 2 of the steering bearing 1.
  • FIG. 3 shows a cross section of the steering bearing 1 along the line II-II according to FIG. 2.
  • the steering bearing 1 is designed for games balancing bearings of shafts 3 in the form of steering spindles 4 of Figure 8 or in the form of input shafts 5 of Figure 9 in housings 6 which according to Figure 8 as steering tubes 7 or 9 as a housing 8 of steering gears 9 are, provided,
  • Figure 7 shows a steering 11 of a vehicle 12 with a steering column 10, a steering wheel 13 and a steering gear 9.
  • the steering column 10 forms the connecting string between the steering wheel 13 and the steering gear 9 and is composed of an upper portion 14 and a hinged lower therewith Section 15 formed.
  • FIG. 8 shows the upper section 14 of a steering column 10 according to FIG. 7 in a longitudinal section.
  • FIG. 9 shows a longitudinal section through a steering gear 9.
  • the steering bearing 1 has a series of 16 rollers 17, which are guided in a cage 18.
  • the row 16 is surrounded on the outside by a bearing sleeve 23.
  • FIG. 4 shows the bearing sleeve 23 in an overall view.
  • FIG. 5 shows the bearing sleeve 23 in a longitudinal section Figures 1 - 5:
  • the bearing sleeve 23 is a hollow cylindrical sheet metal part with a slot 19 through which the bearing sleeve 23 and the inner race 21 for the rollers 17 are once divided on the circumference.
  • a biasing means 20 is formed as an elastic tolerance ring 22 of a rubber material surrounding the bearing sleeve 23 on the outer peripheral side.
  • the tolerance ring 22 is seated radially between de bearing sleeve 23 and a concentric with the bearing sleeve 23 arranged bushing 24.
  • the bushing 24 has on both sides in each case a stop 25, each in the form of a circumferential rim 27 of a cylindrical portion 26 radially in the direction of the axis of rotation. 2 extends and the one-piece material is formed with the Abschnit 26. It is alternatively also possible to connect the stops positively, positively or materially with the cylindrical portion.
  • each board 25 extends radially at least as far as in the direction of the axis of rotation that the limited by the respective board 25 hole diameter d, which is smaller than the diameter D of the pitch circle 16 of the series is here mentally placed around the axis of rotation and to understand the roller axes 29 of the rollers 17 intersecting circle, through the center of which the axis of rotation is perpendicular.
  • FIG. 8 The upper portion 14 has a steering tube 7, in which the steering shaft 4 is rotatably supported by means of an upper steering bearing 29 and a lower steering bearing 1.
  • the steering wheel 13 is fixed to the steering shaft 4.
  • the steering bearing 1 is pressed with the bushing 24 in a bearing seat 30 of the steering tube 14.
  • the rollers 17 abut against an inner race 31 of the steering shaft 4.
  • the biasing means 20 is clamped radially between the bearing sleeve 23 and the sleeve 24. Since the bearing sleeve 23 is slotted, the rollers 17 are biased by the bias of the biasing means 20 radially against the inner race 31.
  • Figure 9 In the steering gear 9 is a pinion shaft 32 in meshing engagement with a rack 33 ..
  • the pinion shaft 32 is mounted twice in the two-part housing 8 of the steering gear 9 and connected via a stretch-torsion bar 35 to the input shaft 5.
  • the input shaft 5 is mounted with a needle bearing 34 and the steering bearing 1.
  • the steering bearing 1 is pressed with the bushing 24 in the housing 8.
  • the rollers 17 abut against an inner race 36 of the input shaft 5.
  • the biasing means 20 is clamped radially between the bearing sleeve 23 and the sleeve 24. Since the bearing sleeve 23 is slotted, the rollers 17 are biased by the bias of the biasing means 20 radially against the inner raceway 36.
  • FIG. 6 shows a diagram with which the deformation behavior is shown by way of example with reference to the deflection of a shaft (abscissa distance in mm) relative to a housing at a bearing point as a function of the load (ordinate ⁇ force in N) of the shaft a steering bearing 1 according to the invention is mounted on the bearing.
  • the rigidity of the biasing member increases progressively with increasing load

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenkungslager (1) für Spiele ausgleichende Lagerungen einer Welle (3) in einem Gehäuse (6) mit wenigstens einer Reihe (16) Rollen (17) und einer die Reihe (16) außen umgebenden Lagerhülse (23) und wenigstens einem Vorspannmittel (20) zum Ausgleichen von Toleranzen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Lenkungslager
Gebiet der Erfindung
Lenkungslager für Spiele ausgleichende Lagerungen von Wellen in Gehäusen mit wenigstens einer Reihe Rollen und einer die Reihe außen umgebenden Lagerhülse und wenigstens einem Vorspannmittel zum Ausgleichen von Toleranzen, Die Erfindung betrifft auch eine Lenksäule oder ein Lenkgetriebe einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Lenkungslager für Spiele ausgleichende Lagerungen.
Hintergrund der Erfindung
Rollenlager werden in Lenkungen beispielsweise zur Lagerung der Lenkwetlen (Lenkspindel) und von Wellen in Lenkgetrieben vorgesehen. Aufgrund des Linienkontaktes der Wälzkörper mit den Laufbahnen weisen die Rollenlager relativ hohe Tragzahlen auf. Generell können die Rollenlager ohne den klassischen Lagerinnenring eingesetzt werden, so dass der Bedarf an radialem Bauraum gering ist, insbesondere dann, wenn die Außenlaufbahn an einer dünnwandigen Nadelhülse ausgebildet ist.
In Lenksäulen von Kraftfahrzeugen kann zur Lagerung der Lenkspindel im Lenkrohr eine obere vorzugsweise eine untere Lagerstelle durch ein spielfrei vorgespanntes Lenkungslager gebildet sein. Das Lenkungslager weist Rollen bzw. Nadeln, eine Lagerhülse und ein als Toleranzring bezeichnetes Vorspannelement auf Die Innenlaufbahn für die Nadeln ist durch die Oberfläche der Lenkspindel gebildet und die Außenlaufbahn an der Lagerhülse. Die Lagerhülse ist am Umfang einmal schräg zur Lagerachse verlaufend geschlitzt und sitzt in dem Toleranzring. Der Lagersitz für den Toleranzring ist in einem Rohr der lenksäuie ausgebildet. Mittels der Toleranzringe können durch kostensparende Herstellung der Lenkspindeln und Lenkrohre verursachte große Form- und Lagetoleranzen an den Lagersitzen ausgeglichen werden. Die Toleranzringe sind zumeist aus elastischem Material gebildet und weisen gegenüber dem Lagersitz im Durchmesser ein Übermaß auf, welches mindestens der größtmöglichen Summentoleranz des Systems Lenkspindel - Rohr entspricht. Beim Einpressen ins Lenkrohr federn die Toleranzringe um dieses Übermaß, ein und werden elastisch vorgespannt. Die Vorspannung wirkt radial gegen den Lagersitz im Rohr und auf die Lagerhülse, die durch den Schlitz am Umfang nachgiebig ist, so dass die Wilzkdrper spielfrei gegen die Innenlaufbahn an der Lenkspindel vorgespannt werden.
Lenkungslager zur Lagerung von Lenkspindeln im Lenkrohr weisen außer den ausgleichenden Eigenschaften auch hervorragenden Dämpfungseigenschaften auf, durch die Lenkspindel und Lenkrohr voneinander entkoppelt sind und so die
Übertragung von Körperschall und Schwingungen ins Fahrzeuginnere vermieden wird Darüber hinaus sind die Herstellkosten für derartige Lager und deren Lagersitze gering. Nachteilig hingegen kann sich das elastisch nachgiebige Verhalten der Toleranzringe auf die Steifigkeit der Lenkung auswirken. Darüber hinaus ist aufgrund des nachgiebigen Verhaltens der Toleranzringe de Sitz eines derartigen Lenkungslagers im Lenkrohr den hohen Ansprüchen an die Rückhaltefähigkeit bei Crash nicht gewachsen, so dass die Lenkungslager des zuvor beschriebenen Typs trotz ihrer Vorteile zunehmend für Lenkungen modemer Kraftfahrzeuge an Bedeutung verloren haben.
Rollen- bzw. Nadellager werden aufgrund der geringen Bauhöhe und hoher Tragfähigkeit in Lenkgetrieben zur Lagerung der Ritzelwellen und der
Eingangswelten eingesetzt. Durch die Anordnung und die Bauart ergeben sich radiale Spiele in den Lagerstellen und Fluchtungsfehler zwischen Ritzelwelle und Eingangswelle bzw. zwischen deren Lagersitzen. Fluchtungsfehler führen zu Verspannungen der Wellen gegeneinander oder in den Lagersitzen. Die Spiele verursachen im Fahrbetrieb störende Geräusche. Außerdem können die Spiele die Funktion der Sensorik nachteilig beeinflussen. Verspannungen führen zu Ungenauigkeiten der Sensorik und zu Knackgeräuschen. In DE 10 2005 045 522 A1 zeigt ein Lenkgetriebe, in dem die mittels einer Zahnstange antreibbare Ritzelwelle außenseitig mit einem Kugellager und zur Eingangswelle hin mit einem Nadellager abgestützt ist. Die Ritzelwelle ist mittels eines Dehn-Drehstabes mit der Eingangswelle verbunden. Die Eingangswelle ist ritzeiwellenseitig mit einem Nadellager und außenseitig mit einem kombinierten Nadel - Kugellager gelagert. Das Rollenlager des kombinierten Lagers weist eine Reihe umfangsseitig zueinander benachbarter Rollen auf, deren Innenlaufbahn durch die Oberfläche der Eingangswelle gebildet und deren Außenlaufbahn an einer Lagerhülse ausgebildet ist. Die Lagerhülse sitzt im Gehäuse des Lenkgetriebes.
Das Kugeliager des kombinierten Lagers ist durch eine unrunde und elastische Hülse und eine Reihe umfangsseitig aufeinander folgender Kugeln gebildet. Die Hülse ist das Vorspannmiiel und ist in der Lagerhülse aufgenommen. Die Kugeln sitzen zwischen der Oberfläche der Eingangswelle und der Hülse. Am Umfang der Welle verteilt sind durch die Unrundheit der Hülse bedingte Engstellen zwischen der Hülse und der Welle ausgebildet. Über das Kugellager ist die Lagerstele dadurch spielfrei gehalten, dass im Betrieb ein Teil der Kugeln die Engstellen zwischen der Hülse und der Oberfläche der Welle passiert und dort mittels der Hülse spielfrei gegen die Welle vorgespannt wird.
Derartige kombinierte Wälzlagerungen weisen relativ viel Komponenten auf. Verglichen mit Standard-Rollenlagern sind diese Lagerungen deshalb in ihrer Herstellung teurer und beanspruchen mehr axialen Bauraum.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lenkungslager zu schaffen, mit dem die zuvor beschriebenen Probleme beseitigt werden.
Die Aufgabe ist nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Erfindung ist das Vorspannmittel radial zwischen der Lagerhülse und einer die Lagerhülse mit Abstand umfangsseitig umgebenden Buchse federelastisch eingespannt, Das Vorspannmittel ist federelastisch ausgeführt und beispielsweise aus Stahl oder Kunststoff. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Vorspann mittel ein Ring aus wenigstens einem gummielastischen Werkstoff ist, beispielsweise aus einem Elastomer mit einer Härte von 70 Shore A für einen Temperatureinsatzbereich bis 120°C. Der Ring kann durch eine vollständig mit Material gefüllte Wand gebildet sein oder alternativ Kammern, Durchgangslöcher oder Rippen aufweisen.
Die Buchse kann einen der Umgebungskonstruktion angepassten beliebigen
Querschnitt aufweisen oder ist bevorzugt hohlzylindrisch ausgebildet. Als Werkstoff für die Buchse ist vorzugsweise Stahl oder Kunststoff alternativ Leichtmetall vorgesehen
Das Vorspannmittel ist in die Buchse eingepresst, oder form- bzw. stoffschlüssig (beispielsweise durch Vulkanisieren oder unter der Verwendung von Klebstoffen) mit dieser verbunden. Die Buchse weist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung an einer Seite oder an beiden Seiten wenigstens einen Anschlag auf, der von einem zylindrischen Abschnitt der Buchse aus radial in Richtung einer Rotationsachse des Lenkungslagers gerichtet ist. Die Rotationsachse ist konzentrisch in dem Lenkungslager axial ausgerichtet. Der Anschlag erstreckt sich radial soweit, dass dem Anschlag axial zumindest eine Stirnseite einer der Rollen gegenüberliegt. Durch eine derartige Anordnung kann das Vorspannmittel formschlüssig in der Buchse gehalten werden, da dieses durch den Anschlag axial hintergriffen ist. Darüber hinaus kann der Anschlag als Anschlag für Dichtungen dienen, mit denen das Lenkungslager gegenüber einer Umgebungskonstruktion abgedichtet ist. Die Anschläge sind vorzugsweise radiale Borde, die soweit radial nach innen gezogen sind, dass deren Rand die Rollen axial hintergreift. Die Anordnung Vorspannmittel, Lagerhülse, Rollenkäfig und Rollen ist auf diese Weise sicher und fest in der Buchse gehalten.
Die Lagerhülse ist vorzugsweise ein kalt geformtes Bauteil aus Blech mit oder ohne radial nach innen oder außen gerichteten Vorsprüngen oder Borden Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lagerhülse umfangsseitig einmal durch einen Schlitz unterbrochen ist, so dass die die Rollen mittels elastischer Vorspannung des Vorspannmittels über die Lagerhülse gegen die Oberfläche einer Weile oder einen auf der Welle sitzenden Innenring des Lenkungslagers gepresst werden können. Die Lagerhülse ist demnach durch den Schlitz umfangsgerichtet nachgiebig.
Das Lenkungslager ist für Spiele ausgleichende Lagerungen beliebig ausgeführter Wellen von Fahrzeuglenkungen an beliebigen Lagerstellen in beliebig ausgebildeten Gehäusen vorgesehen,
Wellen sind beispielsweise Lenkspindeln des oberen Teils einer Lenksäule» des unteren Teils der Lenksäule oder Ritzel- bzw. Eingangswellen in Lenkgetrieben,
Gehäuse sind einfache beliebig hergestellte Rohre aus Blech oder Gehäuse aus Stahl, Guss bzw. Leichtmetall.
Eine Reihe Rollen sieht umfangsseitig verteilte und aufeinander folgende Rollen gleicher oder unterschiedlicher Abmessungen vor Wahlweise sind Lenkungslager mit zwei oder mehr Reihen vorgesehen. Denkbar ist auch, dass das
Lenkungslager außer Rolfen auch Kugeln als Walzkörper aufweist.
Mit Rollen sind im wesentlichen zylindrische, ballige oder tonnenförmig ausgeführte Wälzkörper mit einer Mantelfläche und zwei axial voneinander gewandten Stirnflächen bezeichnet» die als Rollen ein Verhältnis von Länge zum
Durchmesser < 3 und als Nadeln (Nadelrollen) ein Verhältnis von mindestens 3 aufweisen. Stirnflächen können auch ballige oder zugespitzte Formen aufweisen.
Das erfindungsgemäße Lager ist einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar, insbesondere dann, wenn die Buchse und/oder die Lagerhülse aus dünnem Blech sind.
Durch die Buchse ist ein fester Sitz des Lenkungslagers, beispielsweise ein Presssitz realisierbar. Der obere Teil von Lenksäulen in modernen Kraftfahrzeugen weist häufig anstelle eines Lenkrohrs ein Gehäuse aus Leichtmetall auf, so dass die Herstellung eines für den Presssitz genauen Lagersitzes im Gehäuse kein Problem ist.
Das Lenkungsfager weist auf Grund des radial zwischen der Lagerhülse und der Buchse angeordneten elastischen Vorspannmittels hervorragende dämpfende Wirkung gegen Körperschall auf, durch die die Lenkspindel und das Gehäuse oder die Wellen und das Gehäuse des Lenkgetriebes voneinander entkoppelt sind
Darüber hinaus kann die Buchse als Dichtungssitz oder als Dichtungsträger ausgebildet sein. Mit der Dichtung ist entweder das Lenkungslager gegen
Verschmutzung geschützt und/oder das Fahrzeuginnere zusätzlich akustisch gegen Luftschall abgedichtet.
Weiterhin kann das Vorspannmittel einteilig integral mit einer Dichtung versehen sein, die entweder als Spaltdichtung oder schleifende Dichtung zur Welle bzw. zum Innenring ausgelegt ist.
Darüber hinaus können mittels des elastisch reagierenden Vorspannmittels große Durchmessertoleranzen der Wellen in Lenksäulen und Lenkgetrieben ausgeglichen werden, Der Achsversatz beispielsweise zwischen der Ritzelwelle und der Eingangswelle im Lenkgetriebe wird ohne Verspannungen elastisch kompensiert.
Das Lager sitzt aufgrund des Presssitzes fest im Gehäuse oder ist alternativ mit Sicherungsmitteln axial gesichert. Die radialen Borde halten die Bauteile des Lenkungslagers auch bei Crash sicher aneinander und die Lenkspindel zurück, wenn diese sich beim Crash von den anderen Lagerstellen lösen sollte, so dass sich die Anwendung des erfindungsgemäßen Lenkungslagers auch wieder in Lenksäulen von modernen Fahrzeugen anbietet.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht dementsprechend eine Lenksäule einer Lenkung eines Kraftfahrzeuges vor, in der eine Lenkwelle und oder eine Welle des Lenkgetriebes und beliebige andere Weilen mittels wenigstens eines
Lenkungslagers nach Erfindung gelagert ist. Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lenkungslagers 1 gemäß Erfindung in einer Gesamtansicht.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt entlang der Rotationsachse 2 des Lenkungslagers 1.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt des Lenkungslagers 1 entlang der Linie II - II nach Figur 2.
Das Lenkungslager 1 ist für Spiele ausgleichende Lagerungen von Wellen 3 in Form von Lenkspindeln 4 nach Figur 8 oder in Form von Eingangswellen 5 nach Figur 9 in Gehäusen 6» welche nach Figur 8 als Lenkrohre 7 oder nach Figur 9 als Gehäuse 8 von Lenkgetrieben 9 ausgeführt sind, vorgesehen,
Figur 7 zeigt eine Lenkung 11 eines Fahrzeuges 12 mit einer Lenksäule 10, einem Lenkrad 13 und einem Lenkgetriebe 9. Die Lenksäule 10 bildet den Verbindungsstrang zwischen dem Lenkrad 13 und dem Lenkgetriebe 9 und ist aus einem oberen Abschnitt 14 und einem gelenkig mit diesem verbundenen unteren Abschnitt 15 gebildet.
Figur 8 zeigt den oberen Abschnitt 14 einer Lenksäule 10 nach Figur 7 in einem Längsschnitt.
Figur 9 zeigt einen Längsschnitt durch ein Lenkgetriebe 9.
Figuren 1. 2 und 3 Das Lenkungslager 1 weist eine Reihe 16 Rollen 17 auf, die in einem Käfig 18 geführt sind. Die Reihe 16 ist außen von einer Lagerhülse 23 umgeben.
Figur 4 zeigt die Lagerhülse 23 in einer Gesamtansicht.
Figur 5 zeigt die Lagerhülse 23 in einem Längsschnitt Figuren 1 - 5: Die Lagerhülse 23 ist ein hohlzylindrisches Blechteil mit einem Schlitz 19, durch welchen die Lagerhülse 23 und die Innenlaufbahn 21 für die Rollen 17 einmal am Umfang geteilt sind. Ein Vorspannmittel 20 ist als elastischer Toleranzring 22 aus einem Gummiwerkstoff ausgebildet, der die Lagerhülse 23 außenumfangsseitig umgibt. Der Toleranzring 22 sitzt radial zwischen de Lagerhülse 23 und einer konzentrisch zur Lagerhülse 23 angeordneten Buchse 24. Die Buchse 24 weist beidseitig jeweils einen Anschlag 25 auf, der sich jeweils in Form eines umlaufenden Bordes 27 von einem zylindrischen Abschnitt 26 radial in Richtung der Rotationsachse 2 erstreckt und der einteilig-einmaterialig mit dem Abschnit 26 ausgebildet ist. Es ist alternativ auch möglich die Anschläge form-, kraft- oder stoffschlüssig mit dem zylindrischen Abschnitt zu verbinden.
Figur 2; Die Vorspannhülse 20 ist mittels der Borde 27 formschlüssig in der Buchse 24 gehalten. Die Borde 27 hintergreifen den Toleranzring 22 axial und liegen dem Käfig 18 sowie den Rollen 17 axial gegenüber. Dazu erstreckt sich jeder Bord 25 radial mindestens soweit in Richtung Rotationsachse, dass das durch den jeweiligen Bord 25 begrenzte Loch einen Durchmesser d aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser D des Teilkreises der Reihe 16 Unter dem Teilkreis ist dabei ein gedanklich um die Rotationsachse gelegter und die Rollenachsen 29 der Rollen 17 schneidender Kreis zu verstehen, durch dessen Zentrum die Rotationsachse senkrecht verläuft.
Figur 8; Der obere Abschnit 14 weist ein Lenkrohr 7 auf, in dem die Lenkspindel 4 mittels eines oberen Lenkungslagers 29 und eines unteren Lenkungslagers 1 drehbar gelagert ist. Das Lenkrad 13 ist an der Lenkspindel 4 befestigt. Das Lenkungslager 1 ist mit der Buchse 24 in einen Lagersitz 30 des Lenkrohrs 14 eingepresst. Die Rollen 17 liegen an einer Innenlaufbahn 31 der Lenkspindel 4 an. Das Vorspannmittel 20 ist radial zwischen der Lagerhülse 23 und der Buchse 24 eingespannt. Da die Lagerhülse 23 geschlitzt ist, werden die Rollen 17 durch die Vorspannung des Vorspannmittels 20 radial gegen die Innenlaufbahn 31 vorgespannt. Figur 9: In dem Lenkgetriebe 9 steht eine Ritzelwelle 32 im Zahneingriff mit einer Zahnstange 33.. Die Ritzelwelle 32 ist zweifach in dem zweiteiligen Gehäuse 8 des Lenkgetriebes 9 gelagert und über einen Dehn-Drehstab 35 mit der Eingangswelle 5 verbunden. Die Eingangswelle 5 ist mit einem Nadellager 34 und mit dem Lenkungslager 1 gelagert. Das Lenkungslager 1 ist mit der Buchse 24 in das Gehäuse 8 eingepresst. Die Rollen 17 liegen an einer Innenlaufbahn 36 der Eingangswelle 5 an. Das Vorspannmittel 20 ist radial zwischen der Lagerhülse 23 und der Buchse 24 eingespannt. Da die Lagerhülse 23 geschlitzt ist, werden die Rollen 17 durch die Vorspannung des Vorspannmittels 20 radial gegen die Innen laufbahn 36 vorgespannt.
Figur 6 zeigt ein Diagramm, mit dem exemplarisch das Verformungsverhalten anhand der Auslenkung einer Welle (Abszisse—► Weg in mm) gegenüber einem Gehäuse an einer Lagerstelle in Abhängigkeit der Belastung (Ordinate† Kraft in N) der Welle dargestellt ist, wenn die Welle mittels eines erfindungsgemäßen Lenkungslagers 1 an der Lagerstelle gelagert ist. Die Steifigkeit des Vorspannelements nimmt mit zunehmender Belastung progressiv zu
Bezygszelchen
Lenkungslager 21 Innenlaufbahn
Rotationsachse 22 Toleranzring
Welle 23 Lagerhülse
Lenkspindel 24 Buchse
Eingangswelle 25 Anschlag
Gehäuse 26 zylindrischer Abschnitt
Lenkrohr 27 Bord
Gehäuse 28 -
Lenkgetriebe 29 Lenkungslager
Lenksäule 30 ersitz
Lenkung 31 Innenlaufbahn
Fahrzeug 32 Ritzelwelle
Lenkrad 33 Zahnstange
oberer Abschnitt 34 Nadellager
unterer Abschnitt 35 Drehstab
Reihe 36 Innenlaufbahn
Rolle
Käfig
Schlitz
Vorspann mittel

Claims

Patentansprüche
t . Lenkungslager (1 ) für Spiele ausgleichende Lagerungen einer Welle (3) in einem Gehäuse (6) mit wenigstens einer Reihe (16) Rollen (17) und einer die Reihe (16) außen umgebenden Lagerhülse (23) und wenigstens einem Vorspannmittel (20) zum Ausgleichen von Toleranzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannmittel (20) radial zwischen der Lagerhülse (23) und einer die Lagerhülse (23) mit Abstand umfangsseitig umgebenden Buchse (24) federeiastisch eingespannt ist,
2. Lenkungslager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannmittel (20) ein Ring aus wenigstens einem gummielastischen
Werkstoff ist.
3. Lenkungslager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (23) umfangsseitig einmal durch einen Schlitz (19) unterbrochen ist.
4 Lenkungslager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (24) an einer Seite wenigstens einen Anschlag (25) aufweist, der von einem zylindrischen Abschnitt (26) der Buchse (24) aus radial in Richtung einer in dem Lenkungslager (1 ) konzentrisch und axial verlaufenden Rotationsachse (2) gerichtet ist, wobei der Anschlag (25) axial stirnseitig mindestens einer der Rollen (17) gegenüberliegt.
5 Lenkungslager nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass die
Buchse (24) axial beidseitig einen Anschlag (25) aufweist,
6. Lenkungslager nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (24) beidseitig endseitig jeweils mit einem radial in Richtung der Rotationsachse (2) gerichteten umlaufenden Bord (27) versehen ist, der axial der Reihe (16) Wälzkörper (17) gegenüberliegt.
7. Lenksäule (10) einer Lenkung (1 1 ) eines Kraftfahrzeuges (12)« in der eine Welte (3) mittete wenigstens eines Lenkungslagers (1 ) nach Anspruch 1 gelagert ist,
8. Lenkgetriebe (9) einer Lenkung (1 1 ) eines Kraftfahrzeuges (12), in dem wenigstens eine Welle (3) mittels eines Lenkungslagers (1) nach Anspruch 1 gelagert ist,
9. Lenkung (1 1 ) eines Kraftfahrzeuges (12) mit wenigstens einem Lenkrad (13), einem Lenkgetriebe (9), mit einem Verbindungsstrang zwischen dem Lenkrad (13) und dem Lenkgetriebe (9) sowie mit wenigstens ein
Lenkungslager (1 ) nach Anspruch 1 in dem Verbindungsstrang und oder in dem Lenkgetriebe (9).
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