DE112020001119T5

DE112020001119T5 - Halterungsbaugruppe und verfahren zur herstellung einer halterungsbaugruppe

Info

Publication number: DE112020001119T5
Application number: DE112020001119.4T
Authority: DE
Inventors: Donald Richard Doherty
Original assignee: Federal Mogul Motorparts LLC
Current assignee: Federal Mogul Motorparts LLC
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2021-12-30
Also published as: WO2020185644A1; US11542981B2; US20200284291A1; CN113227590A

Abstract

Die Baugruppe umfasst ein Gehäuse, das eine Innenbohrung und einen Kugelzapfen aufweist, der einen Kugelabschnitt mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Halbkugeln hat. Eine Lagerbaugruppe ist in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet und weist eine gekrümmte erste Lagerfläche auf, die nur mit der ersten Halbkugel des Kugelabschnitts in gleitendem Kontakt steht. Die Kugelpfannenbaugruppe umfasst auch eine gekrümmte zweite Lagerfläche, die sich an einem anderen Bauteil als die Lagerbaugruppe befindet und in gleitendem Kontakt mit der zweiten Halbkugel des Kugelabschnitts ist. Die Lagerbaugruppe hat einen Kunststoffabschnitt und eine Vielzahl von Metallsegmenten. Die Metallsegmente bilden zusammen die erste Lagerfläche und sind fest mit dem Kunststoffabschnitt verbunden. Der Kunststoffabschnitt ermöglicht es den Metallsegmenten, sich einzeln relativ zueinander zu bewegen, um gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens zu sitzen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 8. März 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Serial No. 16/296,969 mit dem Titel „SOCKET ASSEMBLY AND METHOD OF MAKING A SOCKET ASSEMBLY“, deren gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Halterungsbaugruppen und im Besonderen auf Halterungsbaugruppen für Fahrzeugaufhängungs- und -lenkungssysteme.
2. Stand der Technik
Kugelpfannenbaugruppen, wie sie in Fahrzeugaufhängungs- und -lenkungssystemen verwendet werden, umfassen typischerweise einen Kugelzapfen, der relativ zu einem Gehäuse beweglich ist. Solche Kugelpfannenbaugruppen enthalten typischerweise ein oder mehrere Lager, die innerhalb des Gehäuses positioniert sind und in gleitendem Kontakt mit einem Kugelabschnitt des Kugelzapfens stehen, um die Drehung des Kugelzapfens relativ zum Gehäuse zu erleichtern. Die Lager bestehen typischerweise entweder aus Metall oder aus einem harten Kunststoffmaterial.
Kugelpfannen mit Metalllagern haben typischerweise eine verbesserte Haltbarkeit und Tragfähigkeit im Vergleich zu Kunststofflagern. Andererseits sind Kunststofflager typischerweise kostengünstiger in der Herstellung und bieten eine bessere Toleranzeinhaltung im Vergleich zu Metalllagern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILHAFTE WIRKUNGEN
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Kugelpfannenbaugruppe. Die Baugruppe umfasst ein Gehäuse, das eine Innenbohrung aufweist. Die Anordnung umfasst auch einen Kugelzapfen, der einen Kugelabschnitt mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Halbkugeln aufweist. Eine Lagerbaugruppe ist in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet. Die Lagerbaugruppe weist eine gekrümmte erste Lagerfläche auf, die in gleitendem Kontakt mit nur der ersten Halbkugel des Kugelabschnitts steht, damit sich der Kugelzapfen und das Gehäuse relativ zueinander drehen und gelenkig bewegen können. Die Kugelpfannenbaugruppe umfasst auch eine gekrümmte zweite Lagerfläche, die an einem anderen Bauteil als die Lagerbaugruppe vorhanden ist und in gleitendem Kontakt mit der zweiten Halbkugel des Kugelabschnitts steht. Die Lagerbaugruppe hat einen Kunststoffabschnitt und eine Vielzahl von Metallsegmenten. Die Metallsegmente bilden zusammen die erste Lagerfläche und sind fest mit dem Kunststoffabschnitt verbunden. Der Kunststoffabschnitt ermöglicht es den Metallsegmenten, sich einzeln relativ zueinander zu bewegen, um gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens zu sitzen.
Die segmentierte Konstruktion der Lagerfläche ermöglicht es, dass verschiedene Abschnitte der Lagerfläche einzeln am Kugelabschnitt des Kugelzapfens anliegen, wodurch der Oberflächenkontakt zwischen der Lagerbaugruppe und dem Kugelabschnitt verbessert und die Kraftverteilung zwischen dem Kugelzapfen und der Lagerbaugruppe verbessert wird. Die Metallkonstruktion der Lagerfläche ermöglicht eine erhöhte Haltbarkeit und verbesserte Auszugsfestigkeit, und der Kunststoffabschnitt ermöglicht eine verbesserte Toleranzeinhaltung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Metallsegmente nicht monolithisch miteinander verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Metallsegmente monolithisch miteinander verbunden und werden über Verbinder miteinander verbunden, die flexibel sind, damit sich die Metallsegmente relativ zueinander bewegen können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert eine Innenfläche des Gehäuses die gekrümmte zweite Lagerfläche.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Kugelpfannenbaugruppe ferner ein Vorspannelement, das aus einem elastisch komprimierbaren Material hergestellt ist und das elastisch komprimiert wird, um die gekrümmte erste Lagerfläche des Stützlagers gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens vorzuspannen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Vorspannelement zwischen dem Kunststoffabschnitt des Stützlagers und einer Abdeckplatte eingebettet.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Vielzahl von Metallsegmenten weiter als vier bis acht Metallsegmente definiert.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Kugelpfannenbaugruppe, die ein Gehäuse mit einer Innenbohrung und einen Kugelzapfen, der einen Kugelabschnitt aufweist, umfasst. Die Kugelpfannenbaugruppe umfasst ferner eine Lagerbaugruppe mit einem Kunststoffabschnitt und einer Vielzahl von Metallsegmenten. Die Metallsegmente sind fest mit dem Kunststoffabschnitt verbunden und bilden zusammen eine gekrümmte Lagerfläche, die in gleitendem Kontakt mit dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens steht, damit der Kugelzapfen und das Gehäuse sich drehen und relativ zueinander gelenkig bewegen können. Die Metallsegmente sind voneinander beabstandet und sitzen einzeln an dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens an.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kugelpfannenbaugruppe. Das Verfahren umfasst den Schritt des festen Anbringens einer Vielzahl von Metallsegmenten, die zusammen eine gekrümmte Lagerfläche definieren, mit einem Kunststoffabschnitt, um eine Lagerbaugruppe zu bilden. Das Verfahren fährt fort mit dem Schritt des Einsetzens der Lagerbaugruppe als vormontierte Einheit in eine Innenbohrung eines Gehäuses. Getrennt von dem Schritt des Einsetzens der Lagerbaugruppe in die Innenbohrung des Gehäuses fährt das Verfahren mit den Schritten des Einsetzens eines Kugelabschnitts eines Kugelzapfens in die Innenbohrung des Gehäuses und des Herstellens eines Gleitkontakts zwischen dem Kugelabschnitt und der gekrümmten Lagerfläche der Lagerbaugruppe fort. Als Reaktion auf das Herstellen eines Gleitkontakts zwischen dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens und der gekrümmten Lagerfläche der Lagerbaugruppe, Bewegen von mindestens einem der Metallsegmente relativ zu den anderen Metallsegmenten, um das mindestens eine Metallsegment individuell gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens zu setzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Einsetzens eines Vorspannelements in die Innenbohrung des Gehäuses.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt des elastischen Zusammendrückens des Vorspannelements.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Metallsegmente zunächst monolithisch miteinander verbunden und werden über eine Vielzahl von Verbindern miteinander verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Aufbrechens der Verbinder, damit sich die Metallsegmente relativ zueinander bewegen können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Streckens der Verbinder, damit sich die Metallsegmente relativ zueinander bewegen können.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht zu schätzen sein, wie Selbiges durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung verstanden wird, wenn in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet, wobei:

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Querlenkerbaugruppe, die eine Kugelpfannenbaugruppe, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, umfasst;
2 ist eine teilweise Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der Kugelpfannenbaugruppe;
3 ist eine Explosions- und teilweise Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der Kugelpfannenbaugruppe;
4 ist eine Querschnittsansicht eines Stützlagers der Kugelpfannenbaugruppe der 2 und 3, wobei das Stützlager einstückig verbundene Kunststoff- und Metallabschnitte aufweist;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Metallabschnitts des Stützlagers von 4; und
6 ist eine weitere perspektivische Ansicht des Metallabschnitts des Stützlagers, aufgenommen aus einer anderen Ansicht als 5.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Ziffern entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist in 1 allgemein eine Querlenkerbaugruppe 20 dargestellt, die eine erste beispielhafte Ausführungsform einer verbesserten Kugelpfannenbaugruppe 22 enthält. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um ein zugbelastetes Kugelgelenk, das so ausgebildet ist, dass es einen Querlenkerkörper 24 mit einem Achsschenkel (nicht dargestellt) in der vorderen Aufhängungsbaugruppe eines Fahrzeugs verbindet, aber die Kugelpfannenbaugruppe 22 könnte alternativ auch als druckbelastetes Kugelgelenk oder als Kugelgelenk mit einer axial neutralen Belastung ausgebildet sein. Obwohl in der beispielhaften Ausführungsform als eine Komponente in einer Querlenkerbaugruppe 20 gezeigt, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die Kugelpfannenbaugruppe 22 auch in anderen Automobilanwendungen (z. B. in Spurstangenköpfen) und in einer Reihe von Nicht-Automobilanwendungen Verwendung finden könnte.
Bezugnehmend auf die 2 und 3 umfasst die Kugelpfannenbaugruppe ein Gehäuse 26, das eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist. Die Innenfläche hat eine Innenbohrung, die sich entlang einer Mittelachse A von einem ersten Ende 28 zu einem offenen zweiten Ende 30 erstreckt. Die Innenbohrung ist am ersten Ende 28 durch eine Abdeckplatte 32 verschlossen. Obwohl nicht dargestellt, kann die Abdeckplatte 32 eine Schmiermittelöffnung aufweisen, die ein Schmierfitting (auch als Zerk-Fitting bekannt) aufnimmt, um ein Schmiermittel, wie z. B. Fett, in die Innenbohrung zu leiten, wenn die Kugelpfannenbaugruppe 22 hergestellt wird und während der routinemäßigen Wartung. Das Gehäuse 26 wird vorzugsweise als monolithisches Stück aus einem Metall, wie z. B. Stahl oder einem legierten Stahl, hergestellt und kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren oder eine Kombination von Verfahren geformt werden, z. B. durch Schmieden, Gießen, Zerspanen aus einem Knüppel usw. In der beispielhaften Ausführungsform ist das Gehäuse 26 ein kartuschenartiges Gehäuse 26, das so ausgebildet ist, dass es in eine Öffnung eines Querlenkerkörpers 24 (dargestellt in 1) eingesetzt werden kann. Das Gehäuse 26 könnte jedoch alternativ auch integral mit einem anderen Bauteil, z. B. einem Spurstangenkopf, ausgeführt sein. In der beispielhaften Ausführungsform wird bei der Herstellung der Kugelpfannenbaugruppe 22 die Abdeckplatte 32 in einer Senkung des ersten Endes 28 des Gehäuses 26 aufgenommen, und das Gehäuse 26 wird radial nach innen gestaucht, um die Abdeckplatte 32 und die anderen unten beschriebenen Komponenten in der Innenbohrung aufzunehmen.
Die Kugelpfannenbaugruppe 22 umfasst ferner einen Kugelzapfen 36 mit einem Kugelabschnitt 38 und einem Schaftabschnitt 40. Der Kugelabschnitt 38 ist vollständig in der Innenbohrung des Gehäuses 26 angeordnet, und der Schaftabschnitt 40 ragt durch das offene zweite Ende 30 aus dem Gehäuse 26 heraus. Der Kugelabschnitt 38 hat eine im Allgemeinen halbkugelförmig gekrümmte Außenfläche, in der eine oder mehrere Schmiermittelrillen ausgebildet sein können. Der Kugelzapfen 36 kann als ein einziges, monolithisches Stück Metall, wie z.B. Stahl oder legierter Stahl, hergestellt werden und kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren oder eine Kombination von Verfahren, z.B. Schmieden und Zerspanen, geformt werden.
In der beispielhaften Ausführungsform ist ein Stützlager 42 in der Innenbohrung des Gehäuses 26 angeordnet und befindet sich axial zwischen dem Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 und der Deckplatte 32, d.h. auf der dem Schaftabschnitt 40 gegenüberliegenden Seite des Kugelabschnitts 38. Das Stützlager 42 hat eine erste Lagerfläche 44, die halbkugelförmig gekrümmt ist. Die Krümmung der ersten Lagerfläche 44 stimmt mit der Krümmung des Kugelabschnitts 38 überein, so dass der Kugelabschnitt 38 relativ zum Stützlager 42 gelenkig gelagert und gedreht werden kann. In der beispielhaften Ausführungsform steht die erste Lagerfläche 44 nur mit einer ersten Halbkugel des Kugelabschnitts 38 des Kugelzapfens 36 in gleitendem Kontakt. Die Innenfläche des Gehäuses 26 definiert eine zweite Lagerfläche 46, die ebenfalls halbkugelförmig gekrümmt ist und die in gleitendem Kontakt mit nur einer zweiten Halbkugel (gegenüber der ersten Halbkugel) des Kugelabschnitts 38 steht. Alternativ könnte die zweite Lagerfläche 46 ein Teil eines Ausgangslagers (nicht dargestellt) sein, das ein vom Gehäuse 26 getrenntes Teil ist. Die erste und die zweite Lagerfläche 44, 46 sind axial voneinander durch einen offenen Spalt an einem Äquator des Kugelabschnitts 38 beabstandet, so dass die erste und die zweite Lagerfläche 44, 46 nur die gegenüberliegenden Halbkugeln des Kugelabschnitts 38 berühren. Eine oder beide der ersten und zweiten Lagerflächen 44, 46 können mit Schmiermittelrillen versehen sein, damit das Schmiermittel durch einen Innenraum der Kugelpfannenbaugruppe 22 verteilt werden kann, um den Oberflächenkontakt zwischen dem Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 und den ersten und zweiten Lagerflächen 44, 46 zu schmieren.
Die Kugelpfannenbaugruppe 22 umfasst ferner eine Staubmanschette 48, die den Kugelzapfen 36 und das Gehäuse 26 gegeneinander abdichtet, um das Schmiermittel im Inneren zu halten und Verunreinigungen aus dem Inneren der Kugelpfannenbaugruppe 22 fernzuhalten. Die Staubmanschette 48 erstreckt sich von einem ersten Ende 28, das in einer fluiddichten Beziehung mit der Außenfläche des Gehäuses 26 steht, zu einem zweiten Ende 30, das in einer fluiddichten Beziehung mit dem Schaftabschnitt 40 des Kugelzapfens 36 steht.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 4-6 ist das Stützlager 42 eine Lagerbaugruppe, die einen Kunststoffabschnitt 50 und einen Metallabschnitt 52 umfasst. Der Kunststoffabschnitt 50 ist auf den Metallabschnitt 52 aufgespritzt, um diese Komponenten fest miteinander zu verbinden, bevor das Stützlager 42 in das Gehäuse 26 eingebaut wird. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Metallabschnitt 52 eine Vielzahl von Vorsprüngen 54 auf, die sich axial von einer hinteren Fläche des Metallabschnitts 52 weg von der ersten Lagerfläche 44 erstrecken, um die Spritzverbindung zwischen dem Kunststoff- und dem Metallabschnitt 50, 52 zu verbessern. Dadurch kann das Stützlager 42 bei der Herstellung der Kugelpfannenbaugruppe 22 vormontiert und als fertige Einheit in das Gehäuse 26 eingesetzt werden.
Um die Haltbarkeit und Belastbarkeit der Kugelpfannenbaugruppe 22 durch Reduzierung des Verschleißes zu verbessern, definiert nur der Metallabschnitt 52 die erste Lagerfläche 44, die den Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 berührt, d.h. der Kunststoffabschnitt 50 hat keinen Kontakt mit dem Kugelabschnitt 38. Um die Toleranznachgiebigkeit der Kugelpfannenbaugruppe 22 zu verbessern, ist der Kunststoffabschnitt 50 aus einem polymeren Material hergestellt, das eine größere Elastizität als das Metall des Metallabschnitts 52 aufweist, d.h. das Material des Kunststoffabschnitts 50 hat einen geringeren Elastizitätsmodul (Young) als der Metallabschnitt 52. Der Kunststoffabschnitt 50 trennt den Metallabschnitt 52 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung vom Gehäuse 26, so dass sich der Kunststoffabschnitt 50 elastisch verbiegen kann, um Energie zu absorbieren, wenn er während des Betriebs der Kugelpfannenbaugruppe 22 Stoßkräfte zwischen dem Kugelzapfen 36 und dem Gehäuse 26 überträgt. Wie weiter unten näher erläutert, ermöglicht der Kunststoffabschnitt 50 auch, dass die erste Lagerfläche 44 des Metallabschnitts 52 besser am Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 anliegt. Das polymere Material des Kunststoffabschnitts 50 wird vorzugsweise so ausgewählt, dass es der Kugelpfannenbaugruppe 22 die gewünschten mechanischen Eigenschaften verleiht, z.B. Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul, Schmelzpunkt, usw. In der beispielhaften Ausführungsform ist das polymere Material des Kunststoffabschnitts beispielsweise Silizium, Nylon oder Acetal (auch bekannt als Delrin). In der beispielhaften Ausführungsform umfasst der Kunststoffabschnitt 50 des Stützlagers 42 einen ringförmigen Vorsprung 56, der in einer Richtung weg vom Kugelzapfen 36 vorsteht und die Deckplatte 32 berührt.
Der Metallabschnitt 52 ist in eine Vielzahl von Segmenten 58 unterteilt, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und die Elastizität des Polymermaterials des Kunststoffabschnitts 50 ermöglicht es den Metallsegmenten 58, sich während des Zusammenbaus der Kugelpfannenbaugruppe 22 relativ zueinander innerhalb der Innenbohrung des Gehäuses 26 zu bewegen und ihre jeweiligen Abschnitte der ersten Lagerfläche 44 einzeln gegen den Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 zu setzen. Dies ermöglicht im Vergleich zu nicht segmentierten Stützlagern einen verbesserten Flächenkontakt und eine verbesserte Kraftverteilung zwischen dem Stützlager 42 und dem Kugelzapfen 36 aufgrund von Unebenheiten zwischen den Krümmungen des Kugelabschnitts 38 und der ersten Lagerfläche 44. Die Lücken zwischen den Segmenten 58 ermöglichen auch eine verbesserte Verteilung des Schmiermittels im Inneren der Kugelpfannenbaugruppe 22, um den Oberflächenkontakt zwischen dem Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 und den ersten und zweiten Lagerflächen 44, 46 besser zu schmieren.
In der beispielhaften Ausführungsform ist der Metallabschnitt 52 des Stützlagers 42 zunächst als ein einziges, monolithisches Stück hergestellt, wobei die Metallsegmente 58 voneinander beabstandet und über eine Vielzahl von Verbindungsstücken 60, 62 in Form von dünnen Metallstreifen miteinander verbunden sind. Die Verbinder 60, 62 ermöglichen es, dass der Metallabschnitt 52 während eines Spritzgießvorgangs in ein Spritzgießwerkzeug (nicht dargestellt) als ein einziges Stück eingesetzt und darin gehalten wird, um den Kunststoffabschnitt 50 zu bilden und den Kunststoffabschnitt 50 mit dem Metallabschnitt 52 fest zu verbinden. Wie in den 5 und 6 gezeigt, umfasst der Metallabschnitt 52 in der beispielhaften Ausführungsform eine Vielzahl von ersten Verbindern 60, die die Metallsegmente 58 an einem axialen Ende des Metallabschnitts 52 miteinander verbinden, und eine Vielzahl von zweiten Verbindern 62, die die Metallsegmente 58 an einem gegenüberliegenden axialen Ende des Metallabschnitts 52 miteinander verbinden. Somit ist jedes Metallsegment 58 mit den beiden benachbarten Metallsegmenten 58 an zwei Stellen einstückig verbunden. In der beispielhaften Ausführungsform können die ersten Verbinder 60 die Vorsprünge 54 bei der Befestigung des Metallabschnitts 52 des Stützlagers 42 mit dem Kunststoffabschnitt 50 unterstützen.
Die Verbinder 60, 62 können entweder so konstruiert sein, dass sie sich dehnen oder biegen, damit sich die Metallsegmente 58 relativ zueinander bewegen können, ohne dass die Verbinder 60, 62 brechen, oder sie können so konstruiert sein, dass sie brechen, nachdem die Kugelpfannenbaugruppe 22 hergestellt wurde und eine Last auf sie ausgeübt wird. In dem Fall, in dem die Metallsegmente 58 so gestaltet sind, dass sie sich biegen, bleibt der Metallabschnitt 52 des Stützlagers 42 monolithisch, nachdem die Kugelpfannenbaugruppe 22 zusammengebaut ist. Sind die Verbindungsstücke 60, 62 hingegen zerbrechlich und so ausgebildet, dass sie brechen, ist der Metallabschnitt 52 des Stützlagers 42 nach dem Bruch nicht mehr monolithisch. Der Metallabschnitt 52 ist vorzugsweise aus Stahl oder einem legierten Stahl hergestellt und wird vorzugsweise durch einen Druckguss- und/oder Zerspanen hergestellt.
In der beispielhaften Ausführungsform ist ein Vorspannelement 64 aus einem elastomeren Material (wie Gummi oder einem gummiähnlichen Material) zwischen dem Stützlager 42 und der Deckplatte 32 eingefügt. Alternativ kann das Vorspannelement auch eine Metallfeder sein, z. B. eine Belleville-Scheibe. Wenn die Kugelpfannenbaugruppe 22 fertiggestellt ist, wird das Vorspannelement 64 elastisch zusammengedrückt, um eine Vorspannkraft auf das Stützlager 42 auszuüben und die erste Lagerfläche 44 des Stützlagers 42 gegen den Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 vorzuspannen. Dadurch wird die Haltbarkeit der Kugelpfannenbaugruppe 22 verbessert, indem der Oberflächenkontakt zwischen dem Stützlager 42 und dem Kugelzapfen 36 aufrechterhalten wird, wenn diese Komponenten während der Betriebsdauer der Kugelpfannenbaugruppe 22 verschleißen. In der beispielhaften Ausführungsform ist das Vorspannelement 64 ringförmig und umgibt den Vorsprung 56 am Kunststoffabschnitt 50 des Stützlagers 42 mit einem ringförmigen Spalt, der den Vorsprung 56 und das Vorspannelement 64 trennt. Alternativ oder zusätzlich könnte der Kunststoffabschnitt 50 des Stützlagers 42 selbst dazu dienen, die erste Lagerfläche 44 gegen den Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 ohne ein separates Vorspannelement 64 vorzuspannen. Die geometrische Form und das Material des Kunststoffabschnitts 50 können gezielt gewählt werden, um eine gewünschte Vorspannkraft auf den Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 auszuüben.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kugelpfannenbaugruppe 22, wie die Kugelpfannenbaugruppe 22 in den 2 und 3 gezeigt. Das Verfahren umfasst den Schritt des festen Verbindens der Metallsegmente 58 mit dem Kunststoffabschnitt 50 zur Bildung des Stützlagers 42. Das Verfahren fährt fort mit dem Schritt des Einsetzens des Stützlagers 42 als vormontierte Einheit in die Innenbohrung des Gehäuses 26. Getrennt von dem Schritt des Einsetzens des Stützlagers 42 in die Innenbohrung des Gehäuses 26 umfasst das Verfahren die Schritte des Einsetzens des Kugelabschnitts 38 des Kugelzapfens 36 in das Gehäuse 26 und des Herstellens eines gleitenden Kontakts zwischen dem Kugelabschnitt 38 und der ersten Lagerfläche 44 des Stützlagers 42. Als Reaktion auf die Herstellung des Gleitkontakts zwischen dem Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 und der ersten Lagerfläche 44 des Stützlagers 42 fährt das Verfahren mit dem Schritt fort, mindestens eines der Metallsegmente 58 relativ zu den anderen Metallsegmenten 58 zu bewegen, um das mindestens eine Metallsegment 58 einzeln gegen den Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 zu setzen. Vorzugsweise umfasst das Verfahren auch die Schritte des Einführens eines Vorspannelements 64 in die Innenbohrung des Gehäuses 26 und des elastischen Zusammendrückens des Vorspannelements 64.
Das Verfahren kann auch den Schritt des Brechens der Verbinder 60, 62 zwischen den Metallsegmenten 58 umfassen, um den Metallsegmenten 58 zu ermöglichen, sich relativ zueinander zu bewegen, oder den Schritt des Streckens der Verbinder 60, 62, um den Metallsegmenten 58 zu ermöglichen, sich relativ zueinander zu bewegen, um einzeln gegen den Kugelabschnitt 38 des Kugelzapfens 36 zu sitzen.
Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung in Anbetracht der obigen Lehren möglich und können anders wie spezifisch beschrieben, innerhalb des Anwendungsbereichs der beigefügten Ansprüche praktiziert werden. Darüber hinaus ist es zu verstehen, dass alle Merkmale aller Ansprüche und alle Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, solange sie sich nicht gegenseitig widersprechen.
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

US 16296969 [0001]

Claims

Eine Kugelpfannenbaugruppe, umfassend: ein Gehäuse mit einer Innenbohrung; einen Kugelzapfen mit einem Kugelabschnitt mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Halbkugeln eine Lagerbaugruppe, die in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet ist und eine gekrümmte erste Lagerfläche aufweist, wobei die erste Lagerfläche in gleitendem Kontakt mit nur der ersten Halbkugel des Kugelabschnitts steht, um es dem Kugelzapfen und dem Gehäuse zu ermöglichen, sich relativ zueinander zu drehen und zu schwenken; eine gekrümmte zweite Lagerfläche, die an einem von der Lagerbaugruppe verschiedenen Bauteil vorhanden ist und in gleitendem Kontakt mit der zweiten Halbkugel des Kugelabschnitts steht; und wobei die Lagerbaugruppe einen Kunststoffabschnitt und eine Vielzahl von Metallsegmenten aufweist, wobei die Metallsegmente gemeinsam die erste Lagerfläche bilden, wobei die Metallsegmente fest mit dem Kunststoffabschnitt verbunden sind und wobei der Kunststoffabschnitt es den Metallsegmenten ermöglicht, sich einzeln relativ zueinander zu bewegen und gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens zu sitzen.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Metallsegmente nicht monolithisch miteinander verbunden sind.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die Metallsegmente monolithisch miteinander verbunden sind und über Verbinder miteinander verbunden sind, die flexibel sind, so dass sich die Metallsegmente relativ zueinander bewegen können.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei eine Innenfläche des Gehäuses die gekrümmte zweite Lagerfläche definiert.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner ein Vorspannelement enthält, das aus einem elastisch komprimierbaren Material besteht und elastisch zusammengedrückt wird, um die gekrümmte erste Lagerfläche des Stützlagers gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens vorzuspannen.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 5, wobei das Vorspannelement zwischen dem Kunststoffabschnitt des Stützlagers und einer Abdeckplatte angeordnet ist.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Metallsegmenten der Lagerbaugruppe weiterhin als vier bis acht Metallsegmente definiert ist.
Eine Kugelpfannenbaugruppe, umfassend: ein Gehäuse mit einer Innenbohrung einen Kugelzapfen mit einem Kugelabschnitt eine Lagerbaugruppe, die einen Kunststoffabschnitt und eine Vielzahl von Metallsegmenten enthält, wobei die Metallsegmente fest mit dem Kunststoffabschnitt verbunden sind und die Metallsegmente gemeinsam eine gekrümmte Lagerfläche definieren, die in gleitendem Kontakt mit dem Kugelabschnitt steht, um es dem Kugelzapfen und dem Gehäuse zu ermöglichen, sich relativ zueinander zu drehen und zu schwenken; und wobei die Metallsegmente voneinander und von dem Kunststoffabschnitt beabstandet sind, so dass sich die Metallsegmente relativ zueinander bewegen und einzeln an dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens anliegen können.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 8, wobei die Metallsegmente nicht monolithisch miteinander verbunden sind.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 8, wobei die Metallsegmente monolithisch miteinander verbunden sind und über Verbinder miteinander verbunden sind, die flexibel sind, damit sich die Metallsegmente relativ zueinander bewegen können.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 8, wobei eine Innenfläche des Gehäuses die gekrümmte zweite Lagerfläche definiert.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 8, die ferner ein Vorspannelement enthält, das aus einem elastisch komprimierbaren Material besteht und elastisch zusammengedrückt wird, um die gekrümmte erste Lagerfläche des Stützlagers gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens vorzuspannen.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 12, wobei das Vorspannelement zwischen dem Kunststoffabschnitt des Stützlagers und einer Abdeckplatte angeordnet ist.
Die Kugelpfannenbaugruppe nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Metallsegmenten der Lagerbaugruppe weiterhin als vier bis acht Metallsegmente definiert ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Kugelpfannenbaugruppe, das die folgenden Schritte umfasst Befestigen einer Vielzahl von Metallsegmenten mit einem Kunststoffabschnitt, um eine Lagerbaugruppe zu bilden, wobei die Metallsegmente eine gekrümmte Lagerfläche definieren; Einsetzen der Lagerbaugruppe als vormontierte Einheit in eine Innenbohrung eines Gehäuses; getrennt von dem Schritt des Einsetzens der Lagerbaugruppe in die Innenbohrung des Gehäuses, Einsetzen eines Kugelabschnitts eines Kugelzapfens in die Innenbohrung des Gehäuses und Herstellen eines Gleitkontakts zwischen dem Kugelabschnitt und der gekrümmten Lagerfläche der Lagerbaugruppe; und als Reaktion auf das Herstellen eines Gleitkontakts zwischen dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens und der gekrümmten Lagerfläche der Lagerbaugruppe, Bewegen von mindestens einem der Metallsegmente relativ zu den anderen Metallsegmenten, um das mindestens eine Metallsegment einzeln gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens zu setzen.
Das Verfahren nach Anspruch 15, das ferner den Schritt des Einsetzens eines Vorspannelements in die Innenbohrung des Gehäuses umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 16, das ferner den Schritt des elastischen Zusammendrückens des Vorspannelements umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Metallsegmente zunächst monolithisch miteinander verbunden sind und über eine Vielzahl von Verbindern miteinander verbunden werden.
Das Verfahren nach Anspruch 18, das ferner den Schritt des Aufbrechens der Verbinder umfasst, damit sich die Metallsegmente relativ zueinander bewegen können.
Das Verfahren nach Anspruch 18, das ferner den Schritt des Streckens der Verbinder umfasst, damit sich die Metallsegmente relativ zueinander bewegen können.