DE1864553U - BALL JOINT. - Google Patents

Description

KugelgelenkBall joint

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, insbesondere für Lenk- und Steuergestänge von Kraftfahrzeugen, bei welchem der dem Zapfen zugekehrte Teil des Kugelkopfes in einer Lagerpfanne aus Kunststoff im Gelenkgehäuse ruht, der andere, abgesetzte Teil des Kugelkopfes an einer entsprechend gewölbten Lagerstelle am Deckel des Gelenkgehäuses anliegt und auf den Bund des Kugelkopfes eine sich am Gelenkgehäusedeckel abstützende Feder einwirkt»The invention relates to a ball joint, in particular for steering and control linkages of motor vehicles, in which the pin the facing part of the ball head rests in a bearing socket made of plastic in the joint housing, the other, stepped part of the ball head at a correspondingly curved bearing on the Cover of the joint housing and a spring supported on the joint housing cover acts on the collar of the ball head »

Es sind zwar Kugelgelenke bekannt geworden, die den beschriebenen Aufbau aufweisen, jedoch sind diese nach ganz anderen Prinzipien konstruiert, als das Kugelgelenk gemäss der Erfindung·Ball joints are known which have the structure described, but these are constructed according to completely different principles than the ball joint according to the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk zu schaffen, welches derart ausgebildet ist, dass durch in ihm angeordnete elastische Mittel der Kugelkopf mit seinem Zapfen in die Ausgangslage bzw. Mittelstellung, d.h. also koaxial zur Gelenkgehäuseachse, zurückgestellt wird, so dass zur Herbeiführung der hierzu erforderlichen Bewegung nach einem vorangegangenen Ausschlag keine von aussen wirkenden Kräfte wirken müssen. DieThe invention is based on the object of a ball joint create, which is designed such that the ball head with its pin in the by elastic means arranged in it Starting position or middle position, i.e. coaxial to the joint housing axis, is reset, so that to bring about the the movement required for this after a previous deflection does not have to act from outside forces. the

2'- ι ¹ ./ 2'- ι ¹ ./

Notwendigkeit der erwähnten Rückstellung des Kugelkopfes mit seinem Zapfen in die Mittellage ist insbesondere bei an solchen Stellen eingebauten Kugelgelenken wesentlich, wo relativ kleine Winkelausschlage des Kugelkopfes mit seinem Zapfen auftreten.The need for the above-mentioned resetting of the ball head with its pin in the central position is particularly important for such Make built-in ball joints essential, where relatively small angular deflections of the ball head with its pin occur.

Kugelgelenke, bei denen eine selbsttätige Rückstellung im vorbeschriebenen Sinne erfolgt, sind bereits bekannt geworden, jedoch in einer Ausführung, die in keiner Weise die technischen Anforderungen zu erfüllen vermag· Man hat die Köpfe von Zapfen in ein elastisches Kissen eingebettet, welches seinerseits in einem Gelenkgehäuse gefasst war» Das elastische Material sollte Gummi sein, um durch elastische Verformung bei Bewegung des Zapfens bzw· seines Kopfes nachgeben zu können· Abgesehen davon, dass die Verwendung von Gummi als Werkstoff für die Lagerung und Federung von Teilen von Kugelgelenken ein nach heutigen Erkenntnissen absolut ungeeigneter Werkstoff ist, soweit es sich um Kugelgelenke für Fahrzeuge handelt, haben sich derartige Konstruktion nen nicht bewährt, denn sie sind in der Praxis niemals effektiv verwandt worden; sie müssen somit als reine theoretische Vorschläge zur Lösung einer Aufgabe angesehen werden.Ball joints in which an automatic reset in the above-described The meaning is already known, but in a design that in no way meets the technical requirements capable of fulfilling · One has the heads of tenons embedded in an elastic cushion, which in turn is in a joint housing It was summarized »The elastic material should be rubber in order to allow elastic deformation when the pin is moved or · to be able to give in to his head · Apart from the fact that rubber is used as a material for storage and suspension of parts of ball joints is, according to today's knowledge, an absolutely unsuitable material as far as ball joints are concerned for vehicles, such designs have not proven successful because they are never effective in practice been used; they must therefore be considered purely theoretical proposals to be considered to solve a problem.

Weiterhin hat man Kugelgelenke vorgeschlagen, bei denen zur Verringerung der Bauhöhe des Gelenkgehäuses die Gelenkkugel oberhalb bzw. in der Nähe ihrer A*quatorialebene abgesetzt werden soll* so dass der Kugelkopf praktisch aus einer grösseren unteren Halb-: kugel und einer oberen kleineren Halbkugel besteht* Die untere grössere Halbkugel, die dem Zapfen zugekehrt ist, sollte in einer im Gelenkgehäuse liegenden Lagerschale bzw, -pfanne ruhen, während die bei Kugelgelenken allgemein unterhalb des Gelenkgehäu- i ses vorgesehene Druckfeder auf den durch das Absetzen der KugelFurthermore, ball joints have been proposed in which to reduce the height of the joint housing, the joint ball above or should be placed in the vicinity of their equatorial plane * so that the ball head practically consists of a larger lower half: sphere and an upper smaller hemisphere * The lower larger hemisphere, which faces the pin, should be in a in the joint housing lying bearing shell or socket rest, while the compression spring, which is generally provided below the joint housing in the case of ball joints, acts on the pressure spring caused by the lowering of the ball

entstandenen Bund einwirkt und der obere Teil des Kugelkopfes mit der kleineren Halbkugel am relativ niedrig gelegenen bzw. eingezogenen Gelenkgehäusedeckel anliegt« Bei diesen Gelenken sollte eine Feder verwendet werden, die kegelförmig gestaltet warι wobei sie mit ihrem kleineren Durchmesser auf dem Bund des Kugelkopfes aufliegen sollte« Man tat dies ganz bewusst aus dem Grunde, um durch Pendelbewegungen des Zapfens auftretende Beanspruchungen der Feder so gering wie möglich zu halten» denn die Feder hatte ja nur die Aufgabe, in axialer Richtung koaxial zum Gelenkgehäuse zu wirken» Bei einer derartigen Konstruktion eines Kugelgelenkes kann aber der erstrebte Effekt der selbsttätigen Rückstellung, wie zuvor erläutert, nicht eintreten, abgesehen davon, dass dieser Effekt mit derartigen Kugelgelenken überhaupt nicht erstrebt worden ist»resulting collar acts and the upper part of the spherical head with the smaller hemisphere rests on the relatively low or retracted joint housing cover «For these joints, a spring should be used that was conical in shape, with its smaller diameter resting on the collar of the spherical head« this was done deliberately for the reason to keep occurring due to oscillations of the journal loads of the spring as low as possible "for the spring had only the task of acting in the axial direction coaxially with the joint housing" in such a construction of a ball joint can but the desired effect of the automatic return, as explained above, does not occur, apart from the fact that this effect is not at all sought with such ball joints »

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird nunmehr vorgeschlagen, den Kugelkopf in einer Ebene in seiner oder in der Nähe seiner Äquatorialebene abzusetzen, was an sich jedoch in anderem Zusammenhang bereits bekannt ist» Dieses Absetzen soll jedoch derart vorgenommen werden, dass der dem Zapfen, an dem der Kugelkopf sitzt» entgegengesetzte Teil der Kugel aus einem zylindrischen Körper grösstmöglichen Durchmessers besteht, was bedeutet, dass aus der Vollkugel ein ringförmiger Teil mit etwa dreieckigem Querschnitt entfernt wird; dadurch erreicht man, dass der verbleibende obere Teil der Kugel eine grösstmögliche Kugeloberflache behält, was wiederum gewährleistet, dass die spezifische Flächenpressung bei auftretenden Beanspruchungen in beherrschbaren Grenzen bleibt»Fernerhin wird dureh diese Massnahme erreicht, dass das auf den so geschaffenen Bund am Kugelkopf wirkende elastische Glied, wie z.B. eine an sich bereits bekannteTo solve the problem on which the invention is based, now suggested the ball head in one plane in his or her to drop off near its equatorial plane, which in itself, however in another context it is already known »This deposition should, however, be carried out in such a way that the pin, on which the ball head sits »opposite part of the ball from consists of a cylindrical body with the largest possible diameter, which means that from the solid sphere an annular part with approximately triangular cross-section is removed; this ensures that the remaining upper part of the sphere is as large as possible Retains the spherical surface, which in turn ensures that the specific Surface pressure remains within manageable limits when stresses occur »Furthermore, this measure achieves that the elastic member acting on the so created collar on the ball head, such as one already known per se

Feder oder ein Federring oder ein Ring von Federkörpern aus ela- I stischem Werkstoff, an einem Punkt am Kugelkopf angreift, der ^! Spring or a spring ring or a ring of spring bodies made of elastic material, engages at a point on the ball head that ^!

i eine verhältnismässig weite Entfernung vom Mittelpunkt besitzt, j so dass das Rückstellmoment dadurch das grösstmögliche ist, und ^; zwar infolge des grössten erreichbaren Hebelarmes, Das den obe— i ren Teil des Kugelkopfes umgebende elastische Glied stützt sich,
wie bekannt, an der Innenseite des Deckels des Gelenkgehäuses ab.j Fernerhin ist bei dem erfindungsgemässen Kugelgelenk der obere !i has a relatively large distance from the center point, j so that the restoring torque is thereby the greatest possible, and ^; because of the greatest achievable lever arm, the elastic member surrounding the upper part of the ball head is supported,
As is known, on the inside of the cover of the joint housing. Furthermore, in the case of the ball joint according to the invention, the upper!

Teil des Kugelkopfes, der aus einem zylindrischen Körper mit einer! kugeligen Oberfläche, deren Mittelpunkt im Mittelpunkt des Kugel-! kopfes liegt, besteht, mit einer Kappe aus stossfestern Kunststoff, insbesondere Superpolyamid, versehen, welche an der kalottenför- : migen Auswölbung des Gelenkgehäusedeckels anliegt» Diese Kappe
ist von besonderer Bedeutung, da sie die Aufgabe hat, Stösse in
axialer oder in etwa axialer Richtung des Zapfens zu dämpfen und
aufzunehmen und fernerhin für gute Gleit- und Lagereigenschaften
der Lagerfläche des GehäusedeckeIs zu sorgen* Durch die Verwendung von Superpolyamid als Werkstoff für die Lagerkappe des Kugelkopfes einerseits und der Lagerpfannen für den Kugelkopf andererseits erhält man ein ses—ss Lager mit hervorragendien Gebrauchseigenschaften für einen wartungsfreien Betrieb
unter der selbstverständlxchen Voraussetzung, dass die Öffnung
des Gelenkgehäuses, durch die der Zapfen hindurchtritt, entsprechend gut abgedichtet ist.Part of the ball head, which consists of a cylindrical body with a! spherical surface, the center of which is the center of the spherical! head lies, consists, provided with a cap made of impact-resistant plastic, in particular super polyamide, which rests on the dome-shaped bulge of the joint housing cover »This cap
is of particular importance as it has the task of absorbing shocks in
to dampen axial or approximately axial direction of the pin and
and also for good sliding and storage properties
to ensure the bearing surface of the housing cover * By using super polyamide as material for the bearing cap of the ball head on the one hand and the bearing sockets for the ball head on the other hand, you get a ses-ss bearing with excellent performance properties for maintenance-free operation
under the self-evident condition that the opening
of the joint housing, through which the pin passes, is correspondingly well sealed.

Verwendet man einen Federring bzw» einen Ring federnder Körper
in Zylinder— oder Tonnenform^ so erreicht man noch zusätzlich, j dass die Federelemente nicht nur durch axiale Zusammendrückung
zwischen dem Bund des Kugelkopfes und dem GelenkgehäusedeekelIf you use a spring ring or a ring of resilient bodies
in cylinder or barrel shape, one also achieves that the spring elements are not only axially compressed
between the collar of the ball head and the joint housing cover

eine Rückstellkraft ausüben, sondern dass auch infolge radialer Zusammendrückung zwischen dem oberen zylindrischen Teil des Kugelkopfes und der Innenwand des Gelenkgehäuses zusätzliche Rückstellkräfte wirksam werden.exert a restoring force, but that also as a result of radial Compression between the upper cylindrical part of the ball head and the inner wall of the joint housing additional restoring forces become effective.

In den Figuren 1 und 2 der Zeichnung sind zwei bevorzugte Aus— S fuhrungsbe!spiele für ein Kugelgelenk gemäss der Erfindung dargestellt, welche nachstehend im einzelnen näher beschrieben sind»In Figures 1 and 2 of the drawing, two preferred embodiments are shown leadership examples shown for a ball joint according to the invention, which are described in more detail below »

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch ein Kugelgelenk, in welchem eine Spiralfeder für die Rückstellung des Kugelkopfes mit i seinem Zapfen angeordnet ist;Fig. 1 shows an axial section through a ball joint in which a coil spring for resetting the ball head is arranged with its pin;

Fig» 2 einen Axialschnitt durch ein Kugelgelenk in einer zweiten Ausführungsform, in welchem ein aus elastischem Werkstoff bestehender Federring angeordnet ist, um die Rückstellung zu bewirken»2 shows an axial section through a ball joint in a second embodiment, in which an elastic material existing spring washer is arranged to effect the return »

Bei dem in Fig« 1 dargestellten Kugelgelenk 11 trägt der Zapfen 12 an seinem einen Ende den Kugelkopf 13» der aus zwei Teilen» nämlich einem unteren, dem Zapfen 12 zugekehrten grösseren Teil Xk und dem oberen, zylindrischen Teil 15 mit kugeliger Stirnfläche besteht» Auf den zylindrischen Teil 15 ist eine Kappe 17 aus für Lagerzwecke in besonderem Masse geeignetem Kunststoff, wie ins« besondere Superpolyamid, aufgesetzt, die mit einem zylindrischen Randteil 18 den zylindrischen Teil 15 umfasst, damit die Kappe bei Bewegungen des Kugelkopfes von diesem stets mitgenommen wird« Der Kugelkopf 13 ruht mit seinem unteren Teil 14 in einer in das Kugelgelenk 19 eingesetzten Lagerpfanne 20. Auf dem Bund 21 des Kugelkopfes 13 liegt die Feder 22 auf» die sich andererseits amIn the ball joint 11 shown in FIG. 1, the pin 12 carries at one end the ball head 13 "which consists of two parts" namely a lower, larger part Xk facing the pin 12 and the upper, cylindrical part 15 with a spherical end face The cylindrical part 15 is fitted with a cap 17 made of plastic that is particularly suitable for storage purposes, such as in particular superpolyamide, which surrounds the cylindrical part 15 with a cylindrical edge part 18 so that the cap is always carried along by the ball head when it moves " The ball head 13 rests with its lower part 14 in a bearing socket 20 inserted into the ball joint 19

Deekel 23 des Gelenkgehäuses 19 abstützt. Die Feder 22 ist aus dem Grunde etwas konisch gehalten, damit zwischen ihr und dem oberen, mit der Kappe 17 versehenen Teil 15 des Kugelkopfes, Platz für den zur Seite ausschwingenden Kugelkopfteil 15 vorhanden ist. Um zu verhindern» dass durch die Bewegungen des Kugelkopfes die am Gelenkgehäusedeekel 23 anliegende Feder 22 seitlich auswandert, sind vorzugsweise an der Innenseite des Deckels zwei Ringrippen 24 geprägt, durch die dieFeder 22 festgelegt wird« Ebenfalls kann zwischen der Feder 22 und dem Bund 21 am Kugelkopf 13 ein Unterlagring 25 vorgesehen sein, durch den dieses Ende der Feder 22 festgelegt und erreicht wird, dass die Feder soweit wie möglich aussen auf dem Bund 21 liegt»Deekel 23 of the joint housing 19 is supported. The spring 22 is off the bottom is somewhat conical so that between it and the upper, provided with the cap 17 part 15 of the ball head, Space for the spherical head part 15 swinging out to the side is available is. In order to prevent the spring 22 resting on the joint housing cover 23 from being laterally due to the movements of the ball head emigrates, two annular ribs 24 are preferably embossed on the inside of the lid, through which the spring 22 is fixed « Likewise, a washer 25 can be provided between the spring 22 and the collar 21 on the ball head 13, through which this End of the spring 22 and it is achieved that the spring is as far as possible on the outside of the collar 21 »

Bei der Aus führ ungs form des erfindungsgemässen Kugelgelenks nach Fig. 2 ist der Aufbau grundsätzlich der gleiche wie bei dem Kugelgelenk 11 nach Fig. 1« Anstelle der Feder 22 ist ein aus elastischem Werkstoff bestehender Federring 31 vorgesehen, der vorzugsweise einen tonnenförmigen Querschnitt aufweist. Der Feder ring 31 liegt einerseits auf dem Bund 21* des Kugelkopfes 13* bzw* auf einem Unterlagring 25* auf und an der Innenseite des Gelenkgehäusedeckels 23* an sowie andererseits an der Innenwand 26" des Gelenkgehäuses 19* und an dem zylindrischen Teil 18* der Kappe 17* auf dem oberen zylindrischen Teil 15* des Kugelkopfes 13*· Bei Bewegungen des Zapfens 12* bzw» des mit ihm verbundenen Kugelkopfes 13* gegenüber dem Gelenkgehäuse 19 * wird der elastische Ring 31 ^auf der einen Seite zwischen dem Gelenkgehäusedeekel 23 * und dem Bund 21* in axialer Richtung und auf der anderen, gegenüberliegenden Seite zwischen dem oberen Teil 15* des Kugelkopfes 13^f und der Innenwand 26* des Gelenkgehäuses 19* radialIn the embodiment of the ball joint according to the invention according to FIG. 2, the structure is basically the same as in the ball joint 11 according to FIG. The spring ring 31 rests on the one hand on the collar 21 * of the ball head 13 * or * on a washer ring 25 * on and on the inside of the joint housing cover 23 * and on the other hand on the inner wall 26 "of the joint housing 19 * and on the cylindrical part 18 * the cap 17 * on the upper cylindrical portion 15 * of the ball head 13 · When movements of the pin 12 * or "of its related ball head 13 * relative to the joint housing 19 is *, the elastic ring 31 f ^au one side between the Gelenkgehäusedeekel 23 * and the collar 21 * in the axial direction and on the other, opposite side between the upper part 15 * of the ball head 13 ^f and the inner wall 26 * of the joint housing 19 * radially

zusammengedrückt, wodurch. Rückstellkräfte in dem Federring wirksam werden, die bestrebt sind, den Kugelkopf 13' in seine, in der Zeichnung dargestellte Normallage zurückzudrehen«squeezed, whereby. Restoring forces are effective in the spring ring are striving to the ball head 13 'in his, in to turn back the normal position shown in the drawing «

Anstelle des Federrings 31 können auch mehrere ringförmige, um den oberen zylindrischen Teil 15* des Kugelkopfes 13* angeordnete Federkörper verwendet werden, die vorzugsweise die gleiche Querschnittsform haben wie der dargestellte Federring 31«Instead of the spring ring 31, several ring-shaped to the upper cylindrical part 15 * of the ball head 13 * arranged Spring bodies are used, which preferably have the same cross-sectional shape as the illustrated spring ring 31 «

Claims (2)

1· Kugelgelenk, insbesondere für Lenk- und Steuergestänge von Kraftfahrzeugen, bei welchem der dem Zapfen zugekehrte Teil des Kugelkopfes in einer Lagerpfanne aus Kunststoff im Gelenk— gehäuse ruht, der andere» abgesetzte Teil des Kugelkopfes an einer entsprechend gewölbten Lagerstelle am Deckel des Gelenkgehäuses anliegt und auf den Bund des Kugelkopfes eine sich am Deckel des Gelenkgehäuses abstützende Feder wirkt^ dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkopf in einer Ebene in seiner \ oder in der Nähe seiner Xquatorialebene abgesetzt ist, derart, dass der dem Zapfen entgegengesetzte Teil aus einem zylindrischen Körper grbestmöglicheη Durchmessers besteht, der von einem elastischen Glied, wie einer Feder, einem Federring oder einem Ring von Federkörpern umgeben ist, welche sich auf dem | Bund des Kugelkopfes einerseits und an dem Gelenkgeh äusedeckel\ 1 · Ball joint, especially for steering and control linkages of motor vehicles, in which the part of the ball head facing the pin rests in a bearing socket made of plastic in the joint housing, the other, detached part of the ball head rests on a correspondingly curved bearing point on the cover of the joint housing and a spring supported on the cover of the joint housing acts on the collar of the spherical head ^ characterized in that the spherical head is offset in a plane in its \ or in the vicinity of its xquatorial plane, such that the part opposite the pin consists of a cylindrical body as large as possible Diameter, which is surrounded by an elastic member, such as a spring, a spring ring or a ring of spring bodies, which is located on the | The ball head äusedeckel federal one hand and on the Gelenkgeh \ in der Nähe der Gelenkgehäusewandung andererseits abstützen und! auf dem zylindrischen Teil mit kugeliger Oberfläche eine Kappe, aus stossfestem Kunststoff, insbesondere Superpolyamid angeordnet ist, welche an einer kugelkalottenförmigen Auswölbung des Gelenkgehäusedeckels anliegt,on the other hand, support in the vicinity of the joint housing wall and! A cap made of impact-resistant plastic, in particular super polyamide, is arranged on the cylindrical part with a spherical surface is, which at a spherical cap-shaped bulge the joint housing cover is in contact, - 2 - .J :γ^ - 2 - .J: γ ^ 2. Kugelgelenk nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass der Federring oder die massiven Federkörper in Zylinder- oder Tonnenform aus elastischem Kunststoff,, insbesondere aus Polyamid, bestehen·2. Ball joint according to claim 1 »characterized in that the spring ring or the solid spring body in cylinder or barrel shape made of elastic plastic, in particular from Polyamide, consist 3· Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» dass der Federring bzw» die ringförmig angeordneten Federkörper einerseits an der Kappe auf dem zylindrischen Teil des Kugelkopfes und andererseits an der Innenwand des Gelenkgehäuses anliegen*3 · Ball joint according to claim 1 or 2, characterized in that » that the spring ring or »the annularly arranged spring body on the one hand on the cap on the cylindrical part of the Ball head and on the other hand on the inner wall of the joint housing * k* Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass an der Innenseite des Gelenkgehäusedeckels nach innen ragende Rippen zur Festlegung der Feder vorgesehen sind» k * Ball joint according to claim 1, characterized »that on the inside of the joint housing cover inwardly protruding ribs are provided to fix the spring»