DE112019002410T5 - Druckbelastete kugelpfannenanordnung - Google Patents

Druckbelastete kugelpfannenanordnung Download PDF

Info

Publication number
DE112019002410T5
DE112019002410T5 DE112019002410.8T DE112019002410T DE112019002410T5 DE 112019002410 T5 DE112019002410 T5 DE 112019002410T5 DE 112019002410 T DE112019002410 T DE 112019002410T DE 112019002410 T5 DE112019002410 T5 DE 112019002410T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bearing
ball
housing
curved
ball stud
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112019002410.8T
Other languages
English (en)
Inventor
Glen C. Parker
Eric M. Kopsie
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.)
Federal Mogul Motorparts LLC
Original Assignee
Federal Mogul Motorparts LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US16/407,553 external-priority patent/US10584737B2/en
Application filed by Federal Mogul Motorparts LLC filed Critical Federal Mogul Motorparts LLC
Publication of DE112019002410T5 publication Critical patent/DE112019002410T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F16C11/0604Construction of the male part
    • F16C11/0609Construction of the male part made from two or more parts
    • 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
    • F16C11/0619Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part
    • F16C11/0623Construction or details of the socket member
    • F16C11/0628Construction or details of the socket member with linings
    • 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
    • F16C11/0685Manufacture of ball-joints and parts thereof, e.g. assembly of ball-joints
    • 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
    • F16C11/0619Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part
    • F16C11/0623Construction or details of the socket member
    • F16C11/0628Construction or details of the socket member with linings
    • F16C11/0633Construction or details of the socket member with linings the linings being made of plastics
    • F16C11/0638Construction or details of the socket member with linings the linings being made of plastics characterised by geometrical details
    • 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
    • F16C11/0619Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part
    • F16C11/0623Construction or details of the socket member
    • F16C11/0642Special features of the plug or cover on the blind end of the socket
    • 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
    • F16C11/068Special features relating to lubrication
    • 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
    • F16C2326/01Parts of vehicles in general
    • F16C2326/05Vehicle suspensions, e.g. bearings, pivots or connecting rods used therein

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)

Abstract

Die Kugelpfannenanordnung schließt ein Gehäuse (30) ein, das einstückig hergestellt ist und eine Innenbohrung aufweist. Die Kugelpfannenanordnung schließt auch einen Kugelbolzen (28) ein, der einen halbkugelförmigen gekrümmten Abschnitt, einen zylindrischen Abschnitt und einen Schaftabschnitt aufweist. Die Kugelpfannenanordnung schließt ferner ein Stützlager (44) und ein Austrittslager (46) ein. Ein drittes Lager (62) wird auf dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens aufgenommen. Das dritte Lager weist eine gekrümmte Außenfläche auf, die mit der gekrümmten Innenfläche von mindestens einem von Austrittslager und Stützlager zusammenwirkt, um zu ermöglichen, dass sich der Kugelbolzen und das beanspruchte Lager relativ zum Gehäuse drehen und ein Gelenk bilden können. Das dritte Lager befindet sich ebenfalls in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens, um zu ermöglichen, dass sich der Kugelbolzen relativ zum Gehäuse um die Mittelachse freier drehen kann.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Kugelpfannenanordnungen und genauer auf Kugelpfannenanordnungen zur Verwendung in Starrachsen-Aufhängungsanordnungen von Fahrzeugen.
  • Stand der Technik
  • Bei Fahrzeugen mit Starrachsen-Anordnung ist für jedes Rad ein Paar Kugelgelenke funktionsfähig mit einem Achsschenkel verbunden. Die beiden Kugelgelenke sind entlang einer vertikal verlaufenden Achse miteinander ausgerichtet und ermöglichen es dem Achsschenkel, als Reaktion auf eine Lenkeingabe von einem Fahrer um diese Achse zu schwenken, wodurch ein mit dem Achsschenkel verbundenes Rad gedreht wird. Jedes Kugelgelenk schließt ein Gehäuse ein; einen Kugelbolzen mit einem Kugelabschnitt; und mindestens ein Lager, das eine reibungsarme Grenzfläche zwischen dem Kugelbolzen und dem Gehäuse ermöglicht.
  • Wenn die Kugelgelenke einer Starrachsen-Anordnung korrekt installiert sind, so dass die Kugelmitte-Abstände der Kugelabschnitte entlang der vertikal verlaufenden Achse um einen vorgegebenen Abstand voneinander beabstandet sind, teilen sich die Kugelgelenke im Allgemeinen gleichmäßig eine axiale Last, die durch das Gewicht des Fahrzeugs ausgeübt wird. Wenn jedoch eine falsche Montage auftritt, kann eines der Kugelgelenke gezwungen werden, die gesamte nach unten gerichtete axiale Last zu tragen, während das andere Kugelgelenk eine nach oben gerichtete Last erfährt. In diesem Zustand, in dem entgegengesetzte axiale Belastungen auf die Kugelgelenke ausgeübt werden, kann es aufgrund hoher Kontaktdrücke zwischen den Kugelabschnitten der Kugelbolzen und den Lagern zu einer Erhöhung des Drehwiderstands oder Drehmoments kommen, wodurch das Lenken erschwert wird.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
  • Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Kugelpfannenanordnung zur Verwendung in einer Starrachsen-Anordnung. Die Kugelpfannenanordnung schließt ein Gehäuse ein, das eine Innenfläche und eine untere Wand aufweist, die einstückig gefertigt sind und eine Innenbohrung umgeben, die sich entlang einer Mittelachse erstreckt. Die Kugelpfannenanordnung schließt auch einen Kugelbolzen ein, der einen halbkugelförmig gekrümmten Abschnitt, einen zylindrischen Abschnitt und einen Schaftabschnitt aufweist. Der halbkugelförmig gekrümmte Abschnitt und der zylindrische Abschnitt sind in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet. Der Schaftabschnitt ragt durch ein der unteren Wand gegenüberliegendes offenes Ende des Gehäuses aus der Innenbohrung heraus. Die Kugelpfannenanordnung schließt ferner ein Stützlager und ein Austrittslager ein, die beide in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen sind und die beide jeweils eine gekrümmte Innenfläche aufweisen. Ein drittes Lager ist auf dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens aufgenommen. Das dritte Lager weist eine gekrümmte Außenfläche auf, die mit der gekrümmten Innenfläche von mindestens einem von Austrittslager und Stützlager zusammenwirkt, um zu ermöglichen, dass sich der Kugelbolzen und das Lager relativ zum Gehäuse drehen und ein Gelenk bilden können. Das dritte Lager befindet sich ebenfalls in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens, um zu ermöglichen, dass sich der Kugelbolzen relativ zum Gehäuse um die Mittelachse freier drehen kann.
  • Für den Fall, dass die beiden Kugelbolzen in die Starrachsen-Anordnung falsch eingebaut sind, so dass der vertikale Abstand zwischen den Kugelbolzen nicht innerhalb vorgeschriebener Toleranzen liegt, ermöglicht das dritte Lager, im Gegensatz zu anderen bekannten Kugelpfannenanordnungen, bei denen der Kugelbolzen gegen Drehung eingeschränkt werden kann, dass die relative Drehung zwischen dem Gehäuse und dem Kugelbolzen mit geringer Einschränkung fortgesetzt wird.
  • Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist der Kugelbolzen eine ebene erste Oberfläche auf, die sich zwischen dem halbkugelförmig gekrümmten Abschnitt und dem zylindrischen Abschnitt erstreckt; wobei das dritte Lager eine zweite ebene Oberfläche aufweist; und wobei die erste und die zweite planare Oberfläche in Oberflächen-zu-Oberflächen-Kontakt miteinander sind.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das dritte Lager axial zwischen dem Stützlager und dem Austrittslager angeordnet.
  • Gemäß einem noch weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung befindet sich das dritte Lager in einer lockeren Passung mit dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Tellerfeder in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen und elastisch verformt, um eine Axialkraft auf das Ausgangslager auszuüben, um die gekrümmte Innenfläche des Ausgangslagers gegen die gekrümmte Außenfläche des dritten Lagers vorzuspannen.
  • Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der halbkugelförmig gekrümmte Abschnitt des Kugelbolzens im Allgemeinen hemisphärisch.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Starrachsen-Anordnung in einem Fahrzeug. Die Starrachsen-Anordnung schließt eine Achse, einen Achsschenkel und ein Paar der Kugelpfannenanordnungen, wie vorstehend beschrieben, ein.
  • Noch ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Instandsetzung einer Starrachsen-Anordnung. Das Verfahren schließt den Schritt des Entfernens einer zuvor verwendeten Kugelpfannenanordnung aus einer Öffnung einer Achse oder eines Achsschenkels ein. Das Verfahren fährt mit dem Schritt des Einsetzens der oben beschriebenen Kugelpfanne in die Öffnung fort.
  • Figurenliste
  • Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden schneller gewürdigt, wenn sie in Verbindung mit der folgenden Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen, beiliegenden Ansprüche und beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen:
    • 1 eine perspektivische und teilweise Explosionsansicht einer Starrachsen-Aufhängungsanordnung ist, die ein Paar Kugelgelenke einschließt, die gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung konstruiert sind;
    • 2 eine Vorderansicht eines der Kugelgelenks von 1 ist;
    • 3 eine Explosions- und teilweise Querschnittsansicht des Kugelgelenks von 2 ist;
    • 4 eine Querschnittsansicht eines Gehäuses des Kugelgelenks von 2 ist;
    • 5 eine Querschnittsansicht des Kugelgelenks von 2 ist;
    • 6 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Kugelgelenks von 5 ist;
    • 7 eine weitere vergrößerte Ansicht eines anderen Abschnitts des Kugelgelenks von 5 ist; und
    • 8 eine Querschnitts- und Teilansicht des Kugelgelenks von 5 ist und einen Schmiermittel-Strömungsweg veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Bezugnehmend auf die Figuren ist eine Starrachsen-Anordnung 20 für ein Fahrzeug im Allgemeinen in 1 gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten angeben. Wie gezeigt, schließt die Starrachsen-Anordnung 20 eine Achse 22, die sich seitlich über ein Fahrzeug erstreckt, und einen Achsschenkel 24, der eine Radnabe (nicht gezeigt) stützt, ein. Ein Paar Kugelpfannen-Anordnungen (im Folgenden als Kugelgelenke 26 bezeichnet) verbindet den Achsschenkel 24 funktionsfähig mit der Achse 22. Die Kugelgelenke 26 weisen jeweilige Kugelbolzen 28 auf, die entlang einer gemeinsamen vertikalen Achse miteinander ausgerichtet sind, damit der Achsschenkel 24 als Reaktion auf eine Lenkeingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs relativ zur Achse 22 um die vertikale Achse schwenken kann. Die Kugelgelenke 26 sind vorzugsweise identisch oder ähnlich aufgebaut, um Fehler beim Einbau der Kugelgelenke 26 in die Starrachsen-Anordnung 20 zu reduzieren. Jedes Kugelgelenk 26 weist ein Gehäuse 30 auf, das entweder mit dem Achsschenkel 24 oder der Achse 22 fest verbunden ist, und einen Kugelbolzen 28, der fest mit dem anderen verbunden ist.
  • Bezugnehmend auf 3 weist das Gehäuse 30 für jedes der Kugelgelenke 26 eine Innenfläche auf, die eine Innenbohrung umgibt, die sich entlang einer Mittelachse A von einer unteren Wand 32 an einem geschlossenen ersten Ende des Gehäuses 30 zu einem offenen zweiten Ende des Gehäuses 30 erstreckt. Die untere Wand 32 weist eine Schmiermittelöffnung auf, die ein Schmiernippel 34 (auch Zerk-Fitting genannt) aufnimmt, um Schmiermittel, wie etwa Fett, in die Innenbohrung zu befördern, um sowohl die Komponenten des Kugelgelenks 26 zunächst zu schmieren als auch das Kugelgelenk 26 im Rahmen einer routinemäßigen Wartung erneut zu schmieren. Das Gehäuse 30 ist vorzugsweise einstückig aus Metall, wie etwa Stahl oder einer Stahllegierung, hergestellt und kann durch jedes geeignete Verfahren oder jede Kombination von Verfahren geformt werden, einschließlich, zum Beispiel, Schmieden, Gießen, Bearbeiten usw. In der beispielhaften Ausführungsform weist das Gehäuse 30 eine kartuschenartige Konstruktion auf, die zum Einpressen in eine Öffnung in der Achse 22 (in 1 gezeigt) oder dem Achsschenkel 24 (ebenfalls in 1 gezeigt) konfiguriert ist.
  • Wie in 4 gezeigt, weist die Innenbohrung des Gehäuses 30 einen fortschreitend zunehmenden Durchmesser von der unteren Wand 32 zu dem offenen zweiten Ende auf. Insbesondere weist die Innenbohrung seriell einen ersten Abschnitt 36 mit einem im Allgemeinen konstanten ersten Durchmesser D1 angrenzend an die untere Wand 32, einen zweiten Abschnitt 38 mit einem fortschreitend zunehmenden Durchmesser und einen dritten Abschnitt 40 mit einem im Allgemeinen konstanten zweiten Durchmesser D2 angrenzend an das offene zweite Ende auf. Wie gezeigt, ist der zweite Durchmesser D2 des dritten Abschnitts 40 größer als der erste Durchmesser D1 des ersten Abschnitts 36. Im zweiten Abschnitt 38 ist die Innenfläche des Gehäuses 30 gekrümmt, um den Durchmesser des zweiten Abschnitts 38 in einer axialen Richtung zum offenen zweiten Ende hin zu vergrößern. Zwischen dem zweiten und dritten Abschnitt 38, 40 der Innenbohrung hat das Gehäuse 30 eine Schulter 42, die dem offenen zweiten Ende zugewandt ist.
  • Bezugnehmend auf 3 schließt das Kugelgelenk 26 ein Stützlager 44 und ein Austrittslager 46 ein, die in der Innenbohrung des Gehäuses 30 angeordnet sind. Die Stütz- und Austrittslager 44, 46 weisen jeweils halbkugelförmig gekrümmte Lagerflächen 48, 50 auf, die so geformt sind, dass sie eine reibungsarme Grenzfläche zwischen dem Gehäuse 30 und dem Kugelbolzen 28 bereitstellen, wodurch ermöglicht wird, dass sich das Gehäuse 30 und der Kugelbolzen 28 während des Betriebs des Fahrzeugs relativ zueinander drehen und ein Gelenk bilden können.
  • Das Stützlager 44 wird in dem ersten Abschnitt 36 der Innenbohrung aufgenommen und weist eine halbkugelförmig gekrümmte erste Lagerfläche 48 auf, die dem offenen zweiten Ende des Gehäuses 30 axial zugewandt ist. Das Stützlager 44 weist auch eine Außenfläche mit einem Außendurchmesser auf, der kleiner als der erste Durchmesser D1 (in 4 gezeigt) des ersten Abschnitts 36 (ebenfalls in 4 gezeigt) ist, um einen Spalt (in 6 vergrößert) zwischen der Außenfläche des Stützlagers 44 und einer Innenfläche des Gehäuses 30 darzustellen. Somit wird dem Stützlager 44 ermöglicht in einer radialen Richtung innerhalb des ersten Abschnitts 36 der Innenbohrung innerhalb von Begrenzungen zu schwimmen, die durch den Spalt festgelegt sind. Das Stützlager 44 schließt auch eine Schmiermittelöffnung ein, die mit der Schmiermittelöffnung der unteren Wand 32 des Gehäuses 30 ausgerichtet ist. Die erste Lagerfläche 48 der beispielhaften Ausführung ist mit einer Vielzahl von daran ausgebildeten ersten Nuten zur Verteilung eines Schmiermittels aus der Schmiermittelöffnung in den zweiten Abschnitt 38 der Innenbohrung versehen.
  • Eine Anlaufscheibe 52 ist im ersten Abschnitt 36 der Innenbohrung zwischen dem Stützlager 44 und der unteren Wand 32 des Gehäuses 30 positioniert, um eine reibungsarme Grenzfläche zwischen dem Stützlager 44 und der unteren Wand 32 bereitzustellen, wodurch dem Stützlager 44 ermöglicht wird, sich freier innerhalb der Innenbohrung des Gehäuses 30 zu bewegen. In der beispielhaften Ausführungsform weist eine untere Oberfläche des Stützlagers 44 gegenüber der gekrümmten ersten Lagerfläche 48 eine Vielzahl von Schmiermittelkanälen zum Befördern des Schmiermittels zwischen dem Stützlager 44 und der Anlaufscheibe 52 auf, um die Reibung zwischen dem Stützlager 44 und der Anlaufscheibe 52 weiter zu reduzieren. Die Anlaufscheibe 52 ist vorzugsweise aus Metall oder einem Polymermaterial hergestellt und kann durch jedes geeignete Verfahren geformt werden.
  • Der Kugelbolzen 28 weist einen zylindrischen Abschnitt 54, einen Schaftabschnitt 56 und einen halbkugelförmig gekrümmten Abschnitt 58 auf. In der beispielhaften Ausführung ist der halbkugelförmig gekrümmte Abschnitt im Allgemeinen hemisphärisch (d. h. etwa eine halbe Kugel) und wird daher im Folgenden als „Halbkugelabschnitt 58“ bezeichnet. Der Halbkugelabschnitt 58 und der zylindrische Abschnitt 54 sind vollständig in der Innenbohrung des Gehäuses 30 angeordnet, und der Schaftabschnitt 56 ragt durch das offene zweite Ende des Gehäuses 30 aus der Innenbohrung heraus. Der Kugelbolzen 28 weist ferner eine erste ebene Oberfläche 60 auf, die ringförmig ausgebildet ist und sich zwischen etwa einem Äquator des Halbkugelabschnitts 58 und dem zylindrischen Abschnitt 54 erstreckt. Wenn sich der Kugelbolzen 28 in der in 5 gezeigten vertikalen Ausrichtung befindet, liegt die erste ebene Oberfläche 60 in einer Ebene, die senkrecht zur Mittelachse A ist. In einer axialen Richtung weist der zylindrische Abschnitt 54 einen konstanten Durchmesser von der ersten ebenen Oberfläche 60 zum Schaftabschnitt 56 auf. Der Schaftabschnitt 56 erstreckt sich zu einem distalen Ende, das mit einem Gewinde versehen ist, um eine Mutter aufzunehmen, um den Kugelbolzen 28 fest mit der Achse 22 (in 1 gezeigt) oder dem Achsschenkel 24 (ebenfalls in 1 gezeigt) zu verbinden.
  • Ein drittes Lager 62, das als separates Teil aus dem Kugelbolzen 28 gefertigt ist, erstreckt sich ringförmig um den zylindrischen Abschnitt 54 des Kugelbolzens 28. In axialer Richtung befindet sich das dritte Lager 62 zwischen Stütz- und Austrittslagern 44, 46. Das dritte Lager 62 weist eine gekrümmte Außenfläche mit einem ähnlichen Krümmungsradius wie dem Halbkugelabschnitt 58 des Kugelbolzens 28 auf. Somit definieren das dritte Lager 62 und der Halbkugelabschnitt 58 des Kugelbolzens 28 zusammen eine Kugel, oder im Allgemeinen halbkugelförmige Form. Das dritte Lager 62 weist eine zweite ebene Oberfläche 64 auf, die ringförmig ist und die in Oberflächen-zu-Oberflächen- und Gleitkontakt mit der ersten ebenen Oberfläche 60 des Kugelbolzens 28 ist. Das dritte Lager 62 befindet sich in einer Spielpassungsbeziehung mit dem Kugelbolzen 28, so dass es sich frei um den Kugelbolzen 28 um die Mittelachse a drehen kann. Das dritte Lager 62 ist vorzugsweise einstückig aus Metall, wie etwa Stahl oder einer Stahllegierung, hergestellt und kann durch jeden geeigneten Vorgang geformt werden.
  • Im dritten Abschnitt 40 der Innenbohrung ist ein Radialring 66 angeordnet, der an die Schulter 42 des Gehäuses 30 angrenzt. Der Radialring 66 ist ein vom Stützlager 44 separates Teil und axial davon durch einen Spalt im zweiten Abschnitt 38 der Innenbohrung beabstandet. Der Radialring 66 ist ringförmig und weist eine radial nach innen weisende Oberfläche auf, die in Gleitkontakt mit dem Halbkugelabschnitt 58 des Kugelbolzens 28 und/oder dem dritten Lager 62 steht, um Radialkräfte zwischen dem Kugelbolzen 28 und dem Gehäuse 30 zu übertragen. In der beispielhaften Ausführung schließt die Innenfläche des Radialrings 66 eine Vielzahl von Schmiernuten ein, um Schmiermittel in der Innenbohrung axial über den Radialring 66 zu befördern. Ein Spalt zwischen dem Stützlager 44 und dem Radialring 66 wirkt als Schmiermittelreservoir, welches das Schmiermittel enthält.
  • Das Austrittslager 46 wird in dem dritten Abschnitt 40 der Innenbohrung aufgenommen, und seine zweite gekrümmte Lagerfläche 50 ist in Gleitkontakt mit der gekrümmten Außenfläche des dritten Lagers 62, um zu ermöglichen, dass sich das dritte Lager 62 und der Kugelbolzen 28 während des Betriebs des Fahrzeugs relativ zu dem Gehäuse 30 drehen und ein Gelenk bilden können. In der beispielhaften Ausführung weist die zweite gekrümmte Lagerfläche 50 des Austrittslagers 46 eine Vielzahl von Schmiernuten zur Verteilung des Schmiermittels über die Kontaktfläche zwischen dem Austrittslager 46 und dem dritten Lager 62 auf. Das Austrittslager 46 hat eine im Allgemeinen flache oder ebene obere Oberfläche, die dem offenen zweiten Ende des Gehäuses 30 zugewandt ist.
  • Während des Betriebs des Fahrzeugs stellt diese Anordnung der Komponenten innerhalb der Innenbohrung sicher, dass der Radialring 66 alle, oder im Wesentlichen alle, Radialkräfte zwischen dem Kugelbolzen 28 und dem Gehäuse 30 überträgt, während die Stütz- und Austrittslager 44, 46 alle, oder im Wesentlichen alle, Axialkräfte zwischen dem Kugelbolzen 28 und dem Gehäuse 30 übertragen.
  • Das Kugelgelenk 26 schließt ferner eine Staubmanschette 68 ein, die gegen das Gehäuse 30 und gegen den Schaftabschnitt 56 des Kugelbolzens 28 abgedichtet ist, um das Schmiermittel im Inneren des Kugelgelenks 26 zu behalten und um Verunreinigungen außerhalb des Kugelgelenks 26 zu halten. Die Staubmanschette 68 schließt ein erstes Manschettenende ein, das einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch mit einer Feder 70 (am besten in 7 gezeigt) in der Form eines Belleville-Tellers 70 (auch als Tellerfeder bekannt) darstellt, der innerhalb eines Manschettenkörpers an dem sich radial nach außen erstreckenden Flansch eingeschlossen ist. Der sich radial nach außen erstreckende Flansch steht in Oberflächen-zu-Oberflächen-Kontakt mit der flachen oberen Oberfläche des Austrittslagers 46. Der Manchettenkörper ist aus einem flexiblen Dichtungsmaterial, wie Gummi oder einem Kunststoffmaterial, hergestellt, um es der Staubmanschette 68 zu ermöglichen, sich zu biegen, wenn das Gehäuse 30 und der Kugelbolzen 28 relativ zueinander ein Gelenk bilden und die dadurch hergestellten Dichtungen aufrechterhalten.
  • Eine Abdeckplatte 72 ist auf einer gegenüberliegenden Seite des sich radial nach außen erstreckenden Flansches der Staubmanschette 68 positioniert. Das Gehäuse 30 wird verformt (wie etwa durch Gesenkschmieden), um eine sich radial nach innen erstreckende Lippe 74 zu darzustellen, welche die Abdeckplatte 72 und den sich radial nach außen erstreckenden Flansch der Staubmanschette 68 zwischen der sich radial nach innen erstreckenden Lippe 74 und dem Austrittslager 46 einschließt. Das Verformen des Gehäuses 30 hat auch die Wirkung, die Tellerfeder 70 elastisch zusammenzudrücken, um eine Vorspannkraft auf das Ausgangslager 46 auszuüben, um die gekrümmte Lagerfläche des Ausgangslagers 46 vorzuspannen, wodurch die gekrümmte zweite Außenfläche 50 des dritten Lagers 62 vorgespannt wird.
  • Für den Fall, dass die beiden Kugelgelenke 26 in die Starrachsen-Anordnung 20 falsch eingebaut sind, so dass der vertikale Abstand zwischen den Kugelbolzen 28 nicht innerhalb vorgeschriebener Toleranzen liegt, wird einer der Kugelbolzen 28 schließlich die gesamte oder im Wesentlichen die gesamte vertikale Last durch das Gewicht des Fahrzeugs aufnehmen. Wenn dies der Fall ist, konzentrieren sich bei dem Kugelgelenk 26, das die größere Last trägt, die axialen Lasten nur auf einen kleinen Abschnitt der Kontaktfläche zwischen dem dritten Lager 62 und dem Austrittslager 46, wodurch an dieser Stelle eine sehr hohe Druckkraft erzeugt wird. Eine solche Druckkraft kann eine relative Drehung zwischen dem dritten Lager 62 und dem Gehäuse 30 einschränken. Eine relative Drehung zwischen dem Kugelbolzen 28 und dem Gehäuse 30 ist jedoch aufgrund des großen Oberflächen-zu-Oberflächen-Kontaktbereichs zwischen den jeweils ersten und zweiten ebenen Flächen 60, 64 des Kugelbolzens 28 und des dritten Lagers 62 noch ohne übermäßige Reibung möglich. Somit ermöglicht das dritte Lager 62, dass sich der Kugelbolzen 28 und das Gehäuse 30 immer noch relativ zueinander drehen. Die zylindrische Form des zylindrischen Abschnitts 54 des Kugelbolzens 28 stellt sicher, dass alle Axialkräfte zwischen dem dritten Lager 62 und dem Kugelbolzen 28 zwischen den ersten und zweiten ebenen Flächen 60, 64 übertragen und über diese verteilt werden.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Instandsetzung einer Starrachsen-Anordnung 20, wie etwa der in 1 gezeigten Starrachsen-Anordnung 20. Das Verfahren schließt den Schritt des Entfernens eines zuvor abgenutzten Kugelgelenks aus einer Öffnung in entweder der Achse 22 oder dem Achsschenkel 24 ein. Das Verfahren fährt mit dem Schritt des Einsetzens eines neuen Kugelgelenks 26, wie etwa des vorstehend erörterten und in den 2-8 gezeigten Kugelgelenks 26, in die Öffnung fort.
  • Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der vorstehend beschriebenen Lehren möglich und können innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche anders als ausdrücklich beschrieben ausgeführt werden. Außerdem ist zu verstehen, dass alle Merkmale aller Ansprüche und alle Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, solange sie einander nicht widersprechen. Es versteht sich ferner, dass die Verwendung von Richtungsbegriffen wie etwa „obere(r)“, „untere(r)“, „oben“ und „unten“ sich auf die Ausrichtungen bestimmter Merkmale in den Zeichnungen beziehen und keine bestimmte Ausrichtung erfordern sollen.

Claims (15)

  1. Kugelpfannenanordnung, umfassend: ein Gehäuse mit einer Innenfläche und einer unteren Wand, die einstückig gefertigt sind und eine Innenbohrung umgeben, die sich entlang einer Mittelachse erstreckt; einen Kugelbolzen mit einem halbkugelförmig gekrümmten Abschnitt und einem zylindrischen Abschnitt und einem Schaftabschnitt, wobei der halbkugelförmig gekrümmte Abschnitt und der zylindrische Abschnitt in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet sind und der Schaftabschnitt durch ein offenes Ende des Gehäuses gegenüber der unteren Wand aus der Innenbohrung herausragt; ein Stützlager und ein Austrittslager, die in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen werden, wobei sowohl das Stütz- als auch das Austrittslager jeweils gekrümmte Innenflächen aufweisen; ein drittes Lager, das auf dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens aufgenommen wird und eine gekrümmte Außenfläche aufweist, die mit der gekrümmten Innenfläche von mindestens einem von Austrittslager und Stützlager zusammenwirkt, um zu ermöglichen, dass sich der Kugelbolzen und das dritte Lager relativ zum Gehäuse drehen und ein Gelenk bilden können; und wobei das dritte Lager in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens steht, um dem Kugelbolzen zu ermöglichen, sich freier relativ zu dem Gehäuse um die Mittelachse zu drehen.
  2. Kugelpfannenanordnung wie in Anspruch 1 aufgeführt, wobei der Kugelbolzen eine erste ebene Oberfläche aufweist, die sich zwischen dem halbkugelförmig gekrümmten Abschnitt und dem zylindrischen Abschnitt erstreckt, wobei das dritte Lager eine zweite ebene Oberfläche aufweist und wobei die erste und die zweite planare Oberfläche in Oberflächen-zu-Oberflächen-Kontakt miteinander stehen.
  3. Kugelpfannenanordnung wie in Anspruch 1 aufgeführt, wobei das dritte Lager axial zwischen dem Stützlager und dem Austrittslager angeordnet ist.
  4. Kugelpfannenanordnung wie in Anspruch 1 aufgeführt, wobei sich das dritte Lager in einer lockeren Passung mit dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens befindet.
  5. Kugelpfannenanordnung wie in Anspruch 1 aufgeführt, ferner eine Tellerfeder einschließend, die in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen wird und elastisch verformt wird, um eine Axialkraft auf das Ausgangslager auszuüben, um die gekrümmte Innenfläche des Ausgangslagers gegen die gekrümmte Außenfläche des dritten Lagers vorzuspannen.
  6. Kugelpfannenanordnung wie in Anspruch 1 aufgeführt, wobei der halbkugelförmig gekrümmte Abschnitt des Kugelbolzens im Allgemeinen hemisphärisch ist.
  7. Starrachsen-Anordnung in einem Fahrzeug, umfassend: eine Achse; einen Achsschenkel; ein Paar Kugelpfannenanordnungen, die den Achsschenkel funktionell mit der Achse verbinden und ermöglichen, dass sich der Achsschenkel relativ zu der Achse um eine vertikale Achse dreht; und jede der Kugelpfannenanordnungen Folgendes umfasst; ein Gehäuse mit einer Innenfläche und einer unteren Wand, die einstückig gefertigt sind und eine Innenbohrung umgeben, die sich entlang einer Mittelachse erstreckt; einen Kugelbolzen mit einem halbkugelförmig gekrümmten Abschnitt und einem zylindrischen Abschnitt und einem Schaftabschnitt, wobei der halbkugelförmig gekrümmte Abschnitt und der zylindrische Abschnitt in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet sind und der Schaftabschnitt durch ein offenes Ende des Gehäuses gegenüber der unteren Wand aus der Innenbohrung herausragt; ein Stützlager und ein Austrittslager, die in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen werden, wobei sowohl das Stütz- als auch das Austrittslager jeweils gekrümmte Innenflächen aufweisen; ein drittes Lager, das auf dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens aufgenommen wird und eine gekrümmte Außenfläche aufweist, die mit der gekrümmten Innenfläche von mindestens einem von Austrittslager und Stützlager zusammenwirkt, um zu ermöglichen, dass sich der Kugelbolzen und das dritte Lager relativ zum Gehäuse drehen und ein Gelenk bilden können; und wobei das dritte Lager in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens steht, um dem Kugelbolzen zu ermöglichen, sich freier relativ zu dem Gehäuse um die Mittelachse zu drehen.
  8. Starrachsen-Anordnung wie in Anspruch 7 aufgeführt, wobei der Kugelbolzen eine erste ebene Oberfläche aufweist, die sich zwischen dem halbkugelförmig gekrümmten Abschnitt und dem zylindrischen Abschnitt erstreckt, wobei das dritte Lager eine zweite ebene Oberfläche aufweist und wobei die erste und die zweite ebene Oberfläche in Oberflächenkontakt miteinander stehen.
  9. Starrachsen-Anordnung wie in Anspruch 7 aufgeführt, wobei das dritte Lager axial zwischen dem Stützlager und dem Austrittslager angeordnet ist.
  10. Starrachsen-Anordnung wie in Anspruch 7 aufgeführt, wobei das dritte Lager in einer lockeren Passung mit dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens steht.
  11. Starrachsen-Anordnung wie in Anspruch 7 aufgeführt, ferner eine Tellerfeder einschließend, die in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen wird und elastisch verformt wird, um eine Axialkraft auf das Ausgangslager auszuüben, um die gekrümmte Innenfläche des Ausgangslagers gegen die gekrümmte Außenfläche des dritten Lagers vorzuspannen.
  12. Starrachsen-Anordnung wie in Anspruch 7 aufgeführt, wobei der halbkugelförmig gekrümmte Abschnitt des Kugelbolzens im Allgemeinen hemisphärisch geformt ist.
  13. Verfahren zur Instandsetzung einer Starrachsen-Anordnung, die folgenden Schritte umfassend: Entfernen einer zuvor verwendeten Kugelpfannenanordnung aus einer Öffnung einer Achse oder eines Achsschenkels; Einsetzen einer Kugelpfannenanordnung in die Öffnung, wobei die Kugelpfannenanordnung Folgendes umfasst: ein Gehäuse mit einer Innenfläche und einer unteren Wand, die einstückig gefertigt sind und eine Innenbohrung umgeben, die sich entlang einer Mittelachse erstreckt; einen Kugelbolzen mit einem halbkugelförmig gekrümmten Abschnitt und einem zylindrischen Abschnitt und einem Schaftabschnitt, wobei der halbkugelförmig gekrümmte Abschnitt und der zylindrische Abschnitt in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet sind und der Schaftabschnitt durch ein offenes Ende des Gehäuses gegenüber der unteren Wand aus der Innenbohrung herausragt; ein Stützlager und ein Austrittslager, die in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen werden, wobei sowohl das Stütz- als auch das Austrittslager jeweils gekrümmte Innenflächen aufweisen; ein drittes Lager, das auf dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens aufgenommen wird und eine gekrümmte Außenfläche aufweist, die mit der gekrümmten Innenfläche von mindestens einem von Austrittslager und Stützlager zusammenwirkt, um zu ermöglichen, dass sich der Kugelbolzen und das dritte Lager relativ zum Gehäuse drehen und ein Gelenk bilden können; und wobei sich das dritte Lager in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt des Kugelbolzens befindet, um zu ermöglichen, dass sich der Kugelbolzen relativ zu dem Gehäuse um die Mittelachse freier drehen kann.
  14. Verfahren wie in Anspruch 13 aufgeführt, wobei der Kugelbolzen eine erste ebene Oberfläche aufweist, die sich zwischen dem halbkugelförmig gekrümmten Abschnitt und dem zylindrischen Abschnitt erstreckt, wobei das dritte Lager eine zweite ebene Oberfläche aufweist und wobei die erste und die zweite ebene Oberfläche in Oberflächen-zu-Oberflächen-Kontakt miteinander stehen.
  15. Kugelpfannenanordnung wie in Anspruch 1 aufgeführt, wobei das dritte Lager axial zwischen dem Stützlager und dem Austrittslager angeordnet ist.
DE112019002410.8T 2018-05-11 2019-05-10 Druckbelastete kugelpfannenanordnung Pending DE112019002410T5 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862670035P 2018-05-11 2018-05-11
US62/670,035 2018-05-11
US16/407,553 US10584737B2 (en) 2016-03-15 2019-05-09 Compression loaded ball socket assembly
US16/407,553 2019-05-09
PCT/US2019/031640 WO2019217768A1 (en) 2018-05-11 2019-05-10 Compression loaded ball socket assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112019002410T5 true DE112019002410T5 (de) 2021-02-11

Family

ID=66641502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112019002410.8T Pending DE112019002410T5 (de) 2018-05-11 2019-05-10 Druckbelastete kugelpfannenanordnung

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN112041572B (de)
DE (1) DE112019002410T5 (de)
WO (1) WO2019217768A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10371195B2 (en) * 2016-06-01 2019-08-06 Federal-Mogul Motorparts Llc Socket assembly and method of making a socket assembly

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2054082A (en) * 1934-02-26 1936-09-15 Thompson Prod Inc Joint and process of making same
US2846252A (en) * 1954-05-25 1958-08-05 Thompson Prod Inc Impregnated bearing metal joint
DE1088824B (de) * 1959-07-22 1960-09-08 Ehrenreich & Cie A Traggelenk fuer die Radaufhaengung von Kraftfahrzeugen
US3091486A (en) * 1960-07-14 1963-05-28 Gen Motors Corp Ball joint
JPH01299314A (ja) * 1988-05-24 1989-12-04 Toyota Motor Corp ボールジョイント
US10371195B2 (en) * 2016-06-01 2019-08-06 Federal-Mogul Motorparts Llc Socket assembly and method of making a socket assembly
CN211778499U (zh) * 2018-05-11 2020-10-27 费德罗-莫格尔马达部件有限责任公司 球窝组件和车辆中的实心车桥组件

Also Published As

Publication number Publication date
CN112041572B (zh) 2023-08-25
WO2019217768A1 (en) 2019-11-14
CN112041572A (zh) 2020-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4211897A1 (de) Kugelgelenk für Teile der Lenkung oder Radaufhängung von Kraftfahrzeugen
DE102007022622A1 (de) Anschlagvorrichtung für Fahrzeugfederung mit verstärkter Dichtheit
DE2365662A1 (de) Kugelgelenk
EP1463891A1 (de) Kugelgelenk
DE112005002498T5 (de) Radlager-Stützanordnung
DE602004000830T2 (de) Kreuzgelenk mit Axiallager zur Halterung der Lagerbuchse
DE112019003571T5 (de) Kugelpfannenbaugruppe mit gepresster abdeckplatte und verfahren zu ihrer herstellung
DE10144624A1 (de) Axiallageranordnung mit Vorlastfeder
DE102014215000B4 (de) Dichtung für ein Wälzlager, Kreuzgelenk und Lagerbüchse mit der Dichtung
DE102020207844A1 (de) Kugelgelenk mit mehrteiligem kugelzapfen
DE602004000828T2 (de) Kreuzgelenk
DE102016218792A1 (de) Axiallager sowie Achsschenkel-Lageranordnung und deren Verwendung
DE112019002410T5 (de) Druckbelastete kugelpfannenanordnung
DE112018004085T5 (de) Verbesserte kugelpfannenbaugruppe und verfahren zur herstellung
DE102017206513B4 (de) Gelenkwelle
DE102018118166B4 (de) Kartuschenlager mit lagerfett-einstellelement
DE102011076091A1 (de) Gelenklager zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften
WO2005124169A1 (de) Zentralgelenk für einen dreieckslenker von kraftfahrzeugen
DE10151957B4 (de) Vorrichtung zum Beschränken des Winkelverschiebungsausmasses in stationären CV-Kugelgelenken
DE112020001119T5 (de) Halterungsbaugruppe und verfahren zur herstellung einer halterungsbaugruppe
DE112019001179T5 (de) Verbesserte Buchsenbaugruppe und Herstellungsverfahren
DE112019001170T5 (de) Verbesserte Buchsenbaugruppe und Herstellungsverfahren
DE112006003396T5 (de) Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad und Achsmodul mit einer solchen Lagervorrichtung
EP1225355B1 (de) Dichtungssystem für ein Lager eines Kreuzgelenkes
DE102008024621B4 (de) Kreuzgelenk für eine Lenksäule eines Kraftfahrzeuges