DE69910116T2

DE69910116T2 - Gelenklager für Kraftfahrzeuglenksystem

Info

Publication number: DE69910116T2
Application number: DE69910116T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Gamagori-Shi Kondo
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2019-05-27
Also published as: JPH11338571A; DE69910116D1; US6164860A; EP0960798A3; EP0960798A2; EP0960798B1

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeuges oder dergleichen.
Stand der Technik
Es existieren verschiedene Bauarten von Kraftfahrzeug-Lenksystemen. Beispielsweise hat die Zahnstangen-Bauart eines Kraftfahrzeug-Lenksystems den im folgenden beschriebenen Aufbau. Wie in 8 gezeigt ist, ist ein Radträger 164, der ein Rad 171 abstützt, mit einer Zahnstange (nicht gezeigt) einer Zahnstangenanordnung 152 über eine Gelenkanordnung 101 verbunden, die ein erstes Kugelgelenk 111 aufweist. Die Zähne der Zahnstange wirken mit einem Lenkritzel (nicht gezeigt) zusammen, das am Endabschnitt einer Lenksäule 154 angeordnet ist, die vom Lenkrad 155 wegragt. Bei dieser Konstruktion wird eine durch Drehen des Lenkrades 155 erzeugte Drehbewegung in eine lineare Bewegung in Fahrzeug-Breitenrichtung mittels des Lenkritzels und der Zahnstange umgewandelt, so daß der Radträger 164 gezogen oder geschoben wird, um die Richtung des Rades 171 zu verändern.
Wie in 9 gezeigt ist, besteht eine Gelenkanordnung 101, welche den Radträger 164 mit der Zahnstange des oben beschriebenen Lenkgetriebes verbindet, aus einem ersten Kugelgelenk 111 und einem zweiten Kugelgelenk 121. Das erste Kugelgelenk 111 hat ein Gehäuse 118 mit einem zylindrischen Gewindeloch 119 an einem Endabschnitt nahe dem zweiten Kugelgelenk. Das zweite Kugelgelenk 121 hat einen Kugelzapfen 122, der mit einem Gewindeschaft 123 versehen ist. Eine Schraube 123a mit Außengewinde des Gewindeschaftes 123 und eine Mutter 118d mit dem zylindrischen Gewindeloch 119 sind miteinander verschraubt und mittels einer Mutter 141 verriegelt.
Vom Rad 171 erzeugte Schwingungen werden auf die Gelenkanordnung 101 über den Radträger 164 übertragen, wenn das Rad bei Fahrt des Kraftfahrzeuges auf der Straße über Unebenheiten rollt oder wenn das Kraftfahrzeug plötzlich startet oder anhält. Die Schwingungen können außerdem auf das Lenkrad 155 übertragen werden, welches der Fahrer direkt betätigt. Daher geben die Schwingungen Anlaß zu schlechtem Lenkkomfort oder veranlassen den Fahrer zu Fehlreaktionen bei der Fahrt des Fahrzeuges.
Eine Gelenkanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der FR-A-2 355 197 bekannt. Der Kragen dieser bekannten Anordnung hat keinen Vorsprung, der einer Ausnehmung gegenübersteht.
Eine andere bekannte Lenkanordnung gemäß der EP-A-0 654 617, welche mehrere Vorsprünge eines elastischen Bauteiles vorsieht, die entsprechenden Ausnehmungen in einem Schaft gegenüberstehen, hat weder einen Kragen und eine Zurückhaltung dafür in einem Loch, noch einen Spalt zwischen einem Vorsprung des Kragens und einem Loch, welches das elastische Bauteil aufnimmt.
Mit der Erfindung soll das Problem gelöst werden, die beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden und eine Gelenkanordnung für das Lenksystem eines Kraftfahrzeuges vorzusehen, welches die Übertragung von Schwingungen von dem Rad auf das Lenkrad unterdrücken kann.
Gemäß der Erfindung wird dieses Problem durch Anspruch 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung werden am Rad erzeugte Schwingungen durch das elastische Bauteil absorbiert, und ein Gefühl mangelnden Komforts oder ein Anlaß zu Fehkeaktionen des Fahrers treten nur selten auf.
Der Vorsprung ist vorzugsweise in Umfangsrichtung auf der Außenseite des Schaftes ausgebildet. Der Vorsprung ist vorzugsweise ebenfalls in Umfangsrichtung auf der Innenseite des Kragens ausgebildet.
Der Außendurchmesser des Schaftes ist vorzugsweise größer als der Innendurchmesser des Vorsprungs des Kragens. Auf diese Weise wird einem Zurückziehen des Schaftes sicher vorgebeugt.
Da das Loch mit einem Rückhalteabschnitt zum Zurückhalten des Kragens versehen ist, wird der Vorsprung des Kragens daran gehindert, auf Grund von Verlagerung des Schaftes längs seiner Achse zwangsweise vergrößert zu werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfaßt die Gelenkanordnung, daß der Schaft mit mehreren Ausnehmungen versehen ist, der rohrförmige Kragen mehrere Vorsprünge auf seiner Innenseite aufweist und um den Schaft herum derart angeordnet ist, daß die Vorsprünge den Ausnehmungen gegenüberstehen, und daß das elastische Bauteil zwischen die Ausnehmungen des Schaftes und die Vorsprünge des Kragens eingebracht und mit den Ausnehmungen verbunden ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines Lenkmechanismus umfassend eine Gelenkanordnung einer ersten Ausführung der Erfindung;
2 ist ein schematischer Teilschnitt der Gelenkanordnung nach 1;
3A ist eine im Maßstab vergrößerte Teilansicht der Schnittdarstellung nach 2 im Normalzustand;
3B ist eine im Maßstab vergrößerte Teilansicht der Schnittdarstellung "A" von 2 in einem Zustand, bei dem der Schaft gezogen ist;
4A bis 4C sind erläuternde Ansichten von Herstellungsschritten einer Hülsenanordnung;
5A und 5B sind erläuternde Ansichten eines ersten Herstellungsschrittes für die Hülsenanordnung;
6 ist eine erläuternde Ansicht eines zweiten Herstellungsschrittes der Hülsenanordnung;
7 ist ein Teilschnitt der Gelenkanordnung in einer zweiten Ausfürung der Erfindung;
8 ist eine schematische Ansicht eines Lenkmechanismus mit einer herkömmlichen Gelenkanordnung; und
9 ist eine schematische Teilansicht der herkömmlichen Gelenkanordnung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung seinen nun im einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Gelenkanordnung eines Kraftfahrzeug-Lenksystems und die dazugehörigen Baugruppen. Eine Aufhängungs-Baugruppe 61 hat einen Radträger 64, der ein Rad 71 abstützt, sowie einen oberen Lenker 62 und einen unteren Lenker 63, welche den Radträger 64 mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbinden. Der Radträger 64 ist mit einer Zahnstange (nicht gezeigt) einer Zahnstangenanordnung 52 über eine Gelenkanordnung 1 verbunden, die ein erstes Kugelgelenk 11 umfaßt. Zähne an der Zahnstange wirken mit einem Lenkritzel (nicht gezeigt) zusammen, welches an einem Endabschnitt einer Lenksäule 54 angeordnet ist, welche von einem Lenkrad 55 wegragt. Eine durch Drehen des Lenkrades 55 erzeugte Drehbewegung wird mittels des Lenkritzels und der Zahnstange in eine translatorische Bewegung in Breitenrichtung des Kraftfahrzeuges umgewandelt, so daß der Radträger gezogen oder geschoben wird, um die Richtung des Rades 71 zu verändern.
Wie in 2 gezeigt, umfaßt die im Lenkmechanismus vorgesehene Gelenkanordnung ein erstes Kugelgelenk 11 und ein zweites Kugelgelenk 21.
Das erste Kugelgelenk 11 umfaßt einen Kugelkopf 14 und einen Schaft 13, der vom Kugelkopf 14 wegragt, und einen Gewindeabschnitt 13 an dem dem Kugelkopf 14 abgewandten Ende. Der Kugelkopf 14 des Kugelzapfens 12 wird von einem aus Kunstharz bestehenden Lager 15 gehalten. Das Lager 15 ist von einem Gehäuse 18 abgestützt, welches eine kleinere Öffnung 18a, eine größere Öffnung 18b und einen davon wegragenden Schaft 18c aufweist. Der Schaft 13 des Kugelzapfens 12 ragt durch die kleinere Öffnung 18a. Eine Verschlußscheibe 16 ist am inneren Umfang der größeren Öffnung 18b durch plastische Verformung eingepaßt und gesichert. Der Schaft 18c des Gehäuses 18 erstreckt sich senkrecht zur Achse des Kugelzapfens 12 und hat ein zylindrisches Loch 19 an seinem Endabschnitt. Eine Manschette 17 aus elastischem Werkstoff ist im Gebiet vom äußeren Umfang des Schaftes 13 des Kugelzapfens 12 bis hin zum äußeren Umfang der kleineren Öffnung 18a des Gehäuses 18 befestigt.
Das zweite Kugelgelenk 21 umfaßt einen Kugelzapfen 22 mit einem Kugelkopf 24 und einem Schaft 23, der vom Kugelkopf 24 wegragt und einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des zylindrischen Lochs 19 des ersten Kugelgelenkes 11 hat. Der Schaft 23 des Kugelzapfens 22 ist mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden oder ringförmigen Aussparung 23a nahe dem Endabschnitt auf der Seite des ersten Kugelgelenkes versehen. Ein rohrförmiger Kragen 25 ist um den Endabschnitt auf der Seite des ersten Gelenkes konzentrisch mit dem Schaft 23 angeordnet. Der Kragen 25 ist mit einem ringförmigen Vorsprung 25a versehen, welcher in Umfangsrichtung des Kragens 25 verläuft und zur Mittelachse hin an einer Stelle vorspringt, welche der Ausnehmung 23a des Schaftes 23 gegenübersteht. Der Vorsprung 25a ist durch radiales Verformen nach innen eines ringförmigen Wandabschnitts des Kragens 25 geformt. Im Spalt zwischen dem Kragen 25 und dem Schaft 23 ist ein elastisches Bauteil 26 vorgesehen. Wie 3A zeigt, ist der Außendurchmesser D des Schaftes 23 im Gebiet außerhalb des Vorsprungs 23a größer als der Innendurchmesser d des Vorsprungs 25a des Kragens 25. Ein in Umfangsrichtung verlaufender Spalt S ist zwischen der ausgesparten Außenwand des Vorsprunges 25a des Kragens 25 und dem zylindrischen Loch 19 vorgesehen.
Wie in 2 gezeigt ist, ist der Kugelkopf 24 des zweiten Kugelgelenkes 21 von einem Lager 99 aus Kunstharz gehalten. Das Lager 99 ist von einem Gehäuse 27 mit einer Öffnung 27a unterstützt. Der Schaft 23 des Kugelzapfens 22 ragt durch die Öffnung 27a hindurch. Das Gehäuse 27 ist mit einem Außengewindeabschnitt 29 auf der Seite entgegengesetzt zur Öffnung 27a versehen. Der Außengewindeabschnitt 29 wirkt mit einem Innengewindeabschnitt 42 einer Verlagerungsstange 41 (z. B. einer Zahnstange) über eine Klemmscheibe 43 zum Verhindern ungewünschter Drehung zusammen. Eine Manschette 28 aus einem elastischen Werkstoff dient dazu, ein Gebiet zwischen dem äußeren Umfang des Schaftes 23 des Kugel zapfens 22 bis zum äußeren Umfang eines Verlagerungsstangengehäuses (nicht gezeigt) abzudecken.
Anhand der 4A bis 6 seien nun Herstellschritte des Abschnittes "A" des ersten Kugelgelenkes 11 und des zweiten Kugelgelenkes 21 beschrieben.
Wie in 4A gezeigt ist, werden der Kugelzapfen 22 und der zylindrische Kragen 25 mit einem Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser D des Kugelschaftes 22 am Endabschnitt auf der Seite des ersten Kugelgelenkes 11 vorbereitet. Der Kragen 25 erstreckt sich geradlinig längs seiner Mittelachse. Wie in 5A gezeigt ist, ist der Kragen 25 um den Endabschnitt des Schaftes 23 des Kugelzapfens 22 konzentrisch zum Schaft 23 angeordnet. Der Kugelzapfen 22 und der Kragen 25 werden durch ein Stützwerkzeug (nicht gezeigt) in der gezeigten Relativlage zueinander gehalten. Wie in 5B gezeigt ist, wird der Kragen zwischen einer Oberform 82 und einer Unterform 83 durch Pressen geformt, wobei diese Formen halbringförmige Formvorsprünge 82a und 83a an Stellen, die den Hälften der Ausnehmung 23a des Kugelzapfens entsprechen, aufweisen, derart, daß der Raum K zwischen dem Kragen 25 und dem Schaft 23 eine im wesentlichen gleichbleibende Stärke hat. Somit wird im Preßformschritt der Kragen 25 zu einer Gestalt mit dem ringförmigen Vorsprung 25a verformt. Somit wird der Vorsprung 25a derart geformt, daß sein Innendurchmesser d kleiner als der Außendurchmesser D des Schaftes 23 ist.
Darauf werden gemäß 6 der Kragen 25 und der Kugelzapfen 22 in eine Form 91 derart eingebracht, daß der Raum K zwischen dem Schaft 23 und dem Kragen 25 im wesentlichen gleichbleibende Dicke hat. Dabei werden die Formen 91a und 91c, welche den Schaft 23 halten, und eine Form 91b, welche den Kragen 25 hält, derart positioniert, daß der Raum K im wesentlichen gleichbleibende Dicke hat. Dann wird ein elastischer Werkstoff in den Raum K mittels einer Zuführung 92 eingebracht, um das elastische Bauteil 26 zu schaffen. Im Ergebnis wird eine Hülsenanordnung 31 gemäß 4C erzeugt.
Die Hülsenanordnung 31 am zweiten Kugelgelenk 21 wird gepreßt und in das zylindrische Loch 19 des ersten Kugelgelenkes 11 eingeführt und darin durch plastische Verformung fixiert.
Wie in 1 gezeigt ist, wird die Gelenkanordnung 1 dieser Ausführung derart eingesetzt, daß das erste Kugelgelenk 11 mit dem Radträger 64 verbunden wird, welcher das Rad 71 unterstützt, und das zweite Kugelgelenk 21 wird mit der Zahnstange (nicht gezeigt) der Zahnstangenanordnung 52 verbunden. Daher wird eine am Rad 71 erzeugte Schwingung wirksam durch das elastische Bauteil 26 absorbiert und nicht auf das Lenkrad 55 übertragen, welches mit der Zahnstange verbunden ist. Somit wird dem Fahrer aufgrund der Schwingungen selten das Gefühl mangelnden Komforts vermittelt, und er wird selten zu Fehlreaktionen beim Fahren des Fahrzeuges veranlaßt.
Wie in 3B gezeigt ist, sind Verlagerungsbewegungen des ersten Kugelgelenks 11 und des zweiten Kugelgelenks 21 längs deren Achsen innerhalb eines Verformungsbereiches des elastischen Bauteils 26 zwischen dem Vorsprung 25a des Kragens 25 und dem Vorsprung 23a des Schaftes 23 begrenzt. Somit wird ein "spielfreies Gefühl" bei direkter Beeinflussung des Rades 71 durch Drehen des Lenkrades 55 vermittelt. Ferner ist eine Entfernung des Schaftes 23 aus dem Loch 19 mit Sicherheit vermieden.
Darüber hinaus ist ein Rückhalteabschnitt 19a am Endabschnitt des zylindrischen Lochs 19 auf der Seite des zweiten Kugelgelenkes 21 durch Preßformen ausgebildet. Somit werden beide Enden des Kragens 25 von der Bodenfläche des zylindrischen Loches 19 einerseits und dem Rückhalteabschnitt 19a andererseits zurückgehalten. Daher ist der Vorsprung 25a des Kragens 25 daran gehindert, durch Verlagern des Schaftes 23 längs der Achse zwangsweise vergrößert zu werden.
Die Gelenkanordnung 1 bei der oben beschriebenen Ausführung ist mit einer Aussparung 23a des Schaftes 23 und einem Vorsprung 25a des Kragens 25 versehen, könnte jedoch auch mit mehreren Ausnehmungen und mehreren Vorsprüngen längs der Längsrichtung des Schaftes 23 versehen sein, wie dies in 7 gezeigt ist.

Claims

Gelenkanordnng, umfassend: ein Kugelgelenk (21) mit einem Schaft (23), welcher mit einer Ausnehmung (23a) versehen ist; einen rohrförmigen Kragen (25), der um den Schaft herum derart angeordnet ist, daß er der Ausnehmung (23a) gegenübersteht; ein elastisches Bauteil (26), das in die Ausnehmung (23a) des Schaftes eingebracht und daran sowie an dem Kragen (25) gesichert ist; und ein anderes Gelenk (11) mit einem Loch (19) zur Aufnahme des Kragens (25), der den Schaft (23) überdeckt, wobei das Loch (19) mit einem Rückhalteabschnitt (19a) zum Zurückhalten des Kragens (25) in dem Loch (19) an beiden Enden versehen ist; dadurch gekennzeichnet, daß – der Kragen (25) einen Vorsprung (25a) auf seiner Innenseite aufweist, welche der Ausnehmung (23a) gegenübersteht; – die Ausnehmung (23a) und der Vorsprung einen Abstand voneinander haben, der durch das elastische Bauteil (26) ausgefüllt ist; und – ein Spalt (S) zwischen dem Vorsprung (25a) und dem Loch (19) vorgesehen ist.
Gelenkanordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Ausnehmung (23a) sich um den Umfang erstreckend auf der Außenseite des Schaftes (23) vorgesehen ist.
Gelenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Vorsprung (25a) sich in Umfangsrichtung erstreckend auf der Innenseite des Kragens (25) geformt ist.
Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Außendurchmesser (B) des Schaftes (23) größer als der Innendurchmesser (d) des Vorsprunges (25a) des Kragens (25) ist.
Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Gelenkanordnung einen Schaltbalken (52), der in Breitenrichtung eines Automobils verlagerbar ist, und einen Radträger (64) verbindet, welcher ein Rad (71) unterstützt.
Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher – der Schaft (23) mit mehreren Ausnehmungen (23a, 23a) versehen ist; – der rohrförmige Kragen (25) mehrere Vorsprünge (25a, 25a) auf seiner Innenseite aufweist und um den Schaft (23) herum derart angeordnet ist, daß die Vorsprünge (25a, 25a) den Ausnehmungen (23a, 23a) gegenüberstehen; und – das elastische Bauteil (26) zwischen die Ausnehmungen (23a, 23a) des Schaftes und die Vorsprünge (25a, 25a) des Kragens (25) eingebracht und mit den Ausnehmungen verbunden ist.