DE4138609C2 - Kugelhülsen-Zentralgelenk - Google Patents
Kugelhülsen-ZentralgelenkInfo
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
- B60G7/005—Ball joints
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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- B60G2204/40—Auxiliary suspension parts; Adjustment of suspensions
- B60G2204/416—Ball or spherical joints
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kugelhülsen-Zentralgelenk für
Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Gattungsbildende Merkmale eines solchen Gelenks sind aus der
VDI-Zeitung 99 (1957), S. 193 bekannt. In dieser Druckschrift ist ein Gelenk
offenbart, bei dem zwischen einer Gelenkkugel und einem
Gelenkgehäuse eine elastische Einlage vorgespannt eingesetzt
ist, um eine kardanische Beweglichkeit durch molekulare
Verformung der Einlage zu ermöglichen, wobei die Einlage in der
Äquatorebene geteilt ist und die Teile im vormontierten Zustand
bei spannungsfreiem Elastomer einen Abstand voneinander
aufweisen, aber im Gelenkgehäuse bis zur gegenseitigen
Berührung zusammengepreßt sind. Ein solches Lager kann auch aus
segmentförmig ausgebildeten Teilen zusammengebaut sein.
Aus der DE-OS 19 18 129 ist ein Radial-Elastomerlager bekannt,
bei dem eine einen Federkörper aus mehrschichtig mit Einlagen
aus festem Werkstoff umgebende Außenschale in Umfangsrichtung
geteilt ist und die beiden dadurch gebildeten Ringe sich mit
Keilflächen konzentrisch umgeben, so daß das axiale
Hineindrücken des geschlitzten inneren Ringes in den äußeren
Ring zu einer radialen Verspannung in dem Elastomer führt. Bei
der Ausbildung nach Fig. 4 dieser Druckschrift ist das
Innenteil des Gelenks als Gelenkkugel mit nach einander
gegenüberliegenden Seiten herausgeführten Befestigungsenden
ausgebildet, jedoch drehbar im Federkörper gelagert. Axial ist
ein solches Radiallager im wesentlichen nicht belastbar.
Bekannt ist aus dieser Druckschrift die Vorspannung des
Elastomers im Federkörper, die Ausbildung schlitzförmiger
Ausnehmungen in den Einlagen des Elastomers im Federkörper und
die Teilung des Federkörpers in einer Achsebene des
Lagerinnenteils. Für die Verwendung als ausschließlich durch
molekulare Verformungsarbeit des Federkörpers wirksames
Kugelzapfen-Zentralgelenk, zum Beispiel entsprechend der
DE 37 35 089 C2, ist dieses bekannte Radialgelenk nicht geeignet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kugelhülsen-Zentralgelenk,
bei dem durch molekulare Verformung eines Elastomers in einem
Federkörper Einfederungen aus radialen und axialen Belastungen
gedämpft und kardanische Auslenkungen kompensiert werden, in
der Weise auszubilden, daß größere Winkelauslenkungen bei
geringer Federsteifigkeit möglichst rückstellkräftefrei
kompensiert und radiale sowie axiale Belastungen besser
aufgenommen werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Ausbildung eines
eingangs genannten Kugelhülsen-Zentralgelenks mit Merkmalen
nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.
Auf diese Weise werden zwei Federpakete gebildet, die axial
gegeneinander verspannt sind, so daß bei einer kardanischen
Auslenkung des Innenteils die Kraft aus dem vorgespannten
Elastomer der Federpakete die Bewegung unterstützt und somit
auf den Kugelkörper geringere Rückstellmomente wirksam werden.
In dieser Hinsicht werden somit die Vorteile eines reinen
Molekulargelenks mit den Vorteilen eines Gleitlagers verbunden.
Außerdem bewirkt die durch die Erfindungsmerkmale erreichte,
gegensinnige Verspannung des Elastomers im Federkörper eine
hohe Radialsteifigkeit des Gelenks und führt somit zu
verbesserten Eigenschaften bei radialer, aber auch bei axialer
Belastung.
Von besonderem Vorteil ist die Gestaltung des Federkörpers aus
Schichten eines Elastomers mit unterschiedlicher Shorehärte in
den einzelnen Schichten und die Möglichkeit der Einflußnahme
auf die elastischen Eigenschaften des Gelenks durch
geschlitzte, insbesondere einseitig vom Rand her geschlitzte,
Einlagen, unregelmäßig geformte Einlagen, durch Bildung der
Einlagen aus Segmenten und so weiter. Gegebenenfalls kann auch
die Außenschale Ausnehmungen, zum Beispiel Schlitze, aufweisen
oder aus Segmenten zusammengesetzt sein.
Auf der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen der
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die inneren, in dem
Gehäuse angeordneten Teile eines Zentralgelenks
vorspannungsfrei vor der Montage,
Fig. 2 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 nach dem
Einbau in das Gehäuse,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine halbschalenförmige
Einlage des Federkörpers und
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Ausbildung nach
Fig. 3.
In dem beispielsweise dargestellten Kugelhülsen-Zentralgelenk
ist die innere Gelenkkugel 1 auf einem diese abstützenden
Zapfen 2 angeordnet. In einer sich beiderseits der Äquatorebene
3 erstreckenden Zone umschließt ein Federkörper 4 die
Gelenkkugel 1 und ist seinerseits in einer Außenschale 5
angeordnet, die in das Gehäuse 6 des Zentralgelenks eingesetzt
ist. Der Federkörper 4 ist mehrschichtig mit Einlagen 7
aufgebaut und besteht aus einem Elastomer, welcher in den
einzelnen Schichten eine unterschiedliche Shorehärte aufweisen
kann. Dabei kann es unter Umständen von besonderem Vorteil
sein, die Shorehärte des Elastomers in der polseitigen Hälfte
des Gelenks anders zu wählen als in der zapfenseitigen Hälfte.
Die Einlagen 7 sind dagegen aus einem festen Werkstoff
hergestellt. Diese Einlagen können auch eine von der Kugelform
abweichende Geometrie aufweisen. Die Innenfläche der inneren
Schicht des Federkörpers 4 ist festhaftend auf der Oberfläche
der Gelenkkugel 1 und die Außenfläche der äußeren Schicht des
Federkörpers ist festhaftend an der Innenfläche der Außenschale
5 angeordnet. Molekulargelenke mit mehrschichtigen Federkörpern
zwischen einer inneren Gelenkkugel und einem äußeren Gehäuse
sind an sich bekannt.
Erfindungsgemäß ist die Außenschale 5 und ist die Einlage 7
oder sind gegebenenfalls mehrere mit Abstand voneinander
angeordnete Einlagen des Elastomers des Federkörpers 4 in der
Äquatorebene 3 geteilt. Dabei sind die Teile bei
spannungsfreiem Elastomer im vormontierten Zustand entsprechend
der Darstellung in Fig. 1 axial mit einem Abstand voneinander
ausgebildet, der auf die gewünschte Vorspannung in den
elastomeren Schichten des Federkörpers 4 abgestimmt ist. Die
gemäß der Darstellung in Fig. 1 vorgefertigten inneren Teile
des Zentralgelenks werden anschließend in das Gehäuse 6
eingesetzt und axial verpreßt, wobei-sich die eine Hälfte der
Außenschale gegen eine Innenschulter des Gehäuses abstützt und
die andere Hälfte der Außenschale anschließend durch einen
Federring 9 oder dergleichen gesichert wird. In der Einbaulage
berühren sich die an der Äquatorebene 3 einander
gegenüberliegenden Stirnflächen der Außenschale 5 und der
Einlage 7 bzw. eventuell mehrerer Einlagen. Bei dieser axialen
Verpressung der beiderseits der Äquatorebene 3 liegenden
Hälften der inneren Teile des Zentralgelenks werden in den
elastomeren Schichten des Federkörpers 4 beider Hälften
Vorspannungen aufgebaut, die in einander entgegengesetzter
Richtung wirksam sind, so daß bei kardanischen Winkelbewegungen
der Gelenkkugel 1 gegenüber dem Gehäuse 6 eine nach außen im
wesentlichen rückstellkräftefreie molekulare Verformung in den
Elastomerschichten des Federkörpers 4 erfolgt, wie es auch von
Gleitlagern her bekannt ist. Zur Beeinflussung der elastischen
Eigenschaften eines mit den Erfindungsmerkmalen ausgestatteten
Kugelhülsen-Zentralgelenks kann die Einlage 7 bzw. können die
Einlagen 7 entsprechend geeignete Ausnehmungen 8, zum Beispiel
an einem Ende offene Schlitze, entsprechend der Darstellung in
den Fig. 3 und 4 aufweisen, zum Beispiel abwechselnd zur
Äquatorebene und zum Pol hin. Anstelle solcher Ausnehmungen 8
sind auch Ausnehmungen mit anderen Geometrien oder Einlagen aus
zu einer Halbschale zusammengesetzten Segmenten oder
dergleichen möglich. Ebenso kann auch die Außenschale 5 mit
Ausnehmungen versehen oder aus Segmenten zusammengesetzt sein.
Bevorzugtes Einsatzgebiet für Gelenklager nach der Erfindung
sind Nutzkraftfahrzeuge mit Gasfederung, weil das Gelenk die
hier geforderten großen Einfederungen und Winkelauslenkungen
kompensiert.
Claims (5)
1. Kugelhülsen-Zentralgelenk für Kraftfahrzeuge, bestehend
aus einer inneren Gelenkkugel, einem
äußeren Gehäuse und einem die Gelenkkugel in
einer sich beiderseits der Äquatorebene erstreckenden
Zone umschließenden,
aus einem vorgespannt eingebauten Elastomer bestehenden
Federkörper,
welcher
in einer in das Gehäuse eingesetzten Außenschale
und auf der Gelenkkugel festhaftend angeordnet ist,
bei dem die Außenschale und der Federkörper in
der Äquatorebene geteilt sind, wobei die Teile bei
spannungsfreiem Elastomer im vormontierten Zustand
axial einen Spalt bilden, der
im an die Gelenkkugel angrenzenden Bereich des Federkörpers
kleiner ist als im an die Außenschale
angrenzenden Bereich, und im Gehäuse bis zur gegenseitigen
Berührung in der Äquatorebene zusammengedrückt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß
der Federkörper (4) mehrschichtig mit Einlagen (7) aus
festem Werkstoff ausgebildet ist und daß das
Elastomer mehrere Schichten mit unterschiedlichen
Härtegraden aufweist.
2. Kugelhülsen-Zentralgelenk nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einlagen (7) des Federkörpers (4)
schlitzförmige, an einem Ende offene Ausnehmungen (8)
aufweisen.
3. Kugelhülsen-Zentralgelenk nach Anspruchs 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten des. Elastomers des
Federkörpers (4) in der polseitigen Hälfte des Gelenks einen
anderen Härtegrad als in der zapfenseitigen Hälfte des Gelenks
aufweisen.
4. Kugelhülsen-Zentralgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (7) im Elastomer des
Federkörpers (4) eine von der Kugelform abweichende Geometrie
aufweisen.
5. Kugelhülsen-Zentralgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (7) im Elastomer des
Federkörpers (4) und/oder die Außenschale (5) aus Segmenten
gebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914138609 DE4138609C2 (de) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Kugelhülsen-Zentralgelenk |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914138609 DE4138609C2 (de) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Kugelhülsen-Zentralgelenk |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4138609A1 DE4138609A1 (de) | 1993-05-27 |
DE4138609C2 true DE4138609C2 (de) | 1997-07-17 |
Family
ID=6445467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914138609 Expired - Lifetime DE4138609C2 (de) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Kugelhülsen-Zentralgelenk |
Country Status (1)
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Owner name: ZF LEMFOERDER METALLWAREN AG, 49448 LEMFOERDE, DE |
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