DE3821146A1 - Kugelgelenk fuer gekruemmte spur- und lenkstangen in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kugelgelenke zur Anlenkung von Spur- und Lenkstangen in Kraftfahrzeugen mit Gat­ tungsmerkmalen nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Ein solches Kugelgelenk entspricht der allgemein üblichen Bauweise und wird vielfältig für die bewegliche Lagerung verschiedenster Fahrwerksteile in Kraftfahrzeugen, insbesondere auch zur Anlenkung der Enden von Spurstangen, Lenkstangen oder dergleichen, verwendet. Abweichend von einem geraden Verlauf sind solche Spur- und Lenkstangen oftmals konstruktions­ bedingt gebogen, gekröpft oder in anderer Weise gekrümmt, so daß der Materialschwerpunkt der Stange außerhalb - in der Regel horizontal versetzt - der Verbindungslinie durch die Mitte der Gelenkkugel der beiden an den Enden angeordneten Kugellager liegt und dadurch ein Kippmoment auf die Gelenkzapfen der Kugelgelenke wirkt, durch welches eine Auslenk­ bewegung der Kugelgelenkzapfen gegenüber dem Gehäuse erfolgt. Das Problem der Kopflastigkeit gekrümmter Spurstangen, Lenkstangen oder dergleichen ist weitestgehend bekannt. Ihm wird durch konstruktive Gestaltung besonders für die Lagerung gekrümmter Stangen bestimmter Kugelgelenke begegnet, jedoch erfordert dies besondere Fertigungsgänge und bedingt eine größere Lagerhaltung. Bekannt sind für diesen speziellen Zweck Kugelgelenke mit einer Lang­ lochführung des Kugelzapfens im Gehäuse, die so eingebaut werden müssen, daß der Kugelzapfen sich nur in Richtung der ideellen Stangenachse in der Langlochführung des Gehäuses bewegen kann.

Die DE-PS 33 15 658 offenbart ein Gelenk mit einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Ring aus einem elastischen Werkstoff, der mit einer Abflachung der Gelenkkugel derart zusammenwirkt, daß bei Auslenkbewegungen sogleich proportional ein Rückstellmoment aufgebaut wird, leider auch bei Auslenkbewegungen in Richtung der ideellen Stangenachse.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Gestaltung eines möglichst universell einsetzbaren Kugelgelenkes mit Vorkehrungen, die gezielt dem sich aus der Krümmung der Spurstange, Lenkstange oder dergleichen ergebenden Kippmoment entgegenwirken.

Bei einem Kugelgelenk mit den eingangs genannten Merkmalen besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß ein solches Kugelgelenk Ausbildungsmerkmale nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufweist.

Dieser Lösung liegt der Gedanke zugrunde, das Kipp­ moment auf dem Dichtungselement abzustützen, wobei dieses im übrigen jedoch so ausgebildet ist, daß es die Winkelbeweglichkeit des Kugelgelenkzapfens in Richtung der ideellen Stangenachse nicht beein­ trächtigt. Lediglich in Querrichtung dazu erfolgt durch entsprechende Materialanhäufungen des Dich­ tungselementes eine Einschränkung der Winkelbeweg­ lichkeit des Kugelgelenkzapfens gegenüber dem Gehäu­ se, die gegebenenfalls bis zur Blockierung von Winkelbewegungen in dieser Richtung führen kann. Durch diese Ausbildungsmerkmale wird ermöglicht, daß für Zwecke der Lagerung gekrümmter Spurstangen, Lenk­ stangen oder dergleichen Kugelgelenkzapfen, Gehäuse und andere Teile unverändert übernommen werden können. Es wird lediglich ein anderes Dichtungs­ element aufgesetzt, das hinsichtlich seiner Mittel an den Enden zur Verbindung mit dem Gehäuse und dem Bauteil des Kraftfahrzeuges ebenfalls unverändert gestaltet werden kann.

In konstruktiver Ausgestaltung der Merkmale nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 ist bei einer bevorzugten Ausbildung entsprechend Anspruch 2 ein Dichtungselement mit einem mittleren Querschnitts­ bereich vorgesehen, das außen eine elliptische Form aufweist, wobei die Großachse dieser elliptischen Form in Wirkungsrichtung des durch die Krümmung der Spur- und Lenkstange bedingten Kippmoments verläuft. Eine solche Ausbildung des Dichtungselementes hat Vorzüge hinsichtlich seiner praktischen Herstell­ barkeit. Erreicht werden kann das angestrebte Ziel aber auch auf andere Weise, zum Beispiel durch Verrippungen auf der Außenseite oder durch weniger harmonische Wandstärkenunterschiede als bei einer elliptischen Form.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt. Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1, 2 + 3 in dieser Reihenfolge in Vorderansicht, Draufsicht und Seitenansicht eine gekröpfte Spurstange in ihrer Einbaulage im Kraftfahrzeug,

Fig. 4 in einem gegenüber den Fig. 1 bis 3 vergrößerten Maßstab ein Kugelgelenk zur Lagerung einer gekrümmten Spurstange in einem Kraftfahrzeug, teilweise im Schnitt und teilweise in Seiten­ ansicht,

Fig. 5 eine Darstellung entsprechend Fig. 4, jedoch mit einem gegen­ über dieser um 90 Grad versetz­ ten Schnittdarstellung und

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 4.

Die Darstellung in den Fig. 1 bis 3 verdeutlicht das durch die Krümmung der Spurstange 1 bedingte Kippmoment um die gerade Verbindungslinie 2 durch die Mitten der beiden Kugelgelenke 3 und 4 an den Enden der Spurstange, Lenkstange oder dergleichen. Mit den Kugelgelenken 3 und 4 ist die Spurstange oder dergleichen seitlich an Hebeln des Fahrwerkes im Kraftfahrzeug befestigt. Jedes Kugelgelenk 3 und 4 besteht nach den Darstellungen in den Fig. 4 bis 6 aus dem Kugelgelenkzapfen 5 mit der daran einstückig ausgebildeten Gelenkkugel 6, dem Gehäuse 7, welches in einer Lagerschale 8 die Gelenkkugel 6 aufnimmt, und einem Dichtungselement 9, insbesondere einem Dichtungsbalg, der den Gelenkzapfen 5 am Übergang in die Gelenkkugel 6 umschließt und dessen eines Ende mit dem zugewendeten Rand des Gehäuses 7 verbunden ist. Letzteres weist einen seitlichen Gehäuseansatz 10 auf, der mit dem Ende der Spurstange 1 verbunden wird. Der Kugelzapfen 5 wird in ein Auge eines Fahrwerksteiles, zum Beispiel eines Lenkhebels oder dergleichen, eingesetzt.

Die Winkelbeweglichkeit a des Kugelgelenkzapfens 5 gegenüber dem Gehäuse 7 ist durch eine neuartige Profilierung des Dichtungselementes 9 in der Weise eingeschränkt, daß der Kugelzapfen 5 bei ent­ sprechender Einbaulage des Kugelgelenks durch Materialanhäufung 11 in Wirkungsrichtung des durch die Krümmung der Spurstange 1 oder dergleichen bedingten Kippmoments eine nur sehr geringe Win­ kelbeweglichkeit b aufweist. Bei dem Ausführungs­ beispiel der Fig. 4 bis 6 wird dies dadurch erreicht, daß das Dichtungselement 9 in einem mittleren Bereich eine elliptische äußere Form aufweist, deren Großachse 12 in Wirkungsrichtung K des durch die Krümmung der Spur- bzw. Lenkstange 1 bedingten Kippmoments verläuft, wenn das Kugelgelenk eingebaut ist. Diese elliptische Form des Dichtungselementes 9 in dem mittleren Bereich beiderseits der Schnittlinie A-A in Fig. 4 kann dadurch erzielt werden, daß ein zylindrisches Ausgangsprofil außen an sich gegenüberliegenden Stellen Auskehlungen 13 und 14 aufweist, wie sie aus der Fig. 6 in Verbindung mit Fig. 4 hervorgehen. Ein solches Dichtungselement weist innen eine zylindrische Kontur auf, die den Kugelzapfen 5 in an sich bekannter Weise umschließt. Die Befestigung des Dichtungselementes 9 am Gehäuse 7 erfolgt in an sich bekannter Weise durch einen im Querschnitt u-förmig profilierten Blechring 15, der auf einen Zylin­ deransatz des Gehäuses gepreßt ist und in dessen Querschnittsprofil ein Lippenansatz des Dichtungs­ elementes eingedrückt ist, so daß nachfolgend der äußere Schenkel des u-förmigen Blechringes 15 nach innen gebördelt werden kann. Am gegenüberliegenden Ende stützt sich das Dichtungselement 9 ebenfalls mit einem Blechring 16 gegen das Fahrwerksteil ab, in welches der Kugelzapfen 5 eingesetzt ist. Die Montage des Kugelgelenks kann eventuell mit einer Vorspannung im Material des Dichtungselementes erfolgen. Der Blechring 16 kann wahlweise aus metallischem Werkstoff oder aus Kunststoff bestehen und gegebenenfalls mit einer Beschichtung versehen werden, zum Beispiel zum Zwecke der Senkung des Reibmoments. Zur Verbesserung der Abdichtung ist der Blechring 16 mit einer Innenbohrung ausgestattet, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Kugelzapfens 5 ist, so daß eine Dichtlippe 17 in den dadurch gebildeten Spalt hineinragt.

Claims (3)

1. Kugelgelenk für gebogene Spur- und Lenkstangen in Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Kugelzapfen mit einer Gelenkkugel, einem diese aufnehmenden Gehäuse und einem Dichtungselement aus elastisch verformbarem Werkstoff, das den Kugelzapfen umschließt und mit dem einen Ende am Gehäuse befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (9) eine Materialanhäufung (11) aufweist, die die Auslenk­ bewegung des Kugelzapfens (5) gegenüber dem Gehäuse (7) in Wirkungsrichtung des durch die Krümmung der Spur- bzw. Lenkstange (1) bedingten Kippmoments einschränkt.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dichtungselement (5) einen mittleren Bereich mit einer im Querschnitt elliptischen äußeren Form aufweist, deren Großachse (12) in Wirkungsrichtung des durch die Krümmung der Spur- bzw. Lenkstange (1) bedingten Kippmoments verläuft.

3. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (9) im Längsschnitt ein zylindrisches Profil aufweist, welches außen an sich gegenüberliegenden Stellen mit Auskehlungen (13, 14) versehen ist.