DE102018113433B3 - ball joint - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk (10) für ein Kraftfahrzeug, miteinem Gelenkzapfen (18),einer geteilten Gelenkkugel (12) mit einem oberen Kugelsegment (14) und einem unteren Kugelsegment (16), wobei das untere Kugelsegment (16) integral an den Gelenkzapfen (18) angeformt ist und das obere Kugelsegment (14) auf dem Gelenkzapfen (18) drehbar gelagert ist,einer Gelenkpfanne (30), die die Gelenkkugel (12) zumindest teilweise axial und radial umschließt, undWälzkörpern (24), die axial zwischen dem oberen Kugelsegment (14) und dem unteren Kugelsegment (16) angeordnet sind.Dadurch, dass in dem oberen Kugelsegment (14) und in dem unteren Kugelsegment (16) korrespondierende Wälzlagerrillen (20, 22) ausgebildet sind, kann das wälzgelagerte Kugelgelenk (10) besonders kompakt realisiert werden.The invention relates to a ball joint (10) for a motor vehicle, comprising a pivot pin (18), a split ball joint (12) having an upper ball segment (14) and a lower ball segment (16), the lower ball segment (16) being integral the pivot pin (18) is formed and the upper ball segment (14) is rotatably mounted on the pivot pin (18), a socket (30) which surrounds the ball joint (12) at least partially axially and radially, and rolling bodies (24) which axially in that in the upper ball segment (14) and in the lower ball segment (16) corresponding Wälzlagerrillen (20, 22) are formed, the ball bearing roller bearing roller ( 10) are realized particularly compact.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk für ein Kraftfahrzeugfahrwerk, mit einem Gelenkzapfen, einer geteilten Gelenkkugel mit einem oberen Kugelsegment und einem unteren Kugelsegment.The invention relates to a ball joint for a motor vehicle chassis, with a pivot pin, a split ball joint with an upper ball segment and a lower ball segment.

Ein derartiges Kugelgelenk wird im Allgemeinen als Traggelenk in dem Kraftfahrzeugfahrwerk verwendet, wobei typischerweise der Gelenkzapfen mit einem Radträger des Kraftfahrzeugfahrwerks und die Gelenkpfanne mit einem Querträger des Kraftfahrzeugfahrwerks verbunden sind, sodass das Kugelgelenk eine axiale Last aufnehmen muss. Ferner kommt es, insbesondere bei einer Lenkbewegung, zu einer Verdrehung und zu einer Verkippung des Gelenkzapfens bezüglich der Gelenkpfanne.Such a ball joint is generally used as a ball joint in the motor vehicle chassis, typically the pivot pin is connected to a wheel carrier of the vehicle chassis and the socket with a cross member of the vehicle chassis, so that the ball joint must absorb an axial load. Furthermore, in particular during a steering movement, there is a twisting and a tilting of the pivot pin with respect to the joint socket.

Aus der DE 1 057 887 A und der DE 11 89 328 A ist beispielsweise ein Kugelgelenk bekannt, bei dem das untere Kugelsegment integral an den Gelenkzapfen angeformt ist und das obere Kugelsegment durch den Gelenkzapfen drehbar gelagert ist. Das Kugelgelenk umfasst eine Gelenkpfanne, die die Gelenkkugel zumindest teilweise axial und radial umschließt. Ferner ist bei dem Kugelgelenk axial zwischen dem oberen Kugelsegment und dem unteren Kugelsegment ein separates in sich geschlossenes Kugellager mit Wälzkörpern angeordnet, über das eine Axialkraft zwischen den beiden Kugelsegmenten übertragen wird. Das untere Kugelsegment ist integral mit dem Gelenkzapfen verbunden und das obere Kugelsegment ist drehbar auf dem Gelenkzapfen in der Gelenkpfanne gelagert.From the DE 1 057 887 A and the DE 11 89 328 A For example, a ball joint is known in which the lower ball segment is integrally formed on the pivot pin and the upper ball segment is rotatably supported by the pivot pin. The ball joint comprises a joint socket which encloses the joint ball at least partially axially and radially. Further, in the ball joint axially between the upper ball segment and the lower ball segment, a separate self-contained ball bearing with rolling elements is arranged, via which an axial force between the two ball segments is transmitted. The lower ball segment is integrally connected to the pivot pin and the upper ball segment is rotatably mounted on the pivot pin in the socket.

Die US 2,971,770 A offenbart ferner ein Kugelgelenk, bei dem das untere Kugelsegment integral an den Gelenkzapfen angeformt ist und das obere Kugelsegment durch den Gelenkzapfen drehbar gelagert ist, wobei in dem oberen Kugelsegment und in dem unteren Kugelsegment korrespondierende Wälzlagerrillen ausgebildet sind. In den Wälzlagerrillen sind Wälzkörper angeordnet, über die eine Axialkraft zwischen den beiden Kugelsegmenten übertragen wird.The US 2,971,770 A. further discloses a ball joint in which the lower ball segment is integrally formed on the pivot pin and the upper ball segment is rotatably supported by the pivot pin, wherein in the upper ball segment and in the lower ball segment corresponding Wälzlagerrillen are formed. In the rolling bearing grooves rolling elements are arranged, via which an axial force is transmitted between the two spherical segments.

Bei einer Verdrehung des Gelenkzapfens bezüglich der Gelenkpfanne wird das untere Kugelsegment bezüglich des oberen Kugelsegments verdreht, wobei durch die Wälzlagerung nur geringe Reibung auftritt. Auf der Außenseite der Gelenkkugel liegt lediglich ein axial entlasteter Kontaktbereich des unteren Kugelsegments an einem korrespondierenden Kontaktbereich der Gelenkpfanne an, sodass die hier erzeugte Reibung gering ist.Upon rotation of the pivot pin relative to the socket, the lower ball segment is rotated with respect to the upper ball segment, which occurs by the rolling bearing only low friction. On the outside of the joint ball, only an axially relieved contact area of the lower ball segment rests against a corresponding contact area of the joint socket, so that the friction generated here is low.

Aufgabe der Erfindung ist es vor diesem Hintergrund,
ein kostengünstiges und auf einfache Weise montierbares Kugelgelenk zu schaffen, das eine reibungsarme Verdrehung des Gelenkzapfens bezüglich der Gelenkpfanne ermöglicht.The object of the invention is against this background,
to provide a cost-effective and easy to assemble ball joint, which allows a low-friction rotation of the pivot pin with respect to the joint socket.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kugelgelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a ball joint with the features of claim 1.

Das erfindungsgemäße Kugelgelenk weist einen Gelenkzapfen und eine geteilte Gelenkkugel auf. Die Gelenkkugel ist hierbei in ein oberes Kugelsegment und ein unteres Kugelsegment geteilt, wobei das untere Kugelsegment integral an den Gelenkzapfen angeformt ist und das obere Kugelsegment auf dem Gelenkzapfen drehbar gelagert ist. Vorzugsweise sind das obere Kugelsegment und das untere Kugelsegment jeweils im Wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet.The ball joint according to the invention has a pivot pin and a split ball joint. The ball joint is here divided into an upper ball segment and a lower ball segment, wherein the lower ball segment is integrally formed on the pivot pin and the upper ball segment is rotatably mounted on the pivot pin. Preferably, the upper ball segment and the lower ball segment are each formed substantially hemispherical.

Das Kugelgelenk weist ferner eine Gelenkpfanne auf, die die Gelenkkugel zumindest teilweise axial und radial umschließt, sodass der Gelenkzapfen über die Gelenkkugel unverlierbar in der Gelenkpfanne gelagert ist.The ball joint further has a socket, which surrounds the ball at least partially axially and radially, so that the pivot pin is mounted captive on the ball in the joint socket.

In dem oberen Kugelsegment und in dem unteren Kugelsegment sind korrespondierende Wälzlagerrillen vorgesehen, in denen die Wälzkörper angeordnet sind. Die Wälzkörper sind somit über die korrespondierenden Wälzlagerrillen axial und radial direkt durch die beiden Kugelsegmente gestützt. Durch die Wälzlagerung der beiden Kugelsegmente zueinander wird bei einer Verdrehung des Gelenkzapfens bezüglich der Gelenkpfanne nur eine geringe Reibung erzeugt. Dadurch, dass die Kugelsegmente korrespondierende Wälzlagerrillen aufweisen, in denen die Wälzkörper angeordnet sind, kann das erfindungsgemäße Kugelgelenk kostengünstig realisiert werden, da separate Lagerschalen entfallen.In the upper ball segment and in the lower ball segment corresponding rolling bearing grooves are provided, in which the rolling elements are arranged. The rolling elements are thus supported on the corresponding rolling bearing grooves axially and radially directly by the two spherical segments. By the rolling bearing of the two spherical segments to each other only a small friction is generated with a rotation of the pivot pin with respect to the socket. The fact that the ball segments have corresponding roller bearing grooves, in which the rolling elements are arranged, the ball joint according to the invention can be realized inexpensively, since separate bearing shells omitted.

Erfindungsgemäß ist oberhalb des oberen Kugelsegments eine Gelenkkappe an dem Gelenkzapfen befestigt, die das obere Kugelsegment axial stützt. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige unverlierbare Verbindung zwischen dem Gelenkzapfen und der Gelenkpfanne.According to the invention, a joint cap is attached to the pivot above the upper segment of the ball, which axially supports the upper segment of the ball. This allows a simple and reliable captive connection between the pivot pin and the socket.

Vorzugsweise ist zwischen der Gelenkkugel und der Gelenkpfanne ein Gleitkörper angeordnet, der die Gelenkkugel zumindest teilweise radial und axial umschließt und an dieser anliegt. Der Gelenkkörper besteht aus einem Material, das bezüglich der Gelenkkugel einen geringeren Reibungskoeffizienten aufweist, als das Gelenkpfannenmaterial. Hierdurch kann die im Kugelgelenk erzeugte Reibung minimiert werden, insbesondere auch bei einer Verkippung des Gelenkzapfens in der Gelenkpfanne.Preferably, a sliding body is arranged between the joint ball and the socket, which surrounds the ball joint at least partially radially and axially and bears against this. The joint body is made of a material which has a lower coefficient of friction with respect to the joint ball than the joint socket material. As a result, the friction generated in the ball joint can be minimized, in particular even with a tilting of the pivot pin in the socket.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht der Gleitkörper aus Kunststoff. Kunststoffe weisen im Allgemeinen eine ausreichende Stabilität und geringe Reibungskoeffizienten auf.According to a preferred embodiment, the slider is made of plastic. Plastics generally have sufficient stability and low coefficients of friction.

Vorzugsweise sind die Wälzkörper als Wälzkugeln ausgebildet, wodurch eine besonders einfache und reibungsarme axiale und radiale Wälzlagerung der beiden Kugelsegmente ermöglicht wird.Preferably, the rolling elements are designed as rolling balls, whereby a particularly simple and low-friction axial and radial roller bearing of the two spherical segments is made possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Gelenkzapfen als Hohlzapfen ausgebildet. Dies ermöglicht ein leichtes Kugelgelenk, das einfach und zuverlässig an dem Fahrzeugfahrwerk befestigt werden kann.According to a preferred embodiment, the pivot pin is formed as a hollow pin. This allows a lightweight ball joint that can be easily and reliably attached to the vehicle chassis.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ein nicht in den Schutzbereich des Anspruchs 1 fallendes Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert.In the following, an embodiment of the invention and a not falling within the scope of claim 1 embodiment will be explained in more detail with reference to the accompanying figures.

Die 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit einem Hohlzapfen, der eine Gelenkkugel durchdringt.The 1 shows a schematic longitudinal section of a first embodiment of a ball joint according to the invention with a hollow pin which penetrates a ball joint.

Die 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines nicht in den Schutzbereich des Anspruchs 1 fallenden Kugelgelenks mit einem in der Gelenkkugel endenden Gelenkzapfen.The 2 shows a schematic longitudinal section of a not falling within the scope of claim 1 ball joint with a pivot pin ending in the joint ball.

Das in 1 dargestellte Kugelgelenk 10 umfasst eine geteilte Gelenkkugel 12 mit einem oberen Kugelsegment 14 und einem unteren Kugelsegment 16. Das untere Kugelsegment 16 ist im Wesentlichen halbkugelförmig und ist integral an einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Gelenkzapfen 18 ausgeformt. Das untere Kugelsegment 16 ist im Wesentlichen halbkugelförmig und ist auf dem Gelenkzapfen 18 drehbar gelagert. Der Gelenkzapfen 18 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Hohlzapfen 19 ausgebildet.This in 1 illustrated ball joint 10 includes a split ball joint 12 with an upper ball segment 14 and a lower ball segment 16 , The lower sphere segment 16 is substantially hemispherical and is integral with a substantially axially extending pivot pin 18 formed. The lower sphere segment 16 is essentially hemispherical and is on the pivot pin 18 rotatably mounted. The pivot pin 18 is in the present embodiment as a hollow pin 19 educated.

Das obere Kugelsegment 14 weist eine um den Gelenkzapfen 18 verlaufende obere Wälzlagerrille 20 mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt auf. Das untere Kugelsegment 16 weist eine mit der oberen Wälzlagerrille 20 korrespondierende untere Wälzlagerrille 22 auf.The upper sphere segment 14 has one around the pivot pin 18 extending upper roller bearing groove 20 with a circular segment-shaped cross section. The lower sphere segment 16 has one with the upper roller bearing groove 20 corresponding bottom roller bearing groove 22 on.

In den korrespondierenden Wälzlagerrillen 20, 22 sind mehrere Wälzkörper 24 angeordnet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Wälzkugeln 26 ausgebildet sind. Die Wälzkörper 24 liegen axial und radial an den Wälzlagerrille 20, 22 an.In the corresponding roller bearing grooves 20 . 22 are several rolling elements 24 arranged in the present embodiment as Wälzkugeln 26 are formed. The rolling elements 24 are axially and radially on the roller bearing groove 20 . 22 at.

Das obere Kugelsegment 14 ist auf der Unterseite ausschließlich über die Wälzkörper 24 axial auf dem unteren Kugelsegment 16 abgestützt. Oberhalb des oberen Kugelsegments 14 ist eine kegelförmige Gelenkkappe 28 an dem Gelenkzapfen 18 befestigt, die das obere Kugelsegment 14 auf der Oberseite axial stützt.The upper sphere segment 14 is on the bottom exclusively over the rolling elements 24 axially on the lower ball segment 16 supported. Above the upper ball segment 14 is a cone-shaped joint cap 28 on the pivot pin 18 attached to the upper ball segment 14 axially supports on the top.

Das Kugelgelenk 10 umfasst eine Gelenkpfanne 30, die die Gelenkkugel 12 zumindest teilweise radial und axial umschließt. Zwischen der Gelenkpfanne 30 und der Gelenkkugel 12 ist ein Gleitkörper 32 angeordnet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Polyoxymethylen (POM) besteht. Der Gleitkörper 32 umschließt die Gelenkkugel 12 zumindest teilweise radial und axial. Der Gleitkörper 32 liegt auf der radialen Außenseite an der Gelenkpfanne 30 und auf der radialen Innenseite an der Gelenkkugel 12 an.The ball joint 10 includes a socket 30 that the joint ball 12 at least partially enclosing radially and axially. Between the socket 30 and the ball of the ball 12 is a slider 32 arranged, which consists in the present embodiment of polyoxymethylene (POM). The slider 32 encloses the joint ball 12 at least partially radial and axial. The slider 32 lies on the radial outside of the socket 30 and on the radial inside of the ball joint 12 at.

Im Betrieb wirkt auf die Gelenkpfanne 30 eine nach unten gerichtete Axialkraft F1 und auf den Gelenkzapfen 18 eine nach oben gerichtete Axialkraft F2 ein, sodass das obere Kugelsegment 14 mit einer ersten Kontaktfläche 34 axial an eine korrespondierende zweite Kontaktfläche 36 des Gleitkörpers 32 angedrückt wird. Hierdurch wird der Anpressdruck zwischen einer ersten Gleitfläche 38 des unteren Kugelsegments und einer zweiten Gleitfläche 40 des Gleitkörpers 32 im Belastungsfall signifikant reduziert, sodass bei einer Verdrehung des unteren Kugelsegments 16 bezüglich der Gelenkpfanne 30 nur eine geringe Reibung erzeugt wird.During operation, it acts on the socket 30 a downward axial force F1 and on the pivot pin 18 an upward axial force F2 one, so that the upper ball segment 14 with a first contact surface 34 axially to a corresponding second contact surface 36 of the slider 32 is pressed. As a result, the contact pressure between a first sliding surface 38 the lower ball segment and a second sliding surface 40 of the slider 32 significantly reduced in the load case, so that with a rotation of the lower ball segment 16 concerning the socket 30 only a slight friction is generated.

2 zeigt ein nicht in den Schutzbereich des Anspruchs 1 fallendes Kugelgelenk, wobei für Bauteile mit im Wesentlichen gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet werden, wie in 1. 2 shows a not falling within the scope of claim 1 ball joint, wherein the same reference numerals are used for components having substantially the same function, as in 1 ,

Das Kugelgelenk 10 der 2 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass der Gelenkzapfen 18 in dem oberen Kugelsegment 14 endet und nicht als Hohlzapfen ausgeführt ist. Das obere Kugelsegment 14 umschließt somit ein axiales Ende 42 des Gelenkzapfens 18 sowohl axial als auch radial.The ball joint 10 of the 2 differs from the first embodiment essentially in that the pivot pin 18 in the upper sphere segment 14 ends and is not designed as a hollow pin. The upper sphere segment 14 thus encloses an axial end 42 of the pivot pin 18 both axially and radially.

Ferner umschließen auch die Gelenkpfanne 30 und der Gleitkörper 32 das axiale Ende 42 des Gelenkzapfens 18 sowohl axial als auch radial, d. h. die Gelenkpfanne 30 und der Gleitkörper 32 sind auf der Oberseite geschlossen.Furthermore, also enclose the socket 30 and the slider 32 the axial end 42 of the pivot pin 18 both axially and radially, ie the socket 30 and the slider 32 are closed on the top.

Claims (5)

Kugelgelenk (10) für ein Kraftfahrzeugfahrwerk, mit einem Gelenkzapfen (18), einer geteilten Gelenkkugel (12) mit einem oberen Kugelsegment (14) und einem unteren Kugelsegment (16), wobei das untere Kugelsegment (16) integral an den Gelenkzapfen (18) angeformt ist und das obere Kugelsegment (14) auf dem Gelenkzapfen (18) drehbar gelagert ist und in dem oberen Kugelsegment (14) und in dem unteren Kugelsegment (16) korrespondierende Wälzlagerrillen (20, 22) ausgebildet sind, einer Gelenkpfanne (30), die die Gelenkkugel (12) zumindest teilweise axial und radial umschließt, und Wälzkörpern (24), die axial zwischen dem oberen Kugelsegment (14) und dem unteren Kugelsegment (16) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des oberen Kugelsegments (14) eine Gelenkkappe (28) an dem Gelenkzapfen (18) befestigt ist, die das obere Kugelsegment (14) axial stützt.A ball and socket joint (10) for a motor vehicle chassis, comprising a pivot pin (18), a split ball joint (12) having an upper ball segment (14) and a lower ball segment (16), the lower ball segment (16) being integral with the pivot pin (18). is formed and the upper ball segment (14) is rotatably mounted on the pivot pin (18) and in the upper ball segment (14) and in the lower ball segment (16) corresponding rolling bearing grooves (20, 22) are formed, a joint socket (30) which surrounds the joint ball (12) at least partially axially and radially, and rolling elements (24), which are arranged axially between the upper ball segment (14) and the lower ball segment (16), characterized in that above the upper ball segment (14) a joint cap (28) is fastened to the pivot pin (18) forming the upper ball segment (14 ) axially supports. Kugelgelenk (10) nach Anspruch 1, wobei zwischen der Gelenkkugel (12) und der Gelenkpfanne (30) ein Gleitkörper (32) angeordnet ist, der die Gelenkkugel (12) zumindest teilweise radial und axial umschließt und an dieser anliegt.Ball joint (10) after Claim 1 wherein between the joint ball (12) and the socket (30), a sliding body (32) is arranged, which surrounds the ball joint (12) at least partially radially and axially and bears against this. Kugelgelenk (10) nach Anspruch 2, wobei der Gleitkörper (32) aus Kunststoff besteht.Ball joint (10) after Claim 2 , wherein the sliding body (32) consists of plastic. Kugelgelenk (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Wälzkörper (24) als Wälzkugeln (26) ausgebildet sind.Ball joint (10) according to one of the preceding claims, wherein the rolling elements (24) are designed as rolling balls (26). Kugelgelenk (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Gelenkzapfen (18) als Hohlzapfen (19) ausgebildet ist.Ball joint (10) according to one of the preceding claims, wherein the pivot pin (18) is designed as a hollow pin (19).
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