DE102006034729B3

DE102006034729B3 - Zweireihiges Pendelrollen- oder -kugellager

Info

Publication number: DE102006034729B3
Application number: DE200610034729
Authority: DE
Inventors: Manfred Mattes
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: DE102006034729B8

Abstract

Die Erfindung betrifft ein zweireihiges Pendelrollen- oder -kugellager (1), insbesondere für Lenkspindeln von Kraftfahrzeugen, bei dem Wälzkörper (2) zwischen zwei Innenringlaufbahnen (3, 4) und zwei Außenringlaufbahnen (5, 6) angeordnet sind. Um in einfacher Weise eine spielarme Lagerung insbesondere für die Lenkspindel eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu haben, sieht die Erfindung vor, dass sowohl die Innenringlaufbahnen (3, 4) als auch die Außenringlaufbahnen (5, 6) durch Bleche gebildet werden, wobei die Außenringlaufbahnen (5, 6) von zwei Stützkörpern (7, 8) aufgenommen werden und wobei die beiden Stützkörper (7, 8) mit Mitteln (9) ausgestattet sind, die ein formschlüssiges Verbinden beider Stützkörper (7, 8) zum unverschieblichen Zusammenhalt in axiale Richtung (A) ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein zweireihiges Pendelrollen- oder -kugellager, insbesondere für Lenkspindeln von Kraftfahrzeugen, bei dem Wälzkörper zwischen zwei Innenringlaufbahnen und zwei Außenringlaufbahnen angeordnet sind, wobei sowohl die Innenringlaufbahnen als auch die Außenringlaufbahnen durch Bleche gebildet werden, wobei die Innenringlaufbahnen von zwei Stützkörpern aufgenommen werden und wobei die beiden Stützkörper mit Mitteln ausgestattet sind, die ein formschlüssiges Verbinden beider Stützkörper zum unverschieblichen Zusammenhalt in axialer Richtung ermöglichen.
Ein gattungsgemäßes Pendelkugellager ist in der US 2 244 197 beschrieben. Die Laufbahnen für die Kugeln bestehen hier aus gebogenen Blechen, die von Kunststützkörpern gehalten werden. Das Pendelkugellager ist dabei in einer hülsenförmigen Anordnung platziert, die mit Gewindemitteln ausgestattet ist. Damit kann das zweireihige Lager wunschgemäß vorgespannt werden.
Ein ähnliches Lager ist beispielsweise aus der DE 37 25 645 A1 bekannt. Das dort offenbarte zweireihige Pendelkugellager hat Innenringe, die aus Blech gefertigt sind und die Innenring-Laufbahnen für die Kugeln bilden. Die Au ßenringe sind massiv gefertigt und haben die Außenring-Laufbahn für die Kugeln. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, gewisse Winkelbewegungen zwischen Innenring und Außenring auszugleichen, die insbesondere beim Einsatz in der Lenkspindel eines Kraftfahrzeugs auftreten.
Eine ähnliche Ausgestaltung ist aus der DE 196 48 854 A1 bekannt. Hier ist der Außenring als Massivteil ausgeführt, wobei er einstückig beide Laufbahnen für die Kugeln aufweist. Der Innenring wird durch einen Stützring aus Kunststoff gebildet, der ein Blech trägt, das beide Innen-Laufbahnen aufweist.
Die US 3,876,266 zeigt ein zweireihiges Pendelkugellager, bei dem der Innenring als Massivteil ausgebildet ist und – einteilig ausgeführt – die Innen-Laufbahnen aufweist.
Ähnliche Lager sind in der DE 37 25 645 A1 , in der DE 199 61 712 A1 , in der DE 100 11 124 C2 und in der DE 33 19 142 A1 beschrieben. Weiterhin offenbart die FR 27 30 282 A1 ein einreihiges Kugellager, dessen Außenringlaufbahn durch zwei Bleche gebildet wird. Die Bleche wiederum sind von Stützkörpern gehalten. Eine im axialen Endbereich angeordnete Tellerfeder spannt die beiden Stützkörper gegeneinander.
Es hat sich gezeigt, dass die vorbekannten Pendelrollen- oder -kugellager gewisse Nachteile aufweisen, wenn sie insbesondere für Lenkspindeln von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Nach der Montage der Lager in eine Lenkspindel ist es wichtig, dass stets Spielfreiheit gewährleistet ist. Ferner muss sichergestellt sein, dass über den Drehwinkel möglichst konstante Reibmomente zwischen Außenring und Innenring des Lagers gegeben sind, und zwar insbesondere auch dann, wenn sowohl ein Kippwinkel zwischen dem Innen- und Außenring als auch ein geringfügiger Achsversatz vorliegt.
Im Stand der Technik wird teilweise versucht, eine ausreichende Lagerung dadurch zu schaffen, dass die Lagerteile mit Gummielementen oder Federelementen versehen werden, um den Ausgleich von Achsversätzen vornehmen zu können. Hierzu muss jedoch zumeist ein Kompromiss zwischen der Spielfreiheit des Lagers und der Konstanz des Reibmoments über dem Drehwinkel eingegangen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Lager der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es möglich wird, relative Kippwinkel zwischen dem Innenring und dem Außenring des Lagers sowie Achsversätze zulassen zu können, ohne die Spielfreiheit und die Konstanz des Reibmoments über dem Drehwinkel zu gefährden.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Innenringlaufbahnen von jeweils einem Stützkörper aufgenommen werden, wobei in den beiden die Innenringlaufbahnen stützenden Stützkörper Mittel angeordnet sind, die eine Spreizkraft in axialer Richtung erzeugen, und wobei die Mittel zur Erzeugung einer Spreizkraft ein in einem Aufnahmeraum angeordnetes Federelement sind.
Vorzugsweise sind die Mittel zum formschlüssigen Verbinden beider Stützkörper als Clipverbindung ausgebildet. Hierbei sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Clipverbindung mindestens einen am einen Stützkörper angeordneten hakenförmig ausgebildeten Vorsprung aufweist, der in einen im anderen Stützkörper eingebrachten Hinterschnitt einrasten kann. Vorzugsweise sind eine Anzahl hakenförmig ausgebildeter Vorsprünge und Hinterschnitte über den Umfang verteilt an den beiden Stützkörpern angeordnet. Besonders bevorzugt weisen beide Stützkörper jeweils ha kenförmig ausgebildete Vorsprünge und Hinterschnitte auf. Danach sind die Verbindungsmittel also nach Art eines Reißverschlusses ausgeführt, wobei hakenförmige Vorsprünge und entsprechende geformte Hinterschnitte abwechselnd ineinander greifen.
Die Mittel zum formschlüssigen Verbinden beider Stützkörper können alternativ auch als Hülse ausgebildet sein, die in beiden axialen Endbereichen so umgeformt ist, dass sie axiale Anlageflächen für die beiden Stützkörper bildet.
Die Stützkörper bestehen bevorzugt aus Kunststoff, wobei sich insbesondere Polyamid bewährt hat.
Mit den vorgeschlagenen Maßnahmen wird erreicht, dass das Pendelrollen- bzw. -kugellager problemlos relative Kippwinkel zwischen Innenring und Außenring sowie geringfügige Achsversätze verkraften kann. Dabei ist stets gewährleistet, dass das Lager spielfrei ist. Ferner wird über dem Drehwinkel zwischen Innen- und Außenring ein weitgehend konstantes und niedriges Reibmoment sichergestellt. Das vorgeschlagene Lager weist auch eine hohe Steifigkeit auf.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch ein Pendelkugellager gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung,
2 den Radialschnitt durch ein Pendelkugellager,
3 den Radialschnitt durch das Pendelkugellager gemäß 2, wobei die Mittel zum formschlüssigen Verbinden beider Stützkörper des Außenrings schematisch dargestellt sind,
4 die Einzelheit „Z" gemäß 3 in vergrößerter Darstellung,
5 den Radialschnitt durch ein Pendelkugellager und
6 das Lager nach 5 bei Kippung des Innenrings relativ zum Außenring.
In 1 ist ein Pendelkugellager 1 zu sehen, das einen Außenring und einen Innenring aufweist, zwischen denen Kugeln 2 angeordnet sind.
Der Innenring wird durch zwei Innenringlaufbahnen 3 und 4 gebildet, die aus Blech bestehen, wobei die beiden Laufbahnen aus einem Topfstanzteil gefertigt sind und eine carbonitrierte Oberfläche aufweisen. Weiterhin hat der Innenring zwei Stützkörper 15 und 16, die – genauso wie die Innenringlaufbahnen 3, 4 – spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Jede Innenringlaufbahn 3, 4 wird von je einem Stützkörper 15, 16 getragen. Da die Stützkörper 15, 16 aus Kunststoff (Polyamid 6.6) bestehen, ist es auch möglich, dass der Stützkörper 15, 16 an die in ein Spritzgießwerkzeug eingelegte Innenringlaufbahn angespritzt wird.
Der Außenring wird durch zwei Außenringlaufbahnen 5 und 6 gebildet, die ebenfalls von je einem Stützkörper 7 und 8 gehalten werden. Hinsichtlich der fertigungstechnischen Ausgestaltung gilt dasselbe wie das zum Innenring Gesagte.
Sind die Kugeln 2, die Laufbahnen 3, 4, 5 und 6 sowie die Stützkörper 15, 16, 7 und 8 in der dargestellten Weise zusammengebaut, würde die Anordnung wieder auseinander fallen, wenn hiergegen nicht vorgesorgt würde. Dies erfolgt vorliegend mit Mitteln 9 zum formschlüssigen Verbinden, auf die noch detaillierter eingegangen wird. Mit diesen wird sichergestellt, dass die beiden Stützkörper 7 und 8 sich nicht in Achsrichtung A auseinander bewegen können. Der Zusammenhalt des gesamten Lagers 1 ist damit sichergestellt.
Wie leicht zu sehen ist, ermöglicht das Lager 1 problemlos aufgrund der sphärischen Laufbahnen 3, 4, 5, 6 einen geringfügigen Kippwinkel α.
Damit die Spielfreiheit des Lagers 1 während aller denkbaren Belastungsfälle sichergestellt ist, weisen die beiden Stützkörper 15 und 16 des Innenrings jeweilige Ausnehmungen auf, die zusammen einen Aufnahmeraum 17 bilden. In diesen ist eine nicht dargestellte Feder eingesetzt, die die beiden Stützkörper 15, 16 in Achsrichtung A voneinander abdrücken. Bei wirksamen Mitteln 9 zum formschlüssigen Verbinden der beiden Stützkörper 7, 8 des Außenrings ist damit eine gewisse Vorspannung des Lagers und absolute Spielfreiheit gegeben. Möglich wäre es freilich auch, dass der Aufnahmeraum für das Federelement nur in einen der Stützkörper 15 oder 16 eingebracht würde, so dass sich das Federelement dann an der Stirnseite des Stützkörpers anliegen würde, das keinen Aufnahmeraum aufweist.
Die in 2 dargestellte Lösung unterscheidet sich von derjenigen nach 1 dadurch, dass hier ein einziger Stützkörper 15 für die Innenringlaufbahnen 3, 4 zum Einsatz kommt. Wie im Ausführungsbeispiel nach 1 haben die Innenringlaufbahnen 3 und 4 in einem axialen Endbereich einen sich radial erstreckenden Abschnitt, der zur axialen Anlage am Stützkörper 15 dient.
Die Ausgestaltung der Mittel 9 zum formschlüssigen Verbinden sind für die Lager nach 1 und 2 in den 3 und 4 zu sehen. Diese Mittel 9 sind hier nach Art eines Reißverschlusses ausgeführt, indem nämlich hakenförmig ausgebildete Vorsprünge 10 (s. 4) und Hinterschnitte 11 in den beiden miteinander zu verbindenden Stützkörpern 7, 8 zusammenwirken, und zwar über den Umfang der Stützkörper 7, 8 abwechselnd angeordnet. Wie es am besten aus 4 zu erkennen ist, können die beiden Stützkörper 7 und 8 in Achsrichtung A aufeinander zu geschoben werden. Dabei federn die hakenförmig ausgebildeten Vorsprünge 10 eines Stützkörpers über die Arme 18 am anderen Stützkörper, an denen sich der Hinterschnitt 11 befandet. Bei hinreichendem Zusammenschieben schnappt dann der hakenförmig ausgebildete Vorsprung 10 in den Hinterschnitt 11 ein, so dass die beiden Stützkörper 7 und 8 fest miteinander verbunden sind.
Die Ausgestaltung des Pendelkugellagers 1 gemäß 5 und 6 unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Lösungen dadurch, dass hier die Mittel 9 zum formschlüssigen Verbinden anders ausgebildet sind. Sie werden hier durch eine metallische Hülse 12 gebildet, die an ihren axialen Enden so umgeformt, d. h. umbördelt, ist, dass sich zwei radial erstreckende Abschnitte bilden, die jeweilige Anlageflächen 13 und 14 für die beiden Stützkörper 7 und 8 bilden.
Auch auf diese Weise können die beiden Stützkörper 7, 8 bleibend verbunden werden, so dass sich die gewünschte Lagerung ergibt, die sich insbesondere für Lenkspindeln in Kraftfahrzeugen bewährt hat. Der Stützkörper 15 des Innenrings ist hier wieder einteilig für beide Innenringlaufbahnen 3, 4 ausgebildet, was jedoch nicht zwingend ist.
Die Kugeln können einen Durchmesser im Bereich von einigen Millimeter aufweisen, z. B. von 3 mm. Die Kugeln können in bekannter Weise von ei fern Käfig gehalten werden; das Lager kann aber auch vollrollig ohne Käfig ausgeführt sein.
Die Innenringlaufbahnen und die Außenringlaufbahnen können aus einem Topfstanzteil hergestellt werden, was die Produktion sehr kostengünstig macht. Die Laufbahnen bestehen dabei bevorzugt aus einem umgeformten Blech konstanter Dicke.
Das vorgeschlagene Lager kann im Falle dessen, dass die Kunststoff-Stützkörper des Außenrings das radial äußere Ende des Lagers bilden, in eine Bohrung in einem Gehäuse passgenau eingepresst werden. Die Durchmessertoleranz des Außendurchmessers liegt dabei problemlos bei ca. 0,2 mm.
Auch im Falle des Einsatzes der Blechhülse 12 kann ein Einbringen in eine präzise gearbeitete Bohrung in einem Gehäuse gegebenenfalls mit Presssitz bewerkstelligt werden.

1: Pendelrollen- oder -kugellager
2: Wälzkörper (Kugel)
3: Innenringlaufbahn
4: Innenringlaufbahn
5: Außenringlaufbahn
6: Außenringlaufbahn
7: Stützkörper (Außenring)
8: Stützkörper (Außenring)
9: Mittel zum formschlüssigen Verbinden
10: hakenförmig ausgebildeter Vorsprung
11: Hinterschnitt
12: Hülse
13: Anlagefläche
14: Anlagefläche
15: Stützkörper (Innenring)
16: Stützkörper (Innenring)
17: Aufnahmeraum
18: Arm
A: axiale Richtung
α: Winkel

Claims

Zweireihiges Pendelrollen- oder -kugellager (1), insbesondere für Lenkspindeln von Kraftfahrzeugen, bei dem Wälzkörper (2) zwischen zwei Innenringlaufbahnen (3, 4) und zwei Außenringlaufbahnen (5, 6) angeordnet sind, wobei sowohl die Innenringlaufbahnen (3, 4) als auch die Außenringlaufbahnen (5, 6) durch Bleche gebildet werden, wobei die Außenringlaufbahnen (5, 6) von zwei Stützkörpern (7, 8) aufgenommen werden und wobei die beiden Stützkörper (7, 8) mit Mitteln (9) ausgestattet sind, die ein formschlüssiges Verbinden beider Stützkörper (7, 8) zum unverschieblichen Zusammenhalt in axiale Richtung (A) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Innenringlaufbahnen (3, 4) von jeweils einem Stützkörper (15, 16) aufgenommen werden, wobei in den beiden die Innenringlaufbahnen (3, 4) stützenden Stützkörpern (15, 16) Mittel angeordnet sind, die eine Spreizkraft in axiale Richtung (A) erzeugen und wobei die Mittel zur Erzeugung einer Spreizkraft ein in einem Aufnahmeraum (17) angeordnetes Federelement sind.
Pendelrollen- oder -kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (9) zum formschlüssigen Verbinden beider Stützkörper (7, 8) als Clipverbindung ausgebildet sind.
Pendelrollen- oder -kugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Clipverbindung mindestens einen am einen Stützkörper (7, 8) angeordneten hakenförmig ausgebildeten Vorsprung (10) aufweist, der in einen im anderen Stützkörper (8, 7) eingebrachten Hinterschnitt (11) einrasten kann.
Pendelrollen- oder -kugellager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl hakenförmig ausgebildeter Vorsprünge (10) und Hinterschnitte (11) über den Umfang verteilt an den beiden Stützkörpern (7, 8) angeordnet sind.
Pendelrollen- oder -kugellager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Stützkörper (7, 8) jeweils hakenförmig ausgebildeter Vorsprünge (10) und Hinterschnitte (11) aufweisen.
Pendelrollen- oder -kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (9) zum formschlüssigen Verbinden beider Stützkörper (7, 8) als Hülse (12) ausgebildet sind, die in beiden axialen Endbereichen so umgeformt ist, dass sie axiale Anlageflächen (13, 14) für die beiden Stützkörper (7, 8) bildet.
Pendelrollen- oder -kugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Außenringlaufbahnen (5, 6) stützenden Stützkörper (7, 8) aus Kunststoff bestehen.
Pendelrollen- oder -kugellager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyamid ist.
Pendelrollen- oder -kugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringlaufbahnen (3, 4) von mindestens einem Stützkörper (15, 16) aufgenommen werden.
Pendelrollen- oder -kugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper aus Kunststoff besteht.
Pendelrollen- oder -kugellager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyamid ist.