DE19622047A1 - Kugelgelenk mit einer verlängerten Lebensdauer - Google Patents
Kugelgelenk mit einer verlängerten LebensdauerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen
auf ein Kugelgelenk und im besonderen auf ein Kugelgelenk,
das für eine Verbindung bzw. Kopplung einer Fahrzeug-Auf
hängung geeignet ist.
Bei einer Fahrzeug-Aufhängung wird ein Kugelgelenk als
eine Kopplung verwendet. Das Kugelgelenk hat im allgemeinen
einen Bolzen bzw. Zapfen (stud) mit einem kugelförmigen
Kopf bzw. einem Kugelkopf an dessen einem Endabschnitt. Der
Kugelkopf ist zwischen einem Paar von Kugelschalen derart
eingesetzt, daß er innerhalb der Kugelschalen gleitbar ist,
was eine Schwenk- bzw. Drehbewegung des Kugelgelenks ermög
licht. Um eine weiche bzw. ruhige Bewegung des Kugelzapfens
vorzusehen, muß der Kugelkopf des Kugelzapfens über die Ku
gelschalen mit einem geeigneten Druck festgehalten werden.
Ein derartiges Kugelgelenk mit einem geeigneten Druck
auf den Kugelkopf ist beispielsweise in der japanischen Ge
brauchsmusterveröffentlichung Nr. 5-5288 offenbart. Dieses
Kugelgelenk hat ein Paar von Kugelschalen, die einen Kugel
kopf eines Kugelzapfens dazwischenhalten und an dessen Um
fang miteinander in Eingriff stehen. Ein derartiges Kugel
gelenk neigt dazu, zwischen dem Kugelkopf und den Kugel
schalen einen Spalt zu erzeugen, da der Raum zwischen den
Kugel schalen sich aufgrund eines Verschleißes der Kugel
schalen vergrößert und die Kugel schalen nicht aufeinander
zu bewegt werden können, da die Umfänge der Kugelschalen
miteinander in Eingriff stehen. Dementsprechend kann, wenn
ein derartiger Spalt ausgebildet ist, bei der Bewegung des
Kugelzapfens ein Spiel hervorgerufen werden, was zu einem
unerwünschten Betrieb des Kugelgelenks führt. Dies kann zu
dem Problem führen, daß die vorzeitige Entscheidung gefällt
wird, daß die Lebensdauer des Kugelgelenks zu Ende ist.
Als ein Verfahren zur Beseitigung eines Spiels in einem
Kugelgelenk ist vorgeschlagen, auf die Kugelschalen derart
einen Druck aufzubringen, daß der Kugelkopfbereich zwischen
den Kugelschalen immer gegen den Kugelkopf des Kugelzapfens
gedrückt wird. In diesem Fall wird auch dann kein Spiel er
zeugt, wenn an den Kugelschalen ein Verschleiß aufgetreten
ist. Wenn jedoch vor dem Ende der Lebensdauer kein Spiel
erzeugt wird, kann es schwierig sein, die Lebensdauer des
Kugelgelenks durch eine an einem Fahrzeug durchgeführte re
gelmäßige Inspektion zu bestimmen. Das bedeutet, daß sich,
für den Fall, in dem das Kugelgelenk derart aufgebaut ist,
daß zwischen dem Kugelzapfen und der Kugelschale kein Spiel
erzeugt wird, das Problem auftritt, daß eine Inspektion des
Kugelgelenks Zeit und Mühe erfordern kann.
Das Kugelgelenk der oben erwähnten Art erfordert ein
Schmiermittel, wie z. B. Fett, das zwischen dem Kugelkopf
und dem Kugelzapfen so aufgebracht wird, daß sich der Ku
gelkopf zwischen den Kugelschalen ruhig bewegen kann und
die Kugelschalen vor einem Verschleiß bewahrt werden. Die
offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 58-
96118 offenbart ein Kugelgelenk, das eine solche Funktion
hat, den Kugelkopf und die Kugelschalen auf korrekte Art
und Weise zu schmieren. Dieses Kugelgelenk weist eine Ku
gelschale mit einer Nut auf, durch die von einer Schmier
mittelstaukammer an Bereiche zwischen dem Kugelkopf und der
Kugelschale Schmiermittel geliefert wird. Bei diesem Aufbau
wird ein Schmiermittel zwischen dem Kugelkopf und der Ku
gelschale zugeführt, was zu einer weichen bzw. ruhigen
Gleitbewegung des Kugelkopfes führt.
Jedoch erfolgt bei diesem Kugelgelenk keine Steuerung
der Menge des durch die Nut zugeführten Schmiermittels.
Dementsprechend kann das Schmiermittel in der Schmiermit
telstaukammer in einem relativ kurzen Zeitraum verbraucht
sein, wenn das Kugelgelenk in einem rauhen bzw. harten Zu
stand betrieben wird. Somit ergibt sich darin ein Problem,
daß eine weiche Bewegung des Kugelkopfs nicht für einen
langen Zeitraum aufrechterhalten werden kann.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es, ein verbessertes und brauchbares Kugelgelenk vorzuse
hen, bei dem die oben erwähnten Einwände beseitigt sind.
Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es, ein Kugelgelenk vorzusehen, das ein Spiel erzeugt, wenn
der Verschleiß der Kugelschale ein vorgegebenes zulässiges
Maß erreicht, so daß das Ende der Lebensdauer des Kugelge
lenks durch eine einfache Inspektion erkannt werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
ein Kugelgelenk vorzusehen, bei dem eine geeignete Menge an
Schmiermittel derart an Bereiche zwischen einem Kugelkopf
eines Kugelzapfens und einer Kugelschale geliefert wird,
daß eine weiche Gleitbewegung des Kugelkopfs für einen lan
gen Zeitraum beibehalten wird. Um die oben erwähnten Aufga
ben zu erreichen, ist erfindungsgemäß ein Kugelgelenk vor
gesehen, mit:
einem Kugelzapfen mit einem kugelförmigen Abschnitt an dessen einem Endabschnitt,
einer ersten Kugelschale und einer zweiten Kugelschale, wobei der kugelförmige Abschnitt dazwischen eingesetzt ist, und wobei die erste Kugelschale auf die zweite Kugelschale zu versetzbar bzw. verschiebbar ist, wenn an der zweiten Kugelschale aufgrund der Gleitbewegung des kugelförmigen Abschnitts ein Verschleiß aufgetreten ist, und
Einrichtungen zur Begrenzung der Verschiebung, um die Verschiebung der ersten Kugelschale auf die zweite Kugel schale zu derart zu begrenzen, daß die erste Kugelschale bezüglich der zweiten Kugelschale an einer vorgegebenen Po sition gehalten wird.
einem Kugelzapfen mit einem kugelförmigen Abschnitt an dessen einem Endabschnitt,
einer ersten Kugelschale und einer zweiten Kugelschale, wobei der kugelförmige Abschnitt dazwischen eingesetzt ist, und wobei die erste Kugelschale auf die zweite Kugelschale zu versetzbar bzw. verschiebbar ist, wenn an der zweiten Kugelschale aufgrund der Gleitbewegung des kugelförmigen Abschnitts ein Verschleiß aufgetreten ist, und
Einrichtungen zur Begrenzung der Verschiebung, um die Verschiebung der ersten Kugelschale auf die zweite Kugel schale zu derart zu begrenzen, daß die erste Kugelschale bezüglich der zweiten Kugelschale an einer vorgegebenen Po sition gehalten wird.
Bei dem oben erwähnten Aufbau des Kugelgelenks werden,
wenn an wenigstens einer der ersten und zweiten Kugelscha
len ein Verschleiß aufgetreten ist, die erste und die zwei
te Kugelschale derart aufeinander zu verschoben, daß sich
der kugelförmige Abschnitt des Kugelzapfens unter einem an
gemessenen Druck, der durch die erste und zweite Kugel
schale aufgebracht wird, zwischen der ersten und zweiten
Kugelschale befindet. Erfindungsgemäß ist dabei eine Ein
richtung zur Begrenzung der Verschiebung vorgesehen, die
die Verschiebung der ersten Kugelschale bezüglich der zwei
ten Kugelschale begrenzt. Das bedeutet, daß, wenn ein Ver
schleißmaß der ersten und zweiten Schale einen vorgegebenen
Pegel überschreitet, die erste Kugelschale bezüglich der
zweiten Kugelschale nicht über eine vorgegebene Position
hinaus bewegt bzw. verschoben werden kann. Somit kann zwi
schen dem kugelförmigen Abschnitt und der ersten und zwei
ten Kugelschale ein Spalt ausgebildet werden, wenn an einer
der ersten und zweiten Kugelschalen ein übermäßiger Ver
schleiß aufgetreten ist. Dementsprechend kann die Tatsache,
nämlich daß der Verschleiß einer der ersten und zweiten Ku
gelschalen ein maximal zulässiges Maß erreicht hat, durch
Überprüfen des im Kugelgelenk erzeugten Spiels bestimmt
werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann die erste Kugelschale mit der zweiten Kugelschale der
art in Eingriff stehen, daß eine Rotation der ersten Kugel
schale bezüglich der zweiten Kugelschale begrenzt ist.
Ferner kann die erste Kugelschale eine im allgemeinen
scheibenartige Form und die zweite Kugelschale eine im al
lemeinen zylindrische Form mit einem Endabschnitt haben,
der einen abnehmenden Durchmesser hat. Eine äußere Oberflä
che bzw. Fläche der ersten Kugelschale kann mit einer inne
ren Fläche der zweiten Kugelschale in Eingriff stehen. Des
weiteren kann die erste Kugelschale an der äußeren Fläche
eine Vielzahl von Vorsprüngen und die zweite Kugelschale an
der inneren Fläche eine Vielzahl von Aussparungen haben,
und zwar so, daß jeder der Vorsprünge in eine jeweilige
Aussparung eindringt, wenn die erste Kugelschale an die
zweite Kugelschale montiert wird.
Bei einer Ausführungsform weist die Einrichtung zur Be
grenzung der Verschiebung einen Endbereich jedes Vorsprungs
auf, der in einem vorgegebenen Abstand von einem Endbereich
der jeweiligen Aussparung angeordnet ist, wenn die erste
Kugelschale auf bzw. an die zweite Kugelschale montiert
ist. Der Endbereich von jedem der Vorsprünge kann sich un
ter einem vorgegebenen Winkel zur zweiten Kugelschale hin
verjüngen, und jede der Aussparungen kann sich in derselben
Richtung wie die Vorsprünge der ersten Kugelschale unter
dem vorgegebenen Winkel verjüngen.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die
erste Kugelschale durch eine Feder gegen den kugelförmigen
Abschnitt gedrückt, und eine durch die Feder auf die erste
Kugelschale aufgebrachte Druckkraft wird beibehalten, wenn
sich die erste Kugelschale bezüglich der zweiten Kugel
schale an der vorgegebenen Position befindet.
Desweiteren wird bei einer erfindungsgemäßen Ausfüh
rungsform durch die erste Kugelschale, die zweite Kugel
schale und den kugelförmigen Abschnitt eine Schmiermittel
kammer ausgebildet, um darin ein Schmiermittel zu halten
bzw. aufzunehmen, und die zweite Kugelschale hat an ihrer
inneren Fläche wenigstens eine Nut, die sich zwischen der
Schmiermittelkammer und einem gegenüber der ersten Kugel
schale befindlichen unteren Endbereich der zweiten Kugel
schale in Längsrichtung der zweiten Kugelschale erstreckt,
wobei die Nut zur Begrenzung der Strömung des Schmiermit
tels in der Nut eine Schmiermittelbegrenzungseinrichtung
aufweist.
Da die Schmiermittelbegrenzungseinrichtung die Strömung
des Schmiermittels, beispielsweise des Fetts, das von der
Schmiermittelkammer durch die Nut zum unteren Endbereich
der zweiten Kugelschale strömt, strömt das in die Nut ein
tretende Schmiermittel mit einer sehr langsamen Geschwin
digkeit, was für die Schmierung des kugelförmigen Ab
schnitts des Kugelzapfens ausreichend ist. Somit reicht das
in der Schmiermittelkammer bereitgestellte Schmiermittel
länger als das, das in einem Kugelgelenk vorgesehen ist,
das mit einer Kugelschale versehen ist, die eine Nut ohne
Strömungsbegrenzung hat. Dies führt zu einer längeren Le
bensdauer des erfindungsgemäßen Kugelgelenks.
Bei einer Ausführungsform kann die Schmiermittelbegren
zungseinrichtung in eine Richtung zum unteren Endbereich
der zweiten Kugelschale eine allmähliche Abnahme in einer
Weite der Nut aufweisen. Die Schmiermittelbegrenzungsein
richtung kann in eine Richtung zum unteren Endbereich der
zweiten Kugelschale eine allmähliche Abnahme in einer Tiefe
oder Nut aufweisen.
Die Schmiermittelbegrenzungseinrichtung ist ferner in
der Nut in einem unteren Endbereich der zweiten Kugelschale
vorgesehen. Die Schmiermittelbegrenzungseinrichtung kann
einen von einer Boden- bzw. Grundfläche der Nut vorstehen
den Damm aufweisen. Der Damm kann von der Grundfläche der
Nut aus eine vorgegebene Höhe oder eine vorgegebene Weite
in eine Längsrichtung der zweiten Kugelschale haben, und
zwar derart, daß die Strömung des Schmiermittels einge
schränkt bzw. begrenzt wird.
Desweiteren kann die Schmiermittelbegrenzungseinrich
tung eine enge Öffnung bzw. eine Blende aufweisen, in der
eine Weite der Nut derart reduziert wird, daß die Strömung
des Schmiermittels begrenzt wird.
Desweiteren kann das erfindungsgemäße Kugelgelenk mit
einer Rückhalteeinrichtung versehen sein, die dazu dient,
das Schmiermittel in der Schmiermittelkammer zurückzuhal
ten. Die Rückhalteeinrichtung kann eine Erhöhung des Flä
cheninhalts einer inneren Fläche der Schmiermittelkammer
aufweisen. Die Rückhalteeinrichtung kann eine Vielzahl von
Rippen aufweisen, die von wenigstens einer der ersten Ku
gelschale und der zweiten Kugelschale in die Schmiermittel
kammer vorstehen.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegen
den Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Be
schreibung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung
ersichtlich.
Fig. 1 ist ein vergrößerter Querschnitt eines Kugelge
lenks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer in der Fig. 1 ge
zeigten oberen Schale.
Fig. 3 ist ein Querschnitt einer in Fig. 1 gezeigten
unteren Schale.
Fig. 4 ist eine Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Ku
gelgelenks in einem Zustand, in dem eine Abdeckung entfernt
ist.
Fig. 5 ist ein Querschnitt eines in Fig. 1 gezeigten
Bereichs des Kugelgelenks, bei dem eine obere Schale und
eine untere Schale keinen Verschleiß aufweisen.
Fig. 6 ist ein Querschnitt eines Bereichs des in Fig. 1
gezeigten Kugelgelenks, bei dem durch Bewegung eines kugel
förmigen Abschnitts an der unteren Schale ein Verschleiß
aufgetreten ist.
Fig. 7 ist ein Querschnitt eines Teils des in Fig. 1
gezeigten Kugelgelenks in einem Zustand, in dem an der un
teren Schale ein übermäßiger Verschleiß aufgetreten ist.
Fig. 8 ist eine Abbildung eines Fahrzeugs mit einer
Aufhängevorrichtung, die das in Fig. 1 gezeigte Kugelgelenk
verwendet.
Fig. 9 ist eine Seitenansicht einer in Fig. 8 gezeigten
Aufhängevorrichtungen.
Fig. 10 ist eine Abbildung zur Verdeutlichung eines Er
fassungsbetriebs eines Spiels im Kugelgelenk der in Fig. 9
gezeigten Vorrichtung.
Fig. 11 ist ein Querschnitt der unteren Schale eines
Kugelgelenks gemäß einer zweiten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung.
Fig. 12 ist ein Querschnitt entlang einer Linie A-A von
Fig. 11.
Fig. 13 ist ein Querschnitt der unteren Schale eines
Kugelgelenks gemäß einer dritten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung.
Fig. 14 ist ein Querschnitt der unteren Schale eines
Kugelgelenks gemäß einer vierten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung.
Fig. 15 ist ein Querschnitt eines Kugelgelenks gemäß
einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 16 ist ein Querschnitt einer in Fig. 15 darge
stellten einteiligen Kugelschale.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung einer ersten Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 ist ein
vergrößerter Querschnitt eines Kugelgelenks 10 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 weist das Kugelgelenk 10 einen Kugelzapfen 20
auf, der an ein Verbindungsbauteil 14 montiert ist. Der Ku
gelzapfen 20 ist ein steifes bzw. starres Metallbauteil und
weist einen kugelförmigen Abschnitt 20a und einen Schaftab
schnitt 20b auf. Ein Endabschnitt des Schaftabschnitts 20b
ist mit einem Gewinde versehen. Der mit dem Gewinde verse
hene Abschnitt des Schaftabschnitts ist durch ein Durch
gangsloch 14a des Verbindungsbauteils 14 derart eingesetzt,
daß der Kugelzapfen durch Anschrauben einer Mutter 21 auf
den mit dem Gewinde versehenen Abschnitt des Schaftab
schnitts 20b sicher am Verbindungsbauteil befestigt wird.
Der kugelförmige Abschnitt 20a des Kugelzapfens 20 be
findet sich in einer Fassung bzw. einer Aufnahme 30 und ist
zwischen einer oberen Schale 36 und einer unteren Schale 38
eingesetzt. Die untere Schale 38 besteht aus Kunststoff und
hat im allgemeinen eine zylindrische Form. Die untere Scha
le 38 liegt im Inneren der Aufnahme 30. Ein Durchmesser ei
nes Endabschnitts (der untere Endabschnitt in der Figur)
der unteren Schale 38 nimmt derart nach und nach ab, daß
sich die Kontur der inneren Fläche der unteren Schale 38
der Kontur des kugelförmigen Abschnitts 20 anpaßt. Der un
tere Teil der inneren Fläche der Aufnahme 30 ist so ausge
bildet, daß er sich dem Abschnitt mit abnehmendem Durchmes
ser anpaßt.
Die obere Schale 36 besteht aus einem Kunststoffmateri
al und hat einen Abschnitt mit einem großen Durchmesser und
einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, der kleiner
ist als der Durchmesser des Abschnitts mit großem Durchmes
ser. Ein Bereich einer Grundfläche des Abschnitts mit dem
großen Durchmesser ist derart kugelförmig ausgebildet, daß
er mit der Kontur des kugelförmigen Abschnitts 20a überein
stimmt. In einem Zentrum der oberen Schale 36 ist eine
Durchgangsöffnung 36a ausgebildet. Der Durchmesser der an
die Grundfläche angrenzenden Durchgangsöffnung 36a ist
kleiner als der Durchmesser eines oberen Bereichs der
Durchgangsöffnung 36a.
Unterhalb der Aufnahme 30 ist eine Staubabdeckung 24
vorgesehen. Die Staubabdeckung 24 besteht aus einem elasti
schen Material und hat eine im wesentlichen zylindrische
Form, deren mittlerer Abschnitt erweitert ist. Ein oberer
Rand der Staubabdeckung steht mit dem unteren Teil der Auf
nahme 30 in Eingriff; ein unterer Rand steht mit einem Um
fang eines Montagebauteils in Eingriff, das über einem
mittleren Bereich des Kugelzapfens angebracht ist. Die
Staubabdeckung 24 versiegelt den unteren Endabschnitt der
Aufnahme 30 derart, daß von ihrem unteren Endabschnitt kein
Staub in die Aufnahme eindringt. Die Staubabdeckung 24 hat
ferner die Funktion, eine Leckage eines im Inneren der
Staubabdeckung 24 gestauten Fetts zu verhindern. Da die
Staubabdeckung 24 elastisch ist, wird die Staubabdeckung 24
im Ansprechen auf eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung des Ku
gelzapfens 20 verformt. Ein Deckel bzw. eine Abdeckung 32
ist durch Verstemmen an einer Oberseite der Aufnahme 30 an
gebracht, um eine Öffnung der Aufnahme 30 abzudichten. In
der Aufnahme 30 ist eine Fettkammer 44 mit einem Raum 44a
und einem Raum 44b ausgebildet. Der Raum 44a wird durch die
Abdeckung 32 und die Durchgangsöffnung 36a der oberen Scha
le 36 definiert. Der Raum 44b ist durch den kugelförmigen
Abschnitt 20a, die obere Schale 36 und die untere Schale 38
definiert. In der Fettkammer 44 ist Fett gestaut, um den
kugelförmigen Abschnitt 20a des Kugelzapfens 20, die obere
Schale 36 und die untere Schale 38 derart zu schmieren, daß
die Reibung zwischen dem kugelförmigen Abschnitt 20a und
jeder der oberen und unteren Schalen 36 und 38 verringert
wird.
Im Raum 44a ist eine Stützfeder 34 vorgesehen, um die
obere Schale 36 gegen den kugelförmigen Abschnitt 20a zu
drängen. Auf diese Weise wird der kugelförmige Abschnitt
20a des Kugelzapfens 20 zwischen der unteren Schale 38 und
der oberen Schale 36 bei einem durch die obere Schale 36
aufgebrachten konstanten Druck getragen. Gemäß dem oben er
wähnten Aufbau ist der kugelförmige Abschnitt 20a des Ku
gelzapfens 20 in beliebiger Richtung rotierbar.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der oberen Schale 36.
Fig. 3 ist ein Querschnitt der unteren Schale 38.
Wie in Fig. 3 gezeigt sind an einer inneren Fläche der
unteren Schale 38 in gleichmäßigen Abständen entlang eines
Umfangs vier Schmiernuten 46 ausgebildet, die sich in eine
Längsrichtung der unteren Schale 38 erstrecken. Über die
Schmiernuten 46 wird das in der Fettkammer 44 gestaute Fett
an die gesamte Oberfläche des kugelförmigen Abschnitts 20a
geliefert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind jeweils an
einem unteren Endabschnitt der oberen Schale 36 und an ei
nem oberen Endabschnitt der unteren Schale 38 ineinander
greifende bzw. eingreifende Teile 40 und 42 vorgesehen.
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis
7 eine Beschreibung der eingreifenden Teile 40 und 42.
Wie in Fig. 2 gezeigt sind entlang einer Umfangsfläche
des Abschnitts mit dem großen Durchmesser der oberen Schale
36 eine Vielzahl von eingreifenden Teilen 40 vorstehend
ausgebildet. Wie in Fig. 3 gezeigt sind an der unteren
Schale 38 eine Vielzahl von eingreifenden Teilen 42 dement
sprechend ausgebildet. Jedes der eingreifenden Teile 40
paßt in ein jeweiliges der eingreifenden Teile 42, wenn die
obere Schale 36 an die untere Schale 38 montiert ist. Somit
wird die obere Schale 36 in einer weiteren Bewegung in die
untere Schale 38 begrenzt, wenn eine Spitze 40a jedes ein
greifenden Teils 40 eine Spitze 42a eines jeweiligen ein
greifenden Teils 42 erreicht.
Fig. 4 ist eine Draufsicht des Kugelgelenks 10 in einem
Zustand, in dem die Abdeckung 32 entfernt ist. Wie in Fig.
4 gezeigt ist die obere Schale an die untere Schale in ei
nem Zustand montiert, in dem jedes der eingreifenden Teile
40 der oberen Schale 36 mit einem jeweiligen der eingrei
fenden Teile 42 der unteren Schale 38 in Eingriff steht.
Die eingreifenden Teile 40 haben einen Durchmesser, der et
was kleiner ist, als ein Durchmesser der eingreifenden
Teile 42, und zwar so, daß die obere Schale 36 in Längs
richtung der unteren Schale 38 bewegbar ist, während die
eingreifenden Teile 40 mit den eingreifenden Teilen 42 in
Eingriff stehen. Entsprechenderweise kann die obere Schale
36 durch die Stützfeder 34 gegen den kugelförmigen Ab
schnitt 20a gedrückt werden, was zu einer geeigneten Gleit
bewegung des kugelförmigen Abschnitts 20a des Kugelzapfens
20 führt.
Fig. 5 ist ein Querschnitt eines Abschnitts des Kugel
gelenks 10, wobei die obere Schale 36 und die untere Schale
38 keinen Verschleiß aufweisen. In Fig. 5 ist die Spitze
40a jedes eingreifenden Teils 40 der oberen Schale 36 in
einem vorgegebenen Abstand "L" von der Spitze 42a jedes
eingreifenden Teils 42 der unteren Schale 38 entfernt ange
ordnet. Dementsprechend ist eine Bewegung der oberen Schale
36 in eine Richtung weiter in die untere Schale 38 hinein
nicht begrenzt, womit die untere Schale über eine Feder
kraft der Stützfeder 34 gegen den kugelförmigen Abschnitt
20a gedrückt wird. Infolgedessen wird der kugelförmige Ab
schnitt 20a zwischen der unteren Schale 38 und der oberen
Schale 36 bei einem geeignetem Druck aufgenommen. Dieser
Zustand sieht eine spielfreie Gleitbewegung des kugelförmi
gen Abschnitts 20a vor.
Fig. 6 ist ein Querschnitt eines Bereichs des Kugelge
lenks 10 in einem Zustand, in dem an der unteren Schale 38
durch Bewegung des kugelförmigen Abschnitts 20a ein Ver
schleiß aufgetreten ist. In Fig. 6 ist ein verschlissener
Bereich der unteren Schale 38 durch ein Bezugszeichen 70
gekennzeichnet. Aufgrund des Verschleißes der unteren
Schale 38 hat sich der kugelförmige Abschnitt 20a weiter in
die untere Schale 38 hineinbewegt. Dies führt dazu, daß
sich die obere Schale 36 von einer in Fig. 6 gezeigten Po
sition weiter in die untere Schale 38 hineinbewegt. Wenn
ein Verschleißbetrag "W" erreicht ist, wie in Fig. 6 ge
zeigt, dann steht die Spitze 40a jedes der eingreifenden
Teils 40 der oberen Schale 36 mit der Spitze 42a jedes der
eingreifenden Teils 42 der unteren Schale 38 in Kontakt. D.h.,
daß der Abstand zwischen der Spitze 40a und der Spitze
42a "Null" wird.
Wenn der Verschleißbetrag der unteren Schale 38 "Null"
bis "W" beträgt, d. h. falls sich das Kugelgelenk in einem
Zustand zwischen dem in Fig. 5 gezeigtem und dem in Fig. 6
gezeigtem befindet, kann die obere Schale 36 weiter in die
untere Schale 38 hineinbewegt werden. Somit wird ein über
die obere Schale 36 auf den kugelförmigen Abschnitt 20a
aufgebrachter geeigneter Druck aufrechterhalten, was zu einem
normalen Betrieb des Kugelgelenks 10 führt.
Fig. 7 ist ein Querschnitt eines Bereichs des Kugelge
lenks 10 in einem Zustand, in dem an der unteren Schale 38
ein übermäßiger Verschleiß aufgetreten ist. In Fig. 7 über
schreitet ein Verschleißbetrag der unteren Schale 38 den
Betrag "W". Somit ist der kugelförmige Abschnitt 20a des
Kugelzapfens 20 tiefer angeordnet als der in Fig. 6 gezeig
te, wogegen die obere Schale 36 an der in Fig. 6 gezeigten
Position gehalten wird, da die Spitze 40a jedes der ein
greifenden Teile 40 der oberen Schale 36 mit der Spitze 42a
jedes der eingreifenden Teile 42 der unteren Schale 38 in
Kontakt steht. Infolgedessen wird zwischen dem kugelförmi
gen Abschnitt 20a des Kugelzapfens 20 und der oberen Schale
36 ein Spalt d ausgebildet. In diesem Zustand erfolgt
über die obere Schale 36 keine Druckbeaufschlagung auf den
kugelförmigen Abschnitt 20a. Somit wird im Kugelgelenk 10
ein Spiel hervorgerufen.
Wie oben diskutiert wird bei dem Kugelgelenk gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über die
obere Schale 36 solange ein passender Druck auf den kugel
förmigen Abschnitt 20a aufgebracht, bis der Verschleiß der
unteren Schale 38 den Betrag W" erreicht. Dies bedeutet,
daß im Kugelgelenk 10 kein Spiel erzeugt wird und das Ku
gelgelenk solange normal betrieben werden kann, bis der
Verschleiß der unteren Schale 38 den Betrag "W" erreicht.
Wenn jedoch ein Verschleißbetrag "W" überschritten wird,
wird im Kugelgelenk 10 ein Spiel erzeugt. Dementsprechend
kann durch Überprüfen, ob das Kugelgelenk 10 ein Spiel hat
oder nicht, erfaßt werden, daß der Verschleiß der unteren
Schale 38 die Größe "W" überschreitet.
Bei dieser Ausführungsform ist der Betrag "W" auf eine
zulässige Verschleißgrenze der unteren Schale 38 einge
stellt. Der Betrag "W" kann durch Verändern des Abstands
"L" zwischen der Spitze 40a und der Spitze 42a, wenn die
untere Schale montiert ist, auf einen willkürlichen Wert
eingestellt werden. Für den Fall, daß der Abstand "L" so
eingestellt ist, daß er dem maximal zulässigen Verschleiß
betrag der unteren Schale 38 entspricht, dann kann das Ku
gelgelenk 10 offensichtlich so lange in normalem Zustand
betrieben werden, bis der Verschleiß der unteren Schale 38
den maximal zulässigen Betrag erreicht.
Es sei angemerkt, daß für den Fall, daß eine Länge
(freie Länge) der Stützfeder 34, wenn keine Last aufge
bracht ist, dafür nicht ausreichend ist, die Stützfeder 34
die freie Länge erreichen kann, bevor die obere Schale 36
die Position erreicht, über die hinaus sich die obere Scha
le 36 nicht bewegen kann. In diesem Fall wird die auf die
obere Schale aufgebrachte Druckkraft "Null", und somit kön
nen die Stützfeder 34 und die obere Schale 36 in Längsrich
tung des Kugelgelenks 10 frei bewegbar werden. In diesem
Zustand können die Stützfeder 34 und die obere Schale im
Kugelgelenk 10 vibrieren, was die Erzeugung von Lärm oder
eine Fehlfunktion des Kugelgelenks 10 bewirkt. Um dieses
Problem zu beseitigen, hat die Stützfeder 34 der vorliegen
den Erfindung jedoch eine freie Länge, die in ausreichendem
Maße länger ist als eine Längsdimension des Raums 44a, wenn
der Verschleiß der unteren Schale 38 den maximal zulässigen
Betrag "W" erreicht. Somit bleibt eine Druckkraft der
Stützfeder 34 auch dann, wenn der maximal zulässige Betrag
"W" erreicht ist, wobei das oben erwähnte, durch das Vi
brieren der Stützfeder 34 oder der oberen Schale 36 verur
sachte Problem behoben wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stehen die ein
greifenden Teile 42 der oberen Schale 36 mit den jeweiligen
eingreifenden Teilen 40 der unteren Schale in Eingriff.
Dieser Aufbau verhindert, daß die obere Schale 36 und die
untere Schale 38 relativ zueinander rotieren. Somit wird
desweiteren eine Rotation der Stützfeder 34 verhindert, wo
mit die Erzeugung von Lärm und Verschleiß aufgrund einer
Gleitbewegung der Stützfeder 34 relativ zur Abdeckung 32
beseitigt wird. Dementsprechend hat die folgende Ausfüh
rungsform den Vorteil, daß ein ruhiger Betrieb des Kugelge
lenks 10 erzielt wird.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, hat jedes ein
greifende Teil 40 der oberen Schale 36 außerdem eine Form,
bei der eine Weite in der Nähe des äußersten Endes auf die
Spitze 40 zu nach und nach abnimmt. Aufgrund dieser Gestal
tung der eingreifenden Teile 40 ergibt sich eine automati
sche Einstellung einer Winkelposition der unteren Schale
38, wenn die obere Schale 36 an die untere Schale 38 mon
tiert wird, so daß jedes eingreifende Teil 40 der oberen
Schale 36 vollständig in jeweils eines der eingreifenden
Teil 42 der unteren Schale 38 paßt. Somit ist eine einfache
Montage der oberen Schale 36 an die untere Schale 38 gege
ben.
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 8
und 9 die Beschreibung eines Beispiels, bei dem das Kugel
lager bzw. das Kugelgelenk 10 für einen Aufhängemechanismus
bzw. eine Aufhängevorrichtung eines Fahrzeugs verwendet
wird. Fig. 8 ist eine Abbildung des Fahrzeugs mit einer
Aufhängevorrichtung, die das Kugelgelenk 10 gemäß der vor
liegenden Ausführungsform verwendet. Fig. 9 ist eine Sei
tenansicht einer in Fig. 8 gezeigten Aufhängevorrichtung.
Wie in Fig. 8 gezeigt werden die Räder VL, VR, HL und
HR jeweils durch Aufhängevorrichtungen getragen. Nachste
hend erfolgt die Beschreibung einer Struktur einer Aufhän
gevorrichtung, die beispielsweise für das vordere rechte
Rad VR vorgesehen ist. Fig. 9 zeigt die Aufhängevorrichtung
für das vordere rechte Rad VR. Die in Fig. 9 gezeigte Auf
hängevorrichtung weist ein Paar von Kugelgelenken 10, einen
oberen Arm bzw. oberen Querlenker 13, einen Stoßdämpfer 15,
eine Gelenkverbindung 16, eine Schraubenfeder 17, ein Rad
18 und einen unteren Arm bzw. unteren Querlenker 14 auf.
Ein Endabschnitt des unteren Querlenkers 14 ist an ei
nem Fahrzeugkörper bzw. einer Karosserie 19 befestigt, und
der andere Endabschnitt ist über eines der Kugelgelenke 10
mit der Gelenkverbindung 16 verbunden. Die Gelenkverbindung
16 ist ein Bauteil, das über ein Lager 70 mit dem Rad 18
verbunden ist. Ein oberer Endabschnitt der Gelenkverbindung
16 ist über ein anderes der Kugelgelenke 10 mit dem oberen
Querlenker 13 verbunden. Der andere Endabschnitt des oberen
Querlenkers 13 ist über eine Buchse (in der Figur nicht
dargestellt) an der Karosserie 19 angebracht. Ein oberes
Ende der Schraubenfeder 17 und ein oberes Ende des Stoß
dämpfers 15, der sich in der Schraubenfeder 17 befindet,
sind an der Karosserie 19 befestigt. Ein unteres Ende des
Stoßdämpfers 15 ist über ein Gelenk 11 derart mit dem unte
ren Querlenker 14 verbunden, daß der Stoßdämpfer 15 und der
untere Querlenker 14 zueinander dreh- bzw. schwenkbar sind.
Bei dem oben erwähnten Aufbau werden im Falle einer
Auf- und Abbewegung des Rads 18 über eine Schwenkbewegung
des Paars von Kugelgelenken 10 die Schraubenfeder 17 und
der Stoßdämpfer 15 zusammengedrückt und auseinandergezogen.
Somit wird verhindert, daß die Auf- und Abbewegung des Rads
18 auf die Karosserie 19 übertragen wird. Da die Gelenkver
bindung 16 am oberen Ende über eines der Kugelgelenke 10
durch den oberen Querlenker 13 und am unteren Ende über ein
anderes der Kugelgelenke 10 durch den unteren Arm 14 getra
gen wird, ist die Aufhängevorrichtung während eines Lenkbe
triebs betriebsfähig.
Falls bei einer Aufhängevorrichtung eines Fahrzeuges
ein Kugelgelenk verwendet wird, muß das Kugelgelenk durch
ein neues Kugelgelenk ersetzt werden, wenn eine Kugelschale
im Kugelgelenk abgenutzt wurde. Bei einer derartigen Kugel
schale, die eine Stützfeder hat, die die Kugelschale auch
dann unter Druck setzt, nachdem an der Kugelschale ein
übermäßiger Verschleiß aufgetreten ist, tritt im Kugelge
lenk auch dann kein Spiel auf, wenn kein normaler Betrieb
des Kugelgelenks erfolgen kann. Somit ist es nicht möglich,
eine Verschleißgröße der Kugelschalen durch Erfassen des
Spiels im Kugelgelenk zu bestimmen. Da die Kugelschale im
Körper des Kugelgelenks aufgenommen ist, es nicht möglich,
die Kugelschale von außen visuell zu untersuchen. Dement
sprechend kann ein derartiges Kugelgelenk in einem Zustand
verwendet wird, in dem an der Kugelschale ein Verschleiß
über einen zulässigen Grenzwert hinaus aufgetreten ist. D.h.,
daß in dem Fall, daß das Kugelgelenk eine untere Scha
le, wie beispielsweise die untere Schale 38 des Kugelge
lenks 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, hat, das
Kugelgelenk ständig in einem Zustand verwendet werden kann,
in dem an der unteren Schale ein übermäßiger Verschleiß
vorliegt.
Falls der durch die Stützfeder erzeugte Druck nicht auf
die Kugelschale aufgebracht wird, tritt der Verschleiß der
Kugelschale als Spiel im Kugelgelenk auf. Somit ist es
leicht, den Verschleiß der Kugelschale in einem derartigen
Kugelgelenk zu erfassen. Jedoch kann ein Kugelgelenk dieser
Art, wie vorher diskutiert, aufgrund eines frühzeitigen Er
zeugen eines Spiels im Kugelgelenk eine kurze Lebensdauer
haben.
Andererseits kann im Kugelgelenk 10 gemäß der vorlie
genden Ausführungsform durch Erfassen des Spiels im Kugel
gelenk 10 leicht bestimmt werden, ob der Verschleiß der un
teren Schale 38 den maximal zulässigen Betrag erreicht hat
oder nicht. Dementsprechend kann bei Verwendung des Kugel
gelenks 10 das Erzeugen von Lärm und eine Veränderung im
Empfinden eines Lenkbetriebs aufgrund der Verschlechterung
der Leistung eines Kugelgelenks 10 verhindert werden.
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 10 eine
Beschreibung eines Verfahrens zur Erfassung des Spiels im
Kugelgelenk 10. Fig. 10 ist eine Abbildung zur Erklärung
eines Betriebs zur Erfassung des Spiels im Kugelgelenk 10
bei der in Fig. 9 gezeigten Aufhängevorrichtung. Es sei an
gemerkt, daß Fig. 10 einen Zustand zeigt, in dem das Rad 18
und der Reifen entfernt sind. Das in der Aufhängevorrich
tung erzeugte Spiel kann durch Aufbringen einer Kraft auf
einen Reifen in Aufwärts- und Abwärtsrichtung (vertikale
Richtung) leicht erfaßt werden, während das Fahrzeug aufge
bockt ist. Das bedeutet, daß die Auf- und Abwärtsbewegung
des Reifens mit einer relativ kleinen Kraft anzeigt, daß in
den Kugelgelenken 10 ein Spiel erzeugt ist.
Wie in Fig. 10 gezeigt kann durch eine Meßuhr 50 ferner
ein Verschleißbetrag der unteren Schale 38 gemessen werden.
In Fig. 10 ist eine Basis 51 der Meßuhr 50 am unteren Quer
lenker 14 befestigt. Ein Taster 52 der Meßuhr 50 steht mit
der Aufnahme 30 des Kugelgelenks 10 von unten in Kontakt.
Desweiteren ist eine Spannvorrichtung 54 an einer Achsnabe
71 befestigt, die über das Lager 70 mit der Gelenkverbin
dung 16 einstückig ausgebildet ist. In diesem Zustand wird
auf die Spannvorrichtung 54 in Auf- und Abwärtsrichtung ei
ne vorgegebene Kraft aufgebracht und die Meßuhr 50 abgele
sen. Somit wird der Versatz an der Achsennabe 71 bezüglich
des unteren Querlenkers 14 als eine Differenz zwischen den
Anzeigewerten der Meßuhr 50 gemessen. Der Versatz an der
Achsennabe 71 entspricht dem im Kugelgelenk 10 erzeugten
Spiel. Somit kann durch den Versatz der Achsennabe 71 mit
einem hohen Maß an Genauigkeit der Verschleißbetrag der un
teren Schale 38 bestimmt werden.
Wie oben diskutiert, kann das im Kugelgelenk 10 gemäß
der vorliegenden Ausführungsform erzeugte Spiel leicht und
sicher erfaßt werden. Dementsprechend ist es leicht, den
Bedarf für den Austausch bzw. Ersatz des Kugelgelenks wäh
rend der Betriebslebensdauer des Fahrzeugs zu bestimmen,
wodurch eine gute Wartung des Fahrzeugs vorgesehen wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 erfolgt
nachstehend die Beschreibung einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Fig. 11 ist ein Querschnitt der
unteren Schale 38 eines Kugelgelenks gemäß der zweiten Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 12 ist ein
Querschnitt entlang einer Linie A-A von Fig. 11. In Fig. 11
erhalten dieselben Teilen wie die in Fig. 1 und 3 dieselben
Bezugszeichen und eine Beschreibung davon wird ausgelassen.
Das Kugelgelenk gemäß der zweiten Ausführungsform hat abge
sehen von der Konfiguration jeder Schmiernut 46a, die in
der unteren Schale 38 vorgesehen ist, denselben Aufbau wie
das Kugelgelenk 10 gemäß der ersten Ausführungsform.
In Fig. 11 wird eine Weite "WG" jeder Schmiernut 46A
auf das untere Ende der unteren Schale 38 zu verringert.
Desweiteren nimmt eine Tiefe "D" jeder Schmiernut 46A auf
das untere Ende der unteren Schale 38 zu ab. Entsprechen
derweise nimmt eine Querschnittsfläche "S" jeder Schmiernut
46a auf das untere Ende der unteren Schale 38 zu ab.
Wie bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform
vorherstehend diskutiert, ist die Fettkammer 44 im oberen
Abschnitt der Innenseite der unteren Kammer 38 ausgebildet.
Somit wird das in der Fettkammer 44 vorgesehene Fett über
die Schmiernuten 46A an eine Oberfläche des kugelförmigen
Abschnitts 20a geliefert. Das bedeutet, daß das Fett in der
Fettkammer 44 zur Schmierung des kugelförmigen Abschnitts
20a durch die Schmiernuten 46a strömt. Das Fett verläßt
schließlich die Schmiernuten 46a und wird in einer durch
die Staubabdeckung 24 ausgebildeten Kammer gesammelt.
Da bei der zweiten Ausführungsform die Querschnittsflä
che "S" jeder Schmiernut 46A zum unteren Ende der unteren
Schale 38 hin abnimmt, wird die durch die Schmiernuten 46A
nach unten strömende Fettmenge auf eine geeignete Menge
eingestellt. Das bedeutet, daß eine ausreichende Menge an
Fett an die Schmiernut 46A geliefert wird, wobei gleichzei
tig eine die Schmiernuten 46A verlassende Fettmenge verrin
gert wird. Somit reicht das in der Fettkammer 44 vorgese
hene Fett länger, wenn das Kugelgelenk zusammengebaut ist,
als das des Kugelgelenks mit einer unteren Schale, die mit
geraden Nuten versehen ist. Dies führt zu einer länger rei
chenden Schmierung und sieht somit eine lange Lebensdauer
des Kugelgelenks vor.
Da ferner die Weite "WG" jeder Schmiernut 46A auf das
untere Ende der unteren Schale 38 zu abnimmt, erhöht sich
im Vergleich zum Kugelgelenk mit einer unteren Schale, die
mit geraden Nuten versehen ist, wobei jede eine gleichmä
ßige Weite hat, eine Kontaktfläche zwischen dem kugelförmi
gen Abschnitt 20a und der unteren Schale 38. Somit wird bei
der vorliegenden Ausführungsform der durch den kugelförmi
gen Abschnitt 20a auf die untere Schale 38 ausgeübte Druck
vermindert, was zu einer Verbesserung der Gleitfähigkeit
des kugelförmigen Abschnitts 20a führt.
Bei der Doppelquerlenkeraufhängung, wie hier z. B. in
Fig. 9 gezeigt, wird auf den unteren Querlenker 14 eine
Druckkraft der Schraubenfeder 17 aufgebracht. Die Druck
kraft wirkt als eine Streck- bzw. Ausdehnlast des Kugelzap
fens 20 des Kugelgelenks 10. Das bedeutet, daß der Kugel
zapfen 20 in Fig. 1 nach unten gezogen wird, wenn die
Schraubenfeder 17 zusammengedrückt wird. In diesem Zustand
wird der kugelförmige Abschnitt 20 gegen die untere Schale
38 nach unten gedrückt. Der auf die untere Schale 38 aufge
brachte Druck ist in der Nähe des unteren Endbereichs der
unteren Schale 38 maximal. Bei dieser Ausführungsform wird
die Kontaktfläche, die einer Druckaufnahmefläche ent
spricht, erhöht, da die Weite "WG" jeder Schmiernut 46A ab
nimmt. Somit wird der auf die untere Schale 38 aufgebrachte
Druck in der Fläche, in der der Druck maximal wird, redu
ziert, was zu einer verbesserten Gleitfähigkeit und einer
längeren Lebensdauer führt.
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 13 die
Beschreibung einer dritten Ausführungsform gemäß der vor
liegenden Erfindung. Fig. 13 ist ein Querschnitt der unte
ren Schale 38 eines Kugelgelenks gemäß der dritten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 13 haben die
selben Teile, wie die, die in den Fig. 1 und 3 gezeigt
sind, dieselben Bezugszeichen, und eine Beschreibung davon
wird ausgelassen. Das Kugelgelenk gemäß der dritten Ausfüh
rungsform hat abgesehen von einer Gestaltung jeder Schmier
nut 46B, die in der unteren Schale 38 vorgesehen ist, den
selben Aufbau wie das Kugelgelenk 10 gemäß der ersten Aus
führungsform.
Wie in Fig. 13 gezeigt hat jede der Schmiernuten 46B in
der Nähe des unteren Endes einen Damm 48. Der Damm 48 ist
durch das Vorstehen einer Grundfläche jeder der Schmiernu
ten 46B ausgebildet. Der Damm 48 hat von einer Grundfläche
von jeder der Schmiernuten 46B aus eine Höhe "h" und in
Längsrichtung jeder der Schmiernuten 46B eine Weite "k".
Der Damm 48 hat die Aufgabe, die Strömung des Fetts in den
Schmiernuten 46B zu begrenzen. Die vorliegende Ausführungs
form hat offensichtlich bezüglich der Begrenzung der Strö
mung des Fetts denselben Effekt wie die zweite Ausführungs
form. Die Begrenzung der Fettströmung kann ferner in dem
Maße erhöht werden, wie die Höhe "h" oder die Weite "k"
vergrößert wird. Das bedeutet, daß eine Fettmenge, die die
Schmiernuten 46B verläßt, in dem Maß verringert wird, wie
die Höhe "h" und die Weite "k" vergrößert wird. Somit kann
auf leichte Weise durch Einstellen der Höhe "h" und der
Weite "k" des Damms 48 eine geeignete Begrenzung der Fett
strömung erhalten werden.
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 14 eine
Beschreibung einer erfindungsgemäßen vierten Ausführungs
form. Fig. 14 ist ein Querschnitt der unteren Schale 38 ei
nes Kugelgelenks gemäß der vierten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung. In Fig. 14 haben dieselben Teile wie
die, die in den Fig. 1 und 3 gezeigt sind, dieselben Be
zugszeichen, und eine Beschreibung davon wird ausgelassen.
Das Kugelgelenk gemäß der vierten Ausführungsform hat abge
sehen von einer Gestaltung jeder der Schmiernuten 46B, die
in der unteren Schale 38 vorgesehen sind, denselben Aufbau
wie das Kugelgelenk 10 gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie in Fig. 14 gezeigt hat jede der Schmiernuten 46C
eine enge Öffnung bzw. eine Blende 50, bei der die Weite
"WG" von jeder der Schmiernuten 46C auf eine Weite "LG" re
duziert wird, die geringer ist als die Weite "WG". Die
Blende 50 funktioniert in derselben Weise wie der Damm 48
in der dritten Ausführungsform. Das bedeutet, daß die Fett
strömung in der Blende 50 begrenzt wird. Die Menge des in
den Schmiernuten 46C strömenden Fetts kann durch Verändern
der Weite "LG" auf leichte Weise eingestellt werden. Die
Blende 50 der vorliegenden Ausführungsform hat offensicht
lich denselben Effekt wie der Damm 48 der dritten Ausfüh
rungsform.
Bei den oben erwähnten zweiten bis vierten Ausführungs
formen kann, da die Fettströmung eingeschränkt bzw. be
grenzt wird, das Fett für einen langen Zeitraum in den
Schmiernuten 46A, 46B oder 46C gehalten werden. Somit fun
gieren die Schmiernuten 46A, 46A und 46C ferner als Fett
kammern, aus denen das Fett an ein weites Flächengebiet des
kugelförmigen Abschnitts 20a direkt geliefert wird, wenn
der Kugelzapfen 20 geschwenkt oder gedreht wird. Dies ver
bessert ferner die Schmierung des Kugelgelenks gemäß der
zweiten bis vierten Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 15 und 16 erfolgt
nachstehend eine Beschreibung einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Fig. 15 ist ein Querschnitt ei
nes Kugelgelenks gemäß der fünften Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung. Fig. 16 ist ein Querschnitt einer in
Fig. 15 gezeigten einteiligen Kugelschale. In Fig. 15 er
halten dieselben Teile wie die in Fig. 1 gezeigten Teile
dieselben Bezugszeichen und eine Beschreibung davon wird
ausgelassen.
Wie in Fig. 15 dargestellt ist bei der vorliegenden
Ausführungsform anstatt der oberen Schale 36 und der unte
ren Schale 38 in der Aufnahme eine einteilige Kugelschale
62 vorgesehen. In einem oberen Abschnitt hat die einteilige
Kugelschale 62 eine Fettkammer 64. Die Fettkammer 64 ist
mit einer Vielzahl von Rippen 66 versehen, wie in Fig. 16
dargestellt. Die Rippen sind am Umfang in gleichmäßig un
terteilten Winkeln angeordnet. Ein Rand bzw. eine Kante je
der der Rippen 66 ist derart ausgebildet, daß sie sich mit
einem vorgegebenen kleinen Spiel einer Kontur des kugelför
migen Abschnitts 20a anpaßt.
Die Rippen 66 haben die Funktion, durch eine vergrößer
te Kontaktfläche das Fett im Inneren der Fettkammer 64 zu
halten. Das bedeutet, daß das in der Fettkammer 64 vorgese
hene Fett für einen langen Zeitraum um die Rippen 66 herum
gehalten bzw. gestaut wird, da das Fett mit einer hohen
Viskosität an der Oberfläche der Rippen 66 klebt. Dies
schränkt eine Strömung des für eine Oberfläche des kugel
förmigen Abschnitts 20a vorgesehenen Fetts ein, was zu ei
ner geeigneten Versorgung des Fetts in der Fettkammer an
dem kugelförmigen Abschnitt 20a führt. Somit reicht das
Fett in der Fettkammer 64 länger als das Fett, das in einer
Fettkammer ohne Rippen vorgesehen ist. Die durch die Rippen
66 gehaltene Fettmenge wird in dem Maße erhöht, wie die An
zahl der Rippen 66 erhöht wird. Auf diese Weise kann durch
Verändern der Anzahl der Rippen 66 die Schmierung einge
stellt werden, was zu einer langen Lebensdauer des Kugelge
lenks führt. Desweiteren sind bei dieser Ausführungsform
die Rippen 66 mit der einteiligen Kugelschale 62 einstückig
ausgebildet. Die einteilige Kugelschale 62 und die Rippen
66 werden somit durch ein Verfahren, wie z. B. Spritzgie
ßen, auf einfache Weise hergestellt.
Es sei angemerkt, daß, obwohl die Rippen 66 in der ein
teiligen Kugelschale ausgebildet sind, es ersichtlich ist,
daß derartige Rippen in der unteren Kugelschale 38 ausge
bildet sein können, die im Kugelgelenk gemäß der ersten bis
vierten Ausführungsform vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese offenbar
ten Ausführungsformen beschränkt, und es können Veränderun
gen und Modifikationen angestellt werden, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein Kugelgelenk erzeugt somit ein Spiel, wenn der Ver
schleiß einer Kugelschale derart einen vorgegebenen Betrag
erreicht, daß das Ende der Lebensdauer des Kugelgelenks
durch eine einfache Untersuchung erkannt werden kann. Ein
kugelförmiger Abschnitt eines Kugelzapfens befindet sich
zwischen einer oberen Schale und einer unteren Schale. Die
obere Schale wird auf die untere Schale zu verschoben, wenn
an der oberen Schale oder an der unteren Schale aufgrund
der Gleitbewegung des kugelförmigen Abschnitts ein Ver
schleiß auftritt. Die Verschiebung der oberen Schale ist
derart begrenzt, daß die obere Schale bezüglich der unteren
Schale an einer vorgegebenen Position gehalten wird.
Claims (19)
1. Kugelgelenk (10) mit:
einem Kugelzapfen (20) mit einem kugelförmigen Ab schnitt (20a) an dessen einem Endabschnitt, und
einer ersten Kugelschale (36) und einer zweiten Kugel schale (38) mit dem dazwischen eingesetzten kugelförmigen Abschnitt (20a), wobei die erste Kugelschale (36) auf die zweite Kugelschale (38) zu verschiebbar ist, wenn an der zweiten Kugelschale (38) aufgrund der Gleitbewegung des ku gelförmigen Abschnitts (20a) ein Verschleiß aufgetreten ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung zur Begrenzung der Verschiebung der ersten Kugelschale (36) auf die zweite Kugelschale (38) zu derart vorgesehen ist, daß die erste Kugelschale (36) bezüglich der zweiten Kugelschale (38) an einer vorgegebenen Position gehalten wird.
einem Kugelzapfen (20) mit einem kugelförmigen Ab schnitt (20a) an dessen einem Endabschnitt, und
einer ersten Kugelschale (36) und einer zweiten Kugel schale (38) mit dem dazwischen eingesetzten kugelförmigen Abschnitt (20a), wobei die erste Kugelschale (36) auf die zweite Kugelschale (38) zu verschiebbar ist, wenn an der zweiten Kugelschale (38) aufgrund der Gleitbewegung des ku gelförmigen Abschnitts (20a) ein Verschleiß aufgetreten ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung zur Begrenzung der Verschiebung der ersten Kugelschale (36) auf die zweite Kugelschale (38) zu derart vorgesehen ist, daß die erste Kugelschale (36) bezüglich der zweiten Kugelschale (38) an einer vorgegebenen Position gehalten wird.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Kugelschale (36) mit der zweiten Kugelschale
(38) derart in Eingriff steht, daß eine Rotation der ersten
Kugelschale (36) bezüglich der zweiten Kugelschale (38)
eingeschränkt ist.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Kugelschale (36) eine im allgemeinen schei
benartige Form und die zweite Kugelschale (38) eine im al
lemeinen zylindrische Form mit einem Endabschnitt hat, der
einen reduzierten Durchmesser hat.
4. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß eine äußere Oberfläche der ersten Kugelschale (36) mit
einer inneren Oberfläche der zweiten Kugelschale (38) in
Eingriff steht.
5. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Kugelschale (36) eine Vielzahl von
Vorsprüngen (40) an der äußeren Oberfläche und die zweite
Kugelschale (38) eine Vielzahl von Aussparungen (42) an der
inneren Oberfläche hat, und zwar derart, daß jeder der Vor
sprünge (40) jeweils in eine Aussparung (42) eindringt,
wenn die erste Kugelschale (36) an die zweite Kugelschale
(38) montiert wird.
6. Kugelgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Begrenzung der Verschiebung einen
Endbereich (40a) jedes der Vorsprünge (40) aufweist, der
sich in einem vorgegebenen Abstand von einem Endbereich
(42a) einer jeweiligen Aussparung (42) befindet, wenn die
erste Kugelschale (36) an die zweite Kugelschale (38)
montiert ist.
7. Kugelgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Endbereich (40a) jedes der Vorsprünge (40) mit ei
nem vorgegebenen Winkel zur zweiten Kugelschale (38) hin
verjüngt ist, und jede der Aussparungen in derselben Rich
tung wie die Vorsprünge (40) der ersten Kugelschale (36)
mit dem vorgegebenen Winkel verjüngt ist.
8. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Kugelschale (36) durch eine Feder (34) gegen
den kugelförmigen Abschnitt (20a) gedrückt wird, und eine
durch die Feder (34) auf die erste Kugelschale (36) aufge
brachte Druckkraft beibehalten wird, wenn sich die erste
Kugelschale (36) bezüglich der zweiten Kugelschale (38) an
der vorgegebenen Position befindet.
9. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schmiermittelkammer (44) durch die erste Kugel
schale (36), die zweite Kugelschale (38) und den kugelför
migen Abschnitt (20a) ausgebildet wird, um darin ein
Schmiermittel zu halten, und daß die zweite Kugelschale
(38) an ihrer inneren Oberfläche wenigstens eine Nut (46)
hat, die sich zwischen der Schmiermittelkammer (44) und ei
nem gegenüber der ersten Kugelschale (36) befindlichen un
teren Endbereich der zweiten Kugelschale (38) in Längsrich
tung der zweiten Kugelschale (38) erstreckt, wobei die Nut
(46) zur Begrenzung der Strömung des Schmiermittels in der
Nut (46) eine Schmiermittelbegrenzungseinrichtung aufweist.
10. Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Schmiermittelbegrenzungseinrichtung in eine
Richtung zum unteren Endbereich der zweiten Kugelschale
(38) eine allmähliche Abnahme in einer Weite der Nut (46)
aufweist.
11. Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet
daß die Schmiermittelbegrenzungseinrichtung in eine
Richtung zum unteren Endbereich der zweiten Kugelschale
(46) eine allmähliche Abnahme in einer Tiefe der Nut (46)
aufweist.
12. Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Schmiermittelbegrenzungseinrichtung in der Nut
(46) in einem unteren Endbereich der zweiten Kugelschale
(38) vorgesehen ist.
13. Kugelgelenk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß die Schmiermittelbegrenzungseinrichtung einen von
einer Grundfläche der Nut (46B) vorstehenden Damm (48) auf
weist.
14. Kugelgelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß der Damm (48) von der Grundfläche der Nut (46B)
aus eine vorgegebene Höhe hat, und zwar derart, daß die
Schmiermittelströmung begrenzt ist.
15. Kugelgelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß der Damm (48) in eine Längsrichtung der Nut (46B)
eine vorgegebene Weite hat, und zwar derart, daß die
Schmiermittelströmung begrenzt ist.
16. Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Schmiermittelbegrenzungseinrichtung eine enge
Öffnung (50) aufweist, in der eine Weite der Nut (46C) der
art reduziert ist, daß die Strömung des Schmiermittels be
grenzt ist.
17. Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß in der Schmiermittelkammer (44) eine Rückhalteein
richtung vorgesehen ist, die dazu dient, das Schmiermittel
in der Schmiermittelkammer (44) zu halten.
18. Kugelgelenk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß die Rückhalteeinrichtung eine Vergrößerung der
Fläche einer inneren Oberfläche der Schmiermittelkammer
(44) aufweist.
19. Kugelgelenk nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich
net, daß die Rückhalteeinrichtung eine Vielzahl von Rippen
(66) aufweist, die von wenigstens einer der ersten Kugel
schale (36) und der zweiten Kugelschale (38) in die
Schmiermittelkammer vorstehen.
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