DE1035495B

DE1035495B - Kugelgelenk, insbesondere fuer die Lenkgestaenge von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1035495B
Application number: DEE8348A
Authority: DE
Inventors: Josef Latzen
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 1953-12-28
Filing date: 1953-12-28
Publication date: 1958-07-31
Also published as: DE1069011B

Description

Kugelgelenk, insbesondere für die Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk, insbesondere für die Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen, bei welchem der Kugelkopf eines Bolzens in einer entsprechenden Hohlkugelfläche des Gelenkgehäuses ruht und das Gelenk unter Verwendung von Kunststoff zweckentsprechender Eigenschaften, so Polykondensations- oder Polyadditionsprodukten, wie Polyamiden und Superpolyamiden, insbesondere von Polykondensationsprodukten von Adipinsäure und Hexamethylendiamin, Polyurethan oder aus mit Diisocyanaten, vornehmlich Naphthylendiisocyanaten, umgesetztem Glykolpolyester, gebildet ist.
Es ist bekannt, daß Kunststoff je nach seiner Art für viele Zwecke, z. B. Lagerzwecke, besonders günstige Eigenschaften besitzt. Dementsprechend ist auch schon Kunststoff zur Anwendung für solche Zwecke und zur Bildung von Gegengständen, wie Achslagergleitbacken, Zwischenstücken, Verschleißringen, Gleitplatten u. dgl., vorgeschlagen worden. Auch die Verwendung von Kunststoff bei der Bildung von Kugelgelenken ist bekannt. So werden beispielweise die Lagerschalen oder Lagerpfannen für den Kugelkopf im Gelenkgehäuse aus Kunststoff gebildet.
Die Erfindung besteht darin, daß das Gelenkgehäuse in seiner Masse aus den genannten Kunststoffen unter Verwendung von metallenen Verstärkungen, z. B. in Form metallener Einlagen, metallener Mäntel od. dgl. besteht. Hierdurch ist ein Kugelgelenk mit einem Gehäuse aus Kunststoff mit der für die Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen notwendigen Festigkeit geschaffen, um gleichzeitig die bekannten günstigen Eigenschaften der Kunststoffe für Kugelgelenke auszunutzen.
Ein nur aus Kunststoff gebildetes Gehäuse würde, namentlich wenn der Kunststoff elastische Eigenschaften aufweist, den bei Kugelgelenken für die Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen auftretenden Beanspruchungen nicht genügen und eine große Gefahr bei der Benutzung der Kraftfahrzeuge darstellen.
Die Verstärkung des in seiner Masse aus Kunststoff gebildeten Gehäuses kann auch dem Anschluß des Gehäuses an das Lenkgestänge dienen.
Die Metallverstärkungen weisen für den die Masse des Gelenkgehäuses bildenden Kunststoff, wie zur Verankerung von Einbett- oder Auskleidemassen bei Gelenken an sich bekannt, Durchbrechungen und/oder Vertiefungen für das Eindringen von Kunststoff auf, wodurch sich eine feste Verbindung der Verstärkungen mit dem Kunststoff ergibt.
Zur Verstärkung des Kunststoffes kann beispielsweise in der den Austritt des Kugelbolzens aufweisenden Gehäusehälfte der das Gehäuse bildende Kunststoff einen schalenartigen Verstärkungsring umhüllen. Dieser schalenartige Ring läßt sich durch die durch Gabelung eines rohrförmigen Anschlußstückes an das Lenkgestänge gewonnenen Gabelschenkel bilden.
Bei durch einen Deckel geschlossenen Gelenkgehäusen ist die Anlage des aus kautschukelastischem Kunststoff bestehenden Gehäuses am Kugelkopf durch den das Gehäuse schließenden Deckel gesichert.
Der Deckel kann in bekannter Weise Tellerform und vorzugsweise eine der Krümmung des Kugelkopfes angepaßte Krümmung aufweisen und insbesondere aus Blech bestehen, wobei sein Rand auf einer Ringschulter in der Gehäuseöffnung ruht und von dem Rand der Gehäuseöffnung übergriffen wird. Bei einer solchen Deckelanordnung ist 'nur im Rahmen der Erfindung in der Gehäuseöffnung zur Aufnahme des Deckelrandes eine bereits vor dem Einsetzen des Deckels in das Gehäuse vorhandene Ringnut von die Stärke des Deckels übersteigender Breite vorgesehen und greift der Deckel mit seinem zur Ausfüllung der Nut in ihrer Breite besonders geformten, nach oben gerundet abgebogenen Rand in die Nut, sie in ihrer Breite ausfüllend, ein.
Ist das Gehäuse mnit einem zapfenförmigen Anschlußstück zur Bewirkung der Verbindung mit dem Gestänge ausgerüstet, dann greift das aus Kunststoff bestehende Gehäuse nach Art eines Stopfens in das Anschlußstück ein und umgibt außerdem das Anschlußstück an seinem dem Gehäuse zugewandten Ende. Dies ergibt den Vorteil, daß das Anschlußstück, welches der Verbindung mit dem Lenkgestänge dient, an der Stelle, an welcher die Lenkkräfte am Gelenkgehäuse angreifen, sicher mit dem Gehäuse verbunden ist, so daß diese Stelle keinen besonderen Gefahren-Punkt bildet.
Eine andere Verstärkungsart des Kunststoffgehäuses läßt sich dadurch erzielen; daß in dem Gehäuse aus Kunststoff oberhalb und unterhalb der durch die Mitte des Kugelkopfes quer zur Achse des Kugelbolzens gelegten Ebene in dem Kunststoff in der Rundumrichtung des Gehäuses liegende Drahtbügel eingebettet sind. Diese Drahtbügel erstrecken sich bis in den in das Anschlußstück eingreifenden Gehäusestopfen.
Das Kunststoffgehäuse kann auf der Seite des Austritts des Kugelzapfens in einer dünnwandigen Metallschale ruhen, welche über Schenkel mit dem Anschlußstück des Gehäuses verbunden ist.
Bei Vorsehung eines rohrförmigen, dem Gestängeanschluß dienenden und mit einer Durchbrechung in Querrichtung zu seiner Achse versehenen Körpers, welcher an der Durchbrechungsstelle auf die Größe eines zu bildenden Gelenkgehäuses aufgeweitet ist und in welchem der Lagerkörper für den Kugelkopf untergebracht ist, besteht eine weitere Möglichkeit der Gehäusebildung darin, daß das aus Kunststoff bestehende Gehäuse - die Hohlkugelfläche für den Kugelkopf des Kugelbolzens bildend - als Gehäuse in die Aufweitung unter Eingriff in den an sie anschließenden Teil des rohrförmigen Körpers, z. B. durch Gießen, eingebracht ist.
Das aus elastischem Kunststoff, insbesondere aus Kunststoff auf der Basis von mit Diisocyanaten umgesetztem Glykolpolyester bestehende Gelenkgehäuse kann auf der dem Austritt des Gelenkbolzens zugewandten Seite eine sich an den Hals des Gelenkbolzens anlegende Rundumlippe besitzen, wodurch sich das Gehäuse gegen das Eindringen von Staub und anderen Schmutzteilchen sichert.
Die Zeichnung veranschaulicht verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne jedoch die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele zu beschränken.
Bei dem in Abb. 1 bis 3 in verschiedenen Schnitten dargestellten Kugelgelenk besteht das Gelenkgehäuse 1 aus Kunststoff auf der Basis von mit Diisocyanaten umgesetztem Glykolpolyester, in weichem ein Schalenring 2 aus Stahl eingebettet ist. Der Schalenring ist in der Weise gebildet, daß das rohrförmige Anschlußstück 3 gegabelt ist und die Gabelschenkel zum Schalenring umgelegt sind. Die zusammenstoßenden Enden 4 der Schenkel können durch Schweißen miteinander verbunden sein. Der Schalenring 2 ist mit dem Kunststoff umgossen. Das Kunststoffgehäuse greift mit einem Stopfen 5 in das Anschlußstück 3 ein und umgreift bei 6 das rohrförmige Anschlußstück. In dem Schalenring sind Durchbrechungen 7 vorgesehen, in welche der Kunststoff eindringen kann. Der Gehäuseverschluß ist durch einen Blechdeckel 8 gebildet, welcher mit seinem nach oben umgebogenen Rand 9 in eine innere Umfangsnut 10 auf der Verschlußseite des Gehäuses eingreift und die Höhe bzw. Breite der Nut ausfüllt, so daß verschlußseitig das Gehäuse nach dem Zusammenbau des Gelenks nicht ohne weiteres auseinandergedrückt werden kann. Hierbei kann die Innennut noch einen Ansatz nach Art einer Hinterdrehung aufweisen, wodurch der Deckelrand den inneren Gehäuserand von innen hintergreifen kann. Es ist auch möglich, eine Kappe, gegebenenfalls zusätzlich zu dem Verschlußteller, auf die Gehäuseverschlußseite aufzustülpen. Auf der Austrittsseite des Gelenkbolzens 12 weist das Kunststoffgehäuse eine Rundumlippe oder Umfangslippe 11 auf, welche dicht am Bolzenhals 13 anliegt. Der Bolzenhals kann auch eingezogen sein, wie es in Abb. 1 strichpunktiert angedeutet ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 bis 6 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 im wesentlichen dadurch, daß an Stelle eines verstärkenden Schalenringes 2 zwei Drahtbügel 14,15 vorgesehen sind, die in dem Gehäuse in der Rundumrichtung bzw. Umfangsrichtung liegen. Der eine Drahtbügel 14 liegt oberhalb der durch die Mitte des Kugelkopfes quer zur Achse des Kugelbolzens 12 gelegten Ebene und der andere Bügel 15 unterhalb genannter Ebene. Die Bügel erstrecken sich bis in das Gestängeanschlußstück 16 und durchgreifen Lochungen im Gestängeanschlußstück. Ihre gegeneinanderstoßenden Enden können miteinander verschweißt sein. Ebenso können die Bügel mit dem Anschlußstück 16 verschweißt oder in anderer geeigneter Weise verbunden sein. Bei der Herstellung des Gehäuses werden der Bügel und ein Teil des Gestängeanschlußstücks mit dem Kunststoff umgossen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel liegt das Gehäuse mit einer Umfangslippe am Hals des Kugelbolzens an, während bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 eine besondere Dichtungsmanschette 17 vorgesehen ist, welche aus hochelastischem Kunststoff besteht.
Das in Abb. 8 bis 10 gezeigte Ausführungsbeispiel läßt ein Kugelgelenk erkennen, dessen Gehäuse 18 aus Kunststoff auf der Basis der Polyamide oder Superpolyamide besteht und eine innere Auskleidung 19 aus Kunststoff auf der Basis von mit Diisocyanaten umgesetztem Glykolpolyester aufweist. Die Verstärkung des Gehäuses entspricht der Verstärkung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 bis 3. Zusätzlich zu dieser Verstärkung kann noch eine äußere Pfanne oder Schale 20 aus Blech vorgesehen sein, deren Schenkel 21 am Gestängeanschlußstück, z. B. durch Punktschweißen, festgelegt sind. Die Dichtung ist durch eine besondere Manschette 17 aus hochelastischem Kunststoff vorgenommen. Die Schale 20 ist in Abb. 11 in perspektivischer Darstellung gesondert wiedergegeben.
Abb. 12 bis 14 lassen ein Ausführungsbeispiel erkennen, bei welchem ein rohrförmiges Anschlußstück 22 für den Anschluß an das Lenkgestänge mit einer Durchbrechung 23 quer zu seiner Achse versehen ist. Im quer durchbrochenen Teil 24 ist das Rohrstück auf die Größe des zu bildenden Gelenkgehäuses aufgeweitet. Das Gehäuse 25 aus elastischem Kunststoff, vorliegendenfalls aus Kunststoff auf der Basis von mit Diisocyanaten umgesetztem Glykolpolyester ist in der gewünschten Form in das Rohrstück 22 eingegossen. In Achsrichtung ist das Rohrstück durch beispielsweise eingeschweißte Topfscheiben 26 verschlossen. Als Dichtung es Austritts des Kugelbolzens 12 aus dem Gelenkgehäuse ist eine elastische Manschette 27 vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.15 weist der elastische Kunststoff 25 am Austritt des Kugelbolzens 12 eine Rundumlippe oder Umfangslippe 28 auf, die am Hals des Kugelbolzens anliegt und die Dichtung bildet. Zur besseren Verankerung des Kunststoffgehäuses in dem Rohrstück 22 ist dieses in bekannter Weise mit Durchbrechungen 29 versehen, welche sich in Abb. 12 bis 14 nach außen schwalbenschwanzförmig erweitern und in welche der Kunststoff beim Gießen eindringt. Ähnliche Durchbrechungen können- in den Topfscheiben 26 vorgesehen sein. Zur Erhöhung der Elastizität durch Schaffung größerer Fließmöglichkeit können im Gehäuseinneren Umfangsnuten oder Einschnitte vorgesehen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kugelgelenk, insbesondere für die Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen, bei welchem der Kugelkopf eines Bolzens in einer entsprechenden Hohlkugelfläche des Gelenkgehäuses ruht und das Gelenk unter Verwendung von Kunststoff zweckentsprechender Eigenschaften, so Polykondensations- oder Polyadditionsprodukten, wie Polyamiden und Superpolyamiden, insbesondere Polykondensationsprodukten von Adipinsäure und Hexamethylendiamin, Polyurethan oder aus mit Diisocyanaten, vornehmlich Naphthylendiisocyanaten, umgesetztem Glykolpolyester, gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in seiner Masse aus diesen Kunststoffen unter Verwendung von metallenen Verstärkungen, z. B. in Form metallener Einlagen, metallener Mäntel od. dgl., besteht.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des in seiner Masse aus Kunststoff gebildeten Gehäuses auch dem Anschluß des Gehäuses an das Lenkgestänge dient.
3. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverstärkungen für den die Masse des Gelenkgehäuses bildenden Kunststoff, wie zur Verankerung von Einbett- oder Auskleidungsmassen bei Gelenken an sich bekannt, Durchbrechungen und/ oder Vertiefungen für das Eindringen von Kunststoff aufweisen.
4. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Austritt des Kugelbolzens (12) aufweisenden Gehäusehälfte der das Gehäuse bildende Kunststoff einen schalenartigen Verstärkungsring (2) umhüllt (Abt. 1 bis 3).
5. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der schalenartige Ring (2) von den durch Gabelung eines rohrförmigen Anschlußstückes (3) an das Lenkgestänge gewonnenen Gabelschenkeln gebildet ist (Abt. 1 bis 3).
6. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit durch einen Deckel geschlossenem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage des aus kautschukelastischem Kunststoff bestehenden Gehäuses am Kugelkopf durch den das Gehäuse schließenden Deckel (8) gesichert ist.
7. Kugelgelenk nach Anspruch 6 mit einem tellerförmigen, vorzugsweise eine der Krümmung des Kugelkopfes angepaßte Krümmung aufweisenden Verschlußdeckel, insbesondere aus Blech, dessen Rand auf einer Ringschulter in der Gehäuseöffnung ruht und von dem Rand der Gehäuseöffnung übergriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäuseöffnung zur Aufnahme des Deckelrandes eine bereits vor dem Einsetzen des Deckels (8) in das Gehäuse vorhandene Ringnut (10) von die Stärke des Deckels übersteigender Breite vorgesehen ist, und der Deckel (8) mit einem zur Ausfüllung der Nut in ihrer Breite besonders geformten, nach oben gerundet abgebogenen Rand (9) in die Nut, sie in der Breite ausfüllend, eingreift. B. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem zapfenförmigen Anschlußstück am Gehäuse zur Bewirkung der Verbindung mit dem Gestänge, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Kunststoff bestehende Gehäuse (1) nach Art eines Stopfens (5) in das rohrförmige Anschlußstück (3) eingreift und außerdem das Anschlußstück an seinem dem Gehäuse zugewandten Ende (6) umgibt. 9. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse aus Kunststoff oberhalb und unterhalb der durch die Mitte des Kugelkopfes quer zur Achse des Kugelzapfens (12) gelegten Ebene in dem Kunststoff in der Umfangsrichtung des Gehäuses liegende Drahtbügel (14, 15) eingebettet sind. 10. Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtbügel (14, 15) sich bis in den in den Gestängeanschluß eingreifenden Gehäusestopfen erstrecken. 11. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus Kunststoff auf der Seite des Austritts des Kugelzapfens in einer dünnwandigen Metallschale (20) ruht, welche über Schenkel (21) mit dem Gestängeanschluß verbunden ist. 12. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem ein rohrförmiger, dem Gestängeanschluß dienender Körper in Querrichtung zu seiner Achse eine Durchbrechung aufweist und an der Durchbrechungsstelle auf die Größe eines zu bildenden Gelenkgehäuses aufgeweitet ist in dem der Lagerkörper für den Kugelkopf untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Kunststoff bestehende Gehäuse, die Hohlkugelfläche für den Kugelkopf des Kugelbolzens bildend, als Gehäuse in die Aufweitung unter Eingriff in den an sie anschließenden Teil des rohrförmigen Körpers, z. B. durch Gießen, eingebracht ist. 13. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das aus elastischem Kunststoff, insbesondere aus Kunststoff auf der Basis von mit Diisocyanaten umgesetztem Glykolpolyester bestehende Gelenkgehäuse auf der dem Austritt des Gelenkbolzens zugewandten Seite eine sich an den Hals des Gelenkbolzens (12) anlegende Rundumlippe bzw. Umfangslippe (11, 28) aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 582 421, 720 912, 739 015, 854 731; britische Patentschriften Nr. 355 616, 560 427; USA:-Patentschriften Nr. 2 236 062, 2 246 086; Richard B u s s i en, Automobiltechnisches Handbuch, 16. Auflage, Berlin, 1945, S. 657; Zeitschrift für deutsche Chemie-Wirtschaft, Jahrgang III, Nr. 10, S. 654, 801; Wissenschaftlich-Technische Fortschrittsberichte auf dem Gebiet der nichthärtbaren Kunststoffe, 1942/ 45, 1950, S. 376.