DE1605972C

DE1605972C - Ball joint for motor vehicle front suspension

Info

Publication number: DE1605972C
Application number: DE19671605972
Authority: DE
Inventors: Gerald Charles Reese Wesson Guy William Frankenmuth Mich Born (V St A )
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1966-10-25
Filing date: 1967-09-12
Publication date: 1973-03-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk für Kraftfahrzeugvorderradaufhängungen mit einem Stülp aus clastomerem Werkstoff, dessen eine Stirnseite abgedichtet an der Pfanne des Kugelgelenks befestigt ist und im Bereich der anderen Stirnseite eine im wesentlichen axial gerichtete ringförmige Lippe, die abdichtend gegen eine zur Achse des Schafts des Kugelzapfens senkrechte Fläche anliegt und eine radial nach innen gerichtete ringförmige Lippe aufweist, die abdichtend gegen den Schaft des Kugelzapfens anliegt, und mit einem zwischen den beiden Lippen in den Stülp eingebetteten Lagerring, der gegen die zur Achse des Schafts des Kugelzapfens senkrechte Fläche anliegt und durch radiale und axiale Schlitze in nahe dem Schaft des Kugelzapfens liegende Segmente unterteilt ist.The invention relates to a ball joint for motor vehicle front suspensions with a Cover made of clastomeric material, one face of which is attached in a sealed manner to the socket of the ball joint and in the area of the other end face one substantially axially directed annular lip sealingly against a to the axis of the shaft of the The vertical surface of the ball stud and has a radially inwardly directed annular lip, which rests sealingly against the shaft of the ball stud, and with one between the two lips in the inverted bearing ring, which is against the perpendicular to the axis of the shaft of the ball stud Surface rests and through radial and axial slots in near the shaft of the ball stud segments is divided.

Ein derartiges Kugelgelenk ist beispielsweise durch die USA.-Patentschrift 3 175 834 bekannt. Jedoch muß bei dieser Ausführung der Lagerring den Kugelzapfen mit genügendem · Abstand umschließen, um bei Überdruck im Stülp einen Weg für das die radial gerichtete Lippe verformende öl zur Dichtfläche der axial gerichteten Lippe freizugeben, die sich zur Druckentlastung von der Gegenfläche abhebt. Infolge der fehlenden Zentrierung des Stulps durch den Lagerring ist die Rückkehr des Stulps in die Normal-. lage nicht gewährleistet, so daß eine ungleichmäßige Anlage der radial gerichteten Lippe gegen den Schaft möglich ist. -Such a ball joint is known from US Pat. No. 3,175,834, for example. However In this design, the bearing ring must enclose the ball stud with sufficient clearance to if there is overpressure in the cuff, there is a path for the oil, which deforms the radially directed lip, to the sealing surface of the to release axially directed lip, which lifts off the counter surface to relieve pressure. As a result the lack of centering of the faceplate by the bearing ring is the return of the faceplate to normal. position is not guaranteed, so that an uneven contact of the radially directed lip against the shaft is possible. -

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk der eingangs erwähnten Art so weiter auszugestalten, daß bei einfachem Aufbau eine verbesserte Abdichtung erzielt wird.The invention is based on the object of a ball joint of the type mentioned in such a way that, with a simple structure, an improved Sealing is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer an sich bekannten Ausbildung des Lagerrings mit einem in den Stülp eingebetteten kegelstumpfförmigen Flansch an dem aus dem Stülp heraussagenden Ende.* des^Lagerrings ■ sich "ein im Querschnitt U-förmiger Kranz anschließt, *" dessen freier Schenkel die Lippe Jn axialer Richtung in einem Abstand vom Schaft abstütztAccording to the invention, this object is achieved in that, in a known configuration of the Bearing ring with a frustoconical embedded in the sleeve Flange at the end of the bearing ring protruding from the sleeve Cross-section of U-shaped wreath adjoins, * "whose free leg the lip in the axial direction in supported a distance from the shaft

Die erfindungsgemäße Ausbildung gestattet, verhältnismäßig hohe Schmiermitteldrücke zuzulassen, ohne .daß die Gefahr eines Bruches des Stulps besteht. Bei Auftreten eines übermäßigen Schmiermitteldrucks im Kugelgelenk geben lediglich Teile der in radialer Richtung vom kegelstumpfförmigen Flansch des Lagerrings. abgestützten Lippe unter Verformung nach. "Es tritt dann ein Abbau des zu hohen Druckes ein, da das durch die Schlitze des Lagerrings abströmende öl an der axial gerichteten Lippe ins Freie austreten kann. Die erfindungsgemäße Bauart wird dadurch den Betriebsbedingungen bei Kraffahrzeugaufhängungen in vorteilhafter Weise gerecht. Eine ausreichende Schmierung muß unter sich stark ändernden Betriebsverhältnissen gewährleistet sein. Ferner liegt beim häufigen Abschmieren die Möglichkeit eines zu starken Nachfüllens von Schmiermittel auf der Hand, so daß dem gefahrlosen Ableiten des Überschusses bei auftretenden erhöhten Betriebstemperaturen besondere Bedeutung zukommt.The design according to the invention allows relatively high lubricant pressures to be allowed, without .that there is a risk of the faceplate breaking. If excessive lubricant pressure occurs in the ball joint, only parts of the in radial direction from the frustoconical flange of the bearing ring. supported lip under deformation after. "The excessively high pressure is then reduced because it flows off through the slots in the bearing ring oil can escape into the open on the axially directed lip. The inventive design is thereby the operating conditions for motor vehicle suspensions in an advantageous manner. One Sufficient lubrication must be guaranteed under strongly changing operating conditions. Furthermore, with frequent lubrication there is the possibility of overfilling of the lubricant on hand, so that the safe drainage of the excess in the event of increased operating temperatures is of particular importance.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Kugelgelenks nach der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawing, an embodiment of a ball joint according to the invention is shown. It shows

Fig. 1 eine teilweise Darstellung eines Kugelgelenks mit den benachbarten Teilen einer Kraftfahrzeugvorderradaufhängung, Fig. 1 is a partial representation of a ball joint with the adjacent parts of a motor vehicle front suspension,

Fig.2 einen Teilschnitt durch einen.nachgiebigen Stülp des Kugelgelenks gemäß Fig. 1 in wesentlich vergrößertem Maßstabe,2 shows a partial section through a flexible Evert the ball joint according to FIG. 1 on a much larger scale,

Fig.3 eine Ansicht auf den Stülp von unten,"in Richtung der Pfeile 3-3 der F i g. 2 gesehen, und3 shows a view of the everting from below, "in Direction of arrows 3-3 of FIG. 2 seen, and

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung eines Stulps gemäß Fig. 1.F i g. 4 shows a perspective illustration of a faceplate according to FIG. 1.

F i g. 1 zeigt einen Teil einer Kraftfahrzeugvorderradaufhängung, 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 36 und 38 miteinander verschweißt sind, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zu schaffen. Die Flansche 36 und 38 stützen sich auf der oberen Fläche des Lenkers 2 ab und sind mit diesem durch Nieten 10 verbunden. Das Kugelgelenk 8 besteht aus einem Kugelzapfen 12, der aus einem oberen teilkugelförmigen Kopf 14, einem zylindrischen Schaft 16, einem kegligen Schaft 18 und einem Gewindeteil 20 gebildet ist. Der zylindrische Schaft 16 ist von einem Lagerring 24 aus gesintertem Metall umgeben, der sich gegen eine Druckfläche 22 am Kopf 14 abstützt 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.F i g. 1 shows part of a motor vehicle front suspension, to which an upper link 2 belongs. The outer end of the upper link 2 includes a Opening 4 for receiving a socket 6 of a ball joint 8. The socket 6 consists of two parts, the with flanges 36 and 38 lying on top of one another are welded to one another in order to be liquid-tight To create connection. The flanges 36 and 38 are supported on the upper surface of the handlebar 2 and are connected to this by rivets 10. The ball joint 8 consists of a ball stud 12 which from an upper part-spherical head 14, a cylindrical shaft 16, a conical shaft 18 and a threaded part 20 is formed. The cylindrical shaft 16 is sintered from a bearing ring 24 Surrounded metal, which is supported against a pressure surface 22 on the head 14 and in a spherical surface 28 of the pan is supported. The ball stud 12 and the bearing ring 24 are against the The pan 6 is held in contact by a helical spring 30, which is positioned between a spring plate 32 and the End wall 34 of the upper pan part is arranged.

Der keglige Zapfen 18 des Kugelzapfen 12 erstreckt sich durch eine entsprechende keglige Bohrung 40 in dem waagerecht liegenden Ende eines Achsschenkels 42 und wird durch eine auf das Gewindeende 20 des Kugelzapfens 32 aufgeschraubte Mutter 44 gegen die keglige Fläche der Bohrung 40 gezogen.The tapered pin 18 of the ball pin 12 extends through a corresponding tapered bore 40 in the horizontally lying end of a steering knuckle 42 and is pulled against the tapered surface of the bore 40 by a nut 44 screwed onto the threaded end 20 of the ball pin 32.

Ein ringförmiger Stülp 46 aus elastomerem Werkstoff ist zwischen dem unteren Ende der Pfanne 6 und der oberen Fläche 48 des Achsschenkels 42 vor-An annular sleeve 46 made of elastomeric material is between the lower end of the socket 6 and the upper surface 48 of the steering knuckle 42

gesehen und umgibt den zylindrischen Schaft 16 des Kugelzapfens 12. Wie Fig. 1 zeigt, umschließt der obere Rand 50 des Stulps 46 einen Teil 52 abgesetzten Durchmessers des unteren Teils der Pfanne 6 und wird flüssigkeitsdicht durch einen Spannring 54 festgespannt. Wie Fig. 4 zeigt, hat der Stülp 46 vor der Montage eine im wesentlichen zylindrische Gestalt, wobei die axiale Länge berächtlicher 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 betächtliche axiale Kraft ausübt, die das untere Ende des Stulps 46 in fester 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.seen and surrounds the cylindrical shaft 16 of the ball stud 12. As FIG. 1 shows, the surrounds upper edge 50 of the faceplate 46 a part 52 offset diameter of the lower part of the pan 6 and is tightened in a liquid-tight manner by a clamping ring 54. As Fig. 4 shows, has the evert 46 before Assembling a substantially cylindrical shape, the axial length being considerably longer than that perpendicular distance between the lower part of the pan 6 and the surface 48 of the steering knuckle 42. In the installed state (FIG. 1), the cylindrical wall of the faceplate 46 is turned into a bellows-like bead 56 axially deformed, which exerts a considerable axial force that the lower end of the faceplate 46 in solid Abutment against the surface 48 of the steering knuckle 42 holds, regardless of changes in the relative Angle between the upper link 2 and the steering knuckle 42.

Der untere Teil 58 des Stulps 46 weist eine nach unten hin zunehmende Wandstärke auf. Wie F i g. 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 64 eingesetzt. Der Lagerring 64 besteht aus einem äußeren durchlaufenden kegelstumpfförmigen Flansch, der in einen inneren U-förmigen 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. Fig. 2 zeigt, bilden die Segmente 66, 68, 70 und 72 zusammen eine gemeinsame Lagerfläche 82, die gegen die Fläche 48 des Achsschenkels 42 anliegt. Gleichzeitig bildet sie eine radial einwärts gerichtete gemeinsame Lagerfläche 84, die den zylindrischen Schaft 16 des Kugelzapfens 12 umgibt. Obwohl also der Lagerring 64 eine genaue Lagerung sowohl an der Fläche 48 als an dem zylindrischen Schaft 16 ermöglicht, kann innerhalb des Stulps 46 befindliche Flüssigkeit durch die Schlitze 74, 76, 78 und 80 nach außen gelangen.The lower part 58 of the faceplate 46 has a wall thickness that increases in the downward direction. Like F i g. 2 shows, a radially inwardly directed bead-like lip 60 is provided over the circumference at the lower end of the part 58, while a jacket-like lip 62 inclined downwards and outwards is formed on the outer circumference. In the part 58 of the faceplate 46, a metallic bearing ring 64 is inserted radially inward of the jacket-like lip 62 and immediately axially below the bead-like lip 60. The bearing ring 64 consists of an outer, continuous frustoconical flange which merges into an inner U-shaped ring which, as FIG. 3 shows, is divided into four segments 66, 68, 70 and 72, between which radially and axially directed slots 74 , 76, 78 and 80 are formed. Such as As shown in FIG. 2, the segments 66, 68, 70 and 72 together form a common bearing surface 82 which rests against the surface 48 of the steering knuckle 42. At the same time, it forms a common bearing surface 84 which is directed radially inward and which surrounds the cylindrical shaft 16 of the ball stud 12. Although the bearing ring 64 enables precise mounting both on the surface 48 and on the cylindrical shaft 16, liquid located within the faceplate 46 can pass through the slots 74, 76, 78 and 80 to the outside.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Abstrom von Flüssigkeit aus dem Raum 86 innerhalb des Stulps 46 durch die zweistufige Abdichtung gesteuert wird, die durch die wulstartige Lippe 60 und die mentelartige Lippe 62 gegeben ist. Ein Vergleich zwischen den Fig. 1 und 2 zeigt, daß vor dem Zusammenbau die wulstartige Lippe 60 einen Innendurchmesser hat, der wesentlich geringer ist als der Außendurchmesser des Schaftes 16 des Kugelzapfens 12. Im zusammengebauten Zustand wird daher die wulstartige Lippe 60 radial nach außen belastet und zusammengedrückt, um eine Verlagerung von Schmiermittel aus dem Hohlraum 86 nach außen so lange zu verhindern, bis ein hoher Druck in diesem Raum 86 aufgebaut ist Erreicht der Druck in dem Hohlraum 86 einen bestimmten Wert, so wird einer oder mehrere der Teile 88, 90, 92 und 94 der wulstartigen Lippe 60, 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 übermäßige Druck innerhalb des Raumes 86 abgebaut ist, kehrt die mantelförmige Lippe 62 infolge ihrer Elastizität ebenso wie die wulstartige Lippe 60 in die ursprüngliche Lage zurück, in der die einwandfreie Abdichtung gewährleistet 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.A major advantage of the invention is that the outflow of liquid from the Space 86 within the cuff 46 is controlled by the two-stage seal created by the bead-like Lip 60 and the mentel-like lip 62 is given. A comparison between FIGS. 1 and 2 shows that prior to assembly, the bulbous lip 60 has an inside diameter that is substantially is less than the outer diameter of the shaft 16 of the ball stud 12. In the assembled state therefore, the bulbous lip 60 is loaded radially outwardly and compressed for displacement of lubricant from the cavity 86 to the outside so long to prevent a high Pressure has built up in this space 86. If the pressure in the cavity 86 reaches a certain value, thus one or more of the parts 88, 90, 92 and 94 of the bead-like lip 60, namely the parts in FIG the area of the slots 74, 76, 78 and 80, axially and radially displaced in the bearing ring 64, so that a game around the shaft 16 results, through the liquid to the outside against the jacket-shaped Lip 62 can flow off. At this pressure, the jacket-shaped lip 62 also yields and deforms up and outward from face 48 of steering knuckle 42. Once the excessive pressure is inside of the space 86 is reduced, the jacket-shaped lip 62 reverses due to its elasticity as well like the bead-like lip 60 back into the original position in which the perfect seal is ensured is. The jacket-shaped lip 62 can not only due to its arrangement to the surface 48 Be deformed due to pressure acting from within, but also speaks to pressure acting from outside Press on and then causes an increased seal, making it a very effective barrier against represents the entry of dirt.

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 zumal, 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.The two-stage sealing, in which the entry of dirt not only through the jacket-like lip 62 is prevented, but also by the barrier that the bead-like lip 60 forms, results in a more effective one Sealing especially since the escape of lubricant primarily through the bead-like lip 60 is controlled, the effect of which is unaffected by impurities, because it is through the jacket-shaped Lip 62 is protected.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Ball joint for motor vehicle front suspension with a cover made of elastomer -stoff, one end of which is sealed and attached to the socket of the ball joint and in the area the other end face a substantially axially directed annular lip, which forms a seal rests against a surface perpendicular to the axis of the shaft, the ball stud, and a radial, has inwardly directed annular lip which, sealingly: against the shaft of the ball stud rests, and with a bearing ring embedded between the two lips in the everting, the against the surface perpendicular to the axis of the shaft of the ball stud and by radial and axial slots are subdivided into segments located near the shaft of the ball stud, thereby ' characterized in that in a known design of the bearing ring (64) with a frustoconical one embedded in the sleeve (50) Flange at the end of the bearing ring protruding from the cuff is an im Cross-section of U-shaped ring (bearing surface 82) adjoins, the free leg of which is the lip (60) is supported in the axial direction at a distance from the shaft (16).