DE10018763A1

DE10018763A1 - Gelenk mit einer exzentrisch und winkelig einstellbaren Gelenklagerhülse

Info

Publication number: DE10018763A1
Application number: DE10018763A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schumacher
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-04-15
Filing date: 2000-04-15
Publication date: 2001-10-18

Abstract

Es wird ein Gelenk mit einer exzentrischen winkelig einstellbaren Gelenklagerhülse (5) vorgeschlagen mit einem Gelenkaußenring (1) und einem darin drehbar aufgenommenen Kugelkörper (3). Der Kugelkörper (3) besitzt eine Durchgangsbohrung (4), die Gelenklagerhülse (5) ist darin aufgenommen und weist eine Aufnahmebohrung (16) für einen Bolzen auf, derart, dass der Bolzen relativ zum Außenring (1) exzentrisch und winkelig eingestellt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gelenk mit einer exzentrisch und winkelig einstellbaren Gelenklagerhülse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei dem hier zur Rede stehenden Gelenk handelt es sich insbesondere um ein Führungsgelenk für die Einstellung der Vorspur bzw. des Sturzwinkels der Räder eines Kraftfahrzeugs.

Zur Spureinstellung bzw. zur Sturzeinstellung sind bisher Lösungen mit Langlöchern und Exzenterschrauben oder einstellbare Spurstangen und Schiebemuffen bekannt. Die Anordnung einer Exzenterschraube in einem Langloch führt aufgrund der im Fahrwerksbereich hohen auftretenden Kräfte dazu, dass die Schraubenverbindung mit einer hohen Vorspannkraft beaufschlagt werden muß, da die von der Schraubenverbindung gehaltenen Fahrwerksbauteile diese hohen Kräfte über Reibschluß übertragen müssen, um eine Scherbeaufschlagung der Schraube zu vermeiden. Gleichzeitig werden im Fahrwerksbereich von Kraftfahrzeugen immer mehr Aluminiumlegierungsbauteile eingesetzt, da aufgrund der damit deutlich verringerten ungefederten Massen ein höherer Fahrkomfort im Fahrwerksbereich erzielbar ist. Es führt dies aber wiederum dazu, dass hohe Vorspannkräfte bei solchen Aluminiumlegierungsbauteilen zu einem Fließen des Werkstoffs führen und damit zu einer dauerhaften Beschädigung.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk für die Spur- und Sturzeinstellung eines Fahrzeugs zu schaffen, welches die Problematik des Fließens des Werkstoffs aufgrund hoher Flächenpressungen vermeidet.

Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Nach der Erfindung ist ein Gelenk mit einer exzentrisch und winkelig einstellbaren Gelenklagerhülse vorgesehen, wobei das Gelenk einen Gelenkaußenring und einen darin drehbar aufgenommenen Kugelkörper aufweist, wobei der Kugelkörper eine Durchgangsbohrung besitzt und die Gelenklagerhülse darin aufgenommen ist und die Gelenklagerhülse eine exzentrische Aufnahmebohrung für einen Bolzen besitzt derart, dass der Bolzen relativ zum Außenring exzentrisch und winkelig einstellbar ist.

Durch die in der Gelenklagerhülse vorhandene exzentrische Durchgangsbohrung wird erreicht, dass durch eine Verdrehung des Kugelkörpers relativ zum Gelenkaußenring eine exzentrische Anordnung des in der Aufnahmebohrung der Gelenklagerhülse angeordneten Bolzens erreicht wird. Gleichzeitig kann der Kugelkörper auch relativ zur Längsmittelachse des Gelenkaußenrings verschwenkt werden, so dass eine winkelige Einstellung der Längsmittelachse des Bolzens relativ zur Längsmittelachse des Gelenkaußenrings möglich ist.

Zur Vereinfachung der Fertigung des erfindungsgemäßen Gelenks ist es vorgesehen, dass die Gelenklagerhülse quer zu ihrer Längsrichtung geteilt ausgebildet ist derart, dass die Gelenklagerhülsenhälften in die Durchgangsbohrung des Kugelkörpers einpreßbar sind. Es können damit jeweils identische Gelenklagerhülsenhälften gefertigt und in die Durchgangsbohrung des Kugelkörpers beidseitig eingepresst werden, so dass sie mit ihren Stirnflächen einander gegenüberliegend in die Durchgangsbohrung des Kugelkörpers aufgenommen werden können.

Die Gelenklagerhülsenhälften besitzen nach einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anlaufbund zur Abstützung an Anlaufflächen des Kugelkörpers, so dass die Eindringtiefe der Gelenklagerhülsenhälfte in die Durchgangsbohrung des Kugelkörpers durch das Aufeinanderliegen der Anlaufflächen des Kugelkörpers mit dem Anlaufbund der Hülsenhälften begrenzt ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Gelenklagerhülsenhälften in ihren Aufnahmebohrungen für den Bolzen ein Formschlussprofil zum Formschluss mit einem komplementär ausgebildeten Profil am Bolzen besitzen derart, dass der Kugelkörper mittels Kraftbeaufschlagung auf den Bolzen gedreht werden kann, so dass die Bolzenlängsmittelachse relativ zur Gelenkmittelachse versetzt werden kann und somit eine exzentrische Anordnung der Mittelachse des Bolzens relativ zur Längsmittelachse des Gelenkaußenrings möglich ist.

Nach einer Alternative hierzu kann an einer oder den Gelenklagerhülsenhälften an einem von außen zugänglichen Bereich auch ein Profil zum Eingriff mit einem Werkzeug wie beispielsweise eine Abflachung oder ein Vierkantprofil zum Eingriff mit einem Maulschlüssel zum Verdrehen des Kugelkörpers vorgesehen sein.

Nach der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass der Bereich zwischen dem Außenring und den Gelenklagerhülsenhälften mittels zweier Dichtungsbalge abgedichtet ist, wobei diese am Außenring und an den Gelenklagerhülsenhälften mittels Spannringen festgelegt werden können.

Zur Erleichterung der Relativbewegung zwischen dem Kugelkörper und dem Gelenkaußenring ist es vorgesehen, dass der Kontaktbereich zwischen dem Hohlkörper und dem Außenring eine Gleitschicht besitzt, die insbesondere Polytetraflouräthylen aufweisen kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Gelenks nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht von links auf das Gelenk nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische und ausschnittsweise Darstellung einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs mit zwei Gelenken zur Einstellung des Sturzwinkels; und

Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer Radaufhängung mit einem Gelenk zur Einstellung der Vorspur.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt in einer Schnittansicht eine Ausführungsform eines Gelenks nach der Erfindung. Das Gelenk weist einen Gelenkaußenring 1 auf, in dessen Innenseite eine kugelsegmentförmige Kontaktfläche 2 ausgebildet ist, an der über ein Gleitschicht aus Polytetraflourethylen ein Kugelkörper 3 eine Gleitbewegung relativ zur Kontaktfläche 2 ausführen kann.

Der Kugelkörper 3 weist eine Durchgangsbohrung 4 auf, in der sich eine Gelenklagerhülse 5 angeordnet befindet, wobei sich die Gelenklagerhülse 5 aus zwei Gelenklagerhülsenhälften 6, 7 zusammensetzt, die in die Durchgangsbohrung 4 von beiden Seiten der Durchgangsbohrung 4 her eingepresst werden können.

Die Anordnung der Gelenklagerhülsenhälften 6, 7 in der Durchgangsbohrung 4 ist dabei so getroffen, dass sich die Stirnflächen 8 der Gelenklagerhülsenhälften 6, 7 mit einem kleinen Spalt 9 zwischen sich gegenüberliegen.

Zur Anordnung der beiden Gelenklagerhülsenhälften 6, 7 werden diese von beiden Seiten in die Durchgangsbohrung 4 eingepreßt, so dass ein Anlaufbund 10 an den jeweiligen Gelenklagerhülsenhälften 6, 7 an einer Anlauffläche 11 des Kugelkörpers 3 zur Anlage kommt.

Zur Abdichtung der Kontaktfläche 2 ist beidseits der Durchgangsbohrung 4 ein Dichtungsbalg 12 vorgesehen, der über Spannringe 13 sowohl an der Zylinderaußenfläche 14 als auch an einem Innenabsatz 15 des Gelenkaußenrings 1 lösbar festgelegt werden kann.

Die aus den beiden Gelenklagerhülsenhälften 6, 7 gebildete Gelenklagerhülse 5 weist eine exzentrische Durchgangsbohrung 16 auf, in die ein in der Zeichnung nicht dargestellter Bolzen eingesetzt werden kann. Die Gelenklagerhülsenhälften 6, 7 besitzen jeweils im Bereich ihrer Zylinderaußenflächen 14 ein Formschlussprofil 17, welches mit einem komplementär ausgebildeten Profil am Bolzen in Eingriff steht, so dass durch eine Kraftbeaufschlagung des Bolzens eine Drehbewegung des Kugelkörpers 3 an der Kontaktfläche 2 relativ zum Gelenkaußenring 1 herbeigeführt werden kann. Aufgrund der näher aus Fig. 2 ersichtlichen exzentrischen Lage der Durchgangsbohrung 16 relativ zur Längsmittelachse 18 des Kugelkörpers 2 führt diese Relativbewegung des Kugelkörpers 2 zum Gelenkaußenring 1 zu einer Verstellmöglichkeit der Längsmittelachse 19 der Durchgangsbohrung 16 der Gelenklagerhülse 6 relativ zur Längsmittelachse 18 des Kugelkörpers 2 (Fig. 2).

Wie es ohne weiteres anhand von Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, kann der Kugelkörper 2 auch im Winkel relativ zur Längsmittelachse 20 des Gelenkaußenrings 1 verstellt werden, so dass letztlich der in der Durchgangsbohrung 16 angeordnete Bolzen relativ zum Außenring 1 sowohl exzentrisch als auch winkelig einstellbar ist.

Fig. 3 der Zeichnung zeigt nun ein Anwendungsbeispiel des Gelenks nach der Erfindung zur Sturzeinstellung eines an einer Fahrbahnoberfläche 21 abrollenden Rades 22. Ein Radträger 23 ist über zwei Gelenke 24 nach der Erfindung an obere und untere Querlenker 25, 26 gekoppelt. Zur Einstellung des Sturzwinkels 27 werden die Kugelkörper 2 der beiden Gelenke 24 über in den Durchgangsbohrungen 16 der Gelenke 24 angeordnete Bolzen gegenüber den Längsmittelachsen 20 der Gelenkaußenringe 1 verdreht, so dass sich eine Bewegung gemäß dem Doppelpfeil 28 nach Fig. 3 der Zeichnung und damit eine Veränderung des Sturzwinkels 27 ergibt.

Fig. 4 der Zeichnung zeigt nun ein Anwendungsbeispiel des Gelenks nach der Erfindung zur Einstellung der Vorspur an einem Fahrzeugrad. Ein Gelenk 24 befindet sich zwischen dem Radträger 23 und einem vorderen unteren Querlenker 29 angeordnet, so dass durch eine Bewegung des Kugelkörpers 2 relativ zum Gelenkaußenring 1, wie sie vorstehend beschrieben wurde, eine Einstellung gemäß dem Doppelpfeil 30 der Vorspur des Rades 22 relativ zum Längslenker 31 möglich ist.

Durch die verglichen mit bekannten Lösungen grosse Kontaktfläche 2 wird die Flächenpressung im Kontaktbereich zwischen Aussenring 1 und Kugelkörper 3 deutlich verringert und damit die Gefahr einer Beschädigung durch hohe Flächenpressungen vermieden.

Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Gelenkaußenring

2

Kontaktfläche

3

Kugelkörper

4

Durchgangsbohrung

5

Gelenklagerhülse

6

Gelenklagerhülsenhälfte

7

Gelenklagerhülsenhälfte

8

Stirnfläche

9

Spalt

10

Anlaufbund

11

Anlauffläche

12

Dichtungsbalg

13

Spannringe

14

Zylinderaußenfläche

15

Innenabsatz

16

exzentrische Durchgangsbohrung

17

Formschlussprofil

18

Längsmittelachse

19

Längsmittelachse

20

Längsmittelachse

21

Fahrbahnoberfläche

22

Rad

23

Radträger

24

Gelenk

25

Querlenker

26

Querlenker

27

Sturzwinkel

28

Pfeil

29

vorderer unterer Querlenker

30

Pfeil

31

Längslenker

Claims

1. Gelenk mit einer exzentrisch und winkelig einstellbaren Gelenklagerhülse (5) mit einem Gelenkaußenring (1) und einem darin drehbar aufgenommenen Kugelkörper (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkörper (3) eine Durchgangsbohrung (4) aufweist und die Gelenklagerhülse (5) darin aufgenommen ist und eine Aufnahmebohrung (16) für einen Bolzen besitzt derart, dass der Bolzen relativ zum Außenring (1) exzentrisch und winkelig einstellbar ist.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenklagerhülse (5) quer zu ihrer Längsrichtung geteilt ausgebildet ist derart, dass die Gelenklagerhülsenhälften (6, 7) in die Durchgangsbohrung (4) des Kugelkörpers (2) einpressbar sind.

3. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenklagerhülsenhälften (6, 7) einen Anlaufbund (10) zur Abstützung an Anlaufflächen (11) des Kugelkörpers (3) aufweisen.

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenklagerhülsenhälften (6, 7) in ihren Aufnahmebohrungen (16) ein Formschlußprofil (17) zum Formschluß mit einem komplementären Profil am Bolzen besitzen derart, dass der Kugelkörper (3) mittels Kraftbeaufschlagung auf den Bolzen drehbar ist derart, dass die Bolzenlängsmittelachse (19) relativ zur Gelenkmittelachse (18) versetzbar ist.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen dem Aussenring (1) und den Gelenklagerhülsenhälften (6, 7) mittels zweier Dichtungsbalge (12) abgedichtet ist.

6. Gelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsbalge (12) am Aussenring (1) und an den Gelenklagerhülsenhälften (6, 7) mittels Spannringen (13) festlegbar sind.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Kontaktbereich (2) zwischen dem Kugelkörper (3) und dem Aussenring (1) eine Gleitschicht aus insbesondere Polytetrafluorethylen vorgesehen ist.