DE102011081881A1

DE102011081881A1 - Lenkwellenlager, insbesondere für eine höhenverstellbare Lenksäule

Info

Publication number: DE102011081881A1
Application number: DE102011081881A
Authority: DE
Inventors: Herbert Erhardt; Rainer Lutz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-02-28
Also published as: FR2979402B1; FR2979402A1

Abstract

Lenkwellenlager mit: – einem Gehäusering (12) der einen Außenmantel (12a), sowie einen ersten Stirnring (12b) und einen zweiten Stirnring (12c) aufweist, – einem Innenbuchsenring (13) mit einem Innenmantel (13a) und einem radial nach außen abragenden Stützringabschnitt (13b) der eine erste und eine zweite, ringartige Lauffläche (S1, S2) bildet, – wobei der Stützringabschnitt (13b) einen Außendurchmesser aufweist der kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenmantels (12a) des Gehäuseringes (12), und – einer Lagereinrichtung (11) mit einem ersten Lagerring (14a) der auf der ersten Lauffläche (S1) des Stützringabschnitts (13b) aufsitzt, einem zweiten Lagerring (14b) der auf der zweiten Lauffläche (S2) des Stützringabschnitts (13b) aufsitzt, und einem Druckringelement (16) zur axialen Spannung der beiden Lagerringe (14a, 14b) gegen den Stützringabschnitt (13b) derart, dass der Stützringabschnitt (13b) innerhalb des Gehäuseringes (12) radial verlagerbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkwellenlager zur drehbewegbaren Lagerung einer Lenkwelle die als solche mit einem Fahrzeuglenkrad gekoppelt ist, mit einem Gehäusering, einer auf der Lenkwelle sitzenden Innenbuchse und einer Lagereinrichtung zur Lagerung der Innenbuchse in dem genannten Gehäusering.
Aus DE 100 58 491 A1 ist ein Lenkwellenlager bekannt, das eine als Blechumformteil gefertigte Innenbuchse mit einer zwischen zwei Umfangswulsten gebildeten Laufrille aufweist. Diese Laufrille begrenzt den Innenbereich eines im wesentlichen vollkugelig mit Kugeln befüllten Ringraumes in welchem die Kugeln umlaufen können. Diese Kugeln werden axial und radial durch äußere Laufringe geführt, wobei diese äußeren Laufringe durch Elastomerringe in einem Gehäusering abgestützt sind. Bei diesem Lenkwellenlager können sich die äußeren Laufringe geringfügig axial und radial verlagern und ermöglichen zudem eine leichte Verkippung des Innenringes gegenüber dem Gehäusering.
Lenkradlagerungen werden allgemein als relativ hoch belastbare Lagerungen ausgelegt, da insbesondere bei Sonderbelastungen des Lenkrades z. B. wenn ein Fahrer das Lenkrad als Griff verwendet und beim Ein- und Aussteigen, oder bei einer Veränderung der Sitzposition ggf. mit seinem Gesamtgewicht belastet, an der Lenkradlagerung große Kräfte angreifen. Desweiteren können insbesondere bei Lagerungen von Lenksäulen in Aufhängungsstrukturen welche eine Winkel- oder Höhenverstellung des Lenkrades ermöglichen, Einstellzustände eintreten, bei welchen der Drehpol des Stellmechanismus nicht exakt mit dem Gelenkzentrum eines Lenkwellengelenks übereinkommt. In diesen Fällen besteht das Problem, dass sich auch aufgrund der Koppelung der Lenksäule mit dem Lenkgetriebe an einzelnen Lagern hohe Lagerkräfte ergeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkwellenlager zu schaffen, durch welches eine Lenkwellenlagerung realisiert werden kann, die sich durch einen kostengünstig realisierbaren und robusten Aufbau, sowie durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Lenkwellenlager mit:

– einem Gehäusering der einen Außenmantel, sowie einen ersten Stirnring und einen zweiten Stirnring aufweist,
– einem Innenbuchsenring mit einem Innenmantel und einem radial nach außen abragenden Stützringabschnitt der eine erste und eine zweite, jeweils im wesentlichen plane, ringartige Lauffläche bildet,
– wobei der Stützringabschnitt einen Außendurchmesser aufweist der kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenmantels des Gehäuseringes, und
– einer Lagereinrichtung mit einem ersten Lagerring der auf der ersten Lauffläche des Stützringabschnitts aufsitzt, einem zweiten Lagerring der auf der zweiten Lauffläche des Stützringabschnitts aufsitzt, und einem Druckringelement zur axialen Spannung der beiden Lagerringe gegen den Stützringabschnitt derart, dass der Stützringabschnitt innerhalb des Gehäuseringes radial verlagerbar ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Lenkwelle die als solche im wesentlichen starr mit einem Lenkrad gekoppelt ist in ihrem unteren, einem sich anschließenden Lenkwellengelenk benachbarten Endbereich axial abzustützen und dabei in einem begrenzten Maß und im wesentlichen frei von radialen Rückstellkräften eine radiale Verlagerung dieses Lenkwellenbereichs zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Lenkwellenlager kann als reines Gleitlager, als reines Wälzlager, oder in besonderes vorteilhafter Weise auch als kombiniertes Gleit-/Wälzlager ausgeführt sein. Im Falle der Ausführung als reines Gleitlager sind vorzugsweise sowohl der erste Lagerring, als auch der zweite Lagerring aus einem Kunststoffmaterial gebildet das entsprechende Gleiteigenschaften bietet. Im Falle der Ausführung als reines Wälzlager sind die beiden Lagerringe vorzugsweise als mit Wälzkörpern, insbesondere Kugeln bestückte Käfigstrukturen ausgebildet. Bei der angesprochenen Mischform kann einer der Lagerringe als Gleitlagerring und der andere Lagerring als mit Wälzkörpern bestückte Struktur ausgeführt sein. Der Stützringabschnitt erstreckt sich zwischen den Lagerungen und ist über diese beidseitig axial abgestützt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Druckringelement aus einem Elastomermaterial, insbesondere einem Silikonkautschukmaterial gefertigt. Das Druckringelement ist vorzugsweise derart in das Lenkwellenlager integriert, dass dieses in verbautem Zustand eine Vorspannung erhält und damit die Lagerringe gegen den Stützringabschnitt spannt. Die Vorspannung kann im Rahmen der Fertigung des Lenkwellenlagers durch einen Umform-, Press- oder Stauchschritt herbeigeführt werden. So kann beispielsweise einer der Stirnringe des Gehäuseringes durch plastische Umformung integral mit dem Außenmantel gefertigt werden und dabei radial einwärts gestaucht oder gebördelt werden. Es ist jedoch auch möglich, das Lenkwellenlager als demontierbar zusammengesetzte Baugruppe zu fertigen, bei welcher beispielsweise einer der Stirnringabschnitte als in den Mantelabschnitt eingesetzter Federring ausgeführt ist.
Insbesondere bei der Ausführung des Lenkwellenlagers als reines Gleitlager ist es möglich, die Lagerringe aus einem selbstschmierenden Werkstoff, insbesondere einem mit Schmierstoff befüllten Kunststoffmaterial zu fertigen. Bei der Ausbildung wenigstens eines der Lagerringe als Wälzkörper tragende Struktur jedoch ist das Lenkwellenlager vorzugsweise mit einem Schmierstoff, insbesondere einem hochviskosen Fett befüllt.
Das erfindungsgemäße Lenkwellenlager ist vorzugsweise konstruktiv derart gestaltet, dass dieses einen inneren Radialanschlag bildet durch welchen die maximale radiale Verlagerbarkeit des Stützringabschnitts gegenüber dem Gehäusering begrenzt wird. Jene diese Radialanschlagsfunktion verursachenden Strukturen können so gestaltet sein, dass diese eine im wesentlichen sanfte Kontaktierung über Gleitflächen bieten, so dass die sich kontaktierenden Strukturen keine signifikante Erhöhung des Lagermomentes verursachen und auch nicht hart aneinander fahren und somit Geräusche verursachen.
Das erfindungsgemäße Lenkwellenlager ist vorzugsweise als abgedichtetes System ausgeführt, so dass einerseits der Zutritt von Verunreinigungen in den Laufflächenbereich erschwert und etwaiger in dem Lenkwellenlager aufgenommener Schmierstoff in diesem Lenkwellenlager zurückgehalten wird.
Das erfindungsgemäße Lenkwellenlager kann als Bauteil ausgeführt sein dessen Funktion im wesentlichen nur in der relativ steifen axialen und unter Bereitstellung eines radialen Verlagerungsweges bedingt radialen Lagerung einer Lenkwelle liegt. Dieses Lenkwellenlager kann in vorteilhafter Weise auch als Trägerstruktur für einen Lenkwinkelsensor, oder als Verbindungselement zur Schaffung einer elektrisch leitenden Verbindung in das Lenkradsystem dienen und hierzu ggf. mit weiteren Komponenten bestückt sein.
Das erfindungsgemäße Lager wird in einer Kfz Lenksäule zur Positionierung der unteren Lenkwelle eingebaut. Das erfindungsgemäße Lager stützt die untere Welle nach oben gegen die Verstellkraft des Fahrers beim Verstellen des Lenkrades und die untere Lenkwelle nach unten gegen die Verschiebekräfte der Lenkzwischenwelle und den Kräften kommend durch den Beugewinkel dieser Lenkzwischenwelle. Außerdem werden im Falle einer Fahrzeugkollision die Crashkräfte kommend vom Lenkgetriebe darüber aufgenommen. Auch werden evtl. auftretende Winkelfehler sowie radiale Versätze zwischen der oberen und der unteren Lagerstelle kompensiert, die ggf. aufgrund von technologieabhängigen Fertigungsverfahren der Einzelteile in der Lenksäule auftreten.
Das erfindungsgemäße Lenkwellenlager kann bei hoher axialer Stützwirkung in vorteilhafter Weise radial auslenken ohne dabei in einem dimensionierungsrelevanten Verlagerungsbereich signifikante Radialkräfte auf die Welle aufzubringen, die zu Verspannungen der Gleitpartner zwischen unterer und oberer Welle führen könnten.
Durch das erfindungsgemäß gestaltete Lenkwellenlager wird in vorteilhafter Weise eine ausreichende Kompensation etwaiger radialer Ungenauigkeiten erreicht. Durch das erfindungsgemäße Konzept kann damit einer Überschreitung der Radialkräfte vorgebeugt werden.
Im Kontext der vorliegenden Beschreibung ist unter dem Begriff Lagerring eine Ringstruktur zu verstehen die axiale Kräfte zwischen der Innenbuchse und dem Gehäusering überträgt. Etwaige in dieser Ringstruktur aufgenommene Wälzkörper, insbesondere Kugeln bilden Bestandteil des Lagerrings. Unter den Begriff Lagerring fallen damit insbesondere auch mit Wälzkörpern bestückte ringartige Käfige.
Das erfindungsgemäße Lager ermöglicht bei geringem und nicht ansteigendem Kraftaufwand eine radiale Verlagerung der Innenbuchse gegenüber dem Gehäusering. Der an den Lagerringen ggf. auftretende Verschleiß kann durch entsprechende Werkstoffwahl und Belagsdickendimensionierung bei der Auslegung des Lagers für eine entsprechende Lebensdauer berücksichtigt werden. Auch kann durch das erfindungsgemäße Lenkwellenlager ein radialer Endanschlag erreicht werden. Das Lager kann so ausgelegt werden, dass dieses über seine gesamte Lebensdauer spielfrei ist. Die Außenabmessungen und die Belastbarkeit können mit großer konstruktiver Freiheit auf die baulichen Vorgaben des Abnehmers angepasst werden. Die Vorspannung der Laufbahnen über Lebensdauer kann über einen Federelement aus einem Elastomermaterial, aus Kunststoff, oder auch Stahl generiert werden. Den Anforderungen an die Lebensdauer kann weiterhin durch Auswahl von verschleißfesten Laufbahnen mit dazugehöriger Fettsorte entsprochen werden. Die Lagerung kann als Gleitlagerlösung, aber auch als Wälzlagerlösung ausgeführt sein. Das erfindungsgemäße Lenkwellenlager besteht vorzugsweise aus einer ggf. durch Wärmebehandlung gehärteten Außenhülse, sowie einem oder mehreren Federvorspannelementen aus Elastomermaterial, Kunststoff oder Stahl. Die innere Lagerung kann weiterhin einen oder mehrere Laufbahnringe für einen Gleitkontakt, sowie einen oder mehre Käfige mit Wälzkörpern umfassen. Dabei wird der Kontakt zum Innenring auf die notwendigen Bewegungen des Innenringes angepasst (Schwenkwinkel, radial/axial Bewegungen) eine oder mehrere Laufbahnen für einen Wälzkontakt bzw. einen oder mehrere Axialkugelkränze für eine Radial- wie auch Umfangsbewegung. Das Lager umfasst weiterhin einen Innenring in spanlos- oder spangebender Geometrie aus Stahl oder Kunststoff. Ggf. in die Lagerung eingebrachtes Fett wird vorzugsweise speziell auf die Werkstoffpaarungen und eine geforderte Gleit-Reibfunktion abgestimmt.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Systemdarstellung zur Veranschaulichung einer bevorzugten Einbauposition für ein erfindungsgemäßes Lenkwellenlager;
2 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Gleitringvariante eines erfindungsgemäßen Lenkwellenlagers;
3 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Variante eines erfindungsgemäßen Lenkwellenlagers mit einem Paar von Lagerringen welche mit Wälzkörpern bestückt sind;
4 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Lenkwellenlagers bei welchem die axiale Abstützung über einen Gleitführungsring und ein Axialwälzlager erfolgt, wobei das Axialwälzlager ein mit Wälzkörpern bestücktes Ringelement umfasst das an dem Stützringabschnitt zentriert ist;
5 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Lenkwellenlagers bei welchem axiale Federelemente am Kunststoffkäfig angebracht sind.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist ein Lenkwellenstrang für ein Kraftfahrzeug dargestellt, welcher ein Fahrzeuglenkrad 1 mit einem hier nicht weiter dargestellten Lenkgetriebe koppelt. Der Lenkwellenstrang umfasst eine obere Lenkwelle 2 welche starr mit dem Fahrzeuglenkrad 1 gekoppelt ist, und eine untere Lenkwelle A. Diese Lenkwelle 2 ist in einem inneren Lenkgehäuse 3 gelagert. Das innere Lenkgehäuse 3 wiederum ist über eine Gelenkeinrichtung 4 schwenkbewegbar mit einem äußeren Lenkgehäuse 5 gekoppelt und über eine Klemmeinrichtung 6 an dem äußeren Lenkgehäuse 5 festlegbar.
In einem dem Fahrzeuglenkrad 1 abgewandten Endbereich ist an der Lenkwelle A ein Kreuzgelenkkopf eines Kardangelenks 6 befestigt. In einem dem Kardangelenk 6 weiter abfolgenden Bereich ist der Lenkwellenstrang in weitere Lenkwellenglieder 7, 8 untergliedert. Das unterste Lenkwellenglied 8 ist über ein Kardangelenk 9 mit einem Lenkgetriebezapfen 10 gekoppelt.
Bei dem hier gezeigten Lenksystem kann bei Lösen der Klemmeinrichtung 6 das innere Lenkgehäuse 3 gegenüber dem äußeren Lenkgehäuse 5 verschwenkt werden. Hierdurch ist für das Lenkrad 1 eine Höhen- und Längsverstellfunktion gegeben.
Die Lenkwelle A ist über zwei hier nicht näher erkennbare Wälzlager in dem inneren Lenkgehäuse 3 gelagert. In ihrem dem unteren Kardangelenk 6 benachbarten Endbereich ist die Lenkwelle A über ein weiteres, in seiner Bauart erfindungsgemäß gestaltetes Lenkwellenlager 11 abgestützt. Der Aufbau dieses Lenkwellenlagers 11 wird nachfolgend in Verbindung mit den 2, 3 und 4 beschrieben.
Das in 2 dargestellte Lenkwellenlager 11 umfasst einen Gehäusering 12 der einen Außenmantel 12a, einen ersten Stirnring 12b und einen zweiten Stirnring 12c aufweist. Das Lenkwellenlager 11 umfasst weiterhin einen Innenbuchsenring 13 mit einem Innenmantel 13a und einem radial nach außen abragenden Stützringabschnitt 13b. Der Stützringabschnitt 13b bildet eine erste und eine zweite, jeweils im wesentlichen plane, und zudem ringartige Lauffläche S1, S2. Der Stützringabschnitt 13b ist hinsichtlich seines Außendurchmessers derart gestaltet, dass dieser deutlich kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenmantels 12a des Gehäuseringes 12.
Im Innenbereich des Gehäuseringes 12 ist eine Lagereinrichtung 14 vorgesehen. Diese umfasst einen ersten Lagerring 14a der auf der ersten Lauffläche S1 des Stützringabschnitts 13b aufsitzt, sowie einen zweiten Lagerring 14b, der auf der zweiten Lauffläche S2 des Stützringabschnitts aufsitzt. Weiterhin ist ein Druckringelement 16 vorgesehen das der axialen Spannung der beiden Lagerringe 14a, 14b gegen den Stützringabschnitt 13b dient. Die Lageranordnung 14 sowie der Gehäusering 12 und der Stützringabschnitt sind derart gestaltet, dass der Stützringabschnitt 13b und damit der Innenbuchsenring 13 an sich innerhalb des Gehäuseringes 12 radial verlagerbar sind. Durch diese spezielle Lagergestaltung wird es möglich die Lenkwelle axial abzustützen und dennoch eine gewisse radiale Bewegungsfreiheit für die Lenkwelle im Bereich der entsprechen den Lagerstelle zu bieten. Hierdurch können sowohl Bauteilstoleranzen als auch verstellbedingte Fluchtungsfehler kompensiert werden.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl der erste Lagerring 14a, als auch der zweite Lagerring 14b als Gleitführungsringe ausgebildet. Diese Gleitführungsringe sind aus einem Lagerwerkstoff, insbesondere einem Kunststoffmaterial gefertigt und weisen jeweils eine Umfangsnase N1, N2 auf, welche auf den Laufflächen S1, S2 aufsitzt. Die Lagerringe 14a, 14b sind so gestaltet, dass diese mit einem hinreichenden radialen Bewegungsspiel in dem Außenmantel 12a des Gehäuseringes sitzen und ggf. in dem Gehäusering 12 in Umfangsrichtung, d. h. um die Lagerachse X wandern können.
Die beiden Lagerringe 14a, 14b werden axial durch ein Druckringelement 16 gegen den Stützringabschnitt 13b gespannt. Das Druckringelement 16 ist aus einem Elastomermaterial gefertigt und sitzt in einem Inneneck-Ringbereich der durch die Innenumfangsfläche des Außenmantels 12a und den radial einwärts vorkragenden ersten Stirnring 12b gebildet wird.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Stirnringe 12b, 12c durch plastische Umformung integral mit dem Außenmantel 12a gefertigt. Vorzugsweise wird dieses Bauteil als gezogenes und damit nahtloses Bauteil gefertigt. Es ist jedoch auch möglich, dieses Bauteil als gerolltes Bauteil, oder auch als mehrteilige, ggf. aus zwei Halbschalen zusammengesetzte Struktur zu fertigen. Der hier gezeigte zweite Lagering 14b kann an dem Außengehäuse 12 fixiert sein, so dass dieser weder in Umfangsrichtung, noch in Axialrichtung ausgeprägt bewegbar ist.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Lagerring 14a, 14b so gestaltet, dass dieser eine Radialanschlagfunktion bietet, durch welche der radiale Verlagerungsweg der Innenbuchse 13 begrenzt wird. Die Innenabmessungen des ersten Lagerringes 14a sind hierbei so bemessen, dass die Außenumfangsfläche der Innenbuchse 13 auf der Innenumfangsfläche des ersten Lagerringes 14a ansteht, bevor die Umfangsfläche des Stützringabschnitts 13 an der Innenumfangsfläche des Gehäuseringes 12 ansteht. Hierdurch wird eine sanfte radiale Abstützung der Innenbuchse 13 erreicht und ein direkter Anlauf der Innenbuchse an der Innenfläche des Gehäuseringes 12 vermieden.
Bei dem hier gezeigten Aufbau ist die Innenbuchse 13 innerhalb des Außengehäuses 12 um ein Maß radial verlagerbar das im wesentlichen der Differenz zwischen dem Innendurchmesser des ersten Lagerringes 14a und dem Außendurchmesser des Innenmantels 13a entspricht. Die radiale Verlagerbarkeit kann auch durch anderweitige konstruktive Konzepte begrenzt werden.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Lagerringe 14a, 14b als Gleichteile ausgeführt. Es ist auch möglich, diese Bauteile als konstruktiv unterschiedliche Strukturen zu gestalten.
Die durch die beiden Lagerringe 14a, 14b auf den Stützringabschnitt 13b aufgebrachte Vorspannkraft wird im wesentlichen durch die axiale Stauchung, den Querschnitt und die Materialeigenschaften des Druckringelementes 16 bestimmt. Diese Stauchung ergibt sich bei diesem Ausführungsbeispiel indem nach dem Zusammenfügen der Bauteile in der hier gezeigten Ordnung, der zweite Stirnringabschnitt 12c durch einen Umformschritt gebildet wird. Der Stauchzustand des Druckringelementes 16 ist damit durch die Bauteilsgeometrien der innenliegenden Bauteile, sowie den Axialabstand der Stirnringabschnitte 12b, 12c bestimmt.
Das hier gezeigte Lenkwellenlager ist weiterhin mit einer Schmierstofffüllung befrachtet durch welche im Bereich der Kontaktflächen zwischen den Lagerringen 14a, 14b mit den entsprechenden Laufflächen S1, S2 des Stützringabschnittes ein Schmierfilm generiert wird.
Für das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel gelten die Ausführungen zur Variante nach 2 sinngemäß. Der wesentliche Unterschied zur Variante nach 2 besteht darin, dass hier die Lagerringe 14a, 14b als mit Wälzkörpern 17a, 17b bestückte Ringe ausgeführt sind.
Die Wälzkörper 17b des zweiten Lagerringes 14b stützen sich axial an der Innenfläche des zweiten Stirnringabschnitts 12c, sowie an der zweiten Lauffläche S2 des Stützringabschnitts 13b ab. Die Wälzkörper 17a des ersten Lagerringes 14a stützen sich an der ersten Lauffläche S1 des Stützringabschnitts 13b sowie an einem Deckelring 18 ab. Der Deckelring 18 wird axial durch das Druckringelement 16 gegen die Wälzkörper des ersten Lagerringes 14a gespannt.
Beide Lagerringe 14a, 14b können in dem Gehäusering 12 radial wandern. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist über den ersten Lagerring 14a eine gewisse Radialanschlagfunktion gegeben, d. h. die Außenumfangsfläche der Innenbuchse 13 steht an der Innenumfangsfläche des ersten Lagerringes 14a an, bevor die Umfangsfläche des Stützringabschnitts 13b an der Innenumfangswandung des Mantelabschnitts 12a ansteht.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper 17a, 17b als Kugeln ausgeführt. Die Wälzkörper 17a, 17b können jedoch auch anderweitige Geometrien aufweisen, insbesondere als Zylinderrollen, oder Tonnen ausgeführt sein.
In 4 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Lenkwellenlagers dargestellt, bei welcher einer der beiden Lagerringe – hier der erste Lagerring 14a – als Gleitlagering und der andere Lagering – hier der zweite Lagerring 14b – als mit Wälzkörpern 17b bestückter Lagerring oder Käfig ausgeführt ist. Der zweite Lagerring 14b ist zudem derart gestaltet, dass dieser leichtgängig durch die Innenbuchse 13 zentriert wird. Hierzu ist an dem zweiten Lagerring 14b eine Umfangsschulter S3 ausgebildet, welche ggf. an der Außenumfangsfläche des Stützringabschnitts 13b anläuft. Diese Variante bietet ein besonderes Betriebsverhalten dahingehend, als dass eine eingenommene Achsposition der Innenachse der Innenbuchse 13 gegenüber der Lagerachse X des Gehäuseringes 12 tendenziell beibehalten wird. Die Positionierung der Innenbuchse 13 gegenüber dem Gehäusering 12 ergibt sich beispielsweise bei einem Einstellvorgang, bei welchem die Lenkradhöhe eingestellt wird. Der zweite Lagerring 14b wird hierbei durch den Stützringabschnitt 13b radial entsprechend positioniert, da der Stützringabschnitt 13b hierbei temporär an der Umfangsschulter S3 ansteht. Durch die radiale Führung des zweiten Lagerringes 14b an der Innenbuchse 13 und den Wälzkontakt der Wälzkörper 17b mit dem Stützringabschnitt 13b bzw. der radialen Innenfläche des zweiten Stirnringabschnitts 12c ergibt sich eine Tendenz zur Beibehaltung der neuen Achspositionen. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je höher die axiale Spannung der Lagerung ist und umso enger der zweite Lagerring 14b an der Innenbuchse 13 zentriert ist. Auch durch ein möglichst geringes Radialspiel der Wälzkörper 17b in dem Ringelement 14b wird dieser Effekt noch weiter unterstützt.
Die axiale Spannung der Axial-Lagerungseinrichtung 14 wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel durch ein Druckringelement 16 herbeigeführt das zwischen dem ersten Stirnringabschnitt 12b und dem ersten Lagerring 14a sitzt.
Dieses Druckringelement kann insbesondere durch einen O-Ring gebildet sein. Es ist auch möglich, wie in der unteren Schnitthälfte angedeutet, durch dieses Druckringelement eine Dichtungseinrichtung zu realisieren durch welche der Innenraum, insbesondere sofern dieser mit Schmierstoff befüllt ist, abgedichtet wird. Die Dichtungseinrichtung ist vorzugsweise so gestaltet, dass diese die radiale Verlagerung der Innenbuchse 13 gegenüber dem Gehäusering 12 in ausreichendem Maße zulässt.
Auch auf der Seite des mit Wälzkörpern 17b bestückten zweiten Lageringes ist – obgleich hier nicht dargestellt – vorzugsweise eine Lippendichtung vorgesehen die als solche die Wälzlagerung gegenüber der Umgebung abdichtet. Diese Lippendichtung kann an den zweiten Lagerring 14b angebunden sein und in verbautem Zustand an der eingesteckten Lenkwelle und dem zweiten Stirnringabschnitt 12b anlaufen. Diese Abdichtung kann konstruktiv auch anderweitig bewerkstelligt werden, beispielsweise durch eine an die Innenbuchse 13 angebundene Dichtlippen-Ringstruktur.
Das Druckringelement kann auch aus einem Metallmaterial gefertigt sein und beispielsweise als Ringelement mit einem U-Querschnitt oder als Teller- oder Wellenfeder ausgeführt sein.
In 5 ist eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkwellenlagers gezeigt. Dieses Lenkwellenlager umfasst einen Gehäusering 12 der einen Außenmantel 12a, sowie einen ersten Stirnring 12b und einen zweiten Stirnring 12c aufweist. In dem Gehäusering ist ein Innenbuchsenring 13 gelagert. Dieser Innenbuchsenring umfasst einen Innenmantel 13a und einem radial nach außen abragenden Stützringabschnitt 13b der eine erste und eine zweite, ringartige, hier zudem im wesentlichen jeweils plane Lauffläche S1, S2 bildet. Der Stützringabschnitt 13b weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenmantels 12a des Gehäuseringes 12. Die Lagerung des Innenbuchsenringes 13 in dem Gehäusering 12 wird über eine Lagereinrichtung 11 bewerkstelligt. Diese umfasst einen ersten Lagerring 14a der auf der ersten Lauffläche S1 des Stützringabschnitts 13b aufsitzt, sowie einen zweiten Lagerring 14b der auf der zweiten Lauffläche S2 des Stützringabschnitts 13b aufsitzt. In die beiden Lagerringe 14a, 14b ist ein Druckringelement 16 eingebunden das in dem hier gezeigten verbauten Zustand eine gewisse axiale Spannung der beiden Lagerringe 14a, 14b gegen den jeweiligen Stützringabschnitt 13b herbeiführt, wobei die Lagereinrichtung 11 in sich derart gestaltet ist, dass der Stützringabschnitt 13b innerhalb des Gehäuseringes 12 radial verlagerbar ist. Durch die Integration des Druckringelementes 16 in die Lagerringe 14a, 14b erhalten diese eine gewisse axiale Elastizität und können damit axial vorgespannt auf dem Stützringabschnitt 13b aufsitzen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich Zentrierstrukturen an den Lagerringen 14a, 14b auszubilden die – ähnlich wie die Ringschulter S3 bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 die Lagerringe 14a, 14b radial an dem Stützringabschnitt 13b führen. Die Lagerringe 14a, 14b sind aus einem Kunststoffmaterial gefertigt das entsprechende Gleiteigenschaften bietet. Die Kugeln 17a, 17b die als solche Teil der Lagerringe 14a, 14b bilden sind vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff gefertigt. Insbesondere bei der hier gezeigten Konstruktion können diese jedoch auch aus einem hochfesten Kunststoffmaterial gefertigt sein. Die Kugeln können auch in Taschen sitzen welche den Kugeln innerhalb des als Käfig fungierenden Lagerringes eine gewisse Axial-Position geben. So können beispielsweise die in einem Lagerring sitzenden Kugeln wechselnd den Stützringabschnitt 13b und dann wieder den Deckelring 18 bzw. die Innenfläche des Stirnringabschnitts 12c kontaktieren. Der jeweilige Lagerring 18a, 18b wird dann in der Art eines Wellenringes axial belastet und bietet hierbei eine entsprechende axiale Elastizität.
Die Lagerringe 14a, 14b können insgesamt als Wellenringe ausgebildet sein die in axialer Richtung stauchbar und unter Vorspannung verbaut sind.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Lagerringe 14a, 14b jeweils als mit Kugeln 17a bzw. 17b bestückte Lagerringe 14a, 14b ausgebildet. Ab einem gewissen axialen Stauch- oder Verformungsgrad der Druckringelemente 16 erfolgt dann eine Axialkraftübertragung über die Kugeln 17a, 17b der Lagereinrichtung 11 die dann sowohl die Laufflächen S1 bzw. S2 des Stützringabschnittes 13b, als auch die Innenwandung des Stirnringes 12c bzw. des Deckelrings 18 kontaktieren. Der Deckelring 18 stützt sich in Axialrichtung an der Innenwandung des Stirnringes 12b ab. An dem Deckelring 18 ist ein Ringkragen 18a ausgebildet. Der Innendurchmesser dieses Ringkragens ist derart bemessen, dass ein für die geforderte Radialverlagerbarkeit des Innenbuchenringes 13 ausreichender Ringspalt zwischen der Innenumfangsfläche des Ringkragens 18a und der diesem benachbarten Außenumfangsfläche des Innenmantels 13a gegeben ist. An dem Innenmantel 13a des Innenbuchsenringes 13 ist ein Konusabschnitt 13c ausgebildet. Dieser Konusabschnitt 13c erleichtert die Montage des Innenbuchsenringes 13 auf der entsprechenden Welle A.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10058491 A1 [0002]

Claims

Lenkwellenlager mit: – einem Gehäusering (12) der einen Außenmantel (12a), sowie einen ersten Stirnring (12b) und einen zweiten Stirnring (12c) aufweist, – einem Innenbuchsenring (13) mit einem Innenmantel (13a) und einem radial nach außen abragenden Stützringabschnitt (13b) der eine erste und eine zweite, ringartige Lauffläche (S1, S2) bildet, – wobei der Stützringabschnitt (13b) einen Außendurchmesser aufweist der kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenmantels (12a) des Gehäuseringes (12), und – einer Lagereinrichtung (11) mit einem ersten Lagerring (14a) der auf der ersten Lauffläche (S1) des Stützringabschnitts (13b) aufsitzt, einem zweiten Lagerring (14b) der auf der zweiten Lauffläche (S2) des Stützringabschnitts (13b) aufsitzt, und einem Druckringelement (16) zur axialen Spannung der beiden Lagerringe (14a, 14b) gegen den Stützringabschnitt (13b) derart, dass der Stützringabschnitt (13b) innerhalb des Gehäuseringes (12) radial verlagerbar ist.
Lenkwellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring (14a) als mit Wälzkörpern (17a) ausgestattete Ringstruktur ausgebildet ist.
Lenkwellenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lagerring (14b) als mit Wälzkörpern (17b) ausgestattete Ringstruktur ausgebildet ist.
Lenkwellenlager nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring (14a) als Gleitführungsring ausgebildet ist.
Lenkwellenlager nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lagerring (14b) als Gleitführungsring ausgebildet ist.
Lenkwellenlager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Gleitführungsring (14a, 14b) aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist.
Lenkwellenlager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckringelement (16) aus einem Elastomer-, Kunststoff-, oder Stahlmaterial gefertigt ist.
Lenkwellenlager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Stirnringe (12b, 12c) durch plastische Umformung integral mit dem Außenmantel (12a) gefertigt ist.
Lenkwellenlager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Stützringabschnitts (13b) eine Schmierstofffüllung vorgesehen ist.
Lenkwellenlager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radialendanschlag vorgesehen ist, zur Begrenzung der radialen Verlagerung des Stützringabschnittes (13b), und dass einer der Stirnringe (12b, 12b) im Rahmen des Zusammensetzens der Lagereinrichtung radial einwärts eingezogen wird, und dass der Stauchzustand des Druckringelementes (16) durch den Axialabstand der Stirnringe (12b, 12c) festgelegt ist.