DE2900042A1 - Kugelgelenkanordnung fuer kraftfahrzeug-radaufhaengung - Google Patents

Kugelgelenkanordnung fuer kraftfahrzeug-radaufhaengung

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DE2900042A1 DE19792900042 DE2900042A DE2900042A1 DE 2900042 A1 DE2900042 A1 DE 2900042A1 DE 19792900042 DE19792900042 DE 19792900042 DE 2900042 A DE2900042 A DE 2900042A DE 2900042 A1 DE2900042 A1 DE 2900042A1
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Description

ti V. 'NCHfJJi · TAl. 2 7
Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha, JA 7661
1-Toyotacho Toyotashi --_^_ _, L/Mg
Aichiken, Japan 2#
Kugelgelenkanordnung für Kraftfahrzeug-Radaufhängung
Die Erfindung "betrifft eine Kugelgelenkanordnung für z.B. die Aufhängung zwischen dem Achsschenkel oder Lenkarm und dem Tragarm oder Lenker für die Vorderräder eines Kraftfahrzeuges.
Der Lenkmechanismus für die Vorderräder von Kraftfahrzeugen ist "bekanntlich im allgemeinen mit sog. Radaufhängung-Kugelgelenken zwischen den Lenkern oder Tragarmen und dem Achsschenkel oder Lenkarm versehen, um einen großen Lenkausschlag der Räder zu gewährleisten. Für diesen Zweck wurden bereits verschiedene Arten von Radaufhängung-Kugelgelenkmechanismen, wie Querlenker-, McPherson-Anordnungen usw., entwickelt, verbessert und den praktischen Anforderungen angepaßt.
Ein typisches Beispiel für eine solche Kugelgelenkanordnung für die Radaufhängung bei einem Kraftfahrzeug ist im folgenden anhand von I"ig.1 kurz erläutert.
Ein Kugelbolzen bzw. Achsschenkelbolzen 8 ist mit seinem Kugelteil 7 schwenkbar in kalottenförmigen Pfannen 5» 6 gelagert, die in die entsprechenden Schalen 3» 4- in einer auf passende
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Weise an einem Lenker oder Tragarm 1 befestigten Lagersitzanordnung 2 eingesetzt sind, während der Schaftteil 9 der Einheit 8 durch den Gabelteil 11 des Achsschenkels oder Lenkarms 10 hindurchgeführt und an seinem Ende 12 auf passende Weise, beispielsweise mittels einer auf einen Schraubbolzen aufgeschraubten Mutter 14-, festgelegt und verspannt ist. Um das obere oder äußere Ende der Lagersitzanordnung 2 herum ist eine mansehettenförmige Staubhülle 15 derart angeordnet, daß ein Lippenabschnitt an ihrem gegenüberliegenden bzw. inneren Randteil 16 mittels einer Druckmsnschette 17 eine Axialabdichtung gegenüber dem Schaftteil 9 herstellt, während der Lippenteil 18 an der Oberseite eine Flächenabdichtung gegenüber dem abgeschrägten bzw. angefasten Unterteil 19 des Achsschenkels o.dgl. 10 herstellt. Weiterhin steht der Lippenteil bzw. Flansch 18 an seiner Außenseite in unmittelbarer Verbindung mit der Staubhülle 14- sowie in Berührung mit der Unterseite des Gabelteils am Ende 12 des Achsschenkels 10.
Bei dieser Radaufhängung-Kugelgelenkanordnung erfolgt die Abdichtung bei der Lenkungsbetätigung im wesentlichen durch die unmittelbare -Berührung zwischen dem Lippenteil bzw. Flansch 18 der Staubhülle 15 und der Unterseite des Achsschenkels bzw. Lenkarms 10,so daß unweigerlich eine Neigung zu einer relativen Flächenverschiebung vorhanden ist und die Abdichtwirkung durch diese Verschiebungbzw. Gleitbewegung und die davon herrührende Lagenänderung verschlechtert wird. Außerdem ist der elastische Werkstoff der Staubhülle 15 im Zeitverlauf einer Alterung unterworfen, wodurch die Abdichtwirkung weiter ver-
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schlechtert wird. Es ist insbesondere darauf hinzuweisen, daß durch die starke relative Verschiebung und Lagenänderung aufgrund der unmittelbaren Berührung mit der Unterseite 20 des Gabelteils des Achsschenkels o.dgl. 10 sich {> ständig wiederholende mechanische Belastungen auf den Halsteil der Staubhülle 15 ausgeübt werden, wodurch die Abdichtwirkung des Lippenteils 18 beeinträchtigt wird. Außerdem kann sich die Unterseite des Gabelteils aufgrund der durch sie ausgeübten Scherwirkung in die Staubhülle eingraben undan dieser eine Rißbildung hervorrufen. Diese Mangel,sind für die mangelhafte Abdichtwirkung bei den bisherigen Kugelgelenken dieser Art verantwortlich,,
Im Hinblick auf die bisherigen Schwierigkeiten bezüglich Einbau und Abdichtung von Radaufhängung-Kugelgelenken für Kraftfahrzeuge bezweckt die Erfindung die Schaffung einer verbesserten Radaufhängung-Kugelgelenkanordnung, bei welcher der Kugelgelenk- bzw» Achsschenkelbolzen mit seinem Kugelteil von einem an einem Tragarm befestigten Lagersitz getragen wird und mittels eines Schraubbolzens im Gabelteil des Achsschenkels oder Lenkarms verspannt ist, wobei zwischen der gesamten Umfangsflache der ringförmigen Randkante bzw. Ringfläche des Dicht-Lippenteils der Staubhülle oder -manschette und der gegenüberliegenden Fläche des Achsschenkels o.dgl. eine Zwischenscheibe angeordnet ist, durch welche die Abdichtleistung oder -wirkung des Gelenks wesentlich verbessert wird. Mit dieser verbesserten Kugelgelenkanordnung soll insbesondere
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der Lippenteil der Staubmanschette vor einer Beeinflussung durch den sich relativ zu ihr verschiebenden Teil des Achsschenkels o. dgl. geschützt werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Radaufhängung-Kugelgelenkanordnung, bei welcher der Kugelteil einer Kugelbolzenanordnung schwenkbar in einer an einem Tragarm bzw. Lenker angebrachten Lagersitzeinrichtung gelagert ist, während ihr Schaftteil mit einem Achsschenkel oder Lenkarm in Verbindung steht, und wobei zwischen der Lagersitzeinrichtung und dem Achsschenkel o.dgl. eine Staubhülle vorgesehen ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ende des Achsschenkels zur Bildung eines gegabelten Spannabschnittes zum Verspannen des Schaftteils mittels einer Spannschraube geschlitzt ist und daß zwischen der Gesamtoberfläche einer ringförmigen Endfläche des Lippenoder Planschteils der Staubhülle und der entsprechenden Gegenfläche des Achsschenkels eine eine Abdichtung bewirkende Zwischen- bzw. Beilagscheibe angeordnet ist. Vorteilhafte Weiterbildung /des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Radaufhängung-Kugelgelenkanordnung nach demStand der Technik.
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Kugelgelenkanordnung gemäß der Erfindung,
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Fig. 3 eine Seitenansicht des am Achsschnkel oder Lenkarm montierten Teils der Staubmanschette sowie der Bolzenanordnung,
Fig. 4- eine Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 5»
Fig. 5 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendeten Zwischenscheibe,
Fig. 6 eine Vorderansicht der Zwischenscheibe und
Fig. 7 eine Seitenansicht der Zwischenscheibe, von der linken Seite her gesehen.
Bei der in den Fig.2 bis 4- dargestellten Ausführungsform dient ein unterer Lenker 21 als Tragarm, an dessen Ende eine als Lagersitz dienende Büchse 22 montiert ist. Auf eine eingepreßte innere Bodenplatte 23 der Büchse 22 ist eine Kugelpfanne 24 aus einem geeigneten Kunstharz aufgesetzt, in welcher der Kugelteil 26 einer Kugelgelenkbolzenanordnung bzw. eines Achsschenkelbolzens 25 unter Schmierung mittels Schmierfetts (nicht dargestellt) schwenkbar gelagert ist.
Ersichtlicherweise ist um einen oberen Teil des einstückig mit dem Kugelteil 26 ausgebildeten Bolzenteils bzw. Schafts 27 herum eine einen kreissegmentförmigen Querschnitt besitzende Ringnut 28 eingestochen.
Der Lagerteil 30 eines Achsschenkels oder Lenkarms 29 ist mit seinem seitlich von einer zylindrischen Schaftaufnahme-
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Bohrung 31 abgehenden Schlitz 33 versehen. Der Innendurchmesser dieser Bohrung 31 entspricht praktisch dem Außendurchmesser des Schafts 27, und der Schlitz 33 erstreckt sich bis zum Außenende 32 des Lagerteils 30, so daß durch ihn ein gabelförmiger Spannabschnitt 34 gebildet wird. In diesem Spannbzw. Gabelabschnitt 34 ist unter Festlegung des Schafts 27 ein Schraubbolzen 35 unter Zwischenfügung einer Beilagscheibe 36 mittels einer Mutter 37 verspannt. Der Schaft dieses Schraubbolzens 35 greift dabei in die Ringnut 28 des Bolzenschafts 27 ein, wodtffch der Achsschenkelbolzen unter Ermöglichung einer relativen Drehbewegung zwischen den Teilen lagenmäßig gesichert ist.
Eine aus einem geeigneten Werkstoff, wie Gummi bzw. Kautschuk, bestehende Staubmanschette 39 ist mit ihrem unteren Ende auf passende Weise mittels eines Spreng- oder Federrings 40 an der Büchse 22 des Lagersitzes befestigt, während die Innenseite des unteren Manschettenendes elastisch an die Außenfläche eines kelchförmigen Haltestücks 41 aus Metall angepreßt ist, das seinerseits auf geeignete Weise an der Außenfläche des Bolzenschafts 27 angebracht ist.
Die Oberseite des Lippen- bzw. Flanschteils 42 am oberen Ende der Staubmanschette 39 ist als plane Ringfläche 44 ausgebildet, die der plan bearbeiteten Fläche 43 des Achsschenkels 29 angepaßt und außerdem mit einem Dichtring 45 aus einem geeigneten Kunstharz versehen ist.
Zwischen der Ringfläche 44 an der Oberseite des Lippenteils
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der Staubmanschette 39 und der planen Gegenfläche 43 des Achsschenkels o.dgl. ist eine aus Metall bestehende Zwischenscheibe 46 angeordnet, die als Beilagscheibe dient und den Bolzenschaft 27 umschließt. Die Zwischenscheibe 46 besitzt dabei einen erheblich größeren Außendurchmesser als der Lippenteil 42 der Staubmanschette 39·
Wenn bei dieser Anordnung durch Betätigung z.B. des nicht dargestellten Spurstangenhebels eine Lenkbewegung eingeführt wird, liird der Achsschenkel o.dgl. 29 durch den Lenkmechanismus verschwenkt, so daß sich auch der im Gabelabschnitt 34 des Spannteils 30 des Achsschenkels 29 verspannte Schaft des Achsschenkelbolzens 25 verdreht und dabei der Kugelteil entsprechend in der Kugelpfanne 24 der Büchse 22 im Tragarmbzw. Lenker-Lagersitz unter Ermöglichung eines normalen Radausschlags zum Lenken verdreht wird.
Da die Zwischenscheibe 46 auf die Außenfläche des Bolzenschafts 27 aufgesetzt ist und das muffenförmige Haltestück an der Unterseite der Zwischenscheibe 46 anliegt und zudem auf die Außenfläche des Bolzenschafts 27 aufgeschoben ist, werden bei diesem Lenkausschlag beide Elemente gemeinsam mit dem Bolzenschaft 27 oder frei relativ zueinander beweglich verdreht. Infolgedessen dreht sich die Unterseite der Zwischenscheibe 46 mit flächiger Gleitbewegung relativ zur planen oberen Ringfläche 44 des Lippen- bzw. Flanschteils 42 der Staubmanschette 39 und des Dichtrings 45, wodurch eine erste (primäre) Abd—ichtung zur Verhinderung des Eindringens von
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Schmutzwasser, Sand, Staub und anderen Fren»fkörpern hergestellt wird. Gleichzeitig dreht sich auch das Haltestück 41 in Gleitberührung mit der Innenumfangsfläche des Lippenteils 42 unter Herstellung einer zweiten (sekundären) axialen Abdichtung, durch welche zusätzlich ein Eindringen von Fremdkörpern verhindert wird.
Ersichtlicherweise wird eine sekundäre Dichtwirkung auch zwischen der Oberseite der Zwischenscheibe 46 und der Unterseite des Lagerteils 30 des Achsschenkels 29 gewährleistet.
Selbstverständlich ist die Schutzfunktion der dreidimensionalen Dichtung für den Kugelteil 26 nicht nur bei Lenkausschlägen wirksam, sondern auch bei den im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs auftretenden Schwingungen.
Da zudem der Schlitz 33 im gegabelten Spannabschnitt 34 am Lagerteil 30 des Achsschenkels 29 durch die Oberseite der Zwischenscheibe 46 verschlossen ist, besteht keinerlei Möglichkeit dafür, daß der Lippenteil 42 der Staubmanschette bei Lenkausschlägen aufgrund einer unmittelbaren Berührung mit diesem Schlitz 33 durch diesen abgerieben und beschädigt wird. Der Lippenteil 42 bleibt somit in einem axial symmetrischen Zustand.
Die genannte Abdicht- und Schutzfunktion für den Lippenteil wird nicht nur unter normalen Betriebsbedingungen, unter denen der Mont age zustand von Zwischenscheibe 46 und Haltestu-eK 41 am Bolzenschaft 27 erhalten bleibt, sondern auch unter Betriebsbedingungen gewährleistet, bei denen die relative Dreh-
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bewegung mit flächiger Gleitbewegung zwischen der Zwischenscheibe 46 und der Unterseite 43 des Lagerteils 30 des Achsschenkels 29 ziemlich langsam vor sich geht.
Durch die Anordnung des Dichtrings 45 im Lippenteil 42 der Staubmanschette 39 wird weiterhin die Steifheit des Lippenteils erhöht, so daß er von Torsionskräften unbeeinflußt bleibt, die bei der Schwenkbewegung von Zwischenscheibe 46 und Haltestück 41 bei der Lenkungsbetätigung auftreten. Infolgedessen bleibt die normale Dichtfunktion ohne Ermüdung der Bauteile ebenso wie die hochelastische Anlageberührung erhalten.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebne Ausführungsform beschränkt, sondern verschiedenen Abwandlungen zugänglich. Beispielsweise kann gemäß Fig.5 bis 7 die Zwischenscheibe 46 durch eine Beilagscheibe 46' ersetzt werden, die an dem dem gegabelten Spannteil 34 des Achsschenkels 29 entsprechenden Abschnitt einen grkrümmten bzw. hochgezogenen Flanschteil 47 aufweist. Weiterhin kann diese Scheibe auch mehreckig geformt sein. Wesentlich ist dabei nur, daß diese Scheibe eine Planfläche besitzt, die den gesamten Lippen- oder Flanschteil der Staubmanschette übergreift.
Die Erfindung besteht also, wie erwähnt, in der neuartigen mechanischen Einbauanordnung eines Radaufhängung-Kugelgelenks, bei dem der Kugelteil einer Kugelgelenkbolzen- oder Achs-
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schenkelbolzenanordnung schwenkbar in einem Lagersitz eines Tragarmes bzw. Lenkers gelagert ist, während der Schaftteil durch Verschraubung sicher im gegabelten Spannteil am Ende eines Achsschenkels o.dgl. festgelegt ist, wobei eine Zwischenoder Beilagscheibe unter Herstellung einer Abdichtung zwischen der Gesamtoberfläche der ringförmigen Endfläche des Lippenabschnitts einer den Lagerteil des Lagersitzes sowie den Bolzenschaft umhüllenden Staubmanschette und der Gegenfläche des Achsschenkels angeordnet ist. Diese Anordnung gewährleistet eine sehr gleichmäßige bzw. ruckfreie Relativgleitbewegung zwischen dieser Scheibe und dem Lippenteil der Staubmanschette bei Lenkausschlägen, und sie gewährleistet darüber hinaus eine dauerhafte, normale Abdichtwirkung. Weiterhin ist der Lippenteil der Staubmanschette über seine Gesamtfläche hinweg keinerlei Ermüdung unterworfen, so daß die vorgesehene Staubabdichtung stets sicher erhalten bleibt.
Die Verwendung der Spannschraube für den Bolzenschaft am Gabelabschnitt des Achsschenkels bietet den Vorteil einer einfacheren Montage. Da außerdem der Schlitz im Gabelabschnitt und die vom Bolzenschaft durchsetzte Bohrung im gegabelten Spannteil nicht unmittelbar mit dem Lippenteil der Staubmanschette in Berührung stehen, sondern durch eine zwischengefügte Zwischenscheibe von diesem Lippenteil getrennt sind, wird eine Verformung oder Beschädigung des Lippenteils der Staubmanschette bei Lenkungsbetätigung sicher vermieden. Hierdurch wird die ausgezeichnete Dichtwirkung der erfindungsgemäßen Anordnung weiter verbessert.
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Zusammenfassend wird mit der Erfindung mithin eine Radaufhängung-Kugelgelenkanordnung geschaffen, bei der ein bei Lenkungsbetätigung schwenkbarer Achsschenkel bzw. Lenkarm an seinem Ende durch einen Schlitz gegabelt und ein Schaftabschn^itt einer Kugelbolzen- bzw. Achsschenkelbolzenanordnung durch diesen Gabelabschnitt hindurchgeführt und mittels einer Schraube in seiner Einbaulage verspannt ist, während der Kugelteil dieser Bolzenanordnung in einem Lagersitz eines Tragarms bzw. Lenkers derart schwenkbar gelagert ist,daß beide Teile eine Relativbewegung zueinander durchzuführen vermögen. Der Lagersitz und der betreffende Abschnitt des Achsschenkels sind von einer Staubmanschette umschlossen, wobei zwischen die Gesamtfläche der ringförmigen Endfläche des Staubmanschetten-Lippenteils und die entsprechende Gegenfläche des Achsschenkels o.dgl. eine flache Zwischenscheibe eingefügt ist, die eine gleichmäßige, reibungsarme relative Gleitbewegung zwischen diesen Flächen gewährleistet und dabei die Abdichtung der Kugelgelenkanordnung sowie ihre Verschleißfestigkeit verbessert.
009847/0556

Claims (9)

  1. L'-pi.-Phys· R.Luyken
    θ MÜNCHEN 2 . TAL 27 ——^__
    j -,N VI <- - ' · "El CX SJ
    JA 7661
    L/Mg
  2. 2. Jan. 1979
    Patentansprüche
    1J Radaufhängung-Kugelgelenkanordnung, bei welcher der Kugelteil einer Kugelbolzenanordnung schwenkbar in einer an einem Tragarm bzw. Lenker angebrachten Lagersitzeinrichtung gelagert ist, während ihr Schaftteil mit einem Achsschenkel oder Lenkarm in Verbindung steht, und wobei zwischen der Lagersitzeinrichtung und dem Achsschenkel ο»dgl. eine Staubhülle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Achsschenkels (29) zur Bildung eines gegabelten Spannabschnitts (34·) zum Verspannen des Schaftteils (27) mittels einer Spannschraube (35) geschlitzt'und daß zwischen der Gesamtoberfläche einer ringförmigen Endfläche (4-4·) des Lippen- oder Flanschteils (4-2) der Staubhülle (39) und der entsprechenden Gegenfläche (4-3) des Achsschenkels eine eine Abdichtung bewirkende Zwischen- bzw» Beilagscheibe (4-6) angeordnet ist.
    2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaftteil der Kugelbolzenanordnung (25) eine Ringnut (28) von halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist, in welche die Spannschraube (35) des gegabelten Achsschenkels (29) eingreift.
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  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (46) eine kreisförmige Beilagscheibe ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (4-6') an ihrem einen Ende mit einem gekrümmten bzw. hochgezogenen Plansch (47) versehen ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe mehreckig ist.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Staubhülle (39) aufnehmendes Haltestück (41) vorgesehen ist, das auf den Schaftteil der Kugelbolzenanordnung (25) aufgesetzt ist.
  7. 7· Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Haltestück (41) an der Unterseite der Zwischenscheibe
    (46) anliegt.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Kunstharz hergestellter Dichtring (45) in konzentrischer Anordnung am bzw. im Lippenteil (44) der Staubhülle (39)
    vorgesehen ist.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (45) an der Unterseite der Zwischenscheibe (46)
    anliegt.
    &09847/0SSS
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