DE102012000602A1

DE102012000602A1 - Gelenkeinheit eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102012000602A1
Application number: DE102012000602A
Authority: DE
Inventors: Markus Gützlaff; Claus von Minden
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-01-14
Filing date: 2012-01-14
Publication date: 2012-10-11

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Gelenkeinheit eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Kugelgelenkeinheit, mit einem Gelenkzapfen (10), der ein Zapfengewinde (11) aufweist, und mit einem Einspannelement (12), das zu einer Verbindung des Gelenkzapfens (10) mit zumindest einem Kraftfahrzeugbauteil ein zu dem Zapfengewinde (11) korrespondierendes Einspanngewinde (13) aufweist. Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Herstellungsverfahren für die Gelenkeinheit. Es wird vorgeschlagen, dass die Gelenkeinheit eine Verschraubungs- und Verliersicherung (14) aufweist, die durch wenigstens eine Unregelmäßigkeit zumindest eines Gewindeparameters des Zapfengewindes (11) und/oder des Einspanngewindes (13) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.
Aus der DE 10 2008 002 031 A1 ist bereits eine Kugelgelenkeinheit eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gelenkzapfen, der ein Zapfengewinde aufweist, und mit einem Einspannelement, das zu einer Verbindung des Gelenkzapfens mit einem Kraftfahrzeugbauteil ein zu dem Zapfengewinde korrespondierendes Einspanngewinde aufweist, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Gelenkeinheit mit einer sicheren Verschraubung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Weiterhin soll ein entsprechendes Herstellungsverfahren für die Gelenkeinheit aufgezeigt werden, welches durch die Merkmale des Anspruchs 6 widergespiegelt ist.
Die Erfindung geht aus von einer Gelenkeinheit eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Kugelgelenkeinheit, mit einem Gelenkzapfen, der ein Zapfengewinde aufweist, und mit einem Einspannelement, das zu einer Verbindung des Gelenkzapfens mit zumindest einem Kraftfahrzeugbauteil ein zu dem Zapfengewinde korrespondierendes Einspanngewinde aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Gelenkeinheit eine Verschraubungssicherung aufweist, die durch wenigstens eine Unregelmäßigkeit zumindest eines Gewindeparameters des Zapfengewindes und/oder des Einspanngewindes gebildet ist. Dadurch kann besonders platzsparend eine sichere Schraubverbindung bereitgestellt werden, wodurch ein selbsttätiges Lösen bzw. ein Verlieren des Einspannelements verhindert werden kann. Es kann eine axiale Länge des Gelenkzapfens und/oder des Zapfengewindes verringert werden, wodurch ein benötigter Bauraum im Kraftfahrzeug reduziert werden kann. Weiter kann ein durch Fertigungstoleranzen resultierender Kontakt eines umliegenden Kraftfahrzeugbauteils verhindert werden, wodurch eine unbedenkliche Montage der Gelenkeinheit in dem Kraftfahrzeug realisiert werden kann. Durch die Ausbildung der Verschraubungssicherung durch das Zapfengewinde und/oder das Einspanngewinde kann weiter eine besonders einfache Verschraubungssicherung bereitgestellt werden, wodurch Kosten eingespart werden können. Es kann auf zusätzliche Maßnahmen und/oder Elemente zur Bereitstellung der Verschraubungssicherung verzichtet werden, wodurch der benötigte Bauraum und/oder die Kosten weiter reduziert werden können. Weiter kann eine Beschädigung einer aus Korrosionsgründen auf den Gelenkzapfen aufgebrachten Beschichtung durch eine Montage des Einspannelements, insbesondere eine Aufschraubung des Sicherungselementes in der Mutter (z. B. Klemmsicherung), verhindert werden. Durch einen Verzicht auf ein eine Verschraubungssicherung bereitstellendes Element kann eine Demontage der Gelenkeinheit vereinfacht werden, insbesondere dann, wenn lediglich das Einspannelement ausgewechselt werden muss. Die beim Aufschrauben der Mutter entstehenden Überschraubmomente steigen dank der Erfindung erst im Klemmbereich an, nicht wie bei anderen bekannten Sicherungssystemen deutlich früher. Das späte Ansteigen des Überschraubmomentes erleichtert die Montage und ermöglicht deutlich schneller Überschraubgeschwindigkeiten vor der Mutternanlage. Dadurch kann eine kostengünstige Gelenkeinheit mit einer sicheren Verschraubung bereitgestellt werden.
Das Zapfengewinde ist vorzugsweise als ein Außengewinde des Gelenkzapfens ausgebildet. Unter einem „Einspannelement” soll insbesondere ein Element verstanden werden, das auf dem Gelenkzapfen aufschraubbar ist und/oder das zumindest ein Kraftfahrzeugbauteil wenigstens in einem montierten Zustand durch ein Einspannen mit dem Gelenkzapfen verbindet. Das Einspannelement ist vorzugsweise als eine Spann- bzw. Klemmmutter ausgebildet. Das zumindest eine Kraftfahrzeugbauteil, das in dem montierten Zustand durch das Einspannelement mit dem Gelenkzapfen verbunden ist, ist vorteilhaft als ein Bauteil einer Kraftfahrzeugachse ausgebildet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Kraftfahrzeugbauteil als eine Lenkerstrebe ausgebildet. Unter einem „zu dem Zapfengewinde korrespondierenden Einspanngewinde” soll insbesondere ein Einspanngewinde verstanden werden, das durch ein Zusammenwirken mit dem Zapfengewinde, und damit vorzugsweise durch ein Aufschrauben des Einspannelements auf dem Gelenkzapfen, eine Verbindungskraft bereitstellt, die den Gelenkzapfen und das zumindest eine Kraftfahrzeugbauteil zusammenhält. Unter einer „Verschraubungssicherung” soll insbesondere ein Element und/oder eine Maßnahme zur Bereitstellung einer sicheren Verschraubung und damit einer sicheren Verbindung zwischen dem Gelenkzapfen und dem zumindest einem Kraftfahrzeugbauteil verstanden werden, das und/oder die ein selbsttätiges Lösen des Einspannelements von dem Gelenkzapfen verhindert. Vorzugsweise ist die Verschraubungssicherung einstückig mit dem Zapfengewinde und/oder dem Einspanngewinde ausgebildet. Vorteilhaft weist das Zapfengewinde und/oder das Einspanngewinde die Verschraubungssicherung auf. Unter einer „Unregelmäßigkeit zumindest eines Gewindeparameters” soll insbesondere verstanden werden, das sich wenigstens ein Gewindeparameter entlang einer Gewindelänge zumindest einmal verändert, Die Unregelmäßigkeit ist vorzugsweise durch zumindest eine Gewindeparameteränderung entlang der Gewindelänge hergestellt. Unter einer „Gewindelänge” soll insbesondere eine axiale Erstreckung des Zapfengewindes und/oder des Einspanngewindes verstanden werden, d. h. vorzugsweise eine Erstreckung des Zapfengewindes und/oder des Einspanngewindes in eine Richtung, die ausschließlich parallel zu einer Längsachse orientiert ist. Die Gewindelänge ist vorzugsweise eine axiale Erstreckung eines gewindebehafteten Bereichs des Gelenkzapfens und/oder des Einspannelements, wobei der gewinndebehaftete Bereich auch durch und/oder während der Montage, vorteilhaft durch und/oder während der Aufschraubung, des Einspannelements eingebracht und vorzugweise vervollständigt werden kann. Das Zapfengewinde und/oder das Einspanngewinde ist vorzugsweise ein Gewinde, das nach dem Montieren, vorteilhaft nach dem Aufschrauben, des Einspannelements vorliegt, d. h. die Gewindelänge ist eine axiale Erstreckung des Zapfengewindes und/oder des Einspanngewindes, die nach dem Montieren, vorteilhaft nach dem Aufschrauben, des Einspannelements definiert ist. Unter einem „Gewindeparameter” soll insbesondere ein das Zapfengewinde und/oder das Einspanngewinde beschreibender Parameter verstanden werden, wie vorzugsweise eine Gewindesteigung, ein Kerndurchmesser, ein Flankendurchmesser, eine Flankengeometrie und/oder Ähnliches. Vorzugsweise kann die Unregelmäßigkeit des zumindest einen Gewinndeparameters auch durch einen gewollten Gewindefehler ausgebildet sein. Ein Gewindefehler ist vorzugsweise als Verengung mit Klemmwirkung, eine Kerbe oder dergleichen und damit als eine Unterbrechung des homogenen Verlaufs des Zapfengewindes und/oder des Einspanngewindes ausgebildet. Unter „axial” soll insbesondere bezüglich einer Längsachse des Gelenkzapfens verstanden werden. Vorzugsweise bezeichnet „axial” eine Richtung, die auf der Längsachse oder parallel zu der Längsachse verläuft.
Vorzugsweise kann das Zapfengewinde und/oder das Einspanngewinde zur Ausbildung der Verschraubungssicherung zumindest einen unterbrochenen nicht-harmonischen Gewindegang, zumindest zwei Gewindegänge, die sich in wenigstens einem Gewindeparameter voneinander unterscheiden, und/oder zumindest einen wenigstens vor der Montage des Einspannelements gewindefreien Bereich aufweisen. Dieser gewinndefreie Bereich ist entlang der Gewindelänge vorteilhaft zwischen zwei bereits vor der Montage des Einspannelements gewindebehafteten Bereichen und/oder an einem Anfang und/oder an einem Ende wenigstens eines bereits vor der Montage des Einspannelements gewindebehafteten Bereichs angeordnet. Vorzugsweise ist der gewindefreie Bereich lediglich vor der Montage des Einspannelements, insbesondere vor dem Aufschrauben, gewindefrei. Nach der Montage des Einspannelements, insbesondere nach dem Aufschrauben, weist der vor der Montage des Einspannelements gewindefreie Bereich vorzugsweise ein durch die Montage des Einspannelements, insbesondere durch das Aufschrauben, eingebrachtes Gewinde auf.
Das durch die Montage eingebrachte Gewinde und das bereits vor Montage vorliegende Gewinde bilden dabei vorzugsweise das Zapfengewinde und/oder das Einspanngewinde aus, durch die vorteilhaft die Gewindelänge definiert ist. Das durch die Montage eingebrachte Gewinde weist vorzugsweise zumindest ein Gewindeparameter auf, der sich von zumindest einem Gewindeparameter des zumindest einen bereits vor der Montage gewindebehafteten Bereichs unterscheidet, wodurch vorteilhaft die Verschraubungssicherung gebildet ist.
Mit anderen Worten weist der Zapfen einen Bereich des Gewindes auf, der wie üblich metrisch nach den Toleranzen der metrischen Gewinde ausgestaltet ist, jedoch weisen die letzten ein oder mehr Gewindegänge vor dem Fügebereich der Verschraubung den oben erwähnten Gewindefehler bzw. die Inhomogenität des Gewindes auf, welche beim Überschrauben zu einer konstanten Erhöhung des Überschraubmomentes führt, was gleichzeitig mit der elastischen Verformung der Gewindegänge durch die Vorspannkraft einem selbständigen Lösen der Verbindung entgegenwirkt und bei kraftloser Vorspannung das Verlieren der Mutter oder des mutterähnlichen Verschraubungselements verhindert. Es kann damit eine deutlich größere axiale Länge mit konstantem Überschraubmoment überwunden werden, was zu einer deutlichen Verkürzung der Verschraubungszeit in der Produktion führt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Verschraubungssicherung lediglich durch die Vorspannkraft und durch die wenigstens eine Unregelmäßigkeit zumindest eines Gewindeparameters des Zapfengewindes gebildet ist, wodurch eine besonders vorteilhafte Verschraubungssicherung bereitgestellt werden kann. Diese kann je nach Gewindefehler auch einen höheren Anteil an der Gewindesicherung haben kann als übliche Sicherungselemente bieten, die ausschließlich die Funktion von Verliersicherungen haben.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Verschraubungssicherung in einem hinteren Bereich des Zapfengewindes angeordnet ist. Dadurch kann eine Montage des Einspannelements, insbesondere das Aufschrauben, vereinfacht werden. Unter einem „hinteren Bereich” soll insbesondere ein Bereich des Zapfengewindes verstanden werden, der bei der Montage des Einspannelements, vorzugsweise beim Aufschrauben, bezüglich einer Anbringrichtung des Einspannelements, vorzugsweise einer Aufschraubrichtung, erst nach einer Überwindung eines bestimmten vorderen Bereichs des Zapfengewindes erreichbar ist (in der Nähe des Fügebereichs der Verschraubung). Der die Verschraubungssicherung aufweisende hintere Bereich weist vorzugsweise eine axiale Erstreckung auf, die kleiner ist als die Gewindelänge des Zapfengewindes. Vorteilhafterweise fehlt dem vorderem Bereich wenigstens eine gewollte Unregelmäßigkeit des zumindest einen Gewindeparameters. Der die Verschraubungssicherung aufweisende hintere Bereich ist im Vergleich zu dem vorderen Bereich vorteilhaft näher zu einem Schwerpunkt des Gelenkzapfens angeordnet.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Gelenkzapfen wenigstens in einem montierten Zustand zumindest im Wesentlichen bündig mit dem Einspannelement abschließt, wodurch eine besonders kompakte Gelenkeinheit realisiert werden kann. Unter einem „Gelenkzapfen, der bündig mit dem Einspannelement abschließt” soll insbesondere verstanden werden, dass der Gelenkzapfen eine einem Gelenkpunkt abgewandte Oberfläche und das Einspannelement eine dem Gelenkpunkt abgewandte Oberfläche aufweisen, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Vorzugsweise schließen der Gelenkzapfen und das Einspannelement in dem montierten Zustand des Einspannelements zumindest im Wesentlichen in gleicher Höhe ab. In dem montierten Zustand des Einspannelements fehlt dem Gelenkzapfen vorzugsweise ein axialer Überstand, der aus dem Einspannelement ragt. Vorzugsweise weisen die dem Gelenkpunkt abgewandten Oberflächen jeweils zumindest eine Normale auf, die parallel zu der Längsachse des Gelenkzapfens orientiert sind. Die dem Gelenkpunkt abgewandten Oberflächen bilden vorteilhaft jeweils ein dem Gelenkpunkt abgewandtes axiales Ende der Gelenkeinheit aus. Unter im „Wesentlichen bündig” soll insbesondere verstanden werden, dass die dem Gelenkpunkt abgewandte Oberfläche des Gelenkzapfens und die dem Gelenkpunkt abgewandte Oberfläche des Einspannelements jeweils in einer Ebene angeordnet sind, die einen axialen Abstand zueinander aufweisen, wobei der axiale Abstand zwischen den zwei Ebenen maximal 50 Prozent, vorteilhaft maximal 30 Prozent und besonders vorteilhaft maximal 15 Prozent der Gewindelänge des Zapfengewindes und/oder des Einspanngewindes beträgt. Ein Gelenkzapfen, der im Wesentlichen bündig mit dem Einspannelement abschließt, weist vorzugsweise einen axialen aus dem Einspannelement herausragenden Überstand auf, der zu klein ist einen tragenden Überstand und/oder einen nutzbaren Überstand auszubilden. Normaler Weise ist bei üblichen Verschraubungen ein Überstand erforderlich, um gängige Verliersicherungselemente sicher zum Eingriff zu bringen. Mit dem erfindungsgemäßen Konzept ist dieser Überstand nicht mehr notwendig.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn wenigstens das Zapfengewinde des Gelenkzapfens eine Festigkeit aufweist, die größer ist als eine Festigkeit wenigstens des Einspanngewindes des Einspannelements. Dabei kann eine besonders vorteilhafte Demontage, insbesondere ein besonders vorteilhaftes Abschrauben, des Einspannelements realisiert werden, bei der, wenn überhaupt, lediglich das Einspanngewinde zerstört wird. Vorzugsweise weist wenigstens das Zapfengewinde des Gelenkzapfens eine Festigkeit auf, die zumindest doppelt so groß ist, wie die Festigkeit wenigstens des Einspanngewindes des Einspannelements. Dies führt dazu, dass der Zapfen mehrfach verschraubt werden kann, ohne das die Schraubenverliersicherung verloren geht, wenn das Einspannelement (z. B. Mutter) getauscht wird.
Weiter wird ein Herstellverfahren einer Gelenkeinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer erfindungsgemäßen Gelenkeinheit, vorgeschlagen, bei dem ein Zapfengewinde in einen Gelenkzapfen und ein korrespondierendes Einspanngewinde in ein Einspannelement eingebracht wird, wobei zu einer Bereitstellung einer Verschraubungssicherung in das Zapfengewinde und/oder in das Einspanngewinde wenigstens eine Unregelmäßigkeit zumindest eines Gewindeparameters eingebracht wird. Dadurch kann eine platzsparende Verschraubungssicherung besonders einfach hergestellt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
In der 1 in eine Gelenkeinheit eines Kraftfahrzeugs geschnitten dargestellt. Die Gelenkeinheit ist in der 1 in einem montierten Zustand dargestellt. Sie ist in dem Kraftfahrzeug montiert. Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Gelenkeinheit. Die Gelenkeinheit verbindet zwei Achselemente des Kraftfahrzeugs gelenkig miteinander. In der 1 ist die Gelenkeinheit in einem unausgelenkten Zustand dargestellt. Die Gelenkeinheit ist als eine Kugelgelenkeinheit ausgebildet.
Die Gelenkeinheit weist einen Gelenkzapfen 10 mit einem Zapfengewinde 11 auf. Der Gelenkzapfen 10 weist einen Gelenkbereich 17, einen konischen Bereich 18 und einen Verbindungsbereich 19 auf. Der Gelenkzapfen 10 ist mittels des Gelenkbereichs 17 drehbar und schwenkbar gelagert. Der Gelenkbereich 17 weist einen Gelenkpunkt auf. Der Gelenkbereich 17 ist kugelförmig ausgebildet. Der konische Bereich 18 ist axial zwischen dem Gelenkbereich 17 und dem Verbindungsbereich 19 angeordnet. Der konische Bereich 18 verjüngt sich mit zunehmendem Abstand zu dem Gelenkbereich 17 in Richtung des Verbindungsbereichs 19. Der Verbindungsbereich 19 ist gewindebehaftet ausgebildet. Der Verbindungsbereich 19 weist das Zapfengewinde 11 auf. Das Zapfengewinde 11 ist in dem Verbindungsbereich 19 angeordnet. Der Gelenkzapfen 10 weist eine Längsachse 20 auf. Der Verbindungsbereich 19 ist an einem Gelenkzapfenende, welches bezüglich der Längsachse 20 gegenüberliegend zu einem Gelenkzapfenende an dem der Gelenkbereich 17 angeordnet ist, angeordnet. Das Zapfengewinde 11 wird an dem Gelenkzapfenende, das axial gegenüberliegend zu dem Gelenkbereich 17 angeordnet ist, auf den Gelenkzapfen 10 eingebracht. Das Zapfengewinde 11 ist als ein Außengewinde ausgebildet. Der Gelenkzapfen 10 ist als ein Kugelzapfen ausgebildet.
Zu einer gelenkigen Aufnahme des Gelenkzapfens 10 weist die Gelenkeinheit ein Gelenkgehäuse 21 auf. Der Gelenkbereich 17 ist in dem Gelenkgehäuse 21 angeordnet. Der Gelenkzapfen 10 ist mit seinem Gelenkbereich 17 in dem Gelenkgehäuse 21 gelagert. Das Gelenkgehäuse 21 ist fest mit einem ersten Kraftfahrzeugbauteil verbunden. Das erste Kraftfahrzeugbauteil, mit dem das Gelenkgehäuse 21 verbunden ist, ist als ein Bauteil einer Kraftfahrzeugachse ausgebildet. Dieses erste Kraftfahrzeugbauteil ist als ein Achsschenkel, an dem ein Kraftfahrzeugrad drehbar gelagert ist, ausgebildet. Grundsätzlich kann das Gelenkgehäuse 21 auch zumindest teilweise einstückig mit dem ersten Kraftfahrzeugbauteil ausgebildet sein.
Die Gelenkeinheit weist weiter eine Gelenkschale 22 auf, in der der Gelenkbereich 17 sitzt. Zu einer Sicherung des Gelenkzapfens 10 in dem Gelenkgehäuse 21 weist die Gelenkeinheit ein Verschlusselement 23 auf, das den Gelenkbereich 17 in dem Gelenkgehäuse 21 axial fixiert. Der Gelenkzapfen 10 erstreckt sich mit seinem konischen Bereich 18 und seinem Verbindungsbereich 19 aus dem Gelenkgehäuse 21. Der konische Bereich 18 und der Verbindungsbereich 19 sind außerhalb des Gelenkgehäuses 21 angeordnet.
Zu einer gelenkigen Anbindung eines zweiten Kraftfahrzeugbauteils an das Gelenkgehäuse 21 weist die Gelenkeinheit eine Zapfenaufnahme 24 auf. Der Gelenkzapfen 10 erstreckt sich durch die Zapfenaufnahme 24 hindurch. Der konische Bereich 18 ist innerhalb der Zapfenaufnahme 24 angeordnet. Die Zapfenaufnahme 24 umgibt den konischen Bereich 18 des Gelenkzapfens 10. Die Zapfenaufnahme 24 ist fest mit dem zweiten Kraftfahrzeugbauteil verbunden. Das zweite Kraftfahrzeugbauteil, mit dem die Zapfenaufnahme 24 verbunden ist, ist als ein Bauteil der Kraftfahrzeugachse ausgebildet. Dieses zweite Kraftfahrzeugbauteil ist als eine Lenkerstrebe ausgebildet. Zur Verbindung des Gelenkzapfens 10 mit der Zapfenaufnahme 24 weist die Gelenkeinheit ein hohl ausgebildetes Anbindungselement 25 mit einer konischen Innenfläche auf. Die Innenfläche ist korrespondierend zu dem konischen Bereich 18 ausgebildet. Der Gelenkzapfen 10 erstreckt sich durch das Anbindungselement 25. Das Anbindungselement 25 ist radial zwischen dem Gelenkzapfen 10 und der Zapfenaufnahme 24 angeordnet. Es kontaktiert den Gelenkzapfen 10 und die Zapfenaufnahme 24 jeweils direkt. Die Innenfläche des Anbindungselements 25 liegt auf dem konischen Bereich 18 an. Die Gelenkeinheit verbindet die Lenkerstrebe gelenkig mit dem Achsschenkel. Grundsätzlich kann die Zapfenaufnahme 24 auch zumindest teilweise einstückig mit dem zweiten Kraftfahrzeugbauteil ausgebildet sein.
Zur festen Verbindung des Gelenkzapfens 10 mit der Zapfenaufnahme 24 und damit mit dem zweiten Kraftfahrzeugbauteil weist die Gelenkeinheit ein Einspannelement 12 auf. Das Einspannelement 12 spannt die Zapfenaufnahme 24 ein. Es sichert den Gelenkzapfen 10 an der Zapfenaufnahme 24. Das Einspannelement 12 weist ein zu dem Zapfengewinde 11 korrespondierendes Einspanngewinde 13 auf. Es ist hohl ausgebildet. Das zu dem Zapfengewinde 11 korrespondierende Einspanngewinde 13 wird auf eine Innenfläche des Einspannelements 12 eingebracht. Das Einspannelement 12 ist auf dem Gelenkzapfen 10 aufgeschraubt. Es ist in dem Verbindungsbereich 19 mit dem Gelenkzapfen 10 verschraubt. Die Gelenkeinheit weist weiter eine Unterlegscheibe 26 auf, die axial zwischen dem Einspannelement 12 und der Zapfenaufnahme 24 angeordnet ist. Das Einspannelement 12 kontaktiert die Zapfenaufnahme 24 über die Unterlegscheibe 26. Das Einspannelement 12 und die Unterlegscheibe 26 umgeben und/oder definieren den Verbindungsbereich 19. Das Einspanngewinde 13 ist als ein Innengewinde ausgebildet. Das Einspannelement 12 ist als als Spannmutter ausgebildet.
Das Einspannelement 12 weist eine Festigkeit auf, die kleiner ist als eine Festigkeit des Gelenkzapfens 10. Die Festigkeit des Einspannelements 12 ist doppelt so klein wie die Festigkeit des Gelenkzapfens 10. Die Festigkeit des Einspannelements 12 beträgt 600 N/mm² und die Festigkeit des Gelenkzapfens 10 beträgt 1200 N/mm². Grundsätzlich können sich lediglich das Zapfengewinde 11 und das Einspanngewinde 13 in ihrer Festigkeit unterscheiden, wobei die Festigkeit des Einspanngewindes 13 kleiner ist als die Festigkeit des Zapfengewindes 11.
Zu einer Vermeidung eines selbsttätigen Lösens des Einspannelements 12 weist die Gelenkeinheit eine Verschraubungs- und Verliersicherung 14 auf, die durch eine Unregelmäßigkeit eines Gewindeparameters des Zapfengewindes 11 gebildet ist. Zu einer Bereitstellung der Verschraubungs- und Verliersicherung 14 wird in das Zapfengewinde 11 die Unregelmäßigkeit des Gewindeparameters eingebracht. Das Zapfengewinde 11 weist zur Ausbildung der Unregelmäßigkeit entlang seiner Gewindelänge mehrere Änderungen des Gewindeparameters auf. Die Verschraubungs- und Verliersicherung 14 ist in einem hinteren Bereich 15 des Zapfengewindes 11 angeordnet. Der die Verschraubungs- und Verliersicherung 14 aufweisende hintere Bereich 15 des Zapfengewindes 11 ist im Vergleich zu einem verschraubungssicherungsfreien Bereich 27 des Zapfengewindes 11 näher zu dem konischen Bereich 18 und damit näher zu dem Gelenkbereich 17 angeordnet. Der hintere Bereich 15 ist weiter innen auf dem Gelenkzapfen 10 angeordnet als der verschraubungssicherungsfreie Bereich 27. Der hintere Bereich 15 ist durch eine erste auftretende Änderung des Gewindeparameters entlang einer Aufschraubrichtung 28 des Einspannelements 12 definiert. Die erste auftretende Änderung des Gewindeparameters ist als eine Änderung bezüglich des Gewindeparameters in dem vorderen, Verschraubungs- und Verliersicherungsfreien Bereich 27, der sich ausgehend von dem hinteren Bereich 15 gegen die Aufschraubrichtung 28 erstreckt, ausgebildet. Die Aufschraubrichtung 28 verläuft axial und zeigt Richtung des Gelenkbereichs 17.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Unregelmäßigkeit des Gewindeparameters als eine unregelmäßige Gewindesteigung entlang der Gewindelänge des Zapfengewindes 11 ausgebildet. Die Verschraubungs- und Verliersicherung 14 ist als die unregelmäßige Gewindesteigung entlang der Gewindelänge des Zapfengewindes 11 ausgebildet. Das Zapfengewinde 11 weist zur Ausbildung der Verschraubungs- und Verliersicherung 14 die unregelmäßige Gewindesteigung auf. Diese unregelmäßige Gewindesteigung ist durch den hinteren Bereich 15 hergestellt. Entlang der Aufschraubrichtung 28 fehlt dem Zapfengewinde 11 bis zu dem hinteren Bereich 15 eine Unregelmäßigkeit des Gewindeparameters. Entlang der Aufschraubrichtung 28 fehlt dem Zapfengewinde 11 bis zu dem hinteren Bereich 15 eine gewollte, bewusst eingebrachte Unregelmäßigkeit des Gewindeparameters.
Das Zapfengewinde 11 weist zur Ausbildung der Verschraubungs- und Verliersicherung 14 entlang seiner Gewindelänge unterschiedliche Gewindesteigungen auf. Zur Ausbildung der Verschraubungs- und Verliersicherung 14 weist der hintere Bereich 15 Gewindesteigungen auf, die innerhalb des hinteren Bereichs 15 unregelmäßig, also sich innerhalb des hinteren Bereichs 15 verändern, und sich von einer Gewindesteigung in dem verschraubungssicherungsfreien Bereich 27 unterscheiden. Die Gewindesteigung des Zapfengewindes 11 unterscheidet sich entlang der Gewindelänge des Zapfengewindes 11 zwischen den Bereichen 15, 27, wodurch eine Unregelmäßigkeit bezüglich des gesamten Zapfengewindes 11 ausgebildet ist, und innerhalb des Bereichs 15, wodurch eine Unregelmäßigkeit bezüglich eines Teils, und zwar bezüglich des hinteren Bereichs 15, des Zapfengewindes 11 ausgebildet ist. Das Zapfengewinde 11 weist zur Ausbildung der Unregelmäßigkeit entlang seiner Gewindelänge eine Änderung der Gewindesteigung auf. Die Änderung der Gewindesteigung unterteilt das Zapfengewinde 11 in die Bereiche 15, 27, wobei innerhalb des hinteren Bereichs 15 weitere Änderungen der Gewindesteigung erfolgen.
Grundsätzlich kann das Zapfengewinde 11 auch lediglich die Unregelmäßigkeit bezüglich des hinteren Bereichs 15 oder die Unregelmäßigkeit bezüglich des gesamten Zapfengewindes 11 aufweisen, wobei bei der Unregelmäßigkeit bezüglich des gesamten Zapfengewindes 11 die Gewindesteigungen innerhalb des hinteren Bereichs 15 konstant, aber unterschiedlich zu der Gewindesteigung in dem Verschraubungs- und Verliersicherungsfreien Bereich 27 ausgebildet sind. Weiter kann die Verschraubungssicherung 14 grundsätzlich auch durch eine Unregelmäßigkeit mehrerer Gewindeparameter gebildet sein. Es ist auch denkbar, dass zusätzlich oder alternativ das Einspanngewinde 13 eine Unregelmäßigkeit zumindest eines Gewindeparameters zur Bildung der Verschraubungs- und Verliersicherung 14 aufweist. Die Gewindeparameter können dabei als ein Kerndurchmesser, ein Flankendurchmesser, eine Flankengeometrie oder Ähnliches ausgebildet sein. Die Unregelmäßigkeit der Gewindeparameter und damit die Verschraubungs- und Verliersicherung 14 kann als ein unregelmäßiger Kerndurchmesser, ein unregelmäßiger Flankendurchmesser, eine unregelmäßige Flankengeometrie und/oder Ähnliches ausgebildet sein. Weiter kann die Unregelmäßigkeit auch einfach als ein Gewindefehler ausgebildet sein, der nachträglich in das Zapfengewinde 11 eingebracht ist, wie beispielsweise eine Kerbe. Eine Gewindeparameteränderung zur Ausbildung der Unregelmäßigkeit des Gewindeparameters erfolgt dabei ab einem bestimmten Gewindegang des Zapfengewindes 11 und/oder des Einspanngewindes 13.
Der Gelenkzapfen 10 schließt bündig mit dem Einspannelement 12 ab. Dem Gelenkzapfen 10 fehlt ein gegen die Aufschraubrichtung 28 aus dem Einspannelement 12 axial herausragender Teil. Er weist keinen axialen Überstand, der aus dem Einspannelement 12 ragt, auf. Das Zapfengewinde 11 ist vollständig innerhalb des Einspannelements 12 angeordnet. Das Einspannelement 12 umgibt das gesamte Zapfengewinde 11. Dem Gelenkzapfen 10 fehlt ein Zapfengewinde 11, das außerhalb des Einspannelements 12 angeordnet ist. Dem Gelenkzapfen 10 fehlt ein Zapfengewindeüberstand, der aus dem Einspannelement 12a axial herausragt. Ein dem Gelenkbereich 17 abgewandtes Ende des Gelenkzapfens 10 und ein dem Gelenkbereich 17 abgewandtes Ende des Einspannelements 12 schließen in gleicher Höhe ab. Das dem Gelenkbereich 17 abgewandte Ende des Gelenkzapfens 10 und das dem Gelenkbereich 17 abgewandte Ende des Einspannelements 12 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Das dem Gelenkbereich 17 abgewandte Ende des Gelenkzapfens 10 ist durch den Verbindungsbereich 19, der das Einspannelement 12 und die Unterlegscheibe 26 trägt, ausgebildet. Die Gewindelänge des Gelenkzapfens 10 entspricht der Gewindelänge des Einspannelements 12. Es ist grundsätzlich denkbar, dass sich die Gewindelänge des Zapfengewindes 11 und die Gewindelänge des Einspanngewindes 13 voneinander unterscheiden, wobei die Gewindelänge des Gelenkzapfens 10 kleiner ist als die Gewindelänge des Einspannelements 12.
Grundsätzlich kann der Gelenkzapfen 10 auch nur im Wesentlichen bündig mit dem Einspannelement 12 abschließen, d. h. der Gelenkzapfen 10 kann einen gegen die Aufschraubrichtung 28 aus dem Einspannelement 12 axial herausragenden Teil aufweisen, wobei dieser axial herausragende Teil des Gelenkzapfens 10 zu klein ist um einen tragenden Teil des Gelenkzapfens 10 zu bilden. Der axial herausragende Teil ist zu klein um genutzt zu werden. Er ist zu klein um ihn zur Verschraubungs- und Verliersicherung zu nutzen. Der Gelenkzapfen 10 kann somit einen Zapfengewindeüberstand aufweisen, der axial aus dem Einspannelement 12 ragt, wobei dieser Zapfengewindeüberstand zu klein ist um tragend zu sein und damit genutzt zu werden. Der herausragende Teil des Gelenkzapfens 10 oder der Zapfengewindeüberstand weist eine axiale Erstreckung auf, die maximal 50 Prozent, vorteilhaft maximal 30 Prozent und besonders vorteilhaft maximal 15 Prozent der Gewindelänge des Zapfengewindes 11 beträgt. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass der im Wesentlichen bündig mit dem Einspannelement 12 abschließende Gelenkzapfen 10 ein dem Gelenkbereich 17 abgewandtes Ende aufweist, das innerhalb des Einspannelements 12 angeordnet ist. Der Gelenkzapfen 10 endet somit innerhalb des Einspannelements 12.
Zu einer Abdichtung eines axial zwischen dem Gelenkbereich 17 und dem konischen Bereich 18 angeordneten Bereichs weist die Gelenkeinheit einen Dichtungsbalg 29 auf. Der Dichtungsbalg 29 ist axial zwischen dem Gelenkgehäuse 21 und der Zapfenaufnahme 24 angeordnet. Er ist axial zwischen dem Gelenkgehäuse 21 und dem Anbindungselement 25 angeordnet. Der Dichtungsbalg 29 ist mit einem Ende an dem Verschlusselement 23 und mit einem anderen Ende an dem Anbindungselement 25 angebunden. Der Dichtungsbalg 29 besteht aus einem gummielastischen Material. Er besteht aus Gummi.
Bezugszeichenliste

10: Gelenkzapfen
11: Zapfengewinde
12: Einspannelement
13: Einspanngewinde
14: Verschraubungssicherung
15: Bereich
17: Gelenkbereich
18: konischer Bereich
19: Verbindungsbereich
20: Längsachse
21: Gelenkgehäuse
22: Gelenkschale
23: Verschlusselement
24: Zapfenaufnahme
25: Anbindungselement
26: Unterlegscheibe
27: Bereich
28: Aufschraubrichtung
29: Dichtungsbalg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008002031 A1 [0002]

Claims

Gelenkeinheit eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Kugelgelenkeinheit, mit einem Gelenkzapfen (10), der ein Zapfengewinde (11) aufweist, und mit einem Einspannelement (12), des zu einer Verbindung des Gelenkzapfens (10) mit zumindest einem Kraftfahrzeugbauteil ein zu dem Zapfengewinde (11) korrespondierendes Einspanngewinde (13) aufweist, gekennzeichnet durch eine Verschraubungs- und Verliersicherung (14), die durch wenigstens eine Unregelmäßigkeit zumindest eines Gewindeparameters des Zapfengewindes (11) und/oder des Einspanngewindes (13) gebildet ist.
Gelenkeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubungs- und Verliersicherung (14) lediglich durch Vorspannkraft und durch die Unregelmäßigkeit zumindest eines Gewindeparameters des Zapfengewindes (11) gebildet ist.
Gelenkeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubungs- und Verliersicherung (14) in einem hinteren Bereich (15) des Zapfengewindes (11) angeordnet ist.
Gelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkzapfen (10) wenigstens in einem montierten Zustand zumindest im Wesentlichen bündig mit dem Einspannelement (12) abschließt.
Gelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Zapfengewinde (11) des Gelenkzapfens (10) eine Festigkeit aufweist, die größer ist als eine Festigkeit wenigstens des Einspanngewindes (13) des Einspannelements (12).
Herstellverfahren einer Gelenkeinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Gelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, bei dem ein Zapfengewinde (11) in einen Gelenkzapfen (10) und ein korrespondierendes Einspanngewinde (13) in ein Einspannelement (12) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Bereitstellung einer Verschraubungs- und Verliersicherung (14) in das Zapfengewinde (11) und/oder in das Einspanngewinde (13) wenigstens eine Unregelmäßigkeit zumindest eines Gewindeparameters eingebracht wird.
Herstellverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unregelmäßigkeit im letzten Gewindegang oder in den letzten Gewindegängen vor dem Fügebereich der Verschraubung ausgebildet wird.