WO2006056171A1 - Gelenk- und/oder lageranordnung - Google Patents

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WO2006056171A1
WO2006056171A1 PCT/DE2005/002080 DE2005002080W WO2006056171A1 WO 2006056171 A1 WO2006056171 A1 WO 2006056171A1 DE 2005002080 W DE2005002080 W DE 2005002080W WO 2006056171 A1 WO2006056171 A1 WO 2006056171A1
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joint
force
arrangement according
bearing arrangement
shell
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PCT/DE2005/002080
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Klaus Bröker
Gerald Haukap
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • 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
    • F16C11/0614—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part of the joint being open on two sides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/02—Sliding-contact bearings
    • F16C23/04—Sliding-contact bearings self-adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00—Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/63—Frangible connections

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.
  • EP 0 505 719 B1 shows a joint arrangement which has a partially spherical joint body which is movable in the mounted state in a joint shell. This is secured at its axially outer ends via pressure rings against extract.
  • Such hinge assemblies can be used to meet high requirements with external radial tolerances of a few hundredths of a millimeter and can be forced into an outer sleeve body, such as an end portion of a wheel carrier or strut, with high axial forces of typically ten to fifteen kilonewtons.
  • the sleeve body Even with an equally accurate manufacture of the sleeve body, it may come to a cover with a radially inwardly acting force, which is passed directly to the joint shell on the inner wall of the joint housing of this joint housing via the direct contact of the joint shell.
  • a comparatively hard and brittle high-performance plastic for example, a PEEK plastic that meets high pressure-heat requirements and therefore often compared to a POM plastic prone to flow above about 8O 0 C, this leads to adverse influence on the joint properties by, for example, greater compressive force on the joint body, which changes the torque to move the joint body and thus in a vehicle ride comfort , or even breaks or cracks in the joint socket.
  • the invention is based on the problem to avoid damage or use restrictions by the action of a radial inward force during pressing.
  • a load of the joint shell by radial force during pressing is at least almost completely avoided.
  • the radial force is prevented by deformation of at least a portion of the force compensation element of the joint shell, so that it can remain unaffected even in very brittle and thin-walled training.
  • the force compensation element is effective once when pressing the joint and / or bearing assembly into a sleeve body, it is prevented that occur during operation too high path tolerances without external force in the joint assembly.
  • the effective only during pressing tolerance compensation can be made possible in particular by a plastic deformability with radial force application.
  • the inner wall of the housing can be involved in the deformation by the deformable region presses in radially inwardly pointing force application of the housing in the inner wall.
  • the deformable region can then itself have a high strength, which in particular is at least as great as that of the joint shell, so that a new weak point is not created by the force compensation element.
  • Particularly low can be formed as at least an outwardly projecting ring or ring segment projection, so that this projection serves as a support on the inner wall and the rest of the force-compensating element at least in the unloaded condition is not applied to the entire surface of the inner wall, but during pressing to the deformable region this support can swing slightly.
  • the force compensation element is interposed joint housing and joint shell and can be both a large area in contact with an inner wall of the joint housing and with an outer wall of the joint shell and thereby prevent radially inwardly acting force from the joint shell.
  • the force-balancing element can surround the joint shell like a sleeve over almost the entire length of the joint arrangement, so that the joint shell nowhere has a direct contact with the inner wall of the joint housing. This can on the outside - as well as the intended for receiving the fully assembled joint assembly sleeve body inside - parallel walls be formed without conicity.
  • two force-equalizing elements may be provided axially spaced from one another, wherein in the intermediate region, the joint shell must not have contact with the joint housing in order to prevent transmission of radial force from the housing into the joint shell.
  • the joint shell may be formed there resiliently and, for example, on the side facing the joint body having an annular channel as a lubricant reservoir, which simultaneously provides a radially inwardly facing deformation path.
  • a joint arrangement according to the invention can be claimed both on rotation about the pin axis in the manner of a bearing as well as on bending and thus versatile, for example within chassis and / or steering parts of motor vehicles, for example for connection of spring struts or for supporting wheels over more or less transversely arranged handlebars in multi-link axles.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a joint according to the invention with two axially spaced and rounded to the joint shell force-equalizing elements,
  • FIG. 2 shows a view similar to FIG. 1 with two force compensation elements running straight at an angle to the joint shell
  • FIG. 3 shows a view similar to FIG. 2 with two force compensation elements formed as polygons for the joint shell
  • FIG. 3 shows a view similar to FIG. 2 with two force compensation elements formed as polygons for the joint shell
  • FIG. 4 shows a similar view as FIG. 3 with two spring-like and separate from end rings force compensation elements
  • FIG. 7 shows a view similar to FIG. 6 with a complete progression of a force compensation element
  • FIG. 8 is a view similar to FIG. 7 of an embodiment with an intermediate layer, FIG.
  • FIG. 9 shows a view similar to FIG. 8 of an embodiment with three protruding annular formations of the force compensation element, FIG.
  • FIG. 10 is a view similar to FIG. 8 of an embodiment with a wave profile on the force compensation element.
  • the joint arrangement 1 shown in FIG. 1 comprises an axially extended joint body 2 with a substantially spherical shape 3 in the axially middle region. This is held movably in a joint shell 4, which is often slotted, the radial outer surface 5 of the joint shell 4 according to FIG forms on average a rounding, the three-dimensional axis 6 rotates.
  • the inner surface 7 of the joint shell 4 is in this example in section through a polygon approximated, resulting in the kinks annular circulating lubricant reservoirs 8, which is not mandatory.
  • the joint shell 4 can be designed to save costs and weight overall made of plastic, being increasingly used to meet high pressure-temperature requirements relatively hard and brittle PEEK plastics instead of the softer, but at high temperatures to flow prone POM plastics.
  • the space between the joint body 2 and the joint shell 4 is at least partially filled with a lubricant which serves to reduce friction between the contact surfaces.
  • the lubrication can be provided in particular for the entire projected life of the joint 1.
  • a hinge assembly 1 also act in the manner of a bearing and is also referred to here generally as a joint and / or bearing assembly.
  • the joint shell 4 is radially further outwardly surrounded by a sleeve-shaped joint housing 9, the axial ends 10 can be closed after assembly of the joint 1, for example by a roll forming.
  • a joint 1 can therefore also be referred to collectively as a sleeve joint and in a step following its assembly with a press fit at an axial compressive force of typically several to several tens of kilonewtons into a surrounding sleeve body - not shown here -, such as a through hole forming end portion a wheel carrier or a strut mount, are pressed axially.
  • the sleeve joint 1 can be made with diameter tolerances in the range of a few hundredths of a millimeter, as well as the internal dimension of the receiving sleeve body.
  • at least one force compensation element against radial stress is arranged radially between the surrounding joint housing 9 and the joint shell 4, according to FIG. 1 two mutually axially spaced force compensation elements 11, 12. These stand both with the radially inner wall of the joint housing 9 and with the outer wall the joint shell 4 in contact.
  • the force compensation elements 11, 12 are effective at an overlap between the surrounding sleeve body and the pressed-in joint 1 and thereby ensure a holding radially inwardly acting force from the joint shell 4.
  • FIGS. 5 and 6 the region 13, 14 of the principle of equal force compensation elements 211, 212 according to FIG. 3 is shown in detail:
  • a force acting radially in the direction of the arrow c two effects of different strength can be selected depending on the material selection and pairing
  • this area 14 may dig into the inner wall of the surrounding joint housing 9, so that it participates in the deformation.
  • external force is kept away from the further inner joint shell 4 without significant change of direction. This remains therefore with sufficient accuracy of fit of joint 1 and sleeve body deformation. The torque therefore remains at least almost independent of the press-in coverage.
  • the force-balancing elements 11, 12 can remain free of deformation outside the regions 13, 14, whereby the gap 15 between the elements 11, 12 and the joint housing 9 can be reduced by the radial force.
  • the areas 13, 14 then serve as supports, around which the elements 11, 12 swivel in with a radial introduction of force and act like a spring.
  • the joint 1 maintains its exact tolerances of the joint shell 4 and takes place without an external introduction of force no change in the direction of parts in the joint 1.
  • This is ensured in a plastic deformation of the regions 13, 14 in particular when the force compensation elements 11, 12 have at least the strength of the joint shell 4 and thus even outside of the deformable regions 13, 14 provide a stable support of the joint shell 4 unaffected by the pressing force.
  • the force compensation elements 11, 12 can be integrally formed with each one axial securing effect end rings, which engage in grooves 16 of the joint housing 9 and are secured against axial withdrawal by rolling the edge portions 10. This one-piece reduces the number of parts used.
  • the bearing shell 104 has a rectilinear outer surface, but is unchanged on its inner surface 7 with respect to FIG.
  • the force compensation elements 111, 112 are adapted only to the changed outer contour of the joint shell 4, without being changed in their function.
  • the outer surface 205 of the joint shell 204 is also formed like the inner surface 7 polygonal.
  • the force compensation elements 211, 212 are adapted thereto.
  • the joint 301 shows as force compensation elements 311, 312 two spring rings, which are elastically deformable as a whole and no separate deformable portions 13, 14 need. They are here separated from the axial end rings 317, 318 formed. Again, however, could alternatively be a one-piece.
  • the deformation of the force compensation elements 311, 312 takes place here elastic and can therefore be effective during operation.
  • the force compensation elements 11, 12, 111, 112, 211, 212 only intercept radial force during the pressing in and do not carry out any radial paths in the subsequent operation which would make the force-over-travel curve of the joint flatter.
  • the force compensation element 412 is provided with an elastically deformable intermediate layer to the wall of the joint housing 9.
  • an intermediate layer ensures that even without Outside force introduction a way of the parts 2, 204 in the direction of the arrows a, b is possible and so far puts the force-displacement curve very flat. On the other hand, the curve remains almost the same even over a high stress, so that the quality of the joint does not change.
  • the deformable regions are again formed as formations of the force compensation elements 512, 612, in this case as three sawtooth-like ring formations 514 or three circumferential wave combs 614. These need not always be the same height ,
  • the joint shell 4, 104, 204, 304 over its entire axial course either no contact with the inner wall of the surrounding joint housing 9, or is at a possible contact surface - not shown - as by a bead on the opposite, the joint body 2 facing side radially inward yielding.
  • a radial inward force on the joint housing 9 is therefore for the function of the joint shell 4, 104, 204, 304 in any case not limiting. This is not reduced in width and thus exerts no increased pressure on the joint body 2.

Abstract

Bei einer Gelenk- und/oder Lageranordnung (l;101;201;30l) zum Einpressen in einen umgebenden Hülsenkörper, insbesondere einen Endbereich eines Radträgers oder Federbeins, wobei die Gelenk- und/oder Lageranordnung (l;101;201;301) einen gegenüber einer Gelenkschale (4;104;204;304) beweglichen Gelenkkörper (2) und ein die Gelenkschale (4;104;204;304] haltendes Gelenkgehäuse umfaßt, wird zumindest ein Kraftausgleichselement (11,12;111,112;211,212;311,312;412;512;612) vorgesehen, das eine auf das Gelenkgehäuse (9) beim Einpressen mit einer radialen Komponente einwirkende Kraft mit Verformung zumindest eines Teilbereichs (I3,14;412a;514;614) von der Gelenkschale (4;104; 204;304) abhält.

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.
Die EP 0 505 719 Bl zeigt eine Gelenkanordnung, die einen bereichsweise kugelförmigen Gelenkkörper aufweist, der im montierten Zustand in einer Gelenkschale beweglich ist. Diese ist an ihren axial äußeren Enden über Druckringe gegen Auszug gesichert. Solche Gelenkanordnungen können für hohe Anforderungen mit radialen Außentoleranzen von wenigen Hundertstelmillimetern eingesetzt und können mit hohen axialen Kräften von typisch zehn bis fünfzehn Kilonewton in einen äußeren Hülsenkörper, etwa einen Endbereich eines Radträgers oder eines Federbeins, eingepreßt werden. Auch bei einer ebenso genauen Fertigung des Hülsenkörpers kann es dabei zu einer Überdeckung mit einer radial einwärts wirkenden Kraft kommen, die über die direkte Anlage der Gelenkschale an der Innenwandung des Gelenkgehäuses von diesem Gelenkgehäuse unmittelbar auf die Gelenkschale weitergeleitet wird. Insbesondere wenn für diese ein vergleichsweise harter und spröder Hochleistungskunststoff eingesetzt wird, zum Beispiel ein PEEK-Kunststoff , der hohe Druck-Wärme-Anforderungen erfüllt und daher häufig gegenüber einem oberhalb von ca. 8O0C zum Fließen neigenden POM-Kunststoff zu bevorzugen ist, führt dies zu nachteiliger Beeinflussung der Gelenkeigenschaften durch zum Beispiel größere Preßkraft auf den Gelenkkörper, was das Drehmoment zur Bewegung des Gelenkkörpers und damit in einem Fahrzeug den Fahrkomfort verändert, oder gar Brüche oder Risse in der Gelenkschale.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, Beschädigungen oder Gebrauchseinschränkungen durch die Einwirkung einer radialen Einwärtskraft beim Einpressen zu vermeiden.
Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Gelenkanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis 14 verwiesen.
Durch ein erfindungsgemäßes Kraftausgleichselement ist eine Belastung der Gelenkschale durch radiale Kraft beim Einpressen zumindest nahezu vollständig vermieden. Die radiale Kraft wird über Verformung zumindest eines Teilbereichs des Kraftausgleichselements von der Gelenkschale abgehalten, so daß diese auch bei selbst sehr spröder und dünnwandiger Ausbildung unbeeinflußt bleiben kann.
Wenn das Kraftausgleichselement einmalig beim Einpressen der Gelenk- und/oder Lageranordnung in einen Hülsenkörper wirksam ist, ist verhindert, daß im laufenden Betrieb zu hohe Wegtoleranzen auch ohne äußere Kraftbeanspruchung in der Gelenkanordnung auftreten. Der nur beim Einpressen wirksame Toleranzausgleich kann insbesondere durch eine plastische Verformbarkeit bei radialer Krafteinleitung ermöglicht sein. Dabei kann die Innenwandung des Gehäuses an der Verformung beteiligt sein, indem der verformbare Bereich bei radial einwärts weisender Kraftbeaufschlagung des Gehäuses in dessen Innenwandung eindrückt. Der verformbare Bereich kann dann selbst eine hohe Festigkeit aufweisen, die insbesondere zumindest so groß wie die der Gelenkschale ist, damit nicht durch das Kraftausgleichselement eine neue Schwachstelle entsteht.
Besonders günstig kann dabei der verformbare Bereich als zumindest ein nach außen vorstehender Ring- oder Ringsegmentvorsprung ausgebildet sein, so daß dieser Vorsprung als Auflager an der Innenwandung dient und der Rest des Kraftausgleichselements zumindest im unbelasteten Zustand nicht vollflächig an der Innenwandung anliegt, sondern beim Einpressen um dieses Auflager geringfügig schwenken kann.
Das Kraftausgleichselement ist Gelenkgehäuse und Gelenkschale zwischengeschaltet und kann sowohl mit einer Innenwandung des Gelenkgehäuses als auch mit einer Außenwandung der Gelenkschale großflächig in Kontakt stehen und dadurch radial einwärts wirkende Kraft von der Gelenkschale abhalten. Insbesondere kann das Kraftausgleichselement die Gelenkschale hülsenartig über nahezu die gesamte Länge der Gelenkanordnung umgeben, so daß die Gelenkschale nirgendwo einen direkten Kontakt mit der Innenwandung des Gelenkgehäuses hat. Dieses kann außenseitig - ebenso wie der zur Aufnahme der fertig montierten Gelenkanordnung vorgesehene Hülsenkörper innenseitig - parallelwandig ohne Konizität ausgebildet sein.
Alternativ können auch beispielsweise zwei Kraftausgleichselemente axial zueinander beabstandet vorgesehen sein, wobei auch dann im Zwischenbereich die Gelenkschale keinen Kontakt zum Gelenkgehäuse haben muß, um eine Übertragung von Radialkraft aus dem Gehäuse in die Gelenkschale zu verhindern. Sofern im Abstandsraum ein Kontakt der Gelenkschale zur Innenwandung des Gehäuses besteht, kann die Gelenkschale dort elastisch federnd ausgebildet sein und zum Beispiel auf der dem Gelenkkörper zugewandten Seite einen Ringkanal als Schmiermittelreservoir aufweisen, der gleichzeitig einen radial einwärts weisenden Verformungsweg bereitstellt.
Neben der plastischen ist auch eine elastische Verformung des Kraftausgleichs- elements möglich, die auch eine Federkraft im Kraftausgleichselement ermöglicht.
Eine erfindungsgemäße Gelenkanordnung kann sowohl auf Rotation um die Zapfenachse nach Art eines Lagers als auch auf Biegung beanspruchbar und somit vielseitig einsetzbar sein, zum Beispiel innerhalb von Fahrwerks- und/oder Lenkungsteilen von Kraftfahrzeugen, zum Beispiel zur Anbindung von Federbeinen oder zur Abstützung von Rädern über mehr oder weniger quer angeordnete Lenker in Multilenkerachsen.
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 längsschnittliche Ansicht einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Gelenks mit zwei axial zueinander beabstandeten und zur Gelenkschale hin gerundeten Kraftausgleichselementen,
Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 mit zwei zur Gelenkschale hin geradlinig schräg verlaufenden Kraftausgleichselementen, Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 mit zwei zur Gelenkschale als Polygonzüge ausgeformten Kraftausgleichselementen,
Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 mit zwei federartig und von Abschlußringen getrennten Kraftausgleichselementen,
Fig. 5 das Detail V in Fig. 3,
Fig. 6 das Detail VI in Fig. 5,
Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6 mit vollständigem Verlauf eines Kraftausgleichselements,
Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 7 einer Ausführung mit einer Zwischenlage,
Fig. 9 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 8 einer Ausführung mit drei vorstehenden Ringanformungen des Kraftausgleichselements,
Fig. 10 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 8 einer Ausführung mit einem Wellenprofil am Kraftausgleichselement.
Die in Figur 1 dargestellte Gelenkanordnung 1 umfaßt einen axial erstreckten Gelenkkörper 2 mit einer im axial mittleren Bereich im wesentlichen kugelförmigen Ausformung 3. Diese ist in einer - häufig geschlitzten - Gelenkschale 4 beweglich gehalten, wobei die radiale Außenfläche 5 der Gelenkschale 4 nach Fig. 1 im Schnitt eine Rundung ausbildet, die dreidimensional die Achse 6 umläuft. Die Innenfläche 7 der Gelenkschale 4 ist in diesem Beispiel im Schnitt durch einen Polygonzug angenähert, wobei sich in den Knickstellen ringförmig umlaufende Schmiermittelreservoirs 8 ergeben, was nicht zwingend ist. Die Gelenkschale 4 kann zur Kosten- und Gewichtsersparnis insgesamt aus Kunststoff ausgebildet sein, wobei zunehmend zum Erfüllen hoher Druck-Temperatur-Anforderungen relativ harte und spröde PEEK-Kunststoffe anstelle der weicheren, jedoch bei hohen Temperaturen zum Fließen neigenden POM-Kunststoffe eingesetzt werden.
Der Raum zwischen dem Gelenkkörper 2 und der Gelenkschale 4 ist hier zumindest teilweise mit einem Schmiermittel befüllt, das zur Reibungsverringerung zwischen den Kontaktflächen dient. Die Schmierung kann insbesondere für die gesamte projektierte Lebensdauer des Gelenks 1 vorgesehen sein.
Die Bewegung des Gelenkkörpers 2 kann sowohl eine Auslenkung in Richtung der Pfeile a, b als auch eine Rotation um die Achse 6 des Zapfens 2 sein. Daher kann eine solche Gelenkanordnung 1 auch nach Art eines Lagers wirken und wird hier auch allgemein als Gelenk- und/oder Lageranordnung bezeichnet.
Die Gelenkschale 4 ist radial weiter außen von einem hülsenförmigen Gelenkgehäuse 9 umgeben, dessen axiale Enden 10 nach Montage des Gelenks 1 zum Beispiel durch eine Rollumformung geschlossen werden können. Ein solches Gelenk 1 kann daher insgesamt auch als Hülsengelenk bezeichnet werden und in einem auf seine Montage folgenden Schritt mit einer Preßpassung bei einer axialen Preßkraft von typisch einigen bis einigen zehn Kilonewton in einen umgebenden Hülsenkörper - hier nicht gezeichnet -, etwa einen eine Durchgangsbohrung bildenden Endbereich eines Radträgers oder eine Federbeinaufnahme, axial eingepreßt werden. Das Hülsengelenk 1 kann mit Durchmessertoleranzen im Bereich einiger Hundertstelmillimeter gefertigt sein, ebenso das Innenmaß des aufnehmenden Hülsenkörpers. Erfindungsgemäß ist radial zwischen dem umgebenden Gelenkgehäuse 9 und der Gelenkschale 4 zumindest ein Kraftausgleichselement gegen radiale Beanspruchung angeordnet, nach Fig. 1 zwei zueinander axial beabstandete Kraftausgleichselemente 11, 12. Diese stehen sowohl mit der radial innen liegenden Wandung des Gelenkgehäuses 9 als auch mit der Außenwandung der Gelenkschale 4 in Kontakt. Die Kraftausgleichselemente 11, 12 sind bei einer Überdeckung zwischen dem umgebenden Hülsenkörper und dem einzupressenden Gelenk 1 wirksam und sorgen dabei für ein Abhalten einer radial einwärts wirkenden Kraft von der Gelenkschale 4. Alternativ wäre auch möglich, daß ein axial durchgehendes Kraftausgleichselement die Gelenkschale 4 hülsenartig über nahezu ihre gesamte Länge umgibt.
In den Figuren 5 und 6 ist der zu verformende Bereich 13, 14 der prinzipiell gleichartigen Kraftausgleichselemente 211, 212 nach Fig. 3 detailliert dargestellt: Bei einer radial in Richtung des Pfeils c wirkenden Kraft können je nach Materialauswahl und -paarung zwei Effekte in unterschiedlicher Stärke stattfinden: Einerseits verformt sich der im Schnitt nasenartig hervorstehende und ringförmig umlaufende Bereich 14 plastisch oder elastisch, andererseits kann sich dieser Bereich 14 in die Innenwandung des umgebenden Gelenkgehäuses 9 eingraben, so daß dieses an der Verformung teilnimmt. In jedem Fall wird äußere Kraft ohne nennenswerte Wegänderung von der weiter innen liegenden Gelenkschale 4 abgehalten. Diese bleibt daher bei hinreichender Paßgenauigkeit von Gelenk 1 und Hülsenkörper verformungsfrei. Das Drehmoment bleibt daher zumindest nahezu unabhängig von der Einpreßüberdeckung. Der Komfort und das Ansprechverhalten zum Beispiel einer mit erfindungsgemäßen Gelenken ausgerüsteten Achse sind dadurch gesteigert. Es wird dadurch möglich, Kunststoffgelenkschalen 4 sehr dünnwandig (zum Beispiel 0,8 Millimeter) und materialsparend auszuführen, was einerseits Materialkosten spart, andererseits jedoch auch eine verringerte Material¬ elastizität bewirkt und damit eine steilere Kraft-Weg-Kurve des Gelenks 1. Dadurch ergibt sich bei geringer oder gar keiner Krafteinleitung auch keine Beweglichkeit von Teilen 4, 2 des Gelenks 1 in Richtung der Pfeile a oder b. Das Gelenk 1 schlackert nicht und kann sehr präzise auch über einen Dauerbetrieb seine Parameter beibehalten. Zusätzlich ist als Nebeneffekt durch das Eingraben auch die Kugelausreißkraft vergrößert, zudem erfolgt eine weitere Abdichtung gegen Eindringen von Wasser oder Öl. Ebenso können die Kraftausgleichselemente 11, 12 außerhalb der Bereiche 13, 14 verformungsfrei bleiben, wobei sich der Spalt 15 zwischen den Elemente 11, 12 und dem Gelenkgehäuse 9 durch die Radialkraft verringern kann. Die Bereiche 13, 14 dienen dann als Auflager, um die herum die Elemente 11, 12 bei radialer Krafteinleitung leicht einschwenken und ähnlich einer Feder wirken.
Dadurch wird auch nach einer radialen Belastung bei einer Einpreßüberdeckung sichergestellt, daß das Gelenk 1 seine exakten Toleranzen der Gelenkschale 4 beibehält und ohne eine äußere Krafteinleitung keine Wegänderung von Teilen im Gelenk 1 stattfindet. Dies ist bei einer plastischen Verformung der Bereiche 13, 14 insbesondere dann sichergestellt, wenn die Kraftausgleichselemente 11, 12 mindestens die Festigkeit der Gelenkschale 4 aufweisen und somit selbst außerhalb der verformbaren Bereiche 13, 14 eine von der Einpreßkraft unbeeinflußte stabile Halterung der Gelenkschale 4 bieten.
Wie in Fig. 1 sichtbar ist, können die Kraftausgleichselemente 11, 12 einstückig mit jeweils eine axiale Sicherung bewirkenden Abschlußringen ausgebildet sein, die in Nuten 16 des Gelenkgehäuses 9 eingreifen und gegen axialen Auszug durch das Rollen der Randbereiche 10 gesichert sind. Diese Einstückigkeit verringert die Anzahl der verwendeten Teile. Im Gelenk 101 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) hat die Lagerschale 104 eine geradlinig verlaufende Außenfläche , ist jedoch an ihrer Innenfläche 7 gegenüber Fig. 1 unverändert. Auch die Kraftausgleichselemente 111, 112 sind lediglich an die veränderte Außenkontur der Gelenkschale 4 angepaßt, ohne in ihrer Funktion verändert zu sein.
Ähnliches gilt für ein Gelenk 201 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3: hier ist die Außenfläche 205 der Gelenkschale 204 ebenfalls wie die Innenfläche 7 polygonartig ausgebildet. Die Kraftausgleichselemente 211, 212 sind daran angepaßt.
Das Gelenk 301 gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt hingegen als Kraftausgleichselemente 311, 312 zwei Federringe, die insgesamt elastisch verformbar sind und keine gesonderten verformbaren Bereiche 13, 14 benötigen. Sie sind hier getrennt von den axialen Abschlußringen 317, 318 ausgebildet. Auch hier könnte jedoch alternativ eine Einstückigkeit vorliegen. Die Verformung der Kraftausgleichselemente 311, 312 erfolgt hier elastisch und kann daher auch im laufenden Betrieb wirksam sein.
Ansonsten ist es vorteilhaft, wenn die Kraftausgleichselemente 11, 12, 111, 112, 211, 212 nur während des Einpressens Radialkraft abfangen und im nachfolgenden Betrieb keine Radialwege ausführen, die die Kraft-über-Weg-Kurve des Gelenks flacher legen würden.
Gemäß einer weiteren Ausführung nach Fig. 8 ist das Kraftausgleichselement 412 mit einer elastisch deformierbaren Zwischenlage zur Wandung des Gelenkgehäuses 9 versehen. Eine derartige Zwischenlage sorgt dafür, daß auch ohne äußere Krafteinleitung ein Weg der Teile 2, 204 in Richtung der Pfeile a, b möglich ist und legt insofern die Kraft-Weg-Kurve sehr flach. Andererseits bleibt die Kurve auch über eine hohe Beanspruchung nahezu gleich, so daß die Qualität des Gelenks sich dabei nicht verändert.
In den beiden letzten Ausführungsbeispielen nach den Figuren 9, 10 sind die verformbaren Bereiche wieder als Ausformungen der Kraftausgleichselemente 512, 612 ausgebildet, und zwar hier als drei sägezahnartige Ringausformungen 514 bzw. drei umlaufende Wellenkämme 614. Diese müssen auch nicht in jedem Fall gleich hoch sein.
In jedem Fall hat entweder, wie hier dargestellt, die Gelenkschale 4, 104, 204, 304 über ihren gesamten axialen Verlauf entweder keinen Kontakt zur Innenwandung des umgebenden Gelenkgehäuses 9, oder ist an einer eventuellen Kontaktfläche - nicht gezeichnet - etwa durch eine Sicke auf der gegenüberliegenden, dem Gelenkkörper 2 zugewandten Seite radial einwärts nachgiebig. Eine radiale Einwärtskraft auf das Gelenkgehäuse 9 ist daher für die Funktion der Gelenkschale 4, 104, 204, 304 in jedem Fall nicht einschränkend. Diese wird nicht in ihrer Breite verringert und übt damit keinen erhöhten Druck auf den Gelenkkörper 2 aus.
Bezugszeichenliste
1 Gelenkanordnung/Gelenk/Hülsengelenk
2 Gelenkkörper
3 Ausformung
4 Gelenkschale
5 Außenfläche
6 Achse
7 Innenfläche
8 Schmiermittelreservoirs
9 Gelenkgehäuse
10 axiale Enden/Randbereiche
11, 12 Kraftausgleichselemente
13, 14 Bereich
15 Spalt
101 Gelenk
104 Lagerschale
111, 112 Kraftausgleichselemente
201 Gelenk
204 Gelenkschale
205 Außenfläche
211, 212 Kraftausgleichselemente
301 Gelenk
304 Gelenkschale
311, 312 Kraftausgleichselemente
317, 318 Abschlußringe
412 Kraftausgleichselement 512, 612 Kraftausgleichselemente
514 Ringausformungen
614 Wellenkämme
a Richtungspfeil b Richtungspfeil

Claims

Gelenk- und/oder LageranordnungPatentansprüche
1. Gelenk- und/oder Lageranordnung (l;101;201;301) zum Einpressen in einen umgebenden Hülsenkörper, insbesondere einen Endbereich eines Radträgers oder Federbeins, wobei die Gelenk- und/oder Lageranordnung (l;101;201;301) einen gegenüber einer Gelenkschale (4;104;204;304) beweglichen Gelenkkörper (2) und ein die Gelenkschale (4;104;204;304) haltendes Gelenkgehäuse umfaßt, gekennzeichnet durch zumindest ein Kraftausgleichselement (11,12;111,112; 211,212;311,312;412;512;612), das eine auf das Gelenkgehäuse (9) beim Einpressen mit einer radialen Komponente einwirkende Kraft mit Verformung zumindest eines Teilbereichs (I3,14;412a;514;614) von der Gelenkschale (4;104; 204;304) abhält.
2. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftausgleichselement (11,12;111,112;211,212; 311,312;412;512;612), einmalig beim Einpressen der Gelenk- und/oder Lageranordnung in einen Hülsenkörper wirksam ist.
3. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftausgleichselement (11,12;111,112;211,212; 311,312;412;512;612), sowohl mit einer Innen¬ wandung des Gelenkgehäuses (9] als auch mit einer Außenwandung der Gelenkschale (4;104;204;304) in Kontakt steht.
4. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bei radialer Krafteinleitung verformbare Bereich (13,14;514;614) plastisch verformbar ist.
5. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Bereich (13,14;514;614) bei radialer Krafteinleitung in die Innenwandung des Gelenkgehäuses (9) eindrückt.
6. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Bereich (13,14;514;614) als nach außen vorstehender Ring- oder Ringsegmentvorsprung ausgebildet ist.
7. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Bereich (311,312;412a) elastisch verformbar ist.
8. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Bereich (311,312;412a) seiner Verformung eine Federkraft entgegensetzt.
9. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftausgleichselement die Gelenkschale (4;104;204;304) hülsenartig über nahezu ihre gesamte Länge umgibt.
10. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kraftausgleichselemente (11,12;111,112;211, 212;311,312;412;512;612), vorgesehen sind, die axial zueinander beabstandet zwischen Gelenkschale (4;104;204;304) und Gelenkgehäuse (9) angeordnet sind.
11. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftausgleichselement (11,12;111,112;211,212; 311,312;512;612), aus einem zumindest gleichfesten Material wie die Gelenkschale (4;104;204;304) besteht.
12. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese sowohl auf Rotation um die Längsachse (6) des Gelenkkörpers (2) als auch auf Biegung beanspruchbar ist.
13. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Innenwandung und Außenwandung der Gelenkschale (4;104;304) zumindest bereichsweise nicht parallel zueinander verlaufen und an der Innenwandung Schmiermittelreservoire (8) gegenüber dem Gelenkkörper (2) ausgebildet sind.
14. Gelenk- und/oder Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Einpreßkraft der vollständig montierten Gelenk- und/oder Lageranordnung (l;101;201;30l) in einen Hülsenkörper oberhalb von acht Kilonewton liegt.
15. Kraftfahrzeug mit zumindest einer Gelenk- und/oder Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, insbesondere innerhalb von Fahrwerks- und/oder Lenkungsteilen.
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