DE19648854C2 - Pendelkugellager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Pendelkugellager für Lenkspindeln von Kraftfahrzeu­ gen mit einer im wesentlichen sphärischen Laufbahn in einem Außenring und mit einer doppelreihigen Laufbahn in einem Innenring für zwei Kugelkränze.

Derartige Pendelkugellager, d. h. zweireihige Lager, die aufgrund der hohlku­ geligen Laufbahn winkeleinstellbar sind, sind bereits seit langem bekannt (FAG Standardprogramm, Katalog 41 500/2 DB).

Nachteilig dabei ist, daß die bisherigen Pendelkugellager als Massivlager aus­ gebildet sind. Dies bedingt eine kostenintensive Fertigung. Es ist weiter von Nachteil, daß solche Pendelkugellager nicht spielfrei sind und genaue Einbau­ maße für Welle und Gehäuse erfordern.

Nun sind zwar in diesem Zusammenhang Nadellager bekannt, bei denen dünnwandige Nadelhülsen in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von der Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung aufwei­ sen, so daß wenigstens eine der Nadeln zwischen dieser Laufbahnwölbung und einer dieser gegenüberliegenden Laufbahn radial vorgespannt ist (DE 19 78 056 U, DE 44 40 313 A1, DE 195 13 668 A1). Diesen Vorveröffentli­ chungen kann der Fachmann jedoch keinerlei Hinweis zur Lösung der Proble­ me entnehmen, die beim Einsatz von Pendelkugellagern für Lenkspindeln zu eliminieren sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeiden der bishe­ rigen Nachteile ein kostengünstig herstellbares Pendelkugellager zu entwic­ keln, das insbesondere die Kippbewegung einer Lenkspindel ausgleicht, spielfrei ist und Toleranzen zwischen Gehäuse und Lenkspindel überdrückt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Außenlaufbahn in wenigstens einem Um­ fangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende, elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung derart aufweist, daß wenigstens zwei der nebeneinander angeordneten Lagerkugeln zwischen der Laufbahnwölbung und dieser gegen­ überliegenden Laufbahn radial vorgespannt sind, wobei der Außenring als dünnwandige Hülse spanlos hergestellt ist und die Laufbahn an drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten eine Laufbahnwölbung aufweist und daß der Innenring als dünnwandiges Ziehteil hergestellt ist, wobei ein erster die Laufbahn tragender Abschnitt an einem Ende zur Überbrückung des radialen Bauraums zwischen einem Gehäuse und der Lenkspindel in einen unter einem Winkel von etwa 90° zur Lagerachse verlaufenden zweiten Ab­ schnitt übergeht, der wiederum in einen koaxial zum ersten Abschnitt verlau­ fenden dritten Abschnitt übergeht.

Ein derart erfindungsgemäß gestaltetes Pendelkugellager ist einerseits spiel­ frei eingestellt, da in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine Berührung zwischen Laufbahnen und Lagerkugeln gegeben ist, kann aber andererseits mögliche Fluchtungsfehler der Lenkspindel in radialer Richtung nach außen unter Überwindung der aus der Laufbahnwölbung herrührenden Elaszitität ausgleichen.

Darüber hinaus läßt sich dieses Lager zum einen kostengünstig herstellen und spannt zum anderen die Lenkspindel von allen Seiten gleichmäßig vor, so daß, wie bereits beschrieben, eine Eigenbewegung der Lenkspindel nur unter Auf­ hebung der vorgegebenen Elastizität der dünnwandigen Hülse möglich ist.

Auch der aus drei Bestandteilen sich zusammensetzende Innenring kann durch Spanlosverfahren kostengünstig hergestellt werden. Der etwa in 90° zur Lagerachse in radialer Richtung verlaufende Mittelabschnitt kann in unter­ schiedlicher Ausdehnung gefertigt werden, so daß verschiedene Abstände zwischen Gehäuse und Lenkspindel in einfacher Weise überbrückt werden können.

Aus Anspruch 2 geht hervor, daß der dritte Abschnitt an seinem offenen Ende mit mehreren, gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten Ausneh­ mungen versehen ist, so daß federnde Zungen entstehen, die an ihrem Ende mit radial nach innen gerichteten Krallen versehen sind, die in eine Nut der Lenkspindel eingreifen. Diese Art der Ausbildung des Innenringes sorgt für ein problemloses Befestigten des Lagers auf der Lenkspindel.

Dieser dritte Abschnitt kann, wie in einer anderen Variante in Anspruch 3 be­ schrieben, auch mit einer in Richtung Lenkspindel gerichteten Ausbauchung versehen sein, die in die Nut der Lenkspindel eingreift. Zweckmäßigerweise soll dabei nach Anspruch 4 zur Verbesserung des Formschlusses zwischen Innenring und Lenkspindel in einen Freiraum des Innenringes ein Toleranzring aus einem polymeren Material eingepreßt sein.

Schließlich geht aus Anspruch 5 ein Verfahren zum Herstellen des Außenrin­ ges eines Pendelkugellagers hervor, wobei ein dünnwandiges Band durch ei­ nen Formgebungsprozeß einseitig mit der im wesentlichen sphärischen Lauf­ fläche versehen wird, dieses Band anschließend abgelängt, rundgebogen und an seinen beiden aneinander stoßenden Enden miteinander verschweißt wird, bevor die so entstandene Hülse einem weiteren Umformvorgang zur Erzeugung der von der Kreisform abweichenden Form unterworfen wird.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Pendelkugellager mit einem Teilweise perspektivisch dargestellten Außenring,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Außenringes eines Pendelkugellagers und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Pendelkugellager.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Pendelkugellager besteht aus einem spanlos gefertigten Außenring 1 mit einer im wesentlichen sphärischen Lauf­ bahn 2, einem ebenfalls spanlos gefertigten Innenring 3 mit zwei rillenförmi­ gen Laufbahnen 4 und zwei darauf abrollenden Kugelkränzen 5, die in einem Käfig 6 geführt sind. Der Außenring 2 ist in ein nicht dargestelltes Gehäuse eingesetzt und lagert gemeinsam mit dem Innenring 3 und den Kugelkränzen 5 eine Lenkspindel 7.

Wie aus den Fig. 1 und 2 entnehmbar, ist die Laufbahn 2 des Außenringes 1 an drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten mit einer von der Kreisform abweichenden elastischen Laufbahnwölbung 8 versehen. Diese Laufbahnwölbungen 8 sind in radialer Richtung elastisch nachgiebig, so daß einerseits die Lenkspindel 7 in drei Umfangsbereichen fest vorgespannt ist, da die Kugelkränze 5 sowohl an der äußeren Laufbahn 2 als auch an der inneren Laufbahn 4 anliegen, während andererseits eine Eigenbewegung der Lenkspindel 7 unter Überwindung der aus den Laufbahnwölbungen 8 herrüh­ renden Elastizität radial nach außen möglich ist.

Wie aus den Fig. 1 und 3 weiter ersichtlich, besteht der Innenring 3 aus einem die Laufbahnen 4 tragenden ersten Abschnitt 9, der an einem Ende zur Überbrückung des radialen Bauraums zwischen Gehäuse und Lenkspindel 7 in einen unter 90° zur Lagerachse verlaufenden zweiten Abschnitt 10 übergeht, welcher in einen dritten, die Lenkspindel 7 umschließenden Abschnitt 11 endet. Der Abschnitt 11 verläuft koaxial zum Abschnitt 9.

Der dritte Abschnitt 11 des Innenringes 3 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, mit einer Ausbauchung 12 versehen, die in eine Nut 13 der Lenkspindel 7 ragt. Um einen verbesserten Formschluß zwischen Innenring 3 und Lenkspindel 7 zu be­ werkstelligen, ist in den Freiraum 14 des Innenringes 3 ein Toleranzring 15 aus einem polymeren Material eingepreßt. Der dritte Abschnitt 11 des Innenringes kann aber auch, wie in Fig. 3 dargestellt, mit gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten Ausnehmungen 16 versehen sein, so daß federnde Zungen 17 entstehen. Diese federnden Zungen 17 weisen an ihren freien Enden radial nach innen gerichtete Krallen 18 auf, die wiederum in eine Nut der Lenkspindel 7 eingreifen.

Falls, wie im Verfahrensanspruch beschrieben, der Außenring 1 ausgehend von einem Band gefertigt wird, empfiehlt es sich, wie in Fig. 2 dargestellt, die Schweißstelle 19 in den lastfreien Bereich zu legen. In diesem lastfreien Bereich werden die Schweißstellen 19 der Laufbahn 2 nicht von den Kugelkränzen 5 überrollt.

Bezugszahlenliste

1

Außenring

2

im wesentlichen sphärische Laufbahn

3

Innenring

4

rillenförmige Laufbahn

5

Kugelkranz

6

Käfig

7

Lenkspindel

8

Laufbahnwölbung

9

erster Abschnitt

10

zweiter Abschnitt

11

dritter Abschnitt

12

Ausbauchung

13

Nut

14

Freiraum

15

Toleranzring

16

Ausnehmung

17

Zunge

18

Kralle

19

Schweißstelle

Claims (5)

1. Pendelkugellager für Lenkspindeln (7) von Kraftfahrzeugen mit einer im wesentlichen sphärischen Laufbahn (2) in einem Außenring (1) und mit einer doppelreihigen Laufbahn (4) in einem Innenring (3) für zwei Kugelkränze (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlaufbahn (2) in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende, elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung (8) derart aufweist, daß wenigstens zwei der nebeneinander angeordneten Lagerkugeln (5) zwischen der Laufbahnwölbung (8) und dieser gegenüberliegenden Laufbahn (4) radial vorgespannt sind, wobei der Außenring (1) als dünnwandige Hülse spanlos hergestellt ist und die Laufbahn (2) an drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten eine Laufbahnwölbung (8) aufweist und daß der Innenring (3) als dünnwandiges Ziehteil hergestellt ist, wobei ein erster die Laufbahn (4) tragender Abschnitt (9) an einem Ende zur Überbrückung des radialen Bauraums zwischen einem Gehäuse und der Lenkspindel (7) in einen unter einem Winkel von etwa 90° zur Lagerachse verlaufenden zweiten Abschnitt (10) übergeht, der wiederum in einen koaxial zum ersten Abschnitt (9) verlaufenden dritten Abschnitt (11) übergeht.

2. Pendelkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Abschnitt (11) an seinem offenen Ende mit mehreren, gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten Ausnehmungen (16) versehen ist, so daß federnde Zungen (17) entstehen, die an ihrem Ende mit radial nach innen gerichteten Krallen (18) versehen sind, die in eine Nut (13) der Lenkspindel (7) eingreifen.

3. Pendelkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Abschnitt (11) mit einer in Richtung Lenkspindel (7) gerichteten Ausbauchung (12) versehen ist, die in die Nut (13) der Lenkspindel (7) eingreift.

4. Pendelkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem von den drei Abschnitten (9, 10, 11) des Innenringes (3) begrenzten Freiraum (14) ein Toleranzring (15) aus einem polymeren Material eingepreßt ist.

5. Verfahren zum Herstellen des Außenringes eines Pendelkugellagers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnwandiges Band durch einen Formgebungsprozeß einseitig mit der im wesentlichen sphärischen Laufbahn (2) versehen wird, dieses Band anschließend abgelängt, rundgebogen und an seinen beiden aneinander stoßenden Enden verschweißt wird, bevor die so entstandene Hülse einem weiteren Umformvorgang zur Erzeugung der von der Kreisform abweichenden Form unterworfen wird.