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Die Erfindung betrifft ein Kugelzapfengelenk für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs mit einem Kugelzapfen, der eine Gelenkkugel und einen Zapfenabschnitt aufweist, wobei die Gelenkkugel in einer Lagerschale gelenkbeweglich gelagert ist, die Lagerschale in einem Gelenkgehäuse angeordnet ist, und sich der Kugelzapfen durch eine Gehäuseöffnung des Gelenkgehäuses hindurch erstreckt, so dass der Zapfenabschnitt außerhalb des Gelenkgehäuses und der Lagerschale angeordnet ist, wobei das Gelenkgehäuse eine Montageöffnung aufweist, die mittels eines Verschlussdeckels verschlossen ist, und ein Deckelrand des Verschlussdeckels mittels eines verrollten und/oder umbördelten Halterands des Gelenkgehäuses an dem Gelenkgehäuse festgesetzt ist, wobei der Deckelrand des Verschlussdeckels mittels einer einfachen Faltung gebildet ist und der Deckelrand eine radial zu einer Mittellängsachse des Verschlussdeckels nach Außen gerichtete Außenseite aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Verschlussdeckels für ein solches Kugelzapfengelenk sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Kugelzapfengelenks mit einem derart hergestellten Verschlussdeckel.
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Aus der
WO 2019/052753 A1 ist ein im Querschnitt im Wesentlichen U-förmiger Deckel für ein Kugelzapfengelenk bekannt.
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Aus der
DE 10 2004 001 465 A1 ist ein Kugelzapfengelenk bekannt, bei dem der Deckelrand keine Faltung aufweist. Hierbei besteht die Gefahr, insbesondere bei aus Aluminium gebildeten Gelenkgehäusen, dass es zu einer unerwünschten Kerbwirkung zwischen dem Deckelrand und dem Halterand des Gelenkgehäuses kommt. Hindurch können unerwünschte Materialschwächungen oder Risse im Halterand entstehen, die die Lebensdauer des Kugelzapfengelenks negativ beeinflussen können. Um diese unerwünschte Kerbwirkung zu reduzieren, können Kanten des Deckelrands abgeschliffen und/oder geglättet werden. Dies stellt jedoch einen eigenständigen und damit zusätzlichen Herstellungsschritt für das Herstellen des Verschlussdeckels dar.
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Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Kugelzapfengelenk und/oder Verfahren der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass eine Kerbwirkung zwischen Deckelrand und Halterand vermieden oder mindestens reduziert werden kann. Vorzugsweise soll ein zusätzlicher oder eigenständiger Herstellungsschritt zum Herstellen des Verschlussdeckels und/oder des Kugelzapfengelenks vermieden werden. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Kugelzapfengelenk nach Anspruch 1 und mittels einem Verfahren nach Anspruch 8 und/oder 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
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Das Kugelzapfengelenk ist für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, ausgebildet. Im Fahrzeugbau können Kugelzapfengelenke auf vielfältige Weise zum Einsatz kommen. Insbesondere im Fahrwerk dienen Kugelzapfengelenke dazu, Fahrwerkskomponenten wie beispielsweise Lenkerbauteile, Radträger, Spurstangen oder dergleichen gelenkig miteinander oder mit dem Fahrzeugaufbau beziehungsweise einem daran befestigten Achsträger zu verbinden.
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Das Kugelzapfengelenk weist einen Kugelzapfen auf. Insbesondere ist der Kugelzapfen aus Metall gebildet. Der Kugelzapfen weist eine Gelenkkugel und einen Zapfenabschnitt auf. Der Kugelzapfen kann einstückig ausgebildet sein. Die Gelenkkugel des Kugelzapfens ist in einer Lagerschale gelenkbeweglich gelagert.
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Die Lagerschale ist in einem Gelenkgehäuse angeordnet. Das Gelenkgehäuse kann als ein eigenständiges Bauteil ausgebildet sein. Alternativ kann das Gelenkgehäuse als ein Bestandteil oder Abschnitt einer Fahrwerkkomponente ausgebildet sein. Der Kugelzapfen erstreckt sich durch eine Gehäuseöffnung des Gelenkgehäuses hindurch, so dass der Zapfenabschnitt außerhalb des Gelenkgehäuses und der Lagerschale angeordnet ist. Insbesondere ist das Gelenkgehäuse einer ersten Fahrwerkkomponente und der Zapfenabschnitt einer zweiten Fahrwerkkomponente zugeordnet.
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Insbesondere ist unter einer gelenkigen Lagerung des Kugelzapfens in der Lagerschale eine Schwenkbeweglichkeit, Kippbeweglichkeit und/oder Drehbeweglichkeit zu verstehen. Unter „Kippen“ oder „Verkippen“ des Kugelzapfens wird insbesondere eine Bewegung des Kugelzapfens relativ zu dem Gelenkgehäuse und/oder der Lagerschale verstanden, bei welcher eine Veränderung eines zwischen einer Längsachse des Kugelzapfens und einer Gehäuselängsachse des Gelenkgehäuses eingeschlossenen Winkels eintritt. Bevorzugt erfolgt das Kippen oder Verkippen um den Mittelpunkt eines Lagerbereichs. Der oder ein Kippwinkel des Gelenkinnenteils ist insbesondere der oder ein zwischen der Längsachse des Kugelzapfens und der Gehäuselängsachse eingeschlossener Winkel. In der nicht gekippten Lage des Kugelzapfens ist der Kippwinkel vorzugsweise Null und/oder die Längsachse des Kugelzapfens fällt mit der Gehäuselängsachse zusammen.
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Unter „Drehen“ oder „Verdrehen“ des Kugelzapfens wird insbesondere eine Bewegung des Kugelzapfens verstanden, bei welcher der Kugelzapfen relativ zu dem Gelenkgehäuse um die Längsachse des Kugelzapfens gedreht wird. Vorzugsweise fällt die Gehäuselängsachse mit einer Mittellängsachs des Verschlussdeckels zusammen.
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Das Gelenkgehäuse weist eine Montageöffnung auf, wobei die Montageöffnung mittels eines Verschlussdeckels verschlossen ist. Ein Deckelrand des Verschlussdeckels ist mittels eines verrollten und/oder umbördelten Halterands des Gelenkgehäuses an dem Gelenkgehäuse festgesetzt.
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Erfindungsgemäß ist der Deckelrand des Verschlussdeckels mittels einer einfachen Faltung gebildet.
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Hierbei ist von Vorteil, dass aufgrund der einfachen Faltung die Kerbwirkung zwischen dem Deckelrand und dem Halterand reduzierbar ist. Bei der Faltung handelt es sich explizit um eine einfache Faltung und keine Mehrfachfaltung. Eine solche einfache Faltung kann einfach und kostengünstig realisiert werden. Vorzugsweise ist das Herstellen der einfachen Faltung in einem Herstellungsschritt zum Herstellen des Verschlussdeckels integrierbar. Der einfach gefaltete Deckelrand kann die Verwendung eines Materials für den Verschlussdeckel ermöglichen, der eine geringere Dicke aufweist als dies bei einem Verschlussdeckel ohne Faltung nötig wäre, um die erforderliche Steifigkeit zu erhalten
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Insbesondere ist bei einer einfachen Faltung ein Abschnitt des Deckelrands um 180° auf einen weiteren Abschnitt des Deckelrands gefaltet. Vorzugsweise weist der Deckelrand mit der einfachen Faltung eine Dicke auf, die der doppelten Materialdicke des Verschlussdeckels außerhalb des Deckelrands entspricht. Die einfache Faltung kann auf einer Unterseite oder auf einer Oberseite des Verschlussdeckels ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß weist der Deckelrand eine radial zu der Mittellängsachse des Verschlussdeckels nach Außen gerichtete Außenseite auf. Hierbei ist die Außenseite aufgrund der einfachen Faltung abgerundet und/oder gebogen ausgebildet. Somit werden aufgrund der einfachen Faltung Kanten im Bereich des Außenumfangs des Verschlussdeckels vermieden. Auf ein nachträgliches Glätten und/oder Schleifen solcher Kanten kann somit verzichtet werden. Eine Kerbwirkung zwischen dem Deckelrand und dem Halterand des Gelenkgehäuses ist aufgrund der abgerundeten und/oder gebogenen Ausbildung der Außenseite vermieden oder mindestens reduziert.
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Erfindungsgemäß weist die Außenseite des einfach gefalteten Deckelrands einen konvexen, insbesondere bogenförmigen, Querschnitt auf. Vorzugsweise ist die Außenseite somit in Bezug zu der Mittellängsachse des Verschlussdeckels konvex und/oder bogenförmig nach Außen gebogen.
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Insbesondere erstreckt sich der Verschlussdeckel quer oder rechtwinklig zur Mittellängsachse des Verschlussdeckels. Der Verschlussdeckel kann rotationssymmetrisch zur Mittellängsachse des Verschlussdeckels ausgebildet sein.
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Die Außenseite kann einen halbkreisförmigen Querschnitt, insbesondere mit einem konstanten Radius, aufweisen. Vorzugsweise hat die Außenseite einen Radius, der • einer ungefalteten Materialdicke des Verschlussdeckels, insbesondere außerhalb des Bereichs des einfach gefalteten Deckelrands, entspricht.
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Gemäß einer Weiterbildung weist der Halterand des Gelenkgehäuses eine radial zur Mittellängsachse des Verschlussdeckels nach Innen gerichtete Innenseite auf. Hierbei ist die Innenseite formkorrespondierend zur Außenseite des Deckelrands ausgebildet. Insbesondere liegt die Innenseite des Halterands formschlüssig an der Außenseite des Deckelrands an. Vorzugweise ist der einfach gefaltete Deckelrand von dem Halterand umgriffen, wodurch der Verschlussdeckel an dem Gelenkgehäuse festgesetzt ist.
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Insbesondere weist die Innenseite einen formkorrespondierend zur Außenseite des Deckelrands ausgebildeten konkaven und/oder bogenförmigen und/oder halbkreisförmigen Querschnitt auf.
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Vorzugsweise ist das Gelenkgehäuse aus einem Metall oder Aluminium gebildet. Insbesondere ist der Verschlussdeckel aus einem umgeformten Metallblech gebildet. Der Verschlussdeckel kann, insbesondere in einem mittigen Bereich, eine Sicke oder Erhebung aufweisen. Diese Sicke oder Erhebung kann die Steifigkeit des Verschlussdeckels verbessern. Hierdurch kann eine notwendigen Materialdicke des Verschlussdeckels, insbesondere in Kombination mit dem einfach gefalteten Deckelrand, reduziert werden.
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Von besonderem Vorteil ist ein Verfahren zum Herstellen eines Verschlussdeckels für ein erfindungsgemäßes Kugelzapfengelenk, wobei der Verschlussdeckel mittels einem Metallblech gebildet wird, indem das Metallblech mit einem Umformwerkzeug in eine vorgegebene Form umgeformt wird. Zugleich wird das Metallblech zum Ausbilden des Deckelrands einfach gefaltet. Hierbei wird die Außenseite des Deckelrands mit einem abgerundeten und/oder gebogen Querschnitt ausgebildet. Somit wird der Verschlussdeckel inklusive des einfach gefalteten Deckelrands in einem einzigen Herstellungsschritt hergestellt. Eine Nachbearbeitung des Verschlussdeckels ist verzichtbar.
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Des Weiteren ist ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kugelzapfengelenks von Vorteil, wobei zunächst der Verschlussdeckel mittels dem vorstehend genannten Verfahren gebildet wird. Anschließend wird die Lagerschale zusammen mit der Kugelzapfen durch die Montageöffnung in dem Gelenkgehäuse angeordnet. Hiernach wird die Montageöffnung mittels des Verschlussdeckels verschlossen, wozu der Halterand des Gelenkgehäuses zum Festsetzen des Verschlussdeckels verrollt und/oder umgebördelt wird. Hierbei wird eine Innenseite des Halterands formkorrespondierend zur Außenseite des Deckelrands mit einem abgerundeten und/oder gebogenen Querschnitt ausgebildet.
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Insbesondere handelt es sich bei dem gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kugelzapfengelenk um ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Kugelzapfengelenk. Vorzugsweise ist das Verfahren gemäß den im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Kugelzapfengelenk erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet. Ferner kann das hier beschriebene Kugelzapfengelenk gemäß den im Zusammenhang mit den Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:
- 1 eine geschnittene Seitenansicht eines nicht-erfindungsgemäßen Kugelzapfengelenks, und
- 2 einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines Verschlussdeckels für ein erfindungsgemäßes Kugelzapfengelenk.
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1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines nicht-erfindungsgemäßen Kugelzapfengelenks 1 gemäß dem Stand der Technik. Das Kugelzapfengelenk 1 ist für ein hier nicht näher dargestelltes Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, um beispielsweise eine erste Fahrwerkkomponente 2 mit einer hier nicht näherdargestellten zweiten Fahrwerkkomponente gelenkbeweglich zu verbinden.
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Das Kugelzapfengelenk 1 weist einen Kugelzapfen 3 auf. Der Kugelzapfen 3 hat eine Gelenkkugel 4 und einen sich ausgehend von der Gelenkkugel 4 weg erstreckenden Zapfenabschnitt 5. Hierbei ist die Gelenkkugel 4 in einer Lagerschale 6 gelenkbeweglich gelagert. Während der Kugelzapfen 3 aus einem Metall gebildet ist, ist die Lagerschale 6 aus einem reibungsarmen Kunststoff hergestellt. Die Lagerschale 6 ist des Weiteren in einem Gelenkgehäuse 7 angeordnet bzw. festgesetzt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Gelenkgehäuse 7 als ein integraler bzw. einstückiger Bestandteil der ersten Fahrwerkkomponente 2 ausgebildet. Alternativ kann das Gelenkgehäuse 7 als ein eigenständiges Bauteil ausgebildet sein, dass in einer korrespondierend ausgebildeten Gehäuseaufnahme einer Fahrwerkkomponente eingesetzt ist.
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Der Kugelzapfen 3 erstreckt sich durch eine Gehäuseöffnung 8 des Gelenkgehäuses 7 hindurch. Somit ist der Zapfenabschnitt 5 außerhalb des Gelenkgehäuses 7 und der Lagerschale 6 angeordnet.
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Des Weiteren weist das Gelenkgehäuse 7 eine Montageöffnung 9 auf. Zur Herstellung des Kugelzapfengelenks 1 wird die Lageschale 6 zusammen mit der Kugelzapfen 3 durch die Montageöffnung 9 in dem Gelenkgehäuse 7 angeordnet. Hiernach wird die Montageöffnung 9 mittels eines Verschlussdeckels 10 verschlossen. Hierzu ist ein die Montageöffnung 9 umlaufender Halterand 11 des Gelenkgehäuses 7 zum Festsetzen des Verschlussdeckels 10 an dem Gelenkgehäuse 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel verrollt.
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Hierbei umgreift der Halterand 11 des Gelenkgehäuses 7 einen Deckelrand 12 des Verschlussdeckels 10. Der Deckelrand 12 weist Kanten auf, die zu einer unerwünschten Kerbwirkung zwischen dem Deckelrand 12 und dem Halterand 11 des Gelenkgehäuses 7 führen. Hierdurch können unerwünschte Materialschwächungen oder Risse im Halterand 11 entstehen, die die Lebensdauer des Kugelzapfengelenks 1 negativ beeinflussen können.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Verschlussdeckel 10 in einem mittigen Bereich eine Sicke bzw. Erhebung 13 auf. Diese Erhebung erhöht die Steifigkeit des Verschlussdeckels 10. Hierdurch kann eine für eine vorgegebene Steifigkeit notwendige Materialdicke des Verschlussdeckels 10 reduziert werden.
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2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Verschlussdeckels 14 für ein erfindungsgemäßes Kugelzapfengelenk 1. Der wesentliche Aufbau des Kugelzapfengelenks 1 mit dem Verschlussdeckel 14 entspricht dem Kugelzapfengelenk gemäß 1. Insoweit wird zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen. Hier sind zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit Bestandteile des Kugelzapfengelenks 1, wie beispielsweise die Lagerschale 6 und der Kugelzapfen 3 weggelassen.
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Im Unterschied zum Kugelzapfengelenk 1 nach 1 weist der Verschlussdeckel 14 gemäß der erfindungsgemäßen Lösung einen Deckelrand 15 auf, der mittels einer einfachen Faltung 16 gebildet ist. Das Herstellen einer solchen einfachen Faltung 16 ist in einen Herstellungs- bzw. Arbeitsschritt zum Herstellen des Verschlussdeckels integrierbar, so dass eine zusätzliche Nachbearbeitung, beispielsweise zur Glättung von Kanten, verzichtbar ist. Zudem ermöglicht der einfach gefaltete Deckelrand 15 die Verwendung eines Materials für den Verschlussdeckel 14, der eine geringere Dicke aufweist als dies bei einem Verschlussdeckel ohne Faltung nötig wäre, um die erforderliche Steifigkeit zu erhalten.
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Bei der einfachen Faltung 16 ist ein Abschnitt des Deckelrands 14 um 180° auf einen weiteren Abschnitt des Deckelrands 15 gefaltet. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Deckelrand 15 mit der einfachen Faltung 16 eine Dicke auf, die der doppelten Materialdicke des Verschlussdeckels 14 außerhalb des Deckelrands 15 entspricht. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel die einfache Faltung 16 auf einer Unterseite 17 des Verschlussdeckels 14 ausgebildet. Alternativ kann die einfache Faltung auf einer Oberseite 18 des Verschlussdeckels 14 ausgebildet sein.
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Der Verschlussdeckel 14 weist eine Mittellängsachse 19 auf. Hierbei erstreckt sich der Verschlussdeckel 14 rechtwinklig zur Mittellängsachse 19. Der Verschlussdeckel 14 ist bei diesem Ausführungsbeispiel rotationssymmetrisch zur Mittellängsachse 19 ausgebildet.
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Der Deckelrand 15 hat eine radial zu der Mittellängsachse 19 nach Außen gerichtete Außenseite 20. Die Außenseite 20 ist aufgrund der einfachen Faltung 16 abgerundet bzw. gebogen ausgebildet. Kanten sind somit aufgrund der einfachen Faltung 16 im Bereich des Außenumfangs des Verschlussdeckels 14 vermieden, wodurch zugleich eine Kerbwirkung zwischen dem Deckelrand 15 und dem Halterand 11 des Gelenkgehäuses 7 vermieden oder mindestens reduziert ist.
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Konkreter weist die Außenseite 20 des einfach gefalteten Deckelrands 15 einen konvexen Querschnitt auf, wobei die Außenseite 20 in Bezug zu der Mittellängsachse 19 bogenförmig nach Außen gebogen ist. Hierbei ist der Querschnitt bei diesem Ausführungsbeispiel halbkreisförmig und mit einem konstanten Radius ausgebildet. Der Radius der Außenseite 20 entspricht gemäß diesem Beispiel einer ungefalteten Materialdicke des Verschlussdeckels 14.
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Der Halterand 11 des Gelenkgehäuses 7 weist eine radial zur Mittellängsachse 19 nach Innen gerichtete Innenseite 21 auf. Hierbei ist die Innenseite 21 formkorrespondierend zur Außenseite 20 des Deckelrands 15 ausgebildet. Entsprechend weist die Innenseite 21 einen formkorrespondierend zur Außenseite 20 ausgebildeten und in Bezug zur Mittellängsachse 19 konkaven Querschnitt auf. Somit liegt die Innenseite 21 des Halterands 11 formschlüssig an der Außenseite 20 des Deckelrands 15 an. Hierbei wird der einfach gefaltete Deckelrand 15 von dem Halterand 11 umgriffen, wodurch der Verschlussdeckel 14 an dem Gelenkgehäuse 7 festgesetzt ist.
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Bezugszeichen
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- 1
- Kugelzapfengelenk
- 2
- Fahrwerkkomponente
- 3
- Kugelzapfen
- 4
- Gelenkkugel
- 5
- Zapfenabschnitt
- 6
- Lagerschale
- 7
- Gelenkgehäuse
- 8
- Gehäuseöffnung
- 9
- Montageöffnung
- 10
- Verschlussdeckel
- 11
- Halterand
- 12
- Deckelrand
- 13
- Erhebung
- 14
- Verschlussdeckel
- 15
- Deckelrand
- 16
- einfache Faltung
- 17
- Unterseite
- 18
- Oberseite
- 19
- Mittellängsachse
- 20
- Außenseite
- 21
- Innenseite
