DE4244886C2 - Kugelgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Kugelgelenk ist aus der DE 30 00 764 A1, Fig. 20 bis 22 bekannt. Dieses Kugelgelenk ist für den Einsatz in Spurstangen konzipiert, wobei dessen Anschlagvorrichtung eine Zwangsführung bildet, die sicherstellt, daß bei Spurstangen, auf die bei Lenkbewegungen ein Drehmoment ausgeübt wird, ein solches unterbunden wird, um unerwünschtem Spiel und Instabilität im Lenksystem entgegenzuwirken.

Zur Erzielung dieser Zwangsführung ist der am Gehäuseboden vorgesehene Anschlag giebel­ dachförmig ausgebildet, wobei sich der Giebeldach-Scheitel entlang eines Durchmessers der Gehäuseausnehmung des Kugelgelenkes erstreckt.

Der Gegenanschlag ist durch eine an den Gelenkkopf senkrecht zur Achse des Gelenkzapfens angeformte Abflachung gebildet, die sich in der Konstruktionslage des Kugelgelenkes auf dem An­ schlag-Scheitel abstützt. Letzterer bewirkt die Zwangsführung des Gelenkzapfens, indem dieser um seine Achse zwar verdrehbar, jedoch lediglich um eine durch den Anschlag-Scheitel gebildete Kippkante und damit nur in einer definierten Ebene auslenkbar ist.

Ein solches Gelenk mag für den Einsatz als Spurstangengelenk geeignet sein, sofern es gelingt, in der Fertigung die Toleranzen soweit zu beherrschen, daß ein Spiel in Richtung der Achse des Gelenkzapfens unterbunden ist und sich auch verschleißbedingt nicht einstellt. In diesem Falle würde nämlich der giebelförmige Anschlag wie eine Schneide wirken und es wären zusätzlich bei Stoßbelastungen Gelenkgeräusche unvermeidlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verschleißunempfindliches, in der Radaufhängung von Fahrzeugen einsetzbares Gelenk zu schaffen, das sich unter anderem dazu eignet, bei unabhängigen, eine Doppellenkeranordnung aufweisenden Radaufhängungen für Fahrzeuge mit gelenkten oder nichtgelenkten Rädern diese in hochgebocktem Zustand des Fahrzeuges, bei einem Ausbau bzw. bei einem Austausch eines Stoßdämpfers nur begrenzt ausfedern zu lassen.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Kugelgelenk gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 erreicht.

Das erfindungsgemäße Gelenk ist aufgrund seiner rotationssymmetrischen Ausgestaltung allseitig gelenkig beweglich und gleichzeitig auch allseitig in seiner Winkelbeweglichkeit in gewünschtem Maße eingeschränkt. Es ist zudem durch den vorgegebenen axialen Abstand zwischen Anschlag und Gegenanschlag unempfindlich gegen ein gewisses Axialspiel innerhalb des Gelenkes, sowie gegen Setzungen des Gelenkes, die sich verschleißbedingt ergeben können, womit Gelenkgeräuschen bei Stoßbelastungen vorgebeugt ist.

Im praktischen Einsatz in Doppellenker-Radaufhängungen bieten solche Gelenke ferner den Vorteil, den Ausfederweg ohne Verwendung zusätzlicher Hilfsmittel begrenzen zu können. Dadurch wird das beim Ausfedern am Gelenkzapfen beim Erreichen seiner Auslenkstellung wirksam werdende Biegemoment erheblich verringert und damit die Zapfenbelastung herabgesetzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer unabhängigen Doppelquerlenker-Radaufhängung einer gelenkten Fahrzeugachse, deren Querlenker jeweils über ein den Ausfederweg der Radaufhängung verkürzendes Kugelgelenk mit dem Radträger verbunden sind, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das den unteren Querlenker mit dem Radträger verbindende Kugelgelenk.

Fig. 1 zeigt eine unabhängige Radaufhängung eines Personenkraftwagens, bei der mit 10 ein Radträger eines Vorderrades 12 bezeichnet ist. Der Radträger 10 ist über ein ein Traggelenk bildendes Kugelgelenk 14 an einem beispielsweise als Dreieckslenker ausgebildeten, unteren Querlenker 16 um eine Lenkachse 17 verschwenkbar angelenkt. Der Querlenker 16 ist am Fahrzeugaufbau 18 schwenkbar gelagert.

Des weiteren ist der Radträger 10 über einen oberen, bei 20 am Fahrzeugaufbau 18 angelenkten Querlenker 21 unter Zwischenschaltung eines ein Führungsgelenk bildenden Kugelgelenkes 22 geführt.

Der Querlenker 16 stützt, wie schematisch angedeutet ist, sowohl einen Stoßdämpfer 23 als auch eine Schraubenfeder 24 ab, die bei aufrechter Einbaulage mit ihrem oberen Ende an aufbaufesten Widerlagern abgestützt sind.

Die Schraubenfeder 24 könnte zur Bildung eines Federbeines auch auf den Stoßdämpfer 23 aufgebracht sein.

Zur Führung des Vorderrades 12 dient zusätzlich zu den Querlenkern 16 u. 21 ein am Radträger 10 befestigter Lenkhebel 26, der über ein Kugelgelenk 28 mit einer Spurstange 30 der Fahr­ zeuglenkung verbunden ist.

Die Radträger 10 und Querlenker 16, 21 miteinander verbindenden Kugelgelenke 14 und 22 weisen jeweils ein in geeigneter Weise am Radträger 10 bzw. Querlenker 21 befestigbares Gelenkgehäuse 36 auf, das napfartig ausgebildet ist. In der Gehäuseausnehmung ist ein Kugelkopf 38 eines Gelenkzapfens 40 derart beweglich gehalten, daß dieser sowohl verdrehbar als auch auslenkbar sowie taumelfähig ist.

Der Kugelkopf 38 ist vorzugsweise in einer aus elastischem und gleitfähigem Kunststoff gespritzten Lagerschale 42 spielfrei gelagert. Diese ist im Gelenkgehäuse 36 von einer in dasselbe eingesetzten Flanschbuchse 44 aufgenommen. An die Flanschbuchse 44 ist vorzugsweise ein über einen umgebördelten Gehäusekragen 46 vorstehender Ringkragen 48 angeformt, der die Möglichkeit einer vorteilhaften Gelenkabdichtung durch Aufnahme einer anvulkanisierten Abdichtmanschette 50 bietet, die den Schaft 40′ des Gelenkzapfens 40 abdichtend umschließt.

Die Lagerschale 42 weist eine dem Gehäuseboden 52 gegenüberliegende Öffnung 54 relativ großen Durchmessers auf, in welche der Kugelkopf 38 eingreift.

Der Auslenkwinkel des Gelenkzapfens 40 vorzugsweise beider Kugelgelenke 14 und 22 ist auf einen Winkel α beschränkt, der kleiner ist als der maximal mögliche Auslenkwinkel. Dies ist mit Hilfe einer in das Gelenkgehäuse 36 integrierten Anschlagvorrichtung 56 bewerkstelligt.

Diese ist derart ausgelegt, daß auch bei ausgelenktem Gelenkzapfen 40 der Radträger 10 über die Spurstange 30 verschwenkbar bleibt bzw. auch bei eingeschlagenem Rad 12 eine Ausfederbewegung der Radaufhängung bei von der Karosserie gelöstem Stoßdämpfer 23 über den durch die Anschlagvorrichtung 56 definierten Schwenkwinkel α möglich ist.

Die Anschlagvorrichtung 56 weist einen an den Gehäuseboden 52 angeformten, rotationssymmetrischen Anschlag 58 auf, der kegelstumpfförmig und in der gezeigten Konstrukti­ onslage des Gelenkzapfens 40 zur Zapfenachse 60 koaxial ausgerichtet ist.

Dem gehäusefesten Anschlag 58 ist an dem diesem gegenüberliegenden und aus der Schalenöffnung 54 austauchenden Kugelabschnitt des Kugelkopfes 38 ein Gegenanschlag 62 zugeordnet, der durch eine sich nach innen konisch verjüngende, zur Zapfenachse 60 ebenfalls koaxiale rotationssymmetrische Vertiefung gebildet ist. Deren Konizität bestimmt den maximalen Auslenkwinkel α und ist derart gewählt, daß in der maximalen Auslenkstellung des Gelenkzapfens 40 die Anschlagflächen 64 und 66 sich entlang einer Linie berühren.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, befinden sich die Kuppe des Anschlages 58 sowie der Boden der den Gegenanschlag bildenden Vertiefung 62 in der Konstruktionslage des Gelenkzapfens 40 im Abstand voneinander. Dieser Abstand stellt sicher, daß bei Ein- und Ausfederbewegungen bei normalem Fahrbetrieb eine Berührung zwischen den Flächen 64 und 66 von Kugelkopf 38 und Anschlag 58 ausgeschlossen ist und dadurch Schlaggeräusche vermieden sind. Außerdem ermöglicht es dieser Abstand, daß trotz eines sich einstellenden Verschleißes der Lagerschale 42, wie in der Patentanmeldung P 42 11 897.2-12 im einzelnen beschrieben, in der Hauptbelastungsrichtung des Kugelgelenkes 14 über dessen Standzeit die radiale Führung des Kugelkopfes 38 in der Lagerschale 42 weitgehend konstant bleibt und auf diesen über die Lebensdauer des Kugelgelenkes ein gewünschtes Reibmoment aufbringbar ist. Dies ist dadurch gewährleistet, daß sich bei Lagerschalenverschleiß der Kugelkopf 38 nur koaxial zum gehäu­ seseitigen, zylindrischen Wandabschnitt 42′ der Lagerschale 42 verlagern kann.

Alternativ zur erläuterten Radaufhängung kann auch lediglich das den oberen oder unteren Querlenker 21 bzw. 16 mit dem Radträger 10 verbindende Kugelgelenk 22 bzw. 14 mit einer inte­ grierten Anschlagvorrichtung ausgestattet sein.

Die beschriebenen Kugelgelenke 14, 22 sind auch für den Einsatz in Doppelquerlenker-Rad­ aufhängungen von nicht gelenkten Fahrzeugachsen oder in mittels Längslenker geführten Fahrzeugachsen gleich vorteilhaft geeignet.

Claims (2)

1. Kugelgelenk mit einem Gelenkzapfen, der mit einem eine sphärische Lagerfläche aufweisenden Gelenkkopf in einer Ausnehmung eines napfartigen Gelenkgehäuses verdrehbar und auslenkbar gelagert ist, und mit einer Anschlagvorrichtung zur Begrenzung von Gelenkzapfen-Auslenkbe­ wegungen, die einen am Gehäuseboden vorgesehenen Anschlag und einen am Gelenkkopf koaxial zur Achse des Gelenkzapfens vorgesehenen Gegenanschlag umfaßt, wobei der am Gehäuseboden vorgesehene Anschlag bei dreiecksförmigem Querschnitt sich in Richtung auf den Gegenanschlag verjüngt, derart, daß die Spitze des Dreiecks, bezogen auf die Konstruktionslage, in einer die Achse des Gelenkzapfens enthaltenden Ebene liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäusefeste Anschlag (58) rotationssymmetrisch und in der Konstruktionslage zur Achse (60) des Gelenkzapfens (40) koaxial angeordnet ist, wobei der Anschlag (58) und der Gegenanschlag (62) in der Konstruktionslage des Kugelgelenkes (14) in Achsrichtung des Gelenkzapfens (40) im Abstand voneinander angeordnet sind und wobei der gehäusefeste Anschlag (58) kegelstumpfförmig und der zapfenseitige Gegenanschlag (62) durch eine in den Gelenkkopf (38) des Gelenkzapfens (60) eingeformte, sich konisch verjüngende Vertiefung (62) gebildet ist.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkopf (38) des Kugelgelenkes bei in der Konstruktionslage koaxial zur Achse des Gelenkzapfens (60) liegendem, gehäuseseitigem, zylindrischen Wandabschnitt (42′) einer zwischen Gelenkkopf (38) und Gelenkgehäuse liegenden Lagerschale (42) bei Lagerschalenverschleiß ausschließlich koaxial zum zylindrischen Wandabschnitt (42′) verlagerbar ist.