DE1109464B

DE1109464B - Ball joint designed as a journal bearing

Info

Publication number: DE1109464B
Application number: DEE11091A
Authority: DE
Inventors: Josef Latzen; Dipl-Ing Viktor Langen
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 1955-08-03
Filing date: 1955-08-03
Publication date: 1961-06-22

Description

Als Zapfenlager ausgebildetes Kugelgelenk Die Erfindung bezieht sich auf ein als Zapfenlager ausgebildetes Kugelgelenk, insbesondere Traggelenk hängender oder stehender Ausführung für Lenkungsteile von Kraftfahrzeugen, bei dem der mit einem Bund versehene Zapfen drehbar durch einen in einer Hohlkugelfläche des Gelenkgehäuses ruhenden kugelabschnittförmigen Lagerkörper gesteckt ist und sich über einen Bund an dem Lagerkörper axial abstützt, wobei die Abstützung über mehrere Paare von aufeinander gleitenden Flächen vorgenommen ist.Ball joint designed as a journal bearing The invention relates hanging on a ball joint designed as a journal bearing, in particular a ball joint or standing version for steering parts of motor vehicles, in which the with a collar provided pivot rotatable by a in a hollow spherical surface of the joint housing resting spherical segment-shaped bearing body is inserted and over a collar axially supported on the bearing body, the support via several pairs of one another sliding surfaces is made.

Solche Zapfenlager besitzen den Vorteil, daß die Winkelausschlagbewegungen und die Drehbewegungen des Zapfens voneinander getrennt sein können, indem sich der Zapfen in dem Kugelabschnitt drehen kann, während für die Winkelbewegungen ein Verschwenken des Kugelabschnitts stattfindet.Such journal bearings have the advantage that the angular deflection movements and the rotational movements of the pin can be separated from each other by moving the pin can rotate in the spherical section while allowing for angular movements Pivoting of the spherical section takes place.

Durch die Erfindung ist hauptsächlich eine Verbesserung der eingangs erwähnten Lager erstrebt, indem dem Lager oder Gelenk sogenannte Notlaufeigenschaften erteilt werden, wodurch die Betriebssicherheit des Gelenks eine Erhöhung erfährt.The invention is mainly an improvement of the initially strives for the bearing mentioned by the bearing or joint so-called emergency running properties issued, whereby the operational safety of the joint experiences an increase.

Als Kugelgelenk ausgebildete Zapfenlager der eingangs erwähnten Art, bei welchen die Abstützung des Zapfens über Paare von aufeinander gleitenden Flächen vorgenommen ist, sind bekannt. Bei diesen bekannten Zapfenlagern sind beispielsweise zwischen dem Zapfenbund und der Flachfläche des Kugelabschnitts Rollen vorgesehen, oder es ist zwischen dem Zapfenbund und der Flachfläche des Kugelabschnitts eine Gleitscheibe angeordnet. Hier ist nur eine Laufstelle vorhanden, deren Schadhaftwerden die gewünschte Wirkungsweise des Gelenks in Frage stellt. Bei einer anderen Ausführungsform sind zwischen dem Bund des Zapfens und der Flachfläche des Kugelabschnitts drei Druckscheibenringe angeordnet, von denen der mittlere Druckscheibenring aus einem Metall mit verhältnismäßig geringem Reibungskoeffizienten besteht, während die beiden äußeren Druckscheibenringe aus gehärtetem Stahl bestehen. Lediglich der mittlere Druckscheibenring ist zur Bildung von Paaren von Gleit- oder Laufflächen bestimmt. Bei einer Zerstörung dieses Druckscheibenringes wird die gewünschte Wirkungsweise des Gelenks aufgehoben.Journal bearings of the type mentioned, designed as a ball joint, in which the support of the pin via pairs of surfaces that slide on one another is made are known. In these known journal bearings, for example Rollers are provided between the journal collar and the flat surface of the spherical section, or there is one between the journal collar and the flat surface of the spherical section Sliding washer arranged. There is only one running point here, which is damaged calls into question the desired mode of operation of the joint. In another embodiment are three between the collar of the pin and the flat surface of the spherical section Arranged thrust washer rings, of which the middle thrust washer ring consists of one Metal with a relatively low coefficient of friction exists, while the two outer thrust washer rings are made of hardened steel. Only the middle one The thrust washer ring is intended for the formation of pairs of sliding or running surfaces. If this thrust washer ring is destroyed, the desired mode of operation will be lost of the joint lifted.

Nach der Erfindung sind zwei je ein Paar von Gleit- oder Laufflächen bildende Laufstellen vorgesehen, von denen die eine elastisch nachgiebig ist und stets trägt, während die andere erst nach dem Verformen der ersten zum Tragen kommt und dann eine ; Notlauffläche ist. Hierdurch ist erreicht, daß bei dem Versagen der einen Laufstelle immer noch die andere Laufstelle wirksam ist, wodurch die Betriebssicherheit des Lagers erhöht ist.According to the invention, two are each a pair of sliding or running surfaces forming running points provided, one of which is elastically resilient and always bears, while the other comes into play only after the first has been deformed and then one; Emergency running surface is. This ensures that in the event of failure the one running point still the other running point is effective, whereby the operational safety of the camp is increased.

Im einzelnen kann die eine Lauffläche der einen Laufstelle unter nachgiebiger Druckwirkung gegen die Abstützfläche am Gelenkzapfen stehen und beim Normalbetrieb die Hauptlauffläche bilden. Ist die druckbelastete Lauffläche bei der Vorsehung beider Laufflächen in einer unvergrößerten Kugelabschnittsfläche die kleinere Lauffläche, dann ist beim Normalbetrieb auch das Gelenk leichtgängiger.In detail, the one running surface of one running point can be more flexible Pressure effect against the support surface on the pivot pin and during normal operation form the main running surface. Is the pressure loaded tread in the providence of both running surfaces in a non-enlarged spherical segment surface the smaller running surface, then the joint is also easier to move during normal operation.

Die Anordnung kann so sein, daß in einer Ausnehmung der dem Bund des Gelenkzapfens zugewandten Seite des Kugelabschnitts ein elastisch verformbarer Gleitring zwischen dem Kugelabschnitt und dem Bund vorgesehen ist. Der Gleitring ist bestrebt, den Bund vom Kugelabschnitt abzuheben und entlastet so die benachbarte Oberfläche des Kugelabschnitts, so daß das Gleiten normalerweise im wesentlichen auf dem elastisch verformbaren Gleitring erfolgt, der aus einem Werkstoff, so Kunststoff mit besonders guten Gleiteigenschaften und von großer Abriebfestigkeit bestehen kann.The arrangement can be such that in a recess of the federal government Hinge pin facing side of the ball section an elastically deformable sliding ring is provided between the spherical section and the collar. The sliding ring strives to lift the collar off the spherical section and thus relieve the adjacent surface of the spherical section, so that sliding normally on the elastic deformable sliding ring is made, which is made of a material, so plastic with special can consist of good sliding properties and great abrasion resistance.

Es ist auch eine solche Ausbildung möglich, daß in einer Ausnehmung des Kugelabschnitts auf der dem - Zapfenbund zugewandten Seite, zweckmäßig dem Zapfen benachbart, zur Bildung der elastischen Laufstelle Kugeln mit elastischer Abstützung angeordnet sind. Die elastische Abstützung kann hierbei durch einen aus elastischem Werkstoff bestehenden Ring gebildet sein. Auch ist es möglich, zwischen den Kugeln bzw. deren auf der Seite des Zapfenbundes liegendem Laufring einen sich am Zapfenbund abstützenden Federkörper vorzusehen. Bei zu großer Lagerbelastung oder bei einem Unwirksamwerden der Druckkugellagerung legt sich die. Schulterfläche des Bundes an die Flachfläche des Kugelabschnitts an, auf welcher dann der Bund gleitet.Such a training is also possible that in a recess of the spherical section on the side facing the journal collar, expediently the journal adjacent to form the elastic running point balls with elastic support are arranged. The elastic support can be made of elastic Material existing ring be formed. It is also possible between the balls or their on the side of the journal collar a lying raceway to provide spring body supported on the journal collar. If the bearing load is too high or if the thrust ball bearing becomes ineffective, the. Shoulder surface of the collar to the flat surface of the spherical section, on which the collar then slides.

Der Kugelabschnitt kann durch eine die Kugeln und die elastische Abstützung für diese enthaltende Schale gebildet sein, wobei auf der dem Zapfenbund zugewandten Seite in die Schale ein Ring aus elastischem Werkstoff eingesetzt ist, der den Schalenrand übergreift und an der dem Schalenrand zugewandten Fläche des Zapfenbundes anliegt.The ball section can by one of the balls and the elastic support be formed for this containing shell, on which the pin collar facing Side in the shell a ring made of elastic material is used, which the shell edge overlaps and rests against the surface of the pin collar facing the shell edge.

Weist das Zapfenlager die Form eines stehenden Traggelenks auf, bei welchem der Kugelabschnitt mit dem Zapfen aus einem Stück besteht, dann sind zwischen dem Kugelabschnitt und dem im pfannenartigen Gegenlager auf der Gehäuseverschlußseite ruhenden Halbkugelkörper zwei Paare von durch Kugeln gebildeten Gleitflächen vorgesehen, von denen die eine in einer mittleren Ausnehmung des Halbkugelkörpers sich über ein Federelement an der Flachfläche des Kugelabschnitts abstützt und die andere zwischen der dem Kugelabschnitt zugewandten Randfläche des Halbkugelkörpers und der Flachfläche des Kugelabschnitts angeordnet ist.If the journal bearing is in the form of a vertical ball joint which the spherical section with the pin consists of one piece, then are between the spherical section and the pan-like counter bearing on the housing locking side resting hemispherical body two pairs of sliding surfaces formed by balls are provided, one of which is in a central recess of the hemispherical body one spring element is supported on the flat surface of the spherical section and the other between the edge surface of the hemispherical body facing the spherical section and the flat surface of the spherical section is arranged.

Die Zeichnung veranschaulicht verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung.The drawing illustrates various embodiments of the Invention.

Abb. 1 bis 4 zeigen im Senkrechtschnitt Zapfenlager mit in- Querrichtung zur Gelenkzapfenachse nebeneinanderliegenden Laufstellen; Abb. 5 ist ein Senkrechtschnitt durch ein stehendes Zapfenlager.Fig. 1 to 4 show in vertical section journal bearings with in the transverse direction running points adjacent to the pivot pin axis; Fig. 5 is a vertical section by a stationary journal bearing.

Bei den Ausführungsbeispielen ist das Lager- oder Gelenkgehäuse mit 1, der Lager- oder Gelenkzapfen mit 2 und der den Bund bildende Zapfenkopf mit 3 bezeichnet, während die durch den Bund gebildete Aufsetzschulter mit dem Bezugszeichen 4 versehen ist.In the exemplary embodiments, the bearing or joint housing is with 1, the bearing or pivot pin with 2 and the pin head forming the collar with 3 denotes, while the contact shoulder formed by the federal government with the reference number 4 is provided.

In Abb. 1 weist der Kugelabschnitt 5 auf der dem Bund 3 zugewandten Seite eine Ausnehmung 6 am Durchlaß für den Gelenkzapfen 2 auf. In die Ausnehmung ist ein elastisch verformbarer Gleitring 7 eingelegt. Infolge seiner Elastizität und der damit verbundenen Druckausübung nimmt der Gleitring die Hauptbelastung auf und entlastet die Kugelabschnittsfläche B. Die Folge hiervon ist, daß der Bund im wesentlichen nur den Gleitring belastet. Der Gleitring kann auch außen liegen. Er besteht beispielsweise aus Kunststoff auf der Basis der Polyadditions-oder Polykondensationsprodukte oder Polyurethan.In Fig. 1, the spherical section 5 points to the one facing the collar 3 Side a recess 6 on the passage for the pivot pin 2. In the recess an elastically deformable sliding ring 7 is inserted. Due to its elasticity and the associated pressure exertion, the sliding ring absorbs the main load and relieves the spherical segment surface B. The consequence of this is that the collar in the essentially only loads the slip ring. The sliding ring can also be on the outside. He consists, for example, of plastic on the basis of polyaddition or polycondensation products or polyurethane.

Gemäß Abb. 2 ist im Kugelabschnitt gleichfalls am Durchlaß für den Gelenkzapfen2 eine Ausnehmung6 vorgesehen. In der Ausnehmung ist ein Kugeldrucklager angeordnet, welches aus den Kugeln 9, dem Laufring 10 für die Kugeln und dem Ring 11 aus elastischem Werkstoff besteht. Die Kugeln liegen an der Schulterfläche 4 des Bundes 3 an. Unter dem Ein fluß des elastischen Ringes wird der Bund 3 von der Flachfläche 8 des Kugelabschnitts 5 abgehoben. Nur bei übermäßigen Belastungen oder Stößen kommt die Flachfläche 8 zur Anlage an die Schulterfläche 4. Besitzt der den Ring 11 bildende elastische Werkstoff gute Gleiteigenschaften, so kann über ihn eine Drehung des Gelenkzapfens erfolgen, wenn sich aus irgendeinem Grunde, so z. B. infolge eines Eindringens von Schmutz, die Kugeln festgesetzt haben.According to Fig. 2, a recess6 is also provided in the spherical section at the passage for the pivot pin2. In the recess, a ball thrust bearing is arranged, which consists of the balls 9, the race 10 for the balls and the ring 11 made of elastic material. The balls rest on the shoulder surface 4 of the collar 3. Under the A flow of the elastic ring, the collar 3 is lifted from the flat surface 8 of the spherical section 5. The flat surface 8 only comes into contact with the shoulder surface 4 in the event of excessive loads or impacts. B. as a result of ingress of dirt, the balls have stuck.

Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das Druckkugellager 12 auf der Seite des Austritts des Zapfens 2 aus dem Gehäuse angeordnet ist und die Kugeln sich gegen die Metallschalen 13 abstützen. Zwischen dem Laufring 10 für die Kugeln und dem Bund 3 ist eine Schraubenfeder 14 angeordnet, über welche die am Zapfen 2 angreifende Last auf die Kugeln übertragen wird. In die Schale 13 ist auf der dem Bund 3 zugewandten Seite ein Ring 15 aus elastischem Werkstoff, so Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften und von großer Abriebfestigkeit, eingesetzt. Der Ring 15 übergreift den Schalenrand 16 und liegt zwischen dem Schalenrand 16 und der Schulterfläche 4. Seine Anlagefläche an der Schulterfläche dient als Notlauffläche.FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which the thrust ball bearing 12 is arranged on the side where the pin 2 emerges from the housing and the balls are supported against the metal shells 13. A helical spring 14 is arranged between the race 10 for the balls and the collar 3, via which the load acting on the pin 2 is transmitted to the balls. In the shell 13, on the side facing the collar 3, a ring 15 made of elastic material, such as plastic with good sliding properties and great abrasion resistance, is inserted. The ring 15 overlaps the shell edge 16 and lies between the shell edge 16 and the shoulder surface 4. Its contact surface on the shoulder surface serves as an emergency running surface.

Aus Abb. 4 geht ein Ausführungsbeispiel hervor, welches dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ähnlich ist. Der Kugelabschnitt 17 enthält gleichfalls in einer Ausnehmung am Durchlaß für den Zapfen 2 ein Druckkugellager bildende Kugeln. Auf das Druckkugellager stützt sich die Schulterfläche 4 des Bundes 3 über die Schraubenfeder 14 ab. Zwischen der Flachfläche 8 des Kugelabschnitts und der Schulterfläche 4 sind gleichfalls Kugeln angeordnet, so daß beide Laufflächen durch Kugeln gebildet sind, wobei die äußere Lauffläche durch das Druckelement an der inneren Lauffläche entlastet ist.From Fig. 4 shows an embodiment, which the embodiment according to Fig. 3 is similar. The spherical section 17 also contains a recess balls forming a thrust ball bearing at the passage for the pin 2. On the thrust ball bearing the shoulder surface 4 of the collar 3 is supported by the helical spring 14. Between the flat surface 8 of the spherical section and the shoulder surface 4 are also Balls arranged so that both running surfaces are formed by balls, the outer running surface is relieved by the pressure element on the inner running surface.

Ein nach der Erfindung ausgebildetes stehendes Traggelenk gibt Abb. 5 wieder. Hier besteht der Kugelabschnitt30 aus einem Stück mit dem Zapfen 2. Auf der Gehäuseverschlußseite ist ein pfannenartiges Gegenlager 31 vorgesehen, gegen welches sich der Kugelabschnitt 30 über den Halbkugelkörper 32 abstützt. Den Halbkugelkörper 32 durchgreift der Kugelabschnitt mit dem Zapfenansatz 33, so daß der Halbkugelkörper denWinkelausschlägen des Zapfens2 folgen muß. Zwischen dem Halbkugelkörper und dem Kugelabschnitt liegen die Kugeln 9, von denen die einen im Grund der Ausnehmung34 liegen. Zwischen dem Laufring 10 dieser Kugeln und der Flachfläche 8 des Kugelabschnitts ist eine Schraubenfeder 35 vorgesehen. Naturgemäß sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 noch verschiedene Abwandlungen möglich, die den anderen Ausführungsbeispielen entnommen sein können.A standing ball joint designed according to the invention is shown in Fig. 5 again. Here the ball section 30 consists of one piece with the pin 2. Auf the housing closure side a pan-like counter bearing 31 is provided against which the spherical section 30 is supported via the hemispherical body 32. The hemispherical body 32 extends through the spherical section with the pin projection 33, so that the hemispherical body must follow the angular deflections of the pin 2. Between the hemispherical body and the Spherical section are the balls 9, one of which in the bottom of the recess34 lie. Between the race 10 of these balls and the flat surface 8 of the ball section a coil spring 35 is provided. Naturally, in the exemplary embodiment According to Fig. 5, various modifications are possible that the other exemplary embodiments can be taken.

Die Kugelabschnitte und die schalenartigen Einsätze im Gehäuse bestehen wahlweise aus Stahl oder aus einem geeigneten nichtmetallischen Werkstoff, z. B. verschleißfestem Kunststoff oder Phenol-Harz-Preßstoff. Außer Stahl kommen auch geeignete Nichteisenwerkstoffe, wie Bronze, Sintereisen usw., sowohl für die Kugelabschnitte als auch für die Schaleneinsätze in Frage, wobei der Kugelabschnitt aus dem einen und der Schaleneinsatz aus dem anderen Werkstoff bestehen kann.The spherical sections and the shell-like inserts exist in the housing optionally made of steel or of a suitable non-metallic material, e.g. B. wear-resistant plastic or phenolic resin molding material. Besides steel also come suitable non-ferrous materials such as bronze, sintered iron, etc., both for the spherical sections as well as for the shell inserts in question, the spherical section from the one and the shell insert can consist of the other material.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Ball joint designed as a journal bearing, in particular Ball joint hanging or standing version for steering parts of motor vehicles, in which the peg provided with a collar is rotatable through a hollow spherical surface of the joint housing resting spherical segment-shaped bearing body is inserted and is axially supported on the bearing body via a collar, the support via several pairs of surfaces sliding on top of one another are made, characterized in that that two running points each forming a pair of sliding or running surfaces are provided are, one of which is resilient and always supports, while the other comes into play only after the first has been deformed and then is an emergency running surface.

2. Journal bearing according to claim 1, characterized in that that the one running surface of a running point under resilient pressure against the support surface is on the pivot pin and during normal operation the main running surface forms.

3. journal bearing according to claim 1 and 2, characterized in that in one Recess on the side of the spherical section facing the collar of the pivot pin (5) an elastically deformable sliding ring (7) between the spherical section and the Bund (3) is provided (Fig. 1).

4. journal bearing according to claim 1 and 2, characterized characterized in that in a recess (6) of the spherical portion (5) on the Pin collar (3) facing side, expediently adjacent to pin (2), for formation the second running surface balls (9) with elastic support (11) are arranged (Fig. 2).

5. journal bearing according to claim 4, characterized in that the elastic Support formed by a ring (11) made of elastic material is (Fig. 2).

6. journal bearing according to claim 4, characterized in that between the balls or their running ring on the side of the trunnion collar (3) on the journal collar (3) supporting spring body (14) is provided (Fig. 3, 4).

7. Trunnion bearing according to one of claims 4 to 6, characterized in that the ball portion is formed by a the balls (12) and the elastic support for this containing shell (13) and on the side facing the journal collar (3) in the shell a ring (15) made of elastic material is inserted, which engages over the shell edge and rests on the surface of the pin collar facing the shell edge (Fig. 3). B. journal bearing in the form of a vertical ball joint, in which the spherical section with the journal consists of one piece, according to claim 1, characterized in that between the hemispherical body (32) resting in the pan-like counter bearing (31) on the housing closure side two spherical bodies (32) by balls (9 ) formed running surfaces are provided, one of which is supported in a central recess of the hemispherical body (32) via a spring element (35) on the flat surface of the spherical section (30) and the other between the edge surface of the hemispherical body facing the spherical section and the flat surface of the Spherical section is arranged (Fig. 5). References considered: U.S. Patent Nos. 2,388,950, 2,593,253, 2686070.