DE10041265A1 - Kugelgelenkbaugruppe für ein Kolben-Zylinderaggregat - Google Patents

Abstract

Kugelgelenkbaugruppe, umfassend einen schwenkbaren Kugelkopf innerhalb einer Kugelpfanne, wobei ein Federelement eine Radialkraft auf den Kugelkopf ausübt und ihn damit in der Kugelpfanne vorspannt, wobei das Federelement von einer Blattfeder gebildet wird, die sich in Längsachse zum Kugelkopf erstreckt und deren Kraftwirklinie unterhalb des Äquators des Kugelkopfes in Richtung der Kugelpfanne ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelgelenkbaugruppe entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 42 26 986 A1 ist eine Kugelgelenkbaugruppe, umfassend einen schwenkbaren Kugelkopf innerhalb einer Kugelpfanne, wobei ein Federelement eine Radialkraft auf den Kugelkopf ausübt und ihn damit in der Kugelpfanne vor­ spannt, bekannt. Das Federelement ist als Tellerfeder ausgeführt, die in einer Ta­ sche der Kugelpfanne zusammen mit einem Plättchen als Tragkörper gehalten wird. Es sind zwei Reihen von Tellerfedern mit Plättchen ausgeführt, wobei die Federkräfte auf den Kugelkopfmittelpunkt ausgerichtet sind.

Die DE-GM 77 09 622 beschreibt eine Kugelgelenkbaugruppe, deren Kugelpfanne mehrteilig ausgeführt ist und mittels einer in Achsrichtung des Kugelbolzens wirkende Feder vorgespannt ist. Abgesehen von der Vielzahl der Teile besteht der Nachteil, dass die Feder in Auszugrichtung des Kugelkopfes wirksam ist.

Aus der DE 197 44 796 A1 ist ein Gelenk, insbesondere für eine blockierbare Gasfeder bekannt, wobei das Gelenk einen Gelenkbolzen in einer durchgehenden Öffnung aufnimmt. Exzentrisch ist eine Blattfeder angeordnet, die für einen Spielausgleich zwischen dem Gelenkbolzen und der Gelenköffnung sorgt.

Die DE 31 51 747 A1 betrifft ein Kugelgelenk, dessen Kugelpfanne aus zwei Komponenten besteht, die jeweils aus Kunststoff bestehen und mittels Ultra­ schallschweißen verbunden sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kugelgelenkbaugruppe zu realisie­ ren, die mit möglichst einfachen Bauteilen einen Spielausgleich zwischen der Ku­ gelpfanne und dem Kugelkopf erreicht.

Erfindungsgemäß wird die Lösung bei einer ersten Variante dadurch erreicht, dass das Federelement von einer Blattfeder gebildet wird, die sich in Längsachse zum Kugelbolzen erstreckt und deren Kraftwirklinie unterhalb des Äquators des Kugelbolzens in Richtung der Kugelpfanne ausgerichtet ist.

Die in Richtung der Kugelpfanne wirksame Blattfeder erlaubt einen sehr einfa­ chen, insbesondere einen einteiligen Aufbau der Kugelpfanne. In der Anwendung bei einem Kolben-Zylinderaggregat in der Form einer Gasfeder besteht prinzipiell eine Vorlast in Richtung der Kugelpfanne. Folglich kann die Blattfeder auf die Kraft gegen das Herausziehen des Kugelkopfes aus der Kugelpfanne dimensio­ niert werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kugelpfanne ausgehend vom ihrem Maximaldurchmesser in eine hinterschnei­ dungsfreie zylindrische Aufnahme für den Kugelkopf übergeht. Eine derartige Ku­ gelpfanne lässt sich besonders leicht spritztechnisch herstellen.

Damit die Blattfeder eine gesicherte Einbaulage in Einschubrichtung des Kugel­ kopfes aufweist und eine möglichst reproduzierbare Kraft auf den Kugelkopf wirkt, weist die Kugelpfanne eine axiale Haltesicherung für die Blattfeder auf.

Eine mögliche Ausführungsform für die Haltesicherung besteht darin, dass die Haltesicherung aus einer Nut besteht, in die die Blattfeder eingeführt wird.

Dazu weist die Blattfeder eine Sicke auf, die in die Nut der Haltesicherung einras­ tet.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch stützt sich die Blattfeder auf einer Mantelfläche der zylindrischen Aufnahme ab. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, dass der Kugelkopf ohne Gegenkraft in die Kugelpfanne eingeführt werden kann. Anschließend lässt sich die Blattfeder einschieben, die dann die Vorspannkraft auf den Kugelkopf ausübt. Damit ist die Montagekraft unabhängig von der Auszugskraft des Kugelkopfes aus der Kugelpfanne.

Bei einer Alternativlösung ist vorgesehen, dass das Federelement mit der Kugel­ pfanne verbunden ist und von mindestens einem Kunststoffsegment gebildet wird, das aus einem anderen Kunststoff besteht als die Kugelpfanne.

Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, dass man einerseits einen optimalen Werkstoff bezüglich Reibverhalten oder Flächenpressung für die Kugelpfanne auswählen kann und das Kunststoffsegment aus einem möglichst elastischen Kunststoff bestehen. Die gesamte Kugelpfanne kann in einem sogenannten Zwei- Komponenten-Spritzvorgang hergestellt werden.

Im Hinblick auf eine möglichst einfache Kontur greift das Kunststoffsegment als Kreisabschnitt in den Bereich der Kugelpfanne ein.

In weiterer Ausgestaltung weist ein Gehäuse der Kugelpfanne mindestens eine die Kugelpfanne schneidende Queröffnung auf, die mit dem Kunststoff mit Fede­ rungseigenschaft zumindest im Schnittbereich mit der Kugelpfanne gefüllt ist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Kugelgelenkbaugruppe mit einer Blattfeder

Fig. 2 und 3 Kugelgelenkbaugruppe mit eingespritzten Kunststoffsegmenten

Die Fig. 1 zeigt eine Kugelgelenkbaugruppe 1 als Einzelteil. Kugelgelenkbaugrup­ pen 1 werden bei Gasfedern eingesetzt, um eine räumliche Schwenkbewegung der Gasfeder zu ermöglichen. Innerhalb eines Gehäuses 3 ist eine Kugelpfanne 5 ausgebildet, die einen Kugelkopf 7 trägt. Der Kugelkopf 7 ist mit einem Befesti­ gungsgewinde 9 ausgeführt, um ihn beispielsweise in die Karosserie eines Kfz einzuschrauben.

Die Kugelpfanne 5 verfügt über eine Kontur wie eine Halbkugel, die in eine hin­ terschneidungsfreie zylindrische Aufnahme 11 übergeht. Zum leichteren Einfüh­ ren des Kugelkopfes ist am Rand der Aufnahme eine Montageschräge 13 ausge­ führt. Die Kugelpfanne und die Aufnahme weisen einen Schlitz 15 auf, in dem eine in Richtung des Kugelkopfes bebogene Blattfeder 17 eingelegt ist. Die Wirk­ linie der Blattfeder greift unterhalb eines Äquators 19 des Kugelkopfes 7 an und ist in Richtung der Kugelpfann 5 ausgerichtet. Die Enden der Blattfeder stützen sich an einer Mantelfläche 21 der Kugelpfanne und der Aufnahme 11 ab.

Damit die Blattfeder 17 keinesfalls aus der Kugelpfanne 5 rutschen kann, verfügt die Kugelpfanne 5 über eine Haltesicherung, die aus einer Nut 23 besteht, in die eine Sicke 25 der Blattfeder 17 eingreift.

Bei der Montage wird der Kugelkopf 7 in die Kugelpfanne 5 eingeführt und in ei­ ner Winkelstellung gebracht, die einen axialen Zugang zum Schlitz für die Blattfe­ der ermöglicht. Danach wird die Blattfeder in den Schlitz 15 geschoben, bis die Haltesicherung zwischen der Blattfeder 17 und der Kugelpfanne 5 einrastet. Der Vorteil dieser Montagemöglichkeit besteht darin, dass die Montagekräfte des Ku­ gelkopfes relativ unabhängig von den Auszugskräften des Kugelkopfes aus der Kugelpfanne sind.

Die Fig. 2 und 3 stellen Schnitte durch eine Kugelgelenkbaugruppe 1 dar, bei der das Gehäuse 3 der Kugelpfanne 5 aus einem Kunststoff besteht, der im Hinblick auf niedrige Reibung und hoher Festigkeit gewählt ist. Entsprechend der Fig. 1 schließt sich der Kugelpfanne 5 eine Aufnahme 11 für den Kugelkopf 7 an. Un­ terhalb des Äquators 19 des Kugelkopfes 7 sind zwei das Gehäuse 3 durchdrin­ gende Queröffnungen 27 ausgeführt, die vollständig mit einem Kunststoff gefüllt sind, der gezielt ein elastisches Verhalten aufweist. Die Queröffnungen 27 schneiden die Kugelpfanne 5, so dass Kunststoffsegmente 29 in der Form von Kreisabschnitten den Kugelkopf 7 innerhalb der Kugelpfanne 5 tragen.

Bei der Herstellung der Kugelgelenkbaugruppe wird zunächst aus dem ersten Kunststoff das Gehäuse 3 gespritzt. Die Kugelpfanne 5 samt Aufnahme 11 und Queröffnungen 27 sind durch entsprechende Formteile ausgespart. Für die weite­ re Herstellung sind zwei Möglichkeiten denkbar.

Entweder wird der Kugelkopf 7 in das Gehäuse 3 eingeschoben und man spritzt die zweite Kunststoff-Komponente in die Queröffnungen 27, um die Federele­ mente auszugestalten oder man bildet ein Formwerkzeug einem Kugelkopf nach, entfernt das Formwerkzeug und drückt anschließend den Kugelkopf 7 über die Kunststoffsegmente in die Kugelpfanne 5 ein. In beiden Fällen erreicht man eine axial spielfreie Lagerung des Kugelkopfes 7 in der Kugelpfanne 5.

Claims (9)

1. Kugelgelenkbaugruppe, umfassend einen schwenkbaren Kugelkopf inner­ halb einer Kugelpfanne, wobei ein Federelement eine Radialkraft auf den Kugelkopf ausübt und ihn damit in der Kugelpfanne vorspannt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement von einer Blattfeder (17) gebildet wird, die sich in Längsachse zum Kugelkopf (7) erstreckt und deren Kraftwirklinie unterhalb des Äquators (19) des Kugelkopfes (7) in Richtung der Kugelpfanne (5) ausgerichtet ist.

2. Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne (5) ausgehend vom ihrem Maximaldurchmesser in ei­ ne hinterschneidungsfreie zylindrische Aufnahme (11) für den Kugel­ kopf (7) übergeht.

3. Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne (5) eine axiale Haltesicherung für die Blattfeder (17) aufweist.

4. Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltesicherung aus einer Nut (23) besteht, in die die Blattfe­ der (17) eingeführt wird.

5. Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (17) eine Sicke (25) aufweist, die in die Nut (23) der Haltesicherung einrastet.

6. Kugelgelenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Blattfeder (17) auf einer Mantelfläche (21) der zylindrischen Aufnahme (11) abstützt.

7. Kugelgelenkbaugruppe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement mit der Kugelpfanne (5) verbunden ist und von mindestens einem Kunststoffsegment (29) gebildet wird, das aus einem anderen Kunststoff besteht als die Kugelpfanne (5).

8. Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffsegment (29) als Kreisabschnitt E in den Bereich der Kugelpfanne (5) eingreift.

9. Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (3) der Kugelpfanne (5) mindestens eine die Kugelpfanne schneidende Queröffnung (27) aufweist, die mit dem Kunststoff mit Fede­ rungseigenschaft zumindest im Schnittbereich mit der Kugelpfanne (5) ge­ füllt ist.