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Patent Searching and Data


Title:
BEARING FOR LOCATING A STEERING SHAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/042655
Kind Code:
A1
Abstract:
A bearing (3), for locating a steering shaft (1) in a housing (4), is characterised in that the bearing inner ring (8) is provided with an integral moulded cylindrical extension (11) in a least one axial direction, connected to the bearing race (9)and pressed onto the steering shaft (1) by means of said extension (11), whereby through holes (12) are arranged in the cylindrical extension (11), through which a circlip (13) positively engages in a groove (26) on the steering shaft (1).

Inventors:
WEISSKOPF ULRIKE (DE)
LUTZ RAINER (DE)
WEISS JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/011103
Publication Date:
May 30, 2002
Filing Date:
September 26, 2001
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
WEISSKOPF ULRIKE (DE)
LUTZ RAINER (DE)
WEISS JUERGEN (DE)
International Classes:
B62D1/16; F16C19/16; F16C25/08; F16C27/06; F16C33/60; F16C35/063; F16C35/077; (IPC1-7): F16C35/063
Foreign References:
DE2450580A11976-04-29
GB417398A1934-10-04
DE4007941C11990-09-13
DE4229199A11994-03-03
GB1019138A1966-02-02
US5462369A1995-10-31
US1909230A1933-05-16
US5085548A1992-02-04
DE2451531A11976-05-06
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Industriestr. 1-3 Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
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.
Description:
Lager zur Fixierung einer Lenkwelle Anwendungsgebiet der Erfindung 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.

Hintergrund der Erfindung 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.

Zusammenfassung der Erfindung 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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen : Figur 1 die Lagerung einer Lenkwelle im Bereich des Lenkrades nach dem bisherigen Stand der Technik, Figur 2 einen Längsschnitt durch den Innenring eines erfindungs- gemäßen Lenkungslagers, Figur 3 einen Querschnitt entlang der Linie 111-111 in Figur 2, Figur 4 einen Längsschnitt durch ein komplettes erfindungsgemä- ßes Lager und Figur 5 eine Draufsicht auf einen Sicherungsring.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen 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 Figur 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 Figuren 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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.

Bezugszeichen 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<BR> 15 Laufringteil<BR> 16 Laufringteil<BR> 17 Spalt 18 Achse 19 Käfig 20 Einlagering 21 Bord 22 Hülse 23 Schlitz 24 Bereich 25 Bereich 26 Nut 27 Nutgrund 28 Flansch