DE4445251A1 - Befestigungsanordnung zwischen einem Innenteil und einem Außenteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zwischen einem Innenteil und einem Außenteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Befestigungsanordnungen sind aus der Praxis bekannt und beispielsweise durch Dübelverbindungen gegeben. Üblicherweise wird dabei in eine Aufnahmeöffnung beispielsweise ein Dübel eingebracht, der nachfolgend aufgespreizt wird, so daß er materialschlüssig in der Aufnahme fixiert ist.

Derartige Befestigungsanordnungen haben sich in der Praxis bestens bewährt, haben aber jeweils zur Voraussetzung, daß das Innenteil nach dem Einstecken in die Aufnahmeöffnung aufgespreizt wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung zu schaffen, bei der die materialschlüssige Fixierung beim Einsteckvorgang selbst realisiert wird, eine Aufgabe, die im Hinblick auf eine technisch einwandfreie und trotzdem preisgünstige Verankerung von Gelenken in anderweitigen Fahrzeugteilen, so insbesondere durch Lenker gebildeten Gelenkaufnahmen von besonderem Interesse ist, wenn die Lenker als Aluminiumteile in Schmiede- oder Gußqualität, insbesondere als Thixocasting-Teile ausgebildet sind und gegebenenfalls eine Vorbearbeitung nicht stattfindet.

Gemäß der Erfindung wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht, in dem davon ausgegangen wird, daß Innenteil und Außenteil aus Materialien unterschiedlicher Härte bestehen und daß die Außenumfangsflächen des Innenteils und die entsprechenden Innenumfangsflächen der Aufnahme zumindest über einen Teil ihrer Höhe etwa gleiche Konizität aufweisen, derart, daß Innenteil und Außenteil axial zusammengeführt werden können. Um dabei auch mit unbearbeiteten Aufnahmeöffnungen arbeiten zu können und trotzdem nicht nur eine Fixierung im zusammengebauten Zustand zu gewährleisten, sondern gegebenenfalls beim Zusammenführen auch eine wechselseitige Ausrichtung gezielt vornehmen zu können ist ferner vorgesehen, daß eine Umfangsfläche im Bereich der Konizität gestuft ist. Durch diese Stufung wird eine Materialverdrängung erreicht, wobei durch das verdrängte Material eine Fixierung von Innenteil und Außenteil in der gewünschten Position durch radiale und gegebenenfalls auch durch axiale Verspannung vorgenommen wird. Zur Steigerung des Effektes können über der Höhe der Umfangsfläche mehrere stufenförmige Absätze vorgesehen sein, wobei es zweckmäßig ist, diese stufenförmigen Absätze ringförmig umlaufend auszuführen. Entsprechendes kann auch durch Vergrößerung des Konuswinkels und/oder durch Vergrößerung der Einpreßtiefe erreicht werden.

Als besonders zweckmäßig erweist es sich, den stufenförmigen Absatz dem aus härterem Material bestehenden Teil, insbesondere dem Innenteil zuzuordnen, so daß die Umfangskanten der stufenförmigen Absätze quasi als Schneidkanten wirken und beim Einpressen des Innenteiles in das Außenteil jeweils Material in den durch die Stufe entstandenen Freiraum abdrängen. Die Konizität der Aufnahmeöffnung in Verbindung mit Stufenkanten, die mit ihren aufeinanderfolgenden Stufen eine einer konischen Innenumfangsfläche entsprechende Hüllkurve beschreiben führt dazu, daß die Stufenflanken gegenüber dem Konus als Hüllkurve ringförmige Hohlräume begrenzen. Um zur gewünschten Fixierung zu kommen ist der im Bereich der Stufenkanten gemessene Durchmesser bezogen auf die Einbaulage des Innenteils im Außenteil größer als der Durchmesser der konischen Aufnahmeöffnung auf Höhe der Stufenkante, so daß beim Einpressen des Innenteils in das Außenteil sich das Innenteil über die Stufenkante in das Außenteil eingräbt und die dadurch verdrängte Materialmenge in den durch den Stufensprung entstandenen Freiraum abdrängen kann. Diese Art der Bemessung führt dazu, daß auf die Stufenkanten folgende Ringbereiche von Innenteil und Außenteil spiel freie Führungsflächen bilden, wobei in Abhängigkeit von der Menge des bedrängten Materiales und dem Füllgrad des durch den Stufensprung entstandenen Freiraumes mit verdrängtem Material die Führungslänge vergrößert werden kann. Wird dabei, bevorzugt angrenzend an die Stufenkante in der den Freiraum begrenzenden Stufenflanke des Innenteils zusätzlich ein Hinterschnitt vorgesehen, so kann durch den Eingriff von verdrängtem Material in diesen Hinterschnitt zusätzlich und ohne Mehraufwand auch eine axiale Fixierung formschlüssig sichergestellt werden.

Abgesehen davon, daß bei Vertauschung der Materialpaarung Innenteil/Außenteil entsprechende Funktionen sichergestellt werden können, in dem nunmehr aus härterem Material gebildetem Außenteil die Stufung zugeordnet ist, ist im Rahmen der Erfindung eine weitere Lösungsmöglichkeit gegeben, bei der die Stufung dem aus weicherem Material bestehenden Teil zugeordnet wird. In diesem Fall kann der aus härterem Material bestehende Teil ungestuft konisch ausgebildet sein, so daß beim Zusammenfügen der Teile das Material der Stufen teilweise verdrängt wird, so daß sich im Verdrängungsbereich Zonen bilden, in denen die beiden Teile spielfrei gegeneinander abgestützt sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung und den Ansprüchen zu entnehmen.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Befestigung eines Gelenkes in einem Lenkerarm eines Kraftfahr­ zeuges nach Abschluß der Montage,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei ein Zwischenstadium des Montagevorganges gezeigt,

Fig. 3 die Einzelheit III gemäß Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung für die Lagerung der Radnabe in der Aufnahmebohrung eines Achsschenkels,

Fig. 5 eine Ausschnittsvergrößerung der Einzelheit V in Fig. 4, und

Fig. 6 die Befestigungsanordnung für ein Lenkerlager eines Radführungslenkers gegenüber einem anderen Fahrzeugteil über eine Buchse.

In Fig. 1 ist mit 1 ein als Radführungsglied eines Kraftfahrzeuges dienender Lenker 1 grundsätzlich bekannter Bauart dargestellt, der zur radseitigen Verbindung mit einem hier nicht weiter dargestellten Achsschenkel oder einem sonstigen Teil der Radführung mit einem Kugelgelenk 2 verbunden ist. Der Lenker ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Thixocasting-Teil, also ein Aluminiumteil aus Aluminium mit hoher Zähigkeit, das quasi knetfähig ist.

In dem Kopf 3 des Lenkers 1, der in der Befestigungsanordnung das Außenteil bildet, ist eine Aufnahmeöffnung 4 für die Gelenkkugel 5 des Kugelgelenkes 2 vorgesehen, und es ist die Gelenkkugel 5 unter Zwischenschaltung des Gehäuses 6 des Kugelgelenkes 2 als Innenteil der Befestigungsanordnung in der Aufnahmeöffnung 4 angeordnet. Die Aufnahmeöffnung 4 ist als Aufnahme für das Gehäuse 6 nicht bearbeitet. Die Aufnahmeöffnung 4 weist hierfür in ihrem oberen, offenen Bereich eine Innenkontur auf, die der Außenkontur des Gehäuses 6 im wesentlichen entspricht, wobei das Gehäuse 6 als Ringkörper ausgebildet ist, der insgesamt mit 7 bezeichnet ist und der bei über seine Länge außenseitig gestuftem Querschnitt gegen den Boden 8 der Aufnahmeöffnung 4 in einem Hals 9 ausläuft, welcher mit einem flanschartig verbreiterten Ringbund 10 auf der vom Boden 8 abgewandten Seite versehen ist. Die Außenumfangsfläche des Halses 9 ist, wie insbesondere aus Fig. 3 näher zu erkennen, gestuft ausgebildet und mit 11 bezeichnet. Der Außenumfangsfläche 11 des Halses 9 des Ringkörpers 7 entspricht am Außenteil, das durch den Kopf 3 des Lenkers 1 gebildet wird, die Innenumfangsfläche 12 der Aufnahmeöffnung 4.

Der Ringkörper 7 ist in der Aufnahmeöffnung 4 unter anderem dadurch axial fixiert, daß der flanschartige Ringbund 10 auf seiner vom Boden 8 abgewandten Stirnseite bei montiertem Gelenk vom eingerollten Rand 13 der Aufnahmeöffnung 4 des Lenkers 1 übergriffen ist. Ferner ist der Ringbund 10 auf der entsprechenden Stirnseite mit einer ringförmigen Halterung 14 für eine Dichtmanschette 15 versehen, die mit ihrem Hals den Zapfen 16 des Kugelgelenkes übergreift. Die Gelenkkugel 5 ist im Gehäuse 6 über eine geschlitzte Kunststoffschale 17 gelagert, die hier nicht weiter erläutert ist und die in axialer Richtung über einen Bund 18 zwischen dem Kopf 3 als Außenteil und dem Ringkörper 7 des Gehäuses 6 als Innenteil axial fixiert ist.

Fig. 2 und 3 zeigen ein Zwischenstadium der Montage des Kugelgelenkes 2 in der Aufnahmeöffnung 4 des Lenkers 1. Das Kugelgelenk 2 bildet dabei eine vorgefertigte Einheit, die in die Aufnahmeöffnung 4 axial hineingepreßt wird. Die gegebenenfalls nicht bearbeitete Aufnahmeöffnung 4 weist für die Innenumfangsfläche 12 einen in Einsteckrichtung (Pfeil 19) leicht konischen Verlauf auf, wobei die Konizität bevorzugt in der Größenordnung zwischen 3° und 8° liegt und im Ausführungsbeispiel 6° beträgt, was sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Einen entsprechend konischen Verlauf weist die Außenumfangsfläche 11 des Ringkörpers auf, wobei auf der Außenumfangsfläche lediglich die Stufenkanten 20 liegen, und die zwischen aufeinanderfolgenden Kanten 20 liegenden Stufenflanken 21 demgegenüber zurückspringende Bereiche der Außenumfangsfläche bilden.

Am stirnseitigen Ende 22 des Ringkörpers 7, an dem eine Stufenkante 20 liegt, folgt auf die Stufenkante 20 radial nach innen eine ringförmige Einbuchtung 23. Analog zu den Stufenkanten 20 im Bereich des Halses 9 des Ringkörpers 7 ist eine weitere Stufenkante 24 der Stirnseite 25 des Ringbundes 10 zugeordnet, wobei radial innen anschließend an die Stufenkante 24 eine ringförmige Einbuchtung 26 vorgesehen ist. Auch der Ringbund 10 bildet eine Stufenflanke 27, und dieser Stufenflanke ist zugeordnet ein Abschnitt 28 der Innenumfangsfläche, der analog zur Innenumfangfläche 12 konisch gegen den Boden 8 verläuft, wobei die Konizität in diesem Bereich bevorzugt kleiner ist als die Konizität im Bereich der Aufnahmeöffnung 4, die bei kleinerem Durchmesser den Hals 9 des Ringkörpers 7 aufnimmt.

In den Darstellungen gemäß Fig. 2 und 3 ist, wie bereits angemerkt, eine Zwischenlage des Montagevorganges dargestellt, bei der die Konen der Außenumfangsfläche 11 und der Innenumfangsfläche 12 auf Berührung liegen. Das bedeutet, da der Konus der Innenumfangsfläche 11 durch die Stufenkanten 20 bestimmt wird, daß die Stufenkanten 20 an der Innenumfangsfläche 12 anliegen. In dieser Position befindet sich der Mittelpunkt 29′ der Gelenkkugel 5 noch in einem Abstand X zum Mittelpunkt 29 in fertig montierter Lage (Fig. 1), und das weitere Einschieben des Gehäuses 6 des Gelenkes 2 in die Aufnahmeöffnung 4 ist nur möglich, wenn über die Stufenkanten 20 bzw. auch 24 Material des Kopfes 3 verdrängt und in die Ringräume 30 abgedrängt wird, die durch die Stufenflanken 21 und den Umfang der Aufnahmeöffnung 4 begrenzt werden. Das verdrängte Material staut sich dabei in dem jeweiligen Ringraum im Bereich der jeweiligen Stufenkante 20, so daß sich eine Verlängerung der Führungszone ergibt, die dadurch entsteht, daß die Stufenflanke 20 jeweils über eine der Höhe X entsprechende Länge in den Umfang der Aufnahmeöffnung 4 hineinschneidet, wodurch sich über eine der Höhe X entsprechende Ringzone eine spielfreie Verbindung zwischen dem Gehäuse 6 und dem Kopf 3 ergibt.

In der Funktion entspricht dem Ringraum 30 bezüglich der in Einsteckrichtung vordersten Stufenkante 20 sowie der Stufenkante 24 jeweils die ringförmige Einbuchtung 23 bzw. 26, in die das durch die Überschneidung verdrängte Material ebenfalls abgedrängt wird, so daß durch die Materialverdrängung das Einpressen des Gehäuses 6 bis an die Stirnflächen 31 und 32 der Aufnahmeöffnung 4 nicht behindert wird.

In Fig. 3 ist strichliniert angedeutet, daß die Stufenflanken 21 nahe den Stufenkanten 20 auch mit einem bevorzugt ringförmig umlaufenden Hinterschnitt 33 versehen sein können. Die Position dieses Hinterschnitts 33 ist bevorzugt so gewählt, daß durch die Stufenflanke verdrängtes Material in diesen eingreift und diesen gegebenenfalls auch füllt. Hierdurch ergibt sich eine axiale Verankerung des Gehäuses 6 gegenüber dem Kopf 3 ergänzend zum Rand 13.

Über den Rand 13 und die zumindest im Bereich der Stufenkanten 20 spielfreie Verbindung zwischen dem Gehäuse 6 und dem Kopf 3 wird auch erreicht, daß Wasser oder Feuchtigkeit über die Aufnahmeöffnung 4 nicht in den Gelenkraum gelangen kann.

Bei der vorstehenden Schilderung ist davon ausgegangen, daß das Gehäuse 6 einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zur Folge aus härterem Material, beispielsweise Stahl als der Lenker im Bereich des Kopfes ist, wobei der Lenker insgesamt bevorzugt im Thixocasting-Verfahren hergestellt sein kann und aus Aluminium besteht.

Hier nicht weiter dargestellt ist eine weitere im Rahmen der Erfindung liegende Möglichkeit, bei der die Stufen der Innenumfangsfläche der Aufnahmeöffnung zugeordnet sind, während die Außenumfangsfläche des Gehäuses verlaufend konisch ist. In diesem Fall erfolgt eine Materialverdrängung im Bereich der Stufenkanten, und die Stufen werden durch den Konus des Gehäuses 6 quasi wie durch einen Dorn verdrängt, mit der Folge, daß sich ebenfalls wiederum eine spiel freie Führung zwischen dem Gehäuse des Kugelgelenkes und der Aufnahmeöffnung des Lenkers ergibt.

Fig. 4 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Befestigungsprinzipes für die Innenschale 31 eines Lagers 30, das zwischen dem Achszapfen 32 einer Radnabe und einem Achsschenkel 33 angeordnet ist.

Die Verbindung der Lagerschale 31 gegenüber der Lagerbohrung 34 des Achsschenkels zeigt Fig. 5 in vergrößerter Darstellung, und es gilt bezüglich der hier gezeigten Befestigung das in Verbindung mit Fig. 2 und 3 Gesagte, auf das hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung für ein elastisches Lager 40, das in dem Auge 41 eines Lenkers 42 angeordnet ist, wobei das elastische Lager eine Innenbuchse 43 und eine Außenbuchse 44 aufweist, zwischen denen ein Elastomer 45 als Abstützmittel liegt.

Die Außenbuchse 44 ist in der erfindungsgemäßen Art im Auge 41 des Lenkers angeordnet, wobei wiederum auf die diesbezüglichen Darlegungen zu Fig. 2 und 3 ausdrücklich verwiesen wird.

Sowohl bei der Darstellung gemäß Fig. 4 und 5 wie auch gemäß Fig. 6 wird im übrigen davon ausgegangen, daß der aufnehmende Teil, also der Achsschenkel 33 bzw. der Lenker 42 aus weicherem Material als die Lagerschale 31 bzw. die Außenbuchse 44 besteht.

Die erfindungsgemäße Befestigungsart ermöglicht es, entsprechende Abweichungen in Form der Aufnahmeöffnung, bezogen auf den Außenumfang des Gehäuses, durch Verformung der Aufnahmeöffnung beim Einpressen des Gehäuses auszugleichen, so daß auf eine Vorbearbeitung der Aufnahmeöffnung verzichtet werden kann.

Claims (14)

1. Befestigungsanordnung zwischen einem Innenteil und einem Außenteil, bei der Innenteil und Außenteil axial ineinander steckbar sind und das Innenteil über ein Außenumfangsfläche spielfrei in einer Aufnahmeöffnung des Außenteiles materialschlüssig fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Innenteil (Kugelgelenk 2) und Außenteil (Kopf 3) aus Materialien unterschiedlicher Härte bestehen, daß die Umfangsfläche (11) des Innenteils (2) und die entsprechende Innenumfangsfläche (12) der Aufnahmeöffnung zumindest über einen Teil ihrer Höhe etwa gleiche Konizität aufweisen und daß wenigstens ein stufenförmiger Absatz im Bereich der Konizität an einer Umfangsfläche (11) vorgesehen ist.

2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stufenförmige Absatz ringförmig ist.

3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die Höhe der Umfangsfläche (11) mehrere stufenförmige Absätze vorgesehen sind.

4. Befestigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der stufenförmige Absatz dem aus härterem Material bestehenden Teil (Innenteil 2) zugeordnet ist.

5. Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stufenförmige Absatz dem Innenteil (2) zugeordnet ist.

6. Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stufenförmige Absatz dem Außenteil zugeordnet ist.

7. Befestigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenkanten (20) in der Umfangsfläche des die Stufen enthaltenden Teiles liegen.

8. Befestigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in einer Stufenflanke (21) ein hinterschnittener Bereich (33) vorgesehen ist.

9. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stufenförmige Absatz dem aus weicherem Material bestehenden Teil zugeordnet ist.

10. Befestigungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der konischen Außenumfangsfläche (11) des aus hartem Material bestehenden Teiles wenigstens ein hinterschnittener Bereich vorgesehen ist.

11. Befestigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil durch das Gehäuse (6) eines Kugelgelenkes (2) gebildet ist.

12. Befestigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil durch den Mantel eines Lagerkörpers gebildet ist.

13. Befestigungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil durch einen Lenker, insbesondere einen Radführungslenker gebildet ist.

14. Befestigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil durch eine Lageraufnahme gebildet ist.