DE102011122375A1 - Käfig für einen Spurstangenkopf eines Fahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Dieser Käfig (2) umfasst einen Boden (20), der dazu bestimmt ist, in dem Gehäuse des Kugelgelenks aufgenommen zu werden, Haltezungen (21), die aus einem flexiblen Material hergestellt sind und sich ausgehend von dem Boden (20) in der Weise erstrecken, dass ein sphärischer Abschnitt (22) gebildet wird, der dazu bestimmt ist, den Kugelkopf des Schwenkzapfens des Kugelgelenks aufzunehmen und zu halten, wobei benachbarte Haltezungen (21) durch eine Kerbe (23) getrennt sind, wobei der sphärische Abschnitt (22) einen ersten Durchmesser (D1) aufweist und die Haltezungen (21) Endabschnitte (210) aufweisen, die eine kreisförmige Öffnung begrenzen, die einen zweiten Durchmesser (D2) aufweist, wobei der Käfig dadurch ausgezeichnet ist, dass die Anzahl der Haltezungen (21) abhängig von dem flexiblen Material in der Weise angepasst ist, dass die Kerben (23) die Biegebeanspruchungen unter einen vorgegebenen Schwellenwert senken, oberhalb dessen der sphärische Abschnitt (22) brechen kann, und dass das Verhältnis zwischen dem ersten Durchmesser (D1) und dem zweiten Durchmesser (D2) im Wesentlichen im Bereich von 1,15 bis 1,35 liegt und vorzugsweise im Wesentlichen gleich 1,32 ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für ein Spurstangenkugelgelenk eines Fahrzeugs sowie ein Spurstangenkugelgelenk eines Fahrzeugs, das mit einem solchen Käfig ausgerüstet ist.
- Ein aus dem Stand der Technik bekannter Käfig für ein Spurstangenkugelgelenk eines Fahrzeugs, wobei dieses Spurstangenkugelgelenk ein Gehäuse und einen mit einem Kugelkopf versehenen Schwenkzapfen umfasst, umfasst Folgendes:
- – einen Boden, der dazu bestimmt ist, im Gehäuse des Spurstangenkugelgelenks aufgenommen zu werden,
- – Haltezungen, die aus einem vorgegebenen flexiblen Material hergestellt sind und sich ausgehend vom Boden in der Weise erstrecken, dass ein sphärischer Abschnitt gebildet wird, der dazu bestimmt ist, den Kugelkopf des Schwenkzapfens des Spurstangenkugelgelenks aufzunehmen und zu halten, wobei jede der zwei benachbarten Haltezungen durch eine Kerbe getrennt ist, die sich vorzugsweise im Wesentlichen längs einer Meridianlinie des sphärischen Abschnitts erstreckt.
- Aus dem Stand der Technik ist bekannt, als flexibles Material Polyoxymethylen (POM) zu verwenden. Die Gleiteigenschaften von POM mit dem Schwenkzapfen, der im Allgemeinen aus Stahl hergestellt ist, begünstigen insbesondere die Funktion des Spurstangenkugelgelenks mit geringer Reibung, einer guten Verschleißbeständigkeit und geringen akustischen Störungen. Der Hauptnachteil von POM besteht darin, dass seine Betriebstemperatur auf 90°C begrenzt ist, wobei oberhalb dieser Temperatur die mechanische Beständigkeit der Haltezungen stark abnimmt.
- Eine auf dem technischen Gebiet von Wälzlagerkäfigen, insbesondere im Dokument
FR 2 792 043 - Indessen sind die Beanspruchungen, die ein Käfig für ein Spurstangenkugelgelenk eines Fahrzeugs erfährt, deutlich höher als jene eines Wälzlagerkäfigs, so dass es notwendig ist, zu dem Gemisch aus PPA und dem Elastomer eine Füllmasse hinzuzufügen, um die mechanische Beständigkeit der Haltezungen zu verbessern, wobei die Füllmasse Glasfasern oder Kohlenstofffasern umfassen kann. Nun hat die Verbesserung des mechanischen Widerstands durch die Füllmasse notwendigerweise eine Verringerung der Flexibilität der Haltezungen zur Folge. Folglich kann die Einführung des Kugelkopfes des Schwenkzapfens in den sphärischen Abschnitt, die mit einer starken Konzentration von Beanspruchungen der Basis der Haltezungen einhergeht, wegen der Verringerung der Flexibilität der Haltezungen Risse oder Mikrorisse erzeugen, weshalb die Gefahr eines Bruchs besteht.
- Die vorliegende Erfindung zielt auf die vollständige oder teilweise Beseitigung der oben genannten Nachteile ab und betrifft einen Käfig für ein Spurstangenkugelgelenk eines Fahrzeugs, wobei das Spurstangenkugelgelenk ein Gehäuse und einen mit einem Kugelkopf versehenen Schwenkzapfen umfasst, wobei der Käfig Folgendes umfasst:
- – einen Boden, der dazu bestimmt ist, im Gehäuse des Spurstangenkugelgelenks aufgenommen zu werden,
- – Haltezungen, die aus einem vorgegebenen flexiblen Material hergestellt sind und sich ausgehend vom Boden in der Weise erstrecken, dass ein sphärischer Abschnitt gebildet wird, der dazu bestimmt ist, den Kugelkopf des Schwenkzapfens des Spurstangenkugelgelenks aufzunehmen und zu halten, wobei jede Haltezunge von einer benachbarten Haltezunge durch eine Kerbe getrennt ist, die sich vorzugsweise im Wesentlichen längs einer Meridianlinie des sphärischen Abschnitts erstreckt, wobei der sphärische Abschnitt einen vorgegebenen ersten Durchmesser aufweist und die Haltezungen Endabschnitte aufweisen, die eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung begrenzen, die einen vorgegebenen zweiten Durchmesser aufweist,
wobei der Käfig dadurch ausgezeichnet ist, dass die Anzahl von Haltezungen abhängig von dem flexiblen Material in der Weise angepasst ist, dass die Kerben die Biegungsbeanspruchungen, die die Haltezungen erfahren, unter einen vorgegebenen Schwellenwert senken, oberhalb dessen der sphärische Abschnitt brechen kann, wenn er den Kugelkopf des Schwenkzapfens des Spurstangenkugelgelenks aufnimmt,
dass das Verhältnis zwischen dem ersten Durchmesser und dem zweiten Durchmesser im Wesentlichen im Bereich von 1,15 bis 1,35 liegt und vorzugsweise im Wesentlichen gleich 1,32 ist,
und dass jede Haltezunge (
21 ) eine Dicke (e) aufweist, die im Wesentlichen im Bereich von 0,4 bis 0,95 mm liegt und vorzugsweise im Wesentlichen gleich 0,9 mm ist. - Daher ermöglicht ein solcher Käfig gemäß der Erfindung eine erhebliche Verbesserung der Flexibilität der Haltezungen, indem eine entsprechend der Art des verwendeten flexiblen Materials ausreichende Anzahl von Schwächungszonen erzeugt wird, die durch die Kerben definiert sind, die die Haltezungen trennen. Diese Schwächungszonen ermöglichen die Verwirklichung von Haltezungen mit guter mechanischer Beständigkeit (beispielsweise mittels eines flexiblen Materials, das mit Glasfasern oder Kohlenstofffasern angereichert ist), wobei dennoch eine ausreichende Flexibilität beibehalten wird, um das Auftreten von Rissen oder Mikrorissen an der Basis der Haltezungen bei der Einführung des Kugelkopfes des Schwenkzapfens in den sphärischen Abschnitt zu vermeiden. Außerdem trägt ein solches Verhältnis zwischen dem ersten Durchmesser und dem zweiten Durchmesser in Verbindung mit den Schwächungszonen zu einer Begrenzung der Biegebeanspruchungen, die die Haltezungen erfahren, bei.
- In einer Ausführungsform ist das flexible Material aus der Gruppe gewählt, die Polyphthalamide, Polyetheretherketon, Polybutylen-Terephthalat und Polyethylen-Terephthalat umfasst, wobei die Anzahl der Haltezungen größer oder gleich 5 ist und vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15 liegt.
- Daher sind diese flexiblen Materialien so gewählt, dass sie oberhalb von 90°C, der Grenzbetriebstemperatur von POM, eine zufrieden stellende mechanische Beständigkeit haben.
- Vorteilhaft weist ein Käfig gemäß der Erfindung eine vorgegebene Höhe auf, ferner weist jede Kerbe eine maximale Tiefe auf, die im Wesentlichen gleich 95% der Höhe beträgt.
- Daher ermöglicht eine solche Kerbentiefe die Verbesserung der Flexibilität der Haltezungen.
- Daher ermöglicht eine solche Dicke der Haltezungen die Verbesserung der Flexibilität der Haltezungen.
- Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist das flexible Material wenigstens eine Füllmasse auf, die aus der Gruppe gewählt ist, die Glasfasern und Kohlenstofffasern umfasst.
- Daher ermöglicht eine solche Füllmasse die Verbesserung der mechanischen Beständigkeit des flexiblen Materials.
- Gemäß einem vorteilhaften Merkmal weist das flexible Material eine Zugbeständigkeit größer oder gleich 250 N/mm2 auf.
- Daher besitzen solche Haltezungen eine Zugbeständigkeit, die größer als jene der Haltezungen ist, die aus POM hergestellt sind, die kleiner als 75 N/mm2 ist.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Spurstangenkugelgelenk für ein Fahrzeug, das dadurch ausgezeichnet ist, dass es Folgendes umfasst:
- – ein Gehäuse,
- – einen Schwenkzapfen, der mit einem Kugelkopf versehen ist,
- – einen Käfig gemäß der Erfindung, wobei der Boden dazu ausgelegt ist, im Gehäuse aufgenommen zu werden, wobei der sphärische Abschnitt dazu ausgelegt ist, den Kugelkopf des Schwenkzapfens aufzunehmen und zu halten.
- Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform eines Spurstangenkugelgelenks eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung hervor, die als ein nicht beschränkendes Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen:
-
1 eine Schnittansicht eines Spurstangenkugelgelenks gemäß der Erfindung ist, -
2 eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab eines Käfigs gemäß der Erfindung ist, mit dem das in1 gezeigte Spurstangenkugelgelenk ausgerüstet ist. - Das Spurstangenkugelgelenk
1 eines Fahrzeugs, das in1 gezeigt ist, umfasst: - – ein Gehäuse
10 , das aus einem Metallwerkstoff wie etwa Stahl hergestellt sein kann, wobei das Gehäuse10 dazu bestimmt ist, mit einem Ende einer (nicht gezeigten) Zahnstange verbunden zu werden, - – einen Schwenkzapfen
11 , der mit einem Kugelkopf110 versehen ist und sich längs einer Achse X'X erstreckt, wobei der Schwenkzapfen11 aus Stahl hergestellt sein kann, - – einen Käfig
2 . - Der Käfig
2 umfasst: - – einen Boden
20 , der sich in dem Gehäuse10 des Spurstangenkugelgelenks1 befindet, - – Haltezungen
21 , die aus einem flexiblen Material hergestellt sind und sich ausgehend von dem Boden20 in der Weise erstrecken, dass ein sphärischer Abschnitt22 gebildet wird, der dazu ausgelegt ist, den Kugelkopf110 des Schwenkzapfens11 des Spurstangenkugelgelenks1 aufzunehmen und zu halten. - Das flexible Material ist vorzugsweise aus der Gruppe gewählt, die Polyphthalamide, Polyetheretherketon, Polybutylen-Terephthalat und Polyethylen-Terephthalat umfasst. Der Käfig
2 kann durch Spritzguss gefertigt sein. - Das flexible Material kann wenigstens eine Füllmasse umfassen, die aus der Gruppe gewählt ist, die Glasfasern und Kohlenstofffasern umfasst.
- Das flexible Material kann eine Zugbeständigkeit größer oder gleich 250 N/mm2 aufweisen.
- Wie in
2 gezeigt ist, weist der sphärische Abschnitt22 einen vorgegebenen ersten Durchmesser D1 auf. Die Haltezungen21 umfassen Endabschnitte210 , die eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung begrenzen, die einen vorgegebenen zweiten Durchmesser D2 aufweist. Das Verhältnis zwischen dem ersten Durchmesser D1 und dem zweiten Durchmesser D2 liegt im Wesentlichen im Bereich von 1,15 bis 1,35 und ist vorzugsweise im Wesentlichen gleich 1,32. - Wie in
2 gezeigt ist, ist jede benachbarte Haltezunge21 von einer benachbarten Haltezunge21 durch eine Kerbe23 getrennt, die sich im Wesentlichen längs einer Meridianlinie des sphärischen Abschnitts22 erstreckt. - Die Anzahl der Haltezungen
21 ist an das flexible Material angepasst, derart, dass die Kerben23 die Biegebeanspruchungen, die die Haltezungen21 erfahren, unter einen vorgegebenen Schwellenwert senken, oberhalb dessen der sphärische Abschnitt22 brechen kann, wenn er den Kugelkopf110 des Schwenkzapfens11 des Spurstangenkugelgelenks1 aufnimmt. - Wenn das flexible Material aus der Gruppe gewählt ist, die Polyphthalamide, Polyetheretherketon, Polybutylen-Terephthalat und Polyethylen-Terephthalat umfasst, ist die Anzahl der Haltezungen
21 größer oder gleich 5 (in2 sind 5 Haltezungen21 gezeigt). - Der Käfig
2 weist eine vorgegebene Höhe H auf. Jede Kerbe23 weist eine maximale Tiefe auf, die im Wesentlichen gleich 95% der Höhe H beträgt. - Jede Haltezunge
21 weist eine Dicke e auf, die im Wesentlichen im Bereich von 0,4 mm bis 0,95 mm liegt und vorzugsweise im Wesentlichen gleich 0,9 mm ist. - Nachdem in den Käfig
2 ein Schmiermittel wie etwa Fett und dann der Kugelkopf110 des Schwenkzapfens11 eingebracht worden sind, wird das Gehäuse10 um den Kugelkopf110 aufgepresst, wie in1 gezeigt. - Selbstverständlich hat die oben beschriebene Ausführungsform der Erfindung keinerlei begrenzenden Charakter. Einzelheiten und Verbesserungen können in anderen Ausführungsformen hinzugefügt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
- 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
-
- FR 2792043 [0004]
Claims (6)
- Käfig (
2 ) für ein Spurstangenkugelgelenk (1 ) eines Fahrzeugs, wobei das Spurstangenkugelgelenk (1 ) ein Gehäuse (10 ) und einen Schwenkzapfen (11 ), der mit einem Kugelkopf (110 ) versehen ist, umfasst, wobei der Käfig (2 ) Folgendes umfasst: – einen Boden (20 ), der dazu bestimmt ist, im Gehäuse (10 ) des Spurstangenkugelgelenks (1 ) aufgenommen zu werden, – Haltezungen (21 ), die aus einem vorgegebenen flexiblen Material hergestellt sind und sich ausgehend vom Boden (20 ) in der Weise erstrecken, dass ein sphärischer Abschnitt (22 ) gebildet wird, der dazu bestimmt ist, den Kugelkopf (110 ) des Schwenkzapfens (11 ) des Spurstangenkugelgelenks (1 ) aufzunehmen und zu halten, wobei jede Haltezunge (21 ) von einer benachbarten Haltezunge (21 ) durch eine Kerbe (23 ) getrennt ist, die sich vorzugsweise im Wesentlichen längs einer Meridianlinie des sphärischen Abschnitts (22 ) erstreckt, wobei der sphärische Abschnitt (22 ) einen vorgegebenen ersten Durchmesser (D1) aufweist und die Haltezungen (21 ) Endabschnitte (210 ) aufweisen, die eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung begrenzen, die einen vorgegebenen zweiten Durchmesser (D2) aufweist, wobei der Käfig dadurch gekennzeichnet ist, dass die Anzahl von Haltezungen (21 ) abhängig von dem flexiblen Material in der Weise angepasst ist, dass die Kerben (23 ) die Biegebeanspruchungen, die die Haltezungen (21 ) erfahren, unter einen vorgegebenen Schwellenwert senken, oberhalb dessen der sphärische Abschnitt (22 ) brechen kann, wenn er den Kugelkopf (110 ) des Schwenkzapfens (11 ) des Spurstangenkugelgelenks (1 ) aufnimmt, dass das Verhältnis zwischen dem ersten Durchmesser (D1) und dem zweiten Durchmesser (D2) im Wesentlichen im Bereich von 1,15 bis 1,35 liegt und vorzugsweise im Wesentlichen gleich 1,32 ist, und dass jede Haltezunge (21 ) eine Dicke (e) aufweist, die im Wesentlichen im Bereich von 0,4 bis 0,95 mm liegt und vorzugsweise im Wesentlichen gleich 0,9 mm ist. - Käfig (
2 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Material aus der Gruppe gewählt ist, die Polyphthalamide, Polyetheretherketon, Polybutylen-Terephthalat und Polyethylen-Terephthalat umfasst, und dass die Anzahl der Haltezungen (21 ) größer oder gleich 5 ist und vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15 liegt. - Käfig (
2 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine vorgegebene Höhe (H) aufweist und dass jede Kerbe (23 ) eine maximale Tiefe aufweist, die im Wesentlichen gleich 95% der Höhe (H) ist. - Käfig (
2 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Material wenigstens eine Füllmasse umfasst, die aus der Gruppe gewählt ist, die Glasfasern und Kohlenstofffasern umfasst. - Käfig (
2 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Material eine Zugbeständigkeit größer oder gleich 250 N/mm2 aufweist. - Spurstangenkugelgelenk (
1 ) für Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: – ein Gehäuse (10 ), – einen Schwenkzapfen (11 ), der mit einem Kugelkopf (110 ) versehen ist, – einen Käfig (2 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Boden (20 ) dazu ausgelegt ist, im Gehäuse (10 ) aufgenommen zu werden, und der sphärische Abschnitt (22 ) dazu ausgelegt ist, den Kugelkopf (110 ) des Schwenkzapfens (11 ) aufzunehmen und zu halten.
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