DE19938770A1 - Kugelgelenk mit Lagerschale - Google Patents
Kugelgelenk mit LagerschaleInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, bestehend aus einem Kugelgelenkgehäuse (1), einem Kugelkopf (2) mit Kugelzapfen (3), einer zwischen Kugelkopf (2) und Kugelgelenkgehäuse (1) angeordneten Lagerschale (4) sowie einem Gehäusedeckel (5). Um ein Kugelgelenk dahingehend weiterzubilden, daß bei gleichzeitiger Vereinfachung der Montage eine Verringerung der Toleranz der Gängigkeit und eine Erhöhung der Lebensdauer des Kugelgelenks erreicht wird, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß eine zwischen Gehäusedeckel (5) und wenigstens einen Teil der Lagerschale (4) erzeugte und axial in Richtung des Kugelzapfens (3) wirkende Druckkraft permanent auf diesen Teil der Lagerschale (4) einwirkt und diesen in den Zwischenraum zwischen Kugelkopf (2) und Kugelgelenkgehäuse (19) preßt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, bestehend aus einem
Kugelgelenkgehäuse, einem Kugelkopf mit Kugelzapfen, einer zwischen Kugelkopf
und Kugelgelenkgehäuse angeordneten Lagerschale sowie einem
Gehäusedeckel.
Kugelgelenke der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik
bekannt und werden vorzugsweise an Kraftfahrzeugen eingesetzt. Der Kugelkopf
des Kugelgelenks ist dabei verdreh- und kippbar in der Lagerschale gelagert,
wobei die Lagerschale ihrerseits im Kugelgelenkgehäuse angeordnet ist.
Aufgabe der in der Regel einem harten Verschleiß ausgesetzten Lagerschale ist
es, die auf das Kugelgelenk einwirkenden Seitenkräfte zu kompensieren und
Stöße auf das Gelenkgehäuse sowie auf den Kugelzapfen abzufangen.
Zweckmäßigerweise besteht die Lagerschale daher aus einem elastischen
Kunststoff, der sich infolge der auf das Kugelgelenk einwirkenden Kräfte elastisch
verformen kann.
Um bei der Montage eines Kugelgelenks der eingangs genannten Art sicher zu
stellen, daß der Kugelkopf nicht zu stramm von der Lagerschale umschlossen wird
und das Gelenk zu schwergängig ist, sind bei der Herstellung insbesondere des
Kugelgelenkgehäuses geringe Fertigungstoleranzen erforderlich. Zum Ausgleich
der durch ungenaue Fertigungstoleranzen bedingten Schwergängigkeit des
Kugelgelenks ist bereits eine Lagerschale vorgeschlagen worden, die an einer
Stirnfläche winzige, nockenartige Erhebungen von die Fertigungstoleranzen des
Gelenks geringfügig übersteigender Höhe aufweist. Diese nockenartigen
Erhebungen verformen sich bei entsprechend hohen Kräften während der
Gelenkmontage und haben die Aufgabe, Fertigungstoleranzen der Gelenkpartner
auszugleichen, so daß die Toleranz der Gängigkeiten der Kugelgelenke in
Grenzen gehalten werden kann. Verschleißbedingte Abnutzungen der
Lagerschale können jedoch durch diese nockenartigen Erhebungen nicht
kompensiert werden.
Mit zunehmenden Verschleiß der Lagerschale bildet sich in unerwünschter Weise
ein stetig größer werdendes Lagerspiel zwischen Kugelkopf und Lagerschale aus.
Bezogen auf die Betriebsdauer des Kugelgelenks hat dies zum einen die
Änderung der Bewegungsmomente des Lagerzapfens zur Folge als auch die
stetige Veränderung der Elastizitätseigenschaften der Lagerschale. Eine nicht
mehr exakte Lagerung mit einer daraus resultierenden nicht genauen Radführung
des Kugelgelenks sowie Geräuschentwicklung sind die Folge.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die
Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art dahingehend
weiterzubilden, daß bei gleichzeitiger Vereinfachung der Montage eine
Verringerung der Toleranz der Gängigkeit und eine Erhöhung der Lebensdauer
des Kugelgelenks erreicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß eine
zwischen Gehäusedeckel und wenigstens einem Teil der Lagerschale erzeugte
und axial in Richtung des Kugelzapfens wirkende Druckkraft permanent auf diesen
Teil der Lagerschale einwirkt und diesen in den Zwischenraum zwischen
Kugelkopf und Kugelgelenkgehäuse preßt.
Bei diesem nach dieser technischen Lehre ausgebildeten Kugelgelenk können mit
Vorteil sowohl durch Fertigungstoleranzen der Gelenkpartner bedingte
Ungenauigkeiten ausgeglichen als auch verschleißbedingte Abnutzungen der
Lagerschale kompensiert werden. Anders als im Stand der Technik bekannt,
erfolgt die Montage des erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit gewolltem axialen
Spiel der Lagerschale gegenüber dem eingewalzten Gehäusedeckel sowohl
hinsichtlich maximaler als auch minimaler Fertigungstoleranzen. Die deckelseitig
axial in Richtung des Kugelzapfens auf wenigstens einen Teil der Lagerschale
permanent einwirkende Druckkraft preßt diesen Teil der Lagerschale in den
Zwischenraum zwischen Kugelkopf und Kugelgelenk, so daß, unabhängig von den
unterschiedlichen Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile des Kugelgelenks,
der Kugelkopf unter Wirkung immer gleicher axialer Kräfte in der Lagerschale
gelagert wird und so unterschiedliche Gängigkeiten der Kugelgelenke vermieden
werden. Die Druckkraft kann dabei entweder direkt unterhalb des Gehäusedeckels
an der Lagerschale angreifen oder auf eine beliebige Schnittlinie oder -fläche als
Teil der Lagerschale wirken. Die Bewegungsmomente des Kugelgelenks und die
Federeigenschaften der Lagerschale sind durch den Toleranzausgleich somit
weitestgehend unabhängig vom Fertigungsprozeß und den daraus resultierenden
Fertigungstoleranzen der Gelenkpartner. Darüber hinaus sind in vorteilhafter
Weise das Kippmoment des Kugelgelenks und die Elastizitäten der Lagerschale
durch die entsprechende Wahl der nach einer Montage des Kugelgelenks auf die
Lagerschale einwirkenden Druckkraft einstellbar. Auf diese Weise lassen sich
Kugelgelenke mit niedrigen Bewegungsmomenten und Elastizitäten bei
prozeßtechnisch akzeptablen Maßtoleranzen mit einer geringeren Streuung der
Gelenkeigenschaften herstellen.
Auch die verschleißbedingten Abnutzungen der Lagerschale werden durch das
erfindungsgemäße Kugelgelenk in vorteilhafter Weise ausgeglichen. Die
permanent auf die Lagerschale einwirkende Druckkraft bewirkt bei Verschleiß ein
stetiges Nachrücken der Lagerschale, so daß im Sinne eines "Selbstnachstellens"
der Lagerschale der Kugelkopf unter Wirkung immer gleich großer axialelastischer
Keileffekte in der Lagerschale gelagert ist. Somit werden zum einen weitestgehend
gleichbleibende Bewegungsmomente des Kugelgelenks und zum anderen sich
nicht wesentlich ändernde Federungseigenschaften der Lagerschale
gewährleistet, was in vorteilhafter Weise die Lebensdauer des Kugelgelenks
erhöht.
Zur Erzeugung der permanent auf die Lagerschale einwirkenden Druckkraft wird
mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, den Gehäusedeckel mit einer
definiert vorgebbaren Kraft axial in Richtung des Kugelzapfens plastisch zu
Verformen. Eine zwischen Gehäusedeckel und Lagerschale angeordnete und aus
einem elastischen Material bestehende Scheibe wird durch die plastische
Verformung des Gehäusedeckels elastisch verformt, wodurch sich eine
Verspannkraft einstellt, die als permanent wirkende Druckkraft auf die Lagerschale
einwirkt. Mit Vorteil kann somit durch definiertes Eindrücken des Gehäusedeckels
eine exakt vorgebbare Verspannkraft des Kugelgelenks erzielt werden. Gemäß
einem besonderen Vorteil der Erfindung weisen sowohl der Gehäusedeckel als
auch die Scheibe eine nach außen gewölbte, trapezförmige Auswölbung auf,
wobei die Innenseite und des Gehäusedeckels nach einer definierten
Kraftbeaufschlagung und Verformung des Gehäusedeckels im Bereich der
trapezförmigen Auswölbung an der Scheibe anliegt und diese flächenhaft berührt.
Dieser Effekt kann zusätzlich noch dadurch verbessert werden, daß während des
Eindrückens des Gehäusedeckels das Drehmoment des Kugelzapfens gemessen
bzw. überwacht wird und die gemessenen Daten zur Regelung der Eindrückkraft
verwendet werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die permanent auf die
Lagerschale einwirkende Druckkraft mittels einer Feder erzeugt, die zwischen dem
Gehäusedeckel und der Lagerschale angeordnet ist und sich über den
Gehäusedeckel am Kugelgelenkgehäuse abstützt. Mit besonderem Vorteil wird
vorgeschlagen, daß die Feder eine trapezförmige Tellerfeder mit nach außen
gerichteter Auswölbung ist. Mit dem Verschließen des Gelenkgehäuses mit einem
biegesteifen Gehäusedeckel wird die zwischen Lagerschale und Gehäusedeckel
angeordnete Tellerfeder zusammengedrückt und die daraus resultierende
Federkraft wirkt in Form einer Druckkraft axial in Richtung des Gelenkzapfens
permanent auf die Lagerschale. Durch die Wahl einer entsprechenden Tellerfeder
und deren Vorspannung ist die Tellerfederkraft und damit auch die Verspannkraft
des Kugelgelenkes einstellbar. Für eine optimierte Druckkrafteinleitung in die
Lagerschale kann gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung
zwischen Tellerfeder und Lagerschale eine zusätzliche Kraftübertragungsscheibe
angeordnet sein. Bei einer weiteren vorzugsweisen Ausführung ist die
Kontaktfläche zwischen Feder bzw. Scheibe als verformbarer Bereich ausgebildet.
Bei der Montage wird dieser Bereich nach Flachdrücken der Feder soweit
verquetscht, bis die Lagerschale ihre axiale Endposition erreicht hat. Die
anfängliche Gelenkverspannung ist damit unabhängig von den Toleranzen der
Einzelteile und der Höhe der Federkraft.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die zwischen Kugelkopf und
Kugelgelenkgehäuse angeordnete Lagerschale zweiteilig ausgeführt und in
Oberschale und Unterschale unterteilt. Mit Vorteil werden durch die Zweiteilung
der Lagerschale zwei voneinander unterschiedliche Funktionsbereiche geschaffen,
die entsprechend der an sie gestellten Anforderungen ausgebildet sein können. So
dient die Oberschale dem Ausgleich der durch Fertigungstoleranzen der
Gelenkpartner bedingten Ungenauigkeiten, wohingegen die Unterschale die
verschleißbedingte Abnutzungen kompensiert.
Für den Ausgleich von Fertigungstoleranzen bedingten Ungenauigkeiten bei der
Montage des Kugelgelenks wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die
Oberschale gehäusedeckelseitig einen Bund aufweist, der im montierten Zustand
des Kugelgelenks zwischen Gehäusedeckel und einen Gehäuseabsatz
eingeklemmt ist. Zur Montage des Kugelgelenks wird deckelseitig eine in axialer
Richtung des Kugelzapfens wirkende Druckkraft erzeugt und zum Verpressen der
Lagerschalen in den Zwischenraum zwischen Kugelkopf und Gehäuse über den
Gehäusedeckel eingeleitet. Dabei wird die bei der Montage wirkende Druckkraft
von der Oberschale auf die Unterschale übertragen. Die durch
Fertigungstoleranzen der Gelenkpartner bedingten Ungenauigkeiten können dabei
infolge einer plastischen Verformung des zwischen der eigentlichen Oberschale
und dem Gehäusedeckel angeordneten Bundes ausgeglichen werden, wobei sich
die axiale Endlage der Ober- und Unterschale in Abhängigkeit von den
Einzelteiltoleranzen einstellt, so daß unabhängig von Fertigungstoleranzen der
Kugelkopf in der Lagerschale gelagert wird und unterschiedliche Gängigkeiten der
Kugelgelenke vermieden werden.
Zur Kompensation der verschleißbedingten Abnutzung der Lagerschale ist gemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung in axialer Richtung zwischen Oberschale
und Unterschale ein Federelement angeordnet. Im monierten Zustand stützt sich
dieses Federelement über die Oberschale am Gehäusedeckel ab und erzeugt eine
auf die Unterschale permanent einwirkende Druckkraft, die bei Verschleiß ein
stetiges Nachrücken der Unterschale zur Folge hat. Auf diese Weise wird im Sinne
eines "Selbstnachstellens" der Unterschale der Kugelkopf unter Wirkung immer
gleich großer axialelastischer Keileffekte gelagert, womit zum einen weitestgehend
gleichbleibende Bewegungsmomente erzielt und zum anderen sich nicht
wesentlich ändernde Federungseigenschaften der Lagerschale erreicht werden. In
vorteilhafter Weise erhöht dies die Lebensdauer des Kugelgelenks. Das zwischen
Oberschale und Unterschale angeordneten Federelement ist gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ein wellenförmig ausgebildeter Federring, der
nach erfolgter Montage vollständig hoch gedrückt ist und so die Montage-
Druckkraft in voller Höhe auf die Unterschale übertragen kann.
Das Einbringen der Lagerschale in das Kugelgelenkgehäuse kann entweder in
einzelnen aufeinanderfolgenden Schritten erfolgen oder aber die Einzelbauteile
Unterschale, Federelement und Oberschale werden zu einem gemeinsamen Paket
kombiniert und als Einheit in einem einzelnen Montageschritt in das
Kugelgelenkgehäuse eingebracht. Zur Ausbildung des Montagepaketes können
Ober- und Unterschale in einer gemeinsamen Spritzgußform hergestellt werden,
wobei zur Aufnahme des die Unterschale von der Oberschale trennenden
Federelements ein entsprechender Aufnahmebereich vorzusehen ist. Unabhängig
davon, ob die Lagerschale ein- oder mehrstufig montiert wird, hat es sich als
vorteilhaft herausgestellt, die Unterschale vor ihrer Montage und entgegen ihrer
Ausgestaltung nach erfolgter Montage mit einer zylindrisch ausgebildeten Kontur
zu versehen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 in einer Schnittdarstellung ein Kugelgelenk mit eingeformtem
Gehäusedeckel;
Fig. 2 in einer Schnittdarstellung ein Kugelgelenk mit einer zwischen
Lagerschale und Gehäusedeckel angeordneten Tellerfeder gemäß einer
ersten Ausführungsform;
Fig. 3 in einer Schnittdarstellung ein Kugelgelenk mit einer zwischen
Lagerschale und Gehäusedeckel angeordneten Tellerfeder gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
Fig. 4 in einer Schnittdarstellung ein Kugelgelenk mit zweiteiliger Lagerschale
und Federring;
Fig. 5 dreidimensionale Darstellung des Federrings gemäß Fig. 4.
Das in Fig. 1 dargestellte Kugelgelenk besteht im wesentlichen aus einem
Kugelkopf 2 mit angeformtem Kugelzapfen 3 sowie einem mit einem
Gehäusedeckel 5 verschlossenen Kugelgelenkgehäuse 1. Der Kugelkopf 2 ist in
einer Lagerschale 4 gelagert, die ihrerseits im Kugelgelenkgehäuse 1 angeordnet
ist. Die Lagerschale 4 ist einstückig ausgeführt, liegt mit ihrer Gleitfläche 7
beidseitig der Äquatorebene 8 am Kugelkopf 2 an und stützt diesen ab.
Bei der Montage des Kugelgelenks wird der mit einer nach außen weisenden,
trapezförmigen Auswölbung versehene Gehäusedeckel 5 mit einer exakt
definierten Kraft Fv beaufschlagt, die zu einer plastischen Verformung des
Gehäusedeckels 5 im Bereich der trapezförmigen Auswölbung führt. In der Figur
ist die Kraft Fv andeutungsweise durch eine Strichlinie dargestellt. Aufgrund dieser
plastischen Verformung des Gehäusedeckels 5 wird die zwischen Lagerschale 4
und Gehäusedeckel 5 angeordnete Scheibe 6 elastisch verspannt und übt eine
permanente Druckkraft auf die Lagerschale 4 axial in Richtung des Kugelzapfens 3
aus. Dies führt zu einem Einpressen der Lagerschale 4 in den Zwischenraum
zwischen Kugelgelenkgehäuse 1 und Kugelkopf 2. Mit Vorteil wird somit erreicht,
daß das Kugelgelenk gegenüber den Fertigungstoleranzen der Gelenkpartner,
insbesondere des Kugelgelenkgehäuses 1 und des Kugelkopfes 2, unempfindlich
ist und daß die Verspannkraft des Kugelgelenks mittels der exakt definierten
Eindrückkraft Fv einstellbar ist. Die durch die Verspannkraft bestimmten
Bewegungsmomente des Kugelgelenks sowie die Federeigenschaften der
Lagerschale 4 sind daher ebenfalls unabhängig von den Fertigungstoleranzen
über die Eindrückkraft Fv definiert einstellbar. Auf diese Weise läßt sich ein
Kugelgelenk mit niedrigen Bewegungsmomenten und Elastizitäten herstellen, das
bei prozeßtechnisch akzeptablen Maßtoleranzen einen engen Streubereich
bezüglich der Bewegungsmomente und der Elastizitäten besitzt. Bei
verschleißbedingten Abnutzungen der Lagerschale 4 bewirkt die permanent auf
die Lagerschale einwirkende Druckkraft ein Nachrücken der Lagerschale 4 in den
Zwischenraum zwischen Kugelkopf 2 und Kugelgelenkgehäuse 1. Durch dieses
"Selbstnachstellen" der Lagerschale 4 sind auch bei verschleißbedingten
Abnutzungen annähernd gleiche Bewegungsmomente und
Elastizitätseigenschaften gewährleistet. Vor der Montage weist die Lagerschale
vorzugsweise zapfenseitig eine zylindrische Kontur 23 auf, die erst nach erfolgter
Montage endgültig in ihre kugelförmige Kontur plastisch verformt ist.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kugelgelenks wird die permanent auf die Lagerschale 4 axial in Richtung des
Kugelzapfens 3 einwirkende Druckkraft mittels einer zwischen Lagerschale 4 und
Gehäusedeckel 5 angeordneten Tellerfeder 9 erzeugt. Für eine bessere
Krafteinleitung in die Lagerschale 4 ist zwischen Tellerfeder 9 und Lagerschale 4
eine Kraftübertragungsscheibe 6 angeordnet. Die gewünschte Verspannkraft des
Kugelgelenks ist über eine entsprechende Wahl der Tellerfedereigenschaften
einstellbar. Wie bereits schon oben beschrieben, dient auch die von der
Tellerfeder 9 erzeugte und auf die Lagerschale 4 übertragene Druckkraft dem
Einpressen der Lagerschale 4 in den Zwischenraum zwischen Kugelkopf 2 und
Gelenkgehäuse 1, so daß das Kugelgelenk zum einen unempfindlich gegenüber
Fertigungstoleranzen ist und zum anderen die Verschleißkontur 10 durch axiales
Nachschieben der Lagerschale kompensiert wird. Die in Fig. 2 gezeigte
Ausführungsform des Kugelgelenkgehäuses 1 weist ausgehend von der
Äquatorebene 8 des Kugelkopfes 2 hin zum deckelseitigen Ende eine im
wesentlichen zylindrische Innenkontur auf. Diese Innenkontur kann gemäß einer
besonderen Ausführungsform des Kugelgelenkgehäuses 1 konisch mit einem sich
verjüngenden Durchmesser in Richtung der Äquatorebene 8 des Kugelkopfes 2
ausgebildet sein. Dies zeigt andeutungsweise die Strichlinie 11. Bei der
Verwendung eines Kugelgelenkgehäuses 1 mit konischer Innenkontur ist die
Lagerschale 4 entsprechend angepaßt. Durch die konische Ausbildung der
Innenkontur wird dabei in vorteilhafter Weise eine Reduzierung des Momentes,
verursacht durch die permanent wirkende Druckkraft der Feder 9, des
Kugelgelenks erreicht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Kugelgelenks
ist anstatt der Tellerfeder 9 ein aus Gummi gebildeter elastischer Ring zwischen
Lagerschale 4 und Gehäusedeckel 5 angeordnet.
Bei einer weiteren vorzugsweisen Ausführung ist die Kontaktfläche zwischen
Feder 9 bzw. Scheibe 6 als verformbarer Bereich 24 ausgebildet. Bei der Montage
wird dieser Bereich nach Flachdrücken der Feder soweit verquetscht, bis die
Lagerschale 4 ihre axiale Endposition erreicht hat. Die anfängliche
Gelenkverspannung ist damit unabhängig von den Toleranzen der Einzelteile und
der Höhe der Federkraft.
Fig. 3 zeigt gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels ebenfalls ein Kugelgelenk
mit einer zwischen Lagerschale 4 und Gehäusedeckel 5 angeordneten Tellerfeder
9. Im Unterschied zu dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist anstelle einer
zwischen Tellerfeder 9 und Lagerschale 4 angeordneten Kraftübertragungsscheibe
ein umlaufender Bund 17 vorgesehen, der in montiertem Zustand des
Kugelgelenks an der Tellerfeder 9 anliegt und die von der Tellerfeder 9 erzeugte
Druckkraft auf die Lagerschale überträgt. Der umlaufende Bund 17 und die
Lagerschale sind einstückig ausgeführt, wobei die Lagerschale anders als bei der
in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform als geschlossenen Lagerschale 12
ausgebildet ist. Der Bund 17 weist für eine montagesichere Aufnahme der
Tellerfeder 9 einen Absatz 18 und ein Rastmittel 19 auf. Wir bereits zum
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erläutert, ist die gewünschte Verspannkraft des
Kugelgelenks auch bei dieser Ausführungsform über eine entsprechende Wahl der
Tellerfedereigenschaften einstellbar.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit
einer zweiteilig ausgeführten, aus Ober- und Unterschale 13, 14 und 15
bestehende Lagerschale. Dabei zeigt die in der Zeichnungsebene links
dargestellte Ausführungsform eine offen ausgebildete Oberschale 15 und die in
der rechten Figurhälfte dargestellte Ausführungsform eine geschlossen
ausgebildete Oberschale 14. Die Oberschale 14, 15 weist deckelseitig einen
einstückig angeformten, umlaufenden Bund 17 auf, der in montiertem Zustand des
Kugelgelenks zwischen Gehäusedeckel 5 und Gehäuseabsatz 20 eingeklemmt ist.
Dieser umlaufende Bund 17 verfügt über veformbare Bereiche 21 und 22, die bei
der Gelenkmontage toleranzausgleichend auf die axiale Lage der Ober- und
Unterschale 14, 15, 16 wirken. Zur Kompensation verschleißbedingter
Abnutzungen der Lagerschale ist zwischen der Oberschale 14, 15 und der
Unterschale 13 ein Federelement in Form eines wellenförmig ausgebildeten
Federrings 16 vorgesehen. Dieser Federring 16 stützt sich über die Oberschale
14, 15 am Gehäusedeckel 5 ab und übt eine permanent auf die Unterschale 13
einwirkende Druckkraft aus, die bei Verschleiß ein stetiges Nachrücken der
Unterschale 13 bewirkt. Infolge dieses "Selbstnachstellens" der Unterschale 13
wird erreicht, daß der Kugelkopf 2 unter Wirkung immer gleich großer
axialelastischer Keileffekte in der Lagerschale 12 gelagert ist. Bei der Montage
wird dieser Federring flach gedrückt und damit die Montage-Druckkraft in voller
Höhe von der Ober- auf die Unterschale übertragen.
Aufgrund der zweiteiligen Ausführung der Lagerschale 12 wird im Unterschied zu
den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen eine Funktionsaufteilung
bewirkt, wobei die Oberschale 14, 15 mit dem einstückig angeformten Rand 17
dem Ausgleich Fertigungstoleranzen bedingter Ungenauigkeiten dient,
wohingegen die Unterschale 13 eine Kompensation verschleißbedingter
Abnutzungen bewirkt. Mit dieser funktionsbezogenen Unterteilung zwischen Ober-
und Unterschale 13, 14, 15 und der Anordnung eines Federrings 16 zwischen
Ober- und Unterschale 13, 14, 15 wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die für
das Nachrücken der Schale erforderliche Federkraft erheblich geringer ist, so daß
niedrigen Bewegungsmomente realisierbar werden.
Fig. 5 zeigt in dreidimensionaler Darstellung den zwischen Ober- und Unterschale
13, 14, 15 angeordneten, wellenförmig ausgebildeten Federring 16, in
entspanntem Zustand. Unter Einwirkung der bei der Montage auf die Lagerschale
einwirkende Einpresskraft wird der Ring 16 zusammengepreßt und hat fortan die
Bestrebung, sich in axialer Richtung auszudehnen und den in Fig. 5 dargestellten
entspannten Zustand anzunehmen. Infolge dieser Entspannungsbestrebung des
Federrings 16 wird die Unterschale 13 in den Zwischenraum zwischen Kugelkopf 2
und Kugelgelenkgehäuse 1 gepreßt, wodurch verschleißbedingte Abnutzungen
der Lagerschale 12 kompensiert werden können.
1
Kugelgelenkgehäuse
2
Kugelkopf
3
Kugelzapfen
4
Lagerschale
5
Gehäusedeckel
6
Scheibe
7
Gleitfläche
8
Äquatorebene
9
Feder
10
Verschleißkontur
11
Strichlinie
12
geschlossene Lagerschale
13
Unterschale
14
geschlossene Oberschale
15
offene Oberschale
16
Federring
17
Bund
18
Absatz
19
Rastmittel
20
Absatz
21
verformbare Bereiche
22
verformbare Bereiche
23
zylinderförmige Kontur
24
verformbarer Bereich
Claims (16)
1. Kugelgelenk, bestehend aus einem Kugelgelenkgehäuse (1), einem
Kugelkopf (2) mit Kugelzapfen (3), einer zwischen Kugelkopf (2) und
Kugelgelenkgehäuse (1) angeordneten Lagerschale (4) sowie einem
Gehäusedeckel (5),
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zwischen Gehäusedeckel (5) und wenigstens einen Teil der
Lagerschale (4) erzeugte und axial in Richtung des Kugelzapfens (3)
wirkende Druckkraft permanent auf diesen Teil der Lagerschale (4) einwirkt
und diesen in den Zwischenraum zwischen Kugelkopf (2) und
Kugelgelenkgehäuse (1) preßt.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Gehäusedeckel (5) und der Lagerschale (4) eine Scheibe (6) angeordnet ist,
wobei sowohl der Gehäusedeckel (5) als auch die Scheibe (6) eine nach
außen gerichtete, trapezförmige Auswölbung aufweisen.
3. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gehäusedeckel (5) aus plastisch verformbarem Material gebildet ist und
axial in Richtung des Kugelzapfens (3) verformbar ist.
4. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß im montierten Zustand des Kugelgelenks die Innenseite des
Gehäusedeckels (5) im Bereich der trapezförmigen Auswölbung an der
Scheibe (6) anliegt und diese flächenhaft berührt.
5. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Gehäusedeckel (5) und der Lagerschale (4) eine Feder (9) angeordnet ist,
die sich über den Gehäusedeckel (5) am Kugelgelenkgehäuse (1) abstützt.
6. Kugelgelenk nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kontaktbereich der Lagerschale (4) als verformbarer Bereich (24) ausgebildet
ist, der bei der Gelenkmontage toleranzausgleichend auf die axiale Lage der
Schale wirkt.
7. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Feder (9) eine oder mehrere geschichtete trapezförmige Tellerfedern mit
nach außen gerichteter Auswölbung ist.
8. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Tellerfeder (9) und der Lagerschale (4)
eine Scheibe (6) angeordnet ist.
9. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Feder (9) ein aus Gummi gebildeter elastischer Ring
ist.
10. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kugelgelenkgehäuse (1) eine konisch ausgebildete
Innenkontur und die Lagerschale eine entsprechende Außenkontur
aufweisen.
11. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagerschale (4) zweiteilig ausgeführt und in Oberschale (14, 15) und
Unterschale (13) unterteilt ist.
12. Kugelgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer
Richtung zwischen Oberschale (14, 15) und Unterschafe (13) ein
Federelement angeordnet ist.
13. Kugelgelenk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Federelement ein wellenförmig ausgebildeter Federring (16) ist.
14. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 11, 12 und 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberschale (14, 15) gehäusedeckelseitig einen
Bund (17) aufweist, der im montierten Zustand des Kugelgelenks zwischen
Gehäusedeckel (5) und einem Absatz (20) des Gehäuses (1) eingeklemmt
ist.
15. Kugelgelenk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (17)
verformbare Bereiche (21, 22) aufweist, die bei der Gelenkmontage
toleranzausgleichend auf die axiale Lage der Oberschale (14, 15), das
Federelement (16) und die Unterschale (13) wirken.
16. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der in Richtung des Kugelzapfens (3) weisende Bereich (23) der
Lagerschale (4) vor der Montage vorzugsweise zylinderförmig ist und nach
der Montage in seine Kugelform gebracht ist.
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