DE2727429A1

DE2727429A1 - Kugelgelenk fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2727429A1
Application number: DE19772727429
Authority: DE
Inventors: Thomas R Dipl Ing Funcke
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: FUNCKE, THOMAS R., DIPL.-ING., 4005 MEERBUSCH, DE
Priority date: 1977-06-18
Filing date: 1977-06-18
Publication date: 1978-12-21
Also published as: DE2727429C3; IT1096478B; BR7803307A; BE868174A; GB1602524A; NL7805342A; AT355433B; SE7805972L; DE2727429B2; ATA256978A; FR2394704A1; SE436637B; JPS548257A; FR2394704B1; US4159186A; JPS5725732B2; ES469807A1; IT7824671A0

Description

D-4000 Düsseldorf 11, den lo.Juni 1977 KSP-sche/kü.- (33t)

Patentanmeldung

A. EHRENREICH GMBH & CO.KG DÜSSELDORF 11

Kugelgelenk für Kraftfahrzeuge

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für die Lenkung oder die Radaufhängung von Kraftfahrzeugen.

Derartige Gelenke müssen spielfrei, dürfen aber trotzdem nicht zu schwergängig sein. In idealer Weise lassen sich diese Forderungen bis heute nicht ohne einen außergewöhnlich hohen Fertigungsaufwand erfüllen. Dazu kommt eine weitere Forderung, und zwar die, im Interesse eines erhöhten Fahrkomforts die Ausschlagbewegung eines Kugelzapfens in einer Richtung leichtgängiger zu machen, als in der dazu senkrechten Bewegungsrichtung.

So ist bereits ein Kugelgelenk vorgeschlagen worden, (US-PS 2.em 873) welches für die Drehbewegung und für die Ausschlagbewegung eines Kugelzapfens mit geteiltem Kugelkopf unterschiedliche Gleitflächen mit verschieden großen Vorlasten aufweist. Dadurch ist die Drehbewegung um die Achse des Kugelzapfens leichtgängig, die Schwenkbewegung dagegen in allen Richtungen schwergängiger.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kugelgelenk zu

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schaffen, das in der für das Einfedern der Räder notwendigen Bewegungsrichtung leichtgängig ist. Die Fahrzeugfederung
soll nämlich bei den geringsten Bodenunebenheiten bereits
ansprechen. Andererseits soll die dazu senkrechte Bewegung der Kugelgelenke schwergängiger sein, um der Flatterneigung der Räder entgegen zu wirken, das Fahrzeug also besser in
der Geradeaus-Richtung zu halten.

Diese Aufgabe wird mit einem Kugelgelenk, bei welchem die
Kugelzapfenbewegung in einer Richtung leichtgängiger als
in einer anderen Bewegungsrichtung ist,und das eine sphärische Lagerfläche für den Kugelkopf besitzt, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Lagerfläche mindestens eine Zone
mit erhöhter Reibung besitzt, deren Durchmesser einen Bruchteil des Kugeldurchmessers aufweist, und deren Mittelpunkt in der Drehachse der leichtgängigen Bewegung liegt. Wenn
diese Drehachse nicht gleichzeitig die Kugelzapfenachse ist, wird man zweckmäßig zwei einander diametral gegenüberliegende Zonen mit erhöhter Reibung vorsehen, deren Mittelpunkte in der Drehachse der leichtgängigen Bewegung liegen. Zonen mit erhöhter Reibung sind gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung Scheiben eines Werkstoffes mit einem höheren Reibwert, als ihn der Werkstoff der Lagerschale aufweist,
die in runde Ausnehmungen der Lagerschalen eingelegt sind. Es ist auch möglich, die Zonen radial zum Kugelkopf beweglich, zum Beispiel federnd oder verstellbar, auszubilden.
Die Verstellbarkeit der Zonen ist auch dadurch möglich, daß lokal, zum Beispiel durch eine Schraube, eine Radialkraft auf die Schale von außen ausgeübt wird.

Ein weiterer erfindunsgemäßer Vorschlag besteht darin, die Zonen als Bereiche größerer Wandstärke in Lägerschalen aus einem elastischen Werkstoff auszubilden. Im eingebauten Zustand der Lagerschale übt dieser komprimierte Bereich örtlich eine größere Vorspannung auf den Kugelkopf aus, als in den anderen Bereichen der Lagerfläche.

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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes ist folgende: Es werde angenommen, daß zwei Zonen mit erhöhter Reibung auf dem Kugeläquator einander diametral gegenüberliegen. Schwenkt man nunmehr den Kugelzapfen um eine gedachte Achse die durch beide Zonenmitten hindurchgeht, so braucht man dazu eine bestimmte Kraft, die vom Halbmesser der Zone - Reibungshalbmesser RZ - und deren Reibwert, sowie von der Reibung der Kugel in der Schale abhängt. Schwenkt man nun diesen Kugelzapfen um eine andere Achse, so ist die dazu erforderliche Kraftdifferenz vom senkrechten Abstand (Reibhalbmesser R.) des Mittelpunktes der Zone mit erhöhtem Reibwert von der Drehachse abhängig. Steht die Drehachse senkrecht auf der Achse durch den Mittelpunkt der Zonen mit erhöhtem Reibwert, so ist der Reibhalbmesser R_A gleich dem Kugelhalbmesser.

Es verhält sich also: Md_L : Md₃ = R₂ :(R₂ + R_A)

Dabei ist Md₁ das niedrige Drehmoment um die Drehachse,die

durch die Zonen verläuft; Mdg das höhere Drehmoment um eine andere Drehachse;

R₂ Reibungshalbmesser der Zone bei der Drehung der Kugel um eine Achse durch den Mittelpunkt der Zonen;

R. senkrechter Abstand des Mittelpunktes der Zone mit erhöhtem Reibwert von der Drehachse.

Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

Darin zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk im Schnitt, Fig. 2 einen dazu senkrechten Schnitt durch das Gehäuse, Fig. 3 einen Schnitt durch ein Kugelgelenk, bei welchem

die Zone in der Gelenkmittenachse liegt; Fig. 4 einen Schnitt durch ein Gelenk, bei dem die Zonen

von außen radial verstellbar sind, und Fig. 5 eine Lagerschale für ein erfindungsgemäßes Gelenk, bei welchem diese zwei Bereiche größerer Wandstärke besitzt.

In allen Abbildungen ist ein Kugelgehäuse mit 1 und ein Kugelzapfen mit 2 bezeichnet. In dem Gehäuse ruht in an sich bekannter Weise eine Lagerschale 3·

Gemäß Fig. 1 und 2 besitzt die, eine Lagerfläche eines

Kugelzapfens für einen Kugelkopf 4 bildende Lagerschale 3

zwei Zonen.5 mit erhöhter Reibung, die einander diametral

gegenüberliegen. Gemäß Fig. 3 liegt die Zone 5' in der

Längsmittelachse des Gelenkes.

Bei der Ausführung nach den Fig. 1-3 bestehen die Zonen 5,5' aus Scheiben eines Werkstoffes mit höherem Reibwert, als ihn der Werkstoff der Lagerschale 3 aufweist.

Gemäß Fig. k sind die Zonen durch Schrauben 6, 7 von außen radial vorspannbar, um damit die Reibung zu erhöhen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind die Zonen 5 Bereiche größerer Wandstärke in Lagerschalen aus elastischem Werkstoff. Durch das Komprimieren dieser Bereiche beim Zusammenbau der Gelenke wirkt lokal eine größere Vorspannung auf den Kugelkopf ein als in den anderen Bereichen. So entstehen auch hier wieder Zonen erhöhter Reibung.

Das Gelenk gemäß Fig. 1 ist leichtgängig nur um die Achse durch die beiden Zonen 5 (in der Zeichenebene ), in allen anderen Richtungen schwergängiger.

Das Gelenk nach Fig. 3 ist nur leichtgängig bei einer Drehbewegung des Kugelkopfes 4 um seine Längsachse. Bei jeder Bewegung um eine andere Achse ist das Gelenk schwergängiger.

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Claims

Patentansprüche

11.)jKugelgelenk für die Lenkung oder die Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, bei welchem die Kugelzapfenbewegung in einer Richtung leichtgängiger als in einer anderen Bewegungungsrichtung ist, mit einer sphärischen Lagerfläche für den Kugelkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche mindestens eine Zone mit erhöhter Reibung besitzt, deren Durchmesser einen Bruchteil des Kugeldurchmessers aufweist und deren Mittelpunkt in der Drehachse der leichtgängigen Bewegung liegt.
2.) Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche zwei einander diametral gegenüberliegende Zonen mit erhöhter Reibung besitzt.
3.) Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen mit erhöhter Reibung runde Ausnehmungen in den Lagerschalen sind, in die Scheiben eines Werkstoffes mit höherem Reibwert eingelegt sind, als ihn der Kunststoff der Lagerschale aufweist.
4.) Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen radial zum Kugelkopf beweglich, zum Beispiel federnd oder verstellbar sind.
5.) Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen Bereiche größerer Wandstärke in Lagerschalen aus einem elastischen Werkstoff sind.

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ORIGINAL INSPECTED