DE3821786C2

DE3821786C2 -

Info

Publication number: DE3821786C2
Application number: DE3821786A
Authority: DE
Inventors: Motohiro Sakai; Tomoaki Komaki Jp Yoshimura
Original assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Current assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1991-09-12
Also published as: JPS646512A; KR910008227B1; JPH0534522B2; US4880329A; DE3821786A1; KR890000804A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem an mindestens einem Ende offenen Gehäuse, einem in dem Gehäuse schwenkbar aufgenommenen Kugelkopf, einem Lagerteil, das in das Gehäuse zwischen dessen Innenwand und dem Kugelkopf eingesetzt ist und in dem Gehäuse axial zwischen einem in das Gehäuseinnere ra genden Flansch und einem Halteelement gehalten ist, das im Be reich einer Gehäuseöffnung in einer Nut angeordnet ist.

Fig. 9 zeigt ein bekanntes Kugelgelenk der gerade genannten Art, die als Kugelzapfenlager bekannt ist. Das Kugelgelenk ist allgemein mit dem Bezugszeichen 115 bezeichnet und umfaßt einen inneren Gelenkabschnitt 100, der durch zwei Zapfenteile 101 ge bildet ist, sowie einen zwischen den Zapfenteilen 101 liegenden Kugelkopf 102. Der Kugelkopf 102 ist hin- und herbewegbar und verschiebbar in einer Ausnehmung 103 in einem Lagerteil 104 ge halten, das in einem Gehäuse 105 axial zwischen einem in das Gehäuseinnere ragenden Flansch 106 und einem Halteelement 107 in Form eines Schnappringes gehalten ist, der im Bereich einer Gehäuseöffnung 108 in einer Nut 109 angeordnet ist. Die Nut 109 ist in der inneren Umfangsfläche der Gehäuseöffnung 108 gebil det. Das Kugelgelenk besitzt ferner zwei Verschlußteile 110, 111, die in der Bohrung des Gehäuses 105 angeordnet sind. Der Verschlußteil 110 ist zwischen der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 105 und einem der Zapfenteile 101 axial außerhalb des Halteelementes 107 angeordnet. Der andere Verschlußteil 111 ist zwischen der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 105 und dem an deren Zapfenteil 101 axial außerhalb des Flansches 106 angeord net.

Das bekannte Kugelgelenk mit einem Halteelement 107 in Form ei nes 8chnappringes ist jedoch häufig lose, insbesondere in dem Bereich, wo der Schnappring 107 eingesetzt ist, und es hat einen geringen Widerstand gegen jede Kraft, die dahingehend wirkt, den Gelenkteil 100 herauszuziehen.

Es ist auch ein Kugelgelenk bekannt (US-PS 38 17 640), bei wel chem der in einem Gehäuse aufgenommene Kugelkopf am unteren Ende mittels eines Gebildes aus zwei plattenförmigen Bauteilen mit dazwischen angeordnetem elastischen Kautschukring abge stützt ist. Unter diesem Gebilde befindet sich ein platten- oder scheibenförmiges Abdeck- und Halteelement mit einem axial abgewinkelten Randbereich, der beim Anordnen im Gehäuse durch Verstemmen unter radialer Aufweitung in eine in der Innenwand des Gehäuses gebildete Nut hineinverformt ist. Der abgewinkelte Randbereich ist so dimensioniert, daß er an allen Flächen der Nut vollständig anliegt. Hierbei besteht die Gefahr, daß beim Verstemmen eine zu hohe Belastung auf das Gehäuse ausgeübt wird, so daß das Kugelgelenk im Betrieb keinen hohen Gelenk kräften standhalten kann und sogar die Gefahr einer Beschädi gung des Gehäuses auftreten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kugelgelenk der einleitend genannten Art derart auszuführen, daß eine sichere, definierte und hohen Gelenkkräften standhaltende Befestigung des Halteele mentes am Gehäuse erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das Halteelement ein im wesentlichen scheibenförmiges Teil mit ei nem axial abgewinkelten Randbereich ist, der durch Verstemmen unter radialer Aufweitung in die Nut hineinverformt ist, wobei das Halteelement mit seinen axialen Stirnflächen einerseits an beiden Seitenwänden der Nut und andererseits an der Stirnfläche des Lagerteiles anliegt, und daß der Außenumfang des Halteele mentes nach dem Aufweiten des Randbereichs nur über einen Teil seiner axialen Länge am Nutgrund anliegt, so daß über die ver bleibende axiale Länge zwischen dem Nutgrund und dem Außenum fang ein Spalt verbleibt.

Durch den zwischen dem Nutgrund und dem Außenumfang verbleiben den Spalt wird erreicht, daß beim Verstemmen bzw. Einpressen des Halteelementes in die Nut Material verdrängt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, eine zu hohe Kraft auf die umge benden Teile des Gehäuses und das Gelenk auszuüben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiels weise erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt ein Kugelgelenk gemäß einer bevorzugten Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 1, in der ein Halteelement dargestellt ist, welches in das Gelenk gemäß Fig. 1 eingestemmt ist;

Fig. 3 eine im Schnitt gehaltene Vorderansicht eines Halteele mentes, welches in dem Kugelgelenk gemäß Fig. 1 ver wendet wird, in seinem Zustand vor dem Anordnen in dem Kugelgelenk;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Kugelgelenks gemäß einer ab gewandelten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer abgewandelten Auführungsform des Halteelementes, welches in einem Kugelgelenk gemäß der Erfindung verwendet wird;

Fig. 6 eine Ausführung eines Kugelgelenks gemäß der Erfindung als Gelenk einer Aufhängung als praktische Anwendung;

Fig. 7 und 8 Schnittansichten von Kugelgelenken als abge wandelte bevorzugte Ausführungsformen eines Kugelge lenks gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine Schnittansicht eines bekannten Kugelgelenks.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 umfaßt eine erste Ausführungsform ei nes erfindungsgemäßen Kugelgelenks ein metallisches zylindri sches Gehäuse 1, das an seinen beiden axialen Enden je eine großen Durchmesser aufweisende Öffnung 2 bzw. 3 hat. Zwischen den Öffnungen 2 und 3 hat das Gehäuse 1 eine kegelförmige Boh rung 4 mit großem Durchmesser und einen Flansch 5, der von der Innenfläche des Gehäuses 1 in einem Bereich zwischen der Öff nung 3 und der Bohrung 4 radial nach innen ragt.

Das Kugelgelenk hat ferner einen Gelenkteil 6, der aus Zapfen teilen 7 und 8 und einem mit diesen einstückig verbundenen Ku gelkopf 9 besteht. Das Gelenkteil 6 ist verschiebbar und hin- und herbewegbar in einem Lagerteil 12 angeordnet, das aus einem geeigneten Werkstoff, wie beispielsweise einem Kunststoff oder einem Sintermetall, besteht. Das Lagerteil 12 hat eine Außen fläche 10, die komplementär zur Gestaltung der inneren Umfangs fläche der Gehäusebohrung 4 ausgebildet ist, sowie eine innere Umfangsfläche 11, die komplementär zur äußeren Umfangsfläche des Kugelkopfes 9 ausgebildet ist. Eine Stirnfläche 14 des La gerteils 12 ist, gesehen in Richtung der Achse 13, in Anlage an einer Stirnfläche 15 des Flansches 5 gehalten, während die an dere Stirnfläche 16 des Lagerteils 12 im wesentlichen bündig mit einer Schulter 18 oder einer der Seitenwände einer ringför migen Nut 17 liegt, die im Bereich der Öffnung 2 des Gehäuses 1 gebildet ist.

Das Bezugszeichen 19 bezeichnet ein Halteelement, das in die ringförmige Nut 17 eingesetzt bzw. unter Verstemmen in die Nut 17 hineinverformt ist. Das Halteelement 19 hat einen ringförmi gen scheibenförmigen Teil 20 und einen zylindrischen Teil 21, der einen abgewinkelten Randteil darstellt. Der scheibenförmige Teil 20 hat einen Außendurchmesser D1, der zwischen dem Innen durchmesser D2 der Gehäuseöffnung 2 und dem Durchmesser D3 der Schulter 18 oder des Endes der Gehäusebohrung 4 zur Aufnahme des Lagerteils 12 liegt. Der abgewinkelte Randteil 21 ist in Richtung der Achse 13, ausgehend von einem Ende des Außenum fangses des scheibenförmigen Teiles 20 erweitert und erweitert sich radial nach außen an mindestens einem Abschnitt von ihm. Eine axiale Stirnfläche 22 des scheibenförmigen Teils 20 liegt an der Schulter 18 des Gehäuses und der Stirnfläche 16 des La gerteils 12 an, während die andere axiale Stirnfläche, darge stellt durch das erweiterte Ende 23 des Randteiles 21 an einer Seitenwand der Nut 17, dargestellt durch eine Stufe 24 nahe der Gehäuseöffnung 2, anliegt, wodurch jegliche Lockerung des Lagerteils in Richtung der Achse 13 vermieden ist, wie auch jede Gefahr für das Lagerteil 12, durch eine äußere Kraft herausgezogen zu werden. Das Lagerteil 12 hindert seinerseits den Gelenkteil 6 daran, locker zu werden und durch eine äußere Kraft herausgezogen zu werden.

Der abgewinkelte Randteil 21 des Halteelementes 19 hat, bevor er im Gehäuse 1 montiert wird, einen konstanten bzw. gleichmä ßigen Außendurchmesser D1. Beim Zusammenbau wird das Halteele ment 19 in die Nut 17 eingebracht, die in der Fläche ausgebil det ist, die die Öffnung des Gehäuses 1 mit dem Durchmesser D2 (D2<D1) hat, und der abgewinkelte Randteil 21 des Halteele mentes 19 wird über den gesamten Umfang oder an einer Mehrzahl von Stellen eingestemmt, so daß mindestens ein Abschnitt des Endes 23 des abgewinkelten Randteiles in Anlage mit der Stufe 24 bzw. der Seitenwand der Nut 17 neben der Gehäuseöffnung un ter radialer Aufweitung in die Nut 17 hineinverformt wird, wo durch das Halteelement 19 in der Nut 17 festgelegt ist.

Im montierten Zustand ist das erweiterte Ende 23 des abgewin kelten Randteiles 21 des Halteelementes 19 in Anlage an der Stufe 24 in der Gehäuseöffnung 2 gehalten, so daß das Halteele ment 19 daran gehindert ist, in Richtung des Pfeiles A heraus gezogen zu werden. Ferner sind das Lagerteil 12 und auch der Kugelkopf 9 des Gelenkteiles 6 in dem Gehäuse 1 stabil ohne Lockerung in Richtung der Pfeile A und B gehalten bzw. aufge nommen, ohne jegliche Gefahr, in Richtung des Pfeiles A heraus gezogen zu werden. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß eine Bewegung des Halteelementes 19 in Richtung des Pfeiles A unver meidlich von einer Verschiebung des erweiterten Endes 23 des abgewinkelten Randteiles 21 in Richtung des Pfeiles C begleitet ist, so daß Bewegung des Halteelementes 19 in Richtung des Pfeiles A erheblich unterdrückt wird, womit jede Gefahr vermie den wird, daß das Lagerteil 12 und der Kugelkopf 9 sich lockern oder herausgezogen werden.

Das Kugelgelenk hat ferner Abschlußteile 41 und 42, die aus Gummi bestehen. Die Abschlußteile 41 und 42 passen an ihrem verdickten inneren Umfangsabschnitt auf die Zapfenteile 7 und 8 und an ihrem verdickten äußeren Umfangsabschnitt 47 bzw. 48, der mit einer metallischen Einlage verstärkt ist, in die Gehäu sebohrung 2 bzw. 3.

Wird auf das Kugelgelenk 50 in der beschriebenen bevorzugten Ausführung eine große äußere Kraft auf den Kugelkopf 9 in des sen Axialrichtung ausgeübt, so verhindert das Halteelement 19 wirksam, daß das Lagerteil 12 und der Kugelkopf 9 sich lockern oder aus der Lagerung heraustreten. Die Abschlußteile 41 und 42 sind gegen Beschädigung durch eine äußere Kraft geschützt, da sie in den Gehäusebohrungen 2 und 3 angeordnet sind. Die Ab schlußteile 41 und 42 verhindern wirksam, daß irgendwelche Fremdkörper in die winzigen Spalte zwischen der Gleitkontakt fläche des Kugelkopfes 9 und der Gleitkontaktfläche des Lager teiles 12 gelangen.

Das Lagerteil 12 kann aus zwei Abschnitten 12a und 12b beste hen, die gemäß Fig. 4 in Richtung der Achse 13 angeordnet sind. Bei einer solchen Ausführung kann das Kugelgelenk mühelos zusammengebaut werden, indem der untere Lagerteilabschnitt 12b in die Bohrung 4 des Gehäuses 1 eingesetzt wird, der Gelenkteil 6 angeordnet und anschließend der obere Lagerteilabschnitt 12a eingesetzt wird.

Die Nut 17 in der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 1 gemäß Fig. 1 kann weggelassen werden, vorausgesetzt, daß eine Stufe 24 in der Gehäusebohrung neben der Öffnung 2 gebildet wird. Fig. 5 stellt ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Abände rung dar. Das Kugelgelenk gemäß Fig. 5 hat ein Gehäuse 1b, das mit einer zentralen Bohrung 10b versehen ist, die in eine Öff nung 2 mündet. Der Durchmesser der Bohrung 10b ist so bemessen, daß er mindestens an dem der Öffnung 2 benachbarten Ende größer als der Durchmesser D2 der Öffnung 2 ist, damit ein Abschnitt 55 mit großem Durchmesser vorhanden ist, in welchem das Haltee lement 19 festgelegt wird. In diesem Fall wird das Lagerteil 12 in der Bohrung 10b neben dem Flansch 5 angeordnet.

Vorstehend wurde als bevorzugte Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Kugelgelenks ein Kugelzapfenlager beschrieben. Dieses Kugelzapfenlager kann beispielsweise als Kugelgelenkauf hängung eines Fahrzeuges verwendet werden. Insbesondere bildet die Kugelgelenkaufhängung eine Verbindung 84 zwischen einem Chassis 83 eines Fahrzeuges und einem Lenkerarm 82, der mit ei nem Achszapfen 81 eines lenkbaren Fahrzeugrades verbunden ist, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Entweder ist einer der Zapfenteile 7 oder 8 oder das Gehäuse 1 des Kugelgelenks mit dem Chassis 83 verbunden, während der andere Zapfenteil am Len kerarm 82 befestigt ist.

Die beschriebene Ausführungsform ermöglicht gegenüber einem üb lichen Kugelzapfenlager eine leichtere Montage. Gleichzeitig liegt das Halteelement in dem durch einen Abschlußteil abge dichteten Raum, wodurch ein guter Schutz gegen Korrosion ge schaffen ist.

Ein Kugelgelenk gemäß der Erfindung kann auch von einer Ausfüh rung sein mit lediglich einem Zapfen, wie es in Fig. 7 darge stellt ist. Das Kugelgelenk 60 gemäß Fig. 7 hat ein Halteele ment 19, welches im wesentlichen dem Halteelement 19 der Aus führungsform nach den Fig. 1 bis 3 gleich ist. Das Halteele ment 19 mit seinem abgewinkelten Randbereich wird durch Ver stemmen in eine Nut 17c hinein verformt, die in der inneren Um fangsfläche eines an einem Ende geschlossenen Gehäuses 61 ge bildet ist. Die Nut 17c liegt dem offenen Ende des Gehäuses 61 benachbart. Das in Fig. 7 dargestellte Kugelgelenk hat weiter hin ein vertikal unterteiltes Lagerteil 62, das aus zwei Hälf ten 62c zusammengesetzt ist. Das Lagerteil 62 ist am gemäß Fig. 7 unteren Ende im wesentlichen geschlossen und es hat eine Ausnehmung 63, in welcher der Kugelkopf 64 verschiebbar und hin- und herbewegbar aufgenommen ist. Bei dieser Ausführungs form ist ein Abschlußteil 65 an der Außenumfangsfläche des Ge häuses 61 angeordnet, um das offene Ende des Gehäuses 61 abzu schließen. Dies stellt jedoch nur ein Beispiel einer möglichen Ausführung dar und die Anordnung kann derart sein, daß die Öff nung 2c des Gehäuses 61 axial derart länglich ausgeführt ist, daß sie den Abschlußteil 65 aufnehmen kann. Bei dieser Ausfüh rungsform besteht der Flansch des Gehäuses 61 aus der Bodenwand 61a des Gehäuses 61.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kugelge lenkes gemäß der Erfindung. Das allgemein mit 70 bezeichnete Kugelgelenk hat ein scheibenförmiges Halteelement 71, das ähn lich dem Halteelement 19 des in Fig. 7 dargestellten Kugelge lenkes ausgebildet ist. In diesem Fall ist das Halteelement 71 jedoch in eine Nut 17d hineinverformt bzw. eingesetzt, die in der Innenwandfläche der Öffnung 2d des Gehäuses 73 an einer Stelle gebildet ist, die auf der der Achse bzw. dem Schaft 72 des Kugelgelenkes 70 gegenüberliegenden Seite des Kugelkopfes liegt. Das Lagerteil 62, welches auch in diesem Fall vertikal unterteilt ist, ist an seinem einen Ende im wesentlichen ge schlossen, und ein Abschlußteil 65d ist am Außenumfang des Ge häuses 73 derart befestigt, daß es die Öffnung des Gehäuses 73 abschließt. Die Anordnung kann ferner derart sein, daß die Öff nung 3d des Gehäuses 73 axial derart länglich ausgebildet ist, daß sie den Abschlußteil 65d aufnehmen kann.

Claims

Kugelgelenk mit
- - einem an mindestens einem Ende offenen Gehäuse;
- - einem in dem Gehäuse schwenkbar aufgenommenen Kugelkopf;
- - einem Lagerteil, das in das Gehäuse zwischen dessen Innenwand und dem Kugelkopf eingesetzt ist und in dem Gehäuse axial zwischen einem in das Gehäuseinnere ragenden Flansch und einem Halteelement gehalten ist, das im Bereich einer Gehäuseöffnung in einer Nut angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Halteelement (19) ein im wesentlichen scheibenförmiges Teil (20) mit einem axial abgewinkelten Randbereich (21) ist, der durch Verstemmen unter radialer Aufweitung in die Nut (17) hineinverformt ist, wobei das Halteelement (19) mit seinen axialen Stirnflächen einerseits an beiden Seitenwänden (18; 24) der Nut (17) und andererseits an der Stirnfläche (16) des Lagerteils (12, 62) anliegt; und
- - daß der Außenumfang des Halteelements (19) nach dem Aufweiten des Randbereichs nur über einen Teil seiner axialen Länge am Nutgrund anliegt, so daß über die verbleibende axiale Länge zwischen dem Nutgrund und dem Außenumfang ein Spalt verbleibt.