DE102010010479A1

DE102010010479A1 - Cage for ball joint and ball joint

Info

Publication number: DE102010010479A1
Application number: DE102010010479A
Authority: DE
Inventors: Dr. Szentmihályi Volker; Arne Schmidbauer
Original assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Priority date: 2010-03-06
Filing date: 2010-03-06
Publication date: 2011-09-08
Also published as: WO2011110154A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für ein Kugelgelenk, wobei der Käfig im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist, wobei der Käfig eine Innenfläche, eine Außenfläche, zwei die Innenfläche und die Außenfläche begrenzende Ränder und mindestens ein Fenster aufweist, und wobei die Innenfläche einen Innenraum des Käfigs umschließt. Die Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine Lasche vorgesehen ist, dass die Lasche an einer Seite des mindestens einen Fensters angeordnet ist, und dass zumindest ein Abschnitt der Lasche unter einem vorgebbaren Winkel relativ zur Außenfläche in den Innenraum des Käfigs hineinragt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Kugelgelenk.The invention relates to a cage for a ball and socket joint, the cage being designed essentially ring-shaped, the cage having an inner surface, an outer surface, two edges delimiting the inner surface and the outer surface and at least one window, and the inner surface having an interior of the Enclosing the cage. The invention includes that at least one tab is provided, that the tab is arranged on one side of the at least one window, and that at least a section of the tab protrudes into the interior of the cage at a predeterminable angle relative to the outer surface. The invention also relates to a corresponding ball joint.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für ein Kugelgelenk, wobei der Käfig im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist, wobei der Käfig eine Innenfläche, eine Außenfläche, zwei die Innenfläche und die Außenfläche begrenzende Ränder und mindestens ein Fenster aufweist, und wobei die Innenfläche einen Innenraum des Käfigs umschließt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Kugelgelenk.The invention relates to a cage for a ball joint, wherein the cage is configured substantially annular, wherein the cage has an inner surface, an outer surface, two the inner surface and the outer surface bounding edges and at least one window, and wherein the inner surface of an interior of the Cage encloses. Furthermore, the invention relates to a ball joint.

Kugelgelenke werden beispielsweise im Antriebsstrang von Fahrzeugen verwendet, um das Drehmoment des Motors auf eine Reifenachse zu übertragen. Dabei dienen Kugeln der Kraft- und Momentübertragung zwischen einer Außen- und Innennabe des Gelenks und ein Käfig mit Fenstern hält die Kugeln in einer Ebene, um ein Abwinkeln des Gelenks zu erlauben.Ball joints are used, for example, in the drive train of vehicles to transmit the torque of the engine to a tire axis. Here are balls of force and moment transfer between an outer and inner hub of the joint and a cage with windows keeps the balls in a plane to allow bending of the joint.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Ausgestaltungen des Käfigs bekannt. Die Offenlegungsschrift DE 1 202 588 offenbart einen federnden Käfig, dessen Fenster jeweils mit einem Schlitz versehen sind. Ein Käfig mit unterschiedlich langen Fenstern ist beschrieben in der Offenlegungsschrift DE 103 04 156 A1 . Ein Käfig mit Fenstern, deren Seiten einen spitzen Verlauf haben, lässt sich der Patentschrift DE 43 29 769 C1 entnehmen. In der Patentschrift DE 28 16 255 ist ein Käfig beschrieben, dessen Außenfläche eine Abdrehung aufweist, die vom Rand des Käfigs bis zu einer Längsseite eines Fensters reicht. Zwischen den Fenstern des Käfigs der Offenlegungsschrift WO 03/046397 A1 befinden sich Montageerweiterungen. In der Offenlegungsschrift DE 102 01 168 A1 findet sich ein Käfig, welcher zwischen mindestens zwei Fenstern eine Nut zur Verminderung des Umfangs des Käfigs aufweist. Ein Käfig, dessen Fenster jeweils zwei Kugeln nebeneinander aufnehmen, nennt die Offenlegungsschrift DE 103 37 918 A1 . Der Käfig der Offenlegungsschrift DE 10 2006 020 711 A1 ist derartig ausgestaltet, dass die seitlichen Ränder der Fenster eine größere Wandstärke als der restliche Käfig aufweisen. Ein Käfig, dessen Fenster verstärkende Nasen aufweisen, wird in der Patentschrift DE 198 31 011 C1 gezeigt.In the prior art, different embodiments of the cage are known. The publication DE 1 202 588 discloses a resilient cage, the windows are each provided with a slot. A cage with different length windows is described in the published patent application DE 103 04 156 A1 , A cage with windows whose sides have a sharp course can be found in the patent DE 43 29 769 C1 remove. In the patent DE 28 16 255 is described a cage whose outer surface has a Abdrehung, which extends from the edge of the cage to a longitudinal side of a window. Between the windows of the cage of the publication WO 03/046397 A1 are mounting extensions. In the published patent application DE 102 01 168 A1 There is a cage which has a groove between at least two windows to reduce the circumference of the cage. A cage, whose windows each take two balls next to each other, called the publication DE 103 37 918 A1 , The cage of the published patent DE 10 2006 020 711 A1 is designed such that the lateral edges of the windows have a greater wall thickness than the rest of the cage. A cage whose windows have reinforcing noses is disclosed in the patent DE 198 31 011 C1 shown.

Die Offenlegungsschrift DE 38 30 579 A1 beschreibt einen Käfig, welcher aus zwei aus einem Blech bestehenden Halbkäfigen gefertigt wird.The publication DE 38 30 579 A1 describes a cage, which is made of two consisting of a sheet of half-cages.

Eine Problematik der Käfige des Standes der Technik besteht darin, dass die Kugeln gegen die Berandung der Fenster drücken und dass es durch die hohen Drehmomente und Relativ- bzw. Gleitbewegungen der Kugeln und der dadurch entstehenden hohen Temperaturen zu einer Beschädigung der Käfige insbesondere im Bereich der Fensterauflageflächen kommen kann. Eine Lösung des Standes der Technik besteht darin, die Wandstärken der Fenster zu erhöhen. Dies geschieht gezielt nur im Bereich der Fenster, um das Gewicht der Käfige nicht unnötig zu erhöhen. Das damit verbundene Herstellungsverfahren ist jedoch aufwändig und kostenintensiv. Insbesondere müssen meist spanende Verfahren angewendet werden, welche aufgrund der durchbrochenen Strukturverläufe im Werkstoff die Festigkeit des Käfigs wieder herabsetzen.A problem of the cages of the prior art is that the balls press against the edge of the window and that it due to the high torques and relative or sliding movements of the balls and the resulting high temperatures to damage the cages especially in the Window support surfaces can come. One solution of the prior art is to increase the wall thicknesses of the windows. This happens specifically only in the window, so as not to unnecessarily increase the weight of the cages. However, the associated production process is complicated and cost-intensive. In particular, machining methods usually have to be used which reduce the strength of the cage due to the perforated structure patterns in the material.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen Käfig vorzuschlagen, welcher eine höhere Stützwirkung für die Kugeln aufweist und welcher kostengünstig zu fertigen ist.The object of the invention is therefore to propose a cage, which has a higher support effect for the balls and which is inexpensive to manufacture.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass mindestens eine Lasche vorgesehen ist, dass die Lasche an einer Seite des mindestens einen Fensters angeordnet ist, und dass zumindest ein Abschnitt der Lasche unter einem vorgebbaren Winkel relativ zur Außenfläche in den Innenraum des Käfigs hineinragt. Der erfindungsgemäße Käfig ist somit derartig ausgestaltet, dass mindestens ein Fenster an der Seite eine Lasche aufweist, welche in den Innenraum des Käfigs hinreicht, welche quasi in den Innenraum hineingebogen oder -geknickt ist. Für eine Kugel in diesem Käfig ergibt sich somit bei Beugung des Gelenks eine größere Auflagefläche, wodurch auch die wirkenden Kräfte besser auf eine größere Fläche verteilt werden können. Der vorgebbare Winkel beträgt beispielsweise 90 Grad oder liegt zwischen 80 Grad und 100 Grad relativ zur Außenfläche, d. h. die Lasche steht ungefähr senkrecht auf der Außenfläche bzw. auf der Innenfläche, wenn Außen- und Innenfläche parallel zueinander ausgestaltet sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird somit nicht ein Abschnitt um die Fenster als massive Materialanhäufung erzeugt, sondern es wird ein Teil des Ringmaterials so umgeformt, so dass zumindest ein Abschnitt dieses Teils in einen anderen Raumbereich des Käfigs hinragt und dort den Zweck einer größeren Auflagelagefläche erfüllt. Somit können also vorteilhafterweise die tragenden Flächenbereiche der Laufbahnflanken möglichst groß ausgebildet werden, weil die Flanken im Innengelenkteil im Bereich zwischen den Laschen radial weiter nach außen hin fortgeführt werden können.The invention solves the problem in that at least one tab is provided, that the tab is arranged on one side of the at least one window, and that at least a portion of the tab protrudes at a predetermined angle relative to the outer surface in the interior of the cage. The cage according to the invention is thus designed such that at least one window on the side has a tab, which extends into the interior of the cage, which is bent in or bent into the interior quasi. For a ball in this cage thus results in diffraction of the joint, a larger bearing surface, whereby the acting forces can be better distributed over a larger area. The predeterminable angle is for example 90 degrees or lies between 80 degrees and 100 degrees relative to the outer surface, d. H. the tab is approximately perpendicular to the outer surface or on the inner surface, when the outer and inner surfaces are configured parallel to each other. Thus, unlike the prior art, a portion around the windows is not created as a massive accumulation of material, but a portion of the ring material is reshaped such that at least a portion of that portion protrudes into another space portion of the cage and there has the purpose of providing a larger bearing surface area Fulfills. Thus, therefore, advantageously, the supporting surface areas of the raceway edges can be formed as large as possible, because the flanks in the inner joint part in the area between the tabs can be continued radially outward.

Der Käfig wird beispielsweise durch Massivumformung derartig ausgestaltet, dass das Fenster die mindestens eine Lasche aufweist und dass diese in einem zweiten Schritt umgebogen wird.The cage is designed, for example by massive forming such that the window has at least one tab and that this is bent in a second step.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die Lasche an einer Seite des Fensters angeordnet ist, die durch einen die Innenfläche und die Außenfläche begrenzenden Rand gebildet ist. In dieser Ausgestaltung befindet sich die Lasche somit an einem Längsrand des Fensters.An embodiment of the cage according to the invention provides that the tab is arranged on one side of the window, which is formed by an edge defining the inner surface and the outer surface. In this embodiment, the tab is thus at a longitudinal edge of the window.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass der Käfig eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweist. Indem die Lasche umgebogen wird, ist es möglich, den Käfig mit einer konstanten Wandstärke auszugestalten. Dies reduziert Material- und Fertigungskosten. Durch ein Drehen der Außenfläche des Käfigs kann es in einem nachfolgenden Schritt noch zu einer Materialverdünnung kommen. Der Käfig erhält durch das Drehen, welches in Verbindung mit den anderen Schritten der Herstellung des erfindungsgemäßen Käfigs zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen kann, beispielsweise außen die Form einer kugeligen, der Führung des Käfigs im Gelenkaußenteil dienenden, ggf. teilweise abgeflachten Außenfläche. An embodiment of the cage according to the invention includes that the cage has a substantially constant wall thickness. By bending the tab, it is possible to design the cage with a constant wall thickness. This reduces material and manufacturing costs. By rotating the outer surface of the cage, material thinning may occur in a subsequent step. The cage is replaced by the rotation, which can be done in conjunction with the other steps of the production of the cage according to the invention at any time, for example, outside the shape of a spherical, the leadership of the cage in the outer joint part serving, possibly partially flattened outer surface.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass der Abschnitt der Lasche zumindest teilweise eine geringere Wandstärke als die Außenfläche aufweist. Für diese Ausgestaltung wird die Lasche beispielsweise beim Umklappen gestreckt und in ihrer Dicke reduziert, indem das Material zu einer Verlängerung der Lasche und somit zu einer Vergrößerung der Auflagefläche der Kugeln im Fenster verwendet wird.An embodiment of the cage according to the invention includes that the portion of the tab at least partially has a smaller wall thickness than the outer surface. For this embodiment, the tab is stretched, for example when folding and reduced in thickness by the material is used to extend the tab and thus to increase the contact surface of the balls in the window.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die Lasche mit einem ersten Abschnitt unter dem vorgebbaren Winkel relativ zur Außenfläche in den Innenraum des Käfigs hineinragt, und dass die Lasche einen zweiten Abschnitt aufweist, welcher zwischen dem ersten Abschnitt und der Seite des Fensters, an welcher die Lasche angeordnet ist, angeordnet ist, und welcher im Wesentlichen in der Ebene, die die Außenfläche bildet, angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung ist somit im Fenster zunächst ein Absatz vorgesehen, welcher sich in der Ebene der Außenfläche befindet und an welchen anschließend sich der Abschnitt befindet, der in den Innenraum hineinragt.An embodiment of the cage according to the invention provides that the tab protrudes with a first portion at the predetermined angle relative to the outer surface in the interior of the cage, and that the tab has a second portion which between the first portion and the side of the window, on which the tab is arranged, is arranged, and which is arranged substantially in the plane which forms the outer surface. In this embodiment, a shoulder is thus initially provided in the window, which is located in the plane of the outer surface and at which subsequently the portion is that projects into the interior.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass das Fenster mindestens zwei Laschen aufweist, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind.An embodiment of the cage according to the invention includes that the window has at least two tabs, which are arranged opposite one another.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die Außenfläche zumindest teilweise kugelförmig ausgestaltet ist. Die Erzeugung der Kugelform wird in einer Ausgestaltung vorzugsweise nach dem Abknicken der Laschen vorgenommen. Durch eine spanende Erzeugung der Kugelform kann es ggf. auch auftreten, dass die Laschen eine höhere Wandstärke als die anderen Partien des Käfigs aufweisen Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Kugelgelenk mit mindestens einem Käfig nach einer der obigen Ausgestaltungen.An embodiment of the cage according to the invention provides that the outer surface is configured at least partially spherical. The generation of the spherical shape is preferably carried out in one embodiment after the kinking of the tabs. If necessary, the sprockets can also have a greater wall thickness than the other parts of the cage. Furthermore, the invention relates to a ball joint with at least one cage according to one of the above embodiments.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to some embodiments illustrated in the figures. Showing:

1: eine räumliche Darstellung eines Käfigs in einer ersten Fertigungsphase, 1 : a spatial representation of a cage in a first manufacturing phase,

2: eine Draufsicht und eine Vergrößerung a) davon des Käfigs der 1 in einer zweiten Fertigungsphase, 2 a plan view and an enlargement a) thereof the cage of 1 in a second production phase,

3: eine räumliche Darstellung des Käfigs der 2 nach einer dritten Fertigungsphase in seinem Endzustand, 3 : a spatial representation of the cage of the 2 after a third production phase in its final state,

4: eine Schnittdarstellung einer alternativen Ausgestaltung eines Fensterbereichs eines Käfigs, und 4 FIG. 4 is a sectional view of an alternative embodiment of a window region of a cage, and FIG

5: ein Kugelgelenk mit einem erfindungsgemäßen Käfig. 5 : a ball joint with a cage according to the invention.

In der 1 ist der Käfig 1 dargestellt, nachdem die Fenster 6 mit den Laschen 8 beispielsweise in einem Stanzprozess erzeugt worden sind. Der Käfig 1 ist dabei beispielsweise aus einem Rohr gefertigt worden, so dass die Innenfläche 2 und die Außenfläche 3 zylindrisch sind. Die Ränder 4, 5 bilden insbesondere die Längsseiten der Fenster 6 und verfügen hier jeweils über eine Lasche 8. Die Laschen 8 sind hier alle noch in der Ebene der Außenfläche 3 bzw. der Innenfläche 4 angeordnet. Sie ragen somit insbesondere noch nicht in den Innenraum 7 der Käfigs 1 hinein, sondern umfassen ihn. Die Laschen 8 werden in dieser Ausgestaltung vollständig nach innen in den Innenraum 7 hinein umgefaltet, so dass die Laschen 8 mit den umgefalteten Abschnitten 9 zusammenfallen.In the 1 is the cage 1 shown after the windows 6 with the tabs 8th have been produced for example in a stamping process. The cage 1 is for example made of a tube, so that the inner surface 2 and the outer surface 3 are cylindrical. The edges 4 . 5 in particular, form the longitudinal sides of the windows 6 and each have a tab here 8th , The tabs 8th here are all still in the plane of the outer surface 3 or the inner surface 4 arranged. In particular, they do not yet protrude into the interior 7 the cage 1 into it, but embrace it. The tabs 8th be completely inward in this interior in the interior 7 folded in, so that the tabs 8th with the folded sections 9 coincide.

Die in Richtung des Innenraums 7 umgebogenen und durch den Umformprozess gleichzeitig reduzierten Abschnitte 9 bzw. Laschen 8 sind in der 2 und in der Vergrößerung eines Teils in der 2a) zu erkennen. In der Vergrößerung der 2a) wird vor allem ersichtlich, dass die Auflageflächen für die Kugeln hier nicht durch eine reine Materialanhäufung wie im Stand der Technik geschieht, sondern dass geschickt das Material der Käfigwandung in den Innenraum hinein gebracht wird. Dieser Unterschied zur Materialanhäufung wird auch durch den Bogen unterhalb der Lasche 8 sichtbar. Weiterhin ist zu beobachten, dass die Lasche 8 durch das Umfalten in seiner Dicke reduziert wird, indem so der umgefaltete Abschnitt 9 verlängert wird. Dies hat den Vorteil, dass eine ausreichend lange Fläche erzeugt werden kann, ohne dass der Käfig größer dimensioniert werden muss. Der Käfig 100 der 2 ist hier weiterhin innen und außen zylindrisch.The towards the interior 7 bent and simultaneously reduced by the forming process sections 9 or tabs 8th are in the 2 and in the enlargement of a part in the 2a ) to recognize. In the enlargement of the 2a ) becomes apparent above all that the bearing surfaces for the balls here is not done by a mere accumulation of material as in the prior art, but that skillfully the material of the cage wall is brought into the interior. This difference to the material accumulation is also due to the arch below the tab 8th visible, noticeable. Furthermore, it can be observed that the tab 8th is reduced in thickness by folding over, thus leaving the folded portion 9 is extended. This has the advantage that a sufficiently long surface can be produced without the cage having to be dimensioned larger. The cage 100 of the 2 here is still cylindrical inside and outside.

In der 3 ist der Käfig durch einen Dreharbeitsgang außen kugelförmig ausgebildet dargestellt. Durch die damit einhergehende teilweise Verringerung der Wandstärke des Käfigs 100 treten auch die umgefalteten Laschen 8 deutlicher hervor. In the 3 the cage is shown by a rotational operation outside spherical shaped. Due to the associated partial reduction of the wall thickness of the cage 100 also occur the folded tabs 8th clearer.

In der 4 ist schematisch eine alternative Ausgestaltung der Fenster dargestellt. Die Laschen 8 bestehen hier aus dem Abschnitt 9, der umgefaltet ist, und einem zweiten Abschnitt 10 zwischen dem ersten Abschnitt 9 und dem jeweiligen Rand 4, 5 längs zur Längsseite des Fensters 6. Der zweite Abschnitt 10 ragt hier in das Fenster 6 hinein und reduziert so dessen Fläche.In the 4 schematically an alternative embodiment of the window is shown. The tabs 8th consist of the section here 9 which is folded over, and a second section 10 between the first section 9 and the respective border 4 . 5 along the long side of the window 6 , The second section 10 sticks out here in the window 6 into and thus reduces its area.

Die 5 zeigt ein Gelenk mit einem erfindungsgemäßen Käfig 1. Das Gelenkinnenteil 11 (oder Innennabe) und das Gelenkaußenteil 12 (oder Außennabe) verfügen jeweils über Rillen oder Bahnen für die Kugeln 13, welche das Drehmoment zwischen den beiden Bestandteilen 11, 12 des Gelenks übertragen. Die Kugeln 13 werden durch den Käfig 1 in einer Ebene gehalten und verhindern so z. B. ein Verklemmen bei einer Beugebewegung des Gelenks. Zu erkennen ist, wie die Kugeln 13 in den Fenstern des Käfigs 1 liegen und dort insbesondere von den Laschen 8 gehalten werden. Durch diese Laschen 8 reicht insbesondere der Käfig 1 in den Freiraum zwischen den Laufbahnen des Gelenkinnenteils 11 und des Gelenkaußenteils 12 hinein.The 5 shows a joint with a cage according to the invention 1 , The inner joint part 11 (or inner hub) and the outer joint part 12 (or outer hub) each have grooves or tracks for the balls 13 showing the torque between the two components 11 . 12 transmitted to the joint. The balls 13 be through the cage 1 held in a plane and prevent such. B. jamming in a bending movement of the joint. It can be seen how the balls 13 in the windows of the cage 1 lie and there especially from the tabs 8th being held. Through these tabs 8th in particular, the cage is sufficient 1 in the space between the raceways of the inner joint part 11 and the outer joint part 12 into it.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims

Cage for a ball joint, wherein the cage is configured substantially annular, wherein the cage has an inner surface, an outer surface, two the inner surface and the outer surface bounding edges and at least one window, and wherein the inner surface enclosing an inner space of the cage, characterized in that at least one tab is provided, that the tab is arranged on one side of the at least one window, and that at least a portion of the tab protrudes at a predeterminable angle relative to the outer surface into the interior of the cage.

Cage according to claim 1, characterized in that the tab is arranged on one side of the window, which is formed by an edge bounding the inner surface and the outer surface.

Cage according to claim 1 or 2, characterized in that the cage has a substantially constant wall thickness.

Cage according to claim 1 or 2, characterized in that the portion of the tab at least partially has a smaller wall thickness than the outer surface.

Cage according to one of claims 1 to 4, characterized, that the tab protrudes with a first portion at the predetermined angle relative to the outer surface in the interior of the cage, and in that the tab has a second section which is arranged between the first section and the side of the window on which the tab is arranged, and which is arranged substantially in the plane which forms the outer surface.

Cage according to one of claims 1 to 5, characterized in that the window has at least two tabs, which are arranged opposite to each other.

Cage according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outer surface is at least partially designed spherical.

Ball joint with at least one cage according to claims 1 to 7.