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Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk zur Anbindung einer Verbindungsstrebe oder eines Stabilisators an ein Radaufhängungsbauteil, mit einer einen Innenraum begrenzenden Einlage, einer in dem Innenraum angeordneten Kugelschale, einem eine Gelenkkugel umfassenden Kugelzapfen, der mit seiner Gelenkkugel bewegbar in der Kugelschale gelagert ist, und einem die Einlage und die Kugelschale umschließenden Gusskörper, aus welchem sich der Kugelzapfen in einer axialen Richtung heraus erstreckt.
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Ein derartiges Kugelgelenk ist aus der
EP 1 953 012 A2 bekannt und an einem Ende eines Strebenkörpers angeordnet. Das Gelenk wird aus einer in einer dünnwandigen Gleitschale gelenkig gelagerten Kugel eines Kugelzapfens gebildet, wobei das Ende des Strebenkörpers und die Gleitschale gemeinsam zumindest teilweise mit einer Kunststoffummantelung umspritzt sind, welche die Verbindung zwischen dem Ende des Strebenkörpers und der dünnwandigen Gleitschale des Kugelgelenkes herstellt.
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In der Radaufhängung eines Fahrzeugs kann ein solches Kugelgelenk zur Anbindung eines Stabilisators an ein Federbein verwendet werden, wobei die Anbindung üblicherweise über eine Lasche oder Klemmschelle erfolgt, die durch Schweißen oder durch Form- oder Reibschluss an einem Dämpferrohr des Federbeins befestigt ist. Bei einer Schweißverbindung zwischen dem Federbein und dem Kugelgelenk muss der Schweißprozess mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden (Dämpferrohr und Lasche bilden unterschiedlich dicke Bauteile). Ferner kann der Schweißprozess zu einem Verzug des Dämpferrohrs führen. Auch fallen bereits bei geringen Stückzahlen hohe Investitionen an. Schließlich baut die Anordnung zur Anbindung des Stabilisators relativ groß, wenn die Möglichkeit bestehen soll, höhere Kräfte übertragen zu können. Bei einer Klemmverbindung zwischen dem Federbein und dem Kugelgelenk kann der Form- oder Reibschluss in Zug- und Druckrichtung nicht mit gleicher Qualität realisiert werden, sodass insbesondere bei hohen Kräften diese Verbindungsart nicht eingesetzt werden kann.
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Aus der
DE 10 2006 034 858 A1 ist ein Schwingungsdämpfer mit einem Zylinder bekannt, der einen Federteller mit einem Lagerhalter trägt, der ein U-förmiges Profil aufweist. Der Lagerhalter umfasst zwei Laschen, in denen jeweils mindestens eine Lagerstelle für eine gemeinsame Drehachse einer Lagerung ausgeführt ist, die eine mehrachsige Schwenkbewegung eines am Lagerhalter befestigten Stabilisators bezogen auf den Schwingungsdämpfer ermöglicht. Von den beiden Laschen wird eine Lagerhülse gehalten, die um die Drehachse verschwenkt werden kann. Ein Kugelprofil der Lagerhülse, an welcher der Stabilisator angelenkt ist, ermöglicht zusätzlich eine Winkelbeweglichkeit einer elastischen Kugelpfanne quer zur Drehachse.
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Nachteilig an einem solchen Lager ist, dass der Elastomerkörper durch eine hohe Anzahl an Lastwechseln beschädigt oder sogar zerstört werden kann. Ferner ist durch den Elastomerkörper die Beweglichkeit des Lagers gegenüber einem Kugelgelenk eingeschränkt.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Anbindung einer Verbindungsstrebe und/oder Stabilisators an ein Fahrwerkbauteil mittels des Kugelgelenks kompakt ausgestaltet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kugelgelenk nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen des Kugelgelenks sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
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Das Kugelgelenk zur Anbindung einer Verbindungsstrebe und/oder eines Stabilisators an ein Radaufhängungsbauteil weist eine einen Innenraum begrenzende Einlage, eine in dem Innenraum angeordnete Kugelschale, einen eine Gelenkkugel umfassenden Kugelzapfen, der mit seiner Gelenkkugel bewegbar in der Kugelschale gelagert ist, einen die Einlage und die Kugelschale umschließenden Gusskörper, aus welchem sich der Kugelzapfen in einer axialen Richtung heraus erstreckt, und ein von dem Gusskörper umfangsseitig umschlossenes und im Abstand zur Gelenkkugel angeordnetes Anschlusselement auf. Der Kugelzapfen ist insbesondere zur Anbindung an einen Stabilisator vorgesehen, und das Anschlusselement ist insbesondere zur Anbindung an das Radaufhängungsbauteil vorgesehen. Die Verbindungsstrebe ist insbesondere als ein Stabilisatorlenker ausgebildet und kann nach Art eines Rohres, Stabes oder Bolzens ausgebildet sein.
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Da das Anschlusselement umfangsseitig von dem Gusskörper umschlossen ist und somit einen integralen Bestandteil des Kugelgelenks bildet, lässt sich die Anbindung der Verbindungsstrebe bzw. des Stabilisators an das Fahrwerkbauteil mittels des Kugelgelenks besonders kompakt ausgestalteten. Ferner sind die mit einem einen Elastomerkörper umfassenden Kugelhülsengelenk verbundenen Nachteile vermeidbar.
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Mit dem Anschlusselement ist das Kugelgelenk bevorzugt mit einem oder dem Radaufhängungsbauteil verbunden oder verbindbar, beispielsweise in analoger Weise wie das Kugelhülsengelenk gemäß der
DE 10 2006 034 858 A1 . Mit dem Kugelzapfen ist das Kugelgelenk bevorzugt mit einem oder dem Stabilisator verbunden oder verbindbar. Dabei kann der Kugelzapfen unmittelbar oder mittelbar mit dem Stabilisator verbunden sein. Vorzugsweise ist der Stabilisator unter Zwischenschaltung des Kugelgelenks unmittelbar mit dem Radaufhängungsbauteil verbunden.
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Der Gusskörper ist bevorzugt durch Umgießen oder Umspritzen der Einlage, der Kugelschale und des Anschlusselements hergestellt und nimmt die Funktion eines Gelenkgehäuses war. Insbesondere ist der Gusskörper durch Umgießen oder Umspritzen der Einlage, der Kugelschale und des Anschlusselements mit einem gießfähigen, aushärtbaren Material hergestellt, welches nach seinem Aushärten den Gusskörper bildet. Bevorzugt wird der Gusskörper unter Anwendung eines Gussverfahrens, insbesondere eines Spritzgussverfahrens hergestellt. Vorteilhaft ist der Kugelzapfen während der Herstellung des Gusskörpers mit seiner Gelenkkugel in der Kugelschale gelagert. Der Gusskörper besteht z.B. aus Metall oder Kunststoff. Insbesondere besteht das gießfähige und aushärtbare Material aus Metall oder Kunststoff. Die Einlage, die Kugelschale und das Anschlusselement sind durch den Gusskörper vorzugsweise fest, insbesondere starr, miteinander verbunden. Vorteilhaft sind die Einlage, die Kugelschale und das Anschlusselement in den Gusskörper eingebettet.
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Bevorzugt ist das Anschlusselement an seinen beiden Stirnseiten offen und bildet ein Anschlussrohr aus. Es kann sich durch das Anschlussrohr ein Befestigungsmittel hindurch erstrecken, mittels welchem das Anschlussrohr (und somit auch das Kugelgelenk) an dem Radaufhängungsbauteil festlegbar ist. Das Befestigungsmittel bildet oder umfasst z.B. einen Bolzen. Bevorzugt besteht das Anschlusselement aus Metall, insbesondere aus Stahl. Alternativ zum Anschlussrohr kann das Anschlusselement als Bolzen oder auch als Blechkörper ausgebildet sein bzw. aus einem Blechkörper bestehen, der durch ein geeignetes Umformverfahren wie z.B. Tiefziehen oder Pressen herstellbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung greift das Anschlusselement mit der Einlage formschlüssig ineinander. Insbesondere ist das Anschlusselement in axialer Richtung formschlüssig an der Einlage gesichert. Bevorzugt erstreckt sich das Anschlusselement durch wenigstens ein in der Einlage vorgesehenes Loch hindurch. Vorzugsweise erstreckt sich das Anschlusselement durch zwei in der Einlage vorgesehene Löcher hindurch. Somit kann die Stabilität der Verbindung von Anschlusselement und Einlage erhöht werden, sodass sich größere Kräfte zwischen dem Anschlusselement und der Einlage, insbesondere zwischen dem Anschlusselement und dem Kugelzapfen, übertragen lassen.
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Die Einlage ist z.B. ringförmig und/oder topfförmig und/oder zylinderförmig und/oder rohrförmig ausgebildet. Bevorzugt besteht die Einlage aus Metall, insbesondere aus Stahl.
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Gemäß einer Ausgestaltung erstreckt sich das Anschlusselement quer zur axialen Richtung. Bevorzugt ist das Anschlusselement im axialen Abstand zu der Gelenkkugel angeordnet. Vorteilhaft bilden die Einlage und der Gusskörper zusammen ein die Kugelschale umschließendes Gehäuse, in dem eine Zapfenöffnung vorgesehen ist, durch welche sich der Kugelzapfen axial hindurch erstreckt. Das Anschlusselement ist dabei insbesondere in axialer Richtung auf einer der Zapfenöffnung abgewandten Seite der Kugelschale angeordnet. Das Kugelgelenk bildet bevorzugt ein Axialgelenk. Mit dem Kugelgelenk ist es im Vergleich zu dem aus der
EP 1 953 012 A2 bekannten Radialgelenk insbesondere möglich, die gleichen Kräfte mit einer kleineren Baugröße oder größere Kräfte mit der gleichen Baugröße zu übertragen.
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Der Kugelzapfen ist mit seiner Gelenkkugel vorzugsweise drehbar und/oder schwenkbar in der Kugelschale gelagert. Vorzugsweise ist der Kugelzapfen mit seiner Gelenkkugel gleitfähig in der Kugelschale gelagert. Die Kugelschale besteht insbesondere aus Kunststoff. Der Kugelzapfen besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl.
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Die Erfindung betrifft auch einen Stabilisatorlenker mit zwei Gelenken und einen diese miteinander verbindenden, langgestreckten Körper, wobei eines der Gelenke durch das Kugelgelenk gebildet ist. Das Kugelgelenk kann gemäß allen erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
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Der langgestreckte Körper ist bevorzugt fest mit dem Kugelzapfen verbunden oder bildet diesen. Das andere der Gelenke ist insbesondere zur Anlenkung an den Stabilisator vorgesehen. Vorteilhaft ist das andere Gelenk mit dem Stabilisator verbindbar oder verbunden. Der langgestreckte Körper besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl. Vorteilhaft ist der langgestreckte Körper als Stange oder als Rohr ausgebildet. Bevorzugt bildet auch das andere Gelenk ein Kugelgelenk.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Verbindungsanordnung für eine Fahrzeugradaufhängung, wobei die Verbindungsanordnung das Kugelgelenk, einer mit dem Kugelzapfen des Kugelgelenks verbundenen Verbindungsstrebe bzw. Stabilisator und ein sich durch das Anschlusselement, insbesondere ausgebildet als Anschlussrohr, des Kugelgelenks hindurch erstreckendes Befestigungsmittel umfasst, mittels welchem das Anschlusselement mit einem Radaufhängungsbauteil fest verbunden ist. Das Kugelgelenk kann gemäß allen erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
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Der Stabilisator bildet oder umfasst insbesondere eine Drehstabfeder, die vorzugsweise am Fahrzeugaufbau gelagert ist. Bevorzugt besteht der Stabilisator aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Federstahl. Das Befestigungsmittel bildet oder umfasst z.B. einen Bolzen. Vorzugsweise besteht das Befestigungsmittel aus Metall, insbesondere aus Stahl.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Radaufhängungsbauteil zwei im Abstand zueinander angeordnete Laschen, zwischen denen das Anschlusselement angeordnet ist, wobei sich das Befestigungsmittel insbesondere durch in den Laschen vorgesehene Löcher hindurch erstreckt. Die Laschen können an dem Radaufhängungsbauteil befestigt oder materialhomogen mit diesem ausgebildet sein. Beispielsweise sind die Laschen von dem Radaufhängungsbauteil abgebogen. Ferner können die Laschen Teil einer mit dem Radaufhängungsbauteil fest, insbesondere starr, verbundenen Halterung sein. Die Laschen und/oder die Halterung sind z.B. mit dem Radaufhängungsbauteil verschweißt oder verschraubt. Die Laschen bestehen bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl. Vorteilhaft sind die Laschen parallel zueinander angeordnet.
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Bevorzugt ist ein Radträger durch einen oder wenigstens einen Radlenker gelenkig mit einem Fahrzeugaufbau eines Fahrzeugs verbunden. Vorteilhaft ist der Radträger mittels einer Fahrzeugfeder federnd an dem Fahrzeugaufbau abgestützt. Die Fahrzeugfeder ist radträgerseitig insbesondere an einem Federteller abgestützt. Bevorzugt ist der Radträger ferner über einen Dämpfer mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Der Dämpfer ist radträgerseitig vorzugsweise mit dem Radträger oder mit dem Radlenker verbunden. Insbesondere ist der Federteller fest mit dem Radträger, mit dem Radlenker oder mit dem Dämpfer, insbesondere mit einem Außenrohr des Dämpfers, verbunden. Bevorzugt ist das Außenrohr des Dämpfers mit dem Radträger oder mit dem Radlenker verbunden. Der Dämpfer und die Feder sind bevorzugt ineinander angeordnet. Insbesondere ist die Feder als Schraubenfeder ausgebildet, in deren Innenraum der Dämpfer angeordnet ist. Vorteilhaft bilden die Feder und der Dämpfer zusammen eine Feder-Dämpf-Einheit.
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Das Radaufhängungsbauteil ist bevorzugt durch den oder einen Federteller, durch den oder einen Radlenker oder durch den oder einen Radträger gebildet. Somit ist der Stabilisator unter Zwischenschaltung des Kugelgelenks insbesondere an den Federteller, an den Radlenker oder an den Radträger angelenkt.
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Gemäß einer Weiterbildung ist der Stabilisator unter Zwischenschaltung eines das Kugelgelenk umfassenden Stabilisatorlenkers mit dem Radaufhängungsbauteil verbunden, der vorzugsweise im Abstand zu dem Kugelgelenk an den Stabilisator angelenkt ist. Der Stabilisatorlenker kann gemäß allen erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
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Die Erfindung weist insbesondere folgende Vorteile auf: Bei der Anbindung des Kugelgelenks an die Laschen kann auf eine Schweißverbindung verzichtet werden. Somit ist ein Verzug des Dämpfer-Außenrohrs (Dämpferrohr) vermeidbar. Ferner kann die Investition in eine Schweißanlage eingespart werden, mittels welcher z.B. umlaufende Schweißnähte von 180° oder 360° ausbildbar sind. Die Verbindung des Kugelgelenks mit den Laschen ist insbesondere eine zweischnittige Verbindung, sodass die Krafteinleitung im Vergleich zu lediglich einer einzigen Lasche verbessert werden kann. Werden die Laschen an das Dämpferrohr angeschweißt, können die Wandstärken des Dämpferrohrs und der Lasche hinsichtlich des Schweißprozesses optimiert werden. Das Kugelgelenk kann als Alternative zu einem herkömmlichen Axialgelenk oder Hülsengelenk eingesetzt werden. Die Verbindung des Kugelgelenks mit dem Radaufhängungsbauteil ist im Vergleich zu einer herkömmlichen Axialgelenklösung einfacher montierbar. Ferner sind Kostenvorteile gegenüber einer Hülsengelenklösung erzielbar. Das Kugelgelenk ist modular aufbaubar, sodass unterschiedliche Varianten zur Anbindung des Stabilisators an das Radaufhängungsbauteil kostengünstig umsetzbar sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch ein Kugelgelenk gemäß einer Ausführungsform und
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2 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugradaufhängung mit einem Kugelgelenk nach 1.
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Aus 1 ist ein Längsschnitt durch ein Kugelgelenk 1 gemäß einer Ausführungsform ersichtlich, wobei ein eine Gelenkkugel 2 umfassender Kugelzapfen 3 gleitfähig in einer Kugelschale 4 gelagert ist. Die Kugelschale 4 ist in einem in einer rohrförmigen Einlage 5 vorgesehenen Innenraum 6 angeordnet, in der zwei miteinander fluchtende Löcher 7 und 8 vorgesehen sind, durch welche sich ein Anschlusselement 9 hindurch erstreckt. Die Mittellängsachse 10 des Anschlusselements in Form eines Anschlussrohres 9 verläuft senkrecht zu einer Mittellängsachse 11 des Kugelgelenks 1, die sich in einer axialen Richtung 12 erstreckt. Das Anschlussrohr 9 ist der Kugelschale 4 benachbart angeordnet und weist zu der Gelenkkugel 2 einen axialen Abstand auf. Die Kugelschale 4, die Einlage 5 und das Anschlussrohr 9 sind in einem Gusskörper 13 eingebettet, der durch Umgießen, insbesondere durch Umspritzen, der Kugelschale 4, der Einlage 5 und des Anschlusselements 9 mit einem gießfähigen, aushärtbaren Material herstellt ist, welches nach seinem Aushärten den Gusskörper 13 bildet. Die Kugelschale 4, die Einlage 5 und das Anschlussrohr 9 sind durch den Gusskörper 13 fest miteinander verbunden, wobei der Gusskörper 13 zusammen mit der Einlage 5 ein Gelenkgehäuse 40 bildet, welches mit einer Zapfenöffnung 14 versehen ist, durch welche hindurch sich der Kugelzapfen 3 in axialer Richtung 12 aus dem Gehäuse 40 heraus erstreckt.
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Das Anschlussrohr 9 ist zwischen zwei Laschen 15 und 16 angeordnet, in denen jeweils ein Loch 17 bzw. 18 vorgesehen ist, wobei sich ein Bolzen 19 durch die Löcher 17 und 18 sowie durch das Anschlussrohr 9 hindurch erstreckt. Der Bolzen 19 umfasst einen Bolzenkopf 20, mittels welchem der Bolzen 19 in Richtung der Achse 10 auf einer dem Anschlussrohr 9 abgewandten Seite an der Lasche 16 anliegt. In einem dem Bolzenkopf 20 abgewandten Endbereich ist der Bolzen 19 mit einem Außengewinde 21 versehen, auf welches eine Mutter 22 aufgeschraubt ist, die in Richtung der Achse 10 auf einer dem Anschlussrohr 9 abgewandten Seite an der Lasche 15 anliegt. Die Laschen 15 und 16 sind von einem teilweise dargestellten Federteller 23 abgebogen, sodass das Kugelgelenk 1 fest mit dem Federteller 23 verbunden ist. Ferner sind die Laschen 15 und 16 parallel zueinander angeordnet, sodass die Löcher 17 und 18 miteinander fluchten.
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Aus 2 ist eine schematische Ansicht einer Radhängung 24 ersichtlich, wobei ein Radträger 25 mittels eines Querlenkers 26 gelenkig an einem mit einem Fahrzeugaufbau 27 eines Fahrzeugs fest verbundenen Hilfsrahmen 41 gelagert ist, der dem Fahrzeugaufbau 27 zugerechnet wird. Ferner ist der Radträger 25 mittels eines Dämpfers 28 mit dem Fahrzeugaufbau 27 verbunden. Der Dämpfer 28 umfasst ein an dem Radträger 25 befestigtes Außenrohr 29, in dem ein Innenrohr 30 des Dämpfers 28 geführt ist, welches mit dem Fahrzeugaufbau 27 verbunden ist. An dem Außenrohr 29 ist der Federteller 23 befestigt, auf dem eine Fahrzeugfeder 31 abgestützt ist, mittels welcher der Radträger 25 federnd an dem Fahrzeugaufbau 27 abgestützt ist. Der Dämpfer 28 erstreckt sich durch die als Schraubenfeder ausgebildete Feder 31 hindurch, wobei der den Federteller 23 umfassende Dämpfer 28 zusammen mit der Fahrzeugfeder 31 eine Feder-Dämpfer-Einheit 32 bildet, die auch als Federbein bezeichnet wird. An dem Radträger 25 ist ein Fahrzeugrad 33 um eine Raddrehachse 34 drehbar gelagert.
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Mit dem Kugelzapfen 3 des an dem Federteller 23 befestigten Kugelgelenks 1 ist eine Stange 35 fest verbunden oder einstückig ausgebildet, die an ihrem dem Kugelgelenk 1 abgewandten Ende mit einem zweiten Kugelgelenk 36 verbunden ist, mittels welchem die Stange 35 an einem Hebel 37 eines am Fahrzeugaufbau 27 gelagerten und als Drehstabfeder ausgebildeten Stabilisators 38 angelenkt ist. Die Kugelgelenke 1 und 36 bilden zusammen mit der Stange 35 einen Stabilisatorlenker 39, mittels welchem der Stabilisator 38 mit dem Federteller 23 verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelgelenk
- 2
- Gelenkkugel des Kugelzapfens
- 3
- Kugelzapfen
- 4
- Kugelschale
- 5
- Einlage
- 6
- Innenraum der Einlage
- 7
- Loch in Einlage
- 8
- Loch in Einlage
- 9
- Anschlusselement
- 10
- Mittellängsachse des Anschlusselements
- 11
- Mittellängsachse des Kugelgelenks
- 12
- axiale Richtung
- 13
- Gusskörper
- 14
- Zapfenöffnung
- 15
- Lasche
- 16
- Lasche
- 17
- Loch in Lasche
- 18
- Loch in Lasche
- 19
- Bolzen
- 20
- Bolzenkopf
- 21
- Gewinde des Bolzens
- 22
- Mutter
- 23
- Federteller
- 24
- Radaufhängung
- 25
- Radträger
- 26
- Querlenker
- 27
- Fahrzeugaufbau
- 28
- Dämpfer
- 29
- Außenrohr des Dämpfers
- 30
- Innenrohr des Dämpfers
- 31
- Fahrzeugfeder
- 32
- Feder-Dämpfer-Einheit
- 33
- Fahrzeugrad
- 34
- Raddrehachse
- 35
- Stange des Stabilisatorlenkers
- 36
- Kugelgelenk
- 37
- Hebel des Stabilisators
- 38
- Stabilisator
- 39
- Verbindungsstrebe, Stabilisatorlenker
- 40
- Gelenkgehäuse
- 41
- Hilfsrahmen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1953012 A2 [0002, 0015]
- DE 102006034858 A1 [0004, 0010]
