DE1045816B - Ball joint for a front wheel suspension on motor vehicles - Google Patents

Description

Traggelenk für eine Vorderradaufhängung an Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf Traggelenke für eine Vorderradaufhängung an Kraftfahrzeugen mit einer schalenförmigen, in den Radlenker eingesetzten oder durch diesen gebildeten Gelenkkappe. Derartige Traggelenke erfordern im allgemeinen an ihrer Innenfläche eine weitgehend sorgfältige Bearbeitung, wie auch die Gelenkkappe selbst eine hohe Fertigungsgenauigkeit aufweisen muß, um eine allseitig vollständige Anlage der Kugelschale in der Gelenkkappe zu gewährleisten. Dieses ist insbesondere deshalb erforderlich, um eine Zentrierung und einen festen Sitz der Kugelschale in der Gelenkkappe zu erzielen und ein Schlagen der Kugelschale in der Gelenkkappe zu vermeiden. Des weiteren ist bei solchen Gelenken ein zusätzlicher Schmiermittelraum vorgesehen, der einen besonderen Platzbedarf erfordert und dessen Herstellung weitere Material- und Arbeitskosten verursacht.Ball joint for a front wheel suspension on motor vehicles The invention relates to ball joints for a front suspension on motor vehicles a cup-shaped, inserted into the control arm or formed by this Joint cap. Such support joints generally require on their inner surface a largely careful processing, as well as the joint cap itself a high one Must have manufacturing accuracy in order to have a complete system on all sides of the spherical shell in the joint cap. This is particularly necessary to center and secure the ball socket in the joint cap and avoid hitting the ball socket in the joint cap. Further an additional lubricant space is provided in such joints, the one Requires special space and its production requires additional material and labor costs caused.

Als zum Stande der Technik gehörend sind ferner Kugelgelenke zu nennen, bei denen zwischen einer tragenden Kugelschale und einem Gehäusedeckel ein Zwischenraum für eine Druckfeder gebildet ist, die einerseits gegen die tragende Kugelschale mittelbar oder unmittelbar anliegt, andererseits sich gegen den Gehäusedeckel abstützt, der eine ringförmige Einwölbung aufweist, gegen die die tragende Kugelschale sich zusätzlich abstützt. Ein Schmiermittelraum ist bei diesen Gelenken oberhalb des Gehäusedeckels gebildet. Bei diesen Traggelenken spielt das Problem der Fertigungsgenauigkeit und insbesondere der gleichzeitigen Platzersparnis eine untergeordnete Rolle. Durch die Anordnung eines Zwischenraums zwischen der Kugelschale und dem Gehäusedeckel für. eine Feder und dem zusätzlichen Schmiermittelraum bedürfen diese Gelenke jedoch eines Raumes, der bei Kraftwagen oft nicht zur Verfügung steht.Ball joints are also to be mentioned as belonging to the state of the art, where there is a gap between a supporting spherical shell and a housing cover is formed for a compression spring, which on the one hand against the load-bearing spherical shell directly or indirectly, on the other hand is supported against the housing cover, which has an annular bulge against which the supporting spherical shell is additionally supports. A lubricant space is in these joints above the Housing cover formed. The problem of manufacturing accuracy plays a role in these ball joints and in particular the simultaneous saving of space play a subordinate role. By the arrangement of a space between the spherical shell and the housing cover for. However, these joints require a spring and the additional lubricant space a space that is often not available in motor vehicles.

Eine wesentliche Vereinfachung in bezug auf die Herstellung eines Traggelenkes unter gleichzeitiger Platzersparnis wird, wie die Erfindung vorschlägt, dadurch erzielt, daß zwischen der die tragende Kugelkopfhälfte aufnehmenden Kugelschale und der über diesen angeordneten Gelenkkappe ein kappenförmiger Zwischenraum dadurch gebildet ist, daß die Kugelschale einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser .der schalenförmigen Gelenkkappe, bzw. daß bei gleichem Außendurchmesser der Kugelschale und Innendurchmesser der schalenförmigen Gelenkkappe die Kugelschale gegenüber der Gelenkkappe in Längsrichtung versetzt angeordnet ist. Hierdurch ist für die durch den Radlenker gebildete oder für die in diesen eingesetzte Gelenkkappe eine weitgehend geringere Fertigungsgenauigkeit gegenüber bisher bekannten Traggelenken erforderlich, bei denen die Kugelschale in vollem Umfang an der Gelenkkappe anliegt. Die Innenfläche der Gelenkkappe wie auch die Außenfläche der Kugelschale können in rohbearbeitetem Zustand verbleiben oder aber die Toleranzen bei Bearbeitung grob gewählt werden.A major simplification in terms of making a Ball joint while saving space is, as the invention suggests, achieved in that between the ball socket receiving the supporting ball head half and the hinge cap disposed over them a cap-shaped gap therethrough is formed that the spherical shell has an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the shell-shaped joint cap, or that with the same The outer diameter of the spherical shell and the inner diameter of the shell-shaped joint cap the spherical shell is arranged offset in the longitudinal direction with respect to the joint cap. This is for the formed by the control arm or used in this Joint cap has a largely lower manufacturing accuracy compared to previously known Ball joints required in which the spherical shell is fully attached to the joint cap is present. The inner surface of the joint cap as well as the outer surface of the spherical shell can remain in the rough machined state or the tolerances during machining be roughly chosen.

Bei dieser Ausführungsform ist ein kappenförmiger Zwischenraum zwischen der Gelenkkappe und der tragenden Kugelschale gebildet, der sich gegen seinen Rand zu verjüngt, d. h. im Querschnitt einen sichelförmigen Spalt bildet, so daß die Kugelschale nur mit seitlichen Umfangsteilen an der Gelenkkappe anliegt. Die Fertigungsgenauigkeit der Gelenkkappe und der Kugelschale beschränkt sich somit lediglich auf den Durchmesser ihrer -Randteile.In this embodiment there is a cap-shaped space between formed by the joint cap and the supporting spherical shell, which is against its edge too tapered, d. H. forms a sickle-shaped gap in cross section, so that the The spherical shell is only in contact with the joint cap with the lateral peripheral parts. The manufacturing accuracy the joint cap and the spherical socket are thus limited only to the diameter their marginal parts.

Eine weitgehende Platzersparnis wird dadurch erzielt; däß der käppenförmige Zwischenraum zwischen Gelenkkappe und Kugelschale einen Schmiermittelraum bildet, der mit einer Schmiervorrichtung verbunden ist, wobei die Kugelschale mit radialen Bohrungen versehen ist.A substantial saving in space is achieved as a result; däß the cap-shaped The space between the joint cap and the spherical socket forms a lubricant space, which is connected to a lubricating device, the spherical shell with radial Holes is provided.

Eine noch geringere Fertigungsgenauigkeit erfordert eine weitere Ausführungsform, bei der in dem kappenförmigen Zwischenraum ein federnd wirkendes, ebenfalls kappenförmiges Futter angeordnet ist. Hierbei ist das Futter mit einem flanschartigen Ansatz versehen, der zwischen den Flansch der Kugelschale und den Flansch der Gelenkkappe ragt. Durch den flanschartigen Ansatz des federnden Futters wird zusätzlich der Vorteil erzielt, daß der oft nicht ausgenutzte Raum neben den Gelenkkappen für eine zusätzliche Federung herangezogen wird. Es wirkt nicht nur der Teil des Futters zwischen der Gelenkkappe- und der Kugelschale, sondern auch der seitliche, flanschartige Ansatz des Futters für eine Federung der Kugelschale gegenüber der entsprechenden Gelenkkappe.An even lower manufacturing accuracy requires a further embodiment, in the case of a resilient, likewise cap-shaped, in the cap-shaped gap Lining is arranged. The chuck is provided with a flange-like attachment, which protrudes between the flange of the ball socket and the flange of the joint cap. By the flange-like approach of the resilient lining has the additional advantage of that the often unused space next to the joint caps for additional suspension is used. It is not only the part of the lining between the joint cap that acts and the spherical shell, but also the lateral, flange-like attachment of the chuck for a suspension of the spherical shell in relation to the corresponding joint cap.

Das Futter und sein Ansatz sitzen vorzugsweise unter Vorspannüng in dem kappenförmigen Zwischenraum bzw. zwischen dem Gelenkkappen- und dem Kugelschalenflansch, wobei der Flansch der unteren Halteschale oder unteren Gelenkschale des Gelenkes sich gegen den Flansch der-oberen Gelenkkappe abstützt. Das Maß der Vorspannung wird vorzugsweise so gewählt, daß die statische Belastung von dem Gelenk ohne Bewegungsspiel der Kugelschale aufgenommen wird und nur bei dynamischen Stößen eineLängsbewegung der Kugelschale auftritt und hierbei die Stöße von dem elastischen Futteraufgenommen und gedämpft werden. Auch können Querkräfte von der Plastisch geführten Kugelschale aufgenommen werden.The chuck and its neck preferably sit in under tension the cap-shaped space or between the joint cap and the ball socket flange, wherein the flange of the lower retaining shell or lower The joint shell of the joint is supported against the flange of the upper joint cap. The amount of bias is preferably chosen so that the static load is taken up by the joint without play of movement of the spherical shell and only at dynamic impacts a longitudinal movement of the spherical shell occurs and the impacts be picked up and cushioned by the elastic lining. Shear forces can also be taken up by the plastic guided spherical shell.

Das Futter kann mit Zwischenrippen bildenden Verformungsrillen versehen sein, wie auch das Futter nur mit einem Teil seiner Oberfläche an die Gelenkkappe zur Anlage kommen kann. Beim Auftreten dynamischer Stöße tritt eine Verformung der Rippen in die Rillen ein, oder das Futter kommt außer mit seinem bei statischer Belastung mit der Gelenkkappe in Anlage stehenden Teil der -Oberfläche mit einem der Stärke des Stoßes entsprechenden weiteren Oberflächenteil mit der Gelenkkappe in Berührung, wodurch eine zum Auffangen des Stoßes erforderliche Vergrößerung der tragenden Futteroberfläche erzielt wird.The lining can be provided with deformation grooves which form intermediate ribs as well as the lining only with part of its surface to the joint cap can come to the plant. When dynamic impacts occur, the Ribs in the grooves, or the lining comes out except with its static Load with the joint cap in contact with the part of the surface with a the strength of the impact with another surface part with the joint cap in contact, whereby an increase in the bearing lining surface is achieved.

Das Futter ist derart gestaltet, daß es in dem kappenförmigen Zwischenraum einen Schmiermittelraum bildet, der mit einer Schmiermittelvorrichtung in der Gelenkkappe verbunden- sein kann.The lining is designed so that it is in the cap-shaped space forms a lubricant space which is connected to a lubricant device in the joint cap can be connected.

Der Haltekappenflansch kann mit einer Abwinkelung versehen sein, die bei Erreichen einer bestimmten Vorspannung des zwischen Gelenkkappe und Kugelschale angeordneten Futters und seines Ansatzes am Flansch der oberen Gelenkkappe anliegt.The retaining cap flange can be provided with an angle that when a certain preload is reached between the joint cap and the spherical shell arranged lining and its approach on the flange of the upper joint cap.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines Traggelenkes gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein Traggelenk mit stehend angeordnetem Kugelzapfen im Seitenschnitt, Fig.2 ein Traggelenk mit hängend angeordnetem Kugelzapfen im Seitenschnitt, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform mit einem in dem kappenförmigen Zwischenraum angeordneten Futter im Seitenschnitt und Fig. 4 eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 3.In the drawing, exemplary embodiments of a support joint are shown in FIG of the invention shown, namely Fig. 1 shows a ball joint with a standing arrangement Ball stud in side section, Fig. 2 a ball joint with a hanging ball stud in side section, Fig. 3 shows a further embodiment with one in the cap-shaped Intermediate lining in the side section and FIG. 4 a modification of the Embodiment according to FIG. 3.

Die tragende Hälfte des Kugelkopfes 1 ruht in der Kugelschale 2, die mit einem Flansch 3 versehen ist, Der Kugelzapfen 4 findet in bekannter Weise Aufnahme in dem Achsschenkelträger 5: Zwischen der Kugelschale 2 und der Gelenkkappe 6, die, wie in Fig. 1 dargestellt, einen in den Radlenker 7 eingesetzten Teil bilden kann oder die, wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, durch den Radlenker selbst gebildet werden und mit diesem einen einheitlichen Gelenkteil darstellen kann, ist der kappenförmige Zwischenraum 8 vorgesehen. Die Gelenkkappe 6 wie auch die das Gelenk abschließende Haltekappe 9 weisen die Flansche 10, 11 auf, die, mittels Schraubverbindung oder Schweißung miteinander verbunden, die Gelenkteile zusammenhalten. Die Teile 2, 6, 9 können auch vorher gepunktet und über geeignete Walzkanten miteinander verbunden sein..The supporting half of the ball head 1 rests in the ball socket 2, the is provided with a flange 3, the ball stud 4 is received in a known manner in the steering knuckle support 5: between the spherical shell 2 and the joint cap 6, the, as shown in Fig. 1, can form a part inserted into the control arm 7 or, as shown in FIGS. 2 to 4, are formed by the wheel guide itself and can represent a unitary joint part with this, is the cap-shaped Space 8 is provided. The joint cap 6 as well as the one that terminates the joint Retaining cap 9 have the flanges 10, 11, which, by means of a screw connection or Welding connected to one another, holding the joint parts together. Parts 2, 6, 9 can also be dotted beforehand and connected to one another via suitable rolled edges be..

Nach dem in dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der kappenförmige Zwischenraum 8 gegen seinen unteren -Rand zu, so daß die Kugelschale 2 und die Gelenkkappe 6 nur bei 12 in kreisförmiger Berührung miteinander stehen. Zwischen der kreisförmigen Berührungslinie 12 und den Flanschen 3, 10 kann ein Dichtungsring 13 eingelegt sein, wodurch der kappenförmige Zwischenraum8 eine zusätzliche Abdichtung erfährt. Bei dieser Ausführungsform ist nur in bezug auf die kreisförmige Berührungslinie 12 eine Fertigungsgenauigkeit spanlos oder gedreht der Kugelschale 2 und der Gelenkkappe 6 erforderlich für eine Zentrierung der Kugelschale in der Gelenkkappe, während an die Fertigungsgenauigkeit der über dieser Berührungslinie gelegenen Abschnitte dieser Teile weitgehend geringere Anforderungen zu stellen sind. Bei einem Bruch der Kugelschale 2 findet der Kugelkopf 1 Anlage an die Kappe 6, ohne daß hierdurch eine die Funktion gefährdende Beeinträchtigung stattfindet.According to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the cap-shaped space 8 tapers towards its lower edge, so that the spherical shell 2 and the joint cap 6 are in circular contact with one another only at 12. A sealing ring 13 can be inserted between the circular contact line 12 and the flanges 3, 10, as a result of which the cap-shaped intermediate space 8 experiences an additional seal. In this embodiment, a manufacturing accuracy of the spherical shell 2 and the joint cap 6 is only required with respect to the circular contact line 12, without cutting or rotated, for a centering of the spherical shell in the joint cap, while the demands on the manufacturing accuracy of the sections of these parts located above this contact line are largely lower places are. If the spherical socket 2 breaks, the spherical head 1 abuts the cap 6 without impairing its function.

Durch den kappenförmigen Zwischenraum 1 wird ein Schmiermittelraum geschaffen, der mit einer Schmiermittelvorrichtung 13a verbunden sein kann. Das Schmiermittel kann aus dem so gebildeten Schmiermittelraum durch Bohrungen 14 zwischen die Kugelschale 2 und den Kugelkopf 1 gelangen.The cap-shaped intermediate space 1 creates a lubricant space created which can be connected to a lubricant device 13a. That Lubricant can from the lubricant space thus formed through holes 14 between the ball socket 2 and the ball head 1 reach.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4, bei der eine noch geringere Fertigungsgenauigkeit zu fordern ist, nimmt der kappenförmige Zwischenraum ein elastisches Futter 15 auf, das mit dem flanschartigen Ansatz 16. versehen ist, der zwischen die Flansche 3 und 10 ragt. Das Futter 15 sitzt mit seinem Ansatz unter Vorspannung zwischen der Kugelschale 2 und der Gelenkkappe 6 bzw. zwischen den Flanschen 3 und 10, wobei sich die Abwinklung 17 des Flansches 11 der Haltekappe gegen den Flansch 10 der Gelenkkappe abstützt. Bei nur statischer Belastung des Gelenkes nehmen die zwischen den Verformungsrillen 18 gebildeten Rippen 19 die dargestellte Form und Lage ein; während die Rippen bei dynamischer Belastung sich verformen und in die Rillen hineintreten können (Fig. 3). An Stelle der Rillen können auch Bohrungen oder sonstige Ausnehmungen vorgesehen werden.In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, in which an even lower one Manufacturing accuracy is required, the cap-shaped gap takes an elastic one Lining 15, which is provided with the flange-like extension 16, which between the flanges 3 and 10 protrudes. The feed 15 sits with its approach under tension between the spherical shell 2 and the joint cap 6 or between the flanges 3 and 10, the angled portion 17 of the flange 11 of the retaining cap against the flange 10 supports the joint cap. If the joint is only subjected to static loads, the Ribs 19 formed between the deformation grooves 18 have the shape shown and Location a; while the ribs deform under dynamic loading and into the Grooves can enter (Fig. 3). In place of the grooves, holes can also be used or other recesses are provided.

Nach Fig. 4 steht das Futter 15 nur mit einem Teil seiner Oberfläche bei 20 in Berührung mit der Gelenkkappe 6. Bei auftretenden Stößen wird auch die in Richtung des flanschartigen Ansatzes 16 gelegene Oberfläche, z. B. bei 21, mit der Gelenkkappe in Berührung kommen, wodurch die tragende Oberfläche des Futters vergrößert wird. Auch hierbei kann das Futter 15 mit Verformüngsrippen und Rillen, Bohrungen od. dgl. versehen sein. Die Schraubenlöcher 22 im Flansch 3 der Kugelschale 2 weisen bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen einen größeren Lochdurchmesser auf, als er für die Schrauben 23 erforderlich wäre, damit die Kugelschale 2 beim- Auftreten seitlich wirkender Querkräfte ausweichen kann.According to Fig. 4, the chuck 15 is only a part of its surface at 20 in contact with the joint cap 6. If impacts occur, the located in the direction of the flange-like projection 16 surface, for. B. at 21, with the hinge cap come into contact, thereby reducing the bearing surface of the lining is enlarged. Here, too, the lining 15 can have deformation ribs and grooves, Bores or the like. Be provided. The screw holes 22 in the flange 3 of the spherical shell 2 have a larger one in the embodiments shown in FIGS. 3 and 4 Hole diameter than would be required for the screws 23 so that the ball socket 2 can evade the occurrence of lateral forces.

Wie auch in den Fig. 1 und 2 kann bei Anwendung eines Futters 15 in dem käppenförmigen Zwischenraum ein Schmiermittel gespeichert sein.As in FIGS. 1 and 2, when using a chuck 15 in a lubricant can be stored in the cap-shaped space.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Traggelenk für Vorderradaufhängung an Kraftfahrzeugen mit einer schalenförmigen, in den Radlenker eingesetzten oder durch diesen gebildeten Gelenklappe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der die tragende Kugelkopfhälfte aufnehmenden Kugelschale (2) und der über dieser angeordneten Gelenkkappe (6) ein kappenförmiger Zwischenraum dadurch gebildet ist, -daß die Kugelschale (2) einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser der schalenförmigen "Gelenkkappe (6); bzw. daß bei gleichen Durchmessern die Kugelschale (2) - gegenüber der Gelenkkappe (6) in Längsrichtung versetzt angeordnet ist. PATENT CLAIMS: 1. Ball joint for front suspension on motor vehicles with a cup-shaped joint flap inserted into the wheel guide or formed by it, characterized in that a cap-shaped gap is created between the ball socket (2) which accommodates the supporting ball head half and the joint cap (6) arranged above it is formed, -that the ball socket (2) has an outer diameter which is smaller than the inner diameter of the shell-shaped "joint cap (6); is. 2. Traggelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kappenförmige Zwischenraum (8) mit einer Schmiervorrichtung (13a) verbunden und die Kugelschale (2) in bekannter Weise mit radialen Bohrungen versehen ist. 2. Ball joint according to claim 1, characterized in that the cap-shaped Intermediate space (8) connected to a lubricating device (13a) and the spherical shell (2) is provided with radial bores in a known manner. 3. Traggelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem kappenförmigen Zwischenraum (8) ein federnd wirkendes, ebenfalls etwa kappenförmiges Futter (15) angeordnet ist (Fig. 3 und 4). 3. Ball joint according to claim 1, characterized in that a resilient in the cap-shaped space (8) acting, also approximately cap-shaped lining (15) is arranged (Fig. 3 and 4). 4. Traggelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (15) mit einem zwischen den Flansch (3) der Kugelschale (2) und den Flansch (10) der Gelenkkappe (6) ragenden Ansatz (16) versehen ist. 4. Ball joint according to claim 3, characterized in that the chuck (15) is provided with a shoulder (16) projecting between the flange (3) of the ball socket (2) and the flange (10) of the joint cap (6). 5. Traggelenk nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (15) und sein Ansatz (16) unter Vorspannung in dem Zwischenraum (8) bzw. zwischen den Flanschen (3, 10) angeordnet ist. 5. Ball joint according to claim 3 and 4, characterized in that the chuck (15) and its extension (16) is arranged under prestress in the intermediate space (8) or between the flanges (3, 10) . 6. Traggelenk nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (15) mit zwischen sich Rippen (19) bildenden Verformungsrillen (18) versehen ist. 6. Ball joint according to claim 3 to 5, characterized in that that the lining (15) with between them ribs (19) forming deformation grooves (18) is provided. 7. Traggelenk nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (15) nur mit einem Teil seiner Oberfläche an der Gelenkkappe (6) anliegt (Fig.4). B. Traggelenk nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekappenflansch (11) mit einer Abwinklung (17) versehen ist, die bei Erreichen einer bestimmten Vorspannung des Futters (15) und seines Ansatzes (16) am Gelenkkappenflansch (10) anliegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 887 610.7. Ball joint according to claim 3 to 5, characterized in that the Chuck (15) rests against the joint cap (6) with only part of its surface (Fig. 4). B. ball joint according to claim 3 to 5, characterized in that the retaining cap flange (11) is provided with an angled portion (17), which when a certain Pre-tensioning of the chuck (15) and its extension (16) on the joint cap flange (10) is present. Documents considered: German Patent No. 887 610.