DE19952119A1

DE19952119A1 - Kugellager

Info

Publication number: DE19952119A1
Application number: DE19952119A
Authority: DE
Inventors: Ulrike Weiskopf; Rainer Lutz
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-05-03
Also published as: US6375360B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schrägkugellager, insbesondere zur Lagerung einer Lenkwelle (27) eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem Lagerinnenring (11) und einem Lageraußenring (1), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen (14, 5) Lagerkugeln (7) abrollen, wobei der Lagerinnenring (11) von einem elastischen Toleranzring (15) aus einem polymeren Werkstoff aufgenommen ist und Mittel zur Bildung zu einer unverlierbaren Baueinheit vorhanden sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist zwischen der Lenkwelle (27) und dem Toleranzring (15) ein Haltering (20) angeordnet, aus dem in axialer Richtung gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Halteelemente (19) hervorstehen, deren radial nach außen gerichtete Haltenasen (22) den Lageraußenring (1) überdecken, wobei der Toleranzring (15) gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Freiräume (18) zur Aufnahme der Halteelemente (19) aufweist und sich in axialer Richtung bis zum Ende eines im wesentlichen radial verlaufenden Teils (12) des Lagerinnenrings (11) erstreckt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Schrägkugellager, insbesondere zur Lagerung einer Lenkwelle einer Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Lager kugeln abrollen, wobei der Lagerinnenring von einem elastischen Toleranzring aus einem polymeren Werkstoff aufgenommen ist und Mittel zur Bildung einer unverlierbaren Baueinheit vorhanden sind.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Schrägkugellager, die meistens spanlos hergestellt sind, nehmen nur in einer Richtung Axialkräfte auf und müssen daher gegen ein zweites Lager angestellt werden. Sie werden bevorzugt als Lenkungslager eingesetzt, da sie nur ein geringes Reibmoment haben, eine relativ hohe Steifigkeit aufweisen, einfach montiert werden und kostengünstig sind.

Ein solch gattungsgemäßes Schrägkugellager, wie es häufig zur Lagerung von Lenkwellen verwendet wird, ist aus der DE 38 08 556 A1 vorbekannt. Der In nenring ist von einem Toleranzring aus einem Kunststoff aufgenommen, der den Innen- und den Außenring mit einem radialen Vorsprung hintergreift. Am anderen axialen Ende des Innenringes ist ein Federelement in Form eines Fe derringes angeordnet, das im Toleranzring durch eine Sperrscheibe gehalten ist, die ebenfalls im Toleranzring durch einen radial nach innen weisenden Vorsprung gesichert ist. Auf diese Weise ist eine vorgespannte Baueinheit aus dem Wälzlager und den Halteelementen bzw. Spannelementen gebildet. Damit ist bei der Montage nur noch ein einziges, durch einfaches axiales Aufschieben vormontierbares Teil vorhanden.

Nachteilig dabei ist, dass sich der Toleranzring in axialer Richtung gesehen über die gesamte Länge der Laufbahnen der Lagerkugeln erstreckt. Dies hat einen vergrößerten radialen Bauraum zur Folge, da ein solcher Toleranzring wegen seiner spritztechnischen Herstellung im dünnsten Bereich einen Quer schnitt < 1 mm aufweisen muss.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lenkungslager zu entwickeln, das die Nachteile des bekannten Standes der Technik vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass zwischen Lenkwelle und Toleranzring ein Haltering angeordnet ist, aus dem in axialer Richtung gleichmäßig in Umfangs richtung voneinander beabstandete Halteelemente hervorstehen, deren radial nach außen gerichtete Haltenasen den Lageraußenring überdecken, wobei der Toleranzring gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Frei räume zur Aufnahme der Halteelemente aufweist und sich in axialer Richtung bis zum Ende eines im wesentlichen radial verlaufenden Teils des Lagerinnen ringes erstreckt.

Dadurch, dass der Toleranzring sich erstens nicht über die gesamte axiale Ausdehnung des Lagers erstreckt und zweitens Freiräume zur Aufnahme der Halteelemente aufweist, ist sichergestellt, dass die Lagereinheit einen geringen radialen Bauraum beansprucht. Der radiale Abstand zwischen Lenkwelle und Lagerinnenring des Lenkungslagers wird nicht mehr wie bisher durch die ra diale Ausdehung des Toleranzringes im Laufbahnbereich, sondern durch die radiale Stärke der Halteelemente bestimmt, wobei diese sehr dünn ausgeführt werden können, d. h. im zehntel Millimeterbereich. Die den Lageraußenring überdeckenden Halteelemente können entweder elastisch federnd ausgebildet sein, oder sie werden am Abschluss des Montagevorganges nach außen um gebogen. In beiden Fällen ist durch die Haltenasen jedoch eine verliersichere Baueinheit gebildet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen 2 bis 7 beschrieben.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der Haltering an seinem den Hal teelementen abgewandten Ende wenigstens einen radial nach außen gerich teten Vorsprung aufweist, der in eine zugehörige Ausnehmung im Toleranzring eingreift. Dieser radial nach außen gerichtete Vorsprung wirkt als Montagehilfe und erleichtert so den gesamten Montagevorgang der Lagerbaueinheit.

Wenn ein derartiges Lager als oberes Lenkungslager in einer Längssäule ein gesetzt ist, müssen Mittel zur Übertragung des elektrischen Stromes von der Lenkwelle über das Wälzlager zum aufnehmenden Lenkrohr vorhanden sein. Dies ist für die Betätigung des Signalhornes oder für das Auslösen des Airbags erforderlich. Aus diesem Grunde ist nach Anspruch 3 vorgesehen, dass die leitende Verbindung zwischen Lenkwelle und Lenkrohr über den Haltering er folgt, der erfindungsgemäß aus einem den elektrischen Strom gut leitenden Material, beispielsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung hergestellt sein soll. In diesem Fall hat es sich nach Anspruch 4 als besonders zweckmä ßig erwiesen, wenn die Halteelemente mit in beide Umfangsrichtungen weisen den Lappen versehen sind. Diese können dann gegebenenfalls in radialer Richtung nach innen umgelegt werden, so dass eine gut leitende Verbindung zwischen Haltering und Lenkwelle hergestellt ist. Eine andere Möglichkeit eine leitende Verbindung zwischen Lenkwelle und Lenkrohr herzustellen, besteht nach Anspruch 5 darin, dass der Toleranzring aus einem elektrisch leitenden polymeren Werkstoff hergestellt ist. Dabei ist durch geeignete Maßnahmen die elektrische Leitfähigkeit des Kunststoffes soweit zu erhöhen, dass er sich wie ein Metall verhält. Das kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Leitfähig keit des polymeren Werkstoffes durch Zusatz von Kohle-, Stahlfasern oder Rußpartikeln realisiert ist. Dies hat den Vorteil, dass die Leitfähigkeit des poly meren Kunststoffes bereits während seines Fertigungsprozesses gegeben ist, so dass eine Nachbehandlung des fertigen Kunststoffbauteils nicht erforderlich ist. Die Leitfähigkeit des polymeren Werkstoffes kann aber auch durch einen metallischen Überzug hergestellt werden, wobei dieser entweder galvanisch, chemisch oder durch PVD-Verfahren aufgebracht werden kann. Bei den galva nischen Verfahren ist es erforderlich, nach dem Reinigen und Aufrauhen eine leitende Schicht auf den Kunststoff aufzubringen. Die galvanische Technik er laubt es grundsätzlich, nahezu beliebig geformte Bauteile mit dichten, poren freien und fest haftenden Metallüberzügen zu versehen. Die Abscheidung er folgt in bekannter Weise aus wässrigen Lösungen, welche das abzuscheiden de Metall in Form von Ionen enthalten. Durch Anlegen einer Spannung werden die Metallionen an die Bauteiloberfläche transportiert, dort reduziert und haft fest auf der Oberfläche angelagert. Die chemische oder stromlose Metallisie rung erfolgt in bekannter Weise derart, dass Metallionen aus einer Salzlösung durch Reduktionsmittel ausgefällt werden. Der sich bildende metallische Nie derschlag schlägt sich auf dem Kunststoffbauteil nieder. Die beim direkten stromlosen Metallisieren abgeschiedenen Metallschichten sind jedoch im all gemeinen sehr dünn, wobei Schichtdicken im Bereich von 1 bis 5 µm üblich sind. Unter PVD-Verfahren versteht der Fachmann Schichten, die nach dem Prinzip "Physical Vapour Deposition" erzeugt werden, d. h. sie entstehen durch Abscheiden von Atomen oder Molekülen aus der Gasphase. Der Schichtdic kenbereich dieser Schichten kann dabei von einigen Zehntel µm bis zu einigen mm reichen. Zu den PVD-Verfahren zählen das Vakuumaufdampfverfahren (Bedampfen), das Sputtern (Zerstäubungsschichten) und das Ionenplattieren.

Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, dass das Schrägkugellager zum axialen Vorspannen eine Wellfeder aufweist, die mit gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten axialen Vorsprüngen in zugehörige Ausnehmungen des Toleranzringes eingreift. Die Wellfeder ist auf diese Art und Weise mit der Lagerbaueinheit lösbar verbun den.

Schließlich geht aus Anspruch 7 hervor, dass der Lageraußenring im An schluss an seinen im wesentlichen axial verlaufenden Teil der Laufbahn der Lagerkugeln eine Stufe aufweist, die von einem im Durchmesser größeren axial verlaufenden Bereich fortgesetzt ist, der sich in axialer Richtung bis zum Tole ranzring erstreckt und an seinem Ende einen radial nach außen gerichteten Flansch aufweist. Diese durch die Stufe hervorgerufene Unterteilung des La geraußenringes in zwei Teilbereiche ist in zweifacher Hinsicht günstig:

Zum ersten ist es bei der Herstellung ziehtechnisch von Vorteil, weil im zuge hörigen Werkzeug zur Produktion des Lageraußenringes Laufbahn der Lager kugeln und der axial verlaufende Bereich des Lageraußenringes getrennt ab stimmbar sind. Dies hat positive Wirkung auf das Lager derart, dass jede belie bige Schmiegung unabhängig vom axial verlaufenden Bereich, d. h. unabhän gig vom Außendurchmesser herstellbar ist. Zum zweiten wird beim Einpressen des Schrägkugellagers in das ortsfeste Lenkrohr bei großen Toleranzen die Laufbahn für die Lagerkugeln nicht negativ beeinflusst, da das Einpressen nur über dem im Durchmesser größeren axial verlaufenden Teil erfolgt. Auf diese Weise ist eine hohe Tragzahl des Schrägkugellagers sichergestellt.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schräg kugellager und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schräg kugellager mit eingeschobener Lenkwelle.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Das in der Fig. 1 dargestellte Schrägkugellager ist im oberen Bereich zwi schen zwei Halteelementen 19 geschnitten, während der Schnitt im unteren Bereich durch ein Halteelement 19 gelegt ist. Es besteht aus dem spanlos ge zogenen Lageraußenring 1, der einen zu seiner Drehachse 2 im wesentlichen radial verlaufenden Teil 3 aufweist, welcher in einen im wesentlichen parallel zur Drehachse 2 verlaufenden Teil 4 übergeht. Beide Teile 3 und 4 bilden die äußere Laufbahn 5 für die im Käfig 6 geführten Lagerkugeln 7. Am rechtsseiti gen Ende des axial verlaufenden Teiles 4 weist der Lageraußenring eine Stufe 8 auf, die von einem zur Drehachse 2 parallel verlaufenden Bereich 9 fortge setzt ist, der einen größeren Durchmesser als die Stufe 8 aufweist. Am rechts seitigen Ende geht der Bereich 9 in einen radial nach außen gerichteten Flansch 10 über. Der Lagerinnenring 11 ist ebenfalls spanlos hergestellt und besteht aus dem im wesentlichen radial verlaufenden Teil 12 und dem im we sentlichen axial verlaufenden Teil 13, so dass durch die beiden miteinander verbundenen Teile 12 und 13 die innere Laufbahn 14 für die Lagerkugeln 7 gebildet ist.

Der Lagerinnenring 11 ist von dem polymeren Toleranzring 15 aufgenommen, der aus dem axial sich erstreckenden Teil 16 und dem radialen Flansch 17 besteht. Der Toleranzring 15 erstreckt sich mit seinem Teil 16 bis zum Ende des im wesentlichen radial verlaufenden Teiles 12 des Lagerinnenringes 11, d. h. bis zum linksseitigen Ende der inneren Laufbahn 14 oder anders ausge drückt, bis die die beide Mittelpunkte der oberen und unteren Lagerkugel 7 verbindende Linie nahezu erreicht ist. Der Toleranzring 15 weist über einen Teil seiner axialen Ausdehnung radial durchgehende Freiräume 18 auf, in die die Halteelemente 19 des Halteringes 20 eingreifen. Der Haltering 20 ist sehr dünnwandig ausgebildet und umgreift den Toleranzring 15 mit seinem in Um fangsrichtung durchgängigen Teil 21. Aus diesem Teil 21 ragen die in Um fangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandeten Halteelemente 19 her vor, die an ihren freien Enden radial nach außen gerichtete Haltenasen 22 aufweisen, welche den Lageraußenring 1 überdecken, so dass eine unverlier bare Baueinheit gebildet ist. Die Halteelemente 19 weisen darüberhinaus in beide Umfangsrichtungen ausstehende Lappen 23 auf, die ggf. zur besseren elektrischen Kontaktierung radial nach innen umgebogen sein können. Außer dem ist der Haltering 20 an seinem rechtsseitigen Ende mit einem radial sich nach außen erstreckenden Vorsprung 24 versehen, der in eine zugehörige Ausnehmung im Toleranzring 15 eingreift und als Montagehilfe dient. An der den Halteelementen 19 abgewandten Seite ist der Toleranzring 15 mit der Wellfeder 25 bestückt, die axial gerichtete Vorsprünge 26 besitzt, welche in zugehörige Ausnehmungen des Toleranzringes 15 eingreifen.

In Fig. 2 schließlich ist die erfindungsgemäße Lagerbaueinheit mit zugehöri ger Lenkwelle 27 dargestellt. Diese wird in Umfangsrichtung durch den Tole ranzring 15 gehalten, wie aus dem unteren Teil der Zeichnung ersichtlich. Wie der obere Teil der Figur erkennen lässt, erfolgt die Kontaktierung zur Leitung des elektrischen Stromes über die Halteelemente 19, die den Kontakt zwischen Lenkwelle 27 und Lagerinnenring 11 herstellen. Die Stromführung erfolgt dabei von innen nach außen, d. h. von Lenkwelle 27 über die Halteelemente 19 zum Innenring 11. Von dort über die Lagerkugeln 7, den Lageraußenring 1 bis hin zum nicht gezeigten, ortsfesten Lenkrohr. Die Stromführung ist allerdings auch über den Toleranzring 15 möglich, falls dieser elektrisch leitend ausgebildet ist.

Bezugszeichen

1

Lageraußenring

2

Drehachse

3

radial verlaufender Teil

4

axial verlaufender Tel

5

äußere Laufbahn

6

Käfig

7

Lagerkugel

8

Stufe

9

axial verlaufender Bereich

10

Flansch

11

Lagerinnenring

12

radial verlaufender Teil

13

axial verlaufender Teil

14

innere Laufbahn

15

Toleranzring

16

axial verlaufender Teil

17

radialer Flansch

18

Freiraum

19

Halteelement

20

Haltering

21

Teil

22

Haltenase

23

Lappen

24

Vorsprung

25

Wellfeder

26

Vorsprung

27

Lenkwelle

Claims

1. Schrägkugellager, insbesondere zur Lagerung einer Lenkwelle(27) ei nes Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Lagerinnenring (11) und ei nem Lageraußenring (1), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen (14, 5) Lagerkugeln (7) abrollen, wobei der Lagerinnenring (11) von ei nem elastischen Toleranzring (15) aus einem polymeren Werkstoff auf genommen ist und Mittel zur Bildung einer unverlierbaren Baueinheit vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Lenkwelle (27) und Toleranzring (15) ein Haltering (20) angeordnet ist, aus dem in axialer Richtung gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beab standete Halteelemente (19) hervorstehen, deren radial nach außen ge richtete Haltenasen (22) den Lageraußenring (1) überdecken, wobei der Toleranzring (15) gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beab standete Freiräume (18) zur Aufnahme der Halteelemente (19) aufweist und sich in axialer Richtung bis zum Ende eines im wesentlichen radial verlaufenden Teils (12) des Lagerinnenringes (11) erstreckt.

2. Schrägkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (20) an seinem den Halteelementen (19) abgewandten Ende wenigstens einen radial nach außen gerichteten Vorsprung (24) auf weist, der in eine zugehörige Ausnehmung im Toleranzring (15) ein greift.

3. Schrägkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (20) aus einem den elektrischen Strom gut leitenden Material, beispielsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung hergestellt ist.

4. Schrägkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (19) mit in beide Umfangsrichtungen weisenden Lappen (23) versehen sind.

5. Schrägkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzring (15) aus einem elektrisch leitenden polymeren Werkstoff hergestellt ist.

6. Schrägkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum axialen Vorspannen eine Wellfeder (25) angeordnet ist, die mit gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten axialen Vorsprüngen (26) in zugehörige Ausnehmungen des Toleranzringes (15) eingreift.

7. Schrägkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (1) im Anschluss an seinen im wesentlichen axial ver laufenden Teil (4) eine Stufe (8) aufweist, die von einem im Durchmes ser größeren axial verlaufenden Bereich (9) fortgesetzt ist, der sich in axialer Richtung bis zum Toleranzring (15) erstreckt und an seinem En de einen radial nach außen gerichteten Flansch (10) aufweist.