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Die
Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, das in einer Kraftfahrzeugaufhängung oder
dergleichen einsetzbar ist.
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Ein
Kugelgelenk wird überwiegend
in einer Aufhängeanordnung
eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Wie in 5 gezeigt ist, umfaßt ein herkömmliches Kugelgelenk: einen
Kugelzapfen 102 mit einem Kugelteil 104 und einem
Schaftteil 103, das sich von dem Kugelteil 104 weg
erstreckt; ein Lager 106 aus Kunstharz, welches Lager 106 das
Kugelteil 104 des Kugelzapfens 102 derart umgibt
oder umschalt, daß das
Kugelteil 104 sich darin drehen und darin schwenken kann,
und einen Lageröffnungsabschnitt 107 an
einem Ende und einen Lagerboden 108 an dem anderen Ende;
ein im wesentlichen schalen- oder tassenförmiges Gehäuse 113, welches das
Lager 106 haltend aufnimmt und einen Gehäuseöffnungsabschnitt 114 an
einem Ende, durch welchen hindurch das Schaftteil 103 des
Kugelzapfens 102 vorsteht, und einen Gehäuseboden 115 an
dem anderen Ende aufweist; einen ringförmigen Haltering 125,
der in eine Öffnung
eingepaßt
ist, die durch den Gehäuseöffnungsabschnitt 114 des
Gehäuses 113 definiert
ist; und eine elastische Gummimanschette 119, die einen
kleinen Öffnungsabschnitt 120,
der an das Schaffteil 103 des Kugelzapfens 102 angebracht ist,
und einen großen Öffnungsabschnitt 121 aufweist,
der an den Haltering 125 angebracht ist. Ein Flanschteil 126 ist
an einem Außenumfang
des ringförmigen
Halterings 125 ausgebildet.
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Das
Lager 106 wird dadurch geschaffen, daß Kunstharz in eine Form gespritzt
wird. Dabei wird das Lager 106 mit einem konvexen oder
erhabenen Abschnitt 112 in dem Lagerboden 108 an
einer Position versehen, die einer Einspritzöffnung für das Kunstharz entspricht.
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Zudem
ist die Innenfläche
des Lagers 106 im wesentlichen entsprechend der Form des
Kugelteils 104 des Kugelzapfens 102 gestaltet.
Schmiermittel (Schmierfett) wird zwischen dem Kugelteil 104 des Kugelzapfens 102 und
dem Lager 106 vorgesehen. Somit kann das Kugelteil 104 des
Kugelzapfens 102 sich reibungslos und ruhig drehen und
schwenken. Außerdem
umfaßt
das Lager 106 bis auf den Gehäuseöffnungsabschnitt 107 eine
geschlossene Form, um eine Leckage von Schmiermittel aus dem Lager 106 zu
vermeiden.
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Außerdem umfaßt das Gehäuse 113 auf
der Seite des Gehäuseöffnungsabschnitts 114 eine
Aufnahme 116. Das Flanschteil 126, das am Außenrand des
ringförmigen
Halterings 125 ausgebildet ist, sitzt in der Aufnahme 116.
Ein Flansch 109, der an einem Außenumfang des Lagers 106 ausgebildet
ist, ist an einem Absatz 117 angeordnet, der benachbart
der Aufnahme 116. Eine Nut 118 mit einem Nutboden 118a ist
in der Innenfläche
des Gehäusebodens 115 an
einer Stelle angebracht, die dem erhabenen Abschnitt 112 des
Lagers 106 in axialer Richtung gegenüberliegt.
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Wenn
der erhabene Abschnitt 112 des Lagers 106 direkt
den Nutboden 118a der Nut 118 des Gehäuses 113 in
axialer Richtung in einem Zustand direkt berührt, bei dem das Kugelgelenk 101 eingesetzt
ist, wird dem Lager 106 eine Reaktionskraft von dem Gehäuse 113 mitgeteilt,
wodurch die Innenseite des Lagers 106 verformt werden kann.
Um eine derartige Verformung zu verhindern, wie sie in 6 dargestellt ist, ist ein
ausreichend großer
Spalt zwischen dem erhabenen Abschnitt 112 des Lagers 106 und
der Nut 118 des Gehäuses 113 vorgesehen.
Der Spalt kann beispielsweise 3,5 mm sein.
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Im
folgenden wird ein Verfahren zum Zusammensetzen des Kugelgelenks 101 erläutert.
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Zuerst
wird, wie in 7 dargestellt
ist, das Lager 106 in das Gehäuse 113 durch den
Gehäuseöffnungsabschnitt 114 hindurch
eingesetzt. Schmiermittel wird vorab auf die Innenfläche des
Lagers 106 aufgebracht. Der erhabene Abschnitt 112 des
Lagers 106 ist in der Nut 118 des Gehäuses 113 angeordnet, so
daß das
Flanschteil 109 an dem Absatz 117 des Gehäuses 113 liegt.
Anschließend
wird das Kugelteil 104 des Kugelzapfens 102 durch
den Lageröffnungsabschnitt 106 hindurch
in das Lager 106 eingesetzt, das an dessen Innenfläche mit
Schmiermittel versehen ist.
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Anschließend wird
der Haltering 125, wie in 8 dargestellt
ist, in den Gehäuseöffnungsabschnitt 114 des
Gehäuses 113 eingesetzt.
Somit kann der Lageröffnungsabschnitt 107 des
Lagers 106 durch Pressen oder Drücken nach innen gebogen (verstemmt)
werden, um einer gekrümmten
Innenfläche
des Halterings 125 nachzufolgen. Zudem ist das Flanschteil 126 des
Halterings 125 an der Aufnahme 116 angeordnet.
Anschließend
wird der Gehäuseöffnungsabschnitt 114 des
Gehäuses 113 durch
Pressen oder Drücken
nach innen gebogen (verstemmt).
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Anschließend wird
der große Öffnungsabschnitt 121 der
Manschette 119 an der Außenumfangswand des Halterings 125 angebracht,
und der kleine Öffnungsabschnitt 120 der
Manschette 119 wird an der Außenumfangsfläche des
Schaftteils 103 des Kugelzapfens 102 fest oder
kraftschlüssig
angebracht, um das in 5 dargestellte
Kugelgelenk fertigzustellen.
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Bei
dem oben beschriebenen Montageverfahren wird eine Last von dem Lager 106 auf
das Kugelteil 104 übertragen,
wenn der Lageröffnungsabschnitt 107 des
Lagers 106 durch den Haltering 125 gebogen (verstemmt)
wird. Wegen der Last kann das Schmiermittel w zwischen dem Kugelteil 104 des
Kugelzapfens 102 und dem Lagerboden 108 das Lager 106 verformen
und/oder einen Riß k
in dem Lager 106 erzeugen (s. 6).
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Falls
der Riß k
erzeugt ist, kann das Schmiermittel w durch den Riß k austreten,
so daß die
Lubrizität
oder Schmierfähigkeit
beeinträchtigt werden
kann und somit das Drehmoment zunehmen kann, das zum Drehen und
Schwenken des Kugelzapfens 102 notwendig ist. Im Falle
eines Risses k kann außerdem
das Lager 106 leicht brechen, was die Dauerbeständigkeit
des Lagers 106 herabsenken kann.
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Demgemäß ist es
Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu überwinden
und ein Kugelgelenk zu schaffen, bei dem die Rißbildung in einem Lager erschwert
ist.
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Das
erfindungsgemäße Kugelgelenk
umfaßt: einen
Kugelzapfen mit einem Kugelteil und einem Schaftteil, das sich von
dem Kugelteil weg erstreckt; ein im wesentlichen tassen- oder schalenförmiges Lager,
welches das Kugelteil des Kugelzapfens umgibt oder umschalt und
einen Lageröffnungsabschnitt an
einem Ende sowie einen Lagerboden an dem anderen Ende aufweist;
ein Gehäuse,
welches das Lager haltend aufnimmt; und Schmiermittel, das zwischen
dem Kugelteil des Kugelzapfens und dem Lager eingebracht ist; wobei
der Lagerboden an dessen Außenfläche einen
konvexen oder erhabenen Abschnitt und an dessen Innenfläche einen
konkaven oder ausgehöhlten
Abschnitt umfaßt,
eine Nut an einer Innenfläche
des Gehäuses
an einer Stelle ausgebildet ist, die dem erhabenen Abschnitt gegenüberliegt,
und sich der erhabene Abschnitt und die Nut berühren.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk
bewirkt das zwischen dem Kugelteil des Kugelzapfens und dem Lagerbodenteil
eingebrachte Schmiermittel ein Drücken auf das Lager, allerdings ohne
einen Riß in
dem Lagerboden zu erzeugen, weil der erhabene Abschnitt des Lagerbodens
und die Nut des Gehäuses
vorab (bereits montiert) in Kontakt zueinander stehen, nachdem das
Lager bei dem Montagevorgang des Kugelgelenks gebogen (verstemmt) wurde.
Da sich der erhabene Abschnitt des Lagerbodens und die Nut des Gehäuses vorab
berühren, muß das Lager
eine Reaktionskraft oder dergleichen von dem Gehäuse aufnehmen, allerdings kann
die Wirkung der Reaktionskraft oder dergleichen durch Verformung
des ausgehöhlten
Abschnitts des Lagerbodenteils absorbiert werden.
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Vorzugsweise
ist die Nut kreisförmig,
und der ausgehöhlte
Abschnitt ist mit einer Kreisform versehen, die größer als
die der Nut ist. Dies bedeutet, daß ein Rand der Nut und ein
Rand des ausgehöhlten
Abschnitts in axialer Richtung des Kugelzapfens versetzt liegen.
Da das zwischen dem Kugelteil des Kugelzapfens und dem Lagerboden
eingebrachte Schmiermittel auf das Lager drückt, kann effektiv verhindert
werden, daß eine
Belastungskonzentration an einem Kontaktbereich des Lagers und an
dem Rand der Nut entsteht, an welchem Bereich sich ein Riß leicht
bilden kann.
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Vorzugsweise
berühren
sich der erhabene Abschnitt und die Nut auf der Axialrichtung des
Kugelzapfens.
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Zudem
steht vorzugsweise der erhabene Abschnitt in axialer Richtung des
Kugelzapfens vor.
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Beispielsweise
ist der ausgehöhlte
Abschnitt von der Innenfläche
des Lagers drei Millimeter tief eingebracht.
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Weitere
Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch
die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung anhand der beiliegenden
Zeichnungen erläutert,
in denen zeigen:
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1 eine
Teilschnittansicht eines Kugelgelenks gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
eines wesentlichen Bestandteils des in 1 gezeigten
Kugelgelenks;
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3 eine
Schnitthilfsansicht zum Illustrieren eines ersten Arbeitsschritts
zum Zusammenbauen des in 1 dargestellten Kugelgelenks;
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4 eine
Schnitthilfsansicht zum Illustrieren eines zweiten Arbeitsschritts
zum Zusammenbauen des in 1 dargestellten Kugelgelenks;
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5 eine
Teilschnittansicht eines herkömmlichen
Kugelgelenks;
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6 eine
vergrößerte Ansicht
eines wesentlichen Bestandteils des in 5 dargestellten Kugelgelenks;
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7 ist
eine Hilfsschnittansicht zum Illustrieren eines ersten Arbeitsschritts
zum Zusammenbauen des in 5 gezeigten Kugelgelenks; und
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8 eine
Hilfsschnittansicht zum Illustrieren eines zweiten Arbeitsschritts
zum Zusammenbauen des in 5 gezeigten Kugelgelenks.
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Im
folgenden werden optimierte, bevorzugte Ausführungen der Erfindung in bezug
auf die 1 bis 4 beschrieben.
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1 zeigt
ein Kugelgelenk 1 in einer erfindungsgemäßen Ausführung. Das
Kugelgelenk 1 umfaßt
einen Kugelzapfen 2 mit einem Schaftteil 3, dessen
Ende mit einem Gewinde 5 versehen ist, und einem Kugelteil 4,
das sich von dem anderen Ende des Schaffteils 3 erstreckt.
Ein Halteabschnitt 10 des Lagers 6 umgibt oder
umschalt das Kugelteil 4 des Kugelzapfens 2, so
daß das
Kugelteil 4 sich darin drehen und schwenken kann. Das Lager 6 umfaßt: einen Lageröffnungsabschnitt 7 an
dessen einem Ende, um ein Schwenken des Kugelteils 4 und
des Schaftteils 3 zuzulassen; und einen im wesentlichen
hemisphärischen
Lagerboden 8 an dem anderem Ende des Lagers 6.
Das Lager 6 ist in einem Gehäuse 13 eingeschalt
(untergebracht). Ein Gehäuseöffnungsabschnitt 14 ist
an einem Ende des Gehäuses 13 ausgebildet,
das dem Lageröffnungsabschnitt 7 zugeordnet
ist. Das andere Ende des Gehäuses 13 ist
als Gehäuseboden 15 geschlossen.
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Das
Lager 6 wird dadurch gebildet, daß Kunstharz in eine Form gespritzt
wird. Dabei wird das Lager 6 mit einem konvexen, erhabenen
oder balligen Abschnitt 12 an einer Stelle verse hen, die
einer zentralen Einspritzöffnung
für das
Kunstharz entspricht. Der erhabene Abschnitt 12 ist an
einem zentralen Abschnitt des Lagerbodenteils 8 ausgebildet, um
nach unten in Axialrichtung des Kugelzapfens 2 vorzustehen.
Zudem ist eine Innenfläche
des Halteabschnitts 10 des Lagers 6 entsprechend
dem Kugelteil 4 des Kugelzapfens 2 geformt.
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Schmiermittel
(Fett) ist zwischen dem Kugelteil 4 des Kugelzapfens 2 und
der Innenfläche
des Halteabschnitts 10 des Lagers 6 eingebracht.
Auf diese Weise kann das Kugelteil 4 des Kugelzapfens 2 sich
reibungslos und ruhig drehen und schwenken. Zudem umfaßt das Lager
bis auf den Gehäuseöffnungsabschnitt 7 eine
geschlossene Form, um ein Lecken des Schmiermittels aus dem Lager 6 heraus zu
verhindern. Außerdem
ist ein konkaver, geschwächter,
ausgehöhlter
oder vertiefter Abschnitt 11 an der Innenfläche des
Lagerbodens 8 dünner
als der Halteabschnitt 10 ausgebildet. Der ausgehöhlte Abschnitt 11 besitzt
eine Tiefe von 3 mm. Der ausgehöhlte
Abschnitt 11 ist kreisförmig.
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Zudem
umfaßt
das Gehäuse 13 eine
Aufnahme 16 auf Höhe
des Gehäuseöffnungsabschnitts 14. Ein
Flanschteil 26, das an einem Außenumfang eines ringförmigen Halterings 25 ausgebildet
ist, sitzt in der Aufnahme 16. Ein Flansch 9,
der an einem Außenumfang
des Lagers 6 ausgebildet ist, ist an einem Absatz 17 benachbart
der Aufnahme 16 angeordnet. Eine (ausgehöhlte) Nut 18 mit
einem Nutboden 18a ist an der Innenfläche des Gehäusebodenabschnitts 15 an
einer Stelle ausgebildet, die der des erhabenen Abschnitts 12 des
Lagers 6 gegenüberliegt.
Die Nut 18 ist kreisförmig,
wobei ihr Durchmesser kleiner als der Durchmesser des ausgehöhlten Abschnitts 11 ist. Ein
Bördel-
oder Verstemmteil 27 des Gehäuseöffnungsabschnitts 14 ist
dazu ausgelegt, hin zur axialen Mitte gebogen zu werden.
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Der
Haltering 25 hat eine gekrümmte Innenfläche mit
einer Krümmung,
die gleich der der Außenfläche an einem
Abschnitt des Lagers 6 in der Nähe des Lageröffnungsabschnitts 7 ist.
Der Haltering 25 hat auch eine Umfangswand 28,
die sich axial an der oberen und unteren Seite des Flanschteils 26 erstreckt.
Eine elastische Gummimanschette 19 ist an der Umfangswand 28 angebracht.
Im besonderen ist ein großer Öffnungsabschnitt 21 der
Gummimanschette 19, welcher im Inneren mit einem L-förmigen Ring 22 versehen
ist, an die Umfangswand 228 des Halterings 25 angelegt
und daran befestigt, und ein kleiner Öffnungsabschnitt 20,
der im Inneren mit einem Verstärkungsring 23 versehen
ist und von einer Hülse
oder einem Metallring 24 bedeckt ist, die einen U-förmigen Querschnitt
aufweist, ist an dem Schaftteil 3 des Kugelzapfens 2 befestigt.
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Anschließend wird
das Verfahren zum Zusammenbauen des Kugelgelenks 1 erläutert.
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Zuerst
wird, wie in 3 gezeigt ist, das Lager 6 durch
den Gehäuseöffnungsabschnitt 14 des Gehäuses 13 hindurch
in das Gehäuse 13 eingesetzt.
Vorzugsweise ist, wie in 3 dargestellt ist, ein Abschnitt
des Lagers 6 nahe dem Lageröffnungsabschnitt 7 parallel
zur Axialrichtung geformt. Vorab wird das Schmiermittel auf die
Innenfläche
des Lagers 6 aufgebracht. Wenn das Lager 6 in
das Gehäuse 13 eingesetzt
wird, kommt der erhabene Abschnitt 12 des Lagers 6 mit
dem Nutboden 18a der Nut 18 des Gehäuses 13 in
Axialrichtung in Kontakt. Zudem ist ein Flanschteil 9 des
Lagers 6 an dem Absatz 17 des Gehäuses 13 angeordnet.
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Anschließend wird
das Kugelteil 4 des Kugelzapfens 2 in das Lager 6 durch
den Lageröffnungsabschnitt 7 hindurch
eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich ein Teil des Schmiermittels, das
auf die Innenfläche
des Lagers 6 vorab aufgebracht worden ist, hin zum ausgehöhlten Abschnitt 11 des
Lagerbodens 8.
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Anschließend wird
der Haltering 25, wie in 4 dargestellt
ist, in den Gehäuseöffnungsabschnitt 14 des
Gehäuses 13 eingesetzt,
so daß der Lageröffnungsabschnitt 7 des
Lagers 6 und der benachbarte Bereich durch Pressen oder
Drücken
nach innen gebogen (verstemmt) werden, um der gekrümmten Innenfläche des
Halterings 25 nachzufolgen. Zudem ist das Flanschteil 26 des
Halterings 25 in der Aufnahme 16 des Gehäuses 13 angeordnet.
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Zu
diesem Zeitpunkt drückt
oder preßt
das Schmiermittel W, das zwischen dem Kugelteil 4 des Kugelzapfens 2 und
dem Lagerboden 8 eingebracht ist, das Lager 6 in
Richtung der Nut 18 des Gehäuses 13. Da jedoch
der erhabene Abschnitt 12 des Lagers 6 den Nutboden 18a der
Nut 18 des Gehäuses 13 in Axialrichtung
vorab berührt,
kann verhindert werden, daß das
Lager 6 hin zur Nut 18 des Gehäuses 13 verformt wird.
Da andererseits der erhabene Abschnitt 12 des Lagers 6 den
Nutboden 18a der Nut 18 des Gehäuses 13 in
Axialrichtung berührt,
kann das Lager 6 eine Reaktionskraft oder dergleichen von
dem Gehäuses 13 aufnehmen.
Die Wirkung der Reaktionskraft oder dergleichen kann durch den ausgehöhlten Abschnitt 11 des
Lagerbodens 8 (aufgrund der Verformung des ausgehöhlten Abschnitts 11)
absorbiert werden.
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Unter
diesen Umständen
wird der Gehäuseöffnungsabschnitt 14 des
Gehäuses 13 durch
Pressen oder Drücken
nach innen gebogen (verstemmt), so daß das Verstemm- oder Bördelteil 27 gebildet wird.
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Schließlich wird
der große Öffnungsabschnitt 21 der
Manschette 19 an der äußeren Umfangswand 28 des
Halterings 25 angebracht, und der kleine Öffnungsabschnitt 20 der
Manschette 19 wird fest an der Außenumfangsfläche des
Schaftteils 3 des Kugelzapfens 2 angebracht, um
das in 1 dargestellte Kugelgelenk 1 fertigzustellen.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Kugelgelenk 1 drückt das Schmiermittel W, das
zwischen dem Kugelteil 4 des Kugelzapfens 2 und
dem Lagerboden 8 eingebracht ist, auf das Lager 6,
allerdings ohne einen Riß in
dem Lagerboden 8 zu erzeugen, weil der erhabene Abschnitt 12 des
Gehäusebodens 8 und
die Nut 18 des Gehäuses 13 vorab
miteinander in Kontakt stehen, nachdem das Lager 6 beim
Montieren des Kugelgelenks 1 gebogen (verstemmt) wurde.
Da der erhabene Abschnitt 12 des Lagerbodens 8 und
die Nut 18 des Gehäuses 13 sich
vorab gegenseitig berühren,
muß zudem
das Lager 6 eine Reaktionskraft oder dergleichen von dem
Gehäuses 13 ertragen,
allerdings kann die Wirkung der Reaktionskraft oder dergleichen
aufgrund der Verformung des ausgehöhlten Abschnitts 11 des
Lagerbodenabschnitts 8 absorbiert werden.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung
der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung
sein.