WO2020083589A1

WO2020083589A1 - Innenteil für ein molekulargelenk eines fahrwerklenkers

Info

Publication number: WO2020083589A1
Application number: PCT/EP2019/075581
Authority: WO
Inventors: Timo Küpker; Christian Gravemeyer; Werner Schmudde
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-04-30
Also published as: DE102018218266A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Innenteil (10) für ein Molekulargelenk (11) eines Fahrwerklenkers (12). Das Innenteil (10) weist ein sich in dessen Axialrichtung (a) erstreckendes Kugelstück (13) mit einem, zumindest im Wesentlichen, kugelförmigen Lagerbereich (14) auf, der von einem einstückigen Elastomerkörper (15) ringförmig umschließend eingefasst ist. Das Innenteil (10) zeichnet sich dadurch aus, dass, bei Betrachtung in Axialrichtung (a) des Kugelstücks (13), beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs (14) jeweils eine, das Kugelstück (13) zylindermantelförmig umlaufende und zugleich unbearbeitete, Abdichtfläche (18) angeordnet ist. Die beiden Abdichtflächen (18) sind dazu geeignet, bei einer Herstellung des Elastomerkörpers (15) in einem Elastomer-Spritzgießverfahren ein ungewolltes Austreten einer zunächst dünnflüssigen Elastomermasse zu verhindern. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Fahrwerklenker (12) mit einem Molekulargelenk (11) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Innenteils (10) für ein Molekulargelenk (11).

Description

Innenteil für ein Molekularqelenk eines Fahrwerklenkers

Die Erfindung betrifft ein Innenteil für ein Molekulargelenk eines Fahrwerklenkers und einen Fahrwerklenker mit einem Molekulargelenk, sowie ein Verfahren zur Herstel- lung eines Innenteils für ein Molekulargelenk, gemäß den Oberbegriffen der unab- hängigen Patentansprüche.

Molekulargelenke, die auch als Pratzen gelenke bezeichnet werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt und weisen ein Gehäuse sowie ein Innenteil auf, wobei das Innenteil im Einbauzustand unter Vorspannung in dem Gehäuse festgelegt ist. Das Gehäuse selbst ist üblicherweise Bestandteil eines Fahrwerklenkers. Das Innen- teil beinhaltet ein sich in dessen Axialrichtung erstreckendes Kugelstück, das quasi als eine Achse des Molekulargelenks wirkt. Das Kugelstück weist einen, zumindest im Wesentlichen, kugelförmigen Lagerbereich auf, der von einem einstückigen Elastomerkörper ringförmig umschließend eingefasst ist. Das Kugelstück lässt sich unter Krafteinwirkung relativ zu dem Gehäuse bewegen, wobei das Material des Elastomerkörpers Rückstellungseigenschaften aufweist, die nach Fortfall der

Krafteinwirkung eine Rückkehr des Kugelstücks in seine nicht ausgelenkte Nulllage bewirken. Molekulargelenke werden häufig in Kraftfahrzeugen, insbesondere Nutz- fahrzeugen zum Transport von Personen und/oder Gütern, verwendet und verbinden dort beispielsweise Fahrwerklenker mit einem Fahrzeugrahmen. Der Elastomerkör- per bewirkt im Einbauzustand durch molekulare Verformung einen Ausgleich axialer und/oder radialer und/oder torsionaler und/oder kardanischer Verschwenkungen des Kugelstücks relativ zu dem aufnehmenden Gehäuse. Auf diese Weise kann bei- spielsweise eine Starrachse über Fahrwerklenker, die mit Molekulargelenken verse- hen sind, gelenkig an einen Fahrzeugrahmen angebunden sein.

Aus der DE 41 38 582 C1 ist ein als Gelenklager bezeichnetes Molekulargelenk zur Lagerung von Lenkern in Kraftfahrzeugen bekannt. Das Molekulargelenk weist ein Gehäuse und ein als metallisches Innenteil bezeichnetes Kugelstück auf, sowie ei- nen zwischen beiden angeordneten Elastomerkörper. Der Elastomerkörper ist in ei- nem Zusammenbauzustand axial zwischen zwei Blechringen eingespannt, die auch als Stützringe bezeichnet werden. Das Kugelstück weist in seiner axialen Mitte einen im Wesentlichen kugelförmigen Lagerbereich auf, der von dem einstückigen

Elastomerkörper ringförmig umschließend eingefasst ist.

Derartige Elastomerkörper werden in der Serienfertigung allgemein im Elastomer- Spritzgieß-Verfahren hergestellt. Elastomere sind im Fließbereich sehr dünnflüssig und weisen in diesem Zustand eine sehr geringe Viskosität auf. Daher ist es erforder- lich, dass kugelstückseitige Abdichtflächen beidseits des kugelförmigen Lagerbe- reichs eine relativ hohe Formgenauigkeit und zugleich auch eine relativ hohe Ober- flächengüte aufweisen, um beim Elastomer-Spritzgießen ein Entweichen der in die- sem Zustand sehr dünnflüssigen Elastomermasse zu verhindern. Kugelstücke, die als Schmiedeteile, insbesondere Gesenkschmiedeteile, ausgelegt sind und herstel- lungsbedingt eine relativ geringe Formgenauigkeit und Oberflächengüte aufweisen, können im Bereich der Abdichtflächen daher nicht im Rohzustand belassen werden. Vielmehr ist eine nachträgliche spanende Bearbeitung, in der Regel eine Drehbear- beitung, der Abdichtflächen erforderlich, um die erforderliche Formgenauigkeit und Oberflächengüte zu erreichen. Diese Bearbeitung stellt allerdings einen zusätzlichen Arbeitsgang dar, der mit einem entsprechenden Aufwand verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Innenteil für ein Molekulargelenk eines Fahrwerk- lenkers bereitzustellen, bei dem durch eine alternative Ausgestaltung des Innenteils auf eine spanende Bearbeitung der Abdichtflächen verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Innenteil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.

Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran- sprüche. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus der Be- schreibung und aus den Zeichnungsfiguren.

Die Erfindung sieht demnach ein Innenteil für ein Molekulargelenk eines Fahrwerk- lenkers vor. Das Innenteil weist ein sich in dessen Axialrichtung erstreckendes Ku- gelstück mit einem, zumindest im Wesentlichen, kugelförmigen Lagerbereich auf. Der Lagerbereich ist von einem einstückigen Elastomerkörper ringförmig umschließend eingefasst. Erfindungsgemäß ist, bei Betrachtung in Axialrichtung des Kugelstücks, beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs jeweils eine, das Kugelstück zylinderman- telförmig umlaufende und zugleich unbearbeitete, Abdichtfläche angeordnet, wobei die beiden Abdichtflächen dazu geeignet sind, bei einer Herstellung des Elastomer- körpers in einem Elastomer-Spritzgießverfahren ein ungewolltes Austreten einer zu- nächst dünnflüssigen Elastomermasse zu verhindern.

Bei den beiden unbearbeiteten Abdichtflächen handelt es sich insbesondere um Flä- chen, die in ihrem Rohzustand verbleiben, wobei der Rohzustand insbesondere durch Urformen oder Umformen erzeugt ist. Insbesondere sind die Abdichtflächen nicht Oberflächen des eigentlichen Kugelstücks. Bei dem Kugelstück handelt es sich vorzugsweise um ein umgeformtes Kugelstück, insbesondere ein durch eine Massiv- umformung hergestelltes Kugelstück. Bevorzugt handelt es sich bei dem Kugelstück um ein Schmiedeteil, insbesondere ein Gesenkschmiedeteil. Alternativ ist auch ein Gussteil vorstellbar. Insbesondere verbleibt eine Außenumfangsfläche des Kugel- stücks im Bereich der beiden Abdichtflächen in einem unbearbeiteten Rohzustand. Dies hat bei einem geschmiedeten Kugelstück den Vorteil, dass eine Durchtrennung von tragenden Werkstofffasern durch eine Zerspanoperation vermieden wird und somit der Vorteil des Schmiedens, nämlich die unterbrechungsfrei durchgehenden Werkstofffasern, erhalten bleibt. Auch bei gegossenen Kugelstücken ist es vorteilhaft, wenn diese in ihrem Rohzustand verbleiben können und eine sogenannte Gusshaut unversehrt bleiben kann. Für die Belastbarkeit von Kugelstücken im Fährbetrieb ist es von besonderem Vorteil, wenn gerade die im Bereich der beiden Abdichtflächen liegenden, also jeweils neben dem kugelförmigen Lagerbereich angeordneten, Au- ßenumfangsfläche des Kugelstücks in einem unversehrten Rohzustand verbleiben können, weil gerade hier im Fährbetrieb erhöhte Beanspruchungen auftreten. Sollte hingegen eine spanende Bearbeitung des Kugelstücks an einem oder zwei axial endseitig angeordneten Befestigungsbereich(en) erforderlich sein, ist dies in Bezug auf die Festigkeitseigenschaften des Kugelstücks als unkritisch anzusehen.

Vorteilhaft stellen die Abdichtflächen zugleich Außenumfangsflächen von Abdichtvo- lumina dar, die das Kugelstück jeweils ringförmig umschließen. Insbesondere weist das Innenteil genau zwei Abdichtvolumina auf. Vorzugsweise liegen die Abdichtvo- lumina jeweils unmittelbar an einer Außenumfangsfläche, insbesondere einer im Rohzustand belassenen Außenumfangsfläche, des Kugelstücks an. Insbesondere sind die Abdichtvolumina formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüs- sig mit der unbearbeiteten Außenumfangsfläche des Kugelstücks verbunden. Insbe- sondere sind die Abdichtvolumina an die unbearbeitete Außenumfangsfläche des Kugelstücks angeformt, insbesondere dichtend angeformt. Insbesondere sind die Abdichtvolumina durch ein Urform verfahren an die unbearbeitete Außenumfangsflä- che des Kugelstücks angeformt. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass Formab- weichungen und/oder Oberflächenbeeinträchtigungen des Kugelstücks im Bereich der Abdichtflächen ausgeglichen werden können. Derartige Formabweichungen kön- nen beispielsweise bei einem geschmiedeten Kugelstück in einem Schmiedegrat be- gründet liegen.

Bevorzugt ist zumindest ein Abdichtvolumen aus einem weicheren Material gebildet als das Material des Kugelstücks. Auf diese Weise kann das Abdichtvolumen gut an die unbearbeitete Außenumfangsfläche des Kugelstücks angeformt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Abdicht- volumen aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Beispielsweise kann das Ab- dichtvolumen aus Magnesium oder Aluminium oder einer Legierung dieser beiden Metalle gebildet sein.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Abdicht- volumen aus einem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere einem Kunststoff, ge- bildet. Insbesondere handelt es sich bei dem Kunststoff um einen thermoplastischen Kunststoff, der mit Verstärkungsfasern versehen sein kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Kunststoff um einen spritzgießbaren Kunststoff. Thermoplastischer Kunststoff, der im Spritzgießverfahren auf die unbearbeitete Außenumfangsfläche des Kugelstücks aufgebracht ist, weist im Verarbeitungszustand eine höhere Viskosi- tät auf als spritzgießbares Elastomermaterial. Daher ist es möglich, Kontaktflächen eines Kunststoff-Spritzgießwerkzeugs gegenüber der unbearbeiteten Außenum- fangsfläche des Kugelstücks zumindest soweit abzudichten, dass während des Spritzgießvorgangs keine thermoplastische Spritzgussmasse austritt. Zweckmäßig weisen die beiden Abdichtflächen eine glattere Oberfläche auf als un- bearbeitete Außenumfangsflächen des Kugelstücks, die im Bereich der beiden Ab- dichtflächen angeordnet sind. Unter einer glatteren Oberfläche ist in diesem Zusam- menhang eine Oberfläche zu verstehen, die eine geringere Rauhtiefe aufweist als die vorgenannten unbearbeiteten Außenumfangsflächen des Kugelstücks. Insbesondere weisen die beiden Abdichtflächen neben einer glatteren Oberfläche auch eine höhere Formgenauigkeit, insbesondere in Bezug auf eine Zylindermantelform, auf als unbe- arbeitete Außenumfangsflächen des Kugelstücks, die im Bereich der beiden Abdicht- flächen angeordnet sind. Durch die glattere Oberfläche, insbesondere auch durch die höhere Formgenauigkeit, ist es möglich, Kontaktflächen eines Elastomer- Spritzgießwerkzeuges derart unmittelbar gegen die Abdichtflächen abzudichten, dass beim Spritzgießen des Elastomerkörpers, keine flüssige Elastomermasse austritt.

Vorteilhaft ist zumindest ein Abdichtvolumen, das das Kugelstück ringförmig um- schließt, in Axialrichtung durch das Kugelstück eingefasst. Insbesondere ist das zu- mindest ein Abdichtvolumen, das das Kugelstück ringförmig umschließt, in Axialrich- tung beidseitig durch das Kugelstück eingefasst. Durch die axiale Einfassung wird dem Abdichtvolumen eine relativ hohe Formstabilität verliehen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Abdichtvolumen aus einem weicheren Material gebildet ist als das Material des Kugelstücks. Insbesondere weist das Kugelstück, bei Betrachtung in Axialrichtung, an den dem kugelförmigen Lagerbereich abgewandten Seiten der Abdichtvolumina jeweils einen umlaufenden Bund auf, der bei einer Herstellung der Abdichtvolumina in einem Urform verfahren als eine Art Einschalung wirkt. Insbeson- dere weist das Kugelstück zwei in Axialrichtung voneinander beabstandete, jeweils neben dem kugelförmigen Lagerbereich angeordnete und zugleich in ihrer Oberflä- che unbearbeitete, Ringnuten zur Aufnahme der Abdichtvolumina auf. Im Zusam- menhang mit der vorliegenden Erfindung ist die Axialrichtung des Innenteils identisch mit der Axialrichtung des Kugelstücks, weshalb teilweise nur die Bezeichnung„Axial- richtung“ ohne weitere Erläuterungen verwendet wird.

Bevorzugt weist das Innenteil beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs jeweils ein Abdichtvolumen auf, wobei beide Abdichtvolumina das Kugelstück jeweils ringförmig umschließen und stofflich miteinander verbunden sind. Dadurch sind die beiden Ab- dichtvolumina zusammen einstückig ausgebildet.

Zweckmäßig sind die beiden Abdichtvolumina einstückig mit dem kugelförmigen La- gerbereich ausgebildet. Insbesondere, wenn die Abdichtvolumina und der kugelför- mige Lagerbereich aus Kunststoff und das Kugelstück aus einem Stahlwerkstoff be- stehen, bringt eine derartige Ausgestaltung Gewichtsvorteile.

Vorzugsweise schließen sich die Abdichtflächen in Axialrichtung des Kugelstücks und zugleich von dem kugelförmigen Lagerbereich weg jeweils unmittelbar unterbre- chungsfrei an den Elastomerkörper an. Auf diese Weise ist eine sichere Abdichtung während eines Spritzgießens des Elastomerkörpers gegeben.

Bevorzugt erstrecken sich die Abdichtflächen in Axialrichtung des Kugelstücks und zugleich von dem kugelförmigen Lagerbereich weg jeweils über Stützringe, die den Elastomerkörper teilweise axial einfassen, hinaus. Durch eine derartige Ausgestal- tung weisen die Abdichtflächen eine relativ große axiale Länge auf, wodurch bei ei- nem Spritzgießen des Elastomerkörpers eine gute Abdichtung zwischen einem Elastomer-Spritzgießwerkzeug und den Abdichtflächen gegeben ist.

Vorteilhaft reichen die Abdichtflächen in Axialrichtung des Kugelstücks bis unter den Elastomerkörper. Auf diese Weise ist auch bei toleranzbedingten geometrischen Schwankungen des Elastomerkörpers und/oder des Kugelstücks eine zuverlässige Abdichtung sichergestellt.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Fahrwerklenker mit einem Molekulargelenk, wobei das Molekulargelenk ein Gehäuse aufweist. Zugleich ist in das Gehäuse ein Innenteil wie zuvor beschrieben eingesetzt. Insbesondere ist ein Elastomerkörper des Innenteils unter axialer Vorspannung in das Gehäuse eingesetzt. Insbesondere weist das Gehäuse eine zylindermantelförmige Innenumfangsfläche auf, die sich in Axialrichtung des Innenteils im Bereich des Elastomerkörpers unterbrechungsfrei durchgehend erstreckt. Insbesondere ist das Molekulargelenk als ein sogenanntes trockenes Gelenk ausgebildet, also als ein Gelenk ohne Dämpfungsflüssigkeit. Die zulässigen Verschwenkungen eines Kugelstücks des Innenteils gegenüber dem auf- nehmenden Gehäuse sind begrenzt, beispielsweise auf +/- 15 Grad bei torsionaler Beanspruchung, um Schädigungen des Elastomerkörpers zu vermeiden. Hierdurch und durch Werkstoff bedingte Rückstellungseigenschaften des Elastomerkörpers un- terscheidet sich das Molekulargelenk grundsätzlich von einem Kugelgelenk, dessen Gelenkkugel in einem Kugelgelenkgehäuse gleitgelagert und uneingeschränkt dreh- bar ist. An, dem kugelförmigen Lagerbereich in Axialrichtung des Innenteils abge- wandten, stirnseitigen Enden des Elastomerkörpers weist dieser jeweils einen anvul- kanisierten Stützring auf. Durch die anvulkanisierten Stützringe ist eine in Axialrich- tung des Innenteils vorgespannte Festlegung des Elastomerkörpers in dem Gehäu- se, das zur Aufnahme des Innenteils vorgesehen ist, möglich. Ohne die Stützringe ist eine solche axial vorgespannte Festlegung des Elastomerkörpers nicht möglich.

Bevorzugt ist der Fahrwerklenker als ein Mehrpunktlenker, insbesondere ein Zwei- punktlenker oder ein Dreipunktlenker oder ein Vierpunktlenker, ausgebildet. Der Mehrpunktlenker kann dabei beispielsweise als ein Zweipunktlenker in Form eines Panhardstabs, einer Stabilisatoranbindung oder einer Achsstrebe ausgeführt sein. Alternativ kann der Mehrpunktlenker als ein Dreipunktlenker in Form eines Querlen- kers für eine Einzelradaufhängung ausgebildet sein. Der Dreipunktlenker kann auch als ein Achsführungslenker zur Führung einer Starrachse ausgebildet sein. Ein sol- cher Dreipunktlenker kann an zwei, bezogen auf den Einbauzustand, rahmenseitigen Enden jeweils ein Molekulargelenk, wie zuvor beschrieben, aufweisen. Alternativ o- der zusätzlich kann der Dreipunktlenker an einem dritten Ende, über das er an ein Zentralgelenk einer Starrachse anbindbar ist, ein Molekulargelenk, wie zuvor be- schrieben, aufweisen. Analog können auch zwei rahmenseitige und/oder zwei achs- seitige Enden eines Vierpunktlenkers Molekulargelenke, wie zuvor beschrieben, auf- weisen. Der Mehrpunktlenker ist insbesondere Bestandteil eines Fahrwerks eines Nutzfahrzeugs zum Transport von Personen und/oder Gütern.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Innenteils für ein Molekulargelenk, wie zuvor beschrieben, wobei der Elastomerkörper in einem Elastomer-Spritzgießverfahren hergestellt wird. Bei dem Spritzgießvorgang erfolgt eine Abdichtung eines Elastomer-Spritzgießwerkzeugs gegenüber dem Innenteil über unbearbeitete Abdichtflächen, die, bei Betrachtung in Axialrichtung des Kugel- stücks, beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs jeweils, das Kugelstück zylinder- mantelförmig umlaufend, angeordnet sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellen- der Zeichnungen näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähn- liche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen. Dabei zeigt:

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung einen Teil eines Fahrwerks gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 in einem Viertelschnitt mit einer Detaillierung, ein Innenteil für ein Molekularge- lenk gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 in einem Viertelschnitt mit einer Detaillierung, ein Innenteil für ein Molekularge- lenk gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 in einem Viertelschnitt ein Innenteil für ein Molekulargelenk gemäß einer zwei- ten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Darstellung das Innenteil für ein Molekulargelenk gemäß Figur 4;

Fig. 6 in einer perspektivischen Darstellung einen als Zweipunktlenker ausgebildeten Fahrwerklenker gemäß der Erfindung;

Fig. 7 in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Darstellung einen Teil des Zweipunktlenkers gemäß Figur 6;

Fig. 8 in einer perspektivischen Darstellung einen als Dreipunktlenker ausgebildeten Fahrwerklenker gemäß der Erfindung und Fig. 9 in einer perspektivischen Darstellung einen als Vierpunktlenker ausgebildeten Fahrwerklenker gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Fahrwerks 1 , das Bestandteil eines Nutzfahrzeugs 2 ist. Das Fahrwerk 1 weist zwei als Achsstreben ausgebildete Zweipunktlenker 12 auf, die in einer unteren Lenkerebene angeordnet sind und die sich zugleich in einer Fahr- zeuglängsrichtung x erstrecken. Die Achsstreben 12 sind jeweils mit einem Ende über ein Molekulargelenk 11 an eine Starrachse 5 angebunden. Mit dem jeweils an- deren Ende sind die Achsstreben 12 indirekt an einen Fahrzeugrahmen 6 angebun- den; ebenfalls über Molekulargelenke 11. Die Starrachse 5 wird neben den Achs- streben 12 zusätzlich über einen Vierpunktlenker 12 geführt. Der in einer oberen Lenkerebene angeordnete Vierpunktlenker 12 ist sowohl achsseitig als auch rah- menseitig über jeweils zwei Molekulargelenke 11 angebunden, wobei zwei dieser Molekulargelenke 11 durch einen Längsträger des Fahrzeugrahmens 6 verdeckt sind.

Fig. 2 zeigt ein Innenteil 10 für ein Molekulargelenk 11 eines Fahrwerklenkers 12, wobei das Innenteil 10 ein sich in dessen Axialrichtung a erstreckendes Kugelstück 13 mit einem im Wesentlichen kugelförmigen Lagerbereich 14 aufweist. Der kugel- förmige Lagerbereich 14 ist von einem einstückigen Elastomerkörper 15 ringförmig umschließend eingefasst. Dabei ist der Elastomerkörper 15 an den kugelförmigen Lagerbereich 14 des Kugelstücks 13 anvulkanisiert, um insbesondere bei einer torsi- onalen Beanspruchung des Innenteils 10 ein Durchrutschen des Kugelstücks 13 ge- genüber dem Elastomerkörper 15 zu unterbinden. Der Elastomerkörper 15 ist in ei- nem Zusammenbauzustand axial zwischen zwei Blechringen 16 eingespannt, die auch als Stützringe bezeichnet werden. Das Kugelstück 13 weist eine unbearbeitete Rohteiloberfläche 17 auf, die strichpunktiert angedeutet ist. Ferner weist das Kugel- stück 13, bei Betrachtung in dessen Axialrichtung a, beidseits des kugelförmigen La- gerbereichs 14 jeweils eine ringförmig umlaufende, zylindermantelförmig ausgebilde- te und zugleich spanend durch Drehen hergestellte Abdichtfläche 18 auf. Die beiden Abdichtflächen 18 sind dazu geeignet, bei einer Herstellung des Elastomerkörpers 15 in einem Elastomer-Spritzgießverfahren ein ungewolltes Austreten einer zunächst dünnflüssigen Elastomermasse zu verhindern. Der parallele Abstand zwischen der Rohteiloberfläche 17 und der Abdichtfläche 18 stellt eine Bearbeitungszugabe dar, die während der Drehbearbeitung spanend abgetragen wird.

Ein in Fig. 3 dargestelltes Innenteil 10 für ein Molekulargelenk 11 eines Fahrwerklen- kers 12 weist ein sich in Axialrichtung a des Innenteils 10 erstreckendes Kugelstück 13 mit einem im Wesentlichen kugelförmigen Lagerbereich 14 auf, der von einem ein- stückigen Elastomerkörper 15 ringförmig umschließend eingefasst ist. Bei Betrach- tung in Axialrichtung a des Kugelstücks 13, ist beidseits des kugelförmigen Lagerbe- reichs 14 jeweils eine, das Kugelstück 13 zylindermantelförmig umlaufende und zu- gleich unbearbeitete, Abdichtfläche 18 angeordnet. Die beiden Abdichtflächen 18 sind dazu geeignet, bei einer Herstellung des Elastomerkörpers 15 in einem Elasto- mer-Spritzgießverfahren ein ungewolltes Austreten einer zunächst dünnflüssigen Elastomermasse zu verhindern. Die Axialrichtung a des Innenteils 10 ist identisch mit der Axialrichtung a des Kugelstücks 13. Der kugelförmige Lagerbereich 14 weist eine sich in Axialrichtung a des Kugelstücks 13 erstreckende Rotationsachse auf. In be- liebigen, sich senkrecht zu der Axialrichtung a des Innenteils 10 erstreckenden Ebe- nen ist der kugelförmige Lagerbereich 14 jeweils unterbrechungsfrei kreisrund aus- gebildet. Das Kugelstück 13 weist zwei Befestigungsbereiche 19 auf, die teilweise spanend bearbeitet sind und die sich in Axialrichtung a des Innenteils außerhalb des Elastomerkörpers 15 und außerhalb der Abdichtflächen 18 erstrecken und zugleich axiale Endabschnitte des Kugelstücks 13 bilden. Eine Außenumfangsfläche 23 des Kugelstücks verbleibt sowohl im Bereich des kugelförmigen Lagerbereichs 14 als auch im Bereich der beiden Abdichtflächen 18 in einem unbearbeiteten Rohzustand. Der Elastomerkörper 15 weist an seinen beiden, in Axialrichtung a voneinander ab- gewandten, Stirnseiten jeweils einen umlaufenden Stützring 16 auf, der an die je- weils zugeordnete Stirnseite des Elastomerkörpers 15 anvulkanisiert ist. Die Stütz- ringe 16 weisen im Querschnitt ein Winkelprofil mit einem Außendurchmesser auf, der dem des Elastomerkörpers 15 entspricht.

Die Abdichtflächen 18 stellen Außenumfangsflächen von Abdichtvolumina 20 dar, die das Kugelstück 13 jeweils ringförmig umschließen und die aus einem weicheren Ma- terial, nämlich Kunststoff, gebildet sind als das aus Schmiedestahl bestehende Ku- gelstück 13. Die beiden Abdichtflächen 18 weisen eine glattere Oberfläche auf als unbearbeitete Außenumfangsflächen 23 des Kugelstücks 13, die im Bereich der bei- den Abdichtflächen 18 angeordnet sind. Das Kugelstück 13 weist zwei in Axialrich- tung a voneinander beabstandete, jeweils neben dem kugelförmigen Lagerbereich 14 angeordnete und in ihrer Oberfläche unbearbeitete, Ringnuten 21 zur Aufnahme der Abdichtvolumina 20 auf. Auf diese Weise sind die beiden Abdichtvolumina 20 in Axialrichtung a durch das Kugelstück 13 eingefasst. Da das Kugelstück 13 durch Ge- senkschmieden hergestellt ist, weist es einen umlaufenden Schmiedegrat 22 auf, der das Kugelstück 13 in einer Ebene umläuft, die die Rotationsachse des kugelförmigen Lagerbereichs 14 beinhaltet. Der Schmiedegrat 22 ist im Bereich der beiden Abdicht- volumina 20 vollständig durch diese abgedeckt. Die Abdichtflächen 18 schließen sich in Axialrichtung a des Kugelstücks 13 und zugleich von dem kugelförmigen Lagerbe- reich 14 weg jeweils unmittelbar und unterbrechungsfrei an den Elastomerkörper 15 an. Zugleich erstrecken sich die Abdichtflächen 18 in Axialrichtung a des Kugelstücks

13 und zugleich von dem kugelförmigen Lagerbereich 14 weg jeweils über die Stütz- ringe 16, die den Elastomerkörper 15 teilweise axial einfassen, hinaus. In Axialrich- tung a des Kugelstücks 13 erstrecken sich die Abdichtflächen 18 zugleich bis unter den Elastomerkörper 15.

Fig. 4 zeigt ein Innenteil 10 für ein Molekulargelenk 11 , wobei das Innenteil 10 beid- seits eines kugelförmigen Lagerbereichs 14 jeweils ein Abdichtvolumen 20 aufweist. Beide Abdichtvolumina 20 umschließen ein Kugelstück 13 jeweils ringförmig und sind stofflich miteinander verbunden. Dabei ist die stoffliche Verbindung derart ausge- prägt, dass die beiden Abdichtvolumina 20 einstückig mit dem kugelförmigen Lager- bereich 14 ausgebildet sind und somit zugleich auch den kugelförmigen Lagerbe- reich 14 bilden, was auch in Fig. 5 gut zu erkennen ist. Dies führt zu einem Ge- wichtsvorteil, weil die beiden Abdichtvolumina 20 und der kugelförmige Lagerbereich

14 aus Kunststoff bestehen. In Fig. 4 ist weiterhin ein Elastomer-Spritzgießwerkzeug 24 zur Herstellung eines Elastomerkörpers 15 des Innenteils 10 strichpunktiert und schematisch dargestellt. Mit dem Elastomer-Spritzgießwerkzeug 24 wird der

Elastomerkörper 15 in einem Elastomer-Spritzgießverfahren hergestellt, wobei bei dem Spritzgießvorgang eine Abdichtung des Elastomer-Spritzgießwerkzeugs 24 ge- genüber dem Kugelstück 13 über unbearbeitete Abdichtflächen 18 erfolgt. Die Ab- dichtflächen 18 sind, bei Betrachtung in Axialrichtung a des Kugelstücks 13, beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs 14 jeweils, das Kugelstück 13 zylindermantelförmig umlaufend, angeordnet. Dabei sind die Abdichtflächen 18, bei Betrachtung in Axial- richtung a des Kugelstücks 10, beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs14 und jeweils das Kugelstück 13 ringförmig umlaufend angeordnet. Das Kugelstück 13 weist an den dem kugelförmigen Lagerbereich 14 in Axialrichtung a abgewandten Seiten der Abdichtvolumina 20 jeweils einen umlaufenden Bund 25 auf, der bei der Herstellung der Abdichtvolumina 20 in einem Thermoplast-Spritzgießverfahren als eine Art Einschalung wirkt. Bei den Werkzeugelementen, die beidseits des

Elastomerkörpers 15 und zugleich zwischen Stützringen 16 und den Abdichtflächen 18 angeordnet sind, handelt es sich um Werkzeugschieber, die in Axialrichtung a verschiebbar sind.

Ein in Fig. 6 dargestellter Fahrwerklenker 12 ist als ein Zweipunktlenker in Form einer Achsstrebe ausgebildet. Die Achstrebe 12 weist zwei jeweils endseitig angeordnete, identisch aufgebaute Molekulargelenke 11 auf. Wie in Fig. 7 zu erkennen, weisen die Molekulargelenke 11 jeweils ein Innenteil 10 mit einem Kugelstück 13 auf. Darüber hinaus weisen die Molekulargelenke 11 jeweils ein Gehäuse 26 auf, in das jeweils eines der beiden Innenteile 10 eingesetzt ist. Die beiden Molekulargelenke 11 sind jeweils aus dem Gehäuse 26 dem darin eingesetzten Innenteil 10 gebildet. Jedes Molekulargelenk 11 weist einen Schaftteil 27 auf, der jeweils einstückig mit dem Ge- häuse 26 ausgebildet ist. Die beiden Schaftteile 27 sind durch einen Rohrabschnitt 28 der Achsstrebe 12 starr miteinander verbunden. Ein Elastomerkörper 15 des In- nenteils 10 ist jeweils unter axialer Vorspannung in das Gehäuse 26 eingesetzt. Das Gehäuse 26 weist jeweils eine zylindermantelförmige Innenumfangsfläche auf, die sich in Axialrichtung a des Innenteils 10 im Bereich des Elastomerkörpers 15 unter- brechungsfrei durchgehend erstreckt. An stirnseitigen Enden des Elastomerkörpers 15, die, bei Betrachtung in Axialrichtung a des Innenteils 10, auf gegenüberliegenden Seiten eines kugelförmigen Lagerbereichs 14 angeordnet sind, weist der Elastomer- körper 15 jeweils einen anvulkanisierten Stützring 16 auf. Durch die anvulkanisierten Stützringe 16 ist eine in Axialrichtung a des Innenteils 10 vorgespannte Festlegung des Elastomerkörpers 15 in dem jeweils zugeordneten Gehäuse 26 möglich. Die Stützringe 16 stützen sich jeweils auf einem Ende des Gehäuses 26 gegen einen nach innen gewandten, umlaufenden Kragen des Gehäuses 26 und auf dem in Axial- richtung a gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 26 gegen einen Sicherungsring ab. Bei Betrachtung in Axialrichtung a des Innenteils 10, die identisch ist mit der Axi- alrichtung a des Kugelstücks 13, ist beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs 14 jeweils eine, das Kugelstück 13 zylindermantelförmig umlaufende und zugleich un- bearbeitete, Abdichtfläche 18 angeordnet.

Fig. 8 zeigt einen Fahrwerklenker 12, der als ein Dreipunktlenker in Form eines Achs- führungslenkers zur Führung einer Starrachse 5 ausgebildet ist, und zwei Lenkerar- me aufweist, die zueinander einen Winkel einschließen. An den freien Enden dieser beiden Lenkerarme ist jeweils ein Gehäuse 26 zur Aufnahme eines Innenteils 10, wie im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben, angeordnet. Die jeweils anderen Enden der beiden Lenkerarme laufen in einem Zentralgelenk zur Anbindung des Dreipunkt- lenkers 12 an die Starrachse 5 zusammen. Die in den beiden Gehäusen 26 aufge- nommenen Innenteile 10 bilden zusammen mit diesen jeweils ein Molekulargelenk 1 1

Fig. 9 zeigt einen Fahrwerklenker 12, der als ein Vierpunktlenker ausgebildet ist und vier Lenkerarme aufweist, die sich von einem Zentrum des Vierpunktlenkers 12 sternförmig weg erstrecken. An den Enden der vier Lenkerarme ist jeweils ein Ge- häuse 26 zur Aufnahme eines Innenteils 10, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben, angeordnet. Die Gehäuse 26 mit den darin eingepressten Innenteilen 10 bilden jeweils ein Molekulargelenk 11.

Bezuqszeichen

1 Fahrwerk

2 Nutzfahrzeug

5 Starrachse

6 Fahrzeugrahmen

10 Innenteil

11 Molekulargelenk

12 Fahrwerklenker, Mehrpunktlenker, Zweipunktlenker, Achsstrebe,

Dreipunktlenker, Vierpunktlenker

13 Kugelstück

14 kugelförmiger Lagerbereich

15 Elastomerkörper

16 Blechring, Stützring

17 Rohteiloberfläche

18 Abdichtfläche

19 Befestigungsbereich

20 Abdichtvolumen

21 Ringnut

22 Schmiedegrat

23 Außenumfangsfläche des Kugelstücks

24 Elastomer-Spritzgießwerkzeug

25 Bund

26 Gehäuse

27 Schaftteil

28 Rohrabschnitt x Fahrzeuglängsrichtung

a Axialrichtung des Innenteils, Axialrichtung des Kugelstücks

Claims

Patentansprüche

1. Innenteil (10) für ein Molekulargelenk (11) eines Fahrwerklenkers (12), das Innen- teil (10) aufweisend ein sich in dessen Axialrichtung (a) erstreckendes Kugelstück (13) mit einem, zumindest im Wesentlichen, kugelförmigen Lagerbereich (14), der von einem einstückigen Elastomerkörper (15) ringförmig umschließend eingefasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass, bei Betrachtung in Axialrichtung (a) des Kugelstücks (13), beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs (14) jeweils eine, das Kugelstück (13) zylindermantelförmig umlaufende und zugleich unbearbeitete, Abdichtfläche (18) angeordnet ist, wobei die beiden Abdichtflächen (18) dazu geeignet sind, bei einer Herstellung des Elastomerkörpers (15) in einem Elastomer-Spritzgießverfahren ein ungewolltes Austreten einer zunächst dünnflüssigen Elastomermasse zu verhindern.

2. Innenteil (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtflächen (18) zugleich Außenumfangsflächen von Abdichtvolumina (20) darstellen, die das Kugelstück (13) jeweils ringförmig umschließen.

3. Innenteil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ab- dichtvolumen (20) aus einem weicheren Material gebildet ist als das Material des Ku- gelstücks (13).

4. Innenteil (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abdichtvolumen (20) aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist.

5. Innenteil (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abdichtvolumen (20) aus einem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere einem Kunststoff, gebildet ist.

6. Innenteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die beiden Abdichtflächen (18) eine glattere Oberfläche aufweisen als un- bearbeitete Außenumfangsflächen des Kugelstücks (13), die im Bereich der beiden Abdichtflächen (18) angeordnet sind.

7. Innenteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass zumindest ein Abdichtvolumen (20), das das Kugelstück (13) ringförmig umschließt, in Axialrichtung (a) durch das Kugelstück (13) eingefasst ist.

8. Innenteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Innenteil (10) beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs (14) jeweils ein Abdichtvolumen (20) aufweist, wobei beide Abdichtvolumina (20) das Kugelstück (13) jeweils ringförmig umschließen und stofflich miteinander verbunden sind.

9. Innenteil (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abdich- tvolumina (20) einstückig mit dem kugelförmigen Lagerbereich (14) ausgebildet sind.

10. Innenteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass sich die Abdichtflächen (18) in Axialrichtung (a) des Kugelstücks (13) und zugleich von dem kugelförmigen Lagerbereich (14) weg jeweils unmittelbar un- terbrechungsfrei an den Elastomerkörper (15) anschließen.

11. Innenteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass sich die Abdichtflächen (18) in Axialrichtung (a) des Kugelstücks (13) und zugleich von dem kugelförmigen Lagerbereich (14) weg jeweils über Stützringe (16), die den Elastomerkörper (15) teilweise axial einfassen, hinaus erstrecken.

12. Innenteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Abdichtflächen (18) in Axialrichtung (a) des Kugelstücks (13) bis unter den Elastomerkörper (15) reichen.

13. Fahrwerklenker (12) mit einem Molekulargelenk (11 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Molekulargelenk (11 ) ein Gehäuse (26) aufweist und dass in das Gehäuse (26) zugleich ein Innenteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingesetzt ist.

14. Fahrwerklenker (12) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerklenker (12) als ein Mehrpunktlenker, insbesondere ein Zweipunktlenker o- der ein Dreipunktlenker oder ein Vierpunktlenker, ausgebildet ist.

15. Verfahren zur Herstellung eines Innenteils (10) für ein Molekulargelenk (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (15) in einem Elastomer-Spritzgießverfahren hergestellt wird, wobei bei dem Spritz- gießvorgang eine Abdichtung eines Elastomer-Spritzgießwerkzeugs gegenüber dem Kugelstück (13) über unbearbeitete Abdichtflächen (18) erfolgt, die, bei Betrachtung in Axialrichtung (a) des Kugelstücks (13), beidseits des kugelförmigen Lagerbereichs (14) jeweils, das Kugelstück (13) zylindermantelförmig umlaufend, angeordnet sind.