DE10362009B4

DE10362009B4 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE10362009B4
Application number: DE10362009A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dr. Elbers; Michael Mühl; Michael Frantzen
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2023-09-10
Also published as: DE10362009A1

Abstract

Kugelgelenk insbesondere zum Einsatz in Fahrwerken von Kraftfahrzeugen mit einem Gelenkgehäuse (1), einem mit einer Lagerfläche versehenen Innenteil (2) und einer die Lagerfläche umschließenden, in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses (1) aufgenommenen Lagerschale (3), wobei das Gelenkgehäuse (1) einteilig ist und die Lagerfläche mindestens zwei in axialer Längsrichtung des Kugelgelenkes benachbart nebeneinander angeordnete, kugelförmig ausgebildete Lagerbereiche (6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (2) zwischen den kugelförmig ausgebildeten Lagerbereichen (6, 7) einen sich in axialer Längsrichtung der Gelenkmittelachse (5) erstreckenden zylindrischen Abschnitt (17) aufweist, wobei die Lagerschale (3) aus zwei Lagerschalenteilen (8, 9) besteht, zwischen deren axial zueinander gerichteten Stirnflächen mindestens ein aus elastisch verformbarem Material bestehendes Abstandselement (10) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk insbesondere zum Einsatz in Fahrwerken und Lenkungen von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bezüglich des Einsatzes von Kugelgelenken unterscheidet man solche, die neben einer Drehung des Innenteils innerhalb der das Innenteil umgebenden Lagerschale um die Kugelgelenklängsachse zusätzlich eine Kippbewegung des Innenteils relativ zur Kugelgelenklängsachse zulassen sowie solche, bei denen das Anforderungsprofil nur eine Drehbewegung des Innenteils innerhalb der Lagerschale vorsieht. Die letztgenannte Anforderung einer ausschließlichen Drehbewegung lässt sich bei Kugelgelenken, wenn überhaupt, nur durch hohen konstruktiven Aufwand realisieren. Aus diesem Grunde ist für derartige Rahmenbedingungen aus dem Stand der Technik vorrangig der Einsatz von Wälzlagern, wie beispielsweise Nadellagern oder Zylinderrollenlagern bekannt. Derartige Wälzlager sind allerdings mit dem Nachteil behaftet, nicht spielfrei zu sein und besitzen darüber hinaus eine erhöhte Stoßempfindlichkeit.
Die WO 03/069172 A1 zeigt ein Kugelgelenk für Fahrwerksteile mit in einem Gehäuse angeordneten Elastomerkörper und einem Gelenkkörper, der in dem Elastomerkörper angeordnet ist. Er zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse eine zylindrische Innenwand aufweist und ein Distanzelement vorgesehen ist, das an einem axialen Ende des Elastomerkörpers zwischen diesem und der Innenwand angeordnet ist.
Alternativ zu den geschilderten Kugelgelenken werden auch so genannte Gummilager eingesetzt, welche üblicherweise aus einem mit einer durchgehenden Innenbohrung versehenem hohlzylinderförmigen Innenteil mit einer dieses umgebenden Gummiummantelung und einem die Gummiummantelung wiederum umschließendem Gelenkgehäuse bestehen. Sie ermöglichen eine Drehung zwischen Innenteil und Gelenkgehäuse nur nach Überschreitung eines maximal zulässigen Drehmomentes und können darüber hinaus Kippbewegungen zwischen innenliegender zylindrischer Hülse und Gelenkgehäuse nicht verhindern. Ferner ist bei diesen Kugelgelenken stets wenigstens eine Mantelfläche der Gummiummantelung festhaftend mit dem Innenteil oder dem Gelenkgehäuse verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kugelgelenk der eingangs geschilderten gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei dem Kippbewegungen zwischen Innenteil und Gelenkgehäuse unter allen Rahmenbedingungen ausgeschlossen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dargelegte technische Lehre gelöst.
Erfindungsgemäß ist das Gelenkgehäuse einteilig ausgebildet oder zu einem einteiligen Bauteil zusammengefügt und weist die Lagerfläche am Innenteil mindestens zwei in axialer Längsrichtung des Kugelgelenkes benachbart nebeneinander angeordnete kugelförmig ausgebildete Lagerbereiche auf.
Bei den erfindungsgemäßen Gelenken, die keine kardanische Beweglichkeit aufweisen dürfen, das heißt, bei denen eine Verschwenkung des Innenteils bezogen auf die axial verlaufende Gelenkmittelachse und relativ zum Gehäuse verhindert werden muss, wird bei minimalem axialem Bauraum eine so genannte „gestreckte Kugellagerung" eingesetzt. Diese bietet insbesondere Vorteile hinsichtlich einer Spielfreiheit sowie eines konstanten Drehmomentes, hoher Stoßunempfindlichkeit sowie optimaler radialer und axialer Belastbarkeit und ist gekennzeichnet durch einen zylindrischen Abschnitt zwischen den kugelförmig ausgebildeten Lagerbereichen, sodass das Innenteil eine Rotation um die Gelenkmittelachse vollziehen kann.
Durch die zusammenwirkenden kugelförmigen Lagerbereiche kann die bei normalen Kugelgelenken mögliche und gegebenenfalls auch erwünschte kardanische Bewegung zwischen Innenteil und Gelenkgehäuse ausgeschlossen werden.
Besondere Ausgestaltungen des geschilderten erfindungsgemäßen Kugelgelenkes ergeben sich zusätzlich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die Lagerschale aus zwei Lagerschalenteilen aufzubauen, zwischen deren axial zueinander gerichteten Stirnflächen mindestens ein aus elastisch verformbarem Material bestehendes Abstandselement angeordnet ist. Dieses Abstandselement besteht vorzugsweise aus Polyoxymethylen (POM) und gewährleistet einen Spielausgleich in axialer Längsrichtung des Kugelgelenkes, so dass jederzeit trotz vorhandener Toleranzen der Lagerschalenteile deren korrekte Anlage an den kugelförmigen Lagerbereichen des Innenteils gewährleistet ist.
Der zylindrische Abschnitt des Innenteils kann als Kreiszylinder ausgebildet sein, das heißt, sein Querschnitt weist eine Kreisform auf.
Um die Montage des Kugelgelenkes zu vereinfachen sowie zur Reduzierung der Herstellungskosten wird ferner vorgeschlagen, die durch das Abstandselement zueinander beabstandeten Lagerschalenteile mittels beidseitig am Gelenkgehäuse vorhandener Stützringe festzulegen.
Dabei lassen sich die Stützringe durch eine mittels eines Umformvorganges hergestellte Nase des Gelenkgehäuses an dem Gelenkgehäuse befestigen. Zur Aufnahme eines Dichtungsbalgrandes kann darüber hinaus an den äußeren freien Oberflächen der Stützringe eine nutförmige Vertiefung vorgesehen sein.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, ohne dass hierin eine Beschränkung auf diese Ausführungen zu sehen ist. Es handelt sich dabei um ein so genanntes Kugelhülsengelenk als Sonderbauform eines Kugelgelenkes, bei dem das Innenteil als Gelenkhülse ausgebildet ist, welche eine in Axiallängsrichtung verlaufende Durchgangsbohrung aufweist.
Es zeigt:
Figur: einen Querschnitt in Richtung der Gelenkmittelachse durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes.
Das in der Figur dargestellte Kugelhülsengelenk besteht im Wesentlichen aus einem Gelenkgehäuse 1, welches im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und einen zylinderförmigen Innenraum definiert, in dem ein Innenteil 2 angeordnet ist, wobei sich zwischen Innenteil 2 und Gelenkgehäuse 1 eine das Innenteil umgreifende Lagerschale 3 befindet. Das Innenteil 2 weist eine durchgehende Innenbohrung 4 auf, mit Hilfe dessen das Kugelhülsengelenk beispielsweise an einer korrespondierenden karosserieseitigen Aufnahme eines Fahrzeugfahrwerks oder Fahrzeuglenkungsbauteils festgelegt werden kann.
Die die beiden Lagerbereiche 6 und 7 umschließende Lagerschale 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Lagerschalenteilen 8 und 9 aufgebaut. Zwischen den axial zueinander gerichteten Stirnflächen der beiden Lagerschalenteile 8 und 9 befindet sich ein Abstandelement 10, welches vorzugsweise aus POM hergestellt ist und als Puffer und Ausgleichselement dient. Durch das Abstandelement 10 können Toleranzen in axialer Richtung der Lagerschalenteile 8 und 9 in Bezug auf die korrespondierenden kugelförmigen Lagerbereiche 6 und 7 ausgeglichen werden.
Das gezeigte Kugelgelenk weist ein Innenteil 2 mit zwei beabstandet zueinander angeordneten, kugelförmig ausgebildeten Lagerbereichen 6, 7 auf, zwischen denen sich ein in axialer Längsrichtung der Gelenkmittelachse 5 erstreckender zylindrischer Abschnitt 17 befindet. Der zylindrische Abschnitt 17 ist dabei als Kreiszylinder ausgebildet.
Darüber hinaus werden die durch das Abstandselement 10 zueinander beabstandeten Lagerschalenteile 8, 9 mittels beidseitig am Gelenkgehäuse 1 vorhandener Stützringe 12 festgelegt, wobei jeder Stützring 12 durch eine mittels eines Umformvorganges hergestellte Nase 13 des Gelenkgehäuses 1 an dem Gelenkgehäuse 1 befestigt ist und jeweils an seiner äußeren freien Oberfläche eine nutförmige Vertiefung zur Befestigung des Randes eines Dichtungsbalges 14, 15 aufweist.
Um zu verhindern, das in Folge von Umwelteinflüssen Verunreinigungen in das Innere des Kugelhülsengelenkes in den Spalt zwischen die Lagerbereiche 6, 7 und die korrespondierenden Lagerschalenteile 8 und 9, welche eine Drehbewegung zueinander gewährleisten, gelangen können, ist an beiden Seiten des Kugelhülsengelenkes zwischen Gelenkgehäuse und Innenteil 2 jeweils ein Dichtungsbalg 14 bzw. 15 angeordnet, wobei die Dichtungsbälge 14, 15 am Gelenkgehäuse bzw. am Innenteil durch geeignete Spannringe 16 fixert sind.

1: Gelenkgehäuse
2: Innenteil
3: Lagerschale
4: Innenbohrung
5: Gelenkmittelachse
6: Lagerbereich
7: Lagerbereich
8: Lagerschalenteil
9: Lagerschalenteil
10: Abstandselement
11
12: Stützring
13: Nase
14: Dichtungsbalg
15: Dichtungsbalg
16: Spannring
17: Zylindrischer Abschnitt

Claims

Kugelgelenk insbesondere zum Einsatz in Fahrwerken von Kraftfahrzeugen mit einem Gelenkgehäuse (1), einem mit einer Lagerfläche versehenen Innenteil (2) und einer die Lagerfläche umschließenden, in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses (1) aufgenommenen Lagerschale (3), wobei das Gelenkgehäuse (1) einteilig ist und die Lagerfläche mindestens zwei in axialer Längsrichtung des Kugelgelenkes benachbart nebeneinander angeordnete, kugelförmig ausgebildete Lagerbereiche (6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (2) zwischen den kugelförmig ausgebildeten Lagerbereichen (6, 7) einen sich in axialer Längsrichtung der Gelenkmittelachse (5) erstreckenden zylindrischen Abschnitt (17) aufweist, wobei die Lagerschale (3) aus zwei Lagerschalenteilen (8, 9) besteht, zwischen deren axial zueinander gerichteten Stirnflächen mindestens ein aus elastisch verformbarem Material bestehendes Abstandselement (10) angeordnet ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (10) aus POM besteht.
Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt (17) als Kreiszylinder ausgebildet ist.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Abstandselement (10) beabstandeten Lagerschalenteile (8, 9) mittels beidseitig am Gelenkgehäuse (1) vorhandener Stützringe (12) festgelegt sind.
Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stützring (12) durch eine mittels eines Umformvorganges hergestellte Nase (13) des Gelenkgehäuses (1) an dem Gelenkgehäuse (1) befestigt ist und jeweils an seiner äußeren freien Oberfläche eine nutförmige Vertiefung zur Befestigung des Randes eines Dichtungsbalges (14, 15) aufweist.