DE1605972A1

DE1605972A1 - Kugelgelenk,insbesondere fuer Kraftfahrzeug-Vorderradaufhaengungen

Info

Publication number: DE1605972A1
Application number: DE19671605972
Authority: DE
Inventors: Born Gerald Charles; Wesson Guy William
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1966-10-25
Filing date: 1967-09-12
Publication date: 1971-04-15
Also published as: US3476417A; GB1130059A

Description

-lng. K. Walther

t S^RUN 19

Bottwarrf.ee« 1605972

Tel. 3044285

W/Vh-2285
12.9.67

General Motors Corporation, Detroit /Mien.,V.St.A,

Kugelgelenk, insbesondere für Kraftfahrζe ug-Vorderrad aufhängungen

Die Erfindung "bezieht sioh auf ein Kugelgelenk, insbesondere für Kraftfahrzeug-Vorderradaufhängungen mit einem Stülp aus elastomerem Werkstoff,
dessen eine Stirnseite abdichtend gegen die Pfanne
des Kugelgelenks gehalten ist und dessen andere Stirnfläche einen geschlitzten Lagerring geringeren Durohmessers umschliesst und in einer nach aussen geneigten nachgiebigen manteiförmigen Lippe endet, die radial
auswärts des Lagerringes liegt und im Betrieb axial
federnd vorbelastet von dem Stülp fort gegen eine
senkrecht zur Achse des Stulpe liegende Fläche gehalten ist, gegen die der Lagering mit einer Fläche anliegt,

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während er mit einer zylindrischen.Fläche den Schaft des Kugelzapfens des Kugelgelenks umgibt. Ein derartiges Kugelgelenk ist beispielsweise durch die franz. Patentschrift 1 340 098 bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Abdichtung eines Kugelgelenks trotz einfachen Aufbaues wesentlich zu verbessern, indem eine zweistufige Abdichtung erzielt wird«

Die Erfindung besteht darin, dass als Hauptdicht ung gegen die-zylindrische Fläche dee Kugelzapfens eine nachgiebige ringförmige wulstartige Lippe vorgesehen ist, die sich am Stülp radial einwärts axial neben dem geschlitzten Lagerring auf der der ringförmigen mantelförraigen Lippe abgewandten Seite erstreckt·

Bei dieser Bauforra bildet die wulstartige Lipps die Hauptdichtung gegen das Entweichen von Schmiermittel aus dem Inneren des Stulps, während die Hauptaufgabe der mantelförmigen Lippe die Abwehr gegen eindringenden Schmutz ist, der die Dichtungswirkung der wulstartigen Lippe durch Abrieb oder Zerstörung stören könnte.

Die erfindungsgemässe Bauart ergibt auch eine Abdichtung bei verhältnismässig hohen Sefamiermitteldrticken innerhalb des Kugelgelenks, gestattet hierbei aber einen Austritt des Schmiermittels, wenn dieser Druck

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hoch werden sollte« Der geschlitzte lagerring bildet eine Gegenplatte für einen wesentlichen Teil der wulstartigen Lippe und unterstützt hiermit wesentlich die günstigen Abdichtungseigenschaften.

Zur Erzielung einer bestmöglichen Abdichtung gegen den Schaft des Kugelzapfens ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser der wulstartigen Lippe 'im spannungsfreien Zustand des Stulps kleiner als der Durchmesser des Schaftes des Kugelzapfens ist·

Ein weiteres für die guten Dichtungseigenschaften wesentliches Merkmal besteht darin, dass die Wandstärke des Stulps in dem dem Lagerring benachbarten Teil auf diesen zu fortschreitend zunimmt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der geschlitzte Lagerring aus einem ausseren durchgehenden kegelstumpf— formigen Flansch, der in den elastomeren Werkstoff des Stulps eingebettet ist, und einem inneren U-förmigen durch radial und axial gerichtete Schlitze in Segmente unterteilten Ring besteht,

I_n der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Kugelgelenks nach der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist

Fig, 1 eine teilweise Darstellung eines Kugelgelenks mit den benachbarten Teilen einer Kraftfahrzeugäufhängung,

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Fig. 2 ein Teilschnitt durch einen nachgiebigen Stülp des Kugelgelenke getnäss Fig. 1 in wesentlich vergrössertem Maßstäbe,

Fig. 3 eine Ansicht auf den Stülp von unten in

Richtung der Pfeiele 3-3 der Fig. 2 gesehen und Fig. 4 eine perspektivische Darstellung" eines

Stulps getnäss Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Kraftfahrzeugauf-r hängung, zu der ein oberer Lenker 2 gehört. Das äussere Ende des oberen Lenkers 2 enthält eine öffnung 4 zur Aufnahme einer Pfanne 6 eines Kugelgelenks 8. Die Pfanne 6 besteht aus zwei Teilen, die mit aufeinanderliegenden Flanschen und 38 zusammenpassen und an diesen Flanschen miteinander verschweisst sind, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zu 8chaffen_o Die Flansche liegen gegen die obere Fläche des Lenkers 2 an und sind mit diesem durch Nieten 10 verbunden» Das Kugelgelenk 8 hat ferner einen Kugelzapfen 12, der aus einem oberen teilkugelförmigen Kopf 14, einem zylindrischen Schaft 16, einem kegligen Schaft 18 und einem Gewindeteil 20 besteht. Der zylindrische Schaft 16 ist von einem Lagerring 24 aus gesintertem Metall umgeben, der sich gegen eine Druckfläche 22 am Kopf 14 abstutzt und in einer kugligen Fläche 28 der Pfanne abgestützt ist. Der Kugelzapfen 12 und der Lagerring 24 werden gegen die Pfanne 6 durch eine Schraubenfeder 30 in Anlage gehalten, die zwischen einem Federteller 32 und der Stirnwand 34 des oberen Pfannenteils angeordnet ist.

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Der keglige Zapfen 18 des Kugelzapfen 12 erstreckt sich, duroh ein entsprechendes kegliches Loch in dem waagerecht liegendn Ende eines Achsschenkels 42. Dieser zylindrische Schaftteil wird durch eine auf das Gewindeende 20 des Kugelzapfens aufgeschraubte Mutter 44 gegen die keglige Fläche der Bohrung 40 gezogen.

Ein ringförmiger Stülp 46 aus elastomerem Werkstoff ist zwischen dem unteren Ende der Pfanne 6 und der oberen Fläche 48 des Achsschenkels 42 vorgesehen und umgibt den zylindrischen Schaft 16 des Kugelzapfens. Wie Pig. 1 zeigt, umschliesst ein oberer Rand 50 des Stulps 46 einen Teil 52 abgesetzten Durchmessers des unteren Teils der Pfanne 6 und wird fliissigkeitsdicht durch einen Spannring 54 festgespannt. Wie Fig, 4 zeigt, hat der Stülp 46 vor der Montage eine im wese»tlichen zylindrische Gestalt, wobei die axiale Länge beträchtlicher langer ist als der senkrechte Abstand zwischen dem unteren Teil der Pfanne 6 und der Fläche 48 des Achsschenkels 42. Im eingebauten Zustand (Fig. 1) wird die zylindrische Wand des Stulps 46 in eine balgartige Wulst 56 axial verformt, die eine beträchtliche axiale Kraft ausübt, die das untere Ende des Stulps in feste Anlage gegen die Fläche 48 des Achsschenkels 42 hält, und zwar unabhängig von Änderungen des relativen Winkels zwischen dem oberen Lenker 2 und dem Achsschenkel 42 während Ablenkungen der Aufhängung.

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Der Stülp 46 hat einen unteren Teil 58, der eine nach unten zu zunehmende Wandstärke aufweist und radial einwärts gerichtet ist. Wie 7ig, 2 zeigt, ist am unteren Ende des Teiles 58 eine radial einwärts gerichtete wulstartige Lippe 60 über den Umfang vorgesehen, während eine nach unten und aussen geneigte mantelartige Lippe 62 am äusseren Umfang gebildet ist« In den Teil 58 des Stulps 46 ist radial einwärts der mantelartigen Lippe^ 62 und unmittelbar axial unterhalb der wulstartigen Lippe 60 ein metallischer Lagerring eingesetzt« !Der Lagerring 64 besteht aus einem äasseren durchlaufenden kegelstumpfförmigen Plansch, der in einen inneren U-förnigen Ring übergeht, der, wie Fig. 3 zeigt, in vier Segmente 66, 68, 70 und 72 unterteilt ist, zwischen denen radial und axial gerichtete Schlitze 74, 76, 78 und 80 gebildet sind. Wie z.B. Mg. 2 zeigt, bilden die Teile 66, 68, 70 und 72 zueammen eine gemeinsame Lagerfläche 82, die gegen die Fläche 48 des Achsschenkels 42 anliegte Gleichzeitig bildet sie eine radial einwärts gerichtete gemeinsame Lagerfläche 84» die den zylindrischen Schaft 16 des Eugelzapfens umgibt. Obwohl also der Lagerring 46 eine genaue Lagerung sowohl an der Fläche 48 als an dem zylindrischen Schaft 16 ermöglicht, kann innerhalb des Stulps befindliche Flüssigkeit durch die Schlitze 74, 76 , 78 und 80 nach aussen gelangen»

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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung "besteht darin, dass der Abstrom von Flüssigkeit aus dem Baum 86 innerhalb des Stulps 46 durch die zweistufige Abdichtung gesteuert wird, die durch die wulstartige Lippe 60 und die raantelartige Lippe 62 gegeben ist. Ein. "Vergleich zwischen den Pig. 1 und 2 zeigt, dass vor dem Zusammenbau die wulstartige Lippe 60 einen Innendurchmesser hat, der wesentlich geringer ist als der Aussendänohmesser des Schaftes 16 des Kugelzapfens_β Im zusammengebauten Zustand wird daher die Wulstartige Lippe 60 radial nach aussen belaetet und zusammengedruckt, um eine "Verlagerung von Schmiermittel aus dem Hohlraum 86 nach aussen solange zu verhindern, bis ein hoher Druck in diesem Raum aufgebaut ist. Erreicht der Druck in dem Hohlraum einen bestimmten Wert, so wird einer oder mehrere der Teile 88, 90, 92 und 94 der wulstartigen Lippe 90, nämlich die Teile in dem Bereich der Schlitze 74,76,78 und 80, im Lagerring 64 axial und radial verlagert, so dass sich ein Spiel rund um den Schaft 16 ergibt, durch das Flüssigkeit nach aussen gegen die mantelförmige Lippe 62 abströmen kann. Bei diesem Druck gibt die mantelförmige Lippe 62 ebenfalls nach und verformt sich nach oben und auswärts von der Fläche 48 des Achsschenkels 42. Sobald der iibermässige Druck innerhalb des Raumes 86 abgebaut ist, kehrt die mantelförmige Lippe 62 infolge ihrer Elastizität ebenso wie die wulstartige Lippe 60 in die ursprüngliche

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Lage zurück, in der die einwandfreie Abdichtung gewähr» leistet ist. Die mantelförmige Lippe 62 kann infolge ihrer Anordnung zur Fläche 48 nicht nur auf Grund eines von innen wirkenden Druckes verformt werden, sondern spricht auch auf von aussen wirkende Drücke an und bewirkt dann eine erhöhte Abdichtung, so dass sie eine sehr wirksame Sperre gegen den Eintritt von Schmutz darstellt.

Die zweistufige Abdichtung, bei der der Eintritt von Schmutz nicht nur durch die mantelartige Lippe 62 verhindert ist, sondern auch durch die Sperre, die die wulstartige Lippe 60 bildet, ergibt eine wirksamere Abdichtung insbesondere, da der Austritt von Schmiermittel in erster Linie durch die wulstartige Lippe 60 gesteuert wird, die in ihrer Wirkung von Verunreinigungen unbeeinflusst arbeitet, da sie durch die mantelförmige Lippe 62 geschützt ist.

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Claims

Patentansprüche

1· Kugelgelenk, insbesondere für Kraftfahrzeug-Vorderrad auf hängungen mit einem Stülp aus elastomerem Werkstoff, dessen eine Stirnseite abdichtend gegen die Pfanne des Kugelgelenks gehalten ist und dössen andere Stirnfläche einen geschlitzten Lagerring geringeren Durchmessers umschliesst und in einer nach aussen geneigten nachgiebigen mantelförmigen Lippe endet, die radial auswärts des Lagerringes liegt und im Betrieb axial federnd vorbelastet von dem Stülp fort gegen eine senkrecht zur Achse des Stulps liegende Fläche gehalten ist, gegen die der Lagerring mit einer Fläche anliegt, während er mit einer lylinärischen Fläche den Schaft des Kugelzapfens des Kugelgelenks umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass als Hauptdichtung gegen die zylindrische Fläche des Kugelzapfens (16) eine nachgiebige ringförmige wulstartige Lippe (60) vorgesehen ist, die sich am Stülp (46) radial einwärts axial neben dem geschlitzten Lagerring (64-) auf der der ringförmigen mantelförmigen Lippe (62) abgewandten Seite erstreckt.

2, Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der wulstartigen Lippe (60) im spannungsfreien Zustand des Sfulps (46)

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kleiner als der Durchmesser des Schafts (16) des Kugelzapfens (12) ist.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Stulps (4-6) in dem dem Lagerring (64) benachbarten Teil (58) auf diesen zu fortschreitend zunimmt·

4· Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlitzte Lagerring (64) aus einem äuseeren durchgehenden kegelstumpf förmigen !Flansch, der in den elastomeren Werkstoff des Stulps (46) eingebettet ist, und einem inneren U-förmigen durch radial und axial gerichtete Schlitze (74,76,78 und 80) in Segmente (66,68,70 und 72) unterteilten Ring bestehto

5» Kugelgelenk nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die senkrecht zur Achse des Stulps (46) liegende Fläche (48) die obere Fläche eines Achsschenkels (42) einer Kraftfahrzeug-Vorderrad aufhängung ist.

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