DE2049628B2 - Kugelgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem schalenförmigen gepreßten Gehäuse, welches an einem Ende eine Öffnung mit kleinem Durchmesser und am anderen Ende eine Öffnung mit großem Durchmesser aufweist und mit einem von der letzteren abgebogenen, radial sich erstreckenden Flansch und mit einem im Gehäuse angeordneten Kugelzapfcn, dessen Schaft sich durch die kleinere Öffnung hindurcherstreckt und mit einer Verschlußkappe für die größere Öffnung, die den Kugelzapfen belastet und diesen gegen die Lagerschale im Gehäuse hält.

Bei einer Ausführungsform eines Kugelgelenks wird das Gehäuse in eine Öffnung mit einem nach außen umgebogenen Flansch eines Verbindungsgliedes eingesetzt, wie beispielsweise in einen Gestängeabschnitt eines Steuergestänges für Kraftfahrzeuge. Damit dieses Kugelgelenk richtig arbeiten kann, muß dessen Schwenk- oder Drehmittelpunkt, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, an einer gegebenen Stelle gegenüber dem Aufhängeglicd angeordnet sein, in das das Gehäuse eingesetzt ist. Dies wird üblicherweise so durchgeführt, daß das Aufhängeglied mit einem ringförmigen Flansch um die öffnung herum ausgerüstet wird, welche das Gehäuse aufnimmt, wobei dieser ringförmige Flansch eine vorgegebene axiale lunge aufweist. Eine Schulter ist dann am Gehäuse des Kugelgelenkes vorgesehen, die auf das Ende des Flansches paßt. Wenn diese Schulter gegen das Ende des Flansches anliegt, so ist das Gelcnkgehäuse richtig angeordnet.

Da das Gehäuse üblicherweise in die Öffnung des Gestängearms mit Preßsitz eingesetzt wird, muß sich die Schulter vom Gehäuse unter einem rechten Winkel anstatt abgebogen erstrecken. Dies ermöglicht eine genaue Tiefeneinstellung. Falls ein rechter Winke! oder eine Schulter mit rechteckigem Querschnitt nicht vorhanden ist, ist es schwierig, eine Tiefeneinpassung des Gehäuses in die Öffnung zu erzielen, und zwar insbesondere in automatischen Einbaustraßen.

um eine richtig bemessene Schulter am Gehäuse herzustellen, war es bisher erforderlich, das Gehäuse zu schmieden oder zu bearbeiten. Obwohl gepreßte oder gestanzte Gehäuse in der Herstellung viel wirtschaftlicher sind, weisen diese nicht die gewünschte Schulterform auf. Normalerweise wird an gestanzten oder gepreßten Gehäusen die Schulter durch einen nach außen umgebogenen Flansch am oberen offenen Ende des Gehäuses gebildet. Das Stanzen oder Pressen macht es jedoch erforderlich, daß die Schulter statt

*5 eines rechten Winkels eine Abbiegung mit einem Krümmungsradius aufweist. Eine derartige Abbiegung mit einem Krümmungsradius kann jedoch nichi die gewünschte Schulter ergeben, wenn es erforderlich ist, daß düs Kugelgcienkgehäuse mit Preßsitz in der

Öffnung eines Aufhangegliedes eingesetzt wird.

Bei diesen bekannten Gehäusen wurde das offene Ende durch eine Verschlußscheibe geschlossen, die gegen eine innere Schulter angelegt wird. Wegen der Unterschiede in der Einbauhöhe der Teile, die im Ge-

-5 häuse angeordnet sind, ist es schwielig, ein festgelegtes, vorbestimmtes Endspiel zu erreichen, und zwar üblicherweise ein Endspiel vom Wert Null zwischen den Bauteilen und der Verschlußscheibe. Wegen der Schwierigkeiten der Einstellung eines vorbestimmten Endspiels mit den Werten Null bei der Massenherstellung von Gehäusen ist es schwierig, in Abhängigkeit vom Axialspiel oder von der Bewegung des Zapfens Inspektionsstandardwerte aufzustellen, um zu bestimmen, wenn der Verschleiß ausreichend groß ist, um einen Austausch des Kugelgelenkes durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk zu schaffen, welches ein gepreßtes Gehäuse aufweist und welches mit Preßsitz in der Öffnung eines

+0 Gestänges so eingebaut werden kann, daß der Drehmittelpunkt des Gelenkes eine vorbestimmte Lage gegenüber dem Gestänge einnimmt, wobei die Teile des Kugelgelenkes in einer bestimmten Vorspannung zusammengebaut sind.

Erfindungsgermiß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen dem Boden der Verschlußkappe und der dieser gegenüberliegenden Seite des Flansches ein Spalt vorgesehen ist, daß sich die Umfangswand der Verschlußkappe vom Boden aus mit einem konstan-

ten Durchmesser bis zum Flansch hin erstreckt und diesen umfaßt und daß die Umfangswand ein flaches, über dem Flansch liegendes umgebogenes Ende hat, dessen Rand im Absland von der Abbiegung des Flansches liegt und das gegen eine Oberfläche des Gestänges anliegt. Zum Umbiegen kann eine Umbiegemaschine verwendet werden, wie sie in der USA.-Patentschrift 3 430 327 dargestellt und beschrieben ist. Da die Verschlußkappe um das offene Ende des Gehäuses herum aufgenommen wird und nachher über den nach außen umgebogenen Flansch des Gehäuses in bestimmter Weise umgepreßt oder umgebogen wird, um die Verschlußplatte am Gehäuse zu befestigen, ist es möglich, die Kugelgelenke in jedem Fall mit einem vorbestimmten Endspiel oder mit einem Endspiel vom Wert Null zu versehen. Eine axiale Kraft wird auf das Gehäuse oder die Verschlußplatte während des Zusammenbaues ausgeübt und drückt die Teile im Gehäuse auf die erforderliche Vorspan-

nungs- oder Beiastungsgröße zusammen, und zwar unabhängig von dor Tatsache, daß sich die Verseiiiulikappe nicht gegen den nach außen umgebogenen f-Iansch angelegt hat, wenn die Kumpunenien in das Cjehiiu.se mit der gewünschten Kraf: eingedrückt sind. Auf diese Weise werden die Bauteile innerhalb des Gehäuses unter einer ge.. mischten Vorspannung oder Belastung zwischen der Verschlußkappe und den im Gehäuse angeordneten Bauteilen zusammengesetzt, wobei, wenn die Verschlußkappe über den nsch außen umgebogenen Flansch unigepreßi oder unigedruckt i:.t, um das Gehäuse fertigzustellen, diese Bauteile ein \orbestimmtes Endspiel oder ein Spit! vom Wert Null zwischen sich und der Verschlußkappe aufweisen. Wenn ein Verschleiß auftritt, so wird eine axiale Bewegung zwischen dem Zapfenende, welches im Gehäuse angeordnet ist, und der Verschlußkappe möglich. Diese axiale Bewegung kann verwendet werde:\ um zu bestimmen, wann ein Austausch von Bauteilen oder ein Austausch des Kugelgelenkes wünschenswert oder erfardcrlivh is(.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung, unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines eriindungsgem.il.jen Kugelgelenkes,

Fig. 2 eine Schniliansieht eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes, welches in einem Aufnahme- oder Aufhängeglied angeordnet ist,

Fig. 3 eine detaillierte Ansicht des unteren lindes des in Fig. 2 dargestellten Kugelgeijnkes vor dem Umdrucken des Randes der Verschlußkappe,

Fig. 4 eine ähnliche ,Ansicht wie Fig. 3, in der eine andere Ausfühi ungsform eines Kugelgelenkes gezeigt ist, und

Fig. 5 eine i'eilschnittansieht einer bekannten Ausführungsform eines Gehäuses.

In Fig. I ist ein Kugelgelenk dargestellt, welches ein Gehäuse 10, einen Zapfen 11 und eine lindkappe 12 aufweist und welches erfindungsgemäß ausgebildet ist. Ein Schmiernippel 13 kann in der Verschlußkappe 12 ausgebildet sein. Der äußere Umfang 14 des Gehäuses 10 kann, wie bei 15 dargestellt, gerippt sein, um das Gehäuse in dem Aufhängebauleil zu verriegeln, von dem es aufgenommen wird.

Fig. 2 zeigt eine Sehnit !ansieht des in Fig. 1 dargestellten Kugelgelenkes, welches in einer Öffnung 16 eines Aiifhängebauteiles 17 angeordnet ist. Der Aufhängebauteil 17 kann ein Teil eines Aufhängearnies sein, in dem die Öffnung 16 eine axial sich erstrekkende Ringwandiing 18 aufweist, die am unteren Fiiile 19 in eine flache Oberfläche 20 ausläuft. Bei der Darstellung in Fig. 2 weist die Öffnung 16 einen Flansch 21 auf, der sich vom Hauptabschnitt 22 des Aufhä'ngebiiuteils aus erstreckt.

Das Gelenk weist einen Schwenkmittelpunkt 23 auf und dies ist der Mittelpunkt für die Bewegung des Zapfens 11. Damit die Aufhängung richtig arbeiten kann, muß eier Schwenkmittelpunkt 23 an einer gegebenen Stelle gegenüber dem Aiifhängebauteil 22 angeordnet sein. Dies ist in Fig. 2 dargestellt und diese Stelle befindet sich etwa längs der Mittellinie des Geslängebauteils 22. Damit der Schwenkmittelpunkt 23 richtigangeordnet ist, muß das Gehäuse 10 in der Öffnung 16 bis zu einer vorbestimmten Tiefe angeordnet sein. Dies wird üblicherweise so erreicht, daß ein Teil des äußeren Umfangs des Gehäuses 10 gegen die flache ringförmige Fläche 20 des Flansches 21 des Gestängebauteils zur Anlage gebracht wird. Während der Herstellung kann diese Oberfläche 20 in einem vorbestimmten Abstand von der Mitte des Bauteils 22 des Gestänges 17 angeordnet werden.

Das Gehäuse 10 wird jedoch in die Öffnung 16 mit Preßsii.7 eingesetzt, und deshalb muß die Schulter, die gegen die Fläche 20 anliegt, ebenfalls flach sein und parallel zur Fläche 20 verlaufen. Aus diesem Grund weisen, wie in Fig. 5 gezeigt, bekannte Gehäuse 30 eine Schulter 31 mit einer flachen Oberfläche 32 auf. Diese Schulter wird durch eine Bearbeitung oder durch Gießen oder Schmieden ausgebildet, und zwar derart, daß sich die Fläche 32 vom äußeren Umfang 33 des Gehäuses unter einem scharfen Winkel 34 er-

!5 streckt. Wenn tier Winkel 34 nicht scharf und ausgeprägt ist, so kann eine richtige Tiefeneinstellung nicht erzielt werden, da eine Wölbung mit einem Krümmungsradius verhindert, daß das Gehäuse in die öffnuih· in jede Fall so weit eingesetzt wird, daß die FIaehe 32 sich gegen die Fläche 20 anlegt. Da es in der Praxis unmöglich ist. eine derartige scharfe Abbiegung bei einem gestanzten oder gepreßten Gehäuse zu erzielen, wurden bisher die teureren, nachbearbeiteten oder gegossenen Gehäuse verwendet.

²S Durch die Erfindung wird eine flache Schulter 40 geschaffen, die einer Oberfläche 20 angepaßt ist, und zwar hei einem gestanzten oder gepreßten Gehäuse mit einem Flansch mit gewölbter Biegung. Das obere Ende 41 des becherförmigen Gehäuses 10 ist offen und weist einen nach außen umgebogenen Flansch 42 auf. Der Flansch ist vom äußeren Umfang 15 des Gehäuses über eine Biegungsstelle 43 mit einem Krümmungsradius nach außen umgebogen. Danach wird eine Verschlußplattc, die einen inneren Durchmesser 44 aufweist, der gleich dein äußeren Durchmesser des Flansches 42 oder größer als dieser ist, verwendet, um das obere Ende 41 des Gehäuses abzuschließen. Das offene Ende des schalenförmigen Gehäuses 45 erstreckt sich vom Boden 46 um eine Strecke, die größer ist als die Dicke des Flansches 42, so daß, wenn die Verschlußplatte 12 über das offene Ende des Gehäuses geführt ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, sich die Wandung 47 axial über den Flansch 42 hinaus erstreckt.

Die Strecke, um die sich das Ende 45 über den Flansch 42 hinaus erstreckt, hängt von den Abmessungen des Kugelzapfens 11 und der Lagerschalen 48 im Gehäuse ab. Beim Zusammenbau der Verschlußplatte 12 und des Gehäuses wird dieses gegen die Batiteile mit einer gewünschten Größe einer Einbaukraft gedrückt, um die Bauteile in richtiger Weise im Gehäuse anzuordnen. Danach wird das Ende 45 über den Flansch 42 umgedreht oder umgedrückt oder umgepreßt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Vergleich der Fig. 2 und 3 zeigt, daß die Materialmenge der Verschlußscheibe, die über den Flansch 42 umgedrückt oder umgenreßt wird, bei der Darstellung in Fig. 3 größer ist als bei der Darstellung in Fig. 2, und zwar deshalb, weil die Verschlußplatte 12 bei der Darstellung in Fig. 3 gegen den Flansch 42 anliegt, während zwischen der Verschlußschcibe und dem Flansch bei der Darstellung in Fig. 2 ein Spielraum 4M vorhanden ist.

Diese Darstellung zeigt einen möglichen Unterschied in der Einbauhöhe der Teile, die in das Gehäuse eingesetzt sind oder zeigt einen Unterschied im Zusamme nbaudruekarm.

Da die Bauteile gegen die Verschlußplatte während

des Zusammenbaues des Gelenks mit einer vorbestimmten Kraft gedrückt sind, kann, obwohl ein Endspiel zwischen der Verschlußplatte und dem Gehäuse sich verändern kann, wie es in den F i g. 2 und 3 gezeigt ist, das Endspiel zwischen dem Zapfenende 55 und der Verschlußplattc I2vorbeslimmt werden und kann vorzugsweise auf den Wert Null eingestellt weiden. Danach führt irgendeine Änderung dieses Endspiels, wie sie durch einen Verschleiß zwischen dem Zapfenende 55 und der Verschlußplatte bewirkt wird, daß der Zapfen eine axiale Bewegung durchführen kann. Diese axiale Bewegung kann gemessen werden, so daß Inspektionsstandardwerte aufgestellt werden können, die einen Austausch des Gelenks festlegen, und zwar in Abhängigkeit vom Endspiel oder von der axialen '5 Bewegung des Zapfens gegenüber der Verschlußplattc Es sei bemerkt, daß dieses Endspiel lediglich vom Gelenkzapfen und der Verschlußplatte abhängig ist und unabhängig von irgendeinem Spiel zwischen dem nach außen umgebogenen Flansch und der Ver- ^ao schlußplattc.

Das Ende 45 ist über den Flansch derart umgepreßt oder umgedrückt, daß eine rechtwinklige Abbiegung 15 am äußeren Umfang der Verschlußplatte entsteht. Dadurch wird eine flache Oberfläche 40 gebildet, die an die Fläche 20 des Aufhängebauteils angepaßt ist. Bei diesem Drehumdrücken oder Drehumpresscn der Platte wird eine ausreichende Kraft ausgeübt, um das Metall der Platte zu deformieren, um einen dichten Sitz um den Flansch herum zu gewährleisten, und zwar 3« mit der gewünschten flachen Oberfläche. In den Fällen, in denen die Menge des Materials, welches über die Oberseite des Flansches umgepreßt oder umgedrückt ist, groß genug ist, um zu ermöglichen, daß der innere Umfang des umgedrückten Materials sich gegen die Biegung 43 des Gehäuses anlegt, kann das Metall der Verschlußplatte deformiert werden, um sich an diese Biegung anzupassen, während die flache Oberfläche 40 aufrechterhalten oder beibehalten wird. *°

Während der Umbördelung oder während des Drehumpressens wird der innere Umfang der Verschlußkappe in Kontakt mit dem äußeren Umfang des Flansches gebracht. Normalerweise ist dieser Kontakt groß genug, um ein Drehen der Kappe um das Gchause herum zu verhindern. Als eine Alternative können jedoch Oberflächcnunregelmäßigkeiten im äußeren Umfang des Flansches vorgesehen sein und das Umbördeln oder Umpressen der Kappe drückt Kappenmaterial in diese Unregelmäßigkeiten hinein, um die Verschlußkappe gegen eine Drehung festzuhalten.

Es ist zu erkennen, daß dieses Verfahren es erlaubt, daß die flache, angepaßte Oberfläche 40 ausreichend weit oberhalb der Oberseile 52 des umgebogenen Flansches angeordnet werden kann, so daß diese Fläthe sich an die Fläche 20 des Gestängeflansches an einer Stelle radial außerhalb der Zylinderwandung 15 des Gehäuses anlegen kann. Auf diese Weise kann das Gehäuse die gewünschte Umfangsfläche für einen Preßsit? in dem Gestängeabschnitt 17 aufweisen, wobei flache Paßflächen zwischen dem Gestänge und dem Gelenk vorgesehen sind, die genau die Schwenkmitte 23 gegenüber dem Gestänge anordnen, wobei dennoch möglich ist, daß das Gehäuse gestanzt oder gepreßt wird. Die Anordnung der Schwenkmiltc 23 wird durch die Anordnung des Zapfens im Gehäuse zusammen mit der Dicke des Flansches 42 der umgedriiekten Kappe bestimmt. Da diese drei Faktoren bekannte und beherrschbare Faktoren sind, können diese so eingestellt werden, daß die gewünschte Anordnung der Schwenkmitte erfolgt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Verschlußkappe 12 mit einem verformten Mittelabschnitt 53, der eine Sitzfläche 54 vor dem Kugelabschnitt 55 des Kugelzapfens 11 bildet. In Fig. 4 ist eine abgeänderte Ausfülirungsform dargestellt, bei der das Kugelende 56 des Zapfens gegen einen verformten Bauteil 57 anliegt, der vom Gehäuse aufgenommen wird. Der Bauteil 57 weist einen axial sich erstreckenden zylindrischen Abschnitt STb auf, der gegen die Verschlußkappe 59 anliegt. Dies ermöglicht die Einstellung eines vorbestimmten Endspiels oder eines Endspiels vom Wert Null zwischen den Bauteilen, die den Bauteil 57 umfassen, und der Verschlußkappe. Wenn ein Verschleiß zwischen dem Kugelende 56 des Zapfens und dem Bauteil 57 auftritt, dient die Feder 58 als Verschleißaufholvorrichtung und erzeugt einen kontinuierlichen Gesamtdruck gegen das Kugelende des Zapfens und dadurch wird ein Verschleiß der Lagerschale 60 auch aufgeholt. Ein Endspiel, welches durch einen Verschleiß erzeugt wird, kann jedoch noch dadurch gemessen werden, daß ein axialer Druck gegen den Zapfen ausgeübt wird, der ausreichend groß ist, um die Kraft der Feder zu überwinden. Dies ermöglicht wiederum die Aufstellung von Inspeklionsstandardwerten zur Bestimmung des Reibungsvcrschlcißes.

Bei der Darstellung in Fig. 4 liegt die Verschlußkappe 59 gegen den nach außen umgebogenen Flansch des Gehäuses an, während bei der Darstellung in den Fig. 2 und 3 verschiedene Spielgrößen zwischen diesen Teilen vorgesehen sind. Dies dient zur Darstellung der Tatsache, daß die Bau- oder Stapelhöhe der Bauteile sich derart unterscheiden kann, daß das Spiel zwischen der Verschlußkappe und dem Flansch, wenn die Bauteile auf den gewünschten Druck zusammengedrückt sind, unterschiedliche Größen und Ausmaße haben kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß durch die Erfindung ein neuer Aufbau für ein Kugelgelenk geschaffen wird, der es ermöglicht, daß ein gepreßtes oder gestanztes Gehäuse verwendet werden kann, wobei eine speziell angeordnete, äußere, flache Schulter am Gehäuse vorgesehen wird, und zwar durch eine drchumgcprcßtc oder umgebördelte Verschlußkappe. Die flache äußere Schulter erstreckt sich radial von einem zylindrischen Abschnitt des Gehäuses und kann im radialen Absland von diesem Gehäuse liegen, so daß dieses Gehäuse in eine Gestängeöffnung bis zu einer bestimmten Tiefe eingesetzt werden kann, und zwar ohne störenden Einfluß durch einen abgebogenen Flansch, wie er beim Pressen oder Stanzen erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße technische Lehre wurde unter Bezugnahme auf spezielle Beispiele erläutert, und es sei bemerk), daß Abänderungen vorgenommen werden können, die im Rahmen der Erfindung liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patemanspruch:

   Kugelgelenk mit einem schalenförmigen gepreßten Gehäuse, welches an einem Ende eine Öffnung mit kleinem Durchmesser und am anderen Ende eine öffnung mit großem Durchmesse, aufweist und mit einem von der letzteren abgebogenen, radial sich erstreckenden Flansch und mit einem im Gehäuse angeordneten Kugelzapfert, dessen Schaft sich durch die kleinere öffnung hindurcherstreckt und mit einer Verschlußkappe für die größere Öffnung, die den Kugelzapfen belastet und diesen gegen Lagerschalen im Gehäuse halt, wobei das Kugelgelenk mit Preßsii? in einer Öffnung eines Gestänges sitzt, :\hdurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (46), der Verschlußkappe (12) und der dieser gegenüberliegenden Seile des Flansches (42) ein Spalt (49J vorgesehen ist, daß sich die Umfangswand (47) der Verschlußkappe (12) vom Bodtn (46) aus mit einem konstanten Durchmesser bis zum Flansch (42) hin erstreckt und diesen umfaßt, daß die Umfangswand (47) ein flaches, über dem Flansch liegendes umgebogenes Ende (45) hat, dessen Rand im Abstand von der Abbiegung des Flansches liegt und das gegen eine Oberfläche des Gestänges anliegt.