EP1503929A1 - Zweigelenkanordnung - Google Patents

Zweigelenkanordnung

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Publication number
EP1503929A1
EP1503929A1 EP03737901A EP03737901A EP1503929A1 EP 1503929 A1 EP1503929 A1 EP 1503929A1 EP 03737901 A EP03737901 A EP 03737901A EP 03737901 A EP03737901 A EP 03737901A EP 1503929 A1 EP1503929 A1 EP 1503929A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
joint
pin
region
joint arrangement
pin part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03737901A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Buhl
André DIENER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Lemfoerder GmbH
Original Assignee
ZF Lemfoerder GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Lemfoerder GmbH filed Critical ZF Lemfoerder GmbH
Publication of EP1503929A1 publication Critical patent/EP1503929A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/18—Steering knuckles; King pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/16—Arrangement of linkage connections
    • B62D7/166—Arrangement of linkage connections substantially perpendicular, e.g. between tie-rod and steering knuckle

Definitions

  • the invention relates to a two-joint arrangement for the articulated connection of guide elements, preferably a motor vehicle steering linkage, with a common articulation part according to the preamble of the independent claims 1 and 5.
  • Such two-joint arrangements are for example for steering linkages for
  • the guide elements here are on the one hand the steering rod connected to a steering gear and on the other hand the tie rod serving to connect two pivotable wheel carriers.
  • the tie rod and steering rod are each fastened via a ball joint to one of the wheel carriers to be pivoted synchronously in a pivot part called a pivot bearing.
  • Such two-joint arrangements are very compact, but often form an inseparable connection of the joints, so that the entire two-joint arrangement must be renewed if one joint is worn.
  • a joint connection with two ball joints is disclosed in the prior art, for example in DE 40 11 179 AI, in which the joint arrangement is designed in such a way that the first joint with a joint pin is designed in order to achieve a detachable design that requires little installation space is inserted into a continuous recess of the articulation part, the pivot pin having a thread. A joint part of the second joint with a corresponding thread is then screwed to the joint pin from the opposite direction, so that a fixed connection between the joint pin of both joints and the one arranged centrally between them Articulation part is brought about.
  • the disadvantage of this further construction known from the prior art is in particular to emphasize the special design of the pivot pins, which is associated with a not inconsiderable manufacturing outlay and must therefore be regarded as cost-intensive.
  • Each of the two joints of the two-joint arrangement initially has an articulated housing connected to a respective guide element and a bearing shell accommodated within the articulated housing, in which a pin part which is fixedly coupled to the common articulation part is accommodated in a rotatable and pivotable manner.
  • a pin part of a joint is designed such that it has an opening running in the longitudinal axis of the pin part, through which the pin part of the second further joint engages with a screw bolt located thereon, with a retaining nut on the free end of the screw pin facing away from the pin part of the further joint is arranged.
  • the pin part of the further joint is guided through an opening in the articulation part of the axle support arranged centrally between the two joints.
  • Ball sleeve joint are used.
  • the specially designed pin part of the further second joint now has to be produced for the two-joint arrangement on special components.
  • the assembly of the two-joint arrangement is due to the simple plugging together of the joints used with them arranged guide elements in the form of a steering rod and a tie rod, and the fixing by means of a commercially available nut, so that it is possible to achieve further cost savings in relation to solutions known from the prior art.
  • the pin part of the further joint between the bearing area accommodated in the bearing shell and the screw bolt has a conical intermediate area which is received in a corresponding conical opening in the articulation part.
  • a high-strength connection of both components can be brought about by the cone connection between the pin part and the articulation part, the strength primarily depending on the tightening torque of the retaining nut placed on the screw bolt of the pin part.
  • the pin part of the further joint can have a tool holder on its free end facing the bearing area for blocking the rotational movement of the pin part about its longitudinal axis.
  • the tool holder can be used as
  • Screw slot recess or be designed as a hexagon socket. The measure described makes it possible, in particular when the components are screwed together, to simply counter the tightening torque of the holding nut.
  • Openings are provided, in each case a ball sleeve joint known from the prior art is used.
  • Such joints are available on the market in different configurations.
  • the special production of the screw bolt connecting the two ball joints and the articulation part is necessary in accordance with the second solution variant. This is simple in design and therefore inexpensive to manufacture.
  • the assembly of the two-joint arrangement in accordance with the second solution variant can be carried out just as easily as already explained in the explanation of the first solution example, in that the components used are plugged together and screwed together.
  • the screw bolt in the area of the pin part openings has a thread-free partial area which is slightly smaller in outer diameter than the respective pin part openings. This measure creates a sliding bearing between the pin part of each ball joint and the screw bolt, which has advantages due to assembly.
  • the openings in each pin part of the ball joints used are designed as through holes.
  • a lateral displacement of the ball joints can also be brought about by gluing the pin parts onto the corresponding surface of the articulation part, it being possible to dispense with the above-mentioned depressions in the articulation part in the context of the structural design.
  • FIG. 1 shows the two-joint arrangement according to the invention as part of a
  • FIG. 2 shows a sectional view through the two-joint arrangement in accordance with the first solution variant
  • FIG. 3 shows a sectional view through the disclosed second variant of the two-joint arrangement according to the invention
  • FIG. 4 shows a sectional view through a two-joint arrangement similar to the disclosed second variant of the solution
  • Figure 5 is a sectional view through a further two-joint arrangement similar to the disclosed second variant
  • Figure 6 is a partial representation of the articulation part of the two-joint arrangement for fixing on the body side.
  • the steering linkage of a motor vehicle shown in FIG. 1 together with a front axle arrangement essentially consists of a steering rod 1 and a tie rod 2.
  • the steering rod 1 and the tie rod 2 are fixed to a joint part 3 by means of a ball joint 4 and 5, respectively.
  • the articulation part 3 in turn is part of a wheel carrier 6, which is rotatably supported on an axle body 9 by a support joint 7 and a guide joint 8.
  • the free end 10 of the handlebar 1 opposite the ball joint 4 is in this
  • the tie rod 2 which is also connected to the articulation part 3 via the ball joint 5, serves to transmit the steering forces acting on the wheel carrier 6 from the steering rod 1 to the wheel carrier 12, which also belongs to the front axle, at the opposite free end of the axle body 9.
  • the wheel carrier 12 is also accommodated in a support joint 13 and a guide joint 8, whereby a rotary movement analogous to that of the wheel carrier 6 with respect to the axle body 9 is made possible.
  • the linkage 2 is articulated to the wheel carrier 12 by means of a conventional ball joint 15.
  • Handlebar 1 and tie rod 2 are generally referred to as guide elements of the two-joint arrangement according to the invention, which is highlighted in its entirety in FIG. 1 by the circular representation with the designation D.
  • the two-joint arrangement shown in FIG. 1 can be implemented according to the invention by two different solution variants.
  • a first solution variant is shown in detail in FIG.
  • the two-joint arrangement is designed such that a pin part 17 is received in a joint housing 16 of the ball joint 5.
  • the joint housing 16 is in this case made in one piece with the tie rod 2.
  • the pin part 17 consists of a spherical bearing region 18 which is supported by a bearing shell 19 located within the joint housing 16 and held by a closure cover 20.
  • the bolt region 23 protrudes beyond the ball joint 4 with its free end facing away from the bearing region 18.
  • a holding nut 29 is screwed onto this free end.
  • the pin part 17 of the ball joint 5 is first inserted through the conical recess 25 of the articulation part 3.
  • the handlebar 1 with the ball joint 4 formed thereon as a ball sleeve joint is put on.
  • the retaining nut 29 is placed on the free end of the bolt region 23 and screwed on up to the housing stop edge of the ball joint 4.
  • it is provided at its free end of the bearing area 18 with a tool holder designed as a screw slot recess 30 into which a screwdriver can be inserted.
  • both the ball joint 4 and the ball joint 5 are constructed identically as ball sleeve joints.
  • the use of two ball and socket joints results in inevitably another type of fastening between the handlebar 1, the articulation part 3 and the tie rod 2.
  • both the ball joint 4 and the ball joint 5 in the context of their design as a ball sleeve joint consist of a pin part 26 with a central cylindrical opening 24 designed as a bore, the respective pin part 26 being received in a bearing shell 27 so as to be rotatable and pivotable.
  • the bearing shell 27 is in turn accommodated in the joint housing 28, which is an integral part of the steering rod 1 and the tie rod 2.
  • the screw bolt 31 consists of an end-side head region 32 designed as a hexagon, which is adjoined by a cylindrical region 33 arranged within the opening 24 of the ball joint 5. This area 33 is in turn adjoined by a conical area 22, which is received in a corresponding conical recess 25 of the articulation part 3 in analogy to the illustration in FIG.
  • Another conical region 34 adjoins the conical region 22 and is received in the opening 24 of the pin part 26 of the ball joint 4.
  • This cylindrical region 34 is provided with a threaded region 35 at its free end, which projects upwards from the opening 24 of the ball joint 4.
  • a holding nut 29 is screwed onto the threaded area 35.
  • the assembly of the entire two-joint arrangement is similar to that of the solution variant in FIG. 2 in that the screw bolts 31 are inserted through the corresponding openings 24 and the recess 25 of the plant part 3 and the ball joints 4 and 5, and the relevant components are braced against one another by means of the retaining nut 29.
  • the screw bolt is clamped by its conical area 22 within the conical recess 25 of the articulation part 3, so that only a relative movement between the components involved is possible in accordance with the degrees of freedom provided by the ball joints 4 and 5.
  • a particular advantage of the configuration variant 2 discussed last is that both the tie rod 2 and the handlebar 1 can be completely prefabricated.
  • the recess 25, as shown in FIGS. 4 and 5 is designed as a cylindrical through-bore within the articulation part 3.
  • the screw bolt 31 can have a cylindrical shape with a uniform diameter along its entire length, so that in particular the use of a conventional hexagon screw is also possible. The bracing of all components received by the bolt 31, in
  • Knurling are attached, which also counteracts a relative movement between the ball joints 4, 5 and the articulation part 3.
  • Knurling of this type can, of course, as is made clear again by the illustration in FIG. 6, also be attached to the bottom of the depressions 36 and 37.
  • the knurling 38 prevents in particular a rotation of the pin parts 26, which are arranged within the recesses 36 and 37, relative to the articulation part 3.
  • the described design variants for avoiding relative movements between the articulation part 3 and the ball joints 4 and 5 can also be carried out in different combinations, for example by gluing the pin parts 26 within the recesses 36 and 37, respectively.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)

Abstract

Es wird eine Zweigelenkanordnung zur gelenkigen Verbindung von Führungselementen vorzugsweise eines Kraftfahrzeuglenkgestänges mit einem gemeinsamen Anlenkteil, bei dem jedes der beiden Gelenke ein mit jeweils einem Führungselement verbundenes Gelenkgehäuse und eine innerhalb des Gelenkgehäuses aufgenommene Lagerschale, in welcher dreh- und schwenkbar ein mit dem gemeinsamen Anlenkteil fest gekoppeltes Zapfenteil aufgenommen ist, vorgestellt, bei dem erfindungsgemäß entsprechend einer ersten Ausführungsvariante ein Zapfenteil (26) eines Gelenkes (4) eine in der Zapfenteillängsachse verlaufende Durchbrechung (24) aufweist, durch die das Zapfenteil (17) des weiteren Gelenkes (5) mit einem an diesem befindlichen Schraubbolzenbereich (23) hindurchgreift, wobei am freien dem Zapfenteil (17) des weiteren Gelenkes (5) abgewandten Ende des Schraubbolzenbereiches (23) eine Haltemutter (29) angeordnet ist. Eine weitere Lösungsvariante sieht vor, dass beide Zapfenteile (26) jedes Gelenkes (4, 5) jeweils eine in der Zapfenteillängsachse verlaufende Durchbrechung (24) aufweisen, durch die gemeinsam ein mit einem verbreiterten Kopfbereich versehener Schraubbolzen (31) hindurchgreift, der an seinem freien, dem Kopfbereich (32) abgewandten Ende eine lösbar mit diesem verbundene Haltemutter (29) aufweist. Die offenbarten Lösungsvarianten bieten den Vorteil, dass die einzelnen Gelenke der Zweigelenkanordnung einfach montiert und einzeln ausgetauscht werden können.

Description

Zweigelenkanordnung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Zweigelenkanordnung zur gelenkigen Verbindung von Führungselementen vorzugsweise eines Kraftfahrzeuglenkgestänges mit einem gemeinsamen Anlenkteil gemäß dem Gattungsbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1 und 5.
Derartige Zweigelenkanordnungen sind beispielsweise bei Lenkgestängen für
Kraftfahrzeuge bekannt. Die Führungselemente sind hierbei einerseits die mit einem Lenkgetriebe verbundene Lenkstange sowie andererseits die zur Verbindung von zwei schwenkbaren Radträgern dienende Spurstange. Spurstange und Lenkstange sind dabei über je ein Kugelgelenk an einem der synchron zu verschwenkenden Radträger in einem als Schwenklager bezeichneten Anlenkteil befestigt. Derartige Zweigelenkanordnungen sind sehr kompakt, bilden jedoch oftmals eine nicht trennbare Verbindung der Gelenke, so dass bei Verschleiß eines Gelenkes die gesamte Zweigelenkanordnung erneuert werden muss.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist aus dem Stand der Technik beispielsweise in der DE 40 11 179 AI eine Gelenkverbindung mit zwei Kugelgelenken offenbart, bei der zur Erzielung einer lösbaren, wenig Bauraum erfordernden Ausführung die Gelenkanordnung so gestaltet ist, dass das erste Gelenk mit einem Gelenkzapfen in eine durchgehende Ausnehmung des Anlenkteiles eingesteckt wird, wobei der Gelenkzapfen ein Gewinde aufweist. Ein Gelenkteil des zweiten Gelenkes mit einem korrespondierenden Gewinde wird danach von der entgegengesetzten Richtung her mit dem Gelenkzapfen verschraubt, so dass eine feste Verbindung zwischen dem Gelenkzapfen beider Gelenke und dem mittig zwischen diesen angeordnetem Anlenkteil herbeigeführt wird. Nachteil dieser weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktion ist insbesondere die spezielle Gestaltung der Gelenkzapfen hervorzuheben, die mit einem nicht unbeträchtlichen Fertigungsaufwand verbunden ist und somit als kostenintensiv angesehen werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Zweigelenkanordnung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die bezüglich ihres Herstellaufwandes weniger arbeitsaufwendig ist, die leicht montierbar ist und die bezüglich des Kraftflusses innerhalb der Zweigelenkanordnung vorteilhaft ausgestaltet ist. Diese Aufgaben werden in Zusammenschau mit dem gattungsbildenden Teil der Ansprüche 1 und 5 durch die in diesen nebengeordneten Ansprüchen offenbarten technischen Lehren gelöst.
Jedes der beiden Gelenke der Zweigelenkanordnung weist zunächst ein mit jeweils einem Führungselement verbundenes Gelenkgehäuse und eine innerhalb des Gelenkgehäuses aufgenommene Lagerschale, in welcher dreh- und schwenkbar ein mit dem gemeinsamen Anlenkteil fest gekoppeltes Zapfenteil aufgenommen ist, auf.
Erfindungsgemäß ist ein Zapfenteil eines Gelenkes so gestaltet, dass es eine in der Zapfenteillangsachse verlaufende Durchbrechung aufweist, durch die das Zapfenteil des zweiten weiteren Gelenkes mit einem an diesem befindlichen Schraubbolzen hindurchgreift, wobei am freien, dem Zapfenteil des weiteren Gelenkes abgewandten Ende des Schraubbolzens eine Haltemutter angeordnet ist. Das Zapfenteil des weiteren Gelenkes ist dabei, wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt, durch eine Durchbrechung des mittig zwischen den beiden Gelenken angeordneten Anlenkteiles des Achsträgers geführt.
Für dasjenige Gelenk der Zweigelenkanordnung, in dessen Zapfenteil eine Durchbrechung vorgesehen ist, kann ein im Stand der Technik verfügbares
Kugelhülsengelenk Verwendung finden. Somit ist für die Zweigelenkanordnung an besonderen Bauteilen nunmehr nur noch das speziell ausgebildete Zapfenteil des weiteren zweiten Gelenkes herzustellen. Die Montage der Zweigelenkanordnung ist durch das einfache Zusammenstecken der verwendeten Gelenke mit den daran angeordneten Führungselementen in Form einer Lenkstange und einer Spurstange sowie die Festlegung mittels einer handelsüblichen Mutter denkbar einfach, so dass hier eine weitere Kosteneinsparung zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen herbeigeführt werden kann.
Spezielle Ausgestaltungen der ersten Lösungsvariante der Erfindung ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Anspruches 1 aus den auf diesen rückbezogenen Unteransprüchen.
Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn das Zapfenteil des weiteren Gelenkes zwischen in der Lagerschale aufgenommenem Lagerbereich und Schraubbolzen einen konusformig ausgebildeten Zwischenbereich aufweist, welcher in einer korrespondierenden kegelförmigen Durchbrechung des Anlenkteiles aufgenommen ist.
Durch die Konusverbindung zwischen Zapfenteil und Anlenkteil kann eine hochfeste Verbindung beider Bauelemente herbeigeführt werden, wobei die Festigkeit vorrangig vom Anzugsmoment der auf den Schraubbolzen des Zapfenteiles aufgesetzten Haltemutter abhängig ist.
Darüber hinaus kann entsprechend einer zweckmäßigen Weiterbildung das Zapfenteil des weiteren Gelenkes an seinem dem Lagerbereich zugewandten freien Ende eine Werkzeugaufhahme zur Blockierung der Drehbewegung des Zapfenteiles um seine Längsachse aufweisen. Die Werkzeugaufhahme kann hierbei als
Schraubenschlitzausnehmung oder als Innensechskant gestaltet sein. Durch die geschilderte Maßnahme ist insbesondere beim Verschrauben der Bauteile miteinander eine einfache Gegenhaltung für das Anziehmoment der Haltemutter möglich.
Die im nebengeordneten Anspruch 5 offenbarte weitere Lösungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Aufgabe sieht für die Zweigelenkanordnung zur gelenkigen Verbindung von Führungselementen vorzugsweise eines Kraftfahrzeuglenkgestänges mit einem gemeinsamen Anlenkteil vor, dass beide Zapfenteile jedes Gelenkes jeweils eine in der Zapfenteillangsachse verlaufende Durchbrechung aufweisen, durch die gemeinsam ein mit einem verbreiterten Kopfbereich versehener Schraubbolzen hindurchgreift, der an seinem freien, dem Kopfbereich abgewandten Ende eine lösbar mit dieser verbundene Haltemutter aufweist.
Ähnlich der oben geschilderten Lösungsvariante 1 kann für die zur Zweigelenkanordnung gehörenden Kugelgelenke, in deren Zapfenteil
Durchbrechungen vorgesehen sind, jeweils ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kugelhülsengelenk Verwendung finden. Derartige Gelenke sind in unterschiedlicher Ausgestaltung am Markt verfügbar. Zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Zweigelenkanordnung ist entsprechend der zweiten Lösungsvariante nur die spezielle Fertigung des die beiden Kugelgelenke und das Anlenkteil verbindenden Schraubbolzens notwendig. Dieser ist einfach gestaltet und somit kostengünstig anzufertigen. Die Montage der Zweigelenkanordnung entsprechend der zweiten Lösungsvariante kann dabei ebenso einfach vorgenommen werden wie bereits bei der Erläuterung des ersten Lösungsbeispieles dargelegt, indem die verwendeten Bauteile zusammengesteckt und miteinander verschraubt werden.
Spezielle Ausgestaltungen der zweiten Lösungsvariante ergeben sich zusammen mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruches 5 aus den hierauf rückbezogenen Ansprüchen.
Vorteilhaft kann insbesondere sein, dass der Schraubbolzen im Bereich der Zapfenteildurchbrechungen einen gewindefreien im Außendurchmesser geringfügig kleiner als die jeweiligen Zapfenteildurchbrechungen bemessenen Teilbereich aufweist. Durch diese Maßnahme wird zwischen dem Zapfenteil jedes Kugelgelenkes und dem Schraubbolzen eine Gleitlagerung geschaffen, welche montagebedingte Vorteile aufweist.
Die Durchbrechungen in jedem Zapfenteil der verwendeten Kugelgelenke sind hierbei als Durchgangsbohrungen ausgeführt.
Darüber hinaus hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Schraubbolzen zwischen den in den Durchbrechungen der Zapfenteile aufgenommenen Bolzenbereichen konusformig auszubilden, wobei der konusformige Zwischenbereich in einer korrespondierenden kegelförmigen Ausnehmung des Anlenkteiles aufgenommen ist. Durch diese Maßnahme wird der Schraubbolzen innerhalb des mittig zwischen den Kugelgelenken angeordneten Anlenkteiles während der Montage problemlos festgelegt, kann jedoch in Reparaturfällen zum Austausch der Kugelgelenke wieder entfernt werden. Darüber hinaus bieten beide dargelegten Lösungsmöglichkeiten die Gewähr, dass bei Verschleiß eines der beiden verwendeten Kugelgelenke ein Austausch desselben erfolgen kann, ohne dass das noch intakte weitere Kugelgelenk zusätzlich mit ersetzt werden muss.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 5 kann es zweckmäßig sein, den Schraubbolzen durch eine zylindrische Bohrung des
Anlenkteiles hindurchzuführen. An den beiden Öffnungen der Durchgangsbohrung kann dabei jeweils eine im Durchmesser größer als die eigentliche Bohrung ausgeführte Vertiefung angeordnet sein, in welche das Zapfenteil jedes Kugelgelenkes nach Zusammenbau der Zweigelenkanordnung eingreift. Durch diese technische Maßnahme wird eine seitliche Verschiebung der Kugelgelenke in Bezug auf das Anlenkteil vermieden.
Eine seitliche Verschiebung der Kugelgelenke kann auch durch ein Verkleben der Zapfenteile auf der korrespondierenden Oberfläche des Anlenkteiles herbeigeführt werden, wobei im Rahmen der konstruktiven Gestaltung auf die oben angesprochenen Vertiefungen im Anlenkteil verzichtet werden kann.
Im Folgenden werden die beiden Lösungsvarianten anhand jeweils einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 die erfindungsgemäße Zweigelenkanordnung als Bestandteil eines
Lenkgestänges eines Kraftfahrzeuges,
Figur 2 eine Schnittdarstellung durch die Zweigelenkanordnung entsprechend der ersten Lösungsvariante, Figur 3 eine Schnittdarstellung durch die offenbarte zweite Lösungsvariante der erfindungsgemäßen Zweigelenkanordnung,
Figur 4 eine Schnittdarstellung durch eine Zweigelenkanordnung ähnlich der offenbarten zweiten Lösungsvariante,
Figur 5 eine Schnittdarstellung durch eine weitere Zweigelenkanordnung ähnlich der offenbarten zweiten Lösungsvariante
Figur 6 eine Einzelteildarstellung des Anlenkteiles der Zweigelenkanordnung zur karosserieseitigen Festlegung.
Das in der Figur 1 zusammen mit einer Vorderachsanordnung dargestellte Lenkgestänge eines Kraftfahrzeuges besteht im Wesentlichen aus einer Lenkstange 1 sowie einer Spurstange 2. Lenkstange 1 und Spurstange 2 sind an einem Anlenkteil 3 gemeinsam mittels jeweils eines Kugelgelenkes 4 und 5 festgelegt. Das Anlenkteil 3 wiederum ist Bestandteil eines Radträgers 6, welcher durch ein Traggelenk 7 sowie ein Führungsgelenk 8 an einem Achskörper 9 drehbar gelagert ist. Das dem Kugelgelenk 4 gegenüberliegende freie Ende 10 der Lenkstange 1 ist in diesem
Ausgestaltungsbeispiel über einen so genannten Pitman-Arm 11 beispielsweise mit einem aus Übersichtlichkeitsgründen hier nicht näher dargestellten Lenkgetriebe verbunden. Die über das Kugelgelenk 5 ebenfalls mit dem Anlenkteil 3 verbundene Spurstange 2 dient dazu, die von der Lenkstange 1 auf den Radträger 6 wirkenden Lenkkräfte auf den weiter zur Vorderachse gehörenden Radträger 12 am gegenüberliegenden freien Ende des Achskörpers 9 zu übertragen. Der Radträger 12 ist analog zu der gelenkigen Befestigung des Radträgers 6 ebenfalls in einem Traggelenk 13 sowie einem Führungsgelenk 8 aufgenommen, wodurch eine Drehbewegung analog derjenigen des Radträgers 6 in Bezug auf den Achskörper 9 ermöglicht wird. Die Anlenkung der Spurstange 2 am Radträger 12 erfolgt mittels eines üblichen Kugelgelenkes 15.
Lenkstange 1 und Spurstange 2 werden allgemein als Führungselemente der erfindungsgemäßen Zweigelenkanordnung bezeichnet, die in der Figur 1 in ihrer Gesamtheit durch die Kreisdarstellung mit der Bezeichnung D hervorgehoben ist. Die in der Figur 1 dargestellte Zweigelenkanordnung kann entsprechend der Erfindung durch zwei unterschiedliche Lösungsvarianten realisiert werden.
Eine erste Lösungsvariante ist in der Figur 2 detailliert dargestellt.
Aus dieser Figur sind wiederum das Anlenkteil 4 sowie die mit den Kugelgelenken 4 und 5 versehenen Enden der Lenkstange 1 sowie der Spurstange 2 ersichtlich. Durch die Zwischenschaltung der Kugelgelenke 4 und 5 zwischen Lenkstange 1 bzw. Spurstange 2 und dem Anlenkteil 3 ist eine Verdrehbarkeit und Verschwenkbarkeit zwischen den miteinander gekoppelten Bauelementen möglich.
Im Einzelnen ist die Zweigelenkanordnung konstruktiv so ausgeführt, dass in einem Gelenkgehäuse 16 des Kugelgelenkes 5 ein Zapfenteil 17 aufgenommen ist. Das Gelenkgehäuse 16 ist hierbei einstückig mit der Spurstange 2 ausgeführt. Das Zapfenteil 17 besteht an seinem innerhalb des Kugelgelenkes 5 gelegenen ersten freien Ende aus einem kugelförmigen Lagerbereich 18, der durch eine innerhalb des Gelenkgehäuses 16 befindliche und durch einen Verschlussdeckel 20 gehaltene Lagerschale 19 abgestützt wird.
An den Lagerbereich 18 des Zapfenteiles 17 schließen sich in Axiallängsrichtung des Zapfenteiles 17 gesehen im Durchmesser gesehen konisch verlaufende Bereiche 21 und 22 sowie ein mit einem Schraubgewinde versehener Schraubbolzenbereich 23 an. Der konische Bereich 22 des Zapfenteiles 17 ist in einer korrespondierenden kegelförmigen Ausnehmung 25 des Anlenkteiles 3 aufgenommen, wohingegen der Schraubbolzenbereich 23 durch eine als Bohrung ausgebildete Durchbrechung 24 eines innerhalb des Kugelgelenkes 4 angeordneten Zapfenteiles 26 hindurchgeführt ist. Das Zapfenteil 26 wiederum ist in einer Lagerschale 27 dreh- und schwenkbar gelagert, welche in einem Gelenkgehäuse 28 des Kugelgelenkes 4 festgelegt ist. Das Gelenkgehäuse 28 ist dabei integraler Bestandteil der Lenkstange 1.
Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist ragt, der Schraubbolzenbereich 23 mit seinem freien, dem Lagerbereich 18 abgewandten Ende über das Kugelgelenk 4 hinaus. Auf dieses freie Ende ist eine Haltemutter 29 aufgeschraubt. Zur Montage der aus den beiden Kugelgelenken 4 und 5 sowie dem Anlenkteil 3 bestehenden Zweigelenkanordnung wird zunächst das Zapfenteil 17 des Kugelgelenkes 5 durch die kegelförmige Ausnehmung 25 des Anlenkteiles 3 hindurchgesteckt. Anschließend wird die Lenkstange 1 mit dem daran befindlichen als Kugelhülsengelenk ausgebildeten Kugelgelenk 4 aufgesetzt. Abschließend wird auf das freie Ende des Schraubbolzenbereiches 23 die Haltemutter 29 aufgesetzt und bis zur Gehäuseanschlagkante des Kugelgelenkes 4 angeschraubt. Um bei diesem Vorgang eine Verdrehung des Zapfenteiles 17 zu vermeiden, ist dieses an seinem freien Ende des Lagerbereiches 18 mit einer als Schraubenschlitzausnehmung 30 ausgebildeten Werkzeugaufhahme versehen, in die ein Schraubendreher einsetzbar ist.
Ist die Haltemutter 29 an der oberen Gehäusekante des Kugelgelenkes 4 zur Anlage gekommen, führt ein weiteres Verdrehen der Haltemutter 29 in Anzugsrichtung zu einem Hineinziehen des konusförmigen Bereiches 22 des Zapfenteiles 17 in die kegelförmige Ausnehmung 25 des Anlenkteiles 3, so dass zwischen Anlenkteil 3 und Zapfenteil 17 eine feste Verbindung hergestellt wird. Gleichzeitig werden die Anpresskräfte zwischen den Gehäusekanten von Kugelgelenk 4 und 5 sowohl an die Haltemutter 29 als auch an das Anlenkteil 3 vergrößert, so dass eine spielfreie feste Verbindung der gesamten Zweigelenkanordnung herbeigeführt wird. Nach Beendigung der Montage ist dabei nur noch die im Rahmen der
Kugelgelenkfreiheitsgrade vorgegebene Verdreh- bzw. Verschwenkmöglichkeit von Lenkstange 1 und Spurstange 2 gegenüber dem Anlenkteil 3 gegeben.
Alternativ zu der Lösungsvariante, welche in der Figur 2 näher dargestellt ist, besteht eine weitere Lösungsmöglichkeit darin, eine Zweigelenkanordnung der gattungsgemäßen Art entsprechend der Darstellung der Figur 3 konstruktiv auszugestalten.
Wesentliche Unterschiede zwischen beiden Lösungsmöglichkeiten sind darin zu sehen, dass bei der Variante der Figur 3 sowohl das Kugelgelenk 4 als auch das Kugelgelenk 5 in ihrer baulichen Gestaltung identisch als Kugelhülsengelenke ausgeführt sind. Durch die Verwendung zweier Kugelhülsengelenke ergibt sich zwangsläufig eine andere Befestigungsart zwischen der Lenkstange 1 , dem Anlenkteil 3 sowie der Spurstange 2.
Im Folgenden werden bei der Erläuterung der Figur 3 in all den Fällen, in denen zur Lösungsvariante 1 der Figur 2 identische Bauteile vorhanden sind, auch die bereits festgelegten Bezugsziffern verwandt.
Insoweit besteht sowohl das Kugelgelenk 4 als auch das Kugelgelenk 5 im Rahmen ihrer Ausführung als Kugelhülsengelenk aus einem Zapfenteil 26 mit einer mittigen zylinderförmigen als Bohrung gestalteten Durchbrechung 24, wobei das jeweilige Zapfenteil 26 in einer Lagerschale 27 dreh- und verschwenkbar aufgenommen ist. Die Lagerschale 27 wiederum ist im Gelenkgehäuse 28 aufgenommen, welches integraler Bestandteil jeweils der Lenkstange 1 als auch der Spurstange 2 ist.
Einziger Unterschied zwischen den Kugelgelenken 4 und 5 besteht darin, dass der Durchmesser der Durchbrechung 24 innerhalb des Zapfenteiles 26 beim Kugelgelenk 4 kleiner ist als beim Kugelgelenk 5. Die Verwendung von zwei Kugelhülsengelenken macht es erforderlich, die Verbindung zwischen den wesentlichen Bauteilen Lenkstange 1 an Anlenkteil 3 und Spurstange 2 mittels eines Schraubbolzens 31 vorzunehmen. Der Schraubbolzen 31 besteht in Axiallängsrichtung gesehen aus einem als Sechskant ausgeführten endseitigen Kopfbereich 32, an den sich ein zylinderförmiger, innerhalb der Durchbrechung 24 des Kugelgelenkes 5 angeordneter Bereich 33 anschließt. An diesen Bereich 33 wiederum schließt sich ein konusförmiger Bereich 22 an, der in Analogie der Darstellung der Figur 2 in einer korrespondierenden kegelförmigen Ausnehmung 25 des Anlenkteiles 3 aufgenommen ist. An den konischen Bereich 22 wiederum schließt sich ein weiterer zylinderförmiger Bereich 34 an, welcher in der Durchbrechung 24 des Zapfenteiles 26 des Kugelgelenkes 4 aufgenommen ist. Dieser zylinderförmige Bereich 34 ist an seinem freien Ende, welches aus der Durchbrechung 24 des Kugelgelenkes 4 nach oben übersteht, mit einem Gewindebereich 35 versehen. Auf den Gewindebereich 35 ist eine Haltemutter 29 aufgeschraubt. Die Montage der gesamten Zweigelenkanordnung erfolgt ähnlich derjenigen Lösungsvariante der Figur 2 dadurch, dass durch die entsprechenden Durchbrechungen 24 und die Ausnehmung 25 von Anlageteil 3 sowie den Kugelgelenken 4 und 5 der Schraubbolzen 31 hindurchgesteckt wird und die betreffenden Bauelemente mittels der Haltemutter 29 gegeneinander verspannt werden. Hierbei wird der Schraubbolzen durch seinen konischen Bereich 22 innerhalb der kegelförmigen Ausnehmung 25 des Anlenkteiles 3 verspannt, so dass zwischen den beteiligten Bauelementen nur noch eine Relativbewegung entsprechend den durch die Kugelgelenke 4 und 5 bereitgestellten Freiheitsgraden möglich ist.
Besonderer Vorteil der zuletzt besprochenen Ausgestaltungsvariante 2 ist es, dass sowohl die Spurstange 2 als auch die Lenkstange 1 komplett vorgefertigt werden können.
Für bestimmte Anwendungsfälle kann es darüber hinaus vorteilhaft sein, wenn die Ausnehmung 25, wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt, innerhalb des Anlenkteiles 3 als zylindrische Durchgangsbohrung gestaltet ist. Durch diese Maßnahme kann der Schraubbolzen 31 auf seiner gesamten Länge zylinderförmig mit einheitlichem Durchmesser gestaltet sein, so dass insbesondere auch die Verwendung einer herkömmlichen Sechskantschraube in Frage kommt. Die Verspannung aller vom Schraubbolzen 31 aufgenommener Bauteile, im
Einzelnen die Kugelgelenke 4, 5 sowie das Anlenkteil 3, erfolgt hierbei zwischen dem Kopibereich 32 des Schraubbolzens 31 und der am gegenüberliegenden freien Ende des Schraubbolzens 31 aufgeschraubten Haltemutter 29.
Um bei dieser Ausgestaltungsvariante einen, wenn auch geringfügigen, seitlichen Versatz der Kugelgelenke 4 und 5 in Bezug auf das Anlenkteil 3 zu verhindern, kann es entsprechend Figur 5 vorteilhaft sein, in das Anlenkteil 3 in den Öffnungsbereichen für die Durchgangsbohrung 25 jeweils eine im Durchmesser größer als die Ausnehmung 25 bemessene Vertiefungen 36 bzw. 37 anzuordnen. In diese Vertiefungen 36 und 37 greift jeweils das Zapfenteil 26 der Kugelgelenke 4 und 5 ein, wobei die Vertiefung im Durchmesser so bemessen ist, dass zwischen den korrespondierenden ineinander greifenden Teilen eine seitliche Verschiebung bzw. ein Verrutschen nicht möglich ist, was insbesondere bei starken Belastungen gegenüber der reinen Verspannung der Bauteile entsprechend der Darstellung der Figur 4 von Vorteil ist. Alternativ zur Einbringung der Vertiefungen 36, 37 kann zur Verhinderung von Relativbewegungen zwischen den Zapfenteilen 26 und dem Anlenkteil 3 auch vorgesehen werden, dass die Zapfenteile im unmittelbaren Anlagebereich an das Anlenkteil 3 durch eine Klebeschicht festgelegt wird.
Darüber hinaus kann alternativ im Bereich der den Öffnungen der Ausnehmung 25 an der Oberseite und Unterseite des Anlenkteiles benachbarten Bereiche eine
Rändelung angebracht werden, die ebenfalls einer Relativbewegung zwischen den Kugelgelenken 4, 5 sowie dem Anlenkteil 3 entgegenwirkt.
Eine derartige Rändelung kann, wie dies nochmals die Darstellung der Figur 6 deutlich macht, natürlich auch am Boden der Vertiefungen 36 und 37 angebracht werden. Die Rändelung 38 verhindert hierbei insbesondere eine Verdrehung der Zapfenteile 26, die innerhalb der Vertiefungen 36 bzw. 37 angeordnet sind, relativ zum Anlenkteil 3.
Selbstverständlich können die geschilderten Ausgestaltungsvarianten zum Vermeiden von Relativbewegungen zwischen Anlenkteil 3 und den Kugelgelenken 4 und 5 auch in unterschiedlichen Kombinationen vorgenommen werden, in dem beispielsweise die Zapfenteile 26 innerhalb der Vertiefungen 36 bzw. 37 verklebt werden.
Bezugszeichenliste
1 Lenkstange
2 Spurstange
3 Anlenkteil
4 Kugelgelenk
5 Kugelgelenk
6 Radträger
7 Traggelenk
8 Führungsgelenk
9 Achskörper
10 Freies Ende
11 Pitman Arm
12 Radträger
13 Traggelenk
14 Führungsgelenk
15 Kugelgelenk
16 Gelenkgehäuse
17 Zapfenteil
18 Lagerbereich
19 Lagerschale
20 Gehäusedeckel
21 Konischer Bereich
22 Konischer Bereich
23 Schraubbolzenbereich 24 Durchbrechung
25 Ausnehmung
26 Zapfenteil
27 Lagerschale
28 Gelenkgehäuse
29 Haltemutter
30 Schraubenschlitzausnehmung
31 Schraubbolzen
32 Kopfbereich
33 Zylinderförmiger Bereich
34 Zylinderförmiger Bereich
35 Gewindebereich
36 Vertiefung
37 Vertiefung
38 Rändelung

Claims

Patentansprüche
1. Zweigelenkanordnung zur gelenkigen Verbindung von Führungselementen vorzugsweise eines Kraftfahrzeuglenkgestänges mit einem gemeinsamen Anlenkteil, bei dem jedes der beiden Gelenke ein mit jeweils einem Führungselement verbundenes Gelenkgehäuse und eine innerhalb des Gelenkgehäuses aufgenommene Lagerschale, in welcher dreh- und schwenkbar ein mit dem gemeinsamen Anlenkteil fest gekoppeltes Zapfenteil aufgenommen ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zapfenteil (26) eines Gelenkes (4) eine in der Zapfenteilachse verlaufende Durchbrechung (24) aufweist, durch die das Zapfenteil (17) des weiteren Gelenkes (5) mit einem an diesem befindlichen Schraubbolzenbereich (23) hindurchgreift, wobei am freien, dem Zapfenteil (17) des weiteren Gelenkes (5) ab gewandten Ende des Schraubbolzenbereiches (23) eine Haltemutter (29) angeordnet ist.
2. Zweigelenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zapfenteil (17) des weiteren Gelenkes (5) zwischen in der Lagerschale (19) aufgenommen Lagerbereich (18) und Schraubbolzenbereich (23) einen konusformig ausgebildeten Zwischenbereich (22) aufweist, welcher in einer korrespondierenden kegelförmigen Ausnehmung (25) des Anlenkteiles (3) aufgenommen ist.
3. Zweigelenkanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zapfenteil (17) des weiteren Gelenkes (5) an seinem dem Lagerbereich (18) zugewandten freien Ende eine Werkzeugaufhahme zur Blockierung der Drehbewegung des Zapfenteiles (17) um seine Längsachse aufweist.
4. Zweigelenkanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufhahme als Schraubenschlitzausnehmung (30) gestaltet ist.
5. Zweigelenkanordnung zur gelenkigen Verbindung von Führungselementen vorzugsweise eines Kraftfahrzeuglenkgestänges mit einem gemeinsamen Anlenkteil, bei dem jedes der beiden Gelenke ein mit jeweils einem Führungselement verbundenes Gelenkgehäuse und eine innerhalb des Gelenkgehäuses aufgenommene Lagerschale, in welcher dreh- und schwenkbar ein mit dem gemeinsamen Anlenkteil fest gekoppeltes Zapfenteil aufgenommen ist aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Zapfenteile (26) jedes Gelenkes (4, 5) jeweils eine in der Zapfenteillangsachse verlaufende Durchbrechung (24) aufweisen, durch die gemeinsam ein mit einem verbreiterten Kopfbereich (32) versehener Schraubbolzen (31) hindurchgreift, der an seinem freien, dem Kopfbereich (32) abgewandten Ende eine lösbar mit diesem verbundene Haltemutter (29) aufweist.
6. Zweigelenkanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubbolzen (31) im Bereich der Zapfenteildurchbrechung (24) einen gewindefreien im Außendurchmesser geringfügig kleiner als die jeweilige Zapfenteildurchbrechung(24) bemessenen Teilbereich (33, 34) aufweist.
7. Zweigelenkanordnung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechung (24) eines jeden Zapfenteils (26) als Durchgangsbohrung ausgeführt ist.
8. Zweigelenkanordnung nach Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubbolzen (31) zwischen den in den Durchbrechungen (24) der Zapfenteile (26) aufgenommenen zylinderförmigen Bereichen (33, 34) einen konusformig ausgebildeten Bereich (22) aufweist, welcher in einer korrespondierenden kegelförmigen Ausnehmung (25) des Anlenkteiles (3) aufgenommen ist.
. Zweigelenkanordnung nach Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Ausnehmung im Anlenkteil (3) durchgreifende Schraubbolzen (31) einen sich über seine Gesamtlänge erstreckenden einheitlichen zylinderförmigen Bereich (33) aufweist.
10. Zweigelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (25) innerhalb des Anlenkteiles (3) in seinen nach außen gerichteten Endbereichen wenigstens eine Vertiefung (36, 37) aufweist, in der die jeweiligen Zapfenteile (26) der Gelenke (4, 5) aufgenommen sind.
11. Zweigelenkanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenbereiche der Vertiefung (36, 37) jeweils eine Oberflächenrändelung (38) aufweisen.
12. Zweigelenkanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Zapfenteilen (26) anliegenden Flächen des Anlenkteils (3) eine Oberflächenrändelung (38) aufweisen.
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