DE4114643C2 - Wälzlager, insbesondere für Lenksäulen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere für Lenksäulen von Kraftfahr­ zeugen, mit als Kugeln ausgebildeten, zwischen einem Innenring und einem Außenring angeordneten Wälzkörpern und einem Toleranzring aus einem polymeren Werkstoff, der von einem Innenring des Wälzlagers umgeben ist und der einen radialen Abstand zwischen einer Welle und dem Lagerinnenring überbrückend angeordnet ist und von einer Feder in Richtung auf die Kugeln axial an den Innenring angedrückt ist.

Aus der DE-OS 38 08 556 ist ein solches Wälzlager bekannt. Dieses weist an seinem Toleranzring axial abstehende Haltebereiche auf, die zum Festhalten mehrerer Funktionsringe vorgesehen sind, die sie umgreifen und mit Haltenasen hintergreifen. Diese Funktionsringe werden von einer Anlagescheibe, einem Federring und einer Sperrscheibe gebildet, über die sich der Federring an der Lenksäule abstützt. Diese als metallischer Federring ausgebildete Feder übt die Axialkraft auf den Toleranzring und über den Innenring auf die Kugeln aus. Am anderen axialen Ende dieses Lagers weist der Toleranzring Haltelappen mit radialen Vorsprüngen auf, die den Außenring hintergreifen. Es ergibt sich auf diese Weise eine einbaufertige Baueinheit für das Wälzlager einschließlich der Funktionsringe.

Aus der AT-PS 217 794 ist ein Spannring aus einem elastischen Material zur Befestigung von Wälzlagern auf Wellen oder in Bohrungen bekannt. Dabei ist ein Toleranzring an einem Lagerinnenring über einen Spannstift mit einer Welle fixiert. Zur Befestigung des Lagers in einem Gehäuse dient ein am Lageraußen­ ring befestigter Außenspannring, der mittels einer Überwurfmutter mit dem Gehäuse verspannt ist.

Die DE 32 09 203 A1 zeigt ein selbstausrichtendes Wälzlager, bei dem der Innenring mit einem festen Sitz auf einer Welle angeordnet ist und der Lager­ außenring über einen elastischen Zwischenring in einem Gehäuse eingesetzt ist. Der Zwischenring ist einseitig mit axial ausgerichteten Vorsprüngen versehen, die sich beim Einbau des Lagers im Gehäuse radial nach innen verlagern und sich unter Vorspannung an einer Radialfläche abstützen und dabei eine axiale Rückstellkraft auf das Lager ausüben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen spielfreien Einbau des Wälz­ lagers zu ermöglichen und das Wälzlager so zu vereinfachen, daß auf eine metallische Feder und auf zusätzliche Stützelemente, wie Anlagescheiben, als besondere Bauteile verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lenkungslager mit einem geteilten Außenring gelöst, wodurch sich ein Selbsteinstellungseffekt einstellt, und sich ein gewünschter spielfreier und geräuscharmer Einbau des Lenkungs­ lagers ergibt. Zur Unterstützung eines spielfreien Einbaus bildet der Toleranzring ein mit einer Feder einstückig verbundenes Bauteil. Der erfindungsgemäße Toleranzring verfügt weiterhin auf der abgewandten Seite eines radial nach innen vorstehenden Flansches des Innenrings über radial elastische Vorsprünge bzw. über axial elastische Rippen. Durch diese Ausbildung kann der Toleranzring an unterschiedliche Lenkwellenkonturen angepaßt werden und dabei eine Lagefixierung des Tole­ ranzrings und damit des Lenkungslagers sicherzustellen. In vorteilhafter Weise ergibt sich durch den erfindungsgemäßen Aufbau eine montagefertige Bauein­ heit des Wälzlagers mit integrierter Kunststoffeder für den Ausgleich von Tole­ ranzen an der Lenksäule und zur Erzeugung einer erforderlichen Vorspannung. Damit entfällt die Verwendung einer besonderen bzw. separaten Feder, bei­ spielsweise einer metallischen Tellerfeder, die für bisherige Lenkungslager zur axialen Spielüberbrückung und Abstützung des Lagers eingesetzt wurden. Als Werkstoff für den Toleranzring und der damit einstückig in Verbindung stehen­ den Feder bietet sich insbesondere ein polymerer Werkstoff an.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügt der Toleranzring über mehrere segmentartig geformte, radial elastische Vorsprünge, die in der Ein­ baulage des Lenkungslagers in Ausnehmungen einer Lenkwelle einrasten. Als Ausnehmung bietet sich beispielsweise eine an der Lenkwelle angeordnete Um­ laufnut an, in die die Vorsprünge bei Erreichen der Einbaulage selbsttätig einrasten. Diese Ausbildung ermöglicht ein einfaches Aufschieben der Wälz­ lagerbaueinheit auf die Lenksäule. Die Befestigung des Wälzlagers in einer axialen Richtung erfolgt an der Lenksäule dadurch, daß die elastischen Vor­ sprünge in Ausnehmungen der Lenksäule oder Lenkwelle einrasten und sich dort an Stützflächen abstützen.

Die Erfindung schließt weiterhin einen Toleranzring ein, der aus mehreren axial nach außen gewölbten, bogenförmigen Rippen gebildet ist, welche an einer Stirnseite des Toleranzrings in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind. Auf diese Weise ergibt sich ein konstruktiv einfaches, einstückiges Bauteil aus polymerem Werkstoff für den Toleranzring und die Feder. Durch eine ent­ sprechende Dimensionierung der Rippen kann Einfluß auf die Federsteifigkeit der Feder genommen werden.

Der Toleranzring kann außerdem mit einer an geformten Feder versehen sein, die zwei beabstandete Ringe aufweist, die über Rippen verbunden sind. Eine alternative Gestaltung sieht vor, daß die Rippen gegenseitig so gewölbt sind, daß sie in einer Federmittellinie aneinandergrenzen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der Stirnseite eines Wälzlagers, die die Federelemen­ te aufweist;

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das Lager gemäß Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Abwicklung des Federbereichs des Lagers nach Fig. 2;

Fig. 4 das auf eine Lenksäule aufgeschobene Lager in einem vergrößer­ ten Ausschnitt.

Das Lager nach den Fig. 1 bis 4 besteht aus einem geteilten Außenring 1 mit einer Feder, einem Innenring 2, zwischen diesen Ringen angeordneten, als Kugeln 3 ausgebildeten Wälzkörpern und einem Toleranzring 4 aus einem polymeren Werkstoff, der innerhalb des Innenringes 2 an diesen angrenzt und eine axiale Bohrung 5 aufweist, mit welcher er auf eine Lenkwelle 6 aufge­ schoben werden kann. An einer Stirnseite des Toleranzringes 4 grenzt eine Feder 7 an, die aus demselben polymeren Werkstoff wie der Toleranzring 4 besteht und mit diesem einstückig ausgeführt ist. Als Federelemente dienen mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Rippen 8. Diese sind axial nach außen gewölbt und verformen sich elastisch, wenn über einen Anlagering 9 eine Axialkraft auf das festgehaltene Wälzlager ausgeübt wird.

Um diese Wälzlagerbaueinheit nach dem Aufschieben auf die Lenkwelle 6 in einfacher Weise axial so festzulegen, daß ein Zurückschieben nicht mehr möglich ist, weist der Toleranzring 4 mehrere radial elastische Vorsprünge 10 auf, die in den Bereich der Bohrung 5 des Toleranzringes 4 hineinragen. Diese Vorsprünge 10 können in Ausnehmungen 11 der Lenkwelle 6 einrasten und sich innerhalb der Ausnehmungen 11 an Stützflächen 12 abstützen, wobei die Stützflächen 12 sich vorzugsweise in zur Lenkwellenachse rechtwinkligen Ebenen befinden.

Die Feder 7 der erfindungsgemäßen Lager sorgen für eine spielfreie Führung der Wälzkörper und gleichen dabei Längentoleranzen an der Lenksäule aus. Da diese Feder einstückig mit dem polymeren Toleranzring 4 ausgeführt sind, ergibt sich eine konstruktive Vereinfachung des Wälzlagerbausatzes. Besondere Federringe aus Stahl und deren Stützelemente sind bei diesen Wälzlagerbau­ sätzen nicht mehr erforderlich.

Claims (5)

1. Wälzlager mit als Kugel ausgebildeten, zwischen einem Innenring und einem Außenring angeordneten Wälzkörpern und einem Toleranzring aus einem polymeren Werkstoff, der von einem Innenring des Wälzlagers umgeben ist, und der einen radialen Abstand zwischen einer Welle und dem Lagerinnenring überbrückend angeordnet ist und von einer Feder in Richtung auf die Kugel des Wälzlagers axial an den Innenring angedrückt ist, gekennzeichnet dadurch, daß das Wälzlager als Lenkungslager ausgebildet ist, das mit einem geteilten Außenring (1) versehen ist, wobei der Toleranzring (4) ein mit der Feder (7) einstückig verbundenes Bauteil bildet und der Toleranzring (4) auf der abgewandten Seite eines radial nach innen vorstehenden Flansches des Innenrings (2) über radial elastische Vorsprünge (10) und axial elastische Rippen (8) verfügt.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial elasti­ schen Vorsprünge (10) segmentartig geformt sind und in einer Einbaulage des Lenkungslagers in Ausnehmungen (11) einer Lenkwelle (6) einrasten.

3. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (7) von mehreren, axial nach außen gewölbten, bogenförmigen Rippen gebildet ist, welche an einer Stirnseite des Toleranzrings (4) in Umfangsrichtung hinterein­ ander angeordnet sind.

4. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzring (16) mit einer angeformten Feder (17) versehen ist, die zwei beabstandete Ringe aufweist, die über Rippen (8) verbunden sind.

5. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (8) gegenseitig so gewölbt sind, daß sie in einer Federmittellinie aneinandergren­ zen.