DE10158022A1 - Kugelgelenk mit einem System zur Beschränkung einer Winkelbewegung - Google Patents

Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem System zur Beschränkung einer Winkelbewegung, die auf die Verbindung von Bauteilen ausgeübt wird, die eine beschränkte Winkelbewegung in einer vorbestimmten Richtung und eine freie Drehbewegung benötigen und insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, hauptsächlich bei Verbindungsstangen in gebogener Form, von denen eine Gewichtskraft ausgeht, die diese nach unten verschiebt, was die Veränderung ihrer Ausrichtung gegenüber anderen Komponenten des Systems verursacht und einen Kugelstift (1) des Kugelgelenks drängt, sich aus seiner konstruierten geometrischen Achse herauszubewegen. Dementsprechend schafft das Kugelgelenk gemäß der Erfindung die Konstruktion eines zylindrischen Ansatzes (11) an dem Ende der Kugel des Kugelstifts (1) und schafft auch die Konstruktion eines langlochartigen Gehäuses (12) in dem Gehäusedeckel des Kugelgelenks, wobei in dem Gehäuse der Ansatz (11) des kugelförmigen Endes des Kugelstifts (1) untergebracht ist, wenn das Kugelgelenk montiert ist. Für die richtige Montage und den perfekten Betrieb des Systems ist in dem Deckel ein Positionierungspunkt (13) vorgesehen, der in verschiedenen Formen ausgebildet sein kann, der jedoch die wichtige Aufgabe der Positionierung des Deckels bei der Montage des Kugelgelenks hat, so daß das langlochartige Gehäuse (12) mit der Richtung zusammenfällt, welche die langlochartige Öffnung am anderen Ende des Kugelgehäuses hat, durch welches sich der Körper des ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem System zur Beschränkung einer Winkelbewegung zur Verwendung in Verbindungen, die eine Winkel- und eine Drehbewe­ gung von zwei Teilen benötigen, deren Winkelbewegung jedoch in einer bestimmten Rich­ tung beschränkt werden muß, um den gewünschten Effekt zu erreichen. Diese Erfindung betrifft insbesondere ein Kugelgelenk zur Anwendung in Kraftfahrzeugen.

Der Stand der Technik der Konstruktion von Kugelgelenken stützt sich auf eine Konstruktion, die aus einer Box oder einer Aufnahme besteht, in der ein einteiliges oder mehrteiliges Lager untergebracht ist, in dem wiederum eine Kugel untergebracht ist, die ein integrales Teil der Erstreckung eines Stiftes, eines sog. Kugelstiftes, ist.

Dieses vorschriftsmäßig montierte Set hat ein Befestigungssystem in dem äußeren Teil der Box oder der Aufnahme und in der der Kugel gegenüberliegenden Erstreckung, des sog. Kugelstiftes derart angeordnet, daß, wenn die Box an einem beweglichen Teil befestigt und der Körper des Kugelstiftes in einem anderen Teil angeordnet ist, es beiden Teilen möglich ist, Winkel- und Drehbewegungen durchzuführen. Dies sind die üblichen Konstruktionen von Kugelgelenken, im allgemeinen verwendet bei Steuerungs- und Aufhängungssystemen von Fahrzeugen. Abhängig von dem Einbauort haben diese Bauteile jedoch individuelle spezielle Eigenschaften, die dazu beitragen, die Erfordernisse des Betriebs zu erfüllen, die durch die Bauteile nötig sind, die verbunden sein und sich zueinander gelenkig bewegen können müssen.

Gemäß der Aufgabe dieser Erfindung muß das Kugelgelenk mit einem System zur Be­ schränkung einer Winkelbewegung die freie Drehbewegung des Kugelstiftes ermöglichen, jedoch gleichzeitig die Winkelbewegung dieses selben Kugelstifts in einer bestimmten Richtung beschränken, da er vorzugsweise bei der Steuerung oder Verbindungsstangen eingesetzt wird, bei denen die Bewegung einer Drehung relativ zu deren Längsachse un­ erwünscht ist.

Die Drehbewegung der Stange relativ zu ihrer Längsachse zwingt den Kugelstift, sich selbst winkelmäßig auf eine der Seiten der Box des Kugelgelenks zu verschieben, was den un­ richtigen Betrieb des Kugelgelenks und außerdem der Verbindungsstange verursacht, die dafür konstruiert ist, in Ausrichtung mit den anderen Komponenten des Systems zu arbeiten.

Um diese Nachteile zu überwinden, verwendet der Stand der Technik eine Alternative. Die längliche Öffnung des Gelenkgehäuses, die bei der Konstruktionsart üblich ist, bei der sie vorragt zu dem Körper des Kugelstifts wird so positioniert, daß die engste Seite der Öffnung, nämlich die Seite, die eine kleinere Winkelbewegung des Kugelstifts ermöglicht, mit dem Stift zusammenfällt, von dem gewünscht wird, daß er die Bewegung des Kugelstifts be­ schränkt, und dies hindert die Stange daran, sich um ihre Längsachse zu drehen bzw. zu taumeln. Diese Technik löst das Problem nicht, was leicht nachzuvollziehen ist, da sie verhindert, daß sich die Stange dreht; dies geschieht nur deshalb, weil der Körper des Kugel­ stift des Gelenks selbst verschoben ist bis zu seiner maximalen Auslenkung auf diese Seite und an der länglichen Öffnung des Gelenkgehäuses anlehnt. Somit verursacht die Lösung, auch wenn sie das Problem der Drehung der Stange löst, ein anderes Problem, und das ist der unzureichende Betrieb des Kugelgelenkes, wenn sein im Betrieb befindlicher Kugelstift eegen die Öffnung des Gehäuses aus seiner geometrischen Achse nach außen lehnt, so wie er konstruiert wurde. Dieser unrichtige Betrieb des Kugelgelenks wird eine fehlerhafte Bewe­ gung, verfrühten Verschleiß, Geräusche und andere unerwünschte Nachteile verursachen. Um den Nachteil des unzulänglichen Betriebs des Kugelgelenks zu vermeiden, hat der Stand der Technik einige Systeme entwickelt, die darin bestehen, die Schutzhaube des Kugelgelenks durch eine Art Gummibuchse zu ersetzen, die, wenn sie sich auf dem Kugelgelenk der Verbindungsstange befindet, zusammengedrückt wird, wodurch sie einen federartigen Effekt erzeugt, der in Kooperation mit dem schmalsten Teil der rechteckigen Öffnung des Gelenk­ gehäuses danach strebt, die Drehung zu vermeiden, wobei sie verhindert, daß sich die Stange selbst um ihre Längsachse zum selben Zeitpunkt verschiebt, in dem sie tendiert, den Kugel­ stift des Kugelgelenks in der geometrischen Achse gemäß Konstruktion zu halten, wenn die Belastung nicht zu groß ist.

Bis jetzt hat diese Technik jedoch noch nicht die gewünschten Wirkungen gebracht. Wenn die Schutzhaube durch die Gummibuchse ersetzt wird, muß dies konstruktiv mit dem Kugelge­ lenk so ausgeführt werden, daß der gleiche Dichtungseffekt entsteht, wie mit der Schutzkap­ pe, und um dieses Ziel zu erreichen sind zusätzliche Bearbeitungsprozesse bei dem Kugelge­ lenkgehäuse und ein spezielles Konstruktionssystem für die Gummibuchse erforderlich, um zu ermöglichen, daß sie die zwei Funktionen erfüllt, nämlich Dichten der Öffnung des Kugelge­ lenks und Schaffen eines federartigen Effekts, so daß der Kugelstift des Gelenks in seiner konstruierten geometrischen Achse gehalten wird. Dieses System hat neben dem Effekt, daß das Endprodukt teuer ist, wenig Anwendungsbreite, da sein Einsatz auf Stangen mit geringer Bewegung begrenzt ist und folglich keine hohe Spannung auf den Kugelstift und desweiteren als Funktion der konstanten Spannung auf die Gummibuchse ausübt, wobei das letztere zum Ausschlagen tendiert, bevor die Lebensdauer des Kugelgelenks abgelaufen ist, was das Dichtungssystem beeinträchtigt, und folglich wird mit dieser Verschleißwirkung das Kugelge­ lenk mit Verunreinigungen wie Staub, Sand und Wasser verschmutzt, was zu ihrem vor­ zeitigen Verschleiß führt.

Um diese Nachteile zu überwinden, wurde das vorliegende Kugelgelenk mit einer Beschrän­ kung der Winkelbewegung entwickelt, mit dem Ziel, den Einsatz des Produktes in jedem System zu ermöglichen, das einer exzessiv starken Belastung auf die Winkelbewegung des Kugelstifts in einer bestimmten Richtung ausgesetzt ist. Es ist dementsprechend für alle Verbindungs- und Steuerstangen, auch solche, die extremen Bewegungen unterworfen sind, geeignet.

Mit dieser Erfindung wird die Verbindungsstange mit den anderen Komponenten des Systems verbunden, und der Kugelstift wird immer in seiner konstruierten geometrischen Achse positioniert sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Figuren im Detail kurz beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Stange, an der ein Kugelgelenk gemäß der Erfindung befestigt ist.

Fig. 2 zeigt das Kugelgelenk in einem Teillängsschnitt, um die Einzelheiten der Konstruktion darzustellen.

Fig. 3 zeigt die Darstellung des Kugelgelenks nach Fig. 2, geschnitten in der Ebene X-X.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 besteht ein Kugelgelenk aus einem verstärkten Stift 1, der in einem oberen Lager 2 und einem unteren Lager 3 eingebettet ist. Die Anordnung ist innerhalb eines Gehäuses 4 untergebracht, in dessen Öffnung, durch die die Anordnung eingebracht wurde, eine Feder 5 positioniert ist, und die danach mit einer Kappe 6 ver­ schlossen wurde, wobei der Körper des Kugelstifts 1 durch das gegenüberliegende Ende des Gehäuses 4 hinausragt, der in einem Stück befestigt sein muß, und der äußere Teil des Gehäuses 4 muß in einem weiteren Bauteil fixiert sein, so daß die beschränkten Winkel- und freien Drehbewegungen, die von dem Kugelstift 1 relativ zu dem Gehäuse 4 ausgeführt werden, an diese Bauteile übertragen werden, wobei die von diesen erforderten Bewegungs­ einschränkungen geschaffen werden.

An dem Körper des Kugelstifts 1 ist eine Dichtungskappe 7 vorgesehen, die an einem ihrer Enden an dem Körper des Kugelstifts 1 durch einen Ring 8 selbst fixiert ist, und die an dem anderen Ende an einem geeigneten Platz, der an dem äußeren Teil des Gehäuses 4 vorgesehen ist, durch einen weiteren Ring 9 befestigt ist, der auf dem Konus plaziert ist, der an dem Körper des Kugelstifts 1 vorgesehen ist, mit einem Abstandshalter 10, der den Zweck hat, die Dichtungskappe 7 immer in ihrer ursprünglichen Montageform zu halten, wobei hierdurch verhindert wird, daß diese in Richtung auf das Gehäuse 4 des Kugelgelenks verschoben wird und daß die Winkelbewegung des Kugelstifts relativ zum Gehäuse 4 dieses möglicherweise beschädigt.

Der Kugelstift 1 hat an seinem Ende, an dem die Kugel angeordnet ist, korrekt ausgedrückt einen zylindrischen Fortsatz 11, der in einem länglichen Gehäuse 12, das sich in dem Deckel 6 befindet, untergebracht ist. Der Deckel 6 hat außerdem einen Positionierungspunkt 13, der in einer Vielzahl von Formen konstruiert werden kann, jedoch die wichtige Aufgabe hat, ihn während der Montage des Kugelgelenks mit seinem zusammenfallenden länglichen Gehäuse 12, nämlich in der gleichen Richtung der länglichen Öffnung 14 des Gehäuses 4, durch welche der Körper des Kugelstifts 1 hindurchragt, positioniert wird. Aus diesem System ergibt sich ein wichtiger technischer Effekt, insofern als das längliche Gehäuse 12 des Deckels, in dem das zylindrische Ende 11 des Kugelstifts 1 untergebracht ist, mit der länglichen Öffnung 14 des Gehäuses 4, durch die der Körper des Kugelstifts ragt, das das gegenüberliegende Ende des zylindrischen Endes 11 des Kugelgelenks 1 aufweist zusammen­ fällt, wobei die Winkelbewegung des Kugelstifts 1 relativ zu dem Gehäuse 4 des Kugelge­ lenks die erforderliche Einschränkung im engsten Sinn des länglichen Gehäuses 12 und der länglichen Öffnung 14 die erforderliche Einschränkung erfährt, so daß sie in ihrer kon­ struierten geometrischen Achse verbleibt und die Verbindungsstange festhält, wie auch die Kurvenlage ist, die diese zeigt, und ihr Gewicht ist perfekt mit den anderen Komponenten des Systems in Einklang gebracht.

Der Effekt der Beschränkung der Winkelbewegung des Kugelstifts 1 relativ zum Gehäuse 4 des Kugelgelenks in der gewünschten Richtung wird dadurch aufgrund des Konstruktions­ systems selbst erreicht, und das Kugelgelenk ist für eine Anwendung in jedem Fahrzeug geeignet, welches diesen Beschränkungseffekt erforderlich macht und in jedem Teil des Fahrzeugs geeignet, das die gleiche Anforderung stellt, unabhängig von dem Umfang der Belastung, die hier abgestützt werden muß.

Claims (4)

1. Kugelgelenk mit einem System zur Beschränkung einer Winkelbewegung, mit einem Kugelstift (1), der in einem oberen Lager (2) und in einem unteren Lager (3) unterge­ bracht ist, wobei die Anordnung im Inneren eines Gehäuses (4) montiert ist, welches danach mit einer Feder (5) versehen wird und schließlich mit einem Deckel (6) ver­ schlossen ist, wobei an dem Ende des Gehäuses (4) gegenüber dem Verschlußdeckel (6) der Körper des Kugelstifts (1) herausragt, der an einem Bauteil befestigt ist, und wobei das Gehäuse an einem anderen Bauteil befestigt ist, welches diesem eine beschränkte Winkelbewegung in einer vorbestimmten Richtung und eine freie Drehbewegung erlaubt, welche aus der Bewegung resultiert, die zwischen dem Kugelstift (1) und dem Gehäuse (4) stattfindet, indem der Kugelstift (1) an dem Ende, an dem sich die Kugel befindet mit einem zylindrischen Fortsatz (11) versehen ist.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, bei dem der Verschlußdeckel (6) des Kugelgelenks mit einem langlochartigen Gehäuse (12) versehen ist, in dem der zylindrische Fortsatz (11) des Endes der Kugel des Kugelstiftes (1) untergebracht ist.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 und 2, bei dem in dem Verschlußdeckel (6) des Kugelge­ lenks ein Positionierungspunkt (13) vorgesehen ist, der in verschiedenen Formen ausgebildet sein kann, jedoch den Zweck hat, den Deckel während der Montage des Kugelgelenks zu positionieren, so daß das langlochartige Gehäuse (12) in dieselbe Richtung zeigt, wie die langlochartige Öffnung (12) des Gehäuses (4), durch welches der Körper des Kugelstiftes (1) hervorragt.

4. Kugelgelenk nach Anspruch 1, 2 und 3, in dem mit der Konstruktion die in einer vorbestimmten Richtung erforderliche Beschränkung der Winkelbewegung des Kugel­ stifts (1) relativ zu dem Gehäuse (4) des Gelenks gewährleistet ist, um zu ermöglichen, daß der Kugelstift (1) sich ständig in seiner geometrischen Achse aufhält, die kon­ struiert ist, um die Verbindungsstange perfekt mit anderen Komponenten des Systems unabhängig von ihrer Kurvenform oder ihrem Gewicht, ausgerichtet zu halten, wodurch der Einsatz des Kugelgelenks in jedem Fahrzeugtyp oder an jeder Stelle eines Fahr­ zeugtyps an dem/der eine Beschränkung einer Winkelbewegung erforderlich ist, möglich ist.