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Die Erfindung betrifft ein Schwenklager für ein Kraftfahrzeug, mit einem Basiselement, und mit einem mit dem Basiselement verbindbaren und einen Schaftanteil aufweisenden Gelenkzapfen. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Gelenkzapfen zur Verbindung mit einem Schwenklager sowie ein Kraftfahrzeug.
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Schwenklager der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und können insbesondere im Automobilbereich in Fahrwerken eingesetzt werden. Im Fahrwerk eines Automobils wird über Gelenkverbindungen sichergestellt, dass das Zusammenspiel bewegter Teile und die kinematischen Vorgaben im Fahrbetrieb erfüllt werden. Dabei wird z.B. ein Führungsgelenk über eine Kegelverbindung mit einem Schwenklager verbunden. Die Kegelverbindung besteht dabei darin, dass ein konisch zulaufender Befestigungsanteil in einem ebenfalls konisch ausgestaltete Aufnahme eingepresst wird. Bei Auswahl bestimmter Kegelverhältnisse wird über einen Selbsthemm-Effekt eine relativ feste Verbindung erreicht und somit die Verbindung gegen ein Lösen weiter abgesichert. Stoßartige Belastungen im Fahrbetrieb schließen ein Lösen aber dennoch nicht aus, so dass die Verbindung üblicherweise zusätzlich über eine Kontermutter abgesichert wird. Die Kontermutter wird dabei auf einen auf der der Öffnung der Aufnahme gegenüber liegenden Schaftanteil, der beispielsweise als Gewindebolzen ausgestaltet sein kann, aufgeschraubt, wobei der Schaftanteil aus dem Bauteil, an dem der Gelenkzapfen befestigt werden soll, aus dem Bauteil herausragt.
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Die korrekte und sichere Mutternauflage erfordert dabei einen zusätzlichen Bearbeitungsaufwand. Bauteilabhängig ist eine direkte Zugänglichkeit für Zerspanwerkzeuge nicht immer sichergestellt, so dass Sonderlösungen erforderlich sind. Eine Möglichkeit zur Bearbeitung der Mutternauflagefläche kann z.B. über Scheibenfräser, die von vorne an die Bearbeitungsposition heranfahren oder auch mittels Spezial-Werkzeugen, die durch die z.B. als Kegelbohrung ausgeführte Aufnahme von unten die Zerspanung der Mutternauflagefläche übernehmen, realisiert werden. Dies wirkt sich zeit-, kosten- und investitionsintensiv auf die mechanische Bearbeitung aus. Eine solche Anordnung mit Kontermutter ist zudem in der Höhe platzintensiv.
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Aus Sicht des Kundendienstes kann je nach Lage im Fahrwerk eine erschwerte Demontage/Montage aufgrund der Platzverhältnisse bestehen. Die freiliegende Mutter stellt zudem einen Angriffspunkt für korrosive Einflüsse dar, die langfristig den sicheren Verband bei ungünstigen Randbedingungen beeinträchtigen könnten. Aus Sicherheitsgründen muss aber eine sichere Befestigung dieser Gelenke an die bewegten Fahrwerkteile wegen der herrschenden Kräfte sichergestellt sein.
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Aus der
DE 24 49 381 A1 ist eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der das Kugelgelenk ein plattenförmiges Teil als Befestigungselement aufweist. Dieses Befestigungselement wird mittels quer zur Fügerichtung verlaufender Schrauben in einer Aufnahme festgelegt.
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Aus der
CN 109 695 625 A ist eine Kugelzapfenanordnung bekannt, bei der ein zylindrischer Schaftanteil des Kugelzapfens eine innere Bohrung eines Zwischenstücks durchdringt und auf der dem Kugelanteil des Kugelzapfens gegenüber liegenden Seite des Bauteils, an dem der Kugelzapfen befestigt wird, mit einer Mutter gesichert wird. Das Zwischenstück weist dabei eine konisch zulaufende Außenseite auf und wird in eine passend ausgestaltete Aufnahme in dem Bauteil eingesetzt. Auf diese Weise kann eine verbesserte Spannungsverteilung im Bauteil erreicht werden, so dass ein Brechen des Bauteils unwahrscheinlicher und somit die Betriebssicherheit erhöht wird.
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Aus der
CN 109 69 56 26 A ist es bekannt, einen Gelenkzapfen unter Verwendung eines konischen Einsatzes sowie mit einer Mutter in eine Basiselement zu sichern. Der konische Einsatz weist dabei an seiner Mantelfläche Längsrippen auf, die ein Verdrehen in der ebenfalls konisch ausgestalteten und mit zu den Längsrippen passenden Vertiefungen versehenen Durchgangsöffnung in dem Basiselement verhindern. Der Einsatz weist eine zylindrische Innenbohrung auf, die einen Schaftanteil des Gelenkzapfens aufnimmt und von diesem durchdrungen wird.
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In den 1 bis 2 wird am Beispiel eines Führungsgelenkes eine solche Anbindung dargestellt, die dem aktuellen Stand der Technik entspricht und in ihrer Anordnung und Umsetzung an sich bekannt ist. Das Führungsgelenk 108 stellt eine bewegliche Verbindung zwischen dem Schwenklager 112 und einem Querlenker, der an dem Führungsgelenk 108 befestigt werden kann, her. Das Führungsgelenk stellt dabei fahrwerkseitig eine gelenkige Verbindung zwischen dem Schwenklager 112 und dem in der Figur nicht dargestellten Querlenker her. Es gleicht Winkeländerungen der genannten Teile zueinander aus, die beim Fahren z.B. durch Ein- und Ausfederbewegungen sowie durch Lenkbewegungen entstehen. Das Führungsgelenk 108 wird über eine Kegelverbindung seines Gelenkzapfens 102 fest mit dem Bauteil 112 verbunden. Dabei weist der Gelenkzapfen 102 einen konischen Befestigungsanteil 104 in Form eines Kegelschafts auf, der in eine Aufnahme 110, die in dem Bauteil 112, an dem das Führungsgelenk 108 befestigt werden soll, angebracht ist, eingepresst wird. Auf der dem Befestigungsanteil 104 gegenüber liegenden Seite weist der Gelenkzapfen 102 einen Gelenk- bzw. Kugelanteil auf, der in der 1 nicht sichtbar ist, da er von dem Gehäuse des Führungsgelenks 108 umschlossen und somit verdeckt wird.
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Der Befestigungsanteil 104 wird durch eine kraftschlüssige Verbindung in der Aufnahme 110 gehalten. Er könnte aber bei stoßartigen Belastungen aus der Aufnahme 110 rutschen, weswegen der Befestigungsanteil 104 in Form des Gewindebolzens mit einem Schaft bzw. Bolzenanteil oben aus dem Bauteil 110 herausragt und durch eine Kontermutter 114 und eine Unterlegscheibe 116 gegen ungewolltes Lösen abgesichert wird.
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In 2 ist ein Querschnitt des Gelenkzapfens 102 gemäß Stand der Technik aus 1 zu sehen. Im unteren Bereich der Figur ist hier auch der Gelenkanteil 106 des Kugelgelenks zu erkennen, da das Gelenkgehäuse in dieser Figur nicht dargestellt ist. Es ist zu erkennen, dass der Gelenkzapfen 104 ähnlich wie ein Korken in einem Flaschenhals in dem Bauteil 112 sitzt, dabei aber während des Fügens mit einem Gewindeanteil aus dem Bauteil 112 wieder ausgetreten ist, so dass dieser Gewindeanteil nun aus dem Bauteil 112 herausragt. Die Mutter 114 wurde nachfolgend auf den Gewindeanteil aufgeschraubt, so dass der Befestigungsanteil 104 fest in der Aufnahme 110 sitzt und diese auch bei starken Stößen oder sonstigen wirkenden Kräften nicht verlassen kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schwenklager der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine vereinfachte Montage möglich wird. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Schwenklager derart auszugestalten, dass die Korrosionsanfälligkeit reduziert wird
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Schwenklager gelöst, bei dem das Basiselement eine sacklochartige Ausnehmung aufweist, welche ausgestaltet ist, um den Schaftanteil des Gelenkzapfens aufzunehmen, und bei dem der Gelenkzapfen einen den Schaftanteil des Gelenkzapfens umschließenden Zahnring aufweist, welcher den Gelenkzapfen in Richtung einer Axialrichtung des Schaftanteils in der sacklochartigen Ausnehmung fixiert.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Gelenkzapfen zur Verbindung mit einem Schwenklager, mit einem einen Schaftanteil des Gelenkzapfens umschließenden Zahnring, wobei der Zahnring widerhakenartige Vorsprünge aufweist, die ausgestaltet sind, um bei einer Fügebewegung des Gelenkzapfens entlang einer Fügerichtung elastisch nachzugeben und so einen effektiven Durchmesser des Gelenkzapfens temporär zu verringern.
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Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Verwendung eines Zahnrings mit einem ringförmigen Grundkörper und widerhakenartigen, über einen Umfang des Grundkörpers verteilten Vorsprüngen zur Befestigung eines Gelenkzapfens in einem Schwenklager, sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Schwenklager.
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Der erfindungsgemäß vorgesehene Zahnring ermöglicht eine äußerst einfache Montage bei gleichzeitig sicheren Sitz des Gelenkzapfens in dem Basiselement. Anders als im Stand der Technik ist es ausreichend, wenn das Basiselement zur Montage des Gelenkzapfens von einer Seite aus zugänglich ist. Entsprechend wird es möglich, eine sacklochartige Ausnehmung als Aufnahme für den Gelenkzapfen bzw. dessen Schaftanteil zu verwenden. Dies hat neben den Vorteilen bei der Montage auch Vorteile hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit des Schwenklagers, da weniger Angriffsflächen für korrosive Prozesse vorhanden sind.
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Unter einer axialen Richtung oder einer Axialrichtung wird dabei insbesondere eine Richtung verstanden, die sich parallel zu einer Längsachse des betreffenden Bauteils erstreckt. Das Bauteil kann dabei zumindest näherungsweise eine rotationssymmetrische Grundform aufweisen. Eine radiale Richtung erstreckt sich dann senkrecht zu der axialen Richtung.
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Unter einer sacklochartigen Ausnehmung wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere ein Hohlraum verstanden, der eine zu einer einzigen Seite hin offene Grundform aufweist. Insbesondere kann der Hohlraum nur zu einer einzigen Seite hin offen sein. Er kann also beispielsweise eine offene Seite, eine Stirnwand sowie Seitenwände oder eine zylindermantelförmige Seitenwand aufweisen. Die Stirnwand und/oder die Seitenwände können zumindest überwiegend und bevorzugt vollständig geschlossen ausgestaltet sein.
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Unter einem Basiselement wird insbesondere ein Bauteil verstanden, das eine größere Struktur bildet und mit dem ein Gelenkzapfen verbunden werden kann, um wiederum eine Verbindung zu einem dritten Bauteil zu ermöglichen. Diese Verbindung kann insbesondere eine flexible bzw. gelenkige Verbindung sein. Das Basiselement kann insbesondere ein Bauteil mit einer tragenden Funktion sein.
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Darunter, dass der Zahnring den Gelenkzapfen bzw. dessen Schaftanteil umschließt wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere verstanden, dass eine zentrale Öffnung des Zahnrings von dem Gelenkzapfen bzw. dessen Schaftanteil durchdrungen wird. Insbesondere kann der Zahnring dabei mit seiner Innenseite vollflächig in Kontakt mit der Außenseite des Gelenkzapfens bzw. dessen Schaftanteils stehen.
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Unter einem Gelenkzapfen wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere ein längliches Bauteil zur Verbindung zweier weiterer Bauteile verstanden. Üblicherweise erstrecken sich dabei das erste Bauteil und das zweite Bauteil im Wesentlichen in einer senkrecht zur Längsachse des Gelenkzapfens liegenden Ebene. Der Gelenkzapfen kann Teil eines Gelenks und insbesondere eines Kugelgelenks sein. Er kann entsprechend an einer Seite ein kugelförmiges Endelement aufweisen.
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Unter einem Schwenklager wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere ein Bestandteil einer Radaufhängung, insbesondere einer vorderen Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, verstanden. Das Schwenklager übernimmt unter anderem Aufgaben bei der Radführung und der Weiterleitung von Längs- und Querkräften an das Federbein, den Querlenker und die Spurstange. Dabei werden Kräfte von der Straße über die Radlagerung eingeleitet. Um die Lenkbarkeit des Fahrzeugs zu ermöglichen muss das Lager mehrere Freiheitsgrade aufweisen, mit anderen Worten also schwenkbar sein. Als komplexes Bauteil kann das Schwenklager u.a. Peripherie in Form von beispielsweise einem Federbein, Abdeckblech, Bremssattel, Gelenken, Radlagern oder einem ABS-Sensor aufnehmen. Das Schwenklager wird üblicherweise einstückig ausgeführt, beispielweise als Guss- oder Schmiedeteil. Die Auslegung und die Anordnung der Schnittstellen des Schwenklagers kann zielgerichtet für eine bestimmte Konfiguration bzw. Fahrzeug-Kinematik erfolgen.
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Unter einem Zahnring wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere ein Element mit einem ringförmigen Grundkörper verstanden, der über seinen Umfang verteilt eine Mehrzahl von Rastelementen aufweist. Die Rastelemente können widerhakenartig ausgestaltet sein. Insbesondere können die Rastelemente derart ausgestaltet sein, dass sie auf unterschiedliche Belastungsrichtungen unterschiedlich reagieren. Sie können also asymmetrisch hinsichtlich einer Belastungsrichtung ausgestaltet sein. So können die Rastelemente bei Belastung durch eine Kraft entlang einer Fügerichtung einfedern und nachgeben und bei einer entgegengesetzten Belastung blockieren.
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Die Montage des Gelenkzapfens in dem Basiselement kann erfindungsgemäß durch ein einfaches Einpressen erfolgen. Der Zahnring kann widerhakenartige Vorsprünge aufweisen, die während des Fügevorgangs elastisch einfedern und so die Fügebewegung ermöglichen, nach Erreichen der gewünschten Position des Gelenkzapfens aber eine weitere Bewegung in axialer Richtung blockieren. Hierzu kann auf der Innenseite der sacklochartigen Ausnehmung ein umlaufender Vorsprung vorgesehen sein. Ebenso ist es möglich, dass eine Mehrzahl von zu den Vorsprüngen des Zahnrings korrespondierenden Vorsprüngen oder Vertiefungen an der Innenseite der sacklochartigen Ausnehmung ausgestaltet sind. In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Innenseite der sacklochartigen Ausnehmung derart ausgestaltet ist, dass es den Vorsprüngen möglich ist, in der Endposition des Gelenkzapfens zumindest teilweise auszufedern. Die Vorsprünge können sich dann an einem Gegenlager innerhalb der sacklochartigen Ausnehmung abstützen und so ein Herausziehen des Gelenkzapfens aus der Ausnehmung verhindern.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwenklagers sieht vor, dass der Schaftanteil des Gelenkzapfens eine zumindest näherungsweise zylindrische Grundform aufweist. Auf diese Weise wird eine einfache Montagemöglichkeit erreicht, da keine exakte Orientierung des Gelenkzapfens relativ zum Basiselement eingehalten werden muss, um den Fügevorgang auszuführen. Mit anderen Worten kann durch eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Ausgestaltung des Schaftanteils erreicht werden, dass der Schaftanteil um eine Achse parallel zur Fügerichtung gedreht werden kann, ohne die Fügebewegung negativ zu beeinflussen. Weiterhin ermöglicht es eine solche Ausgestaltung, über eine Presspassung eine weitere Stärkung der Verbindung zwischen dem Gelenkzapfen und dem Basiselement zu erreichen.
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Zweckmäßigerweise kann der Zahnring derart ausgestaltet sein, dass er entlang eines Umfangs des Zahnrings verteilt angeordnete widerhakenartige Vorsprünge aufweist. Die sacklochartige Ausnehmung kann dann in dem Basiselement ein zu den widerhakenartigen Vorsprüngen des Zahnrings korrespondierend ausgestaltetes Widerlager aufweisen. Ein solches Widerlager kann beispielsweise von einer oder mehreren Vertiefungen oder Ausnehmungen, einer Nut oder von einem oder mehreren Vorsprüngen gebildet werden. Das Widerlager kann dabei zweckmäßigerweise an einer Innenwand der sacklochartigen Ausnehmung ausgebildet sein. Eine solche Nut kann insbesondere in axialer Richtung eine in etwa der Ausdehnung der Vorsprünge entsprechende Ausdehnung aufweisen. In radialer Richtung kann die Nut eine Ausdehnung von beispielsweise zwischen 1 mm und 5 mm oder zwischen 1 mm und 3 mm aufweisen.
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Zur Befestigung des Zahnrings an dem Schaftanteil ist es ebenfalls möglich, dass der Zahnring in eine um den Schaftanteil umlaufende Nut eingesetzt ist. Auf diese Weise wird ein sicherer Sitz des Zahnrings auf dem Schaftanteil gewährleistet und ein Verrutschen in axialer Richtung verhindert.
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Alternativ kann der Zahnring auf den Schaftanteil aufgepresst werden. Auch hier kann eine sogenannte Übermaßpassung verwendet werden. Der Durchmesser des Schaftanteils ist dann zumindest in dem Bereich, in dem der Zahnring positioniert werden soll, etwas größer als der Innendurchmesser des Zahnrings ausgestaltet, so dass dieser leicht gedehnt werden muss, um die gewünschte Position zu erreichen. Die elastische Rückstellkraft bewirkt dann eine hohe Reibungskraft zwischen der Innenseite des Zahnrings und der Außenseite des Schaftanteils, sodass auch auf diese Weise ein Verrutschen des Zahnrings in axialer Richtung verhindert werden kann.
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Es ist ebenfalls möglich, dass der Schaftanteil eine konisch zulaufende Form aufweist. Mit anderen Worten kann der Schaftanteil dann zumindest abschnittsweise eine kegelstumpfartige Grundform aufweisen. Er kann sich dazu in Richtung eines im zusammengebauten Zustand zum Basiselement weisenden Endes hin verjüngen. Auf diese Art und Weise kann durch einen sogenannten Kegelsitz die Presspassung des Schaftanteils in der Ausnehmung weiter verstärkt werden.
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Es ist möglich, dass der Schaftanteil einen größeren Durchmesser aufweist als die sacklochartige Ausnehmung in dem Basiselement. Die Differenz zwischen dem Durchmesser der Ausnehmung und dem Durchmesser des Schaftanteils kann dabei klein sein, beispielsweise einige mm oder etwa 0,1% des Durchmessers des Schaftanteils. Auch hier kann also eine so genannte Übermaßpassung verwendet werden, um die Reibungskräfte zwischen dem Schaftanteil und dem Basiselement zu vergrößern, so dass ein besonders fester Sitz des Schaftanteils und somit des gesamten Gelenkzapfens in dem Basiselement erreicht wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 3: ein erstes Ausführungsbeispiel in einer geschnittenen Seitenansicht,
- 4: eine Detailansicht eines Ausschnitts aus 3,
- 5: das erste Ausführungsbeispiel in einem zusammengebauten Zustand,
- 6: das erste Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Stadien während des Einbaus,
- 7: das erste Ausführungsbeispiel während der finalen Fügebewegung,
- 8: ein zweites Ausführungsbeispiel in einer geschnittenen Seitenansicht, und
- 9: eine Detailansicht eines Ausschnitts aus 8.
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3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwenklagers 2 in einer geschnittenen Seitenansicht. Das Schwenklager 2 besteht aus einem Basiselement 4, das in diesem Beispiel von einem sogenannten Lenkhebel zur Anbindung einer Spurstange eines Lenkgetriebes gebildet wird. In dem Basiselement 4 befindet sich eine Ausnehmung 10, die eine zylindrische Grundform sowie eine Stirnwand 28 aufweist, die die Ausnehmung 10 in axialer Richtung abschließt. Die Ausnehmung 10 ist sacklochartig ausgestaltet. Sie ist also keine durchgehende Öffnung oder Bohrung, sondern weist neben der umlaufenden Seitenwand auch eine Stirnwand auf. Entsprechend ist die Ausnehmung 10 nur zu einer Seite hin offen.
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Der Gelenkzapfen 6 ist als von dem Basiselement 4 separates Bauteil ausgestaltet. Der Gelenkzapfen 6 weist einen Schaftanteil 8 auf, der zum Einsetzen in die Ausnehmung 10 des Basiselements 4, welches in Form eines Lenkhebels ausgestaltet ist, vorgesehen ist.. Weiterhin weist der Gelenkzapfen 6 einen Kugelkopf 18 auf, mit dem er in der Gelenkschale 22 gelagert ist und so eine gelenkige Verbindung zu einem weiteren Bauteil herstellen kann. Im Bereich des Gelenkgehäuses 22 und des Basiselements 4 wird der Gelenkzapfen 6 von einem Faltenbalg 24 umschlossen.
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Als weiteres, separat konstruiertes Bauteil ist der Zahnring 12 vorhanden. Der Zahnring 12 liegt an der zylindermantelförmigen Außenseite des Schaftanteils 8 an. Der Zahnring 12 umschließt somit den Schaftanteil 8. Er weist einen sich im Wesentlichen in axialer Richtung bzw. in Fügerichtung A erstreckenden Grundkörper auf, welcher die Vorsprünge 14 trägt. Die Vorsprünge 14 greifen im dargestellten, gefügten Zustand des Bauteils in die Nut 16 ein, die die Ausnehmung 10 abschnittsweise in radialer Richtung erweitert. Die Nut 16 ist dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Bereich nahe der Öffnung der Ausnehmung 10 angeordnet. Die Vorsprünge 14 stützen sich dabei an einer im Wesentlichen in radialer Richtung orientierten Oberfläche in der Nut 16 ab. Hierzu stehen die Vorsprünge 14 mit einer ebenfalls im Wesentlichen in radialer Richtung ausgerichteten Oberfläche in Kontakt mit der Nut 16 und insbesondere mit besagter, in radialer Richtung orientierter Oberfläche der Nut 16.
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Der Zahnring 12 liegt an dem Schaftanteil 8 dabei sowohl umlaufend um seine Mantelseite als auch mit dem radialen Zahnringanteil 26 an der Stirnfläche 30 des Schaftanteils 8 an. Hierdurch wird ein Herausrutschen des Gelenkzapfens 6 aus dem Zahnring 12 bei einer Belastung in eine axiale Richtung verhindert.
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4 zeigt eine vergrößerte Detailansicht eines Ausschnitts aus 3. Es sind wiederum der Schaftanteil 8 des Gelenkzapfens, das Basiselement 4 sowie der Zahnring 12 zu erkennen, der mit den Vorsprügen 14 in die Nut 16 eingreift. In der vergrößerten Darstellung ist besonders gut zu erkennen, wie der sich radial erstreckende Zahnringanteil 26 um den Schaftanteil 8 herumgreift und sich an der Stirnfläche 30 des Schaftanteils 8 abstützt. Diese Stirnfläche 30 erstreckt sich dabei überwiegend in einer näherungsweise senkrecht zur Fügerichtung A gelegenen Richtung. Im unteren Bereich der Figur ist noch ein Teil des Faltenbalgs 24 zu sehen.
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5 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in einem zusammengebauten Zustand. Durch den in die Ausnehmung 10 in dem Basiselement 4 eingesetzten und in der Figur von dem Faltenbalg 24 verdeckten Schaftanteil des Gelenkzapfens ist das Basiselement 4 über den ebenfalls von einer Abdeckung verdeckten Kugelkopf gelenkig mit dem Gelenkgehäuse 22, das Teil eines Querlenkers ist, verbunden.
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6 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Stadien während des Einbaus in einer perspektivischen Ansicht. In einem ersten Schritt wird dabei der Zahnring 12 entlang der Längsachse des Gelenkzapfens 6, die in der Figur mit der Fügerichtung A zusammenfällt, auf den Schaftanteil 8 des Gelenkzapfens 6 aufgepresst. In seiner im rechten Teil der Figur dargestellten Endposition liegt der Zahnring 12 dabei mit den radialen Zahnringanteilen 26 in Form von radialen Fortsätzen seines Grundkörpers an der Stirnfläche 30 des Schaftanteils 8 an. Der nunmehr mit dem Zahnring 12 verbundene Gelenkzapfen 6 wird dann in einem zweiten Schritt, ebenfalls durch eine Bewegung entlang der Fügerichtung A, mit dem Kugelkopf 18 in das Gelenkgehäuse 22 eingeführt. Es ist zu erkennen, dass die Vorsprünge 14 leicht vom Grundkörper des Zahnrings 12 abstehen und so den effektiven Durchmesser 20 des Zahnrings 12 vergrößern, so dass dieser größer als der Durchmesser des Grundkörpers des Zahnrings 12 ist.
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7 zeigt das erste Ausführungsbeispiel während der finalen Fügebewegung. Nach dem zweiten, in 6 gezeigten Schritt ist der Gelenkzapfen 6 mit dem Zahnring 12 und dem Gelenkgehäuse 22 verbunden. Die so entstandene Einheit wird nun in einem dritten Schritt durch eine Fügebewegung entlang der Fügerichtung A mit dem Basiselement 4 verbunden. Dazu dringt der Schaftanteil 8 in die Ausnehmung 10 in dem Basiselement 4 ein. Dabei werden die Vorsprünge 14 zunächst zusammengepresst, so dass sich der effektive Durchmesser des Zahnrings verringert. Die Vorsprünge 14 führen also eine Schwenkbewegung um einen Bereich, in dem Sie mit dem Grundkörper des Zahnrings 12 verbunden sind, aus. Mit anderen Worten werden die Vorsprünge 14 bei einer Bewegung in Fügerichtung eingeklappt. Die äußeren Enden der Vorsprünge 14 bewegen sich also in Richtung des Grundkörpers des Zahnrings 12 und gleichzeitig in Richtung des Gelenkzapfens 6 bzw. dessen Schaftanteils 8. Die vollständige Fügebewegung wird so ermöglicht. Sobald der Gelenkzapfen 6 seine Endposition erreicht hat befindet sich der Zahnring 12 mit den Vorsprüngen 14 in axialer Richtung gesehen auf gleicher Höhe mit der in der Figur nicht sichtbaren Nut, so dass die Vorsprünge 14 Platz haben, um auszufedern und so den effektiven Radius des Zahnrings 12 und somit auch des Schaftanteils 8 zu vergrößern. Aufgrund der widerhakenartigen Struktur der Vorsprünge 14 wird bei einer Belastung entgegen der Fügerichtung A ein erneutes Einfedern der Vorsprünge 14 vermieden, so dass ein Herausrutschen des Gelenkzapfens 6 aus dem Basiselement 4 vermieden wird. Es wird so ein „Widerhakeneffekt“ erzielt.
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8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwenklagers 2 in einer geschnittenen Seitenansicht. Als Bestandteile des Schwenklagers 2 sind wiederum das Basiselement 4 mit der sacklochartigen Ausnehmung 10 und der Nut 16, der Gelenkzapfen 6 mit dem Schaftanteil 8 und dem Kugelkopf 18 sowie der Zahnring 12 mit den widerhakenartigen Vorsprüngen 14 dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich hinsichtlich der Form des Schaftanteils 8. Der Schaftanteil 8 hat hier eine konisch zulaufende Form. Mit anderen Worten weist der Schaftanteil 8 an seinem zum Boden der Ausnehmung 10 weisenden Ende einen geringeren Durchmesser als an seinem öffnungsnahen Ende auf. Beim Zusammenfügen der Bauteile, mit anderen Worten also bei dem Einführen des Schaftanteils 8 in die Ausnehmung 10, werden durch die sogenannte Kegelpassung besonders hohe Haftreibungskräfte erzeugt, die zusätzlich zu den durch den Zahnring 12 vermittelten Kräften einen festen Sitz des Schaftanteils 8 in der Ausnehmung 10 bewirken. Diese Kegelpassung bewirkt bei bestimmten Kegelverhältnissen einen Selbsthemmeffekt, der ein Lösen der Verbindung verhindert und so eine zusätzliche Sicherung der Verbindung zwischen Gelenkschaft 6 und Basiselement 4 bewirkt.
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9 zeigt eine Detailansicht eines Ausschnitts aus 8. Es ist hier besonders gut zu erkennen, dass zwischen der Fügerichtung A und einer Richtung, entlang der sich die Seitenwand des Schaftanteils 8 erstreckt, ein Winkel α besteht. Dieser kann beispielsweise zwischen 3° und 15°, insbesondere zwischen 5° und 10°.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Schwenklager
- 4
- Basiselement
- 6
- Gelenkzapfen
- 8
- Schaftanteil
- 10
- Ausnehmung
- 12
- Zahnring
- 14
- Vorsprünge
- 16
- Nut
- 18
- Kugelkopf
- 20
- Durchmesser
- 22
- Lagerpart/Gelenkschale
- 24
- Dichtung/Faltenbalg
- 26
- radialer Zahnringanteil
- 28
- Stirnwand der Ausnehmung
- 30
- Stirnfläche des Schaftanteils
- 102
- Gelenkzapfen
- 104
- Befestigungsanteil
- 106
- Gelenkanteil
- 108
- Lagerschale
- 110
- Aufnahme
- 112
- Bauteil
- 114
- Kontermutter
- 116
- Unterlegscheibe
- α
- Winkel
- A
- Axialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2449381 A1 [0005]
- CN 109695625 A [0006]
- CN 109695626 A [0007]
