DE1090114B - Kugelgelenk, insbesondere fuer Lenkgestaenge von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Kugelgelenk, insbesondere fuer Lenkgestaenge von Kraftfahrzeugen

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DE1090114B
DE1090114B DEP21691A DEP0021691A DE1090114B DE 1090114 B DE1090114 B DE 1090114B DE P21691 A DEP21691 A DE P21691A DE P0021691 A DEP0021691 A DE P0021691A DE 1090114 B DE1090114 B DE 1090114B
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DE
Germany
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ball
collar
ring
lining
ball joint
Prior art date
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Pending
Application number
DEP21691A
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz Bade
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix AG
Original Assignee
Phoenix Gummiwerke AG
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Publication date
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Publication of DE1090114B publication Critical patent/DE1090114B/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04Pivotal connections
    • F16C11/06Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • F16C11/0666Sealing means between the socket and the inner member shaft
    • F16C11/0671Sealing means between the socket and the inner member shaft allowing operative relative movement of joint parts due to flexing of the sealing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/16Arrangement of linkage connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00Articles relating to transporting
    • F16C2326/20Land vehicles
    • F16C2326/24Steering systems, e.g. steering rods or columns

Description

  • Kugelgelenk, insbesondere für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht .sich auf ein Kugelgelenk, insbesondere für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen, mit einer aus .elastomerem. Kunststoff bestehenden Auskleidung der Kugelpfanne.
  • Bei den bisher bekannten Kugelgelenken von Kraftfahrzeuglenkgestängen erweist es sich als nachteilig, daß die Kugel des Kugelbolzens entweder schwer in die Kugelpfanne eingefügt wenden kann oder :daß die Kugel nach längerem Gebrauch nicht mehr völlig fest in der vorgesehenen Lagerung bleibt. Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde bereits die Ausnehmung der Kugelpfanne an der Bolzenseite ellipsenförmig gestaltet. Diese Anordnung hat jedoch insofern einen Nachteil, als der Kugelbolzen nicht in jeder Richtung gleich weit ausschlagen kann. Manschetten, die zum Verhindern der Verschmutzung vorgesehen sind, werden bei stärkeren Ausschlägen daher an der Kragenkante der Kugelpfanne verhältnismäßig häufig beschädigt. Treten diese Schäden auf, so ist ,auch das Kugelgelenk in kürzester Zeit nicht mehr gebrauchsfähig, da infolge Verschmutzung die völlige Warüungsfr@eiheit aufgehoben ist. Ferner sind Kugelgelenke für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen mit einer aus elastomerem Kunststoff bestehenden Auskleidung des -Gelenkgehäuses nicht mehr neu, bei denen die Auskleidung durch eine metallene zylindrische Zwischenlage verstärkt .ist, die sich bis etwa in Höhe des metallenen Kragens des Gelenkgehäuses erstreckt. Ferner ist :es nicht mehr neu, an .der Austrittsseite des Kugelbolzens aus dem Gelenkgehäuse für die elastische Lagerschicht einen Abschlußring vorzusehen. Bei Kugelgelenken mit einer metallischen Zwischenlage in der Auskleidung muß entweder der Winkelausschlag des Kugelzapfens verhältnismäßig klein sein oder die Zugbeanspruchung am Bolzen in engen Grenzen gehalten werden, da sonst der Kugelbolzen in der Pfanne gelockert wird oder sogar heraustreten kann. Ist die Auskleidung mit einem metallischen Abschlußring versehen, so fehlt die weitgehende Wartungsfreiheit. Die verhältnismäßig .begrenzten Winkelausschläge sind im Anschlag völlig starr und :daher nicht ungefährlich wegen der Bruchgefahr. Nach neueren Erkenntnissen sind mit dem Kugelkopf .in Berührung stehende metallische Ringzonen außerdem unerwünscht, da :sie infolge :der an sich schon ungünstigen Reibung zwischen Metallen die Übertragtuig von Erschütterungen fördern und dadurch auch nachteilig :sind. Setzt sich die Kunststoffauskleidung als Schutzmanschette gegen Verschmutzung nach außen fest, um die Wirkung des Kugelgelenkes zu verringern oder ganz zu vermeiden, so wird diese Manschette bei stärkeren Ausschlägen bald schadhaft und wirkungslos, da sie zwischen Kragen und Kugelbolzenhals einsgeklemmt wird. Dieses isst um so mehr der Fall, als bei,dem begrenzten Winkelausschlag an eine Möglichkeit, den Anschlag weich oder überhaupt zu begrenzen, nicht gedacht ist. Da aber von den Eigenarten des Kugelgelenkes die Fahrsicherheit :des Kraftwagens in hohem Maße abhängt, isst die absolut sichere Wartungsfreiheit von großer Bedeutung.
  • Zur Beseitigung dieser Nachteile besteht,die Erfindung darin, daß die innere Ringkante der Metallringeinlage den Anschlag des Kugelzapfens an den Kragen der Kugelpfanne bei Winkelausschlägen etwa im Abstand der Wandstärke des an sich bekannten verlängerten Manschettenringes vom Kugelpfannenkragen begrenzt. Die Wirkung dieser Metallringeinlage besteht darin, daß die Ausfütterung aus elastomerem Material, insbesondere Polyesterurethan, wesentlich fester in der Kugelpfanne liegt. Gleichzeitig wird :dem Kugelkopf ein höherer Widerstand entgegengesetzt, sofern dieser auf Zug beansprucht wird. Der Kragen der Kugelpfanne kann bei passender Ausgestaltung des Ringes aus einem verhältnismäßig kleinem Vorsprung bestehen. Ein Abgleiten der Metallringeinlage über :den Kragen ist so lange nicht zu befürchten, wie der Ring wenigstens an seinen äußeren Umfang mindestens ebenso groß ist wie der innere Durchmesser des Kragens. Der zwischen dem Kragen liegende Kunststoff ist verhältnismäßig dünn, damit auch eine feste Anlage gegeben ist, immerhin aber so -dick, da:ß eine Schlagbeanspruchung der Pfanne oder des Bolzens nicht zu einer Beschädigung führen kann.
  • In diesem Zusammenhang ist nach der Erfindung die Metallringeinlage in ihrer Gestaltung am äußeren Umfang der Kragenform der Kugelpfanne iangepaßt. Durch diese Gestaltung wird vermieden, daß bei Schlagbeanspruchung am Lenkgestänge K @erbbeanspruchungen an der Auskleidung der Kugelpfanne eintreten können, :die einen vorzeitigen Verschleiß zur Folge hätten. Im gleichen Sinne l'i'egt .es, wenn die Metallringeinlage am inneren Umfang der Kugelform des Kugelbolzens angepaßt ist. Diese Maßnahme beseitigt ebenfalls die Gefahr von Kerbwirkungen von seiten der Kugel her. Es erweist sich als praktisch, die Kunststoffstärke zur Kugel hin etwas stärker zu gestalten als die auf der Pfannenseite. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Ringeinlage kann der Kragen verhältnismäßig weit sein, um dem Kugelbolzen eine wesentlich größere Winkelverstellung gewähren, als es bei den bisherigen Bolzen der Fall war. Ohne Gefahr für die Lebensdauer des Kugelgelenkes kann die Kunststoffeinlage nun auch in bekannter Weise einen manschettenartigen Fortsatz tragen. Eine Beschädigung dieser Manschette bei starkem Auswinl<eln ist völlig unmöglich, da der Anschlag des Bolzens am Kragen vorzeitig durch .den Ring unterbrochen wird. Bei bestimmten Ausführungsarten kann daher mit Rücksicht auf diesen Vorteil die Ringeinlage auch zur Kugel hin eine andere Ausgestaltung haben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Nach Abb. 1 liegt ein Kugelbolzen 1 in einer Auskleidung 2, welche aus elastomerem Material, insbesondere Polyesterurethan, besteht. Um diese Auskleidung herum liegt die Kugelpfanne 3, welche mit der Spurstange 4 verbunden ist. . An der anderen Seite des Kugelbolzens 1 ist der Zapfen 5 mit .dem Lenkgestänge 6 durch eine Schraubverbindung 7 verbunden. Eine metallische Ringeinlage 8 liegt am Kragen 9 der Kugelpfanne 3 an. Die Ringeinlage 8 besteht aus Stahl, gegebenenfalls aus hartem Kunststoff oder einem Werkstoff mit ähnlichen Eigenschaften. Die Ringeinlage ist in die Auskleidung 2 so eingelegt, daß zum Kugelkopf 1, und Kragen 9 eine Schicht Kunststoff bestehenbleibt. Die zur Kugelfläche des Kugelbolzens 1 hin liegende Ringeinlagenfläche ist der Form des Kugelbolzens angepaßt. Die gegenüberliegende Seite -der Ringeinlage ist der Pfannenform entsprechend ausgebildet. Die an der inneren Seite der Ringeinlage liegende Kante ragt über den Kragen 9 hinaus und dient als Anschlag für den Bolzen 1 beim Ausschlagen. Am unteren Ende der Auskleidung 2 ist eine manschettenartige Verkleidung 10 vorgesehen, welche mittels einer Verdickung 11 eine Abdichtung am Kugelbolzen bewirkt. Diese Manschette 10 kann durch seitliche Ausschläge des Kugelbolzens nicht abgeklemmt werden, da der Ring 8 dies durch vorzeitigen Anschlag verhindert.
  • Abb. 2 zeigt das Kugelgelenk nach Abb. 1 kurz vor dem äußersten Anschlag. Bei weiterem Verstellen des Kugelbolzens 1 klemmt die Ringeinlage 8 die Verkleidung 10 in die Kehlung des Kugelbolzenhalses ein. Dieser Raum ist, wie die Zeichnung erkennen läßt, früher ausgefüllt, als der Kragen 9 die Verkleidung 10 gegen den Kugelbolzenhals pressen kann. Ist der Hohlraum ausgefüllt, so ist im wesentlichen die äußerste Winkelstellung erreicht, ohne jedoch metallisch hart zu sein. Der Ring 8 läßt sich nämlich noch unter zunehmendem Widerstand weiter zurückdrängen, wobei .die dem Ring 8 als Widerlager dienende Fläche der Auskleidung 2 etwa mit der Fläche der Verkleidung 10, die sich dem Ring 8 auflegt, übereinstimmt. Dadurch wird der Anpreßdruck auf den Ring 8 an die Kunststoffauskleidung 2 weitergegeben und die Gefahr, die Verkleidung 10 zu beschädigen, weitgehend beseitigt. Da der Durchmesser des Kragens 9 nur mindestens den äußeren Durchmesser des Ringes 8 .aufweisen muß, kann bei entsprechender Gestaltung des Kragens 9 der Winkelausschlag noch wesentlich vergrößert werden. Außerdem kann notfalls der Kragen 9 auch noch in der äußersten Stellung des Kugelbolzens 1 zusätzlich als Anschlag dienen und dadurch den spezifischen Anpreß-druck auf die Verkleidung 10 weiter vermindern.

Claims (3)

  1. PATENT ANS PR UCHE: 1. Kugelgelenk, insbesondere für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen, mit einer aus elastomerem Kunststoff bestehenden Auskleidung der Kugelpfanne, wobei die Auskleidung einen Metallring als Zwischenlage enthält und dieser sich bis etwa in Höhe des metallenen Kragens des Gelenkgehäuses erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ringkante der Metallringeinlage (8) den Anschlag des Kugelzapfens (1) an den Kragen (9) der Kugelpfanne (3) bei Winkelausschlägen etwa im Abstand der Wandstärke des an sich bekannten verlängerten Manschettenringes (10) vom Kugelpfannenkragen (9) begrenzt.
  2. 2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallringeinlage (8) in ihrer Gestaltung am äußeren Umfang der Kragenform der Kugelpfanne (3) angepaßt ist.
  3. 3. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, :daß die Metallringeinlage (8) in ihrer Gestaltung am inneren Umfang der Kugelform des Kugelbolzens (1) angepaßt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr: 720 912; deutsche Auslegeschrift L 19863 I1/63 c (bekanntemacht am 12. 4. 1956) ; USA.-Patentschriften Nr. 2 754 141, 2 488 979.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3389925A (en) * 1965-08-06 1968-06-25 Ehrenreich & Cie A Ball joints, especially for steering gears
US3389926A (en) * 1965-09-23 1968-06-25 Messrs A Ehrenreich & Cie Ball joints, especially in the form of angular joints
US3409318A (en) * 1965-05-26 1968-11-05 Ehrenreich & Cie A Angle joint, especially for the linkage of vehicles
DE102014205966A1 (de) * 2014-03-31 2015-10-01 Zf Friedrichshafen Ag Gelenkverbindung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE720912C (de) * 1939-05-23 1942-05-19 Fritz Faudi Kugelgelenk aus Gehaeuse, Kugelbolzen und vielfach unterteilter Kugelschale
US2488979A (en) * 1948-04-08 1949-11-22 O & S Bearing Company Steering mechanism
US2754141A (en) * 1952-01-08 1956-07-10 Firm A Ehrenreich & Cie Ball and socket joints

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