DE102009004517A1

DE102009004517A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE102009004517A1
Application number: DE200910004517
Authority: DE
Inventors: Peter Koczar
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-07-22

Abstract

Das Kugelgelenk (1) weist einen in eine Kugelpfanne (4) eingebetteten Kugelkopf (2) und eine Zwischenschicht (17) in einem die Kugelpfanne (4) von einer Lageraufnahme (8) trennenden Spalt (14) auf. Die Zwischenschicht (17) besteht aus einem elastischen Material und ist mit Vorspannung in den Spalt (14) eingebracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kugelgelenke werden insbesondere in den Fahrwerken von Kraftfahrzeugen dazu eingesetzt, um die Fahrzeugkinematikpunkte präzise zu definieren. Die Anforderungen an die einzelnen Bauteile der Kugelgelenke verlangen, dass bei Bewegungen der Fahrwerke möglichst keine Gegenmomente entstehen. Dazu wird die Güte der Kugelgelenke über die Prüfung der Torsionsmomente definiert. Hinzu kommt, dass die diesbezüglich dimensionierte Funktion über die Laufzeit des Kraftfahrzeugs bestehen bleibt.
Bei den bislang bekannten Kugelgelenken werden die Torsionsmomente über eine Presspassung zwischen den Lageraufnahmen, den Kugelpfannen und den Kugelköpfen bestimmt. Hierzu müssen diese drei Bauelemente in einer sehr genauen geometrischen Konstellation zueinander angeordnet sein. Zwecks Reduktion der Bandbreite der Torsionsmomente sind jedoch in der Regel zusätzliche Prozessschritte notwendig, die nach oder während der Montage der Kugelgelenke durchgeführt werden müssen.
Um die bei der Fertigung der Kugelgelenke nicht zu vermeidenden Herstellungstoleranzen auszugleichen, ist im Umfang der WO 99/09328 vorgeschlagen worden, in einen eine Kugelpfanne und eine Lageraufnahme voneinander trennenden Spalt eine Zwischenschicht einzubetten. Diese Zwischenschicht besteht aus einem polymerisierenden Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast. Bei der Montage des Kugelgelenks wird zunächst der in die gegebenenfalls geschlitzte Kugelpfanne eingebettete Kugelkopf zentrisch in der Lageraufnahme fixiert. Anschließend wird der Spalt zwischen der Kugelpfanne und der Lageraufnahme mit dem polymerisierenden Kunststoff über eine oder mehrere Füllöffnungen hinterspritzt. Bei dem eingespritzten Kunststoff handelt es sich somit um ein im Prinzip starres Material, das lediglich die Fertigungsungenauigkeiten ausgleichen soll.
Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk zu schaffen, das bei längerer Lebensdauer über die Produktlaufzeit geringe Torsionsmomente aufweist, einfacher gefertigt und montiert werden kann, und zudem Schwingungen und Geräusche isolieren kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1.
Danach besteht die Zwischenschicht aus einem elastischen Material, das mit Vorspannung in den Spalt zwischen der Kugelpfanne und der Lageraufnahme eingebracht wird. Aufgrund der Elastizität der unter Vorspannung eingebrachten Zwischenschicht kann bei vereinfachter Montage zunächst ein einwandfreier Toleranzausgleich bei Geräuschisolierung/Entkoppelung geschaffen werden. Es wird eine höhere Lebensdauer durch eine homogene Druckverteilung erreicht. Ferner erfolgt eine Kostenreduktion, da gängige Passungstoleranzen angewendet werden können. Die Vorspannung der elastischen Zwischenschicht wird durch die Überdeckung ihrer Kontur mit der Kontur der Lageraufnahme erreicht.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 kann die Zwischenschicht aus einem Elastomer bestehen.
Insbesondere kann es sich nach Anspruch 3 um ein thermoplastisches Elastomer handeln.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ist es aber auch denkbar, dass die Zwischenschicht aus Gummi besteht.
Ferner kann entsprechend Anspruch 5 die Zwischenschicht aus Polyurethan gebildet sein.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 6 besteht eine Ausführungsform darin, dass die Zwischenschicht direkt an die Kugelpfanne gespritzt ist. Dies erfolgt vor dem Zusammenbau des Kugelgelenks. Die Vorspannung der elastischen Zwischenschicht wird dann bei der Montage des Kugelgelenks vorgenommen.
Denkbar ist es aber auch, dass nach Anspruch 7 die Zwischenschicht als separates Bauteil gefertigt wird, welches im Zuge der Montage des Kugelgelenks in den Spalt zwischen der Kugelpfanne und der Lageraufnahme eingesetzt und anschließend vorgespannt wird.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 ist die Zwischenschicht mittels eines sich an der Lageraufnahme abstützenden und einen Radialbund sowie Federzungen an der Kugelpfanne kontaktierenden Schließdeckels unter Vorspannung gestellt.
Der Spalt zwischen der Kugelpfanne und der Lageraufnahme ist nach den Merkmalen des Anspruchs 9 aus einem zylindrischen Abschnitt und einem kugelabschnittsförmigen Abschnitt gebildet.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Das gezeigte Kugelgelenk 1 wird insbesondere in einem nicht näher dargestellten Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs eingesetzt.
Es umfasst einen Kugelkopf 2 mit einem sich daran anschließenden Zapfen 3. Der Kugelkopf 2 ist in eine Kugelpfanne 4 eingebettet, die auf dem dem Zapfen 3 abgewandten Umfangsbereich des Kugelkopfes 2 mit Federzungen 5 versehen ist. Im Höhenbereich der Federzungen 5 ist die Kugelpfanne 4 mit einem umfangsseitigen Radialbund 6 ausgerüstet, der von einem sich in einer Nute 7 in einer äußeren Lageraufnahme 8 abstützenden Schließdeckel 9 kontaktiert wird.
Der dem Schließdeckel 9 gegenüberliegende Bereich des Kugelgelenks 1 zwischen der Lageraufnahme 8 und dem Zapfen 3 wird von einem Dichtungsbalg 10 abgedichtet, welcher mittels eines Rundspannrings 11 gegen den Zapfen 3 und mittels eines Flachspannrings 12 in eine Nute 13 der Lageraufnahme 8 gedrückt wird.
Zwischen der Kugelpfanne 4 und der Lageraufnahme 8 ist ein Spalt 14 vorgesehen, der sich aufgrund einer entsprechenden Formgebung der Kugelpfanne 4 und der Lageraufnahme 8 aus einem zylindrischen Abschnitt 15 und einem kugelabschnittsförmigen Abschnitt 16 zusammensetzt. Der Spalt 14 erstreckt sich von dem Radialbund 6 aus bis zum oberen Ende der Kugelpfanne 4 beziehungsweise der Lageraufnahme 8. In diesen Spalt 14 ist eine Zwischenschicht 17 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise ein Elastomer oder Gummi, eingebettet. Die Zwischenschicht 17 kann an die äußere Oberfläche 18 der Kugelpfanne 4 gespritzt sein. Sie kann aber auch als separat gefertigter Bauteil in den Spalt 14 zwischen der Kugelpfanne 4 und der Lageraufnahme 8 eingesetzt werden.
Mittels des Schließdeckels 9, welcher sich in der Nute 7 der Lageraufnahme 8 abstützt, kann in der elastische Zwischenschicht 17 gezielt eine Vorspannung erreicht werden, womit nicht nur ein Toleranzausgleich erzielbar ist, sondern auch eine Geräuschisolierung/Entkoppelung bei homogener Druckverteilung erreicht wird.

1: Kugelgelenk
2: Kugelkopf
3: Zapfen an 2
4: Kugelpfanne
5: Federzungen an 4
6: Radialbund an 4
7: Nute in 8
8: Lageraufnahme
9: Schließdeckel
10: Dichtungsbalg
11: Rundspannring
12: Flachspannring
13: Nute in 8
14: Spalt zw. 4 u. 8
15: zyl. Abschnitt v. 14
16: kugelabschnittsförmiger Abschnitt v. 14
17: Zwischenschicht
18: äußere Oberfläche v. 4

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 99/09328 [0004]

Claims

Kugelgelenk, das einen in eine Kugelpfanne (4) eingebetteten Kugelkopf (2) und eine Zwischenschicht (17) in einem die Kugelpfanne (4) von einer Lageraufnahme (8) trennenden Spalt (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) aus einem elastischen Material besteht und mit Vorspannung in den Spalt (14) zwischen der Kugelpfanne (4) und der Lageraufnahme (8) eingebracht ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) aus einem Elastomer besteht.
Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) aus einem thermoplastischen Elastomer besteht.
Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) aus Gummi besteht.
Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) aus Polyurethan (PU) besteht.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) an die Kugelpfanne (4) gespritzt ist.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) als separat gefertigter Bauteil in den Spalt (14) zwischen der Kugelpfanne (4) und der Lageraufnahme (8) eingesetzt ist.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) mittels einer sich an der Lageraufnahme (8) abstützenden und einen Radialbund (6) sowie Federzungen (5) an der Kugelpfanne (4) kontaktierenden Schließdeckels (9) unter Vorspannung gestellt ist.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (14) zwischen der Kugelpfanne (4) und der Lageraufnahme (8) aus einem zylindrischen Abschnitt (15) und einem kugelabschnittsförmigen Abschnitt (16) gebildet ist.