Die Erfindung betrifft ein Schwenklager zur Lagerung einer Schneckenwelle eines Lenksystems sowie ein Lenksystem mit einem solchen Schwenklager.

Bei modernen Kraftfahrzeugen werden Lenksysteme verwendet, bei denen die Lenk bewegung des Fahrers durch eine entsprechende Lenkkraftunterstützung reduziert wird. Dies kann in bekannter Weise durch eine hydraulische Servolenkung oder durch eine elektrische beziehungsweise elektrohydraulische Lenkkraftunterstützung erfol gen. Darüber hinaus sind Lenksysteme bekannt, welche fahrzeugseitig ein Lenkmo ment erzeugen, um den Führer des Kraftfahrzeuges auf eine empfohlene Lenkbewe gung hinzuweisen. Bei elektrisch unterstützten Lenksystemen wird üblicherweise ein elektrischer Antriebsmotor verwendet, welcher über ein Schneckengetriebe auf die Schneckenwelle einwirkt, um ein entsprechend hohes Lenkmoment zum Verdrehen der Fahrzeugräder zu bewirken.

Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei denen die Schneckenwelle auf einer der Antriebswelle zugewandten Seite über ein erstes Wälzlager in einem Gehäuse gelagert ist, welches als Schwenklager ausgeführt ist und eine gewisse Kippbewegung quer zur axialen Richtung der Schneckenwelle erlaubt. Dabei ist die Schneckenwelle an ihrem gegenüberliegenden Endabschnitt mittels eines zweiten Wälzlagers gelagert, das mit einem Getriebegehäuse des Schneckengetriebes über eine Feder verbunden ist, welche eine Vorspannkraft auf die Schneckenwelle in Rich tung des Schneckenrades bewirkt. Somit kann die Schneckenwelle je nach Bedarf um das Schwenklager kippen, um einen im Wesentlichen gleichbleibenden Eingriff der Verzahnung an der Schneckenwelle mit dem Schneckenrad zu realisieren.

Aus der DE 10 2016 221 076 A1 ist ein Lenksystem mit einer Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches eine Schneckenwelle umfasst, welche mit einem Schneckenrad zusammenwirkt. Um den Eingriff zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad zu optimieren, ist vorgesehen, dass ein Drehlager gegenüber dem Gehäuse des Lenksystems kippbar ist. Dabei sind zwischen dem Drehlager und dem Gehäuse gummielastische Elemente vorgesehen, welche eine radiale und axiale Ab stützung des Kipplagers im Gehäuse bewirken. Ferner ist ein Federelement zur Er zeugung einer axialen Vorspannkraft vorgesehen.

Nachteilig an den bekannten Lösungen ist jedoch, dass entweder der Schwenkbereich stark eingeschränkt ist oder bei der Anwendung unerwünschte Geräusche aufgrund eines zu großen Spiels auftreten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schwenklager für ein Lenksystem vorzuschlagen, welches das Schwenkverhalten nicht negativ beeinflusst und zudem die Geräusch entwicklung am Schwenklager minimiert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schwenklager für ein Lenksystem zur Lagerung einer Schneckenwelle eines Schneckengetriebes mit einem Innenring und einem Außenring gelöst, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring eine Mehrzahl von Wälzkörpern angeordnet ist, sowie mit einem Schwenkring, in welchem der Außenring verschwenkbar aufgenommen ist. Es ist vorgesehen, dass der Schwenkring in einem Toleranzring aufgenommen ist, wobei an einer Außenfläche des Toleranzrings Vorspannelemente ausgebildet sind. Durch die Vorspannelemente an der Außenfläche des Toleranzrings kann ein einfacher Toleranzausgleich zwischen dem Schwenklager und dem Gehäuse des Schneckengetriebes erfolgen, wodurch ein gleichmäßiges Schwenken des Wälzlagers im Schwenklager über die Lebensdauer des Schwenklagers realisiert werden kann. Dabei wird die Schwenkfunktion nicht durch den Toleranzring beeinflusst und das geometrische Spiel zwischen dem Ge häuse und dem Schwenklager kann betriebssicher beseitigt werden. Dadurch erfolgt eine Dämpfung von Vibrationen und Geräuschen zwischen dem Schwenklager und dem Gehäuse des Schneckengetriebes, wodurch die Quelle der Geräuschbildung weitestgehend eliminiert werden kann. Gegenüber einem Toleranzring zwischen dem Außenring des Wälzlagers und dem Schwenkring wird durch die vorgeschlagene Konstruktion eine wesentliche Verbesserung erzielt, da die konvexe Fläche am Au ßenring des Wälzlagers und die konkave Fläche am Schwenkring entsprechend ge schliffen werden können, wodurch das Verschwenken erleichtert wird.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angege benen Schwenklagers möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Schwenklagers ist vorgesehen, dass die Vorspannelemente an einer radial äußeren Stirnfläche des Toleranzrings ausgebildet sind. Durch die Anordnung der Vorspannelemente an der radial äußeren Stirnfläche ist eine einfache Fierstellung und Montage des Toleranzrings möglich. Zwar wäre es prinzipiell auch denkbar, dass elastische Elemente an der Mantelfläche des Toleranz rings ausgebildet sind, jedoch ist für den betriebssicheren Toleranzausgleich das radi ale Spiel an der Stirnfläche maßgeblich. Dadurch ist eine besonders einfache und schnelle Montage des Schwenklagers in dem Getriebegehäuse des Schneckengetrie bes möglich.

In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorspannele mente in Form von Rippen und Plateaus ausgebildet sind, welche durch einen Ring träger getragen werden. Unter Rippen sind in diesem Zusammenhang lokale Erhö hungen zu verstehen, welche in radialer Richtung über einen Ringträger des Toleranz rings vorstehen. Unter Plateaus sind in diesem Zusammenhang Erhebungen zu ver stehen, welche mindestens die 2,5-fache Breite, vorzugsweise mindestens die dreifa che Breite, besonders bevorzugt mindestens die 3,5-fache Breite der Rippen aufwei sen. Durch Plateaus und Rippen kann eine Struktur geschaffen werden, welche so wohl hinreichend steif ist, um eine zu große radiale Auslenkung des Schwenklagers zu vermeiden, als auch hinreichend elastisch, um die Verschwenkung des Schwenk lagers nicht negativ zu beeinflussen. Durch die konkrete Ausgestaltung der Rippen und Plateaus, die Auswahl des Materials, der Materialhärte sowie der Anzahl der Rip- pen und Plateaus ist die radiale Steifigkeit des Schwenklagers einstellbar. Bei der Kombination von Rippen und Plateaus liegt ein weiterer Vorteil darin, dass die Spiel freiheit zwischen dem Schwenklager und dem Gehäuse realisiert wird und die radiale Auslenkung, beispielsweise bei Stößen durch schlechte Fahrbahnverhältnisse, durch die Plateaus begrenzt wird. Dazu stehen die Rippen im unbelasteten Ausgangszu stand vor der Montage in radialer Richtung leicht über die Plateaus vor. Wird das Schwenklager in das Gehäuse eingesetzt, so ergibt sich eine Verformung im Bereich der Rippen, welche vorzugsweise im Bereich von 0,05 - 0,15mm liegt, um das Schwenklager vorzuspannen und das Spiel in radialer Richtung zu beseitigen.

Bevorzugt ist dabei, wenn die Rippen und die Plateaus in Umlaufrichtung abwech selnd angeordnet sind. Dadurch wechseln sich kurze Anlageabschnitte, in denen der Toleranzring mit einer Rippe an dem Gehäuse anliegt und längere Anlageabschnitte, an denen der Toleranzring mit einem Plateau an dem Gehäuse anliegt ab. Durch die se Rippen und Plateaus, sowie die Rillen zwischen den Rippen und Plateaus kann die Steifigkeit des Toleranzrings gezielt beeinflusst und für die entsprechende Lagerung angepasst werden.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Rippen und die Plateaus gleichmäßig über den Umfang der Außenfläche verteilt angeordnet sind. Durch eine gleichmäßige An ordnung der Rippen und Plateaus über den Umfang ist keine Lageorientierung bei der Montage des Toleranzrings notwendig. Somit kann die Montage des Schwenklagers sowie des Lenksystems vereinfacht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwenkring formschlüssig in dem Toleranzring aufgenommen ist. Durch ein Form schluss zwischen dem Toleranzring und dem Schwenkring kann eine betriebssichere Verbindung hergestellt werden, wobei die Belastung auf den Toleranzring im Ver gleich zu einer Pressverbindung gering gehalten werden kann. Somit kann eine plasti sche Verformung des Toleranzrings beim Aufschieben auf den Schwenkring verhin dert werden. Bevorzugt ist dabei, wenn an einer Außenfläche des Schwenkrings eine Schulter aus gebildet ist, wobei die Schulter des Schwenkrings formschlüssig in dem Toleranzring aufgenommen ist. Durch eine Schulter an dem Schwenkring ist eine besonders stabile und funktionssichere formschlüssige Verbindung zwischen dem Schwenkring und dem Toleranzring möglich.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Toleranzring in axialer Richtung über den Schwenkring übersteht. Dabei ist an dem Toleranzring ein Kragen ausgebildet, welcher in radialer Richtung nach Innen über den Ringträger des Toleranzrings vor steht und den Schwenkring an seinen Mantelflächen formschlüssig aufnimmt. Somit kann eine betriebssichere und stabile Verbindung zwischen dem Toleranzring und dem Schwenkring hergestellt werden, ohne den Schwenkring in radialer Richtung ge gen den Außenring des Wälzlagers vorzuspannen und somit das Verschwenken zu erschweren.

Erfindungsgemäß wird ein Lenksystem mit einem Schneckengetriebe und einer Schneckenwelle vorgeschlagen, wobei die Schneckenwelle mittels eines erfindungs gemäßen Schwenklagers in einem Gehäuse drehbar gelagert ist. Durch ein erfin dungsgemäßes Lenksystem können die Lenkkräfte des Fahrers einfach und sicher auf die Lenkachse übertragen werden, wobei das Schwenklager einen hinreichenden Toleranzausgleich zum Gehäuse schafft. Dabei werden Geräusche und Vibrationen durch das Schwenklager betriebssicher vermieden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Lenksystems ist vorgesehen, dass der To leranzring in das Gehäuse eingepresst ist. Durch ein Einpressen des Toleranzrings ist eine einfache und kostengünstige Montage des Lenksystems möglich.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinier bar. Die Erfindung wird nachfolgend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und den dazugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenksystems mit einem erfindungsgemäßen Schwenklager;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Schwenklager mit einem Toleranzring;

Fig. 3 ein Teilsegment eines Toleranzrings für ein erfindungsgemäßes

Schwenklager in einer schematischen Darstellung;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schwenklager in einer Schnittdarstellung; und

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwenk lagers in einer Schnittdarstellung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Lenksystems 1 mit einem erfindungsgemä ßen Schwenklager 6 dargestellt. Das Lenksystem weist ein Schneckengetriebe 2 auf, mit welchem ein Lenkmoment von einer Schneckenwelle 4 auf ein Schneckenrad 3 übertragen wird. Dazu ist an dem Schneckenrad 3 eine Verzahnung 7 ausgebildet, welche mit einem Verzahnungsabschnitt 8 der Schneckenwelle 4 in Eingriff steht. Die Schneckenwelle 4 ist an mindestens einer Lagerstelle 5, vorzugsweise an mindestens zwei Lagerstellen 5 in einem Gehäuse 26 des Schneckengetriebes 2 drehbar gela- gert. Die Lagerung der Schneckenwelle 4 erfolgt mittels eines Schwenklagers 6. Das Lenksystem 1 ist vorzugsweise als elektrisch unterstütztes Lenksystem 1 ausgeführt. Dazu umfasst das Lenksystem 1 eine elektrische Lenkunterstützung 9, mit welcher die Lenkkräfte des Fahrers unterstützt werden, um den Lenkwinkel zu verändern. Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Schwenklager 6 für ein Lenksystem 1 mit einem Toleranzring 15. Das Schwenklager 6 ist als Wälzlager 10 ausgeführt und weist einen Innenring 11 und einen Außenring 12 auf, zwischen welchen eine Mehrzahl von Wälz körpern 13 angeordnet ist. Der Außenring 12 des Schwenklagers 6 ist verkippbar in einem Schwenkring 14 des Schwenklagers 6 aufgenommen, welcher eine Schwenk oder Kippbewegung und somit einen axialen Ausgleich im Schwenklager ermöglicht. Der Toleranzring 25 weist einen Ringträger 20 auf, welcher auf seiner radial äußeren Stirnfläche 25 eine Vielzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten Rippen 18 und Plateaus 19 aufweist, wobei die Rippen 18 und die Plateaus 19 in Umfangsrich tung alternierend angeordnet sind und jeweils durch eine Rille voneinander getrennt werden. Durch die Kontur des Toleranzrings 15 mit den Rippen 18 und den Plateaus 19 ist eine geringe radiale Vorspannung des Schwenklagers 6 zum Gehäuse 26 des Schneckengetriebes 2 möglich, ohne die Schwenkfunktion des Schwenklagers 6 ne gativ zu beeinflussen. Dabei wird der Toleranzring 15 mit einer Überdeckung zum Ge häuse 26 montiert. Durch die besondere Außenkontur des Toleranzrings 15 wird das Schwenkverhalten des Schwenklagers 6 nicht beeinflusst und das Lagerspiel zum Gehäuse 26 des Schneckengetriebes 2 beseitigt.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch ein Ringsegment des Toleranzrings 15 dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass die Rippen 18 und die Plateaus 19 aus dem Ringträger 20 in ra dialer Richtung nach Außen überstehen und somit die radial äußere Stirnfläche 25 des Toleranzrings 15 ausbilden.

In Fig. 4 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schwenklager 6 dargestellt. Das Schwenklager 6 umfasst einen Innenring 11 und einen Außenring 12, zwischen wel chen eine Vielzahl von Wälzkörpern 13 angeordnet sind. Bevorzugt sind die Wälzkör per 13 als Kugeln 24 ausgeführt, welche durch eine Führungsbahn an dem Innenring 11 und eine Führungsbahn an dem Außenring 12 geführt werden. Zudem ist ein Käfig 16 vorgesehen, welcher den Abstand zwischen den Wälzkörpern 13 definiert. Das Schwenklager 6 weist ferner Dichtelemente 17 auf, um einen Austritt von Schmiermit tel aus dem Schwenklager 6 zu vermeiden. Der Außenring 12 ist in einem Schwenk ring 14 in axialer Richtung verkippbar aufgenommen. Dazu weisen der Außenring 12 an seiner radial äußeren Fläche eine konvexe Form und der Schwenkring 14 an sei ner radial inneren Fläche eine konkave Form auf, so dass eine Ausgleichsbewegung zwischen dem Außenring 12 und dem Schwenkring 14 möglich ist. Der Schwenkring 14 ist in dem Toleranzring 15 aufgenommen, wobei der Toleranzring 15 die radial äu- ßeren Stirnflächen 25 des Schwenklagers 6 ausbildet. Der Toleranzring 15 weist ei nen Kragen 21 auf, welcher an einer Mantelfläche 22 des Schwenkrings 14 anliegt, wodurch der Toleranzring 15 formschlüssig mit dem Schwenkring 14 verbunden ist.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwenkla- gers 6 in einer Schnittdarstellung offenbart. Das Schwenklager 6 umfasst wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ein Wälzlager 10 mit einem Innenring 11 und einem Außenring 12, welches verkippbar in einem Schwenkring 14 aufgenommen ist. Der Schwenkring 14 weist an seiner äußeren Stirnfläche mindestens eine Schulter 23, vorzugsweise wie in Fig. 5 dargestellt zwei Schultern 23, auf, an welchen ein Kragen 21 des Toleranzrings 15 formschlüssig aufgenommen ist. Dadurch kann die Breite des

Schwenklagers 6 reduziert werden, da der Toleranzring 15 in axialer Richtung nicht über den Schwenkring 15 vorstehen muss, sondern bündig mit diesem abschließen kann.

Bezuqszeichenliste

Lenksystem

Schneckengetriebe

Schneckenrad

Schneckenwelle

Lagerstelle

Schwenklager

Verzahnung

Verzahnungsabschnitt

Elektrische Lenkunterstützung

Wälzlager

Innenring

Außenring

Wälzkörper

Schwenkring

Toleranzring

Käfig

Dichtung

Rippe

Plateau

Ringträger

Kragen

Mantelfläche

Schulter

Kugel

Stirnfläche

Gehäuse