EP1886034A1 - Gelenk- und/oder lageranordnung - Google Patents
Gelenk- und/oder lageranordnungInfo
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- EP1886034A1 EP1886034A1 EP06753217A EP06753217A EP1886034A1 EP 1886034 A1 EP1886034 A1 EP 1886034A1 EP 06753217 A EP06753217 A EP 06753217A EP 06753217 A EP06753217 A EP 06753217A EP 1886034 A1 EP1886034 A1 EP 1886034A1
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- EP
- European Patent Office
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- joint
- pin
- bearing arrangement
- annular body
- bearing
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- F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
- F16C11/04—Pivotal connections
- F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
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- 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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
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- B60G2204/10—Mounting of suspension elements
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- Y10T403/32606—Pivoted
- Y10T403/32631—Universal ball and socket
- Y10T403/32672—Swiveled ball parts or seat
Definitions
- the invention relates to a joint and / or bearing assembly according to the preamble of claim 1 and a motor vehicle with one or more such joint and / or bearing assembly (s), in particular in suspension and / or steering parts.
- the pin has a parallel-walled section onto which the conical disk is pressed in such a way that a conical section of the pin can be clamped by axial tension in relation to an inclined surface of the conical disk.
- the effective for transmitting power inclined contact surface of the pin to the conical disk is very small, also results in the transition between the conical journal portion to the axial portion of the pin weakening, especially when bending stress occurs.
- the invention has for its object to achieve an improvement of the holder of the pin in the receiving opening.
- the pivot pin remains free in the power transmission area of a weak point and no pressing a sleeve must be performed in the receiving opening.
- the surrounding support is therefore only minimally stressed and can be made very thin and made of relatively soft and lightweight material, for example, a light metal casting.
- the ring body does not have to be pressed onto the pin.
- the tapered portion may have a pitch angle with respect to the axis of the pin of 15 ° to 20 ° at least in part of its axial extent and thus also allow a high axial preload.
- a pressing of the ring body on the pin or an intimate, self-locking connection is still possible if the tapered portion is stepped and formed at its end remote from the pin end an axially parallel, cylindrical portion or portion of lesser pitch.
- the region of the journal supported on the annular body, in particular a conical disk can nevertheless carry out a maximum force transmission to the conical disk without being influenced.
- a gradation on the side facing away from the journal end is harmless insofar.
- the tapered region has a variable pitch which reduces towards the end of the pin, a particularly good support against bending stress can be ensured with a simultaneous high axial prestressing.
- the slope can go without a kink in a subsequent end of the pin and, for example, parallel-walled, cylindrical area.
- annular body consists of a material of approximately the same strength as the pivot pin, the risk of plastic deformation of one of the two parts is reliably prevented.
- the acting forces and tensions can be distributed evenly between them.
- Such joint or bearing arrangements can be subjected to the axial prestress both axially and because of the large area support intense bending.
- the pin can have a thread at the end of the pin and can be prestressed defined by a corresponding nut.
- a joint arrangement according to the invention is therefore also used on highly loaded yet weight-optimized brackets of firmer parts in receiving openings softer parts, for example within chassis and / or steering parts of motor vehicles, such as in the support of parts of the suspension.
- FIG. 1 is a schematic overview drawing of a joint and / or bearing arrangement according to the invention with a pin held in a control arm and upwardly pointing pin end,
- FIG. 2 is a detail view, approximately corresponding to the section II in Fig. 1,
- FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 before assembly of the joint shell and seal and additionally with a gradation in the conical journal section on its side facing away from the journal end, 4 shows the detail IV in Fig. 3,
- FIG. 5 is a view similar to FIG. 3, but with a continuous pitch in the conical region of the pin and with a pin end projecting beyond this section,
- FIG. 6 is a view similar to FIG. 5, but with a concave configuration of the section supported in the conical disk, FIG.
- FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 but with the convexity of the portion supported in the cone pulley;
- Fig. 8 is a similar view as Fig. 2, but with a pin end towards greater slope in the transition to the narrower section.
- the joint assembly 1 shown in the first embodiment according to Figures 1 and 2 comprises an axially extending and here a total peg-like joint body 2 with a formed for example by a substantially spherical shape condyle 3. This can be held in a - often slotted - joint shell 4 movable , An additional seal 5 for the contact area between joint head 3 and joint shell 4 may be provided to avoid external contamination and to hold a lubricant reservoir.
- joint and / or bearing arrangements 1, 101, 201, 301, 401 according to the invention can be designed in many different ways. In any case, they include for connection between an opening 6 in a relatively soft material and a more solid body 2 an at least partially peg-shaped design of the joint or bearing body 2, 102, 202, 302, 402, in a receiving opening, here a press-in opening 6 of a control arm 7, is firmly halterbar.
- the wishbone 7 consists for example of a relatively soft aluminum, magnesium or cast iron or Schmieden material and may have around the opening 6 only a small amount of material, for example, in a thickness of only two to five millimeters, so as to extent and weight of To keep assembly as low as possible.
- Such a joint arrangement 1, 101, 201, 301, 401 can be pressed in axially with a press fit.
- the joint can be manufactured with diameter tolerances in the range of a few hundredths of a millimeter, as well as the internal dimension of the opening 6 of the female body 7.
- the joint body 2 For its firm support in the opening 6 of the particular chassis or steering part 7 of the joint body 2 according to FIG. 1 comprises at least one in the direction of the condyle 3 opposite pin end 9 tapered section 8. About this, the joint body 2 is indirectly opposite the opening. 6 supported. Since the joint body 2 can be formed considerably harder with respect to the material surrounding the opening 6, for example made of a chromium molybdenum steel, this and the opening 6 an intermediate or closed annular body 10, in particular a conical disk, interposed, both with the edge of the opening 6 and with the tapered portion 8 is in contact.
- the annular body 10 consists of a material of approximately the same strength as the pivot pin 2.
- the conical disk 10a can move in the direction of the journal end 9 over the region 8 supported on the conical disk 10a protrude or, as shown in Fig. 1, completely above its end facing the spigot end 9 17 lie. In both cases, the supported conical region 8 is only in contact with the inner walls of the opening 6 via the conical disk 10, 10a.
- a narrower and at least partially parallel and thus cylindrical or weaker tapering region 11 can adjoin the end 17 of the tapering section 8, which has a sufficiently small diameter to pass through the opening 6 even at its narrowest point and into to be able to open a thread 12 for cooperation with a nut 13 or other clamping element.
- the pin 2 can be axially biased.
- Such a joint and / or bearing arrangement 1 can counteract both radial loads, for example in guide joints, as well as axial and radial loads, for example in support joints.
- a transition 14 between the tapered portion 8 supported on the ring body and the thinner portion 11 adjoining the pin end 9 is located outside the axial extent of the ring body 10 in the direction of the pin end 9.
- the ring body 10 on its inner side can be in complete contact with the tapered section 8, resulting in a large force introduction surface which is not weakened by a bend or similar transition 14, since this transition 14 is outside the Contact surface between the annular body 10 and supported tapered portion 8 of the pin 2 is located.
- the joint arrangement 401 according to FIG. 8 it becomes clear that at the transition 14 from the supported area 8 to the narrower area 11 of the pin 402 there may also be a greater pitch, so that the area 11 does not have to taper slightly overall than the supported area 8.
- the supported in the mounted position on the annular body 10 and tapered region 8 has in a part 8a, which occupies the entire axial extent of the region 8 in the first embodiment of Figure 1 and Figure 2, a uniform pitch angle here relative to the axis 15 of the pin 2 of 15 ° to 20 °.
- the slope of the region 8 is therefore evenly rectilinear in the first embodiment, which is not mandatory, as is carried out in further embodiments.
- the joint arrangement 101 according to the second embodiment according to FIGS. 3 and 4 that, for an intimate, self-locking connection with the conical disk 110, the area 8 of the pin 102 supported thereon is graduated in a section 8a and 8b clamped axially with the conical disk at its end facing away from the pin end 9 an axially parallel portion or portion 8b lesser pitch.
- the region 8a of the pin 2 supported on the ring body 10 in particular a conical disk, can nevertheless carry out a maximum force transmission to the conical disk 10 without being influenced.
- the annular body 10 can be pressed onto the region 8b.
- a gradation 16 on the side facing away from the pin end 9 of the area 8 is harmless for the support of the pin end 9 facing region 8a.
- the tapering region 8 can also have a variable incline, as shown in FIG. 6, which reduces the end of the spigot 9, or a pitch according to FIG. 7 which increases the spigot end 9.
- the pin 302 of the joint or bearing assembly 301 is provided with a convex portion 8, correspondingly, the inner wall of the ring body 310 is formed concave in adaptation thereto.
- a sufficiently large pitch must be present in order to achieve an axial biasing on the clamping element 13 can.
- the shape of the section 8 can therefore be formed both overall hyperbolic and parabolic, with or without gradations, or in other ways, in each case a pin end-side transition 14 to the other, narrower portion 11 outside the support area 8 on the ring body 10, 110, 210, 310 is located.
- connection between the support region 8 and annular body 10, 110, 210, 310 may be formed differently, in addition to the pressing, for example, an adhesive bond may be possible. Also, the connection can be effected at loose concern solely by a seal 5.
- the outer contour of the annular body 10, 10a, 110, 210, 310 facing the inner wall of the receiving opening 6 can be shaped differently and, for example, be parabolic, hyperbolic or conical.
- the annular body 10, 10a, 110, 210, 310 need not be rotationally symmetrical in each case to the journal axis, but can, for example, in a bending stress of the joint or bearing assembly with a preferred direction of force, such as a recurrent bending only in one plane, also be elliptical or otherwise elongated designed to counteract this stress.
- the pin 2, 102, 202, 302, 402 itself can then have an adapted, for example elliptical, cross-section.
- the outer surfaces 18 of the conical disk 10, 10a, 110, 210, 310, which bear directly on the softer component 7, are conceivable in various shape, which should be given an axial and radial support depending on the requirement.
- a large contact surface is also helpful in order to selectively avoid excessive loads on the relatively soft component 7 and the risk of plastic deformation.
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Abstract
Eine Gelenk- und/oder Lageranordnung (1; 101; 201; 301; 401) mit einem einen Gelenkzapfen (2; 102; 202; 302; 402) umfassenden Gelenk- oder Lagerkörper, der in einer Aufnahmeöffnung (6), zum Beispiel einer Einpressöffnung eines Querlenkers (7), fest halterbar ist und hierfür zumindest einen sich in Richtung des Zapfenendes (9) verjüngenden Abschnitt (8) zur zumindest bereichsweisen Abstützung an einem Ringkörper (10; 10a; 110; 210; 310), insbesondere einer Kegelscheibe, aufweist, an den zum Zapfenende (9) hin ein parallelwandiger oder schwächer verjüngender Bereich (11) anschließt, wird so ausgebildet, dass der Übergang (14) zwischen dem an dem Ringkörper (10; 10a; 110; 210; 310) abgestützten, verjüngenden Abschnitt und dem zum Zapfendende (9) schwächer verjüngenden oder zylindrischen Abschnitt (11) außerhalb der axialen Erstreckung des Ringkörpers (10; 10a; 110; 210; 310) gelegen ist .
Description
Gelenk- und/oder Lageranordnung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Gelenk- und/oder Lageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einer oder mehreren derartigen Gelenk- und/oder Lageranordnung(en), insbesondere in Fahrwerks- und/oder Lenkungsteilen.
Bei Gelenkanordnungen, die einen festen Zapfen aus zum Beispiel Stahl aufweisen, der in beispielsweise Radträgern, Querlenkern oder ähnlichen eine Aufnahmeöffnung aufweisenden Trägern aus einem weicheren Material, beispielsweise einem Eisen- oder Aluminiumguss, zu halten ist, stellt sich die Schwierigkeit, eine stabile und toleranzarme Verbindung des Zapfens in der Aufnahmeöffnung zu erreichen, ohne das weichere Material zu sehr zu beanspruchen. Hierfür ist bekannt, eine feste Hülse in den Träger einzupressen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass bei diesem Einpressen hohe Kräfte auf das die Aufnahmeöffnung umgebende Material wirken, die zu einer Aufweitung der Aufnahmeöffnung führen können und, da dort häufig nur wenige Millimeter Material zur Verfügung stehen, den Träger zu sehr schwächen können.
Es ist weiter bekannt, auf den Zapfen eine Kegelscheibe aufzupressen. Der Zapfen weist hierfür einen parallelwandigen Abschnitt auf, auf den die Kegelscheibe derart gepresst ist, dass ein konischer Abschnitt des Zapfens gegenüber einer Schrägfläche der Kegelscheibe durch axialen Zug verspannt werden kann. Die zur Kraftübertragung wirksame schräge Anlagefläche des Zapfens an die Kegelscheibe ist dabei sehr klein, zudem ergibt sich am Übergang zwischen dem konischen Zapfenabschnitt zum axialen Abschnitt des Zapfens eine Schwächung, insbesondere bei auftretender Biegespannung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der Halterung des Zapfens in der Aufnahmeöffnung zu erreichen.
Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Gelenkanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis 13 verwiesen.
Erfindungsgemäß ist erreicht, dass der Gelenkzapfen im Kraftübertragungsbereich frei von einer Schwachstelle bleibt und auch kein Einpressen einer Hülse in die Aufnahmeöffnung durchgeführt werden muss. Der diese umgebende Träger wird daher nur minimiert beansprucht und kann sehr dünn und aus relativ weichem und leichtem Material gebildet sein, zum Beispiel auch einem Leichtmetallguss. Der Ringkörper muss dabei nicht auf den Zapfen aufgepresst sein.
Dennoch kann der sich verjüngende Bereich zumindest in einem Teil seiner axialen Erstreckung einen Steigungswinkel gegenüber der Achse des Zapfens von 15° bis 20° aufweisen und damit auch eine hohe axiale Vorspannung ermöglichen.
Ein Aufpressen des Ringkörpers auf den Zapfen oder eine innige, selbsthemmende Verbindung ist dennoch möglich, wenn der sich verjüngende Bereich abgestuft ist und an seiner dem Zapfenende abgewandten Richtung ein achsparalleler, zylindrischer Abschnitt oder Abschnitt geringerer Steigung ausgebildet ist. Dadurch kann dennoch der auf dem Ringkörper, insbesondere einer Kegelscheibe, abgestützte Bereich des Zapfens unbeeinflusst eine maximale Kraftübertragung auf die Kegelscheibe durchführen. Eine Abstufung an der dem Zapfenende abgewandten Seite ist insofern unschädlich.
Wenn der verjüngende Bereich eine variable, sich zum Zapfenende verringernde Steigung aufweist, kann eine besonders gute Abstützung gegen Biegebeanspruchung bei gleichzeitiger hoher axialer Vorspannung gesichert sein. Die Steigung kann ohne eine Knickstelle in einen zum Zapfenende anschließenden und beispielsweise parallelwandigen, zylindrischen Bereich übergehen.
An die Außenkontur des offenen oder geschlossenen Ringkörpers sind nur geringe Anforderungen zu stellen. Dieser braucht nicht in den Träger der Aufnahmeöffnung eingepresst zu sein, sondern kann beispielsweise auch durch Klebung oder andere Maßnahmen gehalten sein. Dadurch sind auch verschiedene äußere Gestaltungen Außenkontur des Ringkörpers möglich. Beispielsweise kann diese auch parabolisch, hyperbolisch, kegel- oder kugelsegmentförmig sein.
Sofern der Ringkörper aus einem in etwa gleichfesten Material wie der Gelenkzapfen besteht, ist der Gefahr einer plastischen Verformung eines der beiden Teile zuverlässig vorgebeugt. Die wirkenden Kräfte und Spannungen können gleichmäßig zwischen diesen verteilt werden.
Derartige Gelenk- oder Lageranordnungen können mit der axialen Vorspannung sowohl axial als auch wegen der großen flächigen Abstützung intensiv auf Biegung beansprucht werden.
Zur axialen Vorspannung kann der Zapfen am Zapfenende ein Gewinde aufweisen und über eine entsprechende Mutter definiert vorspannbar sein.
Eine erfindungsgemäße Gelenkanordnung ist damit auch an hochbelasteten und dennoch gewichtsoptimierten Halterungen festerer Teile in Aufnahmeöffnungen weicherer Teile einsetzbar, zum Beispiel innerhalb von Fahrwerks- und/oder Lenkungsteilen von Kraftfahrzeugen, etwa bei der Abstützung von Teilen der Radaufhängung.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Übersichtszeichnung einer erfindungsgemäßen Gelenk- und/oder Lageranordnung mit in einem Querlenker gehaltenem Zapfen und nach oben weisendem Zapfenende,
Fig. 2 eine Detailansicht, etwa entsprechend dem Ausschnitt II in Fig. 1,
Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 vor Montage der Gelenkschale und Dichtung und mit zusätzlich einer Abstufung im kegelförmigen Zapfenabschnitt auf seiner dem Zapfenende abgewandten Seite,
Fig. 4 den Ausschnitt IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, jedoch mit durchgehender Steigung im konischen Bereich des Zapfens und mit einer zum Zapfenende über diesen Abschnitt hinausragenden Kegelscheibe,
Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 5, jedoch mit konkaver Ausbildung des in der Kegelscheibe abgestützten Abschnitts,
Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6, jedoch mit konvexer Ausbildung des in der Kegelscheibe abgestützten Abschnitts,
Fig. 8 eine ähnliche Abbildung wie Fig. 2, jedoch mit einer zum Zapfenende hin größeren Steigung im Übergang zum schmaleren Abschnitt.
Die im ersten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 dargestellte Gelenkanordnung 1 umfasst einen axial erstreckten und hier insgesamt zapfenartig ausgebildeten Gelenkkörper 2 mit einem beispielsweise durch eine im wesentlichen kugelförmige Ausformung gebildeten Gelenkkopf 3. Dieser kann in einer - häufig geschlitzten - Gelenkschale 4 beweglich gehalten sein. Eine zusätzliche Abdichtung 5 für den Kontaktbereich zwischen Gelenkkopf 3 und Gelenkschale 4 kann zur Vermeidung einer äußeren Verschmutzung und zum Halten eines Schmiermittelreservoirs vorgesehen sein.
Erfindungsgemäße Gelenk- und/oder Lageranordnungen 1, 101, 201, 301, 401 können jedoch in verschiedenster Weise ausgebildet sein. In jedem Fall umfassen sie zur Verbindung zwischen einer Öffnung 6 in einem relativ weichen Material und
einem festeren Körper 2 eine zumindest bereichsweise zapfenförmige Ausbildung des Gelenk- oder Lagerkörpers 2, 102, 202, 302, 402, der in einer Aufnahmeöffnung, hier einer Einpressöffnung 6 eines Querlenkers 7, fest halterbar ist. Der Querlenker 7 besteht beispielsweise aus einem relativ weichen Aluminium-, Magnesium- oder Eisenguss- oder -Schmiedematerial und kann rund um die Öffnung 6 nur wenig Material aufweisen, zum Beispiel in einer Stärke von nur zwei bis fünf Millimetern, um damit Ausmaß und Gewicht der Baueinheit so gering wie möglich zu halten.
Eine solche Gelenkanordnung 1, 101, 201, 301, 401 kann mit einer Presspassung axial eingepresst werden. Das Gelenk kann mit Durchmessertoleranzen im Bereich einiger Hundertstelmillimeter gefertigt sein, ebenso das Innenmaß der Öffnung 6 des aufnehmenden Körpers 7.
Für seine feste Abstützung in der Öffnung 6 des insbesondere Fahrwerks- oder Lenkungsteils 7 umfasst der Gelenkkörper 2 nach Fig. 1 zumindest einen sich in Richtung des dem Gelenkkopf 3 entgegengelegenen Zapfenendes 9 verjüngenden Abschnitt 8. Über diesen ist der Gelenkkörper 2 mittelbar gegenüber der Öffnung 6 abgestützt. Da der Gelenkkörper 2 gegenüber dem die Öffnung 6 umgebenden Material erheblich härter ausgebildet sein kann, zum Beispiel aus einem Chrom- Molybdän-Stahl bestehen kann, ist diesem und der Öffnung 6 ein offener oder geschlossener Ringkörper 10, insbesondere eine Kegelscheibe, zwischengeschaltet, die sowohl mit dem Rand der Öffnung 6 als auch mit dem verjüngenden Abschnitt 8 in Kontakt steht. Der Ringkörper 10 besteht aus einem in etwa gleichfesten Material wie der Gelenkzapfen 2.
Wie in Fig. 5 sichtbar ist, kann die Kegelscheibe 10a in Richtung des Zapfenendes 9 über den an der Kegelscheibe 10a abgestützten Bereich 8
hinausragen oder, wie in Fig. 1 dargestellt, vollständig oberhalb von seinem dem Zapfenende 9 zugewandten Ende 17 liegen. In beiden Fällen ist der abgestützte konische Bereich 8 nur über die Kegelscheibe 10, 10a in Kontakt mit den Innenwandungen der Öffnung 6.
Zum Zapfenende 9 hin kann an das Ende 17 des sich verjüngenden Abschnitts 8 ein schmalerer und zumindest teilweise paralleler und somit zylindrischer oder schwächer verjüngender Bereich 11 anschließen, der einen hinreichend geringen Durchmesser hat, um die Öffnung 6 auch an ihrer schmälsten Stelle zu durchgreifen und in ein Gewinde 12 zur Zusammenwirkung mit einer Mutter 13 oder einem anderen Spannelement münden zu können. Hierüber kann der Zapfen 2 axial vorspannbar sein. Eine solche Gelenk- und oder Lageranordnung 1 kann sowohl radialen Belastungen, etwa in Führungsgelenken, als auch axialen und radialen Belastungen, zum Beispiel in Traggelenken, entgegenwirken.
Für hohe Belastungen ist eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem verjüngenden Bereich 8 und dem Ringkörper 10 erforderlich.
Erfindungsgemäß ist hierfür ein Übergang 14 zwischen dem an dem Ringkörper abgestützten, verjüngenden Abschnitt 8 und dem zum Zapfendende 9 anschließenden, dünneren Abschnitt 11 außerhalb der axialen Erstreckung des Ringkörpers 10 in Richtung Zapfenende 9 gelegen. Dadurch kann (siehe Fig. 2) hier der Ringkörper 10 an seiner Innenseite vollständig Kontakt zu dem verjüngenden Abschnitt 8 haben, so dass sich eine große Krafteinleitungsfläche ergibt, die nicht von einem Knick oder dergleichen Übergang 14 geschwächt ist, da dieser Übergang 14 außerhalb der Kontaktfläche zwischen Ringkörper 10 und abgestütztem verjüngendem Abschnitt 8 des Zapfens 2 liegt.
In der Gelenkanordnung 401 nach Fig. 8 wird deutlich, dass am Übergang 14 vom abgestützten Bereich 8 zum schmaleren Bereich 11 des Zapfens 402 auch eine größere Steigung vorliegen kann, so dass der Bereich 11 nicht insgesamt schwächer verjüngen muss als der abgestützte Bereich 8.
Der in montierter Stellung an dem Ringkörper 10 abgestützte und verjüngende Bereich 8 hat in einem Teil 8a, der im ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und Figur 2 die ganze axiale Erstreckung des Bereichs 8 einnimmt, einen hier gleichmäßigen Steigungswinkel gegenüber der Achse 15 des Zapfens 2 von 15° bis 20° aufweist. Die Steigung des Bereichs 8 ist daher im ersten Ausführungsbeispiel gleichmäßig geradlinig, was nicht zwingend ist, wie in weiteren Ausführungsbeispielen ausgeführt ist.
Je kleiner der Steigungswinkel des Bereichs 8 ist, desto eher ist auch ein Aufpressen des hier als Kegelscheibe ausgebildeten Ringkörpers 10 ermöglicht, ohne dass dieser von dem Zapfen 2 abrutschen könnte.
Hierfür ist für die Gelenkanordnung 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4 vorgesehen, dass für eine innige, selbsthemmende Verbindung mit der Kegelscheibe 110 der daran abgestützte Bereich 8 des Zapfens 102 abgestuft 16 ist in einen axial mit der Kegelscheibe verspannten Abschnitt 8a und an seiner dem Zapfenende 9 abgewandten Richtung einen achsparallelen Abschnitt oder Abschnitt 8b geringerer Steigung. Dadurch kann dennoch der auf dem Ringkörper 10, insbesondere einer Kegelscheibe, abgestützte Bereich 8a des Zapfens 2 unbeeinflusst eine maximale Kraftübertragung auf die Kegelscheibe 10 durchführen. Auf den Bereich 8b kann hingegen der Ringkörper 10 aufgepresst sein. Eine Abstufung 16 an der dem Zapfenende 9 abgewandten Seite
des Bereichs 8 ist unschädlich für die Abstützung des dem Zapfenende 9 zugewandten Bereiches 8a.
Zusätzlich oder alternativ zur Abstufung 16 kann der verjüngende Bereich 8 auch eine variable, sich zum Zapfenende 9 verringernde Steigung gemäß Figur 6 oder eine zum Zapfenende 9 vergrößernde Steigung gemäß Figur 7 aufweisen.
In der konkaven Ausbildung der Gelenk- oder Lageranordnung 202 nach Fig. 6 kann der Bereich 8 ohne jede Knickstelle oder andere Schwächung in den zum Zapfenende 9 anschließenden schmaleren Bereich 11 übergehen. Die hier eingezeichnete Nut ist dabei rein fertigungstechnisch bedingt und liegt zudem axial weit außerhalb des abgestützten Abschnitts 8. Die der Außenwandung des Gelenkzapfens 202 zugewandte Innenkontur des Ringkörpers 210 ist in Anpassung an den abgestützten verjüngenden Bereich 8 des Gelenkzapfens 202 mit einer zum Gelenkzapfen 202 komplementären konvexen Ausbildung versehen.
Genau umgekehrt sind die Verhältnisse in der Ausbildung nach Fig. 7: Hier ist der Zapfen 302 der Gelenk- oder Lageranordnung 301 mit einem konvexen Abschnitt 8 versehen, entsprechend ist die Innenwandung des Ringkörpers 310 in Anpassung hieran konkav ausgebildet.
In jedem Fall muss zumindest in einem Teilbereich des Abschnitts 8 eine hinreichend große Steigung vorliegen, um ein axiales Vorspannen über das Spannelement 13 erreichen zu können.
Die Form des Abschnitts 8 kann daher insgesamt sowohl hyperbolisch als auch parabolisch, mit oder ohne Abstufungen, oder auch in anderer Weise ausgebildet sein, wobei in jedem Fall ein zapfenendseitiger Übergang 14 zum weiteren,
schmaleren Abschnitt 11 außerhalb des Abstützungsbereichs 8 am Ringkörper 10, 110, 210, 310 liegt.
Die Verbindung zwischen Abstützungsbereich 8 und Ringkörper 10, 110, 210, 310 kann verschieden ausgebildet sein, neben dem Aufpressen kann zum Beispiel auch eine Klebeverbindung möglich sein. Auch kann die Verbindung bei losem Anliegen allein durch eine Abdichtung 5 bewirkt werden.
Ebenso kann die der Innenwandung der Aufnahme Öffnung 6 zugewandte Außenkontur des Ringkörpers 10, 10a, 110, 210, 310 verschieden geformt und zum Beispiel parabolisch, hyperbolisch oder kegelförmig sein.
Der Ringkörper 10, 10a, 110, 210, 310 muss dabei nicht in jedem Fall rotationssymmetrisch zur Zapfenachse ausgebildet sein, sondern kann zum Beispiel bei einer Biegebeanspruchung der Gelenk- oder Lageranordnung mit einer Vorzugskraftrichtung, etwa bei einer immer wiederkehrenden Biegung nur in einer Ebene, auch elliptisch oder in anderer Weise langgestreckt zur Entgegenwirkung gegen diese Beanspruchung ausgebildet sein. Auch der Zapfen 2, 102, 202, 302, 402 selbst kann dann einen angepassten, zum Beispiel elliptischen, Querschnitt aufweisen.
Auch die Außenflächen 18 der Kegelscheibe 10, 10a, 110, 210, 310, die direkt am weicheren Bauteil 7 anliegen, sind in verschiedenartiger Ausformung vorstellbar, wobei je nach Anforderung eine axiale und radiale Abstützung gegeben sein sollte. Zudem ist auch hier eine große Kontaktfläche hilfreich, um punktuell zu große Belastungen des relativ weichen Bauteiles 7 und die Gefahr plastischer Verformungen zu vermeiden.
Bezugszeichenliste
Gelenk- oder Lageranordnung (1O1;2O1, 301,401]
Gelenk- oder Lagerkörper (102,202,302,402)
Gelenkkopf
Gelenkschale
Abdichtung
Einpressöffnung
Querlenker verjüngender Bereich
Zapfenende
Ringkörper (10a;110;210;310) zylindrischer Bereich
Gewinde
Mutter
Übergang
Achse
Abstufungskante
Ende des Bereichs 8
Außenfläche der Kegelscheibe
Claims
1. Gelenk- und/oder Lageranordnung (1; 101; 201; 301; 401) mit einem einen Gelenkzapfen (2; 102; 202; 302; 402) umfassenden Gelenk- oder Lagerkörper, der in einer Aufnahme Öffnung (6), zum Beispiel einer Einpressöffnung eines Querlenkers (7), fest halterbar ist und hierfür zumindest einen sich in Richtung des Zapfenendes (9) verjüngenden Abschnitt (8) zur zumindest bereichsweisen Abstützung an einem Ringkörper (10; 10a; 110; 210; 310), insbesondere einer Kegelscheibe, aufweist, an den zum Zapfenende (9) hin ein zumindest teilweise zylindrischer oder sich vergleichsweise zu dem Abschnitt (8) schwächer verjüngender Bereich (11) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (14) zwischen dem an dem Ringkörper (10; 10a; 110; 210; 310) abgestützten, sich verjüngenden Abschnitt und dem zum Zapfendende (9) sich schwächer verjüngenden oder zylindrischen Abschnitt (11) außerhalb der axialen Erstreckung des Ringkörpers (10; 10a; 110; 210; 310) gelegen ist.
2. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass der Gelenkzapfen (2; 102; 202; 302; 402) aus einem gegenüber dem die Aufnahmeöffnung (6) umgebenden Material festeren Werkstoff gebildet ist.
3. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Bereich (8) zumindest in einem Teil seiner axialen Erstreckung einen Steigungswinkel gegenüber der Achse (15) des Zapfens von 15° bis 20° aufweist.
4. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Bereich (8) abgestuft (16) ist und an seiner dem Zapfenende (9) abgewandten Richtung einen zylindrischen Abschnitt oder Abschnitt (8b) mit vergleichsweise geringerer Steigung aufweist.
5. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Bereich (8) eine variable, sich zum Zapfenende (9) verringernde oder zunehmende Steigung aufweist.
6. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der abstützende Ringkörper (10; 10a; 110; 210; 310) sowohl mit einer Innenwandung der Aufnahme Öffnung (6) als auch mit einer Außenwandung des Gelenkzapfens (2; 102; 202; 302; 402) in Kontakt steht.
7. Gelenk- und/oder Lager anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die der Außenwandung des Gelenkzapfens (2; 102; 202; 302; 402) zugewandte Außenkontur des Ringkörpers (10; 10a; 110; 210; 310) in Anpassung an den abgestützten verjüngenden Bereich (8) des Gelenkzapfens (2; 102; 202; 302; 402) im wesentlichen kegelförmig mit einem zum Gelenkzapfen (2; 102; 202; 302; 402) in seinem abgestützten Bereich (8) komplementären Steigungswinkel ausgebildet ist.
8. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gelenkzapfen (2; 102; 202; 302; 402) zugewandte Innenkontur des Ringkörpers (10; 10a; 110; 210; 310) parabolisch, hyperbolisch oder kegelförmig ist.
9. Gelenk- und/oder Lager anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (10; 10a; 110; 210; 310) aus einem in etwa gleichfesten Material wie der Gelenkzapfen (2; 102; 202; 302; 402) besteht.
10. Gelenk- und/oder Lager anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Gelenk- und/oder Lageranordnung sowohl axial als auch radial auf Biegung beanspruchbar ist.
11. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (10; 10a; 110; 210; 310) zur Entgegenwirkung gegen eine Vorzugsrichtung der Beanspruchung eine von einer Rotationssymmetrie abweichende Langerstreckung aufweist.
12. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (6) aus einem Lenker oder Träger (7) aus Gussmaterial ausgenommen ist.
13. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (2; 102; 202; 302; 402) über ein dem Zapfenende (9) zugeordnetes Gewinde (12) und Spannelement (13) axial vorspannbar ist.
14. Kraftfahrzeug mit zumindest einer Gelenk- und/oder Lageranordnung (1; 101; 201; 301) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, insbesondere innerhalb von Fahrwerks- und/oder Lenkungsteilen.
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