DE4108488A1 - Kugelgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kugelgelenke zur Anlenkung der Enden gekrümmter Lenker, Stangen oder dergleichen dreh­ beweglich befestigter Fahrwerkbauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Spurstangen, Lenkstangen oder dergleichen drehbeweglich befestigte Fahrwerkbauteile von Fahrzeugen sind häufig konstruktionsbedingt gebogen, gekröpft oder sonstwie ge­ krümnt ausgebildet, so daß ihr Schwerpunkt horizontal außer­ halb der Verbindungslinie liegt, die durch die Mitte der Gelenkkugeln der Kugelgelenke an beiden Enden des betreffen­ den Fahrwerkteils geht. Dadurch wirkt ein Kippmoment auf die Gelenkzapfen der beiden Kugelgelenke, durch das eine Auslenkbewegung der Kugelgelenkzapfen gegenüber dem Gehäuse erfolgt.

Um diesem Problem zu begegnen, ist es aus der DE-OS 38 21 146 bekannt, die Gummimanschette, die den Gelenkzapfen umschließt, um das Gelenk abzudichten, im Querschnitt ellip­ tisch auszubilden, wodurch das Kugelgelenk in Wirkungs­ richtung des durch die Krümmung der Spurstangen oder der­ gleichen gekrümmten Fahrwerkbauteil bewirkten Kippmoments eine geringere Winkelbeweglichkeit aufweist als um die quer zur Kippachse des Kippmoments bzw. quer zur Verbin­ dungslinie der beiden Kugelgelenke verlaufenden Achse.

Mit dem bekannten Kugelgelenk wird zwar das auf den Gelenk­ zapfen einwirkende Kippmoment verringert, nicht aber be­ seitig. Dieses restliche Kippmoment führt jedoch zu Schwin­ gungen der Spurstange bzw. des betreffenden Fahrwerkbauteils, um die durch die beiden Kugelgelenke an den Enden des Bau­ teils verlaufende Achse, wodurch Freigängigkeitsprobleme der Spurstange bzw. des betreffenden Bauteils auftreten können. Ein weiterer Nachteil des bekannten Kugelgelenks besteht in dem durch das Zusammendrücken der Gummimanschette beim Auslenken des Kugelzapfens erzeugten Rückstellmoment der Spurstange, das unerwünschte Auswirkungen auf die an die Kugelgelenke angelenkten Teile der Lenkung haben kann. Auch ist die Relativbewegung zwischen Gelenkzapfen und Gehäuse bei dem bekannten Kugelgelenk mit einem erheblichen Verschleiß der Gummimanschette verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach aufgebautes, im Fahrwerkbau universell einsetzbares, verschleißfestes Kugelgelenk bereitzustellen, mit dem jegliches Kippmoment auf die Gelenkzapfen durch die gekrümmte Spurstange, Lenker oder dergleichen Fahrwerkbauteil beseitigt ist.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekenn­ zeichneten Kugelgelenk erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiederge­ geben.

Bei dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk ist durch das Füh­ rungselement eine exakte Führung des Kugelzapfens gewähr­ leistet. Dadurch treten keine Schwingungen um die Verbin­ dungsachse der beiden Kugelgelenke an den Enden der Spur­ stange, des Lenkers oder sonstigen beweglich befestigten Fahrwerkbauteils auf. Auch ist bei dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk ein Rückstellmoment durch Auslenkung des Kugel­ zapfens sicher verhindert, ohne daß die Rotation des Kugel­ zapfens um seine Längsachse behindert wird.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 einen gekrümmten Lenker in seiner Einbaulage im Kraftfahrzeug in Vorderansicht bzw. Draufsicht;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Kugelgelenks entlang der Verbindungsachse der beiden Kugelgelenke nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3; und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Kugelgelenks entlang der Verbindungsachse der beiden Kugelgelenke nach Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Lenker, eine Stange oder der­ gleichen Bauteil 1 des Fahrwerks eines Kraftfahrzeuges an seinen beiden Enden zur gelenkigen Anbindung an Hebeln des Fahrwerks, der Karosserie oder anderen Fahrwerkbau­ teilen mit Kugelgelenken 2 und 3 versehen. Das Bauteil 1 ist dabei, wie aus Konstruktionsgründen häufig der Fall, gekrümmt ausgebildet, so daß sein Schwerpunkt außerhalb der geraden Verbindungslinie oder -achse 4 liegt, die durch die Mitten der beiden Kugelgelenke 2 und 3 geht. Dadurch wirkt ein Kippmoment mit der Verbindungslinie 4 als Kipp­ achse auf die Kugelgelenke 2 und 3 ein, das zu einer Auslenk­ bewegung der Gelenkzapfen 5 und 6 der Kugelgelenke 2 und 3 führt, wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen werden. Diesem Kippmoment bzw. dieser Auslenkbewegung wird mit dem erfin­ dungsgemäßen Kugelgelenk entgegengewirkt.

Das Kugelgelenk 2 besteht danach aus dem Kugelzapfen 5 mit Gelenkkugel 7. Die Gelenkkugel 7 ist in einer Lagerschale 8 gelagert, die ihrerseits in dem Gehäuse 9 angeordnet ist. Eine Gelenkabdichtung 10 aus einem gummielastischen Material, die den Kugelzapfen 5 umschließt, ist mit ihrem anderen Ende an dem Gehäuse 9 befestigt. Innerhalb der Gelenkabdichtung 10 wird der Kugelzapfen 5 noch von einem Stützring 11 umschlossen. An seiner von dem Kugelzapfen 5 abgewandten Seite ist das Gehäuse 9 durch einen Verschluß­ deckel 12 verschlossen.

An seiner vom Kugelzapfen 5 abgewandten Seite ist die Gelenk­ kugel 7 mit einer halbkugelförmigen Vertiefung 13 versehen, in der eine Kugel 14 gelagert ist, und zwar so, daß die Längsachse 15 des Kugelzapfens 5 durch die Mitte der Gelenk­ kugel 7 und der Kugel 14 hindurchgeht. Das heißt, die Kugel 14 bildet ein aus der Gelenkkugel 7 ragendes, zur Kugel­ zapfenlängsachse 15 rotationssymmetrisches kalottenförmiges Führungselement.

Die Kugel 14 greift dazu in eine Führungsnut 16 ein, die in der Lagerschale 8, also gehäusefest angeordnet ist. Das heißt, die Lagerschale 8 ist so in das Gehäuse 9 einge­ baut, daß sich die Nut 16 in Richtung der Verbindungs­ linie 4 zwischen den beiden Kugelgelenken 2 und 3 nach Fig. 1 und 2 erstreckt, welche Verbindungslinie zugleich die Kippachse für das Kippmoment bildet, das durch die Krümmung des Bauteils 1 auf die Kugelgelenke 2 und 3 ein­ wirkt.

In der Führungsnut 16 wird somit die in der Vertiefung 13 gelagerte Führungskugel 14 geführt. Die Längsnut 14 weist dazu eine dem Querschnitt der aus der Vertiefung 3 ragenden Kugelkalotte entsprechende Breite oder Querschnitt auf, wie aus Fig. 4 ersichtlich.

Damit sind Bewegungen der Führungskugel 14 nur in Richtung der Längsnut 16, also in Richtung der Verbindungslinie 4 (Fig. 1 und 2) möglich, eine Kippbewegung des Kugelzapfens 5 um die Kippachse 4, also in der Schnittebene A-A hingegen ausgeschlossen. Das heißt, der Kugelzapfen 5 kann nur in der Ebene um den Winkel Alpha ausgelenkt werden, in der die Verbindungslinie 4 verläuft.

Da die Kugelmitten der Führungskugeln 14 und der Gelenk­ kugel 7 in der Kugelzapfenlängsachse 15 liegen, ist eine Rotation des Kugelzapfens 5 um seine Längsachse 15 jedoch nicht behindert.

Bei der Herstellung des Kugelgelenks nach Fig. 3 und 4 kann von einem herkömmlichen Kugelgelenk ausgegangen werden. Das heißt, es braucht lediglich die Vertiefung 13 in der Gelenkkugel 7 und die Nut 16 in der Lagerschale 8 eines herkömmlichen Kugelgelenks angebracht und die Kugel 14, die einer herkömmlichen Kugellagerkugel entsprechen kann, eingelegt zu werden. Auch zeichnet sich die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 durch besondere Leichtgängigkeit aus.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig. 3 im wesentlichen nur dadurch, daß statt der Kugel 14 ein halbkugelförmiger oder kugelsegmentförmiger Vorsprung 14′ vorgesehen ist, der einstückig mit der Gelenk­ kugel 7′ ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist also die Herstellung und Montage durch Weglassen der Kugel 14 als zusätzliches Bauteil vereinfacht.

Claims (5)

1. Kugelgelenk zur Anlenkung der Enden gekrümmter Lenker, Stangen oder dergleichen drehbeweglich befestigter Fahr­ werkbauteile, mit einem Kugelzapfen mit Gelenkkugel und einem diese aufnehmenden Gehäuse, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gelenkkugel (7, 7′) an der von dem Kugelzapfen (5, 6) abgewandten Seite mit einem zur Kugelzapfenlängs­ achse (15) rotationssymmetrischen Führungselement (14, 14′) versehen ist, das in eine gehäusefeste Führungsnut (16) ragt, die sich in Richtung der Kippachse (4) des durch die Krümmung des Lenkers, der Stange oder der­ gleichen Fahrwerkbauteil bedingten Kippmoments erstreckt.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (14, 14′) als kugelsegmentförmiger Vorsprung ausgebildet ist.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelsegmentförmige Vorsprung (14′) und die Gelenkkugel (7′) einstückig ausgebildet sind.

4. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelsegmentförmige Vorsprung durch eine in einer Vertiefung (13) in der Gelenkkugel (7) gelagerte Kugel (14) gebildet wird.

5. Kugelgelenk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (16) in der Lager­ schale (8) des Kugelgelenks (2, 3) vorgesehen ist.