WO2006133693A2 - Kugelgelenk - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a ball joint, for example for an axle system or a wheel suspension of a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • Ball joints of the type mentioned initially for example, but by no means exclusively, on the chassis or in the range of suspension or steering of motor vehicles -. as a ball joint or as a joint - for use.
  • Generic ball joints according to the prior art usually have a one-piece housing and a bearing shell arranged therein mostly of a polymer material.
  • an axial end-side region of the housing is usually reshaped in such a way that the bearing shell and ball are pressed or enclosed in the joint housing under a certain pretension.
  • BESTATIGUNGSKOPIE is arranged, which is also usually made of plastic.
  • the closure of the joint housing or the fixing of the bearing shell in the housing takes place in a similar manner as in the known ball joints with one-piece bearing shell.
  • the height of the preload forces in the ball joint - and the associated, functionally important parameter of the required for movement of the joint ball in the ball cup tilting moment - in the known ball joints thus depend essentially on the care of the forming process.
  • a correspondingly broad scattering range of the tilting moment values is therefore the result in the case of the ball joints known from the prior art. Especially in demanding applications, however, such tolerances of the overturning moment values are increasingly no longer accepted.
  • the object of the present invention to provide a ball joint with which the mentioned disadvantages of the prior art can be overcome.
  • the ball joint to manufacturing technology reliably controllable way least tolerances, especially during tilting moment.
  • the ball joint according to the invention comprises, first of all, in a manner known per se, a joint housing with a mostly substantially pot-shaped or cylindrical interior, the joint ball of the ball joint being slidably received in the interior of the joint housing.
  • the ball joint is distinguished by the fact that the joint housing - based on the longitudinal axis of the ball pin in its neutral position - consists of a ball-end side and a housing half-side housing half.
  • the two housing halves by means of a respective substantially annular circumferential stop in the joint housing axial direction exactly defined to each other to the plant can be brought.
  • the term "housing halves” is hereby only mutatis mutandis that the joint housing is designed in two parts in the claimed characteristic manner, the "housing halves" by no means need to have the same size or shape.
  • an always exactly the same internal volume of the joint housing is ensured, which in turn leads to exactly reproducible bias conditions between joint housing and joint ball, or between a bearing shell arranged in the joint housing and the joint ball.
  • the housing halves also each have a likewise substantially circumferential radial stop. The two mutually form-fitting radial stops ensure that the housing halves also in the radial direction exactly defined and centered abut each other.
  • the ball joint specifically also has a bearing shell, from which material and in what type the bearing shell is optionally carried out, or whether an optionally existing bearing shell is one or two-piece design.
  • the joint housing - forms at least one housing half, preferably both housing halves, at the same time each directly a part of the bearing shell for the joint ball.
  • the housing half forming the bearing shell, or the housing halves forming the two bearing shells has a surface hardening in the area of its contact surfaces with the joint ball. Due to the surface hardening, which is preferably designed in the form of an inductive hardening, the permissible surface pressures between joint housing and joint ball can be increased even further. Thus, the ball joint with the same load capacity can be further reduced, or it can be increased with unchanged dimensions, the rated load of the ball joint. In addition, it is possible in this way to achieve further reduced coefficients of friction, a further reduced spread in the tilting moment of the ball joint, and a considerable extension of the service life of the ball joint.
  • the Gelenkgekorraum on an annular circumferential recess.
  • a ring element made of elastic polymer material is arranged in the circumferential recess, wherein the ring element is preferably under a defined bias.
  • This embodiment is advantageous in that in this way a particularly accurate definition of the desired preload and the desired frictional or tilting moment of the ball joint can be achieved. It is also possible in this way to set precisely definable values for shock or vibration damping in a ball joint; in addition, the ring element can be used as wear compensation for the expected wear of the bearing surfaces of the joint ball or joint housing.
  • the invention is first of all realized independently of how constructively the connection of the two housing halves takes place, as long as the reliable cohesion of the housing halves is ensured in the expected during operation of the ball joint loads.
  • the two housing halves have a corresponding pairing of an internal thread and an external thread.
  • key surfaces are arranged on both housing halves, via which the torque required for screwing can be transferred to the housing halves.
  • one of the housing halves has an essentially circumferential undercut.
  • the other housing half has in the assembly of the ball joint also has a substantially circumferential projection.
  • the undercut of the first housing half is positively engaged behind the finished housing of the first half of the housing in such a form-fitting manner by the projection of the second housing half, that the two circumferential stops of the housing halves are pressed firmly against each other.
  • the encircling projection can be produced, for example, by means of pressing, face rolling or rolling of the front side of a housing half.
  • connection between the two housing halves can be produced particularly quickly and thus cost-effectively, while at the same time a mutually exact positioning of the housing halves is ensured thanks to the stops according to the invention of the two housing halves.
  • the ball joint is an axial joint.
  • the cover-side housing half - ie the housing half of the joint housing facing away from the journal opening - is formed integrally with a connecting element.
  • the connecting element may in particular, but by no means exclusively, be an integrally formed female thread or an integrally formed threaded bolt.
  • Fig. 1 in a schematic, partially sectioned view of an embodiment of a ball joint according to the invention
  • FIG. 2 in a representation corresponding to Fig. 1, a further embodiment of a ball joint according to the invention
  • FIG. 3 in a representation corresponding to Figures 1 and 2, a third embodiment of a ball joint according to the invention.
  • FIG. 4 in a Fig. 1 to 3 corresponding representation of a fourth embodiment of a ball joint according to the invention.
  • Fig. 1 shows in a schematic, partially sectioned view in longitudinal section a first embodiment of a ball joint according to the present invention.
  • the ball joint according to FIG. 1 is an axial joint which has a ball stud 1 and a joint housing 2 and furthermore a sealing bellows 3.
  • the joint housing 2 is formed in two parts and comprises the two housing halves 4 and 5.
  • the two housing halves 4 and 5 are screwed together by means of a thread 6 and form in this way not only the joint housing itself, but also the same bearing surface for the joint ball 7.
  • An exact and reproducible relative positioning of the two housing halves 4 and 5 is by a Radial stop at 8 and an axial stop or axial centering ensured by means of fit at 9.
  • the ball joint further comprises a made in the present embodiment of an elastomeric material elastic ring member 10, which is arranged under a defined bias in a circumferential annular groove of the housing half 5. Thanks to the ring member 10, the desired preload of the ball joint and the proposed friction or tilting moment during the movement of the ball joint constructively set very precisely and with the highest reproducibility.
  • the intended values for a shock absorption or vibration damping of the ball joint can be precisely specified or adjusted, and further, the ring element can be used to compensate for the wear due to the time-consuming wear of the bearing surfaces of ball joint and joint housing.
  • Fig. 1 it can further be seen that the drawing-related right half of the housing 5 has an integrally formed threaded bolt 11, through which the axial joint shown can be reliably connected to adjacent components.
  • both housing halves 4 and 5 are provided with key surfaces 12, 13, which serve the simple and reliable introduction of the torque required for screwing the two housing halves 4 and 5 during assembly of the ball joint.
  • the ball joint according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 essentially only by the position of the radial stop 8 and annular groove or ring element 10.
  • the radial stop 8 in the ball joint according to FIG End region of the housing half 4 is arranged.
  • the annular groove for receiving the elastic ring element 10, which in the ball joint according to FIG. 1 is formed by a recess in the housing half 5 is formed in the ball joint of FIG. 2 only by the interaction of the two housing halves 4 and 5.
  • FIG. 3 A further embodiment of a ball joint according to the invention, again in the form of an axial joint, is shown in FIG.
  • the essential difference between the embodiments of FIGS. 1 and 2 and the embodiment of FIG. 3 is that the connection of the two housing halves 4 and 5 in the ball joint of FIG. 3 not by means of a screw, but by plastic deformation of the journal-side housing half 4 takes place.
  • the deformation which can be produced for example by means of compression or end rollers, takes place in the end region of the journal-side housing half 4 denoted by reference numeral 14.
  • an annular circumferential projection is produced in the region of the end face of the housing half 4, which has a likewise circumferential undercut the housing half 5 engages positively behind the reference numeral 14 in such a way that the two housing halves 4 and 5 are permanently connected to each other.
  • both the axial stops 9 and the radial stops or fits 8 of the two housing halves 4 and 5 are pressed firmly against each other, so that a precisely defined relative position of the two housing halves 4 and 5 is ensured.
  • Fig. 4 finally shows a fourth embodiment of a ball joint according to the invention, which is also formed again as an axial joint.
  • the axial joint according to FIG. 4 corresponds in its essential features to the axial joint according to FIG. 3, but differs from this in that at reference numeral 14 - as in the axial joint according to FIG. 3 - the pin-side housing half 4 surrounds the cover-side housing half 5, but that here, conversely, the journal-side housing half 4 is encompassed by the cover-side housing half 5.
  • the compression 14 takes place in the axial joint according to FIG. 4 accordingly by deformation of the journal-side housing half 4, but rather by reshaping the cover-side housing half 5, the latter.
  • the threaded bolt 11 carries directly to the reliable connection with adjacent components.
  • the ball-and-socket joint according to FIG. 4 can be made particularly compact and robust, and there are also additional constructive simplifications and thus potential cost savings, in particular with regard to the design of the housing-side fastening groove for the sealing bellows 3.
  • a ball joint is created, the manufacturing technology is particularly easy to control and thus simultaneously produced inexpensively at consistently high quality.
  • the ball joint according to the invention is also characterized by considerable potential for increasing the specific load bearing capacity or optionally for reducing the dimensions. With the ball joint according to the invention, thus, the increasing quality requirements of the market can be met, without any appreciable cost increases in production would be connected.
  • the invention thus makes an important contribution to the qualitative improvement of ball joints and shows their potential, especially in the application of ball joints as guide joints in the field of sophisticated axle and steering systems and suspension on the motor vehicle. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, beispielsweise für ein Achssystem eines Kraftfahrzeugs. Das Kugelgelenk weist ein im Wesentlichen ring- oder topfförmiges Gelenkgehäuse (2) auf, wobei im Innenraum des Gelenkgehäuses (2) die Kugel (7) eines Kugelzapfens (1) gleitbeweglich aufgenommen ist. Das Kugelgelenk zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Gelenkgehäuse (2) aus einer kugelzapfenseitigen und aus einer gehäusedeckelseitigen Gehäusehälfte (4, 5) besteht. Dabei weisen die beiden Gehäusehälften (4, 5) jeweils einen im Wesentlichen umlaufenden Axialanschlag (9) auf. Anhand des Axialanschlags (9) sind die Gehäusehälften (4, 5) in der axialen Richtung exakt definiert aneinander zur Anlage bringbar. Das erfindungsgemäße Kugelgelenk ist bezüglich Reproduzierbarkeit der Toleranzen in der Fertigung gut beherrschbar und gleichzeitig kostengünstig produzierbar. Durch die Erfindung lässt sich zudem die spezifische Tragfähigkeit des Kugelgelenks erhöhen bzw. es lassen sich die Abmessungen des Kugelgelenks verkleinern.

Description

Kugelgelenk
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, beispielsweise für ein Achssystem oder eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Kugelgelenke der eingangs genannten Art kommen beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, am Fahrwerk bzw. im Bereich von Radaufhängung oder Lenkung von Kraftfahrzeugen - z.B. als Traggelenk oder als Führungsgelenk - zum Einsatz.
Gattungsgemäße Kugelgelenke gemäß dem Stand der Technik weisen üblicherweise ein einteiliges Gehäuse sowie eine darin angeordnete Lagerschale zumeist aus einem Polymerwerkstoff auf. Zur Fixierung der Lagerschale im Gehäuse wird zumeist ein axial stirnseitiger Bereich des Gehäuses dergestalt umgeformt, dass Lagerschale und Kugel im Gelenkgehäuse unter einer gewissen Vorspannung verpresst bzw. eingeschlossen werden.
Andere bekannte Bauweisen gattungsgemäßer Kugelgelenke besitzen ebenfalls ein einteiliges Gelenkgehäuse, wobei im Gelenkgehäuse eine zweiteilige Lagerschale
BESTATIGUNGSKOPIE angeordnet ist, die ebenfalls üblicherweise aus Kunststoff besteht. Der Verschluss des Gelenkgehäuses bzw. die Fixierung der Lagerschale im Gehäuse erfolgt dabei in ähnlicher Weise wie bei den bekannten Kugelgelenken mit einteiliger Lagerschale.
Bei derartigen bekannten Kugelgelenken tritt jedoch in der Fertigung das Problem auf, dass beim Verschluss des Gehäuses, der wie beschrieben im allgemeinen durch Umformung eines Teilbereichs des Gelenkgehäuses erfolgt, die Lage der Kugelschale im Gelenkgehäuse sowie insbesondere die Vorspannungsverhältnisse zwischen Lagerschale und Gelenkkugel nicht optimal beherrschbar bzw. reproduzierbar sind.
Die Höhe der Vorspannungskräfte im Kugelgelenk - und die damit in Zusammenhang stehende, funktional wichtige Kenngröße des zur Bewegung der Gelenkkugel in der Kugelschale erforderlichen Kippmoments - hängen bei den bekannten Kugelgelenken somit im Wesentlichen von der Sorgfalt des Umformprozesses ab. Ein entsprechend breites Streuband der Kippmomentwerte ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kugelgelenken deshalb die Folge. Insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen werden derartige Toleranzen der Kippmomentwerte jedoch zunehmend nicht mehr akzeptiert.
Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kugelgelenk zu schaffen, mit dem sich die genannten Nachteile des Standes der Technik überwinden lassen. Insbesondere soll das Kugelgelenk auf fertigungstechnisch zuverlässig beherrschbare Weise geringstmögliche Toleranzen, insbesondere beim Kippmoment aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kugelgelenk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unter anspräche . Das erfindungsgemäße Kugelgelenk umfasst zunächst einmal in an sich bekannter Weise ein Gelenkgehäuse mit einem zumeist im Wesentlichen topf- oder zylinderförmigen Innenraum, wobei im Innenraum des Gelenkgehäuses die Gelenkkugel des Kugelgelenks gleitbeweglich aufgenommen ist.
Erfindungsgemäß zeichnet sich das Kugelgelenk jedoch dadurch aus, dass das Gelenkgehäuse - bezogen auf die Längsachse des Kugelzapfens in seiner Neutralstellung - aus einer kugelzapfenseitigen sowie aus einer gehäusedeckelseitigen Gehäusehälfte besteht. Dabei sind die beiden Gehäusehälften mittels jeweils eines im Wesentlichen ringförmig umlaufenden Anschlags in der gelenkgehäuseaxialen Richtung exakt definiert aneinander zur Anlage bringbar. Der Begriff "Gehäusehälften" soll hierbei lediglich sinngemäß dafür stehen, dass das Gelenkgehäuse in der beanspruchten charakteristischen Weise zweiteilig ausgeführt ist, wobei die "Gehäusehälften" keineswegs dieselbe Größe oder Form aufweisen müssen.
Mit anderen Worten bedeutet dies, dass bei der Montage des erfindungsgemäßen Kugelgelenks aufgrund der an den beiden Gehäusehälften jeweils angeordneten, zueinander formkorrespondierenden Anschläge stets eine absolut exakte relative Positionierung der beiden Gehäusehälften in der gelenkgehäuseaxialen Richtung erfolgt. Im Unterschied zum Stand der Technik ist damit jedoch auch ein stets exakt gleiches Innenvolumen des Gelenkgehäuses gewährleistet, was wiederum zu exakt reproduzierbaren Vorspannungsverhältnissen zwischen Gelenkgehäuse und Gelenkkugel, bzw. zwischen einer im Gelenkgehäuse angeordneten Lagerschale und der Gelenkkugel führt. Vorzugsweise besitzen die Gehäusehälften ferner auch jeweils einen ebenfalls im Wesentlichen umlaufenden Radialanschlag. Die beiden zueinander formkorrespondierenden Radialanschläge sorgen dabei dafür, dass die Gehäusehälften auch in radialer Richtung exakt definiert und zentriert aneinander anliegen.
Dabei ist es zur Verwirklichung der Erfindung zunächst einmal unerheblich, ob das Kugelgelenk eigens auch eine Lagerschale aufweist, aus welchem Material und in welcher Bauart die Lagerschale gegebenenfalls ausgeführt ist, oder ob eine gegebenenfalls vorhandene Lagerschale ein- oder zweiteilig gestaltet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform bildet jedoch zumindest eine Gehäusehälfte, vorzugsweise beide Gehäusehälften, gleichzeitig jeweils unmittelbar einen Teil der Lagerschale für die Gelenkkugel. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass eine oder beide Hälften des Gelenkgehäuses - ohne eigens zwischengeschaltete Lagerschale - auf ihrer Innenseite gleichzeitig die Lageroberfläche für die Gelenkkugel darstellen.
Damit entfällt zunächst einmal die Notwendigkeit, zusätzlich eine separate Lagerschale vorsehen zu müssen, wodurch bereits Aufwand und entsprechende Kosten eingespart werden können. Weiterhin lassen sich auf diese Weise noch weiter verringerte Toleranzen bei den Maßen sowie insbesondere bei den damit in Zusammenhang stehenden Vorspannungskräften und Kippmomenten des Kugelgelenks erzielen.
Da somit zwischen Gelenkkugel und Gelenkgehäuse keine zusätzliche Lagerschale mehr erforderlich ist, die nach dem Stand der Technik - auch wegen der dort gegebenen Notwendigkeit des Toleranzausgleichs - zumeist aus einem verhältnismäßig gering belastbaren Polymermaterial besteht, kann ferner auch die zulässige Flächenpressung zwischen der metallischen Paarung aus Gelenkkugel und Gelenkgehäuse wesentlich erhöht werden. Hieraus lässt sich entweder eine Verlängerung der Lebensdauer, eine Erhöhung der Belastbarkeit bei gleichen Abmessungen, oder aber eine Verringerung der Maße und des Gewichts des Kugelgelenks ableiten. All dies kommt einer Verbesserung des Kosten-Nutzen- Verhältnisses des Kugelgelenks vorteilhaft zugute.
Auch die beim Stand der Technik häufig auftretenden Probleme mit der korrekten Fixierung der Lagerschale im Kugelgelenk bei gleichzeitiger Einhaltung der vorgesehenen Vorspannungskräfte zwischen Lagerschale und Gelenkkugel werden durch ein Kugelgelenk, bei dem die Gehäusehälften gleichzeitig unmittelbar die Lagerschale darstellen, vollständig beseitigt.
Besonders bevorzugt weist dabei die die Lagerschale bildende Gehäusehälfte, bzw. die die beiden Lagerschalen bildenden Gehäusehälften, im Bereich ihrer Kontaktflächen mit der Gelenkkugel eine Oberflächenhärtung auf. Aufgrund der Oberflächenhärtung, die vorzugsweise in Form einer Induktivhärtung ausgebildet ist, lassen sich die zulässigen Flächenpressungen zwischen Gelenkgehäuse und Gelenkkugel noch weiter erheblich steigern. Somit kann das Kugelgelenk bei gleicher Belastbarkeit weiter verkleinert werden, oder es kann bei unveränderten Abmessungen die Nennlast des Kugelgelenks erhöht werden. Zudem lassen sich auf diese Weise weiter verringerte Reibwerte, eine weiter verringerte Streubreite beim Kippmoment des Kugelgelenks sowie eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer des Kugelgelenks erzielen.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Gelenkgehäuseinnenraum eine ringförmig umlaufende Ausnehmung auf. Dabei ist in der umlaufenden Ausnehmung ein Ringelement aus elastischem Polymermaterial angeordnet, wobei das Ringelement vorzugsweise unter einer definierten Vorspannung steht.
Diese Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als sich auf diese Weise eine besonders exakte Definition der gewünschten Vorspannung und des gewünschten Reib- bzw. Kippmoments des Kugelgelenks erreichen lässt. Ebenso lassen sich auf diese Weise bei einem Kugelgelenk exakt spezifizierbare Werte für die Stoß- bzw. Schwingungsdämpfung einstellen, zusätzlich kann das Ringelement als Verschleißausgleich für die zu erwartende Abnutzung der Lageroberflächen von Gelenkkugel bzw. Gelenkgehäuse herangezogen werden.
Die Erfindung wird zunächst einmal unabhängig davon verwirklicht, auf welche Weise konstruktiv die Verbindung der beiden Gehäusehälften erfolgt, solange der zuverlässige Zusammenhalt der Gehäusehälften bei den im Betrieb des Kugelgelenks zu erwartenden Belastungen gewährleistet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die beiden Gehäusehälften eine korrespondierende Paarung aus einem Innengewinde und einem Außengewinde aufweisen. Auf diese Weise kann eine einfache, genaue und zuverlässige Montage der beiden Gehäusehälften mittels Verschraubung erfolgen, nachdem die Gelenkkugel in dem durch die beiden Gehäusehälften gebildeten Innenraum angeordnet ist. Vorzugsweise sind dabei an beiden Gehäusehälften Schlüsselflächen angeordnet, über die das zur Verschraubung erforderliche Drehmoment auf die Gehäusehälften übertragen werden kann. Nach einer alternativen Ausführungsf orm der Erfindung weist eine der Gehäusehälften einen im Wesentlichen umlaufenden Hinterschnitt auf. Die andere Gehäusehälfte besitzt im Zusammenbau des Kugelgelenks einen ebenfalls im Wesentlichen umlaufenden Vorsprung. Dabei wird am fertig zusammengebauten Kugelgelenk der Hinterschnitt der ersten Gehäusehälfte formschlüssig von dem Vorsprung der zweiten Gehäusehälfte dergestalt hintergriffen, dass die beiden umlaufenden Anschläge der Gehäusehälften fest aufeinander gepresst werden.
Der umlaufende Vorsprung kann dabei beispielsweise mittels Verpressen, Stirnwalzen oder Verrollen der Stirnseite einer Gehäusehälfte erzeugt sein.
Auf diese Weise lässt sich die Verbindung zwischen den beiden Gehäusehälften besonders schnell und damit kostengünstig herstellen, während gleichzeitig dank der erfindungsgemäßen Anschläge der beiden Gehäusehälften nach wie vor eine gegenseitig exakte Positionierung der Gehäusehälften gewährleistet ist.
Nach einer weiteren, ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Kugelgelenk ein Axialgelenk. Dabei ist vorzugsweise die deckelseitige Gehäusehälfte - also die der Zapfenöffnung abgewandte Gehäusehälfte des Gelenkgehäuses - einstückig mit einem Verbindungselement ausgebildet. Bei dem Verbindungselement kann es sich dabei insbesondere, jedoch keineswegs ausschließlich, um ein einstückig angeformtes Muttergewinde bzw. um einen einstückig angeformten Gewindebolzen handeln. Auf diese Weise wird das Kugelgelenk als Axialgelenk mit einer besonders geringen Anzahl an Bauteilen verwirklicht, was wiederum einer kostengünstigen Produktion und Montage sowie dem zuverlässigen Betrieb des Kugelgelenks zugutekommt. Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung eine Ausführungsform eines Kugelgelenks gemäß der Erfindung;
Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks;
Fig. 3 in einer Fig. 1 und 2 entsprechenden Darstellung eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks; und
Fig. 4 in einer Fig. 1 bis 3 entsprechenden Darstellung eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks.
Fig. 1 zeigt in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung im Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines Kugelgelenks gemäß der vorliegenden Erfindung.
Man erkennt zunächst, dass es sich bei dem Kugelgelenk gemäß Fig. 1 um ein Axialgelenk handelt, das einen Kugelzapfen 1 sowie ein Gelenkgehäuse 2 und ferner einen Dichtungsbalg 3 aufweist. Dabei ist das Gelenkgehäuse 2 jedoch zweiteilig ausgebildet und umfasst die beiden Gehäusehälften 4 und 5.
Die beiden Gehäusehälften 4 und 5 sind mittels eines Gewindes 6 miteinander verschraubt und bilden auf diese Weise nicht nur das Gelenkgehäuse selbst, sondern auch gleichzeitig die eigentliche Lageroberfläche für die Gelenkkugel 7. Eine exakte und reproduzierbare relative Positionierung der beiden Gehäusehälften 4 und 5 wird durch einen Radialanschlag bei 8 sowie einen Axialanschlag bzw. eine axiale Zentrierung mittels Passung bei 9 gewährleistet. Das Kugelgelenk umfasst ferner ein beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Elastomerwerkstoff gefertigtes elastisches Ringelement 10, das unter einer definierten Vorspannung in einer umlaufenden Ringnut der Gehäusehälfte 5 angeordnet ist. Dank des Ringelements 10 lässt sich die gewünschte Vorspannung des Kugelgelenks und das vorgesehene Reib- bzw. Kippmoment bei der Bewegung des Kugelgelenks konstruktiv besonders exakt sowie mit höchster Reproduzierbarkeit festlegen.
Ebenso können auf diese Weise die vorgesehenen Werte für eine Stoß- bzw. Schwingungsdämpfung des Kugelgelenks exakt spezifiziert bzw. eingestellt werden, und ferner kann das Ringelement zum Ausgleich des Verschleißes aufgrund der mit der Zeit eintretenden Abnutzung der Lageroberflächen von Gelenkkugel und Gelenkgehäuse herangezogen werden.
In Fig. 1 erkennt man ferner, dass die zeichnungsbezogen rechte Gehäusehälfte 5 einen einstückig angeformten Gewindebolzen 11 aufweist, durch den sich das dargestellte Axialgelenk zuverlässig mit angrenzenden Bauteilen verbinden lässt. Schließlich ist erkennbar, dass beide Gehäusehälften 4 und 5 mit Schlüsselflächen 12, 13 versehen sind, die der einfachen und zuverlässigen Einleitung des zum Verschrauben der beiden Gehäusehälften 4 und 5 erforderlichen Drehmoments bei der Montage des Kugelgelenks dienen.
Das Kugelgelenk gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 im Wesentlichen lediglich durch die Lage von Radialanschlag 8 und Ringnut bzw. Ringelement 10. Im Unterschied zu Fig. 1 ist der Radialanschlag 8 bei dem Kugelgelenk gemäß Fig. 2 im axialen Endbereich der Gehäusehälfte 4 angeordnet. Die Ringnut zur Aufnahme des elastischen Ringelements 10, die bei dem Kugelgelenk gemäß Fig. 1 durch eine Ausnehmung in der Gehäusehälfte 5 gebildet wird, entsteht bei dem Kugelgelenk gemäß Fig. 2 erst durch das Zusammenwirken beider Gehäusehälften 4 und 5.
Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks, wiederum in Form eines Axialgelenks, ist in Fig. 3 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zwischen den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 und der Ausführungsform gemäß Fig. 3 besteht darin, dass die Verbindung der beiden Gehäusehälften 4 und 5 bei dem Kugelgelenk gemäß Fig. 3 nicht mittels einer Verschraubung, sondern durch plastische Verformung der zapfenseitigen Gehäusehälfte 4 erfolgt.
Die Verformung, die beispielsweise mittels Verpressen oder Stirnwalzen erzeugt werden kann, erfolgt dabei in dem mit Bezugsziffer 14 bezeichneten stirnseitigen Bereich der zapfenseitigen Gehäusehälfte 4. Durch diese Umformung wird im Bereich der Stirnseite der Gehäusehälfte 4 ein ringförmig umlaufender Vorsprung erzeugt, der einen ebenfalls umlaufenden Hinterschnitt der Gehäusehälfte 5 bei Bezugsziffer 14 formschlüssig dergestalt hintergreift, dass die beiden Gehäusehälften 4 und 5 unlösbar miteinander verbunden sind. Dabei werden sowohl die Axialanschläge 9 als auch die Radialanschläge bzw. Passungen 8 der beiden Gehäusehälften 4 und 5 fest aufeinander gepresst, so dass eine exakt definierte Relativposition der beiden Gehäusehälften 4 und 5 gewährleistet ist.
Fig. 4 schließlich zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks, das ebenfalls wieder als Axialgelenk ausgebildet ist. Das Axialgelenk gemäß Fig. 4 entspricht in seinen wesentlichen Merkmalen dem Axialgelenk gemäß Fig. 3, unterscheidet sich von diesem jedoch dadurch, dass bei Bezugsziffer 14 nicht - wie bei dem Axialgelenk gemäß Fig. 3 - die zapfenseitige Gehäusehälfte 4 die deckelseitige Gehäusehälfte 5 umgreift, sondern dass hier vielmehr umgekehrt die zapfenseitige Gehäusehälfte 4 von der deckelseitigen Gehäusehälfte 5 umgriffen wird. Die Verpressung 14 erfolgt bei dem Axialgelenk gemäß Fig. 4 demgemäß nicht durch Umformung der zapfenseitigen Gehäusehälfte 4, sondern vielmehr durch Umformung der deckelseitigen Gehäusehälfte 5, wobei letztere .wiederum unmittelbar den Gewindebolzen 11 zur zuverlässigen Verbindung mit angrenzenden Bauteilen trägt.
Das Kugelgelenk gemäß Fig. 4 lässt sich besonders kompakt und robust ausführen, ferner ergeben sich zusätzlich noch konstruktive Vereinfachungen und damit potentielle Kosteneinsparungen insbesondere bezüglich der Gestaltung der gehäuseseitigen Befestigungsnut für den Dichtungsbalg 3.
Im Ergebnis wird somit deutlich, dass dank der Erfindung ein Kugelgelenk geschaffen wird, das fertigungstechnisch besonders leicht beherrschbar und damit bei gleichbleibend hoher Qualität gleichzeitig kostengünstig produzierbar ist. Das erfindungsgemäße Kugelgelenk zeichnet sich zudem durch erhebliches Potenzial zur Erhöhung der spezifischen Tragfähigkeit bzw. wahlweise zur Verringerung der Abmessungen aus. Mit dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk lassen sich somit die steigenden Qualitätsanforderungen des Marktes erfüllen, ohne dass damit nennenswerte Kostensteigerungen in der Produktion verbunden wären.
Die Erfindung leistet damit einen wichtigen Beitrag zur qualitativen Verbesserung von Kugelgelenken und zeigt ihr Potential insbesondere in der Anwendung von Kugelgelenken als Führungsgelenke im Bereich anspruchsvoller Achs- und Lenksysteme sowie Radaufhängungen am Kraftfahrzeug. Bezugszeichenliste
Kugelzapfen
Gelenkgehäuse
Dichtungsbalg , 5 Gehäusehälfte
Gewinde
Gelenkkugel
Radialanschlag, Passung
Axialanschlag 0 elastisches Ringelement 1 Gewindebolzen 2, 13 Schlüsselflächen 4 Verpressung, umlaufender Vorsprung

Claims

Patentansprüche
1. Kugelgelenk, beispielsweise für ein Achssystem eines Kraftfahrzeugs, das Kugelgelenk umfassend ein im Wesentlichen ring- oder topfförmiges Gelenkgehäuse (2), in dessen Innenraum die Kugel (7) eines Kugelzapfens (1) gleitbeweglich aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkgehäuse (2] aus einer kugelzapfenseitigen und aus einer gehäusedeckelseitigen Gehäusehälfte (4, 5) besteht, wobei die beiden Gehäusehälften (4, 5) jeweils einen im Wesentlichen umlaufenden Axialanschlag (9) aufweisen, durch den die Gehäusehälften (4, 5) gelenkgehäuseaxial exakt definiert aneinander zur Anlage bringbar sind.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehälften (4, 5) jeweils einen im Wesentlichen umlaufenden Radialanschlag (8) aufweisen, durch den die Gehäusehälften (4, 5) in radialer Richtung exakt zentriert aneinander zur Anlage bringbar sind.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Gehäusehälften (4, 5) einen Teil der Lagerschale für die Gelenkkugel (7) bildet.
4. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Lagerschale bildende Gehäusehälfte (4, 5) im Bereich der Kontaktflächen mit der Gelenkkugel (7) eine Oberflächenhärtung aufweist.
5. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkgehäuseinnenraum eine ringförmig umlaufende Ausnehmung aufweist, in der ein Ringelement (10) aus elastischem Polymermaterial angeordnet ist.
6. Kugelgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (10) unter einer definierten Vorspannung steht.
7. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehälften (4, 5) eine korrespondierende Paarung aus einem Innengewinde (6) und einem Außengewinde (6) aufweisen.
8. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehälften Schlüsselflächen (12, 13) aufweisen.
9. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Gehäusehälften (4, 5) einen im Wesentlichen umlaufenden Hinterschnitt aufweist, wobei der Hinterschnitt formschlüssig von einem formkorrespondierenden, im Wesentlichen umlaufenden Vorsprung (14) der anderen Gehäusehälfte hintergriffen wird.
10. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelgelenk ein Axialgelenk ist.
1. Kugelgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die deckelseitige Gehäusehälfte (5) einstückig mit einem Verbindungselement (11) ausgebildet ist.
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