DE3315658A1

DE3315658A1 - Kugelgelenk, insbesondere spurstangengelenk

Info

Publication number: DE3315658A1
Application number: DE19833315658
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. 4508 Bohmte Buhl; Paul 2844 Lemförde Westphal
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 1983-04-29
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1984-11-08
Also published as: FR2545168B1; ES278812U; BR8401975A; ES278812Y; US4577987A; FR2545168A1; DE3315658C2

Description

Kugelge1enk,insbesondere Spurstangengelenk

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft Kugelgelenke mit Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine innere Gelenkschale aus begrenzt elastischem Werkstoff mit hervorragenden Gleiteigenschaften, z.B. aus Kunststoff oder einem anderen Werkstoff mit vergleichbaren Eigenschaften, der sich durch Aushärtung in Formwerkzeugen gestalten läßt, bildet das Gelenklager für den Kugelkopf des Kugel zapfens, der auf der einen Seite aus dem Gehäuse herausgeführt ist, welches auf der gegenüberliegenden Seite einen Ver-

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schlußdeckel aufweist. Die mit Vorspannung in das Gehäuse eingesetzte Gelenkschale wird durch den Verschlußdeckel vielfach zusätzlich vorbelastet, so daß sie den Kugelkopf mit einer entsprechenden Vorspannung umschließt, wobei diese Vorspannung durch Änderung des Materialgefüges oder z.B. durch aufeinander abgestimmte Abmessungen vorbestimmt werden kann. Entsprechend ist das Reibungsmoment zwischen dem Außenmantel des Kugelzapfens und der Innenfläche der Gelenkschale, welches bei Winkelbewegungen des Gelenkzapfens gegenüber dem Gehäuse zu überwinden ist.

Bekannt ist die Anordnung von inneren Nuten im Material der Gelenkschale von Kugelgelenken zur Zufuhr und Aufnahme von Schmiermittel (DE-PS 11 05 738) und auch die Ausbildung von Querschnittseinengungen zur Erzielung einer gewissen Elastizität zwischen Tragzonen der Gelenkschale im Bereich des Kugelkopfes (EPA 00 20 214). Bei Kugelgelenken ist es ferner bekannt, an der einteiligen oder mehrteiligen Gelenkschale äußere Ringflächen auszubilden, die durch den eingesetzten Verschlußdeckel unter Vorspannung gehalten werden, die sich in der Gelenkschale ausbreitet, um das Reibungsmoment zwischen dem Kugelkopf und der Gelenkschale zu erhöhen und um Spielraum bei starker Gelenkbelastung und/oder Materialverschleiß auszugleichen, so daß die Standzeit des Gelenkes erhöht wird (DE-AS 12 92 952). Schließlich sind Kugelgelenke mit einer metallischen Gelenkschale, die durch elastische Pufferelemente im Gehäuse abgestützt ist, bekannt, bei denen dem Reibungsmoment bei der Gelenkbewegung ein Rückstellmoment entgegenwirkt (DE-AS 10 52 754). Dieses Rückstellmoment geht von einer Feder aus, die zwischen dem Verschlußdeckel und einer

planparallelen Stirnfläche eines etwa in der Äquatorialebene abgeschnittenen Kugelkopfes eingespannt ist, so daß die bei Winkelbewegungen des Gelenkzapfens gegenüber dem Gehäuse einseitig stärker belastete Feder ein Rückstellmoment auf die Planfläche des Kugelkopfes ausübt. Abgeflachte Kugelköpfe von Kugelgelenken sind auch aus anderen Veröffentlichungen bekannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Gelenkschale von Kugelgelenken mit den eingangs aufgeführten Merkmalen in der Weise zu gestalten, daß bei Gelenkbewegungen ein aus der Material spannung der Gelenkschale herrührendes Rückstellmoment den Gelenkbewegungen entgegenwirkt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung im wesentlichen vorgesehen, daß eine ringförmige Stützfläche der Gelenkschale im Bereich einer an sich bekannten Abflachung im Polbereich des Kugelkopfes außerhalb der Tragzone angeordnet ist und mit Vorspannung an der Abflachung des Kugelkopfes anliegt.
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Eine solche Ausbildung vermeidet die Anordnung eines zusätzlichen Bauteiles, insbesondere einer Feder, zur Erzielung eines der Winkel auslenkung des Gelenkzapfens gegenüber dem Gehäuse entgegenwirkenden Rück-Stellmoments. Letzteres wird lediglich durch eine besondere Form der Gelenkschale und durch einen entsprechend gestalteten Kugelkopf erreicht, erfordert also keinen zusätzlichen Herstellungsaufwand. Das Rückstellmoment wächst mit dem Grad der Winkelauslenkung des Gelenkzapfens und setzt daher der Winkelauslenkung steigenden Widerstand entgegen; beeinträchtigt aber nicht die Drehbewegung des Kugelkopfes in der Gelenkschale und gewährleistet die Rückkehr des Kugelkopfes in die Nullage.

Weitere besondere Gestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet. Die Ausbildung der Erfindungsmerkmale kann mit gleichem Vorteil sowohl bei einteiligen als auch bei mehrtei- !igen Gelenkschalen erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Meridianschnitt durch ein Kugelgelenk,

Fig. 2 einen in gleicher Ebene liegenden Schnitt durch eine Halbschale vor deren Einbau.

Das Beispiel zeigt ein Kugelgelenk aus einem Gehäuse 1, einem Gelenkzapfen 2 und einer Gelenkschale aus zwei Halbschalen 3 und 4. Der Gelenkzapfen 2 ist mit seinem Kugelkopf 5 in den Halbschalen 3 und 4 gelagert und zusammen mit diesen Halbschalen in das Gehäuse

-0 eingesetzt, welches durch den Verschlußdeckel 6 in bekannter Weise verschlossen ist. Ein Spalt 7 zwischen den Halbschalen 3 und 4 kann Schmiermittel aufnehmen. Zapfenseitig ist eine elastische Dichtungsmanschette

8 angeordnet.
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Der Kugelkopf 5 ist außerhalb der kugeligen Tragzone beiderseits der Äquatorial ebene abgeflacht, und im Bereich dieser Abflachung 9 weist die Gelenkschale, im Falle des Beispieles die Halbschale 3, eine Stütz- ^ fläche 10 auf, die an der Abflachung 9 mit einer Vorspannung anliegt, die durch den Verschlußdeckel 6 ausgeübt wird. Vorteilhaft ist die Ausbildung dieser Stützfläche 10 an einem durch eine innere Ausnehmung

11 der Halbschale begrenzten Ring orthogonalen Quer-55

Schnitts, der durch die Stützfläche und die am Verschlußdeckel 6 anliegende Rückfläche an zwei sich gegenüberliegenden Seiten begrenzt ist. Zweckmäßig ist die Verwendung eines innen ebenenVerschlußdeckel s und die Ausbildung ei ner zu dessen innerer Fläche in der Ruhelage planparallele Abflachung 9 am Kugelkopf. Nach einem besonderen Erfindungsgedanken wird die Gelenkschale 3 in der Weise ausgebildet, daß Deckelseitig zwischen der planparallel zum Deckel ausgebildeten Ringfläche, die die Rückfläche der Stützfläche 10 bildet, und ihren etwa zylindrischen Außenmantel im unverspannten Zustand eine von .innen nach außen geneigte Ringflächel2 aufweist. Dadurch wird der im Querschnitt orthogonale Ringteil der Halbschale 3 beim Verschließen des Gehäuses 1 durch den Verschlußdeckel 6 stärker unter Vorspannung gesetzt als der übrige Bereich der Gelenkschale, wie es zeichnerisch durch den Unterschied der Querschnitte der Halbschale 3 in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Je nach Neigung der Ringflächel2 zwischen dem Außenumfang und der erwähnten Rückfläche ist der Unterschied der Vorspannung in dem Ringteil rechtwinkligen Querschnitts und den übrigen Bereichen der Gelenkschale mehr oder weniger groß. Durch die Ringausnehmung 11 wird für ausreichende Elastizität zwischen dem Ringteil orthogonalen Querschnitts und der übrigen Gelenkschale gesorgt. Gleichzeitig kann diese Ausnehmung 11 ein Schmiermittel aufnehmen. Die Anordnung der Begrenzungsflächen des das Rückstellmoment bewirkenden Teils der Halbschale 3 im rechten Winkel zueinander betrifft lediglich die Beschreibung des Ausführungsbeispiels. Andere Ausbildungen sind zur Erreichung des gleichen Zieles möglich. Insbesondere können einteilige oder auch mehr als zweiteilige Schalen durch Formwerkzeuge oder durch mechanische Bearbeitung ausgebildet werden.

Leerseite

Claims

Kugel gelenk ,insbesondere Spurstangengelenk

Patentansprüche

J Kugelgelenk, insbesondere Spurstangengelenk für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Gehäuse, einem Gelenkzapfen mit einem Kugelkopf und einer in dem Gehäuse angeordneten Gelenkschale aus begrenzt elastischem Werkstoff, die den Kugelkopf in einer sich beiderseits der Aquatorial ebene erstreckenden Tragzone umschließt und Stützflächen aufweist, die durch umlaufende Ausnehmungen an der Innenseite der Gelenkschale gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Stützfläche (10) im Bereich einer an sich bekannten Abflachung (9) im Polbereich des Kugelkopfes (5) außerhalb der Tragzone angeordnet und mit Vorspannung an der Abflachung (9) des Kugelkopfes anliegt.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1 mit einem Gehäuse, welches auf der dem Gelenkzapfen gegenüberliegenden Seite durch einen Verschlußdeckel verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkschale (3, 4) deckelseitig auf der Rückseite der ringförmigen Stützfläche (10) planparallel zum Deckel ausgebildet und in diesem Bereich durch den Verschlußdeckel unter Vorspannung gehalten ist.
3. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkschale (3, 4) deckelseitig zwischen der planparallel zum Deckel ausgebildeten Ringfläche, die die Rückfläche der Stützfläche (10) bildet, und ihrem etwa zylindrischen Außenmantel im unverspannten Zustand eine von innen nach außen geneigte Ringfläche (12) aufweist.
4. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (10) und die dieser gegenüberliegende, zur Deckelebene planparallele Rückfläche Begrenzungsflächen eines Ringes mitrechtwinkligem Querschnitt bilden, welcher mit dem Kugelteil der Gelenkschale (3, 4) einstückig, jedoch elastisch nachgiebig verbunden ist.
5. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachung (9) des Kugelkopfes (5) planparallel zum flachen Verschlußdeckel (6) ausgebildet und der Ring mi t rechtwinkligem Querschnitt zwischen beiden unter elastischer Material verformung eingespannt ist.