DE102010001816A1 - Ball joint for use as part of tie rod or pendulum support of motor vehicle, has housing for mounting joint ball that is available at end of ball pivot, where housing has opening for implementing ball pivot - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a ball joint according to the preamble of
Allgemein wird bei Kugelgelenken eine Unterscheidung zwischen Axialgelenken und Radialgelenken vorgenommen. Der Aufbau eines als Axialgelenk ausgeführten Kugelgelenkes geht beispielsweise aus der
In der
Die Unterscheidung zwischen Axialgelenken und Radialgelenken richtet sich nach der jeweiligen Flussrichtung der auf das Kugelgelenk einwirkenden Kräfte. Als Bezug für die Definition dient die Längsmittenachse des nicht ausgelenkten Kugelzapfens, d. h. dass die Längsmittenachse des Gehäuses und des Kugelzapfens koaxial verlaufen. Demnach liegt die Hauptbelastung eines Axialgelenkes in Richtung bzw. axial der Längsmittenachse des Kugelzapfens, während die Hauptbelastung bei einem Radialgelenk quer zu der Längsmittenachse des Kugelzapfens wirkt.The distinction between axial joints and radial joints depends on the respective flow direction of the forces acting on the ball joint. As a reference for the definition, the longitudinal center axis of the undeflected ball stud, d. H. that the longitudinal center axis of the housing and the ball stud are coaxial. Accordingly, the main load of an axial joint in the direction or axially of the longitudinal center axis of the ball pin, while the main load acts at a radial joint transverse to the longitudinal center axis of the ball stud.
Aufgrund der unterschiedlichen Belastungen ergeben sich Kugelgelenke, deren Aufbau sich grundsätzlich unterscheidet, was insbesondere in der Gestaltung der Lagerung der Gelenkkugel und des Gehäuses zum Ausdruck kommt. Der Herstellungsaufwand für Gehäuse von Kugelgelenken ist erheblich, wobei der wesentliche Vorteil der Axialgelenke, deren Gelenkverschluss in Kraftrichtung liegt, in einem einfacheren Aufbau im Vergleich zu den Gehäusen der Radialgelenke besteht.Due to the different loads resulting ball joints whose structure is fundamentally different, which is particularly in the design of the bearing of the ball joint and the housing expressed. The manufacturing cost of housing ball joints is considerable, the main advantage of the axial joints, the joint closure is in the direction of force, in a simpler structure compared to the housings of the radial joints.
Bislang ist es üblich, zur Verbindung des Kugelgelenkes mit einem Kraftfahrzeugbauteil an der Außenseite des Gehäuses einen Flansch oder einen Bolzen (Gewindebolzen) vorzusehen, der in axialer Richtung der Belastung weist. Aus diesem Grunde ist ein Axialgelenk an sich nur für axiale Belastungsrichtungen ausgelegt und einsetzbar. Die aus dem Stand der Technik bekannten Axialgelenke lassen sich aus den genannten Gründen nicht in radialer Richtung nutzen.So far, it is customary to provide for connection of the ball joint with a motor vehicle component on the outside of the housing, a flange or a bolt (threaded bolt), which points in the axial direction of the load. For this reason, an axial joint is designed and used only for axial load directions. The axial joints known from the prior art can not be used in the radial direction for the reasons mentioned.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und damit kostengünstige Ausführung eines Axial-Kugelgelenkes bereitzustellen, die auch in radialer Kraftrichtung genutzt werden kann. Dabei soll in Bezug auf übliche Axialgelenke insbesondere keine aufwändige Gehäuseänderung vorgenommen werden, um die Gehäuse weiter kostengünstig herstellen zu können. Somit soll eine möglichst breite Anwendbarkeit sowohl in axialer als auch in radialer Kraftrichtung gewährleistet sein.The invention has for its object to provide a simple and therefore cost-effective design of an axial ball joint, which can also be used in the radial direction of force. In this case, in particular no complex housing change should be made in relation to conventional axial joints in order to continue to produce the housing cost. Thus, the widest possible applicability should be ensured both in the axial and in the radial direction of force.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.The invention solves this problem with the features of
Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.Further embodiments are given in the subclaims.
Ein Kugelgelenk mit einem Gehäuse zur Lagerung der am Ende eines Kugelzapfens vorhandenen Gelenkkugel, bei dem das Gehäuse einseitig eine Öffnung zur Durchführung des Kugelzapfens weist auf der dieser Öffnung gegenüberliegenden Außenseite einen Flansch oder Bolzen zur Verbindung des Kugelgelenkes mit einem Kraftfahrzeugbauteil, z. B. Fahrwerksbauteil oder Bauteil im Bereiche der Lenkung, auf. Das Kugelgelenk wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass der Flansch oder Bolzen annähernd parallel zur Längsmittenachse des Kugelzapfens zumindest eine den Flansch oder Bolzen senkrecht zu seiner Längserstreckung, d. h. senkrecht oder quer zur Längsmittenachse durchsetzende Bohrung aufweist. In diese Bohrung kann eine Schraube oder ein Bolzen mit einem Gewinde eingesetzt werden.A ball joint with a housing for supporting the present at the end of a ball pin joint ball, wherein the housing on one side an opening for the passage of the ball pin has on the opposite side of this opening a flange or bolt for connecting the ball joint with a motor vehicle component, eg. B. chassis component or component in the areas of the steering on. The ball joint has been developed according to the invention to the effect that the flange or bolt approximately parallel to the longitudinal center axis of the ball stud at least one flange or bolt perpendicular to its longitudinal extent, d. H. Having vertically or transversely to the longitudinal center axis passing through hole. In this hole, a screw or a bolt can be used with a thread.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es gelungen, ein Kugelgelenk bereitzustellen, das sowohl Funktionen eines Axialgelenkes als auch die eines Radialgelenkes übernehmen kann. Die damit gegebene Kombinationsmöglichkeit erweitert den Einsatzbereich eines derartigen Kugelgelenkes erheblich, so dass beispielsweise ein einfaches und kostengünstig zu erzeugendes Axialgelenk mit Radialgelenkfunktionen zum Einsatz kommen kann. Durch die im Flansch vorhandene Anschlussbohrung kann demnach radial zur Längserstreckung des Flansches eine Verbindung des Kugelgelenkes mit einem Kraftfahrzeugbauteil erfolgen. Somit besteht auch die Möglichkeit, ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk optimal den Einbaubedingungen im Kraftfahrzeug anzupassen. Damit ist das Einsatzspektrum erfindungsgemäßer Kugelgelenke wesentlich größer, als bei herkömmlich bekannten Ausführungen.With the solution according to the invention, it has been possible to provide a ball joint which can perform both functions of an axial joint and that of a radial joint. The combination option thus given considerably extends the field of application of such a ball joint, so that, for example, a simple and cost-effective axial joint with radial joint functions can be used. By means of the connection bore present in the flange, a connection of the ball joint with a motor vehicle component can therefore take place radially to the longitudinal extension of the flange. Thus, it is also possible, an inventive ball joint optimal adapt to the installation conditions in the vehicle. Thus, the range of use of ball joints according to the invention is substantially greater than in conventionally known designs.
Ein weiterer positiver Effekt bezieht sich auf die Lagerung der Gelenkkugel, die nicht mehr ausschließlich radialen beziehungsweise axialen Belastungen unterliegt, sodass ein reduzierter Verschleiß und damit einhergehend eine längere Lebensdauer zu erwarten sind.Another positive effect relates to the bearing of the joint ball, which is no longer subject exclusively to radial or axial loads, so that a reduced wear and thus a longer life expectancy are to be expected.
Das Kugelgelenk kann auf Basis eines Axialgelenkes hergestellt werden. Beim Axialgelenk ist gehäuseseitig zumeist ein Bolzen vorhanden, an das ein Gewinde angearbeitet, z. B. gerollt wird. In einer Fertigungsstraße könnte nun statt des Gewinderollens das Gehäuse einer Presse oder dergleichen zugeführt werden, die aus dem runden Bolzen einen Zweiflach formt. Dieser Zweiflach könnte dann in einem weiteren Schritt mit einer Bohrung versehen werden.The ball joint can be made on the basis of an axial joint. When Axialgelenk the housing side usually a bolt is present, to which a thread worked, z. B. is rolled. In a production line instead of the threaded roller housing, the housing of a press or the like could be supplied, which forms a two-fold from the round bolt. This two-flat could then be provided in a further step with a hole.
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Flansch eine Neigung zu der geometrischen Längsmittenachse des nicht ausgelenkten Kugelzapfens aufweist, denn bekanntlich ist der zur Verfügung stehende Bauraum in einem Kraftfahrzeug knapp bemessen. Um die Montage und Befestigung des Kugelgelenkes im Kraftfahrzeug dennoch zu vereinfachen, wird im Sinne dieses Vorschlages der Flansch schräg gestellt, sodass er geneigt ist. Durch diese Lösung wird die bisherige Aufteilung in Axialgelenke und Radialgelenke verlassen, denn der über den Kugelzapfen in das Kugelgelenk eingeleitete Kraftfluss kann hierbei einen Winkel, bezogen auf die Längsmittenachse des nicht ausgelenkten Kugelzapfens, aufweisen.A first embodiment of the invention is that the flange has an inclination to the geometric longitudinal center axis of the undeflected ball pin, because it is known that the available space in a motor vehicle is tight. In order to simplify the assembly and mounting of the ball joint in the motor vehicle nevertheless, the flange is inclined in the sense of this proposal, so that it is inclined. Through this solution, the previous division into axial joints and radial joints is abandoned, because the force flow introduced via the ball stud into the ball joint can in this case have an angle relative to the longitudinal center axis of the ball joint pin that is not deflected.
Die typische Bauart eines Axialgelenkes, wie sie auch aus dem eingangs zitierten Stand der Technik bekannt ist, sieht eine zentral-mittige Anordnung des Flansches, auf der der Öffnung des Gehäuses gegenüberliegenden Seite vor. Dies bedeutet, der Flansch wird koaxial zur Längsmittenachse des nicht ausgelenkten Kugelzapfens ausgerichtet. Eine derartige Ausführung ist auch bei einem erfindungsgemäßen Kugelgelenk möglich, jedoch ergeben sich darüber hinaus weitere, sehr vorteilhafte Möglichkeiten, die beispielsweise darin bestehen können, dass der Flansch seitlich versetzt zu der geometrischen Längsmittenachse des nicht ausgelenkten Kugelzapfens angeordnet ist. Durch einen derartigen Versatz lässt sich das Kugelgelenk den konkreten Einbauverhältnissen im Kraftfahrzeug optimal anpassen.The typical design of an axial joint, as is also known from the cited prior art, provides a central-central arrangement of the flange, on the side opposite the opening of the housing. This means that the flange is aligned coaxially to the longitudinal center axis of the undeflected ball stud. Such an embodiment is also possible with a ball joint according to the invention, however, moreover, there are further, very advantageous possibilities, which may be, for example, that the flange is arranged laterally offset from the geometric longitudinal center axis of the non-deflected ball stud. By such an offset, the ball joint can be optimally adapted to the specific installation conditions in the motor vehicle.
Natürlich kann hier auch eine Kombination mit einer Neigung des Flansches vorgesehen sein.Of course, a combination with an inclination of the flange can also be provided here.
Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass ein Befestigungsbolzen in die Anschlussbohrung eingeschraubt oder darin mittels einer Passung, beziehungsweise mit Hilfe einer formschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindung fixiert ist. Durch die genannten Verbindungsarten zwischen der Anschlussbohrung im Flansch des Kugelgelenkes und einem darin aufgenommenen Befestigungsbolzen wird eine vormontierbare Baueinheit eines Kugelgelenkes geschaffen, was dessen Montage im Kraftfahrzeug erheblich vereinfacht. Darüber hinaus besteht damit die Möglichkeit, entweder eine lösbare Verbindung zwischen dem Anschlussbolzen und der Anschlussbohrung zu erzeugen oder diese Verbindung unlösbar, also beispielsweise im Sinne einer stoffschlüssigen Verbindung, herzustellen. Als ein Beispiel für eine Passung sei an dieser Stelle eine Presspassung erwähnt. Eine stoffschlüssige Verbindung lässt sich beispielsweise mit einem Klebstoff herstellen.According to a development of the invention it is further proposed that a fastening bolt is screwed into the connection bore or fixed therein by means of a fit, or with the aid of a form-fitting or material-locking connection. Due to the aforementioned types of connection between the connection bore in the flange of the ball joint and a fastening bolt received therein, a preassemblable structural unit of a ball joint is created, which considerably simplifies its assembly in the motor vehicle. In addition, there is the possibility of either creating a detachable connection between the terminal bolt and the connection bore or this connection insoluble, so for example in the sense of a cohesive connection to produce. As an example of a fit, a press fit is mentioned at this point. A cohesive connection can be produced, for example, with an adhesive.
Führt man den Gedanken einer formschlüssigen Verbindung weiter, so besteht eine vorteilhafte Lösung darin, dass die Anschlussbohrung eine strukturierte Innenoberfläche aufweist. Hierunter wird eine Innenoberfläche verstanden, in die ein korrespondierendes Anschlusselement mit einer komplementär zu der strukturierten Innenoberfläche gestalteten Außenmantelfläche einsetzbar ist. Durch die Struktur der Innenoberfläche der Anschlussbohrung kann eine sehr große Oberfläche gewährleistet werden, so dass die Verbindung zwischen dem Anschlusselement und der Anschlussbohrung dauerhaft, sicher und zuverlässig ist. So wäre eine einfache Lösung hierfür beispielsweise eine Rändelung.If one continues the idea of a form-fitting connection, then an advantageous solution consists in that the connection bore has a structured inner surface. This is understood to mean an inner surface into which a corresponding connection element with an outer circumferential surface designed to be complementary to the structured inner surface can be inserted. Due to the structure of the inner surface of the connection bore, a very large surface can be ensured, so that the connection between the connection element and the connection bore is durable, safe and reliable. For example, a simple solution to this would be knurling.
Die Rändelung kann jedoch auch an der Außenseite eines Bolzen oder Schraube angearbeitet sein, wobei in diesem Fall die Bohrung des Flansches eine annähernd glatte Oberfläche aufweist, wie diese durch Bohren oder Fräsen kostengünstig erzeugt werden kann. Beim Einpressen des Bolzens würde so ebenfalls eine formschlüssige Verbindung entstehen.However, the knurling can also be worked on the outside of a bolt or screw, in which case the bore of the flange has an approximately smooth surface, as this can be produced inexpensively by drilling or milling. When pressing the bolt so also a positive connection would arise.
Gemäß einer weiteren und sehr vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Flansch zwischen den Schenkeln eines U-förmigen Bügels aufgenommen und über einen Befestigungsbolzen mit dem Bügel verbunden ist. Dieses erfindungsgemäße Kugelgelenk lässt sich als vormontierte Baueinheit bereitstellen, oder alternativ ist es möglich, den U-förmigen Bügel im Kraftfahrzeug zu befestigen und erst anschließend das Kugelgelenk zu montieren. Durch eine derartige Befestigung kann das Kugelgelenk sehr sicher und zuverlässig fixiert werden, da die beiden Schenkel des Bügels eine entsprechend große Berührungsfläche für den Flansch bereitstellen.According to a further and very advantageous embodiment, it is provided that the flange is received between the legs of a U-shaped bracket and connected via a fastening bolt with the bracket. This ball joint according to the invention can be provided as a preassembled unit, or alternatively it is possible to fasten the U-shaped bracket in the motor vehicle and only then to assemble the ball joint. By such a fastening, the ball joint can be fixed very safe and reliable, since the two legs of the bracket provide a correspondingly large contact surface for the flange.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit ist darin zu sehen, dass das Kugelgelenk durch diese Art der Befestigung schwenkbar in dem U-förmigen Bügel gelagert wird. Auf diese Weise können sehr einfach Relativbewegungen zwischen dem Kugelgelenk und angrenzenden Bauteilen des Kraftfahrzeuges ermöglicht werden, was insbesondere im Bereich der Radaufhängung durchaus von Nutzen sein kann. Another advantageous possibility is the fact that the ball joint is pivotally supported by this type of attachment in the U-shaped bracket. In this way, relative movements between the ball joint and adjacent components of the motor vehicle can be made possible in a very simple manner, which can certainly be of use in particular in the area of the wheel suspension.
Die Einsatzmöglichkeiten für ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk sind breit gefächert. So kann es insbesondere im Bereich der Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges verwendet werden. Wegen seines einfachen Aufbaus eignet es sich jedoch in besonderem Maße als Bestandteil einer Spurstange oder einer Pendelstütze.The possible applications for a ball joint according to the invention are broad. So it can be used in particular in the field of suspension of a motor vehicle. Because of its simple structure, however, it is particularly suitable as part of a tie rod or pendulum support.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung des Prinzips der Erfindung. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments shown represent no restriction to the variants shown, but merely serve to explain the principle of the invention. In order to be able to illustrate the mode of operation according to the invention, only greatly simplified schematic representations are shown in the figures, in which the components which are not essential to the invention have been dispensed with. However, this does not mean that such components are not present in a solution according to the invention.
Es zeigen:Show it:
In der
Die Öffnung
Eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes wird in Zusammenhang mit der
Auch bei dem Kugelgelenk in
In der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gehäusecasing
- 22
- Kugelzapfenball pin
- 33
- Gelenkkugeljoint ball
- 44
- Öffnungopening
- 55
- Flansch, BolzenFlange, bolt
- 66
- Anschlussbohrungconnection bore
- 77
- LängsmittenachseLongitudinal central axis
- 88th
- Befestigungsbolzenmounting bolts
- 99
- Schenkelleg
- 1010
- Schenkelleg
- 1111
- Bügelhanger
- 1212
- Befestigungsbolzenmounting bolts
- 1313
- Dichtungsbalgbellows
- 1414
- Lagerschalebearing shell
- 1515
- Strukturierte Oberfläche (Rändelung)Textured surface (knurling)
- 1616
- Gewindethread
- 1717
- Kugelgelenk IBall joint I
- 1818
- Kugelgelenk IIBall joint II
- 1919
- Muttermother
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19755020 A1 [0002] DE 19755020 A1 [0002]
- DE 19930445 A1 [0003] DE 19930445 A1 [0003]
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DE201010001816 DE102010001816A1 (en) | 2010-02-11 | 2010-02-11 | Ball joint for use as part of tie rod or pendulum support of motor vehicle, has housing for mounting joint ball that is available at end of ball pivot, where housing has opening for implementing ball pivot |
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CN108374831A (en) * | 2018-02-26 | 2018-08-07 | 苏世博(南京)减振系统有限公司 | A kind of gas spring ball-and-socket joint |
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DE19930445A1 (en) | 1999-07-02 | 2001-01-18 | Zf Lemfoerder Metallwaren Ag | Radial ball joint |
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2010
- 2010-02-11 DE DE201010001816 patent/DE102010001816A1/en not_active Withdrawn
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