WO2026008100A1 - Lenksäulenlager mit einer montageeinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenksäulenlager (1), ausgeführt als ein Schrägkugellager, zur Lagerung einer Lenkwelle (2) eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem inneren Lagerring (4) und einem äußeren Lagerring (5), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen (8, 9) umfangsverteilt positionierte Wälzkörper (7) geführt sind, wobei das Lenksäulenlager (1 ) gegen ein axiales Verschieben mittels einer auf der Lenkwelle (2) positionierten Montageeinheit (10) gesichert ist, die eine Federfunktion, eine Klemmfunktion sowie eine Haltefunktion ausübt, wobei die eine progressive oder eine degressive Federkennlinie auslösbare Montageeinheit (10) axial ausgerichtete, zwischen dem inneren Lagerring (4) und der Lenkwelle (2) eingreifende, zahnartige Segmente (13) sowie umfangsverteilte, kraftschlüssig und/oder reibschlüssig auf der Lenkwelle (2) abgestützte Krallen (14) einschließt.

Description

LENKSÄULENLAGER MIT EINER MONTAGEEINHEIT

Die Erfindung betrifft ein als Schrägkugellager ausgeführtes, zur Lagerung einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges bestimmtes Lenksäulenlager, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 .

Die Lenkwelle verbindet ein manuell verdrehbares Lenkrad mit lenkbaren Rädern einer Lenkachse des Fahrzeugs. Die Lenksäule hat dabei sowohl Sicherheitsanforderungen als auch Komfortansprüche zu erfüllen. Aus dem Stand der Technik sind Lenksäulen von Kraftfahrzeugen bekannt, in deren Lenkwellengehäuse eine auch Lenksäule genannte Lenkwelle mittels einer Lagerpaarung von zwei gegeneinander verspannten Schrägkugellagern in einer O-Lageranordnung möglichst reibungsarm verdrehbar abgestützt ist. Dabei bestimmt das obere Lenksäulenlager der Lenksäulenlagerung vorrangig die Steifigkeit des Lenkrades. Die Vorspannung des Lenksäulenlagers kann dabei durch einen aus Kunststoff hergestellten, auf der Lenkwelle abgestützten Toleranzring mit integriertem Federelement erreicht werden.

In der DE 38 08 556 A1 ist eine Lenksäulenlagerung offenbart, wobei der innere Lagerung des oberen Schrägkugellagers von einem aus Kunststoff hergestellten Toleranzring aufgenommen ist, an dem ein Federelement durch eine Sperrscheibe gehalten ist. Dabei bildet das Lenksäulenlager zusammen mit dem Toleranzring und dem Halteelement eine Einheit. Zur Erzielung einer verbesserten Steifigkeit der Lenksäule und folglich des Lenkrades ist gemäß der DE 10 2019 113232 A1 anstelle des inneren Toleranzrings aus Kunststoff ein massiver Innenring aus Stahl direkt auf die Lenkwelle gepresst, der aber die Montagefolge des Lenksäulenlagers nachteilig beeinflusst.

Aus der US 6 227 715 B1 und der EP 1 988 002 A1 sind weitere Lenksäulenlagerungen bekannt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gegenüber dem Stand der Technik funktional verbesserte, spielfreie Lagerung für Lenksäulen bereitzustellen, mit einem die Montage vereinfachenden konstruktiven Aufbau, der eine radial steife, kostengünstig realisierbare Lenksäulenlagerung ermöglicht, verbunden mit einer hohen Steifigkeit am Lenkrad.

Diese Aufgabenstellung wird mittels einer gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 aufgebauten Verschiebeeinheit und einem Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist für die Lenksäulenlagerung als Vorspannelement eine vormontierbare, rotationssymmetrische, einteilig oder mehrteilig aufgebaute, mehrere Funktionen ausübende Montageeinheit vorgesehen. Die bereits vor dem Einbau komplett vormontierte, auch als Befestigungs- oder Vorspannbaugruppe zu bezeichnende Montageeinheit gewährleistet unter Beibehaltung der bisherigen, bekannten Montagereihenfolge die Integration einer Klemmfunktion, einer Federfunktion sowie einer axialen Haltefunktion für das Schrägkugellager der Lenksäulenlagerung mit einer Baugruppe. Dazu schließt die einen sicheren Halt gewährende Montageeinheit, deren Federfunktion eine progressive oder eine degressive Federkennlinie ermöglicht, axial ausgerichtete, den inneren Lagerring des Schrägkugellagers untergreifende, zahnartige Segmente ein sowie umfangsverteilte, kraftschlüssig und/oder reibschlüssig auf der Lenkwelle abgestützte Krallen.

Bei dem Einbau, der Montage, schieben sich bei axialer Belastung die zahnartigen, axial ausgerichteten Segmente in einen Spalt zwischen der Lenkwelle und dem inneren Lagerring des Lenksäulenlagers. Dabei wird eine das Lenksäulenlager zur Lenkwelle spielfrei zentrierende Reibfunktion erzeugt, indem die Federelementsegmente mit Übermaß zur Lenkwelle ausgelegt sind und/oder mit Übermaß in den Spalt eingreifen. Diese Einbaulage wird über die der Montageeinheit zugeordneten, auf der Lenkwelle gepressten Krallen gesichert. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass die erfindungsgemäße Montageeinheit sich durch eine verbesserte axiale Vorspannkraft und gleichzeitig durch eine hohe radiale Steifigkeit auszeichnet. Damit kann bei einem Unfall eine Ausweichbewegung der Lenkwelle und damit des Lenkrades wirksam unterbunden werden. Im Kollisionsfall, beispielsweise bei einem Auffahrunfall des Fahrzeugs, bleibt somit die Position des Airbags nahezu unverändert, wodurch eine hohe Crash-Sicherheit gewährleistet ist. Gleichzeitig verhindert die hohe Vorspannung des Lenkwellenlagers ein sich auf den Bedienungskomfort des Fahrzeugs nachteilig auswirkendes Aufschwingen des Lenkrades, insbesondere bei niedrigen Schwingungsfrequenzen der Lenksäule.

Vorteilhaft bietet die Erfindung die Möglichkeit, mittels einer einfachen Anpassung eine Montageeinheit darzustellen, deren Federfunktion eine progressive oder eine degressive Federkennlinie aufweist. Aufgrund des einfachen konstruktiven Aufbaus ist die erfindungsgemäße Montageeinheit kostengünstig herstellbar. Außerdem kann der Montagevorgang durch einfaches axiales Aufschieben der Montageeinheit auf die Lenkwelle deutlich vereinfacht werden. Vorteilhaft kann für den Fahrzeughersteller die Montagereihenfolge gegenüber bisherigen Lösungen unverändert erfolgen. Folglich ist mit dem Einbau der eine Einheit bildenden, komplett vormontierten, auch als Vorspanngruppe bezeichneten Montageeinheit eine kostenoptimierte Lenksäulenlagerung realisierbar.

Gemäß einer bevorzugten konstruktiven Ausführungsform ist eine aus zwei Bauteilen zusammengefügte Montageeinheit vorgesehen, bestehend aus einem Federelement, das mit einem Krallring kombiniert ist, die gemeinsam die vorkomplettierbare Montageeinheit bilden. Das Federelement umfasst lagerseitig axial ausgerichtete, zahnartige, mit dem Schrägkugellager zusammenwirkende Segmente und bildet gegenseitig eine einer Tellerfeder ähnliche Kontur, an der sich der Krallring abstützt. Mit dieser konstruktiven Ausgestaltung des Federelementes ist eine progressive Federkennlinie realisierbar. Zur Schaffung einer unverlierbaren Baueinheit sind an dem Federelement bevorzugt axiale Verbindungslaschen vorgesehen, die form - und/oder kraftschlüssig in zugehörige Ausnehmungen des Krallrings verrsten.

Alternativ ist erfindungsgemäß eine vormontierbare, alle Bauteile einschließende Montageeinheit einsetzbar, bei der sowohl das Federelement als auch der Krallring zur Bildung einer unverlierbaren Baueinheit von einer geschlossenen oder geschlitzten Buchse oder Hülse außenseitig umschlossen sind. Mit diesem Aufbau, der eine auch Torg-Buchse genannte, axial ausgerichtete Segmente einschließende Buchse umfasst sowie als Federelement bevorzugt eine Standard-Tellerfeder, ist eine Montageeinheit mit degressiver Federkennlinie realisierbar.

Gemäß der Erfindung bietet es sich an, dass in die Montageeinheit unterschiedliche Federelemente integrierbar sind. Neben ähnlich einer Tellerfeder gestalteten Bauteilen sind beispielsweise Standard-Tellerfedern, Wellfedern oder aus Elastomer hergestellte Federelemente einsetzbar. Im Einbauzustand wird der Krallring unabhängig von dem ausgewählten Federelement bevorzugt unmittelbar kraftschlüssig beaufschlagt.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Federelementes oder der geschlitzten Buchse sieht vor, dass deren stirnseitig axial ausgerichtete, einen gezahnten, einhüllenden Kreis bildende Segmente außenseitig abgeflacht sind und sich zum freien Ende kontinuierlich verjüngen. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des inneren La- gerrings durch die Montageeinheit weisen die Segmente im unverbauten Zustand des Federelementes einen Innendurchmesser auf, der den Lenkwellendurchmesser übertrifft. Die Segmente üben im Einbauzustand auf den inneren Lagerring in radialer Richtung eine Druckkraft auf dessen zylindrischen Bereich auf, wobei das Federelement oder die Buchse in axialer Richtung reibschlüssig festgelegt ist. Gegenseitig bildet das Federelement eine radial geneigte, beispielsweise tellerfederähnliche, mit dem Krallring zusammenwirkende Kontaktfläche. Bei einer eine Buchse einschließenden Montageeinheit ist das Federelement, die Tellerfeder und der Krallring in einem radial gestuften Abschnitt der Buchse integriert, wobei das Federelement den Krallring kraftschlüssig beaufschlagt. Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Krallring der Montageeinheit auf der vom Lenksäulenlager abgewandten Seite umfangsseitig mehrere bevorzugt in einem halbreisförmigen Profil gebogene Krallen einschließt, die im Einbauzustand die Montageeinheit auf der Lenkwelle lagefixieren. Zur kraftschlüssigen und/oder reibschlüssigen Festlegung des Krallrings ist der Innendurchmesser der Krallen kleiner ausgelegt als der Durchmesser der Lenkwelle, so dass nach erfolgtem Einbau der Montageeinheit diese über die zugehörigen Krallen in axialer Richtung dauerfest positioniert ist.

Als bevorzugte Maßnahme, um einen verliergesicherten Zusammenhalt der Bauteile der Montageeinheit zu erreichen, weist das Federelement am Innenumfang zumindest drei umfangsverteilt angeordnete, axial ausgerichtete, auch Haltenasen genannte Verbindungslaschen auf, die formschlüssig und/oder kraftschlüssig in lokale Ausnehmungen des Krallrings eingreifen oder beispielsweise formgebend mit Hinterschnitt verrosten. Das Federelement kann auch in anderer Form axial und/oder radial mittels Reibschluss und/oder Formschluss mit dem Krallring zu einer Einheit verbunden werden. Beispielsweise durch lokal außenseitige Laschen oder Haltefinger an dem Federelement oder dem Krallring, die an dem benachbarten, zugehörigen Bauteil formschlüssig verrosten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Federelement der Montageeinheit, das Tellerfederteil, zur Realisierung oder Unterstützung einer degressiven Federkennlinie außenseitig mehrere Freistanzungen oder lokale Ausnehmungen einschließt. Diese Maßnahme bewirkt eine gewollte verringerte Steifigkeit des Federmittels. Weiterhin bietet es sich an, ein Federelement mit unterschiedlichen Haltefingergestaltungen oder Verbindungslaschen zu versehen, über die das Federelement mit einem Bauteil der Umgebungskonstruktion gekoppelt ist. Weiterhin ist zur Erzielung einer kostengünstigen Herstellung vorgesehen, alle Bauteile der Montageeinheit spanlos, beispielsweise durch ein Tiefziehverfahren oder ein Massiv-Umformverfahren aus einem metallischen Werkstoff herzustellen. Ergänzend dazu bietet es sich insbesondere zur Verbesserung des Lenkkomforts an, die Laufbahnen für die Wälzkörper beider Lagerringe des Lenksäulenlagers von dem Lenksäulenlager zu honen.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass für das Lenksäulenlager ein Serienlager als Schrägkugellager eingesetzt ist, umfassend einen äußeren Lagerring, einen Kugelsatz als Wälzkörper, einen Wälzkörperkäfig sowie einen inneren Lagerring, wobei alle Bauteile zu einer Einheit zusammengefasst sind. Bei Bedarf kann alternativ auch ein vollrolliges Schrägkugellager ohne Wälzkörperkäfig eingesetzt werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das eine Montageeinheit bildende Vorspannelement einstückig aufgebaut und aus einem Stück hergestellt ist, das sowohl die Funktion des Krallrings als auch die des Federelements einschließt.

Zum Einbau der Montageeinheit ist ein Verfahren vorgesehen, das nachfolgende Schritte einschließt. Zunächst erfolgt ein Zusammenfügen der zuvor einzeln spanlos hergestellten Komponenten der Montageeinheit Federelement und Krallring mittels einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung. Anschließend werden beide Komponenten der Montageeinheit form- und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels einer Clip- oder Schnappverbindung gekoppelt. Danach wird die Montageeinheit auf die Lenkwelle gepresst und bis zur Anlage an das Lenksäulenlager verschoben. Abschließend erfolgt eine definierte axiale Belastung der auf der Lenkwelle positionierten Montageeinheit, dabei schieben sich die axialen Segmente des Federelementes zwischen die Lenkwelle und den inneren Lagerring, wobei diese eine Spielfreiheit bewirken. Gleichzeitig stellt sich eine Lagefixierung der Montageeinheit über die Krallen des Krallrings ein. In vergleichbaren Verfahrensschritten kann der Einbau einer Montageeinheit erfolgen, bei der die Bauteile Federmittel und Krallring von einer Buchse außenseitig umschlossen sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 in einem Halbschnitt ein Lenksäulenlager im Einbauzustand mit zugehöriger erfindungsgemäßer Montageeinheit in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 in einer ersten 3D-Ansicht die aus einem Federelement und einem Krallring bestehende Montageeinheit gemäß der Fig. 1 ;

Fig. 3 in einer zweiten 3D-Ansicht die Montageeinheit gemäß der Fig. 1 ;

Fig. 4 eine erste Ausführungsform des Federelements der Montageeinheit als Einzelteil in einer ersten 3D-Ansicht.

Fig. 5 das Federelement gemäß Fig. 4 als Einzelteil in einer zweiten 3D-An- sicht;

Fig. 6 den Krallring der Montageeinheit als Einzelteil in einer 3D-Ansicht;

Fig. 7 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montageeinheit im Halbschnitt; Fig. 8 grafisch dargestellt eine Gegenüberstellung von Federmitteln mit einem degressiven und einem progressiven Kennlinienverlauf;

Fig. 9 eine zweite Ausführungsform eines Federelementes der Montageeinheit als Einzelteil in einer ersten 3D-Ansicht;

Fig. 10 das Federelement gemäß Fig. 9 als Einzelteil in einer zweiten 3D-An- sicht;

Fig. 11 die Montageeinheit gemäß Fig. 7 in einer 3D-Ansicht mit integriertem Federelement gemäß Fig. 9;

Fig. 12 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montageeinheit mit integriertem Elastomer als Federmittel im Halbschnitt;

Fig. 13 die Montageeinheit gemäß Fig. 12 im Einbauzustand;

Fig. 14 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montageeinheit mit integrierter Wellfeder als Federmittel im Halbschnitt;

Fig. 15 die Montageeinheit gemäß Fig. 14 im Einbauzustand;

Fig. 16 grafisch dargestellt bevorzugte Vorspannbereiche der Montageeinheit gemäß Fig. 14.

Die Fig. 1 zeigt in einem Halbschnitt ein Schrägkugellager als Lenksäulenlager 1 im

Einbauzustand, mit dem eine Lenkwelle 2 von einer Lenksäule in einem auch als Mantelrohr bezeichneten Lenkwellengehäuse 3 eines Fahrzeugs drehbar gelagert ist. Die Lenkwelle 2 ist mittels einer Lagerpaarung von zwei in einer O-Lageranordnung gegeneinander verspannten, axial beabstandeten Schrägkugellagern abgestützt. In Fig. 1 ist das obere, nahe einem Lenkrad (nicht gezeigt) positionierte Lenksäulenlager 1 dargestellt, das vorrangig die Steifigkeit des Lenkrades bestimmt. Das als Blechlager ausgebildete Lenksäulenlager 1 umfasst einen inneren Lagerring 4, einen äußeren Lagerring 5 und eine Mehrzahl in einem Wälzlagerkäfig 6 eingesetzter, als Kugeln ausgeführter Wälzkörper 7. Als Maßnahme, um den Lenkungskomfort zu verbessern, sind die Laufbahnen 8, 9 für die Wälzkörper 6 sowohl am inneren Lagerring 4 als auch an dem äußeren Lagerring 5 gehont.

Zur Realisierung einer optimalen radialen Steifigkeit, einer spielfreien Lagerung und/oder zur Kompensation von Fertigungstoleranzen ist dem Lenksäulenlager 1 auf der dem Lenkrad zugeordneten Seite eine auch als Vorspannelement bezeichnete Montageeinheit 10 zugeordnet. Die Montageeinheit 10 besteht aus einer Kombination zweier Bauteile, einem Federelement 11 und einem Krallring 12, die eine vorkomplettierbare Baueinheit bilden. Das Federelement 11 umfasst lagerseitig axial ausgerichtete, zahnartige, mit dem Lenksäulenlager 1 zusammenwirkende Segmente 13 und bildet gegenseitig eine in Richtung des Krallrings 12 geneigte, tellerfederähnliche Kontaktfläche, an der sich der Krallring 12 abstützt. Die bereits vor dem Einbau komplett vormontierte Montageeinheit 10 gewährleistet mit einer Baueinheit die Integration einer Klemmfunktion, einer Federfunktion sowie weiterhin eine axiale Haltefunktion für das Lenksäulenlager 1 .

Bei der Montage schieben sich die axial ausgerichteten, zahnartigen Segmente 13 des Federelementes 11 in einen sich zum Lenksäulenlager 1 stets verjüngenden Spalt, der radial von der Lenkwelle 2 und dem inneren Lagerring 4 begrenzt ist, wodurch sich das Lenksäulenlager 1 zur Lenkwelle 2 spielfrei zentriert. Zur Unterstützung der Spreizkraft der Segmente 13 übertrifft vor Einbau der Montageeinheit 10 ein Innendurchmesser Ds von dem Segment 13 des Federelementes 11 einen Außendurchmesser DL der Lenkwelle 2. Der Krallring 12 bildet auf der vom Lenksäulenlager 1 abgewandten Seite umfangsseitig verteilt mehrere halbreisförmig gebogene Krallen 14, über die im Einbauzustand die Montageeinheit 10 auf der Lenkwelle 2 lagefixiert ist. Zur kraftschlüssigen und/oder reibschlüssigen Festlegung des Krallrings 12 ist der Innendurchmesser der Krallen 14 kleiner ausgelegt als der Durchmesser der Lenkwelle 2. Im Einbauzustand stellen sich durch die Montageeinheit 10 mehre Funktionen ein. Zwischen der Lenkwelle 2 und dem inneren Lagerung 4 ergibt sich eine Klemmfunktion. Eine Federfunktion stellt sich zwischen dem geneigten, tellerfederähnlich gestalteten Bereich des Federelementes 11 und dem Krallring 12 ein. Außerdem führt die axiale Abstützung des Krallrings 12 auf der Lenkwelle 2 zu einer Haltefunktion.

In den Fig. 2 und Fig. 3 ist die Montageeinheit 10 in zwei unterschiedlichen 3D-An- sichten gezeigt. Das Federelement 11 und der Krallring 12 sind zur Schaffung einer unverlierbaren Montageeinheit 10 form- und/oder kraftschlüssig zusammengefügt. Dazu weist das Federelement 11 bevorzugt drei umfangsverteilte axiale, auch als Haltenasen bezeichnete Verbindungslaschen 15 auf, die form- und/oder kraftschlüssig in zugehörige Ausnehmungen 16 des Krallrings 12 verrsten.

Die Fig. 4 und Fig. 5 verdeutlichen die Gestaltung der axial ausgerichteten, einen gezahnten, einhüllenden Kreis bildenden Segmente 13 des Federelementes 11 , die übereinstimmend außenseitig abgeflacht und zum freien Ende kontinuierlich verjüngend gestaltet sind. In Fig. 6 ist der Krallring 12 als Einzelteil gezeigt, der gleichmäßig umfangsverteilt mehrere Krollen 14 aufweist.

Die Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform, ein Alternativkonzept, die Montageeinheit 20 im Halbschnitt, mit dem eine degressive Federkennlinie erreichbar ist. Diese besteht aus einem Krallring 22 und einer Standard-Tellerfeder als Federelement 21 , wobei diese Bauteile gemeinsam außenseitig von einer Buchse 24 umschlossen sind. Dabei sind der Krallring 22 und das Federelement 21 in einem radial gestuften Abschnitt 27 der Buchse 24 integriert, wobei der Kral Iring 22 an einem stirnseitigen Bord 25 abgestützt und lagefixiert ist. An der vom Bord 25 abgewandten Seite bildet die Buchse 24 einen axial vorstehenden, endseitig geschlitzten, Segmente 23 bildenden Ansatz 26.

Die Fig. 8 zeigt grafisch dargestellt eine Gegenüberstellung von Federkennlinien mit einem degressiven Kennlinienverlauf D und einem progressiven Kennlinienverlauf P. In dem Diagramm ist auf der Ordinate die Federkraft F und auf der Abszisse der Federweg S aufgetragen. Der Schnittpunkt beider Federkennlinien D und P befindet sich auf einer geradlinig verlaufenden Linearkurve L. Die gezeigten Federkennlinien sind durch unterschiedliche, in den Montageeinheiten einsetzbare Federelemente realisierbar.

In den Fig. 9 und Fig. 10 ist das für die Montageeinheit 10 bestimmte Federelement 19 gezeigt, das außenseitig unterschiedlich positionierte und/oder voneinander abweichend ausgeführte, auch Ausnehmungen genannte Freistanzungen 17 einschließt. Diese Ausgestaltung bildet ein weiteres Alternativkonzept zur Realisierung einer degressiven Federkennlinie. Weiterhin sind dem Federelement 19 in Fig. 9 und Fig. 10 auch als Haltefinger 18 bezeichnete Verbindungslaschen zugeordnet, über die das Federelement 19 mit einem benachbarten Bauteil koppelbar ist.

Die Fig. 11 zeigt in einer 3D-Ansicht die Montageeinheit 20 mit dem Krallring 22, dem Federelement 21 sowie der umschließenden Buchse 24, mit deren Aufbau und Bauteileumfang eine degressive Federkennlinie sichergestellt werden kann.

Weitere Konzepte zur Schaffung einer degressiven Federkennlinie zeigen die Fig. 12 bis Fig. 15. Die Montageeinheit 30 ist in Fig. 12 und Fig. 13 abgebildet, deren Aufbau weitestgehend mit der Montageeinheit 20 übereinstimmt. Abweichend schließt die Montageeinheit 30 ein aus einem Elastomer hergestelltes Federelement 31 ein. Die Montageeinheit 30 im Anlieferzustand, vor dem Einbau, ist in der Fig. 12 dargestellt, in dem das Federelement 31 einen kreisförmigen Querschnitt bildet. Die Fig 13 zeigt die auf der Lenkwelle 2 positionierte Montageeinheit 30 und damit das Federelement 31 im Einbauzustand. Dabei ist das aus Elastomer bestehende Federelement 31 durch die Buchse 24 bzw. Hülse und die Lenkwelle 2 vollständig gekammert, wobei aufgrund einer axialen Kraftbeaufschlagung der Montageeinheit 30 das Federelement 31 elastisch verformt, ein rechteckiges Querschnittsprofil bildet.

Die Fig. 14 und die Fig. 15 zeigen die Montageeinheit 40 mit einem als Wellfeder ausgeführten Federelement 41 , das zunächst vom Hersteller vorgespannt werden kann, bevor der Kunde, der Fahrzeughersteller, die gewünschte Vorspannung einstellt. Damit ist vorteilhaft bei langen und/oder weichen Wellfedern eine Optimierung des Bauraums möglich, den der Kunde für die Montage auf der Lenkwelle 2 vorhalten müsste. Mit dem Konzept sind Federungen mit sehr weichen Kennfedern erreichbar, deren Toleranzbereiche geringe Federkraftschwankungen aufweisen.

Die Fig. 16 zeigt in einem Diagramm beispielhaft einen vom Hersteller eingestellten Vorspannbereich VH des als Wellfeder ausgeführten Federelementes 41 und eine von dem Kunden einstellbare Vorspannung VK, einschließlich einer möglichen Toleranz.

Bezuqszeichenliste

Lenksäulenlager Lenkwelle Lenkwellengehäuse Lagerring (innen) Lagerung (außen) Wälzlagerkäfig Wälzkörper Laufbahn (innen) Laufbahn (außen) Montageeinheit Federelement Krallring Segment Kralle Verbindungslasche Ausnehmung Freistanzung Haltefinger Federelement Montageeinheit Federelement Krallring Segment Buchse Bord Ansatz Abschnitt Montageeinheit Federelement Montageeinheit 41 Federelement

D Kennlinie (degressiv)

DL Außendurchmesser (Lenkwelle)

Ds Innendurchmesser (Segment)

F Federkraft

L Kennlinie (linear)

P Kennlinie (progressiv)

S Federweg

VH Vorspannung (Hersteller)

VK Vorspannung (Kunde)

Claims

Patentansprüche

1 . Lenksäulenlager (1 ), ausgeführt als ein Schrägkugellager, zur Lagerung einer Lenkwelle (2) eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem inneren Lagerring (4) und einem äußeren Lagerung (5), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen (8, 9) umfangsverteilt positionierte Wälzkörper (7) geführt sind, wobei das Lenksäulenlager (1 ) gegen ein axiales Verschieben mittels eines auf der Lenkwelle (2) positionierten Vorspannelementes gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine einteilig oder mehrteilig aufgebaute, eine Federfunktion, eine Klemmfunktion sowie eine Haltefunktion ausübende, vormontierbare Montageeinheit (10, 20, 30, 40) als Vorspannelement eingesetzt ist, wobei die eine progressive oder eine degressive Federkennlinie auslösbare Montageeinheit (10, 20, 30, 40) axial ausgerichtete, zwischen dem inneren Lagerung (4) und der Lenkwelle (2) eingreifende, zahnartige Segmente (13, 23) sowie umfangsverteilte, kraftschlüssig und/oder reibschlüssig auf der Lenkwelle (2) abgestützte Krallen (14) einschließt.

2. Lenksäulenlager (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die vor- komplettierbare Montageeinheit (10) aus einem Federelement (11 ) und einem Krallen (14) einschließenden Krallring (12) besteht, wobei die Montageeinheit (10) Mittel zur Bildung einer unverlierbaren Baueinheit umfasst.

3. Lenksäulenlager (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die vor- komplettierbare Montageeinheit (20, 30, 40) ein Federelement (19, 21 , 31 , 41 ) und einen Krallring (22) einschließt, die zur Bildung einer unverlierbaren Baueinheit von einer geschlossenen oder geschlitzten Buchse (25) außenseitig umschlossen sind.

4. Lenksäulenlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Krallring (12, 22) der Montageeinheit (10, 20, 30, 40) als Federelement (11 , 19, 21 , 31 , 41 ) eine Tellerfeder oder ein ähnlich einer Tellerfeder gestaltetes Bauteil, eine Wellfeder oder ein Elastomer zugeordnet ist.

5. Lenksäulenlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitig axial ausgerichteten Segmente (13, 23) der Montageeinheit (10, 20, 30, 40) zum freien Ende sich außenseitig verjüngen, und im unverbauten Zustand einen Innendurchmesser (Ds) aufweisen, der einen Durchmesser (DL) der Lenkwelle (2) übertrifft.

6. Lenksäulenlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Krallring (12, 22) innenseitig auf der vom Lenksäulenlager (1 ) abgewandten Seite mehrere gebogene Krallen (14) einschließt, die im Einbauzustand kraftschlüssig auf der Lenkwelle (2) verrsten.

7. Lenksäulenlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum verliergesicherten Zusammenhalt der Montageeinheit (10) das Federelement (11 ) zumindest drei umfangsverteilt angeordnete, axial ausgerichtete Verbindungslaschen (15) aufweist, die formschlüssig und/oder kraftschlüssig in lokale Ausnehmungen (16) des Krallrings (12) verrosten.

8. Lenksäulenlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (19) außenseitig Freistanzungen (17) und/oder gleich oder unterschiedlich gestaltete Haltefinger (18) aufweist.

9. Lenksäulenlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bauteile der Montageeinheit (10, 20) mittels eines spanlosen Umformverfahrens aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind und die Laufbahnen (8, 9) von dem äußeren Lagerring (5) und dem inneren Lagerung (4) für die Wälzkörper (7) des Lenksäulenlagers (1 ) gehont sind.

10. Verfahren zum Einbau einer Montageeinheit (10) gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

- Zusammenfügen der zuvor einzeln spanlos hergestellten Komponenten der Montageeinheit (10) wie Federelement (11 ) und Krallring (12) mittels einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung;

- Aufpressen der Montageeinheit (10) auf die Lenkwelle (2);

- Verschieben der Montageeinheit (10) bis an das Lenksäulenlager (1 );

- Beaufschlagen der Montageeinheit (10) mit einer Axialkraft bis zur einer Spielfreiheit des Lenksäulenlagers (1 ) und gleichzeitiger Lagefixierung der Montageeinheit (10).