DE10058491A1 - Lager zur Fixierung einer Lenkwelle - Google Patents
Lager zur Fixierung einer LenkwelleInfo
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Abstract
Ein Lager (3) zur Fixierung einer Lenkwelle (1) in einem Gehäuse (4) zeichnet sich dadurch aus, dass der Lagerinnenring (8) in wenigstens einer axialen Richtung im Anschluss an die Laufbahn (9) mit einer angeformten zylindrischen Verlängerung (11) versehen und mit dieser Verlängerung (11) auf die Lenkwelle (1) aufgepresst ist, wobei in der zylindrischen Verlängerung (11) Durchbrüche (12) angeordnet sind, über die ein Sicherungsring (13) formschlüssig in eine Nut (26) der Lenkwelle (1) eingreift.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lager zur Fixierung einer Lenkwelle in einem Gehäu
se mit wenigstens einem Lageraußenring, mit einem auf der Lenkwelle ange
ordneten Lagerinnenring, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälz
körper abrollen, wobei der Lagerinnenring auf der Lenkwelle zumindest in einer
Richtung gegen axiales Verschieben gesichert ist.
Derartige Lageranordnungen dienen zur Fixierung einer Lenkwelle in einem
Lenkgehäuse in einem Fahrzeug und sind in den verschiedensten Ausführun
gen bekannt. So ist beispielsweise in der technischen Produktinformation
"Wälzlager und Komponenten für KFZ-Fahrwerke" der INA Wälzlager
Schaeffler oHG auf Seite 14 eine Lenkwellenlagerung dargestellt, bei der ein
Kugellager und ein davon beabstandet angeordnetes Nadellager eine Lenk
welle in einem Gehäuse fixieren. Die eingesetzten Lager müssen dabei die
Lenkwelle spielfrei abstützen, wirksam Geräusche und Schwingungen dämp
fen, eine hohe Steifigkeit aufweisen und möglichst reibungsarm sein. Eine
weitere wesentliche Forderung ist sicherheitstechnischer Art. Im Crashfall ist
vorgeschrieben, dass beim Frontalaufprall der Verschiebeweg der Lenkwelle in
den Fahrgastraum sehr eng begrenzt ist. Dazu müssen die Lager fest auf der
Lenkwelle verankert und gegen axialen Verschieben gesichert sein. Die Kräfte,
die im Crashfall aufgefangen werden müssen, liegen bei etwa 11.000 N. Das in
Bild 17 der vorstehend genannten Produktinformation gezeigte obere Lager ist
auf der Lenkwelle durch zwei Schultern in axialer Richtung gegen Verschieben
gesichert. Diese Schultern sind durch zwei zusätzliche Teile gebildet, die beide
auf die Lenkwelle aufgepresst sind und den Innenring des oberen Wälzlagers
beidseitig an seinen Stirnflächen umfassen. Diese Fixierungsart des Lagers
weist also eine relativ große Anzahl von Teilen auf. Jedes der einzelnen Teile
benötigt Werkzeuge für die Fertigung sowie für die Montage. Die axiale Fixie
rung des Lagers ist somit aufwendig und verursacht hohe Kosten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lager zur Fixierung einer Lenkwelle in
einem Gehäuse zu schaffen, bei dem der Aufwand für die Fertigung und Mon
tage reduziert sind. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine besonders einfa
che und wirkungsvolle axiale Sicherung des Lagers zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von
Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Lagerinnenring in wenigstens einer axia
len Richtung im Anschluss an die Laufbahn mit einer angeformten zylindri
schen Verlängerung versehen und mit dieser Verlängerung auf die Lenkwelle
aufgepresst ist, wobei in der zylindrischen Verlängerung Durchbrüche ange
ordnet sind, über die ein Sicherungsring formschlüssig in eine Nut der Lenk
welle eingreift.
Durch die Kombination von Aufpressen des Lagerinnenringes auf die Lenk
welle mit Einschnappen des Sicherungsringes in die Nut der Lenkwelle ist die
se in optimaler Weise gegen axiales Verschieben gesichert, so dass sie im
Crashfall nicht in den Fahrgastraum eindringen kann. Die Handhabung und
Montage einer solchen kompakten Lagerbaueinheit ist ebenfalls erleichtert, da
der Sicherungsring in den Innenring eingeschnappt ist und so beim Transport
bis zum Verbauen beim Kunden unverlierbar am Lager gehalten ist.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
2 bis 5 beschrieben.
So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass das Lager ein spielfreies Vierpunkt
kugellager ist, dessen Lagerinnenring ein spanlos geformtes Bauteil ist, der in
beiden axialen Richtungen im Anschluss an die Laufbahn die angeformte zy
lindrische Verlängerung aufweist, wobei der Lagerinnenring im Bereich der
Laufbahn einen lichten Durchmesser aufweist, der über dem lichten Durchmes
ser der zylindrischen Verlängerungen liegt. Bei dieser Gestaltung des Lagers
ist besonders von Vorteil, dass beim Aufpressen des Lagerinnenrings auf die
Lenkwelle dessen Laufbahn nicht beschädigt werden kann, da das Aufpressen
über die angeformten zylindrischen Verlängerungen erfolgt.
Nach Anspruch 3 soll der Lageraußenring von zwei durch einen Spalt vonein
ander beabstandeten Teillaufbahnen bildenden Laufringteilen zusammenge
setzt sein, die über elastische Einlageringe abgestützt von einer Hülse mit ra
dial nach innenweisenden Borden aufgenommen sind.
In Anspruch 4 ist die Gestaltung des Sicherungsringes näher beschrieben.
Danach soll dieser aus einem Federstahl gefertigt sein, einen Schlitz aufwei
sen und in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgende Bereiche un
terschiedlicher radialer Ausdehnung aufweisen, wobei die Bereiche kleiner
radialer Ausdehnung in die Nut eingreifen und die Bereiche größerer radialer
Ausdehnung auf dem Lagerinnenring aufsitzen. Diese Form sorgt dafür, dass
die Montage wesentlich erleichtert ist, da sich ein solcher Ring in einfacher
Weise handhaben lässt. Durch die umfangsmäßige Ausdehnung von Berei
chen mit kleinerem Radius und Bereichen mit größerem Radius lässt sich auch
nochmals auf die Verschiebekraft der Lenkwelle im Crashfall reagieren.
Schließlich ist nach Anspruch 5 vorgesehen, dass der Sicherungsring in Um
fangsrichtung wenigstens bei gleichmäßig abwechselnd aufeinanderfolgende
Bereiche unterschiedlicher radialer Ausdehnung aufweist.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Lagerung einer Lenkwelle im Bereich des Lenkrades
nach dem bisherigen Stand der Technik,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Innenring eines erfindungs
gemäßen Lenkungslagers,
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein komplettes erfindungsgemä
ßes Lager und
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Sicherungsring.
Nach dem bisherigen Stand der Technik ist die um ihre Achse 18 drehbare
Lenkwelle 1, die das Lenkrad 2 mit einem Lenkgetriebe verbindet, über zwei
voneinander beabstandete Wälzlager gehalten, wobei in Fig. 1 nur das obere
Lager 3 gezeigt ist. Dieses stützt die Lenkwelle 1 im Gehäuse 4 ab, wobei der
Lagerinnenring 5 auf der Lenkwelle 1 gegen axiales Verschieben durch die
beiden Bauteile 6, 7 gesichert ist. Während das Bauteil 6 als ein massiver Si
cherungsring ausgebildet ist, ist das Bauteil 7 als eine Hülse konzipiert, die
entlang ihrer axialen Erstreckung einen unterschiedlichen Durchmesser auf
weist. Sowohl Bauteil 6 als auch Bauteil 7 sind so auf die Lenkwelle 1 aufge
presst, so dass der Innenring 5 des Lagers 3 an seinen beiden Stirnseiten fest
umschlossen ist. Es liegt auf der Hand, dass eine solche axiale Fixierung des
Lagers 3 auf der Lenkwelle 1 über die zusätzlichen Bauteile 6 und 7 sehr auf
wändig und damit teuer ist.
Das Wesentliche der Erfindung ist in den Fig. 2, 3, 4 und 5 dargestellt. Da
nach ist der rechtsseitig mit dem Flansch 28 versehene Innenring 8 des La
gers 3 ein spanlos geformtes Bauteil, der in beiden axialen Richtungen im An
schluss an die Laufbahn 9 der Lagerkugeln 10 die angeformten zylindrischen
Verlängerungen 11 aufweist, wobei der lichte Durchmesser der zylindrischen
Verlängerungen 11 kleiner als der lichte Durchmesser des Lagerinnenringes 8
im Laufbahnbereich 9 ist. Der Lagerinnenring 8 ist auf die Lenkwelle 1 aufge
presst, wobei bedingt durch den unterschiedlichen Durchmesser der Festsitz
durch die zylindrischen Verlängerungen 11 realisiert ist. Diese werden beim
Aufpressen auf die Lenkwelle 1 im elastischen Bereich verformt. Eine Beschä
digung des Laufbahnbereichs 9 beim Aufpressen des Innenringes 8 ist somit in
vorteilhafter Weise vermieden. Wie die Figuren weiter zeigen, ist die linksseitig
angeordnete zylindrische Verlängerung 11 des Innenringes 8 mit vier gleich
mäßig voneinander beabstandeten Durchbrüchen 12 versehen, in die der in
Fig. 5 dargestellte Sicherungsring 13 eingeschnappt ist. Auf diese Weise ist
der Lagerinnenring 8 auf der Lenkwelle 1 sowohl kraft- als auch formschlüssig
gehalten.
Wie bereits ausgeführt, liegt das Wesentliche der Erfindung in der Gestaltung
des Lagerinnenringes 8 und dessen Fixierung auf der Lenkwelle 1. Die übrige
Gestaltung des Lagers hingegen kann variieren. Gemäß Fig. 4 ist es als ein
spielfreies Vierpunktlager 14 ausgebildet, dessen Lageraußenring durch zwei
Laufringteile 15, 16 gebildet ist, die durch den Spalt 17 in Richtung der Ach
se 18 voneinander beabstandet sind. Die im Käfig 19 geführten Lagerkugeln 10
besitzen daher zwei nicht näher bezeichnete Außenlaufbahnen. Die beiden
Laufringteile 15, 16 nehmen mit ihrer offenen Seite je einen elastischen Einla
gering 20 auf und werden gemeinsam von radialen nach innen gerichteten
Borden 21 der Hülse 22 umfasst, so dass eine unverlierbare Baueinheit gebil
det ist. Andere mögliche Ausführungsvarianten bezüglich der Gestaltung des
Lageraußenringes passend zum erfindungsgemäß ausgebildeten Lagerinnen
ring gehen beispielsweise aus der DE 40 03 052 A1, DE 41 14 643 C2,
DE 42 29 199 A1 und der DE 42 24 992 A1 hervor.
Aus der Fig. 5 ist erkennbar, dass der mit dem Schlitz 23 versehene Siche
rungsring 13 in der Draufsicht betrachtet von der Kreisform abweicht, d. h. in
Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgende Bereiche 24, 25 unter
schiedlicher radialer Ausdehnung aufweist. Vier Bereiche 24 kleinerer radialer
Ausdehnung umschließen jeweils vier Bereiche 25 größerer radialer Ausdeh
nung bzw. umgekehrt, wobei die Bereiche 24 in die in der Lenkwelle 1 vorhan
denen Nut 26 eingreifen und aufgrund der Federwirkung an deren Nutgrund 27
fest anliegen. Die radial größeren Bereiche 25 sitzen auf der äußeren Man
telfläche des Lagerinnenringes 8 im Bereich der zylindrischen Verlängerung 11
auf. Je nach anfallender auf die Lenkwelle 1 wirkender axialer Verschiebekraft
lässt sich in einfacher Weise die umfangsmäßige Ausdehnung der Bereiche 24
realisieren. Je größer die axiale Verschiebekraft, desto größer sollten auch die
Bereiche 24 in ihrer umfangsmäßigen Ausdehnung sein.
1
Lenkwelle
2
Lenkrad
3
Lager
4
Gehäuse
5
Lagerinnenring
6
Bauteil
7
Bauteil
8
Lagerinnenring
9
Laufbahn
10
Wälzkörper
11
zylindrische Verlängerung
12
Durchbruch
13
Sicherungsring
14
Vierpunktlager
15
Laufringteil
16
Laufringteil
17
Spalt
18
Achse
19
Käfig
20
Einlagering
21
Bord
22
Hülse
23
Schlitz
24
Bereich
25
Bereich
26
Nut
27
Nutgrund
28
Flansch
Claims (5)
1. Lager (3) zur Fixierung einer Lenkwelle (1) in einem Gehäuse (4) mit
wenigstens einem Lageraußenring, mit einem auf der Lenkwelle (1) an
geordneten Lagerinnenring, zwischen denen auf zugehörigen Laufbah
nen (9) Wälzkörper (10) abrollen, wobei der Lagerinnenring auf der
Lenkwelle (1) zumindest in einer Richtung gegen axiales Verschieben
gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (8)
wenigstens in einer axialen Richtung im Anschluss an die Laufbahn (9)
mit einer angeformten zylindrischen Verlängerung (11) versehen und mit
dieser Verlängerung (11) auf die Lenkwelle (1) aufgepreßt ist, wobei in
der zylindrischen Verlängerung (11) Durchbrüche (12) angeordnet sind,
über die ein Sicherungsring (13) formschlüssig in eine Nut (26) der
Lenkwelle (1) eingreift.
2. Lager (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein
spielfreies Vierpunktkugellager (14) ausgebildet ist, dessen Lagerinnen
ring (8) ein spanlos geformtes Bauteil ist, der in beiden axialen Richtun
gen im Anschluss an die Laufbahn (9) die angeformten zylindrische
Verlängerungen (11) aufweist, wobei der Lagerinnenring (8) im Bereich
der Laufbahn (9) einen lichten Durchmesser aufweist, der über dem
lichten Durchmesser der zylindrischen Verlängerungen (11) liegt.
3. Lager (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der La
geraußenring aus zwei durch einen Spalt (17) voneinander beabstan
deten Teillaufbahnen bildenden Laufringteilen (15, 16) zusammengesetzt
ist, die über elastische Einlageringe (20) abgestützt von einer Hülse (22)
mit radial nach innen weisenden Borden (21) aufgenommen sind.
4. Lager (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Siche
rungsring (13) aus einem Federstahl gefertigt ist, einen Schlitz (23) auf
weist und in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgende Berei
che (24, 25) unterschiedlicher radialer Ausdehnung besitzt, wobei die
Bereiche kleinerer radialer Ausdehnung (24) in die Nut (26) eingreifen
und die Bereiche größerer radialer Ausdehnung (25) auf dem Lagerin
nenring (8) aufsitzen.
5. Lager (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Siche
rungsring (13) in Umfangsrichtung wenigstens drei gleichmäßig ab
wechselnd aufeinanderfolgende Bereiche unterschiedlicher radialer
Ausdehnung (24, 25) aufweist.
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