DE10362009B4 - ball joint - Google Patents

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.ball joint in particular for use in chassis of motor vehicles with a joint housing (1), one with a storage area provided inner part (2) and a surrounding the storage area, in a recess of the joint housing (1) received bearing shell (3), wherein the joint housing (1) is in one piece and the bearing surface at least two in the axial longitudinal direction the ball joint adjacent juxtaposed, spherically formed Storage areas (6, 7), characterized in that the Inner part (2) between the spherically shaped storage areas (6, 7) one in the axial longitudinal direction the joint center axis (5) extending cylindrical portion (17), wherein the bearing shell (3) consists of two bearing shell parts (8, 9), between the axially mutually facing end faces at least a spacer made of elastically deformable material (10) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk insbesondere zum Einsatz in Fahrwerken und Lenkungen von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a ball joint, in particular for use in chassis and steering systems of motor vehicles according to the preamble of claim 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.Regarding the Use of ball joints one differentiates such, in addition to a rotation of the inner part within the surrounding the inner part Bearing shell around the ball joint longitudinal axis additionally a tilting movement of the inner part relative to the ball joint longitudinal axis and those where the requirement profile is only one Rotary movement of the inner part within the bearing shell provides. The latter requirement of exclusive rotational movement can be at ball joints, if any, only realize by high design effort. For this reason is for such Framework conditions from the prior art primarily the use of rolling bearings, such as needle bearings or cylindrical roller bearings known. Such bearings However, they have the disadvantage of not being free of play and own it an increased Shock sensitivity.

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.The WO 03/069172 A1 shows a ball joint for chassis parts with arranged in a housing elastomer body and a hinge body which is arranged in the elastomeric body. It is characterized in that the housing has a cylindrical inner wall and a spacer element is provided, which is arranged at an axial end of the elastomer body between the latter and the inner wall.

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.alternative to the described ball joints are also called rubber bearings used, which is usually from a provided with a continuous inner bore hollow cylindrical inner part with a rubber jacket surrounding this and a rubber jacket again enclosing joint housing consist. they allow a rotation between inner part and joint housing only after exceeding a maximum allowable Torque and can about that In addition, tilting movements between the inner cylindrical sleeve and joint housing do not prevent. Furthermore, in these ball joints always at least a lateral surface of the Gummiummantelung firmly adhering to the inner part or the joint housing connected.

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.task The present invention is therefore a ball joint of the above described generic type provide, in the tilting movements between the inner part and joint housing under are excluded from all basic conditions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dargelegte technische Lehre gelöst.These Task is inventively in synopsis with the generic features by in the characterizing Part of claim 1 set forth technical teaching solved.

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.This is according to the invention Joint housing one-piece formed or joined together to form a one-piece component and has the storage area on the inner part at least two in the axial longitudinal direction of the ball joint adjacent juxtaposed spherical shaped storage areas on.

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.at the joints according to the invention, which must not have gimbal mobility, that is, at which pivoting of the inner part relative to the axially extending Joint center axis and must be prevented relative to the housing, is a so-called "stretched with minimal axial space Ball bearing " offers particular advantages in terms of backlash as well Constant torque, high shock resistance and optimal radial and axial load capacity and is characterized by a cylindrical section between the spherically shaped storage areas, so that the inner part make a rotation about the joint center axis can.

Durch die zusammenwirkenden kugelförmigen Lagerbereiche kann die bei normalen Kugelgelenken mögliche und gegebenenfalls auch erwünschte kardanische Bewegung zwischen Innenteil und Gelenkgehäuse ausgeschlossen werden.By the interacting spherical ones Bearing areas can be the normal ball joints possible and possibly also desired gimbal movement between inner part and joint housing excluded become.

Besondere Ausgestaltungen des geschilderten erfindungsgemäßen Kugelgelenkes ergeben sich zusätzlich aus den Merkmalen der Unteransprüche.Special Embodiments of the described ball joint according to the invention are additionally apparent the features of the subclaims.

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.It has proven to be particularly advantageous, the bearing shell to build from two bearing shell parts, between which axially to each other directed faces at least one spacer made of elastically deformable material is arranged. This spacer is preferably made Polyoxymethylene (POM) and guaranteed a clearance compensation in the axial longitudinal direction of the ball joint, so that any time despite existing tolerances of the bearing shell parts their correct contact with the spherical bearing areas of the inner part guaranteed is.

Der zylindrische Abschnitt des Innenteils kann als Kreiszylinder ausgebildet sein, das heißt, sein Querschnitt weist eine Kreisform auf.Of the cylindrical portion of the inner part can be formed as a circular cylinder be, that is, be Cross section has a circular shape.

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.In order to simplify the assembly of the ball joint and to reduce the manufacturing cost is also proposed, the spaced apart by the spacer bearing bush parts by means of both sides of the joint housing specify existing support rings.

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.there let the support rings by a nose of the joint housing produced by means of a forming process the joint housing Fasten. In addition, for receiving a sealing bellows to the outside free surfaces the support rings a groove-shaped Well be provided.

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.in the Following is an embodiment of the Subject of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings, without that is a limitation on these designs you can see. It is a so-called ball sleeve joint as a special design of a ball joint, in which the inner part as joint sleeve is formed, which is a running in Axiallängsrichtung through hole having.

Es zeigt:It shows:

Figur: einen Querschnitt in Richtung der Gelenkmittelachse durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes.Figure: a cross section in the direction of the hinge center axis by a preferred embodiment a ball joint according to the invention.

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.The ball sleeve joint shown in the figure consists essentially of a joint housing 1 which is substantially tubular and defines a cylindrical interior, in which an inner part 2 is arranged, being between inner part 2 and joint housing 1 a bearing shell enclosing the inner part 3 located. The inner part 2 has a continuous inner bore 4 on, with the help of which the ball sleeve joint can be set, for example, on a corresponding body-side receptacle of a vehicle chassis or vehicle steering component.

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.The two storage areas 6 and 7 enclosing bearing shell 3 is in the illustrated embodiment of two bearing shell parts 8th and 9 built up. Between the axially mutually facing end faces of the two bearing shell parts 8th and 9 there is a spacer element 10 , which is preferably made of POM and serves as a buffer and compensation element. Through the spacer element 10 can tolerances in the axial direction of the bearing shell parts 8th and 9 with respect to the corresponding spherical bearing areas 6 and 7 be compensated.

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.The ball joint shown has an inner part 2 with two spaced-apart, spherical bearing areas 6 . 7 on, between which one in the axial longitudinal direction of the joint center axis 5 extending cylindrical section 17 located. The cylindrical section 17 is designed as a circular cylinder.

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.In addition, the through the spacer element 10 mutually spaced bearing shell parts 8th . 9 on both sides of the joint housing 1 existing support rings 12 set, each support ring 12 by a nose made by means of a forming process 13 of the joint housing 1 on the joint housing 1 is attached and in each case on its outer free surface a groove-shaped recess for fixing the edge of a sealing bellows 14 . 15 having.

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.In order to prevent, as a result of environmental influences impurities in the interior of the ball sleeve joint in the gap between the storage areas 6 . 7 and the corresponding bearing shell parts 8th and 9 , Which ensure a rotational movement to each other, can pass is on both sides of the ball sleeve joint between the joint housing and inner part 2 one sealing bellows each 14 respectively. 15 arranged, with the bellows 14 . 15 on the joint housing or on the inner part by means of suitable clamping rings 16 are fixed.

11

Gelenkgehäusejoint housing

22

Innenteilinner part

33

Lagerschalebearing shell

44

Innenbohrunginternal bore

55

GelenkmittelachseJoint central axis

66

Lagerbereichstorage area

77

Lagerbereichstorage area

88th

LagerschalenteilBush part

99

LagerschalenteilBush part

1010

Abstandselementspacer

1111

1212

Stützringsupport ring

1313

Nasenose

1414

Dichtungsbalgbellows

1515

Dichtungsbalgbellows

1616

Spannringclamping ring

1717

Zylindrischer Abschnittcylindrical section

Claims (5)

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.Ball joint in particular for use in chassis of motor vehicles with a joint housing ( 1 ), an inner part provided with a bearing surface ( 2 ) and a bearing surface enclosing, in a recess of the joint housing ( 1 ) received bearing shell ( 3 ), wherein the joint housing ( 1 ) is in one piece and the bearing surface at least two in the axial longitudinal direction of the ball joint adjacent juxtaposed, spherically shaped bearing areas ( 6 . 7 ), characterized in that the inner part ( 2 ) between the spherical bearing areas ( 6 . 7 ) in the axial longitudinal direction of the joint center axis ( 5 ) extending cylindrical portion ( 17 ), wherein the bearing shell ( 3 ) from two bearing shell parts ( 8th . 9 ), between whose axially mutually facing end faces at least one of elastically deformable material existing spacer element ( 10 ) is arranged. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (10) aus POM besteht.Ball joint according to claim 1, characterized in that the spacer element ( 10 ) consists of POM. Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt (17) als Kreiszylinder ausgebildet ist.Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical portion ( 17 ) is designed as a circular cylinder. 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.Ball joint according to one of claims 2 to 3, characterized in that by the spacer element ( 10 ) spaced bearing shell parts ( 8th . 9 ) by means of bilateral on the joint housing ( 1 ) existing support rings ( 12 ). 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.Ball joint according to claim 4, characterized in that each support ring ( 12 ) by a nose produced by a forming process ( 13 ) of the joint housing ( 1 ) on the joint housing ( 1 ) is attached and in each case on its outer free surface a groove-shaped recess for fixing the edge of a sealing bellows ( 14 . 15 ) having.