DE2740409A1

DE2740409A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE2740409A1
Application number: DE19772740409
Authority: DE
Inventors: David John Rowland Farrant
Original assignee: Automotive Products PLC
Current assignee: Automotive Products PLC
Priority date: 1976-09-21
Filing date: 1977-09-08
Publication date: 1978-03-23
Also published as: US4111571A; JPS6048649B2; GB1547202A; FR2365054B1; FR2365054A1; JPS5338859A

Description

PATENTANWÄLTE 2 7 A O U O

Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

BÖKENBUSCH41 ■ D 5620 VELBERT 11- LANGENBERG Postfach 110386 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895

Patentanmeldung

Automotive Products Limited, Tachbrook Road, Leamington Spa, Warwickshire, England

Kugelgelenk

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen enthaltend: einen Kugelbolzen, dessen Kugel innerhalb eines Gehäuses gehalten und relativ zu dem Gehäuse begrenzt allseitig drehbeweglich ist, ein erstes Glied, das angrenzend an die drehbare Oberfläche des Kugelzapfens liegt, elastische Mittel, die zwischen dem ersten Glied und einem Teil des Gehäuses wirken, so daß sie das erste Glied auf die drehbare Oberfläche des Kugelzapfens hin vorspannen, derart, daß jeder Verschleiß in dem Kugelgelenk zu einer Entspannung der elastischen Mittel in Verbindung mit einer Bewegung des ersten Gliedes von jenem Teil des Gehäuses weg führen.

Kugelgelenke, wie sie in den Lenk- und Aufhängungssystemen von Kraftfahrzeugen verwendet werden, sind einem allmählichen Verschleißprozeß unterworfen. Dieser Verschleiß wird manchmal wegen der Orientierung des Kugelgelenks in Bezug auf die darauf ausgeübten Belastungen nicht ohne weiteres festgestellt, und es ist bekannt, daß Kugelgelenke bis zu einem solchen Grade sich abnutzen, daß der Kugelzapfen aus dem Gehäuse herausrutschen

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kann. Es 1st daher wünschenswert, Irgendwelche Mittel zur Verfügung zu haben, um leicht abschätzen zu können, wenn der Verschleiß in einem Kugelgelenk unzulässig groß geworden ist.

Dies wird erfindungsgemäß bei einem Kugelgelenk der eingangs definierten Art dadurch erreicht, daß ein zweites Glied relativ zu dem Teil des Gehäuses längs einer Achse fest angeordnet, um diese eine Achse drehbar und von außen zum Bewirken einer solchen Verdrehung zugänglich ist, daß an dem besagten zweiten Glied das erste Glied längs der einen Achse gleitbeweglich geführt ist und die besagte Bewegung des ersten Gliedes zu einer Verlagerung des ersten Gliedes längs der einen Achse relativ zu dem zweiten Glied führt, derart, daß das zweite Glied mit dem ersten Glied in Eingriff ist, so daß es gegen Verdrehung verriegelt ist, wenn sich das erste Glied in einer ersten Stellung längs der einen Achse relativ zu dem zweiten Glied befindet, und drehbar ist, wenn sich das erste Glied in einer zweiten Stellung längs der einen Achse relativ zu dem zweiten Glied befindet, und die besagte Bewegung von einer zur anderen der besagten ersten und zweiten Stellungen erfolgt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein Kugelgelenk nach der Erfindung.

Fig. 2

ist ein Querschnitt durch einen Teil des Kugelgelenks gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

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Fig. 3 ist ein Querschnitt durch einen Teil eines Kugelgelenks gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch einen Teil eines

Kugelgelenks gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Kugelgelenk dargestellt, wie es in einem Lenksystem von Kraftfahrzeugen verwendet werden kann und welches ein Pfannengehäuse 1 enthält, in dem die Kugel 4 des Kugelbolzens 3 aufgenommen ist. Der Schaft 6 des Kugelbolzens ragt durch einen ersten Durchbruch 2 in dem Pfannengehäuse 1 hindurch. Dieser Durchbruch hat eine solche Größe, daß die Kugel 4 des Kugelbolzens nicht hindurchtreten kann. Ein Nylonoder Azetat-Lagersitz 5 bildet eine Lagerfläche zwischen dem Kugelbolzen und dem Pfannengehäuse, in welcher der Kugelbolzen sich drehen kann. Der Lagersitz 5 hat auch einen Durchbruch, durch welchen der Schaft hindurchtritt. Der Schaft 6 bildet das Mittel zur Befestigung an einem anderen (nicht dargestellten) Bauteil des Lenksystems. Die Kugel 4 des Kugelbolzen ist innerhalb des Lagersitzes 5 begrenzt allseitig drehbeweglich. Die Grenzen der Drehbewegung sind durch die Anlage des Schafts 6 an den Rändern des Durchbruchs 2 bestimmt. Eine gummielastische Manschette 7 ist längs ihres inneren Umfangs an dem Schaft 6 des Kugelbolzens 3 befestigt und längs ihres äußeren Umfanges an dem Pfannengehäuse und verhindert so das Eindringen von Schmutz in das Kugelgelenk.

Das Pfannengehäuse 1 besitzt einen zweiten Durchbruch 8, welcher dem Durchbruch 2 gegenüberliegt. Mittels dieses zweiten Durchbruches 8 ist der Kugelbolzen 3 in dem Pfannengehäuse 1 montiert. Der Durchbruch 8 ist von einem Metalldeckel 9 abgeschlossen, der dadurch in seiner Stellung gehalten wird, daß der Umfangsrand des Durchbruches 8 des Gehäuses verformt

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wird und so den Metalldeckel 9 umgreift. Ein erstes Glied aus Nylon oder Azetat, welches nachstehend als Endlagerschale 10 bezeichnet wird, ist durch eine Feder 11, welche zwischen dem Metalldeckel 9 und der Endlagerschale 10 wirkt, gegen die Oberfläche der Kugel 4 vorgespannt. Die Restbelastung in der Feder erzeugt ein Widerstand gegen die Verdrehung des Kugelbolzens und stellt sicher, daß die Endlagerschale 10 in Anlage an der Oberfläche der Kugel 4 gehalten wird.

Die Endlagerschale 10 besitzt einen Ansatz 12, der längs der Achse A in Fig. 1 ausgerichtet ist und einen Endteil 13 von quadratischem Querschnitt aufweist. Der Ansatz 12 tritt durch einen zentralen Durchbruch 16 in dem Metalldeckel 9 hindurch, so daß der Endteil 13 außerhalb des Pfannengehäuses 1 liegt. Ein zweites äußeres Glied 17 ist beispielsweise aus Nylon geformt und in den Durchbruch mit Hilfe seiner angespritzten ringförmigen Lippe 15 eingeschnappt, derart, daß das äußere Glied 17 gegen axiale Bewegung gesichert ist aber sich frei in dem Durchbruch 16 drehen kann. Das äußere Glied 17 besitzt in der dem Metalldeckel 9 zugewandten Fläche eine zentrale, axialverlaufende Sacklochvertiefung 18. Die Sacklochvertiefung 18 hat an ihrem geschlossenen Ende einen Teil 20 von quadratischem Querschnitt, der so ausgebildet ist, daß er mit dem Endteil 13 von quadratischem Querschnitt des Ansatzes 12 zusammenpaßt. An seinem offenen Ende besitzt die Sacklochvertiefung 18 einen Teil 19 von größerem kreisförmigen Querschnitt, in welchem der Endteil 13 von quadratischem Querschnitt des Ansatzes 12 frei drehbar ist.

Der äußere Teil des Gliedes 17 trägt ein Paar von diametral zueinander vorstehenden Flügeln, um die Verdrehung des Gliedes 17 zu erleichtert, und auch eine angespritzte ringförmige Lippe 22 in der dem Metalldeckel 9 zugewandten Fläche des Gliedes 17, die als Dichtung gegen den Eintritt von Schmutz durch den Durchbruch 16 hindurch wirkt. Die Flügel sind hinreichend flexibel, um die übertragung eines übermäßigen Drehmoments zu verhindern.

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Wenn das Kugelgelenk montiert ist, fluchtet der Ansatz 12 der Endlagerschale 10 axial und gleitbeweglich mit der Sacklochvertiefung 18 des drehbaren äußeren Gliedes 17, derart, daß der Endteil 13 des Ansatzes 12 mit quadratischem Querschnitt in den Teil 20 mit quadratischem Querschnitt der Sacklochvertiefung eingreift, derart, daß das äußere Glied 17 gegen Verdrehung verriegelt ist. Die Feder 11 sollte normalerweise an der Endlagerschale 10 mit genügender Kraft anliegen, um die Endlagerschale gegen Verdrehung zu halten. Erforderlichenfalls können aber irgendwelche formschflüssigen Mittel zur Verhinderung einer Verdrehung der Endlagerschale vorgesehen werden, beispielsweise eine Keilverbindung mit dem Lagersitz 5.

Die ständige Drehung der Kugel des Kugelbolzens 3 in dem Lagersitz 5 führt dazu, daß an den Lagerflächen Verschleiß stattfindet. Wenn Verschleiß stattfindet, drückt die Feder 11 die Endlagerschale 10 gegen die Oberfläche der Kugel 4 mit dem Ergebnis, daß die Endlagerschale axial auf die Kugel 4 hin verlagert wird.

Diese axiale Verlagerung der Endlagerschale 10 zieht allmählich den Endteil 13 mit quadratischem Querschnitt des Ansatzes 12 aus dem dazu passenden Teil der Sacklochvertiefung in dem äußeren Glied 17 heraus, bis er von dem Teil 20 der Sacklochvertiefung mit quadratischem Querschnitt freikommt und in den größeren kreisförmigen Teil 19 der besagten Sacklochvertiefung gelangt. Wenn das eintritt, ist es jetzt möglich, das äußere Glied 17 zu verdrehen. Durch Regulierung des Grades der Überlappung zwischen dem Endteil 13 mit quadratischem Querschnitt an dem Ansatz 12 und dem Teil mit quadratischem Querschnitt der Sacclochvertiefung in dem äußeren Glied 17 ist

es möglich ein Mitt »1 zu erhalten, um übermäßigen Verschleiß innerhalb des Kugeljelenks durch Mittel außerhalb des Pfannen- ! gehäuses 1 abzuschätzen. j

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Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Abwandlungen in der Art des Mechanismus, der für die anfängliche Verriegelung zwischen der Endlagerschale und dem äußeren Glied verwendet werden. Sie zeigen auch verschiedene Mittel zur Abdichtung des Durchbruchs in dem Metalldeckel (nur Fig. 2).

In Fig. 2 ist der Mechanismus des Verbindungssystems umgekehrt: Die Sacklochvertiefung 30 mit quadratischem Querschnitt ist in der Endlagerschale 31 vorgesehen, und der Ansatz 32 mit quadratischem Querschnitt bildet einen Teil des äußeren Gliedes 34. Ein übermäßiger Verschleiß wird angezeigt, wenn der Ansatz 32 von der Sacklochvertiefung 30 freikommt.

Die Mittel zur Abdichtung des äußeren Gliedes 34 in dem Durchbruch des Deckels sind auch verschieden. Das äußere Glied 34 trägt eine vorstehende ringförmige Rippe 35, die sich in einen elastischen Dichtring 36 eindrückt.

In Fig. 3 ist der Grundmechanismus so aufgebaut, wie es im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben ist, wobei ein äußeres Glied 40 mit einer daran einstückig angebrachten Dichtung 41 eingeschnappt ist. Der äußere Kopf des Gliedes ist mit Flügeln versehen, um eine Verdrehung des Gliedes zu erleichtern.

In Fig. 4 ist die Sacklochvertiefung 50 in der Endlagerschale von kreisförmigem Querschnitt mit einem Sacklochende, welches in einer geneigten Ebene liegt. Ein zylindrischer Zapfen 52 ist so ausgebildet, daß er mit dem Sacklochende der Sacklochvertiefung 50 zusammenpaßt. Der Zapfen 52 besitzt einen Schaft 53, der ein quadratisches Ende aufweist, das in das äußere Glied 54 eingeschnappt ist. Das äußere Glied 54 ist von im wesentlichen der gleichen Konstruktion hinsichtlich des Einschnappens und der Abdichtung des Durchbruchs in dem Metalldeckel wie in Fig. 3.

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Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß sich dann, wenn die Endlagerschale 51 sich auf die Kugel des Kugelbolzens hinbewegt und die beiden unter einem Winkel stehenden Ebenen auseinandergehen, ein geringer Verschleiß dadurch festgestellt werden kann, daß eine gewisse Drehbewegung zwischen dem Zapfen 52 und der Sacklochvertiefung 50 möglich wird. Es ergibt sich somit eine allmähliche Anzeige von dem Zustand "kein Verschleiß", der dem vollständig verriegelten Zustand entspricht, bis zu dem Zustand "übermäßiger Verschleiß", der durch vollständige Verdrehbarkeit angezeigt wird.

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Claims

- Sf - 274CU09 Patentansprüche

1. Kugelgelenk zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen enthaltend: einen Kugelbolzen, dessen Kugel innerhalb eines Gehäuses gehalten und relativ zu dem Gehäuse begrenzt allseitig drehbeweglich ist, ein erstes Glied, das angrenzend an die drehbare Oberfläche des Kugelzapfens liegt, elastische Mittel, die zwischen dem ersten Glied und einem Teil des Gehäuses wirken, so daß sie das erste Glied auf die drehbare Oberfläche des Kugelzapfens hin vorspannen, derart, daß jeder Verschleiß in dem Kugelzapfen zu einer Entspannung der elastischen Mittel in Verbindung mit einer Bewegung des ersten Gliedes von jenem Teil des Gehäuses weg führen, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Glied (17) relativ zu dem Teil des Gehäuses (1) längs einer Achse (A in Fig. 1) fest angeordnet, um diese eine Achse drehbar und von außen zum Bewirken einer solchen Verdrehung zugänglich ist, daß an dem besagten zweiten Glied (17) das erste Glied (10) längs der einen Achse (A) gleitbeweglich geführt ist und die besagte Bewegung des ersten Gliedes (10) zu einer Verlagerung des ersten Gliedes (10) längs der einen Achse relativ zu dem zweiten Glied (17) führt, derart, daß das zweite Glied (17) mit dem ersten Glied (10) in Eingriff ist, so daß es gegen Verdrehung verriegelt ist, wenn sich das erste Glied (10) in einer ersten Stellung längs der einen Achse relativ zu dem zweiten Glied (17) befindet, und drehbar ist, wenn sich das erste Glied in einer zweiten Stellung längs der einen Achse relativ zu dem zweiten Glied befindet, und die besagte Bewegung von einer zur anderen der besagten ersten und zweiten Stellungen erfolgt.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Bewegung zu einer Verlagerung des ersten Gliedes (10) relativ zu dem zweiten Glied (17) aus der ersten Stellung in die zweite Stellung führt.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Glied (17) eine Lagerendschale (10) gleitbeweglich geführt ist, welche das erste Glied bildet, und die Mittel für die gleitbewegliche Führung des ersten Gliedes an dem zweiten Glied einstückig mit der Lagerendschale ausgebildet sind.

4. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Glied (17) im wesentlichen außerhalb des Gehäuses liegt.

5. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Glied in einen Durchbruch (16) in der Wandung (9) des Gehäuses (1) eingeschnappt ist.

6. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Glied (17) aus einem Kunststoffmaterial geformt ist und eine damit einstückige Dichtung (28) aufweist, welche das Eindringen von Schmutz in das Gehäuse (1) über den Durchbruch (16) verhindert.

7. Kugelgelenk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des zweiten Gliedes, der außerhalb des Gehäuses liegt, Mittel (21) zur Erleichterung der Verdrehung des zweiten Gliedes relativ zu dem ersten Glied aufweist.

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