DE10125049A1 - Kugelgelenk mit Druckausgleichssystem - Google Patents

Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem Druckausgleichssystem zur Verwendung in Gehäusen von Steuerbetrieben von Kraftfahrzeugen, wobei die Gehäuse eine Zahnstange und ein Antriebsritzel aufweisen und an ihren Enden axiale Kugelgelenke aufweisen, die mit Schutzkappen aus einem blasebalgartigen elastomeren Kunststoff verbunden sind, deren Funktion darin besteht, den Innenraum der Gehäuse der äußeren Umgebung zu isolieren, um das Eindringen von Verunreinigungen in das System und eine Bschädigung des Systems zu verhindern. Derartige Systeme erzeugen, infolge der Bewegung der Zahnstange des Gehäuses des Steuergetriebes auf die eine oder die andere Seite mit dem Ziel, die Räder des Fahrzeugs nach rechts oder nach links zu drehen, in den Schutzkappen einen Überdruck oder einen Hohlraum, wenn dieselben zusammengedrückt oder gedehnt werden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist das jeweilige Axialkugelgelenk mit vier Ausnehmungen (4) in einer Gehäuseschraube (1), einer Querbohrung (2) und einer Längsbohrung (3) in ihrer Befestigungsschraube ausgestattet, wobei die Ausnehmungen (4) und die Bohrungen (2, 3), die untereinander kommunizieren, mit einer Querbohrung kommunizieren, die in der gesamten Erstreckung der Zahnstange (6) vorliegt, wodurch die Verbindung zum anderen Ende des Systems geschaffen wird, wobei es durch ein System von gleichen Bohrungen und Ausnehmungen möglich ist, die Verbindung auch mit der gegenüberliegenden Seite zu schaffen, wodurch es möglich ist, ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem Druckausgleichssystem zur Montage an Steuergetriebegehäusen von Kraftfahrzeugen, mit einer Zahnstange und einem Antriebsritzel, die an ihren Enden, insbesondere an den Verbindungspunkten der Kugelgelenke mit den Enden der Zahnstange des Gehäuses des Steuergetriebes blasebalgartige Schutzkappen aus einem Elastomerkunststoff aufweisen, die den Innenraum vollständig von der äußeren Umge­ bung abisolieren, die die Hauptfunktion haben, das Eindringen von Verunreinigungen wie Staub und Wasser in das Innere des Gehäuses des Steuergetriebes und auch des Kugelgelenks zu verhindern.

Die vollständige Wasserdichtheit, die durch diese Schutzkappen geschaffen ist, bringt jedoch einen unerwünschten Nachteil, wenn die Zahnstange zur Bewegung der Räder des Fahrzeugs nach links oder nach rechts betätigt wird, sowie bei der Verschiebung der Zahnstange auf eine der Seiten. Da das Gehäuse des Steuergetriebes fixiert ist und die Schutzkappen an den Enden des Gehäuses des Steuergetriebes und mit den Kugelgelenken befestigt sind, die an den Enden der Steuerstange befestigt sind, dehnen sich die Schutzkappen in der einen Richtung aus und schieben sich in der anderen Richtung zusammen, wodurch sich im Inneren der gedehnten Schutzkappe ein Hohlraum bildet und im Inneren der zusammengeschobenen Schutzkappe ein Überdruck bildet.

Im Stand der Technik wurden unterschiedliche Alternativen eingesetzt, beim Versuch, diesen Nachteil zu eliminieren, der die rasche Verschlechterung der Schutzkappen und auch die Verschlechterung eines zufriedenstellenden Betriebs des Steuersystems bewirkt. Eine dieser Alternativen bestand darin, diese Schutzkappen mit Ventilen zu versehen, die das Innere der Schutzkappen mit ihrem Äußeren verbindet, wodurch ein Druckabbau ermöglicht oder, im Fall des Auftretens eines Hohlraums, ein Eindringen von Luft zugelassen wurde. Diese Alternativen erwiesen sich jedoch nicht als wirkungsvoll, da sie mit der Luft ein Eindringen von Verschmutzungen zuließen, und außerdem waren sie unwirtschaftlich, hatten eine kurze Lebensdauer und verursachten zusätzlich Beschädigungen an den Schutzkappen an den Stellen, an denen diese Ventile befestigt waren.

Eine andere Alternative bestand darin, die Schutzkappen beider Enden mit einem Rohr zu verbinden, um den Hohlraum bzw. Unterdruck in der einen Kappe mit dem Überdruck der anderen Kappe zu kompensieren. Aber auch diese Alternative stellte sich aufgrund ihrer kurzen Standzeit als unökonomisch und uneffektiv heraus, da das Rohr brach oder Beschädi­ gungen an den Punkten der Kappe entstanden, an denen diese Rohre befestigt waren. Es wurde dann ein inneres System entwickelt, in dem durch Verwendung einer Längs­ bohrung, die in der Zahnstange angebracht war, und die ihre beiden Enden miteinander verbindet, eine Vergrößerung in dem Gewinde des Kugelgelenks erzeugt wurde, dessen Funktion es ist, dieses mit dem Ende der Zahnstange zu verbinden, um zu ermöglichen, daß der an einem Ende durch das Schrumpfen der Schutzkappe erzeugte Druck, der durch die Verschiebung der Zahnstange verursacht wurde durch die Vergrößerung des Kugelgelenkge­ windes in der Verbindung mit der Zahnstange strömte und die Längsbohrung der Zahnstange erreichte, wodurch der Druck sich auf das gegenüberliegende Ende der Zahnstange erstreckte und den Hohlraum kompensierte, der durch das Dehnen der dort angeordneten Schutzkappe erzeugt wurde. Dieses System erlaubte die innere Verbindung zwischen den beiden Schutz­ kappen, die an den Enden der Zahnstange vorgesehen sind; jedoch trotz des erreichten Ergebnisses war dies keine Ideallösung, da das Luftvolumen, das die Vergrößerung des Gewindes durchströmen ließ, nicht ausreichend war in Anbetracht der Ausströmzeit für den vorgesehenen Zweck. Außerdem verursachte die Vergrößerung des Gewindes offenbar Verluste in Relation zum gewünschten Widerstand in der Verbindung des Kugelgelenks mit dem Ende der Zahnstange.

Schließlich wurde als letzter Entwicklungsversuch in dieser Technik in der Schraube des Kugelgelenks, die zum Einschrauben in das Ende der Zahnstange vorgesehen war, eine Längsbohrung geschaffen, um einen Durchgang zu der in der Zahnstange vorhandenen Bohrung zu bilden, und es wurde eine Querbohrung in der gleichen Schraube in der Nähe des Gehäuses des Kugelgelenks vorgesehen; da jedoch das Gehäuse des Kugelgelenks starr gegen das Ende der Zahnstange befestigt ist, war es notwendig, für dieses eine Ausnehmung zu schaffen, um die Kommunikation mit der Bohrung der Schraube zu ermöglichen. Um dieses Problem zu lösen, wurde die Ausnehmung während des Stanzvorgangs des Gehäuses geschaf­ fen, aber wie bei dem Beispiel der Alternative mit der Vergrößerung des Gewindes, mußte diese Ausnehmung sehr tief sein, um die gewünschte Luftströmung zur Lösung des Problems zu schaffen, was technische Probleme beim Stanzen mit sich brachte und außerdem Betriebs­ probleme schaffte, um die Bohrung in dem fertiggestanzten Teil zu schaffen, da das gestanzte Teil nie mit scharfen Kanten geformt wurde, und, wenn die Bohrung in der gestanzten Ausnehmung in dem Gehäuse des Kugelgelenks geschaffen wurde, bewirkte die abgerundete Kante, die zwischen der Ausnehmung und der Fixierschraube des Kugelgelenks verblieb, das Abgleiten des die Bohrung schaffenden Bohrers an eine unerwünschte Stelle, wenn nicht sogar der Bruch des Bohrers als Ergebnis des Abgleitens verursacht wurde.

Somit bleibt es wünschenswert, ein Kugelgelenk mit einem Durckausgleichssystem zwischen den beiden Enden der Zahnstange zu schaffen, um zu ermöglichen, daß unabhängig von ihrer Verschiebung oder ihrer Geschwindigkeit beide Schutzkappen denselben Druck aufrecht erhalten, wobei es ebenfalls erwünscht ist, daß man, um dieses Ziel zu erreichen, nicht die Sicherheit der Verbindung zwischen dem Kugelgelenk und der Zahnstange beschädigt, wobei außerdem gewünscht wird, daß der Druckausgleich ohne hohe Kosten und mit langer Lebens­ dauer erreicht wird, und es wird schließlich erwünscht, daß der Herstellungsprozeß vom Stanzen bis zum Herstellen der Bohrung einfach und, ohne die Qualität zu beeinträchtigen, wirksam ist, wobei diese Erfindung mit dem Hauptziel entwickelt wurde, die oben erwähnten Nachteile und Schwächen zu vermeiden.

Demzufolge soll eine Konstruktionsart eines Kugelgelenks vorgeschlagen werden, mit einem Druckausgleichssystem, das an den Enden der Zahnstange des Gehäuses des Steuergetriebes von Fahrzeugen angebracht werden kann, mit der Sicherheit eines Originalbauteils, um die bestmögliche Sicherheit und Verbindung zu schaffen, ohne irgendwelche Vergrößerungen von Gewinden oder anderen Verfahren, die dazu führen, daß diese Sicherheit in Frage gestellt wird, die eine lange Standzeit für die Schutzkappen und das gesamte Steuersystem bei niedrigen Kosten bietet, und die auch ein einfaches Herstellungsverfahren ermöglicht, vom Stanzen des Gehäuses des Steuergetriebes bis zum Vorgang des Bohrens der Verbindungs­ schrauben desselben mit der Zahnstange, wobei auf diese Weise tiefe Ausnehmungen, das Brechen von Bohrern und Bohrungen an unerwünschten Orten vermieden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels 3 detailliert unter Zuhilfenahme der folgenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine fotografische Darstellung eines Teils einer Steueranordnung für Fahrzeuge, zusammengesetzt aus einem Gehäuse für ein Steuergetriebe mit einer Zahnstange und einem Antriebsritzel, die an ihren Enden mit der Zahnstange verbundene axiale Kugelgelenke aufweist, wobei die Enden der Zahnstange und die Kugelgelenke mit Schutzkappen aus Elastomerkunststoff umgeben sind, die an den Enden des Gehäuses des Steuergetriebes und an der Stange des mit gerundetem Kopf versehenen Zapfens der Verbindung befestigt sind,

Fig. 2 zeigt eine Längsschnittansicht des Gehäuses des Steuergetriebes nach Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines der Kugelgelenke, die an einem der Enden der Zahnstange des Gehäuses des Steuergetriebes angekuppelt ist,

Fig. 4 zeigt eine Detailansicht des Kugelgelenkgehäuses,

Fig. 5 zeigt eine Längsschnittansicht des Details des Kugelgelenkgehäuses.

Wie aus den Figuren zu entnehmen ist, zeigt Fig. 1 in einer fotografischen Darstellung ein Gehäuse eines Steuergetriebes mit einer Zahnstange und einem Antriebsritzel, an dem an ihren mit der Zahnstange verbundenen Enden axiale Kugelgelenke gemäß der Erfindung angebracht sind, die mit Schutzkappen aus einem Elastomer verbunden sind, die an den Enden des Gehäuses des Steuergetriebes und mit der Stange des Rundkopfzapfens des Gelenks gemäß der Erfindung befestigt sind, um den Druck zwischen diesen beiden Schutz­ kappen auszugleichen. In Fig. 2 und in Vergrößerung in Fig. 3 ist die gleiche Anordnung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, in einem Längsschnitt zu sehen. Es ist ein Gehäuse 1 des Axialkugelgelenks gezeigt, das eine Querbohrung 2 und eine Längsbohrung 3 aufweist, die sich kreuzen und die in der Gehäuseschraube 1 angebracht sind, die wiederum in ihrem Körper Ausnehmungen 4 aufweist, wobei in der Kupplung des Kugelgelenks 1 in dem Gehäuse 5 des Steuergetriebes durch die Fixierung der Gehäuseschraube 1 in der Zahnstange 6 ein Zusammenfallen der Längsbohrung 3 mit einer anderen Längsbohrung 7, die sich im Inneren der Zahnstange 6 und durch deren gesamte Länge erstreckt, vorliegt. An den Enden des Gehäuses 5 des Steuergetriebes und im Zusammenhang mit dem Kugelgelenk sind blasebalgartige Schutzkappen montiert, die an den Enden 10 des Gehäuses 5 des Steuergetrie­ bes und an der Stange des kugelförmigen Stifts des Kugelgelenks dicht befestigt sind, so daß zwischen dem Äußeren und dem Inneren der Schutzkappen 8 keine Verbindung besteht, wodurch verhindert wird, daß das System durch Verschmutzungen verunreinigt wird.

Fig. 4 und 5 erklären im Detail und in einem Längsschnitt die Erfindung besser, wobei Fig. 4 das Gehäuse 1 des Kugelgelenks und Fig. 5 die Querbohrung 2 und die Längs­ bohrung 3 zeigt, die einander kreuzen und die Ausnehmungen 4 darstellt, deren Funktion es ist, die Verbindung des Inneren der Schutzkappe 8 mit der Öffnung 2 zu ermöglichen, wenn das Kugelgelenk mit der Zahnstange 6 des Gehäuses 5 des Steuergetriebes verbunden ist.

Der Betrieb des Systems ist einfach und wirkungsvoll, da, wenn die Kugelgelenke im mon­ tierten Zustand, die axial zu den zwei Enden der Zahnstange 6 des Gehäuses 5 des Steuer­ getriebes angeordnet sind und die blasebalgartigen Schutzkappen 8 an den Enden 10 des Gehäuses 5 des Steuergetriebes und in den Ringnuten 9 der kugelförmigen Stifte der Axialku­ gelgelenke befestigt sind, man eine dicht geschlossene Anordnung erreicht, die das Eindringen jeglicher Verunreinigung in das Innere des Systems verhindert, wodurch vermieden wird, daß das System beschädigt wird.

Während des Betriebs des Systems verschiebt sich die Zahnstange 6 des Gehäuses 5 des Steuergetriebes auf die eine Seite und auf die andere Seite, wobei sie dementsprechend in der gleichen Art und Weise die Kugelgelenke, die an ihren Enden befestigt sind, und diese, durch ihre Stangen, die an die Steuerstangen des Fahrzeugs gekoppelt sind, die Räder des Fahrzeugs auf die eine Seite und auf die andere Seite bewegen. Diese Verschiebungsbewegung der Zahnstange 6 erzeugt das Dehnen und Zusammendrücken der Schutzkappen 8, die an den Enden des Gehäuses 5 des Steuergetriebes montiert sind, wobei diese Schutzkappen 8 an den Enden 10 des Gehäuses 5 des Steuergetriebes befestigt sind, das selbst wiederum in dem Fahrzeug befestigt und daher statisch ist, und die anderen Seiten der Schutzkappen 8 sind an den Zapfen der Axialkugelgelenke fixiert, die wiederum, befestigt an den Enden der Zahn­ stange 6, ihren Bewegungen zur einen und zur anderen Seite folgen, wobei die Schutzkappe 8 an einem Ende des Gehäuses 5 des Steuergetriebes zusammengedrückt und die andere vom gegenüberliegenden Ende gedehnt wird und umgekehrt, abhängig von der durchgeführten Bewegung nach rechts oder nach links. Diese Schrumpf und Streckbewegungen der Schutz­ kappen 8 bewirken den Hohlraum im Inneren der einen Schutzkappe, die gedehnt wird und den Druckanstieg im Inneren der anderen, die zusammengedrückt wird.

Wie in der Begründung für diese Erfindung erwähnt wird, hat der Fachmann früher mehrere Male versucht, diesen unerwünschten Effekt zu eliminieren. Es wurden dabei jedoch andere unerwünschte Effekte, wie z. B. die Schwächung von Komponenten der Anordnung, die Verringerung der Lebensdauer und sogar Schwierigkeiten bei der industriellen Produktion erzeugt, die durch die vorliegende Erfindung definitiv eliminiert wurden, insbesondere durch dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel, da hier die Öffnung 2 in dem Körper der Schraube des Gehäuses 1 angebracht wurde, in einem Abstand von den Ausnehmungen 4, die in das Gehäuse 1 gestanzt sind, liegt, wodurch verhindert wird, daß die runden Kanten dieser Ausnehmungen 4 den Herstellungsprozeß der Bohrung 2 erschweren, indem der Bohrer abrutscht und die folgende Anbringung der Bohrung an einem unerwünschten Ort geschieht oder sogar das Abbrechen des Bohrers als Folge seines Abrutschens passiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 2 in dem Körper der Gehäuseschraube 1 in gleichem Abstand zwischen den Ausnehmungen 4 und dem Gewinde der Gehäuseschraube 1 des Axialkugelgelenks angeordnet. Auf diese Weise erreicht die Verbindung zwischen den Schutzkappen 8 der Enden des Gehäuses 5 des Steuergetriebes, einen Druckausgleich zwi­ schen beiden Kappen 8, unabhängig davon, ob sie zusammengedrückt oder gedehnt sind, durch die Ausnehmungen 4, die die Strömung von Luft durch die Querbohrung 2 erlauben, die wiederum in Verbindung mit der Längsbohrung 3 des gesamten Axialkugelgelenks steht, das an dem Ende der Zahnstange 6 montiert seine Längsbohrung 3 aufweist, die mit der Längsbohrung 7, die über die gesamte Erstreckung der Zahnstange 6 verläuft, verbunden ist und damit die Kommunikation mit dem anderen Axialkugelgelenk ermöglicht, das an seinem anderen Ende montiert ist und wo das Verbindungssystem ebenfalls eingerichtet ist.

Claims (7)

1. Gehäuseschraube für ein Kugelgelenk mit einem Aufnahmeabschnitt mit einem ersten Durchmesser zur Aufnahme einer Gelenkkugel mit einem axial daran anschließenden zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner ist als der erste Durch­ messer und mit einem axial daran anschließenden Gewindeabschnitt zur Befestigung der Gehäuseschraube an einer Zahnstange, wobei der Aufnahmeabschnitt an seiner zum zweiten Abschnitt zeigenden Stirnseite über den Umfang verteilte Ausnehmungen (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseschraube im zweiten Abschnitt eine Querbohrung (2) aufweist.

2. Gehäuseschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (2) im gleichen Abstand von den Ausnehmungen (4) und dem Gewindeabschnitt angeordnet ist.

3. Gehäuseschraube nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch vier über den Um­ fang verteilte Ausnehmungen (4).

4. Kugelgelenk mit einem Druckausgleichssystem zur Anbringung an Gehäusen (5) von Steuergetrieben von Fahrzeugen, wobei die Gehäuse eine Zahnstange (6) und ein Antriebsritzel aufweisen und an ihren Enden, an denen Kugelgelenke montiert sind, blasebalgartige Schutzkappen (8) aus Elastomermaterial aufweisen, die den Innenraum der Gehäuse (5) vollständig von der äußeren Umgebung isolieren, um das Eindringen von Verunreinigungen, die das System beschädigen können, zu verhindern, wobei abhängig von der Position, in der sich die Schutzkappen befinden - zusammengedrückt oder gedehnt - Kavitationseffekte und Überdruckeffekte möglich sind, wobei eine Querbohrung (2) in dem Körper einer Gehäuseschraube (1) in gleichem Abstand von den Ausnehmungen (4) und dem Gewinde der Gehäuseschraube (1) vorgesehen ist, wodurch ein einfaches Herstellungsverfahren möglich ist.

5. Kugelgelenk nach Anspruch 4, bei dem die Querbohrung (2) in einem Abstand von den Ausnehmungen (4) angeordnet ist, um zu vermeiden, daß die abgerundeten Kanten der Ausnehmungen (4), die sich aus dem Stanzverfahren ergeben, die Perforation an einer unerwünschten Stelle oder sogar den Bruch des Bohrers aufgrund eines erzwungenen Abgleitens verursachen.

6. Kugelgelenk nach Anspruch 4 oder 5, bei dem vier Ausnehmungen (4) während des Stanzens des Gehäuses (1) erzeugt werden.

7. Verfahren zur Herstellung einer Gehäuseschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (4) während des Stanzens der Gehäuseschraube (1) erzeugt werden.