DE112011100552T5

DE112011100552T5 - Kugelgelenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112011100552T5
Application number: DE112011100552T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Kuroda; Shuji Ohmura
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: DE112011100552B4; CN102753847B; US20120301213A1; JP5165011B2; JP2011169353A; DE112011100552T9; CN102753847A; WO2011102372A1; US8657520B2

Abstract

Eine aus Harzmaterial hergestellte Lagerschale (30), die eine eingesenkte sphärische Oberfläche (31) und eine äußere Umfangsfläche (33) hat, ein Kugelzapfen (40), der einen Kugelkopfabschnitt (41) hat, der mit der eingesenkten sphärischen Oberfläche (31) drehbar in Eingriff steht, und ein Gehäuse (12), das die Lagerschale (30) aufnimmt, die von einem Öffnungsabschnitt (23) zu einer Bodenfläche (21) hin eingesetzt wird, und das eine Lagerschaleneinsetzeinheit (20) aufweist, bei welcher eine innere Umfangsfläche (22) mit einer äußeren Umfangsfläche (33) der Lagerschale (30) in Eingriff steht, sind vorgesehen, wobei ein Außendurchmesser der äußeren Umfangsfläche (33) von der Bodenfläche (21) zu dem Öffnungsabschnitt (23) hin zunimmt und ein Innendurchmesser (N) der inneren Umfangsfläche (22) von der Bodenfläche (21) zu dem Öffnungsabschnitt (23) hin zunimmt, so dass ein Schwingungs-/Gleitmoment reduziert werden kann, ohne einen elastischen Hub zu erhöhen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelgelenkvorrichtung, die in Verbindungsabschnitten von mechanischen Elementen und dergleichen bei verschiedenen Maschinen verwendet wird. Genauer ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik, die in der Lage ist, ein Vibrations-/Schiebemoment und einen elastischen Hub zu reduzieren.
Stand der Technik
Bei einem Fahrzeugstabilisator wird ein Stabilisatorstab mit Aufhängungseinrichtungen eines Fahrzeugs gekoppelt und der Fahrzeugstabilisator hat die Funktion, eine Fahrzeugstellung unter Nutzung einer Torsionsreaktionskraft des Stabilisatorstabes zu stabilisieren. Beispielsweise sind bei einem Fahrzeugstabilisator die beiden in U-Form geformten Enden des Stabilisatorstabes mit Funktionsabschnitten der Aufhängungseinrichtungen gekoppelt und die Torsionsabschnitte des Stabilisatorstabes sind an Befestigungselementen eines Fahrzeugrahmens befestigt, so dass er zur Aufnahme der Torsionsreaktionskraft konfiguriert ist.
Eine Kugelgelenkvorrichtung zum Verbinden eines Stabilisators, einer Strebe, eines Armes und dergleichen wird als eine Vorrichtung verwendet, die einen Fahrzeugstabilisator bildet (siehe beispielsweise das japanische Patent Nr. 3168229 und das japanische Patent Nr. 3369659 ).
7 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Kugelgelenkvorrichtung veranschaulicht. Wie 7 zeigt, enthält die Kugelgelenkvorrichtung 310 ein Stabelement 311 und Gehäuse 312, die an den Endabschnitten dieses Stabelements 311 integriert vorgesehen sind. Verformungsrandabschnitte 314 sind jeweils sowohl am rechten als auch am linken Seitenabschnitt des Stabelements 311 vorgesehen.
Wie 8 zeigt, umfasst das Gehäuse 312 eine Lagerschaleneinsetzeinheit 320, die in eine zylindrische Form gezogen ist und eine an einem Endabschnitt der Lagerschaleneinsetzeinheit 320 angeordnete Bodenfläche 321 aufweist. Ein Flanschabschnitt
Kurzbeschreibung der Erfindung
Eine Kugelgelenkvorrichtung, die die vorstehend erläuterte Lagerschale der Bauart mit niedrigem Moment verwendet, hat die folgenden Probleme. Das heißt, dass die Lagerschale eine Kunstharzkomponente ist, die durch Spritzguss hergestellt wird, und daher wird bedingt durch die thermische Schrumpfung während des Formvorgangs der Außendurchmesser der äußeren Umfangsfläche der Lagerschale inkonstant und die Lagerschale hat eine konische Form, die zur Öffnungsseite hin verläuft. Im Gegensatz dazu hat, wie 8 zeigt, die innere Umfangsfläche des vertieften Abschnitts des Gehäuses eine gerade Form (der Innendurchmesser ist konstant).
9 ist eine erläuternde Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Innendurchmesser einer inneren Umfangsfläche eines Gehäuses (R) und einem Außendurchmesser einer äußeren Umfangsfläche einer Lagerschale veranschaulicht. Eine herkömmliche Lagerschale (Qa) hat ein ausreichendes Verengungsmaß und daher ist ein Bereich groß, in welchem die Lagerschale und das Gehäuse in engem Kontakt miteinander stehen, was die Lagerung stabilisiert. In der Lagerschale (Qb) der Bauart mit niedrigem Moment, bei welcher das Verengungsmaß klein ist, ist der Spalt zwischen der Lagerschale und dem Gehäuse in einigen Abschnitten übermäßig groß (elastischer Hub) und der Kontakt zwischen dem Kugelzapfen und der Lagerschale wird punktuell (X). Dies äußert sich als Rattern und kann ein Faktor sein, der unangenehme Geräusche und Vibrationen verursacht. Es sei angemerkt, dass der elastische Hub eine Verformung bei Anlegen einer Last ist.
Die 10 und 11 sind erläuternde Diagramme, die die Beziehung zwischen Last und Verformung vor und nach einer Dauerfestigkeitsprüfung einer Kugelgelenkvorrichtung veranschaulichen und einen Fall einer gewöhnlichen Lagerschale und einen Fall einer Lagerschale der Bauart mit niedrigem Moment vergleichen. Wenn die innere Umfangsfläche des Gehäuses konstant ist, nimmt das Ausmaß des elastischen Hubes zu, wenn das Verengungsmaß bei Verwendung der Lagerschale der Bauart mit niedrigem Moment abnimmt, und nach dem Test ist die Lagerschale verformt, was Rattern verursacht.
12 ist ein erläuterndes Diagramm, das das Verengungsmaß und das Vibrations-/Gleitmoment des Gehäuses und der Lagerschale zeigt, die in der Kugelgelenkvorrichtung enthalten sind. Es ist zu erkennen, dass dann, wenn das Verengungsmaß vermindert wird, das Vibrations-/Gleitmoment abnimmt. 13 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Außendurchmesser einer äußeren Umfangsfläche einer Lagerschale und einem Innendurchmesser einer inneren Umfangsfläche eines Gehäuses gemäß einer ersten Modifikation zeigt, die in die Kugelgelenkvorrichtung integriert ist.
5 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Außendurchmesser einer äußeren Umfangsfläche einer Lagerschale und einem Innendurchmesser einer inneren Umfangsfläche eines Gehäuses gemäß einer zweiten Modifikation zeigt, die in die Kugelgelenkvorrichtung integriert ist.
6 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Außendurchmesser einer äußeren Umfangsfläche einer Lagerschale und einem Innendurchmesser einer inneren Umfangsfläche eines Gehäuses gemäß einer dritten Modifikation zeigt, die in die Kugelgelenkvorrichtung integriert ist.
7 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Kugelgelenkvorrichtung veranschaulicht.
8 ist eine Querschnittsansicht, die ein in die Kugelgelenkvorrichtung integriertes Gehäuse zeigt.
9 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Außendurchmesser einer äußeren Umfangsfläche einer Lagerschale und einem Innendurchmesser einer inneren Umfangsfläche eines in die Kugelgelenkvorrichtung integrierten Gehäuses zeigt.
10 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen Last und Verformung vor und nach einer Prüfung der Kugelgelenkvorrichtung veranschaulicht und einen Fall einer gewöhnlichen Lagerschale und einen Fall einer Lagerschale der Bauart mit geringem Moment vergleicht.
11 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen Last und Verformung vor und nach der Prüfung der Kugelgelenkvorrichtung veranschaulicht und den Fall der gewöhnlichen Lagerschale und den Fall der Lagerschale der Bauart mit geringem Moment vergleicht.
In der Lagerschaleneinsetzeinheit 20 ist eine Lagerschale 30 untergebracht. Beispielsweise ist diese Lagerschale 30 aus thermoplastischem Kunstharz hergestellt, wie etwa Polyacetal und Polybutylenterephthalat, und ist in zylindrischer Form mit einem Boden geformt. Die Lagerschale 30 hat eine vertiefte sphärische Oberfläche 31 in ihrem Inneren und hat Vorsprünge 32 und eine äußere Umfangsfläche 33 am Bodenabschnitt. Ein Außendurchmesser G der äußeren Umfangsfläche 33 erstreckt sich von der Bodenfläche 21 zum Öffnungsabschnitt 23.
Wie 2 zeigt, sind an der Bodenfläche der Lagerschale 30 mehrere Vorsprünge 32 an den Löchern 25 entsprechenden Positionen vorgesehen. Nachdem der Vorsprung 32 in das Loch 25 eingeführt wurde, wird ein Abschnitt 32a des Vorsprungs 32, der aus dem Loch 25 nach außen vorsteht, durch Anlegen von Wärme von außen oder durch Anlegen von Wärme durch Hochfrequenzinduktion erweicht und der Abschnitt 32a wird in axialer Richtung zusammengedrückt, wodurch die Lagerschale 30 am Gehäuse 12 befestigt wird.
Ein Kugelkopfabschnitt 41 eines Kugelzapfens 40 steht mit der eingesenkten sphärischen Oberfläche 31 der Lagerschale 30 drehbar in Eingriff. Der Kugelzapfen 40 umfasst nicht nur den Kugelkopfabschnitt 41, sondern auch einen Gewindeabschnitt 42 und einen Abschnitt 43 mit großem Durchmesser.
Unter Bezugnahme auf 3 wird hier die Beziehung zwischen dem Innendurchmesser N der inneren Umfangsfläche 22 des Gehäuses 12 und dem Außendurchmesser G der äußeren Umfangsfläche der Lagerschale 30 erläutert.
Der Außendurchmesser G der äußeren Umfangsfläche wird so geformt, dass er geringer ist als der Innendurchmesser N der inneren Umfangsfläche auf der Seite der Bodenfläche des vertieften Abschnitts, und wird so geformt, dass er größer ist als der Innendurchmesser N der inneren Umfangsfläche auf der Seite des Öffnungsabschnitts des vertieften Abschnitts.
Mit dieser Konfiguration kann ein örtlich begrenzter Kontakt vermieden werden und das Verengungsmaß wird insgesamt reduziert. Die Zunahme des elastischen Hubes kann unterdrückt werden. Als Resultat ergibt sich der Effekt der Verbesserung des Fahrkomforts des Fahrzeugs (insbesondere im Bereich sehr kleiner Amplituden). Es sei angemerkt, dass das gewöhnliche Gleitmoment/Drehmoment vorzugsweise gleich oder kleiner als 1,0 Nm ist.
Durch Steuerung des Verengungsmaßes wie vorstehend beschrieben können nicht nur das hohles Element zur Gewichtsreduzierung verwendet wird, die Hauptbelastung gleichmäßiger gemacht werden, wie bei einem Element aus Vollmaterial, und zwar unter Verwendung einer einfachen Konstruktion und eines einfachen Herstellungsverfahrens.
Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt ist. Es versteht sich, dass es möglich ist, die vorliegende Erfindung durch Anwendung von Modifikationen in vielfältiger Weise auszuführen, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Industrielle Anwendbarkeit
Eine Kugelgelenkvorrichtung kann geschaffen werden, die in der Lage ist, das Vibrations-/Gleitmoment zu reduzieren, ohne den elastischen Hub zu erhöhen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3168229 [0003]
JP 3369659 [0003]

Claims

Kugelgelenkvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält: eine Lagerschale, die aus einem Harzmaterial hergestellt ist und eine eingesenkte sphärische Oberfläche und eine äußere Umfangsfläche hat; einen Kugelzapfen, der einen Kugelkopfabschnitt hat, der mit der eingesenkten sphärischen Oberfläche drehbar in Eingriff steht; und ein Gehäuse, das die Lagerschale aufnehmen kann, die von einem Öffnungsabschnitt zu einem Bodenabschnitt hin eingesetzt wird, und einen vertieften Abschnitt aufweist, in welchem eine innere Umfangsfläche desselben mit einer äußeren Umfangsfläche der Lagerschale in Eingriff steht, wobei ein Außendurchmesser der äußeren Umfangsfläche von der Bodenfläche zu dem Öffnungsabschnitt hin zunimmt, und ein Bereich vorhanden ist, in welchem ein Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche von der Bodenfläche zu dem Öffnungsabschnitt mindestens zunimmt.
Kugelgelenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der äußeren Umfangsfläche so geformt ist, dass er kleiner ist als der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche auf der Seite der Bodenfläche des vertieften Abschnitts, und so geformt ist, dass er größer ist als der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche auf der Seite des Öffnungsabschnitts des vertieften Abschnitts.
Kugelgelenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der äußeren Umfangsfläche so geformt ist, dass er größer ist als der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche.
Kugelgelenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen dem Außendurchmesser der äußeren Umfangsfläche und dem Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche von der Bodenfläche zu dem Öffnungsabschnitt hin monoton zunimmt.