DE102004056939B4

DE102004056939B4 - Kugelgelenk mit integriertem Lager

Info

Publication number: DE102004056939B4
Application number: DE102004056939A
Authority: DE
Inventors: Josef Seidl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: DE102004056939A1

Abstract

Kugelgelenk (1), insbesondere für Fahrzeuge, mit einem Gelenkkopf (2), der eine kugelartige Außenform hat und der schwenkbar in einer Gelenkpfanne (3) angeordnet ist, wobei der Gelenkkopf (2) mit einem Gelenkzapfen (11) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkzapfen (11) mit dem Gelenkkopf (2) über ein Lager (13, 14) verbunden ist, das eine Drehbewegung des Gelenkzapfens (11) relativ zu dem Gelenkkopf (2) um eine Längsachse (13) des Gelenkzapfens (11) ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, insbesondere für Fahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Kugelgelenk ist aus der DE 102 30 916 A1 bekannt. Für Kugelgelenke gibt es vielfältige Einsatzbereiche, da sie bekanntermaßen Schwenkfreiheitsgrade und Drehfreiheitsgrade aufweisen. Für manche Anwendungen wie z. B. im Bereich von Fahrzeuglenkungen, ist es von Vorteil, wenn das Kugelgelenk insbesondere hinsichtlich seines Drehfreiheitsgrades möglichst leichtgängig ist.

Aus der DE 197 38 812 A1 ist ein Kugelgelenk bekannt, bei der zwischen der Gelenkkugel und der Gelenkpfanne Wälzkörper zur Verbesserung der Leichtgängigkeit des Kugelgelenks angeordnet sind.

Aus der WO 98/41773 A1 ist ein Kugelgelenk bekannt, bei dem in der Gelenkkugel ein Kugelgelenkszapfen mittels mehrerer Lagerrollen gelagert ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kugelgelenk zu schaffen, das insbesondere hinsichtlich seines Drehfreiheitsgrades um die Längsachse des Kugelgelenkkopfzapfens möglichst leichtgängig ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Kugelgelenk, insbesondere für Fahrzeuge, das einen kugelartigen Gelenkkopf aufweist, der schwenkbar in einer Gelenkpfanne angeordnet ist. Der Gelenkkopf ist mit einem Gelenkzapfen „gekoppelt". Im Unterschied zu herkömmlichen Kugelgelenken ist der Gelenkzapfen weder einstückig noch im wesentlichen fest mit dem Gelenkkopf verbunden. Der Kern der Erfindung besteht vielmehr darin, dass der Gelenkzapfen über ein Lager mit dem Gelenkkopf verbunden ist. Das Lager zwischen dem Gelenkzapfen und dem Gelenkkopf ist so beschaffen und angeordnet, dass es eine Drehbewegung oder zumindest eine Schwenkbewegung des Gelenkzapfens relativ zu dem Gelenkkopf um eine Längsachse des Gelenkzapfens ermöglicht. Unabhängig von der momentanen Schwenkstellung des Kugelgelenks bzw. des Gelenkzapfens und des Gelenkkopfs relativ zur Gelenkpfanne wird durch das Lager sichergestellt, dass der Gelenkzapfen leichtgängig um seine Längsachse drehbar ist. Eine leichte Drehbarkeit ist z. B. von Vorteil und erwünscht, wenn das Kugelgelenk im Fahrwerksbereich eines Motorrads eingesetzt werden soll.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Gelenkkopf eine „Ausnehmung" auf, in die ein Ende des Gelenkzapfens hineinragt. Das Lager kann dann zwischen dem Ende des Gelenkzapfens und der Innenseite der Ausnehmung des Gelenkkopfs angeordnet sein. Beim dem Lager kann es sich beispielsweise um ein Wälzlager oder um ein Gleitlager handeln. Das Lager kann durch mehrere Rollen bzw. Nadeln gebildet sein, die unmittelbar zwischen die zylindrische Außenseite des Gelenkzapfens und die zylindrische Innenseite der Ausnehmung des Gelenkkopfs eingebracht sind.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Gelenkkopf zwei Teile auf, nämlich ein ringförmiges Gelenkkopfteil mit einer kugelartig konvex gekrümmten Außenseite und ein kugelkalottenförmiges Gelenkkopfteil, das sich an das ringförmige Gelenkkopfteil anschließt. Vorzugsweise ist der Gelenkzapfen mit seiner Stirnseite mit dem kugelkalottenförmigen Gelenkkopfteil verbunden, wodurch verhindert wird, dass der Gelenkzapfen aus dem Gelenkkopf herausgezogen werden kann. Der Gelenkzapfen kann mit dem kugelkalottenförmigen Gelenkkopfteil verschraubt, vernietet oder in sonstiger Weise verbunden sein. Vorzugsweise ist der Gelenkzapfen mit dem kugelkalottenförmigen Gelenkkopfteil derart verbunden, dass der Gelenkzapfen um seine Längsachse relativ zu dem kugelkalottenförmigen Gelenkkopfteil drehbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Kugelgelenk mit einem integrierten Wälzlager; und
2 ein Kugelgelenk mit einem integrierten Gleitlager.
1 zeigt ein Kugelgelenk 1 mit einem Gelenkkopf 2, der in einer Gelenkpfanne 3 schwenkbar angeordnet ist. Die Gelenkpfanne 3 ist durch ein Tragteil 4, das eine kugelförmige Ausnehmung 5 aufweist, und durch eine in die kugelförmige Ausnehmung 5 eingesetzte kugelförmige Lagerschale 6 gebildet. Der Kugelkopf 2 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei Einzelteilen zusammengesetzt, nämlich einem ringförmigen Gelenkkopfteil 7, das eine kugelförmig gekrümmte Außenseite aufweist und einem kugelkalottenförmigen Gelenkkopfteil 8, dessen Außenseite ebenfalls kugelförmig entsprechend der Innenkontur der Lagerschale 6 gekrümmt ist. Das ringförmige Gelenkkopfteil 7 weist eine zylindrische Durchgangsbohrung 9 auf. In dem kugelkalottenförmigen Gelenkkopfteil 8 ist ferner eine kreisscheibenförmige Ausnehmung 10 vorgesehen.
Das Kugelgelenk 1 weist ferner einen Gelenkzapfen 11 auf. Ein Ende 12 des Gelenkzapfens ist in die Durchgangsbohrung 9 des ringförmigen Gelenkkopfteils 7 sowie in die kreisscheibenförmige Ausnehmung 10 des kugelkalottenförmigen Gelenkkopfteils 8 eingesetzt. Das Ende 12 des Gelenkzapfens 11 ist kreiszylindrisch ausgebildet. Der Durchmesser des Endes 12 des Gelenkzapfens 11 ist kleiner als der Durchmesser der Durchgangsbohrung des ringförmigen Gelenkkopfteils 7. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind in einem Zwischenraum zwischen dem Außendurchmesser des Endes 12 des Gelenkzapfens 11 und dem Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 9 des ringförmigen Gelenkkopfteils 7 Lagerrollen 13, 14 angeordnet. Der Gelenkzapfen 11 ist also über ein „Wälzlager" – oder allgemeiner, über ein Rollenlager – drehbar mit dem ringförmigen Gelenkkopfteil 7 des Gelenkkopfs 2 verbunden. Der Gelenkzapfen 11 ist somit sehr leichtgängig um seine Mittellängsachse 13 relativ zu dem ringförmigen Gelenkkopfteil 7 und dem kugelkalottenförmigen Gelenkkopfteil 8 drehbar. Der Drehwiderstand des Gelenkzapfens um seine Längsachse 13 ist somit deutlich geringer als bei herkömmlichen Kugelgelenken, bei denen notwendigerweise stets der gesamte Gelenkkopf in der Gelenkpfanne gedreht werden muss.
Vollständigkeitshalber sei noch auf ein Überwurfelement 14 hingewiesen, das an einem Absatz 15 des Gelenkzapfens 11 anliegt. Zwischen dem Überwurfelement 14 und den Tragteil 4 ist eine Faltenbalgdichtung 16 angeordnet, die ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Kugelgelenk 1 verhindert.
2 zeigt ein Kugelgelenk 1, das im wesentlichen identisch aufgebaut ist, wie das in 1 gezeigte Kugelgelenk 1. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 ist jedoch das Ende 12 des Gelenkzapfens 11 in dem ringförmigen Gelenkkopfteil 7 gleitgelagert.

Claims

Kugelgelenk (1), insbesondere für Fahrzeuge, mit einem Gelenkkopf (2), der eine kugelartige Außenform hat und der schwenkbar in einer Gelenkpfanne (3) angeordnet ist, wobei der Gelenkkopf (2) mit einem Gelenkzapfen (11) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkzapfen (11) mit dem Gelenkkopf (2) über ein Lager (13, 14) verbunden ist, das eine Drehbewegung des Gelenkzapfens (11) relativ zu dem Gelenkkopf (2) um eine Längsachse (13) des Gelenkzapfens (11) ermöglicht.
Kugelgelenk (1) nach Anspruch 1, wobei der Gelenkkopf (2) eine Ausnehmung (9) aufweist, in die ein Ende (12) des Gelenkzapfens (11) hineinragt.
Kugelgelenk (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lager (13, 14) ein Wälzlager ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager durch mehrere Rollen (13, 14) ge bildet ist, die unmittelbar zwischen einer zylindrischen Außenseite des Gelenkzapfens (11) und einer zylindrischen Innenseite der Ausnehmung (9) des Gelenkkopfs (2) angeordnet sind.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Gleitlager ist.
Kugelgelenk (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager durch eine zylindrische Außenseite des Gelenkzapfens (11) und eine die zylindrische Außenseite des Gelenkzapfens (11) umschließende zylindrische Innenseite der Ausnehmung (9) des Gelenkkopfs (2) gebildet ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkkopf (2) durch ein ringförmiges Gelenkkopfteil (7) mit einer kugelartig konvex gekrümmten Außenseite und durch ein kugelkalottenförmiges Gelenkkopfteil (8) gebildet ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkpfanne (3) durch ein Tragteil (4) mit einer kugelartigen Ausnehmung (5) und eine in die kugelartige Ausnehmung (5) eingesetzte Lagerschale (6) gebildet ist, wobei der Gelenkkopf (2) in die Lagerschale (6) eingesetzt ist.