DE1808331A1

DE1808331A1 - Gelenk,insbesondere fuer Aufhaengungen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1808331A1
Application number: DE19681808331
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. M B60g Antrag
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1968-11-12
Filing date: 1968-11-12
Publication date: 1970-05-27
Also published as: GB1289725A; US3537737A; FR1593976A

Description

Gegenstand: Gelenk, insbesondere für Aufhängungen von Kraftfahrzeugen

Angelder: L A 2.' G Ξ Ν ά C C. , Düsseldorf

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gelenk, insbesondere für Aufhängungen von Kraftfahrzeugen, zur Übertragung von vorzugsweise Druckkräften zwischen zwei relativ zueinander um kleine ..inkel verseheenkbaren Gestängen, bei denen die Kraftübertragung über zwei am Ende der Gest.Inge angebrachte konvex geformte Lagerkcrper erfolgt, Sie auf Gegenflächen abwälzen oder gleiten, wobei zur Verhinderung einer Axialbewegung oder eines Ausknickens der Gestänge für beide Gestänge ein gemeinsames Führungsglied vorgesehen ist, welches relativ zu den Gestängen um größere Winkel schwenkbar ist.

Bekanntlich werden zur Aufhingung von Eadträgern an Dqppelcuerlenkern oftmals Kugelzapfen verwendet. Tie Abstützung eines der Doppelquer-Lenker gegenüber dem Fahrzeugrahmen mittels eines Fe-3erbeine3 oder dergleichen wird ebenfalls zuweilen über ein Kugelgelenk eingeleitet, nährend die «v'inkel zwischen den Kraftricntungen in den zwei Kugelgelenken sehr klein sein können und sich auch beim Ein- oder Ausfedern nicht wesentlich ändern, tritt eine relativ groie Bewegung zwischen den am Querlenker befestigten Lagerteilen und den Lagerteilen am Radträger bzw. am Federbein auf. Da über diese Gelenke das Fahrzeuggewicht auf die Räder übertragen wird, sind beträchtliche Reibungskräfte zu überwinden. Diese Reibungskräfte bewirken einen unerwünschten Verschleiß und verschlechtern au.3erdem die Empfindlichkeit der Federung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden, d.h., die auftretenden Reibungskräfte zu senken und die Relatirbewegungen zwischen stark belasteten Lagerteilen zu vermindern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß bei einem Gelenk der eingangs erwähnten Art dadurch, daß die Lagerkörper der Gestänge aufeinander abwälzen oder gleiten und die Gestänge alt

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konvexen sphärischen Führungsflächen versehen sind, die Teile der Oberfläche einer gedachten Kugel sind und die von entsprechend geformten konkaven sphärischen Führungsflächen im Pührungsglied teilweise umfaßt werden.

Durch diese Ausführung wird der Verschleiß auf ein Minimum beschränkt, da sich die Lagerkörper relativ zueinander nur um sehr kleine Winkel bewegen. Die Reibungskräfte und damit auch der Verschleiß zwischen Pührungsglied und Lagerkerpern ist ebenfalls gering, da nur Jührungskräfte auftreten. Ta im Gegensatz zur bisher üblichen Anordnung mit zwei Gelenken nur noch ein Gelenk verwendet wird, welches die Radkräfte direkt ^ auf das Federbein überträgt, kann auch der Querlenker schwä-™ eher gestaltet werden. Obwohl ein derartiges Gelenk bei vollkommener Spielfreiheit nur durch Verformen irgendwelcher Teile bewegungsfähig wäre, hat es sieh bei praktischen Versuchen gezeigt, daß selbst bei dem normalerweise üblichen Fertigungsspiel eine ausreichende Beweglichkeit für die schon erwähnten kleinen .vinkelabweichungen zwischen den Gestängen gewährleistet ist. Man kann die Leichtgängigkeit des Gelenkes noch dadurch verstärken, daß die die Führungsflächen tragende Partie des Führungsgliedes aus Kunststoff, beispielsweise Teflon, besteht.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Abbildungen bzw. den Unteransprüchen ersichtlich.

* Figur 1 zeigt eine Radaufhängung schematisch mit einem Gelenk gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt eine herkömmliche Aufhängung mit zwei Gelenken. Figur 3 zeigt ein Gelenk gemäß der Erfindung.

Zwei Gestänge 1 und 2 haben an ihren Enden etwa die Form von Kugelaussohnitten, deren Spitze zu konvexen Lagerkörpern 3 und 4 geformt ist. Die sphärischen Flächen, der Kugelausschnitte dienen als Führungsflächen 5 und 6, die teilweise von ebenfalls mit sphärischen Führungsflächen 7 und 8 versehenen Lagersehalen 9 und 10 umfaßt werden. Die Lagerschale 10 ist in eine Anlenkung 11 eines Führungegliedes 12 eingesetzt. Die Lagerschale 9 wird von einer Spannmutter 13 gehalten, die in eine koaxial aur An-

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Senkung 11 verlaufende Gewindebohrung H eingeschraubt wird. Um eine Schwenkbewegung der Gestänge 1 und 2 relativ zueinander und eine Schwenkbewegung des Führungsgliedes-relativ zu den Gestängen 1 und 2 zu ermöglichen, weisen Lagerschale 9 bzw. Spannmutter 13 sich nach außen erweiternde konische Bohrungen 15 und 16 und die Lagerschale 10 bzw. das Führungsglied 12 konische Bohrungen 17 und 18 auf. Das Gestänge 2 ist mit einem nicht näher dargestellten Arm 19 verbunden, an dem beispielsweise eine Radachse befestigt ist. Das Gestänge 1 könnte z.B. zu einem Kolben eines Federbeines führen.

Die Wirkungsweise des Gelenkes sei im folgenden beschrieben:

Die beiden Lagerkörper 3 und 4 berühren sich bei fluchtender Ausrichtung der Gestänge 1 und 2 im Punkt M, welcher gleichzeitig als Mittelpunkt für die sphärischen Führungsflächen 5 und 6 wie auch für die sphärischen Führungsflächen 7 und 8 der Lagerschalen 9 und 10 dient, »vie leicht zu ersehen ist, beschreibt bei einem '.brollvorgang zwischen den Lagerkörpern 3 und 4 ein gedachter Punkt auf einem der bewegten Teile eine Epizykloide. Das bedeutet insgesamt eine Verschiebung des bewegten Teiles relativ eu dem feststehenden sowohl in axialer Richtung als auch quer dazu. Bei einem vollkommen spielfreien Gelenk würde dadurch eine Bewegung nur durch Verformung der Lagerkörper 3 und 4 und/oder der Lagerschalen 9 und 10 bzw. des Führungsgliedes 12 möglich sein. Es ist deshalb für die Funktionsfähigkeit des Gelenkes notwendig, ein gewisses Spiel zuzulaesen. Wie sich durch eine Nachrechnung ergibt, ist das notwendige Spiel allerdings sehr gering. Bei einem Radius von 5 mm für die Lagerkörper 3 und 4 und ohne Belastung ergeben sich bei Schwenkwinkeln zwischen den Gestängen 1und 2 in der Größe von df=20°\ 15°; 10° axiale Verschiebungen von 0,150; 0,085 und 0,003 mm und Verschiebungen quer dazu in der Größe von 0,026; 0,011 und 0,004 mm. Bei einer Abplattung der Lagerkörper 3 und 4 infolge einer Belastung von 250 kp verringert sich das axial notwendige Spiel bei Stahl auf 0,102; 0,037 und - 0,036 mm. Aus diesen Werten ist zu entnehmen, daß das Spiel , sehr gering ist und durchaus bei kleinen A'inkeln im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen liegt. Je nach Belastung ist es sogar möglich, das Gelenk mit einer gewissen Kraft im unbelasteten Zustand vorzuspannen. Die Bewegungsmrgllchkeit des Führungegliedes 12 ist nur durch seinen möglichen Schwenkwinkel relativ

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zu den Gestängen 1 und 2 begrenzt. Um einen möglichst großen Schwenkwinkel zu erhalten, legt man zweckmäßigerweise die Spitzen der den konischen Bohrungen 15 und 16 bzw. 17 und 18 entsprechenden Kegel (öffnungswinkel^) in den Punkt M. In ähnlicher Weise kann man die Gestänge 1 und 2 mit einem konischen Teil rersehen (Öffnungswinkel cC)_t so daß sich beim Verschwenken eine Linienberührung ergibt. Wählt man beispielsweise y = 80° und ^= 40°, so ergibt sich ausgehend von einer

Mittellage ein Schwenkventil von (^f-cC)/;? = 20° nach beiden Seiten. Damit bei einer solchen Verschwenkung die Führungsflächen 5 und 6 immer ausreichend von den Pührungsflachen 7 und 8 geführt werden, sorgt man dafür, daß der Überdeckungs-

* winkel ( ß- ^)/2 größer als der Schwenkwinkel (^-et)/2. Der maximal mögliche Schwenkwinkel der Gestänge 1 zueinander 1st mit £ bezeichnet. Sein Wert kann relativ klein sein. Da infolge dieses kleinen Wertes die Hauptkomponente der übertragenen Kraft in Achsrichtung der Gestänge 1 und 2 erfolgt und nur kleine Querkräfte auftreten, kann man die Lagerschalen aus Kunststoff herstellen. Aus dem gleichen Grunde treten auch nur geringe Reibungskräfte auf, da die Lagerkörper 3 und 4 aufeinander abrollen. Das Abrollen ist durch geeignete Dimensionierung der Lagerkörper 3 und 4 unter Berücksichtigung des Reibungswinkels für kleine Schwenkwinkel immer gewährleistet. Unregelmäßigkeiten könnten nur dann entstehen, wenn die Lagerkörper ihren Kontakt verlören. Diese Möglichkeit läßt sich

P aber durch geeignete Spieleinstellung oder Vorspannung mittels der Spannmutter 13 vermeiden. Reibung entsteht daher nur an den Lagerschalen 9 und 10. Infolge der geringen Querkomponenten bleibt diese Reibung aber auch klein. Die Lagerschalen 9 und 10 sind im übrigen auch für die Aufnahme von Zugkräften geeignet, wie sie bei einem Kraftfahrzeug beim Ausfedern oder bei aufgebockte« Fahrzeug entstehen können.

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Claims

Patentansprüche Ί ft Π ft *3 *3 • ■» ·

1) Gelenk, insbesondere für Aufhängungen von Kraftfahrzeugen, zur Übertragung von vorzugsweise Druckkräften zwischen zwei relativ zueinander um kleine Winkel verschwenkbaren Gestängen, bei denen die Kraftübertragung über zwei am Ende der Gestänge angebrachte, konvex geformte Lagerkörper erfolgt, die auf Gegenflächen abwälzen oder gleiten, wobei zur Verhinderung einer Axialbewegung oder eines Ausknickens der Gestänge für beide Gestänge ein gemeinsames Führungallied vorgesehen ist, welches relativ zu den Gestanden um größere Winkel schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (3, 4) der Gestänge (1, 2) | aufeinander abwälzen oder gleiten und die Gestänge (1, 2) mit konvexen sphärisch geformten Führungsflächen (5,6) versehen sind, die Teile einer gedachten Kugel sind und die von entsprechend geformten konkaven sphärischen Pührungsf lachen (7» 8) im Führungsglied (12) teilweise umfaßt werden.

2) Gelenk an Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der gedachten Kugel bei fluchtender Ausrichtung der Gestänge (1, 2) mit dem Berührungspunkt M der Lagerkörper (3, 4) zusammenfällt.

3) Gelenk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß j in das Pührungsglied (12) zwei Lagerschalen (9, 10) eingesetzt sind, welche die Führungsflächen (7, 8) tragen, wobei die eine Lagerschale (9) durch eine auf sie wirkende Sparmmutter (13) verstellbar ist.

4) Gelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die La^erschalen (9, 10) au3 Kunststoff sind.

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