Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit zur Lagerung einer Welle, aufweisend ein La- ger mit einem Innenring und einem Außenring, wobei der Innenring und der Außenring umfangsgemäß zueinander verdrehbar sind, und wobei der Außenring eine äußere, gewölbte Mantelfläche aufweist, wobei das Lager eine Rotationsachse aufweist und gegenüber mindestens einem Schwenkring abgestützt ist, und wobei das Lager ge- genüber dem Schwenkring um mindestens eine quer zu der Rotationsachse orientier- te Schwenkachse verschwenkbar ist, wobei der Schwenkring mindestens eine als Ku- gelkalotte ausgebildete Innenfläche aufweist, die korrelierend zur äußeren, gewölbten Mantelfläche des Außenrings ausgebildet ist, sodass zwischen diesen Flächen ein Kontaktbereich ist, wobei der Schwenkring, der Innenring und der Außenring koaxial zueinander angeordnet sind.

In elektrisch unterstützten Servolenkungen kommen häufig Antriebe mit Schnecken- welle und Schneckenrad zum Einsatz. Die Schneckenwelle ist in der Regel in einem Festlager und einem Loslager abgestützt. Das Festlager ist bei manchen Anwendun- gen als Schwenklager ausgeführt und kann den Verschleiß im Zahneingriff und die Wellenverkippung nachstellen. Die Verschwenkfunktion ist durch den Einsatz eines separaten Schwenkrings mit Innensphäre gegeben, der den sphärischen Kugellager- Außenring aufnimmt. Eine elektrisch angetriebene Servolenkung ist eine elektrische Hilfskraftlenkung, die nur dann arbeitet, wenn Lenkbewegungen stattfinden. Bei einem elektromechanischen Antrieb unterstützt und überlagert ein programmgesteuerter Elektrostellmotor an der Mechanik der Lenkung, also an der Lenksäule oder dem Lenkgetriebe, die Lenkbewegungen des Fahrers. Bekannt sind diese Systeme als Electric Power Steering (EPS) und Electric Power Assisted Steering (EPAS), wobei die Hydraulik bei diesen Systemen stets entfällt. Somit entfallen die Servopumpe, die Schläuche von der Servopumpe zum Lenkgetriebe und zurück, die Hydraulikflüssig- keit und der Nehmerkolben

Lagerkonstruktionen für elektrisch unterstützte Servolenkungen werden mit hoher Präzision hergestellt, weil die Kalotte möglichst spielfrei sein sollte, um eine ge- räuscharme Funktion der Lagereinheit ohne Umschlagklacken zu gewährleisten. Da- bei bilden der Außenring und der Schwenkring ein Kalottenpaar, das mit genau defi- nierten Toleranzen gefertigt wird und in mehreren Toleranzgruppen zugepaart ist. Der Schwenkring weist zum Einführen und Verschwenken des sphärischen Außenrings Montagefenster auf.

Eine Lagereinheit nach Stand der Technik ist beispielsweise aus der Offenlegungs- schrift DE 10 2007 044 618 A1 bekannt. Diese Erfindung ist auf eine Lagereinheit ge- richtet, über die verschwenkbar eine Schneckenspindel für eine Servolenkung gela- gert ist. Eine Verschwenkbarkeit eines Lagers wird über zwei Außenringe gewährleis- tet, die für veränderbare relative Lage über ein Verbindungselement derart miteinan- der verbunden werden können, dass eine Mantelfläche einer äußeren Lagerschale des Lagers spielfrei, aber unter Gewährleistung eines Schwenk-Freiheitsgrades um eine Schwenkachse ermöglicht ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine alternative Lagereinheit mit guten Akustikeigen- schaften, leichter Montierbarkeit und einfach herstellbarem Außenring und Schwenk- ring zu schaffen, wobei die Lagereinheit Verschleiß im Zahneingriff und eine Wellen- verkippung nachstellen können sollte.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Wälzlager mit den Merk- malen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un- teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit zur Lagerung einer Welle, aufweisend ein La- ger mit einem Innenring und einem Außenring, wobei der Innenring und der Außenring umfangsgemäß zueinander verdrehbar sind, und wobei der Außenring eine äußere, gewölbte Mantelfläche aufweist, wobei das Lager eine Rotationsachse aufweist und gegenüber mindestens einem Schwenkring abgestützt ist, und wobei das Lager ge- genüber dem Schwenkring um mindestens eine quer zu der Rotationsachse orientier- te Schwenkachse verschwenkbar ist, wobei der Schwenkring mindestens eine als Ku- gelkalotte ausgebildete Innenfläche aufweist, die korrelierend zur äußeren, gewölbten Mantelfläche des Außenrings zur Bildung eines Kontaktbereichs ausgebildet ist, wobei der Schwenkring, der Innenring und der Außenring koaxial zueinander angeordnet sind. Der Schwenkring weist in Umfangsrichtung eine Ausnehmung auf, die sich über die gesamte Schwenkringbreite erstreckt.

Die Schwenkringbreite ist die Breite, die der Schwenkring über die Erstreckungsachse der Rotationsachse aufweist.

Die sich über die gesamte Schwenkringbreite erstreckende Ausnehmung ist vorgese- hen, um das Lager, vorzugsweise ein Wälzlager, besonders bevorzugt ein Kugellager, leicht in den Schwenkring montieren zu können, wobei die montierte Lagereinheit gute Akustikeigenschaften aufweist. Die guten Akustikeigenschaften sind insbesondere auf die im Kontaktbereich bestehende Federspannung zwischen der als Kugelkalotte ausgebildeten Innenfläche des Schwenkrings und der äußeren, gewölbten Mantelflä- che des Außenlagers. Durch die konstante Spannung im vorgenannten Kontaktbe- reich werden Geräusche durch Umschlagklacken vermieden.

Besonders bevorzugt wird die Ausnehmung erzeugt, indem eine im Bereich der künf- tigen Ausnehmung eine Einkerbung vorgesehen ist, die zu der Ausnehmung weiter- verarbeitet wird.

Der Schwenkring ist insbesondere elastisch ausgebildet, sodass die Ausnehmung ei- nen federnden Effekt des Schwenkrings unterstützt.

Der Schwenkring ist, abgesehen von der Ausnehmung, bevorzugt rotationssymmet- risch ausgebildet. Vorzugsweise weist er in seinem Innenbereich eine Kugelkalotte auf.

Insbesondere besteht der Schwenkring aus einem durchhärtenden Werkstoff, bei- spielsweise aus 100Cr6. Durch dieses Merkmal lässt sich der Schwenkring besonders gut mittels Laserstrahlschneiden einkerben und mithin leicht hersteilen.

Alternativ kann der Schwenkring auch aus einem nicht-durchhärtenden Material, z.B. Einsatzstahl oder Sintermaterial hergestellt werden. Hierdurch lässt sich der Schwenk- ring besonders einfach Sägen, um eine Einkerbung im Schwenkring zu erzeugen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Außenring und der Schwenkring zuei- nander überdeckend ausgebildet sind. Überdeckung kann hierbei analog zu einer Übermaßpassung verstanden werden. Wegen der insbesondere elastischen Ausbil- dung des Schwenkrings wirkt der Schwenkring in diesem bevorzugten Fall wie eine Feder, die die Kugelkalotte spielfrei vorspannt. Diese Eigenschaft kann zur spielfeien Lagerung der Welle verwendet werden, in dem das Schwenklager nach der Montage in das Lenkgetriebegehäuse über eine Mutter kraftschlüssig oder formschlüssig fixiert wird. Die federelastische Vorspannung wird nach dem Anziehen der Mutter beibehal- tend fixiert.

Eine alternative Möglichkeit einer spielfreien Lagerung besteht darin, dass der

Schwenkring außenseitig in Umfangsrichtung zumindest ein elastisches Mantelele- ment, insbesondere einen O-Ring, aufweist. Der mit beispielsweise elastischen Rin- gen oder elastischer Ummantelung ausgestattete Schwenkring ermöglicht eine dauer- haft elastische Vorspannung nach der Montage. Die elastischen Komponenten sorgen außerdem für die Geräuschentkopplung, bzw. Schwingungsdämpfung im Betrieb.

Besonders bevorzugt können der Außenring und/ oder der Schwenkring zumindest im Kontaktbereich eine reibungsmindernde Beschichtung aufweisen. Als reibungsmin- dernde Beschichtung gelten Beschichtungen mit einem Reibungskoeffizienten von kleiner oder gleich den Reibungskoeffizienten von Molybdändisulfid oder Mangan- phosphat. Molybdändisulfid oder Manganphosphat sind besonders bevorzugte Be- schichtungen für den Außenring und/ oder den Schwenkring.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Lagereinheit mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale sieht vor, dass der Schwenkring zumindest eine Einkerbung aufweist, um die Ausnehmung zu bilden. Diese Einkerbung wird derart be- lastet, beziehungsweise verformt, dass sie über die gesamte Schwenkringbreite bricht und in der Folge die Ausnehmung bildet. Anschließend wird der Schwenkring derart elastisch aufgeweitet, dass das zu montierende Lager eingeführt werden kann. Nach- dem der Schwenkring und das zu montierende Lager die entsprechende Montagepo- sition haben, wird die Aufweitung des Schwenkrings derart gelöst wird, dass der Schwenkring das Lager umfangsgemäß umgreift. Die Aufweitung erfolgt somit nur übergangsweise. Dies zeigt die leichte Montierbarkeit, wobei der Außenring und der Schwenkring einfach hergestellt werden können.

Gemäß einer bevorzugten Maßnahme kann die Einkerbung zur Herstellung der La- gereinheit daher stammen, dass die Einkerbung bereits mit der Herstellung eines Schwenkringgrünlings vorhanden ist oder dass sie mittels eines Laserstrahls einge- bracht wird. Hierzu eignet sich insbesondere ein Schwenkring aus einem durchhär- tenden Werkstoff, vorzugsweise aus 100Cr6.

Gemäß einer alternativen Maßnahme zur Erzeugung der Einkerbung ist vorgesehen, dass die Einkerbung mittels eines trennenden Fertigungsverfahrens, beispielsweise mittels Sägen oder Schneiden, eingebracht wird. Das Schneiden kann bevorzugt mit Laser oder Wasserstrahl erfolgen. Optional eignen sich diese Herstellungsmaßnah- men für die Einkerbung insbesondere für einen Schwenkring, der aus einem nicht- durchhärtenden Werkstoff besteht. Besonders bevorzugt besteht der Schwenkring dann aus einem Einsatzstahl oder Sintermaterial.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Schwenkring mit mindestens einem der vorge- nannten Merkmale für ein Lager mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfol- gend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 : einer Lagereinheit nach Stand der Technik in einer Seitenansicht,

Fig. 2: eine Lagereinheit in einer vertikalen Schnittansicht durch die Schnittebe- ne A-A nach Fig. 1 ,

Fig. 3: eine erste Ausführungsform einer Lagereinheit nach Lehre der Erfindung in einer Seitenansicht,

Fig. 4: eine Lagereinheit in einer vertikalen Schnittansicht durch die Schnittebe- ne B-B nach Fig. 3,

Fig. 5: eine Lagereinheit nach den Fig. 3 und 4 in einer perspektivischen An- sicht, Fig. 6: eine in einem Servolenkungsgehäuse angeordnete Lagereinheit nach

Fig. 3, 4 und 5 in einer vertikalen Schnittansicht,

Fig. 7: eine zweite Ausführungsform einer Lagereinheit nach Lehre der Erfin- dung in einer Seitenansicht,

Fig. 8: eine Lagereinheit in einer vertikalen Schnittansicht durch die Schnittebe- ne C-C nach Fig. 7,

Fig. 9: eine Lagereinheit nach den Fig. 7 und 8 in einer perspektivischen An- sicht und

Fig. 10: eine in einem Servolenkungsgehäuse angeordnete Lagereinheit nach

Fig. 7, 8 und 9 in einer vertikalen Schnittansicht.

Fig. 1 zeigt eine Lagereinheit 10 nach Stand der Technik in einer Seitenansicht. Die Lagereinheit 10 weist ein Lager 12 mit einem Innenring 14 und einem Außenring 16 auf. Der Innenring 14 und der Außenring 16 sind umfangsgemäß um eine Rotations- achse R zueinander verdrehbar.

Das Lager 12 ist gegenüber mindestens einem Schwenkring 20 abgestützt und ge- genüber dem Schwenkring 20 um mindestens eine quer zu der Rotationsachse R ori- entierten Schwenkachse R verschwenkbar.

In Fig. 2 ist die Lagereinheit 10 in einer vertikalen Schnittansicht durch die Schnittebe- ne A-A nach Fig. 1 dargestellt. Erkennbar ist, dass der Schwenkring 20 eine als Ku- gelkalotte ausgebildete Innenfläche 22 aufweist, die korrelierend zu einer äußeren, gewölbten Mantelfläche 18 des Außenrings 16 zur Bildung eines Kontaktbereichs 24 ausgebildet ist. Der Schwenkring 20, der Innenring 14 und der Außenring 16 sind koa- xial zueinander angeordnet.

Wie in den Fig. 1 und 2 erkennbar ist, weist der Schwenkring 20 nach Stand der Technik zwei sich diametral gegenüberliegende Montagefenster 28 auf, wobei die um fangsgemäß zum Schwenkring 20 schlitzartig ausgebildet sind und sich insbesondere bis zur halben Schwenkringbreite in den Schwenkring 20 erstrecken. Die Schwenk- ringbreite ist die Breite, die der Schwenkring 20 über die Erstreckungsachse der Rota- tionsachse R aufweist. Die Montagefenster 28 dienen dem Einführen und Verschwen- ken des Außenrings 16 mit der äußeren, gewölbten Mantelfläche 18. Ein Außenring 16 mit einer derart äußeren, gewölbten Mantelfläche 18 wird auch sphärischer Außen- ring genannt.

Fig. 3 zeigt eine Lagereinheit 10 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht. Die Lagereinheit 10 weist ein Lager 12 mit einem Innenring 14 und einem Außenring 16 auf. Der Innenring 14 und der Außenring 16 sind umfangs- gemäß um eine Rotationsachse R zueinander verdrehbar.

Das Lager 12 ist gegenüber mindestens einem Schwenkring 20 abgestützt und ge- genüber dem Schwenkring 20 um mindestens eine quer zu der Rotationsachse R ori- entierten Schwenkachse S verschwenkbar.

In Fig. 4 ist die Lagereinheit 10 in einer vertikalen Schnittansicht durch die Schnittebe- ne B-B nach Fig. 3 dargestellt. Erkennbar ist, dass der Schwenkring 20 eine als Ku- gelkalotte ausgebildete Innenfläche 22 aufweist, die korrelierend zu einer äußeren, gewölbten Mantelfläche 18 des Außenrings 16 ausgebildet ist, sodass zwischen die- sen Flächen ein Kontaktbereich 24 ist. Der Schwenkring 20, der Innenring 14 und der Außenring 16 sind hinsichtlich der Rotationsachse R koaxial zueinander angeordnet.

In den Fig. 3 bis 6 ist weiterhin dargestellt, dass der Schwenkring 20 in Umfangsrich- tung U eine Ausnehmung 26 aufweist, die sich über die gesamte Schwenkringbreite erstreckt. Die Schwenkringbreite ist die Breite, die der Schwenkring 20 über die Er- streckungsachse der Rotationsachse R aufweist.

Eine elastische Vorspannung zwischen dem Außenring 16 und dem insbesondere elastischen Schwenkring 20, und die nach der Montage fortbesteht, wird gemäß der ersten Ausführungsform gebildet, indem der Außenring 16 und der Schwenkring 20 zueinander überdeckend ausgebildet sind. Dies bedeutet dass eine Übermaßpassung vorliegt.

In Fig. 6 ist dargestellt, wie die Lagereinheit 10 gemäß der ersten Ausführungsform in einem Servolenkungsgehäuse 30 angeordnet ist. Dabei kann die Lagereinheit 10 ins- besondere zur Lagerung einer Schneckenwelle vorgesehen sein. Dies gilt insbeson- dere für ein System mit einem Servolenkungsgehäuse 30 nach Electric Power As- sisted Steering (EPAS). Das Schwenklager 20 ist über eine Gewindemutter 32 kraft- schlüssig oder formschlüssig fixiert. Die Fixierung erfolgt insbesondere mit einer über den Schwenkring 20 mittels der Überdeckung erzeugten federelastischen Vorspan- nung. Diese Fixiermethode ermöglicht eine vorteilhaft feste und gleichzeitige lösbare Verbindung der Lagereinheit 10 in dem Servolenkungsgehäuse 30.

Die Auswahl einer Befestigung der Lagereinheit 10 im Servolenkungsgehäuse 30 mit- tels der Gewindemutter 32 kann gemäß der Erfindung sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsform, sowie gemäß nicht dargestellten Ausführungsfor- men insbesondere kraftschlüssig oder formschlüssig erfolgen.

Fig. 7 zeigt eine Lagereinheit 10 nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht. Die Lagereinheit 10 weist ein Lager 12 mit einem Innenring 14 und einem Außenring 16 auf. Der Innenring 14 und der Außenring 16 sind umfangs- gemäß um eine Rotationsachse R zueinander verdrehbar.

Das Lager 12 ist gegenüber mindestens einem Schwenkring 20 abgestützt und ge- genüber dem Schwenkring 20 um mindestens eine quer zu der Rotationsachse R ori- entierten Schwenkachse S verschwenkbar.

In Fig. 8 ist die Lagereinheit 10 in einer vertikalen Schnittansicht durch die Schnittebe- ne C-C nach Fig. 7 dargestellt. Erkennbar ist, dass der Schwenkring 20 eine als Ku- gelkalotte ausgebildete Innenfläche 22 aufweist, die korrelierend zu einer äußeren, gewölbten Mantelfläche 18 des Außenrings 16 ausgebildet ist, sodass zwischen die- sen Flächen ein Kontaktbereich 24 ist. Der Schwenkring 20, der Innenring 14 und der Außenring 16 sind hinsichtlich der Rotationsachse R koaxial zueinander angeordnet.

In den Fig. 7 bis 10 ist weiterhin dargestellt, dass der Schwenkring 20 in Umfangsrich- tung U eine Ausnehmung 26 aufweist, die sich über die gesamte Schwenkringbreite erstreckt. Die Schwenkringbreite ist die Breite, die der Schwenkring 20 über die Er- streckungsachse der Rotationsachse R aufweist.

Eine elastische Vorspannung zwischen dem Außenring 16 und dem insbesondere elastischen Schwenkring 20, und die nach der Montage fortbesteht, wird gemäß der zweiten Ausführungsform gebildet, indem der Schwenkring 20 außenseitig in Um fangsrichtung U zumindest ein elastisches Mantelelement 36 aufweist. In den Fig. 8, 9 und 10 ist dargestellt, dass zwei über die Schwenkringbreite voneinander beabstande- te elastische Mantelelemente 36 vorgesehen sind, die insbesondere O-Ringe sind.

In Fig. 10 ist dargestellt, wie die Lagereinheit 10 gemäß der zweiten Ausführungsform in einem Servolenkungsgehäuse 30 angeordnet ist. Dabei kann die Lagereinheit 10 insbesondere zur Lagerung einer Schneckenwelle vorgesehen sein. Dies gilt insbe- sondere für ein System mit einem Servolenkungsgehäuse 30 nach Electric Power As- sisted Steering (EPAS). Das Schwenklager 20 ist über einen Sprengring 34 im Servo- lenkungsgehäuse 30 fixiert. Die Fixierung erfolgt insbesondere mit einer über den Schwenkring 20 mittels der elastischen Mantelelemente 36 erzeugten federelasti- schen Vorspannung. Diese Fixiermethode ermöglicht eine vorteilhaft günstige und gleichzeitige lösbare Verbindung der Lagereinheit 10 in dem Servolenkungsgehäuse 30.

Die Auswahl einer Befestigung der Lagereinheit 10 im Servolenkungsgehäuse 30 mit- tels des Sprengrings 34 kann gemäß der Erfindung sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsform, sowie gemäß nicht dargestellten Ausführungsformen insbesondere kraftschlüssig oder formschlüssig erfolgen.

Bezuqszeichenliste

10 Lagereinheit

12 Lager

14 Innenring

16 Außenring

18 Mantelfläche des Außenrings

0 Schwenkring

22 Innenfläche

24 Kontaktbereich

26 Ausnehmung

28 Montagefenster

30 Servolenkungsgehäuse

32 Gewindemutter

34 Sprengring

36 elastische Mantelelemente

R Rotationsachse

S Schwenkachse

U Umfangsrichtung