DE102023106356A1

DE102023106356A1 - Buchsengelenk und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE102023106356A1
Application number: DE102023106356.1A
Authority: DE
Inventors: Roger G. Sellers; Dustin Schrieber; Trevor G. Seibert
Original assignee: Federal Mogul Motorparts LLC
Current assignee: Federal Mogul Motorparts LLC
Priority date: 2022-03-15
Filing date: 2023-03-14
Publication date: 2023-09-21
Also published as: CN116792398A; US20230294765A1

Abstract

Ein Buchsengelenk mit einer versetzten Gehäusekonfiguration und einem reduzierten Bolzendurchmesser kann die Lenkleistung verbessern, während sie mit Standard-Fahrzeugkomponenten zusammenpassen kann. In einer Implementierung weist das Gelenk eine Versatzkonfiguration zusammen mit einem sphärischen Lager auf, wobei eine zentrale Gehäuseachse radial von einer zentralen Bolzenachse versetzt ist. Mit der Versatzkonfiguration ist die Größe des Bolzens kleiner als bei üblichen Gelenken. In einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers zum Gehäuseaußendurchmesser zwischen 1:1,5 und 1:2,72. In einigen Implementierungen gibt es eine Übergangsfläche zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt und einem Befestigungsbolzenabschnitt an dem Bolzen. Eine oder mehrere spiralförmige Ölnuten können sich zwischen der Übergangsfläche und einer Halteringnut befinden. Die Halteringnut kann verwendet werden, um einen Haltering unterzubringen, der die Bolzenbaugruppe zusammenhält.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeugkomponenten und insbesondere auf Buchsengelenke, die in Lenk- und Aufhängungssystemen verwendet werden.
HINTERGRUND
Bei einigen festen Fahrzeugachsimplementierungen kann eine ordnungsgemäße Anpassung des Sturzes und/oder des Nachlaufs eine Herausforderung sein. Um diese Anpassung bereitzustellen, kann ein Buchsengelenk verwendet werden, in dem die Mittelachse des Gehäuses von der Mittelachse des Bolzens versetzt ist. Das Ermöglichen des Bolzens ein Schwenken beizubehalten hilft jedoch bei entsprechender Fahrzeugkomponentenausrichtung. Außerdem sollte sich der Bolzen axial bewegen können, um sich weiter mit den Gegenkomponenten auszurichten. Das hierin beschriebene Buchsengelenk kann verwendet werden, um diese Ziele zu erreichen.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Buchsengelenk vorgesehen, das einen Bolzen mit einem gehäusten Bolzenabschnitt und einem Befestigungsbolzenabschnitt umfasst. Der Bolzen weist eine zentrale Bolzenachse auf, die sich durch den gehäusten Bolzenabschnitt und den Befestigungsbolzenabschnitt erstreckt. Ein sphärisches Lager umgibt mindestens teilweise den Bolzen und ein Gehäuse umgibt mindestens teilweise das Lager. Das Gehäuse weist eine zentrale Gehäuseachse auf. Die zentrale Bolzenachse und die zentrale Gehäuseachse sind radial voneinander beabstandet.
In einigen Ausführungsformen weist der gehäuste Bolzenabschnitt einen gehäusten Bolzendurchmesser auf und das Gehäuse weist einen Gehäuseaußendurchmesser auf, und ein Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers zu dem Gehäuseaußendurchmesser liegt zwischen 1:1,5 und 1:2,72, einschließlich.
In einigen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers zu dem Gehäuseaußendurchmesser zwischen 1:2 und 1:2,5 einschließlich.
In einigen Ausführungsformen weist der gehäuste Bolzenabschnitt eine Halteringnut und einen Haltering auf, der mindestens teilweise innerhalb der Halteringnut angeordnet ist.
In einigen Ausführungsformen gibt es eine Ölkanalnut an dem gehäusten Bolzenabschnitt.
In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Ölkanalnut spiralförmig um den gehäusten Bolzenabschnitt herum.
In einigen Ausführungsformen weist der Bolzen eine Übergangsfläche zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt und dem Befestigungsbolzenabschnitt auf, wobei der gehäuste Bolzenabschnitt einen gehäusten Bolzendurchmesser aufweist und der Befestigungsbolzenabschnitt einen Befestigungsbolzendurchmesser aufweist, wobei der gehäuste Bolzendurchmesser kleiner als der Befestigungsbolzendurchmesser ist.
In einigen Ausführungsformen ist die Übergangsfläche zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt und dem Befestigungsbolzenabschnitt parallel zu einer Grundfläche des Gehäuses abgewinkelt oder mindestens teilweise von der Grundfläche des Gehäuses weg abgewinkelt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Buchsengelenk bereitgestellt, das einen Bolzen mit einem gehäusten Bolzenabschnitt mit einem gehäusten Bolzendurchmesser umfasst. Ein Gehäuse umgibt mindestens teilweise den gehäusten Bolzenabschnitt des Bolzens, wobei das Gehäuse einen Gehäuseaußendurchmesser aufweist. Ein Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers zum Gehäuseaußendurchmesser liegt zwischen 1:1,5 und 1:2,72, einschließlich.
In einigen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers zu dem Gehäuseaußendurchmesser zwischen 1:2 und 1:2,5 einschließlich.
In einigen Ausführungsformen weist der Bolzen eine zentrale Bolzenachse auf, die sich durch den gehäusten Bolzenabschnitt und einen Befestigungsbolzenabschnitt erstreckt, wobei das Gehäuse eine zentrale Gehäuseachse aufweist und die zentrale Bolzenachse und die zentrale Gehäuseachse radial voneinander beabstandet sind.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Buchsengelenk bereitgestellt, das einen Bolzen mit einem gehäusten Bolzenabschnitt, einem Befestigungsbolzenabschnitt und einer Übergangsfläche zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt und dem Befestigungsbolzenabschnitt umfasst. Der gehäuste Bolzenabschnitt weist einen gehäusten Bolzendurchmesser auf und der Befestigungsbolzenabschnitt weist einen Befestigungsbolzendurchmesser auf, wobei der gehäuste Bolzendurchmesser kleiner als der Befestigungsbolzendurchmesser ist. Das Gelenk schließt ein Gehäuse ein, das den Bolzen mindestens teilweise an dem gehäusten Bolzenabschnitt umgibt, wobei sich das Gehäuse zwischen einer oberen Oberfläche und einer Grundfläche erstreckt. Die Übergangsfläche zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt und dem Befestigungsbolzenabschnitt ist parallel zu der Grundfläche des Gehäuses abgewinkelt oder mindestens teilweise von der Grundfläche des Gehäuses weg abgewinkelt.
In einigen Ausführungsformen befindet sich eine Ölkanalnut auf dem gehäusten Bolzenabschnitt und erstreckt sich zwischen einer Halteringnut und der Übergangsfläche.
In einigen Ausführungsformen ist die Ölkanalnut spiralförmig um den gehäusten Bolzenabschnitt herum angeordnet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Buchsengelenk bereitgestellt, das einen Bolzen mit einem gehäusten Bolzenabschnitt und einem Befestigungsbolzenabschnitt umfasst. Der gehäuste Bolzenabschnitt weist eine Halteringnut auf. Ein Lager umgibt mindestens teilweise den Bolzen, wobei das Lager einen inneren Lagerdurchmesser und einen äußeren Lagerdurchmesser aufweist. Ein Gehäuse umgibt mindestens teilweise das Lager, und ein Haltering ist mindestens teilweise innerhalb der Halteringnut angeordnet. Der Haltering weist einen inneren Halteringdurchmesser und einen äußeren Halteringdurchmesser auf, und der äußere Halteringdurchmesser ist größer als der innere Lagerdurchmesser.
In einigen Ausführungsformen ist eine Differenz zwischen dem äußeren Haltebingdurchmesser und dem inneren Haltebingdurchmesser kleiner als eine Tiefe der Halteringnut.
In einigen Ausführungsformen befindet sich eine Ölkanalnut auf dem gehäusten Bolzenabschnitt und erstreckt sich zwischen der Halteringnut und einer Übergangsfläche.
In einigen Ausführungsformen ist die Ölkanalnut spiralförmig um den gehäusten Bolzenabschnitt herum angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform gibt es ein Verfahren zum Herstellen eines Buchsengelenks, das die folgenden Schritte umfasst: Anordnen des Lagers um den Bolzen herum; Einführen des Halterings in die Halteringnut; und Einführen des Lagers, des Bolzens und des Halterings in eine Bohrung im Gehäuse. Einige Ausführungsformen können den Schritt der Induktionswärmebehandlung des Bolzens einschließen.
Verschiedene Gesichtspunkte, Ausführungsformen, Beispiele, Merkmale und Alternativen, die in den vorstehenden Abschnitten, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, können unabhängig oder in einer beliebigen Kombination davon aufgenommen werden. Zum Beispiel sind Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform offenbart sind, auf alle Ausführungsformen in Abwesenheit einer Unvereinbarkeit von Merkmalen anwendbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen werden nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei Folgendes gilt:

1 ist eine partielle Seitenansicht einer Aufhängungsbaugruppe mit einem Buchsengelenk gemäß einer Ausführungsform;
2 ist eine Querschnittsansicht des Buchsengelenks von 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht des Bolzens des Buchsengelenks von 1 und 2; und
4 ist eine Seitenansicht eines Bolzens für ein Buchsengelenk, wie das in 1-3 veranschaulichte Buchsengelenk.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Das hierin beschriebene Buchsengelenk und Herstellungsverfahren stellen eine verbesserte Sturz- und/oder Nachlaufanpassung bereit, insbesondere mit festen Achsaufhängungssystemen. Ein Versatz zwischen der Mittelachse des Gelenkgehäuses und der Mittelachse des Gelenkbolzens trägt dazu bei, diese Verbesserung zu ermöglichen, während ausreichend Schwenkfähigkeiten zum Ausrichten mit entsprechenden Fahrzeugkomponenten beibehalten werden und ein ausreichendes axiales Spiel beibehalten wird, um sich weiter mit den Gegenkomponenten auszurichten. Der Bolzen weist einen reduzierten Schaftdurchmesser auf und in mindestens einigen Implementierungen ist der Kopf oder die Kugel von der Oberseite des Schafts entfernt, um die Verwendung eines sphärischen Lagers im Versatzgehäuse zu ermöglichen.
Üblicherweise könnte, wenn die Gehäusebohrung versetzt ist, ein konisches Lager und ein abgewinkeltes Gehäuse verwendet werden. Diese können jedoch schwieriger herzustellen sein. Das hierin beschriebene Buchsengelenk und Herstellungsverfahren können mehr Leistungsanforderungen erfüllen, ohne den Gelenkzusammenbauprozess zu beeinträchtigen.
1 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Aufhängungssystems 10 mit einem Achsschenkel 12 und einem oberen Steuerarm 14, der über das Buchsengelenk 16 verbunden ist. Wie vorstehend beschrieben, verbessert das Buchsengelenk 16 vorteilhafterweise die Leistung, wenn es als oberes Kugelgelenk in einem System 10 mit einer festen Achse verwendet wird. Es ist jedoch möglich, dass das Buchsengelenk 16 in anderen Konfigurationen oder Implementierungen verwendet wird, insbesondere solche, die keine feste Achse aufweisen. Ferner können Merkmale, die sich auf das Gelenk 16 beziehen, bei anderen Verbindungsanwendungen nützlich sein. Dementsprechend ist es möglich, abwechselnd konfigurierte Aufhängungs- und/oder Lenkkomponenten gemäß den Lehren hierin herzustellen. Zum Beispiel kann das Gelenk 16 jede bewegliche Buchsenkonfiguration einschließen, wie solche mit einem Kugelbolzen, und ist nicht auf das explizit veranschaulichte in den Figuren gezeigte und hierin beschriebene Gelenk beschränkt.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform des Buchsengelenks 16. Das Buchsengelenk 16 schließt ein Gehäuse 18 ein, das mindestens teilweise ein Lager 20 und einen Bolzen 22 umgibt. Das Gehäuse 18, das Lager 20 und/oder der Bolzen 22 können verschiedene Gewinde, Nuten, vorstehende Abschnitte usw. einschließen, die über insbesondere veranschaulichte hinausgehen. Andere Merkmale können auch eingeschlossen sein, wie der veranschaulichte Druckbecher 24, die Abdeckplatte 26 und der Fettanschluss 28. Das Buchsengelenk 16 kann auch andere Merkmale einschließen, wie eine Staubmanschette oder andere betriebsbasierte Merkmale, abhängig von der gewünschten Verwendung und Platzierung des Gelenks.
Das Gehäuse 18 ist eine im Allgemeinen kreisförmige zylindrische Komponente, welche die inneren Komponenten des Gelenks 16 umgibt. Das Gehäuse 18 weist einen Gehäuseaußendurchmesser D_H auf, der an dem breitesten Abschnitt des Gehäuses angrenzend an den Bolzen 22 genommen wird. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Gehäuseaußendurchmesser D_H der größte Durchmesserabschnitt des Gehäuses 18, mit Ausnahme des radial erweiterten Sitzmerkmals 30. In dieser Ausführungsform beträgt der Gehäuseaußendurchmesser D_H etwa 1,901 Zoll, aber wie nachstehend ausführlicher beschrieben, kann dies je nach gewünschter Implementierung und Spezifikationen des Aufhängungssystems 10 variieren. Das Gehäuse 18 weist auch eine zentrale Gehäuseachse A_H auf, die sich durch den geometrischen Mittelpunkt eines durch den Gehäuseaußendurchmesser D_H definierten Kreises erstreckt.
Das Gehäuse 18 weist eine Innenbohrung 32 auf, in der das Lager 20 und der Bolzen 22 angeordnet sind. Der größte Teil der Bohrung 32 ist radial konsistent, mit Ausnahme eines radial erweiterten Abschnitts 34 zur Aufnahme der Abdeckplatte 26 und eines radial zusammengezogenen Abschnitts 36 zur Aufnahme des Lagers 20. Der radial erweiterte Abschnitt 34 der Bohrung 32 befindet sich näher an einer oberen Oberfläche 38 des Gehäuses 18, und der radial zusammengezogene Abschnitt 36 der Bohrung befindet sich näher an einer Grundfläche 40 des Gehäuses. Die Bohrung 32 ist so versetzt, dass das Gehäuse 18 eine erste dickere Seite 42 und eine zweite dünnere Seite 44 einschließt. Dementsprechend ist eine Mittelachse der Bohrung A_B, die sich axial durch die Mitte der Bohrung 32 erstreckt, von der zentralen Gehäuseachse A_H radial versetzt. Diese Anordnung kann dazu beitragen, eine verbesserte Sturz- und/oder Nachlaufanpassung bereitzustellen. Um jedoch einen Versatz innerhalb der Grenzen des Gehäuseaußendurchmessers D_H herzustellen, der im Allgemeinen durch die Bedürfnisse des Aufhängungssystems 10 vorgegeben wird, muss die Innenbohrung 32 herunter dimensioniert werden, und dementsprechend müssen die inneren Komponenten innerhalb der Bohrung auch proportional herunter dimensioniert werden. Wie hierin ausführlich beschrieben, kann dieses Herunterdimensionieren, während erforderliche Leistungsattribute beibehalten werden, herausfordernd sein.
Das Lager 20 befindet sich in der Innenbohrung 32 des Gehäuses 18. Das Lager 20 ist vorteilhafterweise ein sphärisches Lager mit einem sphärischen Außenprofil 46. Das sphärische Lager 20 ist kleiner als bei üblichen Gelenken, um die Versatzkonfiguration zu erleichtern. In dem veranschaulichten Beispiel beträgt der Außendurchmesser des Lagers D_BO etwa 1,060 Zoll, was kleiner ist als die meisten Standardgelenklager (z. B. mit einem Lagerdurchmesser von etwa 1,250 Zoll oder mehr). Außerdem ist die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Lagers D_BO und dem Innendurchmesser des Lagers D_BI kleiner als mehr Standardgelenklager. In einem Beispiel ist das sphärische Lager 20 ein gasaufgekohltes Stahllager, um die Reibung zu verringern und die Beständigkeit zu erhöhen, aber andere Materialien sind sicherlich möglich, wie ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, um ein mögliches Beispiel zu nennen. Darüber hinaus kann das sphärische Außenprofil 46 des Lagers 20 helfen, eine gleichmäßigere Abnutzung zu fördern, im Gegensatz zu konischen Lagern oder dergleichen. Um jedoch das sphärische Außenprofil 46 zu ermöglichen, muss auch die Größe des Bolzens 22 reduziert werden.
Beispielhafte Ausführungsformen des Bolzens 22 sind in 2-4 gezeigt. Der Bolzen 22 weist einen gehäusten Bolzenabschnitt 48 und einen Befestigungsbolzenabschnitt 50 auf. Der Befestigungsbolzenabschnitt 50 kann ferner in einen konischen Zwischenabschnitt 52 und einen Gewindeabschnitt 54 unterteilt sein. Der gehäuste Bolzenabschnitt 48 befindet sich angrenzend an eine obere Oberfläche 56 des Bolzens 22, und der Befestigungsbolzenabschnitt 50 befindet sich angrenzend an eine Grundfläche 58 des Bolzens. Der gehäuste Bolzenabschnitt 48 befindet sich im Allgemeinen innerhalb der Innenbohrung 32 des Gehäuses 18, und der Befestigungsbolzenabschnitt 50 erstreckt sich von einer Übergangsfläche 60 nach unten, die sich knapp unterhalb der Grundfläche 40 des Gehäuses befindet. Eine zweite Übergangsfläche 62 trennt den Zwischenabschnitt 52 und den Gewindeabschnitt 54 des Befestigungsbolzenabschnitts 50.
Der Bolzen 22 weist eine zentrale Bolzenachse As auf, die sich durch den radialen Mittelpunkt des gehäusten Bolzenabschnitts 48 und des Befestigungsbolzenabschnitts 50 erstreckt. Da der Bolzen 22 zentral innerhalb der Innenbohrung 32 des Gehäuses 18 angeordnet ist, sind der Bolzen und die Bohrung koaxial, wie in 2 gezeigt, mit einer ausgerichteten zentralen Bolzenachse As und zentralen Bohrungsachse A_B. Dementsprechend ist die zentrale Bolzenachse As, wie die zentrale Bohrungsachse A_B, in Bezug auf die zentrale Gehäuseachse A_H radial versetzt. Diese Anordnung kann helfen, die Leistung zu verbessern, wie eine verbesserte Sturz- und/oder Nachlaufeinstellbarkeit.
Im Gegensatz zu einem Bolzen, der ein integral vorstehendes lippen- oder kugelartige Ende aufweist, weist der Bolzen 22 keine vorstehende Lippe auf, wodurch der Bolzen in das sphärische Lager 20 eingeführt werden kann. Das Lager 20 kann dann mit einem Haltering 64 an Ort und Stelle gehalten werden, der sich in einer Halteringnut 66 befindet, die sich um den gesamten Umfang des gehäusten Bolzenabschnitts 48 erstreckt.
2 zeigt den gehaltenen Bolzen 22 und den Haltering 64, und 3 zeigt den Bolzen ohne den Haltering, sodass die Halteringnut 66 sichtbar ist. In 4 ist der Haltering 64 in gepunkteten Linien dargestellt, um den inneren Halteringdurchmesser D_RI und den äußeren Haltebingringdurchmesser D_RO zu veranschaulichen. Eine Differenz zwischen dem äußeren Haltebingringdurchmesser D_RO und dem inneren Halteringdurchmesser D_RI ist kleiner als eine Tiefe 68 der Halteringnut 66. Dies stellt einen vorstehenden Abschnitt 70 des Halterings 64 bereit, der dazu beiträgt, den Bolzen 22 in Bezug auf das Lager 20 zu halten und kann ein axiales Spiel des Bolzens 22 innerhalb der Bohrung 32 begrenzen. Ferner ist der äußere Halteringdurchmesser D_RO größer als der innere Lagerdurchmesser D_BI, um dazu beizutragen, den Bolzen 22 in Bezug auf das Lager 20 zu halten. Dies kann dazu beitragen, den Herstellungsaufwand zu optimieren, da das Lager 20 montiert werden kann, indem es über die obere Oberfläche 56 des Bolzens geschoben wird, bevor der Haltering 64 hinzugefügt wird, was mit Bolzen mit einer vorstehenden Lippe oder dergleichen möglicherweise nicht möglich ist. Andere Haltesysteme und -verfahren sind sicherlich möglich, wie beispielsweise die Verwendung eines oder mehrerer Stifte, Muttern, Unterlegscheiben oder anderer Arten von Befestigungselementen.
Der Bolzen 22 schließt auch eine Vielzahl von spiralförmigen Ölkanalnuten 72, 74 ein, die sich auf einer Außenoberfläche 76 des gehäusten Bolzenabschnitts 48 befinden. Angesichts der Größenreduzierung des Bolzens 22 zur Aufnahme der versetzten Gehäuseanordnung gibt es eine entsprechende Reduktion der verfügbaren Lageroberflächen. Die Prüfung des kleinen Schaftbolzens 22 zeigte einen übermäßigen Verschleiß zwischen der Außenfläche 76 des gehäusten Bolzenabschnitts 48 und der Innenfläche 78 des Lagers 20. Die kleinere Lageroberfläche zwischen diesen beiden Komponenten führte zu einem höheren Kontaktlagerdruck für die gleiche Lastmenge. Die Prüfung der getesteten Teile zeigte, dass ein übermäßiger Verschleiß wahrscheinlich das Ergebnis einer unzureichenden Schmierung an der Lageroberfläche in diesem Bereich ist. Während in einigen Ausführungsformen die spiralförmigen Ölkanalnuten 72, 74 verwendet werden können, um das Problem einer unzureichenden Schmierung zu beheben, können abwechselnd konfigurierte Nuten oder überhaupt keine Ölkanalnuten auch möglich sein. Die spiralförmigen Ölkanalnuten 72, 74 trugen jedoch dazu bei sicherzustellen, dass das Fett ausreichend herum und zwischen dem Bolzen 22 und der Schnittstelle des Lagers 20 verteilt wird. Vorteilhafterweise führte die spiralförmige Form der Nuten 72, 74 zu einer verbesserten Schmierung im Vergleich zu mehr standardmäßigen, geraden Fettnuten. In einigen Ausführungsformen können sich die Nuten 72, 74 an der Innenfläche des Lagers 78 befinden, unabhängig davon, ob sie zusätzlich oder alternativ dazu an der Außenfläche 76 des gehäusten Bolzenabschnitts 48 angeordnet sind. Es kann jedoch kostengünstiger sein, die spiralförmigen Ölkanalnuten 72, 74 am Bolzen 22 im Gegensatz zu am Lager 20 anzuordnen.
Die veranschaulichten Ausführungsformen schließen zwei Ölkanalnuten 72, 74 ein, die sich spiralförmig um den gehäusten Bolzenabschnitt 48 zwischen der Halteringnut 66 und der Übergangsfläche 60 erstrecken. Die beiden Ölkanalnuten 72, 74 enden und beginnen im Allgemeinen an ähnlichen axialen Positionen entlang der Länge des Bolzens 22, die der Halteringnut 66 bzw. der Übergangsfläche 60 entsprechen, was dazu beitragen kann, die Schmierverteilung über die Außenfläche 76 des gehäusten Bolzenabschnitts 48 hinweg zu verbessern. Die Nuten 72, 74 erstrecken sich vorzugsweise jeweils um mehr als 360° um die Außenfläche 76 des gehäusten Bolzenabschnitts 48 herum und erstrecken sich in der veranschaulichten Ausführungsform über 390°. Andere Anordnungen für die Nuten 72, 74 sind sicherlich möglich, und die Einbeziehung von mehr oder weniger Nuten als die speziell veranschaulichten ist ebenfalls möglich.
Wie hierin beschrieben, wird die Größe des Bolzens 22, insbesondere an dem gehäusten Bolzenabschnitt 48, reduziert, um die versetzte Anordnung des Bolzens 22 in Bezug auf das Gehäuse 18 zu ermöglichen. Der Durchmesser des Gehäuses D_H und der Durchmesser des Befestigungsbolzenabschnitts D_AS werden im Allgemeinen durch die Konfiguration des Aufhängungssystems 10 vorgegeben. Dementsprechend muss, um den Versatz zu ermöglichen, der Bolzen 22 diametral reduziert werden, insbesondere der Durchmesser des gehäusten Bolzenabschnitts D_HS. Der Durchmesser des Befestigungsbolzenabschnitts D_AS wird am größten Ausmaß zwischen dem Übergang 60 und der Grundfläche 58 des Bolzens 22 genommen. Der Durchmesser des gehäusten Bolzenabschnitts D_HS wird am größten Ausmaß an der Außenfläche 76 genommen, die vom Gehäuse 18 umgeben ist.
Das Verhältnis des Durchmessers des gehäusten Bolzenabschnitts D_HS zu dem Gehäuseaußendurchmesser D_H kann besonders gesteuert werden, um die Versatzkonfiguration und die Verwendung eines sphärischen Lagers 20 aufzunehmen, während eine ausreichende Menge an verfügbarem Lageroberflächenbereich beibehalten wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform liegt das Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers D_HS zum Gehäuseaußendurchmesser D_H zwischen 1: 1,5 und 1:2,72, einschließlich. Dieser Bereich ist von üblichen Gelenken unterscheidbar, die üblicherweise ein Verhältnis aufweisen, das näher zu 1: 1 liegt und keinen Versatz aufweisen. In einer noch vorteilhafteren Ausführungsform beträgt das Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers D_HS zum Gehäuseaußendurchmesser D_H 1:2 bis 1:2,5, einschließlich. In einem bestimmten Beispiel beträgt der gehäuste Bolzendurchmesser D_HS etwa 8 Zoll und der Gehäuseaußendurchmesser D_H beträgt etwa 1,9 Zoll. Die Größe des Gehäuses D_H kann beispielsweise zwischen 1 bis 5 Zoll variieren, mit einer entsprechenden proportionalen Änderung des gehäusten Bolzendurchmessers D_HS. Bei einem Gehäuseaußendurchmesser D_H von 1,9 Zoll, der wie erläutert häufig durch die Konfiguration des Aufhängungssystems 10 vorgegeben wird, kann der gehäuste Bolzendurchmesser D_HS auf etwa 7 Zoll reduziert werden, während eine ausreichende Menge des Lagerbereichs beibehalten wird. Die Größenreduzierung sollte mit der Notwendigkeit ausgeglichen werden, Ermüdungsfestigkeit und Ermüdungsdauer aufrechtzuerhalten, und ein Verhältnis von D_HS zu D_H zwischen 1: 1,5 und 1:2,72 und insbesondere 1:2 bis 1:2,5 kann dazu beitragen dies zu erreichen.
Angesichts der diametralen Variation zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt 48 und dem Befestigungsbolzenabschnitt 50 kann eine Übergangsfläche 60 verwendet werden, um die kleinere Bolzengröße an dem gehäusten Bolzenabschnitt zu ermöglichen, während die Fähigkeit des Befestigungsbolzenabschnitts beibehalten wird, mit der Passfläche in dem Aufhängungssystem 10 richtig montiert zu werden. Wie in 2 gezeigt, ist die Übergangsfläche 60 mindestens teilweise von der Grundfläche 40 des Gehäuses weg abgewinkelt und kann in einigen Ausführungsformen parallel zu der Grundfläche (d. h. eine gerade herausragende Stufe) abgewinkelt sein. Diese Winkelkonfiguration der Übergangsfläche 60 stellt einen größeren Befestigungsbolzendurchmesser D_AS im Vergleich zu Anordnungen bereit, wie sie in der Ausführungsform von 4 gezeigt sind, wobei der Übergang 60 lediglich ein Winkel ist, um den Zwischenabschnitt 52 in Richtung des Gewindeabschnitts 54 zu verjüngen. Ferner lässt sich die Übergangsfläche 60 einfacher herstellen als Übergangsflächen, die zum Gehäuse hin abgewinkelt sind, wenn sie parallel oder abgewinkelt zur Grundfläche 40 des Gehäuses ausgerichtet ist.
Während der Montage des Gelenks 16 wird das Lager 20 um den Bolzen 22 am gehäusten Bolzenabschnitt 48 platziert. Angesichts der im Wesentlichen radial konsistenten Konfiguration des gehäusten Bolzenabschnitts 48 (d. h. ohne eine Kugel oder radial vorstehende Rippe oder Lippe an der oberen Oberfläche 56) kann ein kleineres sphärisches Lager 20 verwendet werden, und dann kann der Haltering 64 die Bolzenbaugruppe zusammen halten. Der Haltering 64 kann ein Sprengring oder dergleichen sein, der in der Halteringnut 66 zur richtigen Positionierung und Beibehaltung sitzt. Die Bolzenbaugruppe mit dem Bolzen 22, dem Lager 20 und dem Haltering 64 kann dann in die Bohrung 32 des Gehäuses 18 eingeführt werden.
In einigen Herstellungsausführungsformen wird vor dem Montageprozess ein Induktionswärmebehandlungsprozess auf dem Bolzen 22 angewendet. Der Wärmebehandlungsprozess gemäß einer Implementierung beinhaltet das Abschrecken und Anlassen des gesamten Bolzens 22 bis RC 28-35. Nach dem anfänglichen Abschreck- und Anlassprozess kann der Bolzen 22 gemäß dem in 4 veranschaulichten Muster 80 induktionsgehärtet werden, wobei etwa 350 °F für etwa eine Stunde lang gehalten wird. Das Bezugszeichen 80 stellt auch den reduzierten Durchmesserabschnitt des Bolzens 22 dar. Dieser Induktionswärmebehandlungsprozess kann die Ermüdungsfestigkeit auf der Verschleißoberfläche 76 erhöhen, was besonders vorteilhaft bei der reduzierten Größe des Bolzens 22 ist.
Es versteht sich, dass das Vorstehende eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die hierin offenbarte(n) bestimmte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern ist ausschließlich durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkungen des Schutzumfangs der Erfindung oder der Definition der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe zu verstehen, außer wenn ein Begriff oder Ausdruck ausdrücklich oben definiert ist. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der(den) offenbarten Ausführungsform(en) sind für Fachleute offensichtlich. Alle solchen anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollen innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche fallen.
Wie in dieser Patentschrift und den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „zum Beispiel“, „z. B.“, „wie“ und „dergleichen“ und die Verben „umfassend“, „aufweisend“, „einschließlich“ und ihre anderen Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Auflistung einer oder mehrerer Komponenten oder anderer Gegenstände verwendet werden, jeweils als offener Abschluss auszulegen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht als andere, zusätzliche Komponenten oder Gegenstände ausschließend betrachtet werden soll. Andere Begriffe sind unter Verwendung ihrer breitesten angemessenen Bedeutung zu verstehen, sofern sie nicht in einem Kontext verwendet werden, der eine andere Interpretation erfordert. Außerdem ist der Begriff „und/oder“ als ein inklusives OR auszulegen. Daher soll zum Beispiel der Ausdruck „A, B und/oder C“ als das Abdecken aller Folgenden interpretiert werden: „A“; „B“, „C“; „A und B“; „A und C“; „B und C“; und „A, B und C“.

Claims

Buchsengelenk, umfassend: einen Bolzen mit einem gehäusten Bolzenabschnitt und einem Befestigungsbolzenabschnitt, wobei der Bolzen eine zentrale Bolzenachse aufweist, die sich durch den gehäusten Bolzenabschnitt und den Befestigungsbolzenabschnitt erstreckt; ein sphärisches Lager, das den Bolzen mindestens teilweise umgibt; und ein Gehäuse, das mindestens teilweise das Lager umgibt, wobei das Gehäuse eine zentrale Gehäuseachse aufweist, wobei die zentrale Bolzenachse und die zentrale Gehäuseachse radial voneinander beabstandet sind.
Buchsengelenk nach Anspruch 1, wobei der gehäuste Bolzenabschnitt einen gehäusten Bolzendurchmesser aufweist und das Gehäuse einen Gehäuseaußendurchmesser aufweist, und ein Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers zu dem Gehäuseaußendurchmesser zwischen 1:1,5 und 1:2,72 liegt, einschließlich.
Buchsengelenk nach Anspruch 2, wobei das Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers zu dem Gehäuseaußendurchmesser zwischen 1:2 und 1:2,5 liegt, einschließlich.
Buchsengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der gehäuste Bolzenabschnitt eine Halteringnut und einen Haltering aufweist, der mindestens teilweise innerhalb der Halteringnut angeordnet ist.
Buchsengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Ölkanalnut auf dem gehäusten Bolzenabschnitt.
Buchsengelenk nach Anspruch 5, wobei sich die Ölkanalnut spiralförmig um den gehäusten Bolzenabschnitt erstreckt.
Buchsengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Bolzen eine Übergangsfläche zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt und dem Befestigungsbolzenabschnitt aufweist, wobei der gehäuste Bolzenabschnitt einen gehäusten Bolzendurchmesser aufweist und der Befestigungsbolzenabschnitt einen Befestigungsbolzendurchmesser aufweist, wobei der gehäuste Bolzendurchmesser kleiner als der Befestigungsbolzendurchmesser ist.
Buchsengelenk nach Anspruch 7, wobei die Übergangsfläche zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt und dem Befestigungsbolzenabschnitt parallel zu einer Grundfläche des Gehäuses abgewinkelt oder mindestens teilweise von der Grundfläche des Gehäuses weg abgewinkelt ist.
Buchsengelenk, umfassend: einen Bolzen mit einem gehäusten Bolzenabschnitt mit einem gehäusten Bolzendurchmesser; und ein Gehäuse, das den gehäusten Bolzenabschnitt des Bolzens mindestens teilweise umgibt, wobei das Gehäuse einen Gehäuseaußendurchmesser aufweist, wobei ein Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers zu dem Gehäuseaußendurchmesser zwischen 1:1,5 und 1:2,72 liegt, einschließlich.
Buchsengelenk nach Anspruch 9, wobei das Verhältnis des gehäusten Bolzendurchmessers zum Gehäuseaußendurchmesser zwischen 1:2 und 1:2,5 liegt, einschließlich.
Buchsengelenk nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Bolzen eine zentrale Bolzenachse aufweist, die sich durch den gehäusten Bolzenabschnitt und einen Befestigungsbolzenabschnitt erstreckt, wobei das Gehäuse eine zentrale Gehäuseachse aufweist und die zentrale Bolzenachse und die zentrale Gehäuseachse radial voneinander beabstandet sind.
Buchsengelenk, umfassend: einen Bolzen mit einem gehäusten Bolzenabschnitt, einem Befestigungsbolzenabschnitt und einer Übergangsfläche zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt und dem Befestigungsbolzenabschnitt, wobei der gehäuste Bolzenabschnitt einen gehäusten Bolzendurchmesser aufweist und der Befestigungsbolzenabschnitt einen Befestigungsbolzendurchmesser aufweist, wobei der gehäuste Bolzendurchmesser kleiner als der Befestigungsstiftdurchmesser ist; und ein Gehäuse, das den Bolzen an dem gehäusten Bolzenabschnitt mindestens teilweise umgibt, wobei sich das Gehäuse zwischen einer oberen Oberfläche und einer Grundfläche erstreckt, wobei die Übergangsfläche zwischen dem gehäusten Bolzenabschnitt und dem Befestigungsbolzenabschnitt parallel zu der Grundfläche des Gehäuses abgewinkelt ist oder mindestens teilweise von der Grundfläche des Gehäuses weg abgewinkelt ist.
Buchsengelenk nach Anspruch 12, wobei sich eine Ölkanalnut auf dem gehäusten Bolzenabschnitt befindet und sich zwischen einer Halteringnut und der Übergangsfläche erstreckt.
Buchsengelenk nach Anspruch 13, wobei die Ölkanalnut spiralförmig um den gehäusten Bolzenabschnitt herum angeordnet ist.
Buchsengelenk, umfassend: einen Bolzen mit einem gehäusten Bolzenabschnitt und einem Befestigungsbolzenabschnitt, wobei der gehäuste Bolzenabschnitt eine Halteringnut aufweist; ein Lager, das den Bolzen mindestens teilweise umgibt, wobei das Lager einen inneren Lagerdurchmesser und einen äußeren Lagerdurchmesser aufweist; ein Gehäuse, das das Lager mindestens teilweise umgibt; und einen Haltering, der sich mindestens teilweise innerhalb der Halteringnut befindet, wobei der Haltering einen inneren Halteringdurchmesser und einen äußeren Halteringdurchmesser aufweist, wobei der äußere Halteringdurchmesser größer als der innere Lagerdurchmesser ist.
Buchsengelenk nach Anspruch 15, wobei eine Differenz zwischen dem äußeren Halteringdurchmesser und dem inneren Halteringdurchmesser kleiner ist als eine Tiefe der Halteringnut.
Buchsengelenk nach Anspruch 15 oder 16, wobei sich eine Ölkanalnut auf dem gehäusten Bolzenabschnitt befindet und sich zwischen der Halteringnut und einer Übergangsfläche erstreckt.
Buchsengelenk nach Anspruch 17, wobei die Ölkanalnut spiralförmig um den gehäusten Bolzenabschnitt herum angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen des Buchsengelenks nach Anspruch 15, umfassend die Schritte: Anordnen des Lagers um den Bolzen herum; Einführen des Halterings in die Halteringnut; und Einführen des Lagers, des Bolzens und des Halterings in eine Bohrung im Gehäuse.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend den Schritt der Induktionswärmebehandlung des Bolzens.