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Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, vorzugsweise ein Fahrwerksgelenk eines Fahrzeuges, umfassend einen Kugelzapfen, welcher in einer Kugelschale gelagert ist, wobei zur Reibungsverringerung zwischen Kontaktflächen von Kugelzapfen und Kugelschale ein Schmiermittel vorhanden ist.
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Aus der
DE 10 2004 044 088 B4 ist ein Gelenk- und/oder eine Lageranordnung bekannt, bei welchen ein Gelenkkopf in einer Gelenkschale gehalten ist. Der Raum zwischen dem Gelenkkopf und der Gelenkschale ist zumindest teilweise mit einem Schmiermittel befüllt, das zur Reibungsverringerung zwischen den Gleitflächen von Gelenkkopf und Gelenkschale dient. Trotz Verwendung des Schmiermittels tritt insbesondere in Fahrwerksgelenken von Fahrzeugen eine hohe Reibung auf. Dabei ist die Produktion der Gelenke nicht prozesssicher, da die Einzel-Gelenkteile in sehr engen Toleranzen gefertigt werden, weshalb die Reibung sehr stark toleranzempfindlich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kugelgelenk anzugeben, bei welchem die Toleranzempfindlichkeit der Reibung abgebaut ist.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einem Kugelgelenk dadurch gelöst, dass an einer, dem Kugelzapfen zugewandten Seite der Kugelschale mindestens eine, zum Kugelzapfen offene Tasche zur Aufnahme des Schmiermittels ausgebildet ist. Durch die Form der Taschen zur Aufnahme des Schmiermittels wird eine definierte Unterbrechung der montagebedingten Kontaktflächen zwischen Kugelzapfen und Kugelschale erreicht. Durch die Verringerung der Kontaktfläche reduziert sich die Reibung. Die geforderte Spielfreiheit bleibt aber erhalten. Mittels dieser Tasche wird eine konstant niedrige Grundreibung zwischen den Kontaktflächen von Kugelzapfen und Kugelschale ermöglicht. Diese Reduzierung der Reibung ist auch bei Beibehaltung der vorhandenen Fertigungsanlagen und Herstellungsprozesse möglich, wobei die Toleranzempfindlichkeit herabgesetzt wird.
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Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Tasche am Rand der Kugelschale ausgebildet. Dadurch lässt sich in der Tasche vorhandenes Schmiermittel gut bei der Bewegung des Kugelzapfens in der Kugelschale verteilen. Durch das niedrige Reibungsniveau werden eine direkte Steigerung des Abrollkomforts im Fahrzeug und eine erhebliche Reduzierung des Ausschusses in der Produktion der Kugelgelenke ermöglicht.
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In einer Ausgestaltung weist die mindestens eine Tasche der Kugelschale eine zum Rand der Kugelschale auslaufende Öffnung auf. Durch die zum Rand der Kugelschale gerichtete Öffnung der Taschen zur Aufnahme des Schmiermittels kann das Schmiermittel besser in die verbliebene Kontaktfläche gelangen, so dass die Beweglichkeit von Kugelzapfen gegenüber Kugelschale erhalten bleibt.
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In einer Variante ist die mindestens eine Tasche an einem von einem Gelenkgehäuse abgewandten Rand der Kugelschale ausgebildet, wobei das Gelenkgehäuse den Kugelzapfen und die Kugelschale aufnimmt.
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Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere für den Einsatz in Traggelenkschalen von besonderer Bedeutung. In einer Alternative sind die mehreren Taschen sowohl am oberen als auch am unteren Rand der Kugelschale ausgebildet. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für Führungsgelenke von Bedeutung.
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Um den Platzbedarf zur Aufnahme des Schmiermittels in der Kugelschale nicht zu erhöhen, ist die mindestens eine Tasche an der Innenseite der Kugelschale als konkave Wölbung ausgebildet.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend mindestens ein Fahrwerksgelenk. Bei einem Fahrzeug ist das Fahrwerksgelenk nach mindestens einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmal ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Kugelgelenkes,
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2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kugelschale des Kugelgelenkes nach 1,
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3 einen Schnitt durch die Kugelschale gemäß 2.
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Fahrwerksgelenke von Fahrzeugen unterteilen sich in Führungsgelenke und Traggelenke. Die Führungsgelenke werden vorwiegend radial belastet, während Traggelenke radial und axial belastet werden. Die Belastungsart hat einen Einfluss auf die konstruktive Ausführung des Gelenkes.
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1 zeigt einen Schnitt durch ein Führungsgelenk 1, welches einen Kugelzapfen 3 aufweist, der in einer Kugelschale 5 gelagert ist. Kugelschale 5 und Kugelzapfen 3 sind dabei von einem Verschlussring 7 umgeben, wobei diese Teile gemeinsam in einem Gelenkgehäuse 9 positioniert sind.
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Die Kugelschale 5 wird in einem Gelenkherstellungsprozess über die Kugelkontaktflächen 11 zwischen der Kugelschale 5 und dem Verschlussring 7 und zwischen der Kugelschale 5 und dem Gelenkgehäuse 7 axial vorgespannt. Dadurch entstehen am Rand der Kugelschale 5 ringförmige hohe Flächenpressungen in der Kontaktfläche 13 zwischen Kugelschale 5 und Kugelzapfen 3. Die Kontaktfläche 13 stellt dabei die Fläche dar, in der die relative Verschiebung zwischen Sphäre Kugelzapfen 3 und Sphäre Kugelschale 5 durch Drehen des Kugelzapfens 3 im Kugelgelenk 1 erfolgt. Diese Flächenpressung zusammen mit einem Reibungsbeiwert erzeugt ein Reibmoment im Kugelgelenk 1.
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Zur Reduzierung der Reibung im Kugelgelenk 1 sind am unteren und oberen Rand 15, 17 an der Innenseite der Kugelschale 5 Taschen 19 zur Aufnahme des Schmiermittels ausgebildet (2). Diese Taschen 19 sind konkav in die Kugelschale 5 eingearbeitet, wobei die Reduzierung der Reibung an der Kontaktfläche 13 zwischen Kugelschale 5 und Kugelzapfen 3 von der Form und Anzahl der Taschen 19 abhängt. Durch die Gestaltung der Taschen 19 wird die Kontaktfläche 13 zwischen Kugelzapfen 3 und Kugelschale 5 verkleinert.
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Wie aus 3 ersichtlich, wo ein Schnitt durch die Kugelschale 5 dargestellt ist, weist jede Tasche 19 eine Öffnung 21 nach außen auf, die zum jeweiligen Rand 15, 17 hin ausläuft. Über diese Öffnung 21 kann sich das Schmiermittel besser in die verbliebene Kontaktfläche 13 zwischen Kugelschale 5 und Kugelzapfen 3 verteilen. Mittels dieser Ausgestaltung wird eine Halbierung der Reibung zwischen Kugelschale 5 und Kugelzapfen 3 erreicht.
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Bei einer nicht weiter dargestellten Kugelschale 5 für ein Traggelenk sind die Taschen 19 zur Aufnahme des Schmiermittels nur am oberen Rand 15 der Kugelschale 5 ausgebildet. Durch die Unterbrechung der Kugelschale 5 durch die Taschen 19 wird mittels eines sogenannten „Scheibenwischereffektes” ein Abstreifen des Schmiermittels vom Kugelzapfen 3 verursacht und eine Mangelschmierung beseitigt. Darüber hinaus wird die Robustheit der Reibungsfunktion angehoben und bestehende Fertigungsprozesse und Fertigungsanlagen können beibehalten werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Führungsgelenk
- 3
- Kugelzapfen
- 5
- Kugelschale
- 7
- Verschlussring
- 9
- Gelenkgehäuse
- 11
- Kontaktfläche zwischen Kugelschale und Verschlussring
- 13
- Kontaktfläche zwischen Kugelschale und Kugelzapfen
- 15
- oberer Rand der Kugelschale
- 17
- unterer Rand der Kugelschale
- 19
- Tasche
- 21
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004044088 B4 [0002]
