DE4439998A1 - Gelenkkreuzbüchse mit hochelastischem Boden - Google Patents

Gelenkkreuzbüchse mit hochelastischem Boden

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Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkkreuzbüchse, insbesondere für Lenk­ einrichtungen von Kraftfahrzeugen, zur Aufnahme eines wälzgelagerten Lagerzapfens nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Eine Gelenkkreuzbüchse dieser Bauart ist aus dem DE-GM 73 02 217 bekannt, bei der ein als Druckscheibe bezeichnetes Federelement zwi­ schen dem Boden der Gelenkkreuzbüchse und der Stirnseite des Lager­ zapfens eingesetzt ist. Die in verschiedenen Varianten gestaltete Druckscheibe wird dabei von den Wälzkörpern oder von einer ringförmi­ gen Falte am Boden zentriert. Diese Ausführungen zeigen einen ebenen starren, d. h. steifen Boden sowie eine relativ großflächige, die Reibung vergrößernde Anlage der Druckscheibe am Lagerzapfen.
Einen weiteren Stand der Technik zeigt die GB-PS 14 80 650. Die daraus bekannte Gelenkkreuzbüchse besitzt einen Boden, der im Bereich der Wälzkörper mit einer umlaufenden Falte versehen ist, von der ausgehend sich ein nach außen gewölbter Boden erstreckt. In den Zwischenraum, der sich zwischen dem Boden und der Stirnfläche des Lagerzapfens ergibt, ist ein deformierbares Federelement eingesetzt, das ein wel­ lenförmiges Querschnittsprofil aufweist und über eine kreisringförmige Linienberührung an der Stirnfläche des Lagerzapfens anliegt. Dieses bekannte Federelement beansprucht nachteilig einen großen axialen Bauraum.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einheit bestehend aus einer Gelenk­ kreuzbüchse, einer Wälzlagerung und einem Lagerzapfen zu schaffen, die einen wirksamen, durch die Montage bedingten Toleranzausgleich sicher­ stellt, den Traganteil der Wälzlagerung kaum beeinflußt, ein elasti­ sches Ausweichen des Lagerzapfens in der Gelenkkreuzbüchse zuläßt, ohne Beschädigung der Büchse, und eine einfache Montage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach ist ein Federelement als Einlegeteil unter Schutz gestellt, das an einer umlaufenden Zapfenschräge an der Stirnseite des Lagerzapfens zentriert ist und über einen zentralen Anlagepunkt am Boden anliegt. Dabei ist das Einlegeteil so geformt, daß es gespreizt, d. h. unter Vorspannung anliegt und zwar so, daß der Anlagepunkt von der Stirnfläche beabstandet ist. In vorteilhafter Weise stellt die erfindungsgemäße Gestaltung der zentrischen Anlauf­ fläche des Federelementes am Boden sicher, daß bei unerwartet hohen Kräften in Richtung der Kreuzachse oder bei einem hohen Verschleiß eine Abstützung des Gelenkkreuzes in jedem Falle noch gewährleistet ist, und zwar aufgrund eines elastischen Ausweichens des Lagerzapfens, bedingt durch das erfindungsgemäße Federelement. Dabei ermöglicht das an der Zapfenschräge des Lagerzapfens zentrierte Federelement eine einfache Montage und beeinflußt den Traganteil der Wälzlagerung nur gering.
In einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist das Feder­ element mit einem radial umlaufenden Kragen versehen, der die Zapfen­ schräge weitestgehend umschließt. Gemäß dem Anspruch 3 ist der Kragen des Federelementes mit radialen Einschnitten versehen und bildet damit mehrere federnde Lamellen.
Nach Anspruch 4 ist es zweckdienlich, ein Federelement vorzusehen mit einer vom Kragen ausgehend zum Anlagepunkt zunehmend mehrfach gestuf­ ten oder kontinuierlich größer werdenden Wandstärke, wodurch sich eine vorteilhaft progressive Federkennlinie des Federelementes einstellt.
Gemäß Anspruch 5 ist der Außendurchmesser des Federelementes in der Einbaulage kleiner als der Durchmesser des Lagerzapfens, wodurch sichergestellt ist, daß der Kragen des Federelementes nicht in den Bereich der Wälzkörper gelangt und diese Ausgestaltung außerdem die Montage vorteilhaft vereinfacht.
Gemäß Anspruch 6 ist es zweckmäßig, einen konvex oder eben gestalteten Boden vorzusehen, in dessen Mitte der Anlagepunkt zumindest durch die Vorspannkraft des Federelementes kraftschlüssig anliegt. Dabei ist gemäß Anspruch 7 vorgesehen, daß sich in der Einbaulage des Feder­ elementes ein Spiel zwischen der Stirnseite des Lagerbolzens und der Innenseite des Federelements einstellt, das zum Toleranzausgleich während der Montage, zum Ausgleich von hohen Kräften oder bei auf­ tretendem Verschleiß nutzbar ist.
Nach Anspruch 8 ist es zweckdienlich, ein aus einem hochfesten gleich­ zeitig biegsamen Kunststoff gefertigtes Federelement vorzusehen. Dazu eignet sich insbesondere ein glasfaserverstärkter Kunststoff, bei­ spielsweise PA 66 GF. Alternativ kann gemäß Anspruch 9 auch ein aus Federstahl hergestelltes Federelement verwendet werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der einzigen Figur und der zugehörigen Beschreibung.
Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Gelenkkreuzbüchse 1 ist der ein­ zigen Figur zu entnehmen. Danach umschließt die Gelenkkreuzbüchse 1 einen Lagerzapfen 2, der mit einem teilweise abgebildeten Gelenkkreuz 3 einstückig in Verbindung steht. Der Lagerzapfen 2 ist über Wälzkör­ per 4 in der Gelenkkreuzbüchse 1 gelagert. Die dünnwandige, rotations­ symmetrisch gestaltete, spanlos durch ein Tiefziehverfahren aus Blech hergestellte Gelenkkreuzbüchse 1 besitzt an einem Ende einen geschlos­ senen Boden 5 und an dem anderen Ende einen begrenzt radial nach innen rum Lagerzapfen 2 gerichteten Bord 6. Zur Abdichtung eines Ringspaltes 7, der sich zwischen dem Bord 6 und dem Lagerzapfen 2 einstellt, ist eine Abdichtung 8 vorgesehen, die drehfest an einem Absatz des Lager­ zapfens 2 befestigt ist. Der Boden 5 der Gelenkkreuzbüchse 1 besitzt ausgehend vom Bereich der Wälzkörper 4 eine konvexe Gestaltung und bildet damit eine axiale Beabstandung zu einer Stirnseite 10 des Lagerzapfens 2, dessen Größtmaß im Bereich einer Lagerzapfenmitte 9 mit "X" gekennzeichnet ist. Diese Beabstandung, bezeichnet als Zwi­ schenraum 11, dient zur Aufnahme eines Federelementes 12, das über einen radialen Kragen 13 verfügt, der an einer umlaufenden Zapfen­ schräge 14 des Lagerzapfens 2 zentriert ist und über einen Anlagepunkt 15 zentrisch an der Innenseite des Bodens 5 abgestützt ist. Ausgehend vom Kragen 13 ist das Federelement 12 so aufgebaut, daß die Wandstärke über mehrere Stufen in Richtung des Anlagepunktes 15 zunimmt, wodurch sich eine progressive Federkennlinie einstellt. Zur Verdeutlichung der Vorspannung, mit der das Federelement 12 eingesetzt ist, dient die strichpunktierte Darstellung, mit der die Formgebung des Federelemen­ tes 12 am Boden 5 anliegend im nicht eingebauen Zustand dargestellt ist. Das Maß "X1" kennzeichnet einen axialen Federweg zwischen der Stirnseite 10 und der Innenseite des Federelementes 12, der bei auf­ tretenden hohen Axialkräften des Gelenkkreuzes 3 vom Federelement aufgenommen werden kann, bevor es zu einer Blockauflage des Lager­ zapfens 2 an einer Innenfläche 16 des Federelementes 12 kommt, das elastisch verformbar ist, bevor es zu einer elastischen Verformung, d. h. axiales Ausweichen des Bodens 5 kommt.
Bezugszeichenliste
1 Gelenkkreuzbüchse
2 Lagerzapfen
3 Gelenkkreuz
4 Wälzlager
5 Boden
6 Bord
7 Ringspalt
8 Dichtung
9 Lagerzapfenmitte
10 Stirnseite
11 Zwischenraum
12 Federelement
13 Kragen
14 Zapfenschräge
15 Anlagepunkt
16 Innenfläche

Claims (9)

1. Gelenkkreuzbüchse, insbesondere für Lenkeinrichtungen von Kraft­ fahrzeugen, zur Aufnahme eines wälzgelagerten Lagerzapfens (2), wobei die Gelenkkreuzbüchse (1) als dünnwandige, spanlos hergestellte Nadel­ lagerbüchse ausgebildet ist, die an einem Ende einen geschlossenen Boden (5) und am anderen Ende einen radial nach innen gerichteten Bord (6) besitzt, wobei an dem Bord (6) eine Dichtung (8) angeordnet ist zur Abdichtung eines Ringspalts (7) zwischen dem Lagerzapfen (2) und der Gelenkkreuzbüchse (1) und zwischen einer Stirnseite (10) des Lagerzapfens (2) und dem Boden (5) ein Einlegeteil vorgesehen ist, das am Boden (5) begrenzt flächenberührt anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (12) als Einlageteil ausgebildet ist, das an einer umlaufenden Zapfenschräge (14) des Lagerzapfens (2) unter Vor­ spannung zentriert ist und über einen zentralen Anlagepunkt (15) am Boden (5) anliegt.
2. Gelenkkreuzbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein radialer Kragen (13) des Federelementes (12) die Zapfenschräge (14) umlaufend umschließt.
3. Gelenkkreuzbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (13) mit radialen Einschnitten versehen ist und mehrere federn­ de Lamellen bildet.
4. Gelenkkreuzbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement (12) vorgesehen ist, das eine vom Kragen (13) ausgehend zum Anlagepunkt (15) eine zunehmend mehrfach gestufte oder kontinuier­ lich größer werdende Wandstärke besitzt.
5. Gelenkkreuzbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Einbaulage ein Außendurchmesser des Federelementes (12) kleiner ist als ein Durchmesser des Lagerzapfens (2).
6. Gelenkkreuzbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlagepunkt (15) an einem ebenen oder konvex gestalteten Boden (5) anliegt.
7. Gelenkkreuzbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Einbaulage des Federelements (12) ein Spiel "X₁" zwischen der Stirnseite (10) des Lagerbolzens (2) und dem Federelement (12) ein­ stellt.
8. Gelenkkreuzbüchse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein aus einem hochfesten Kunststoff, insbesondere PA 66 GF, gefertigtes Feder­ element (12) vorgesehen ist.
9. Gelenkkreuzbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Federstahl gefertigtes Federelement (12) eingesetzt ist.
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