WO2007128301A1 - Gelenkanordnung für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2007128301A1
WO2007128301A1 PCT/DE2007/000844 DE2007000844W WO2007128301A1 WO 2007128301 A1 WO2007128301 A1 WO 2007128301A1 DE 2007000844 W DE2007000844 W DE 2007000844W WO 2007128301 A1 WO2007128301 A1 WO 2007128301A1
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groove
rod
housing
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Michael Hahn
Thomas Herrmann
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the invention relates to a joint arrangement for a vehicle, comprising a joint, which has a joint housing and a pivot pin mounted relative thereto, a cavity having a rod which is connected to the joint, a sealing bellows defining an interior, in which the joint at least is arranged partially, and a gas-permeable connection, which connects the cavity of the rod with the interior of the sealing bellows and having at least one groove which is formed in one of the rod-facing end side of the joint, opens into the interior and has a radially outer end.
  • Such joint arrangements are known in the art and are e.g. used for rack and pinion steering, wherein the sealing bellows protects at least a part of the joint assembly from environmental influences and contamination. During movements of the toothed rack, pressure fluctuations can occur within the sealing bellows, which can be compensated for via the gas-permeable connection.
  • a joint with a ball joint housing is known that is integrally connected to an axial connecting pin, which has an external thread and is screwed into a hollow rack with a corresponding internal thread.
  • the rack is located at one after its assembly
  • connection pin On radial flange, in which the connecting pin on the ball joint housing side passes. In the connection pin vent grooves are introduced, which merge into the radial flange.
  • JP 63-104173 a joint arrangement with a joint is known, which is connected by means of a pin via a screw connection with a hollow rod.
  • a threaded axial groove is formed, which merges into a formed in a provided with a key surface radial flange of the pin radial groove.
  • the housing bottom has an axially offset flange with an axially projecting pin, which engages in a hollow rod.
  • radial grooves are introduced, which merge into axial grooves which are formed in the lateral surface of the pin.
  • a disadvantage of the last two solutions is that grooves extend through key surfaces, whereby grooves in combination with key surfaces result in complicated contours in which burrs or increased tool wear can occur.
  • the invention has the object, the above-mentioned joint arrangement such that complicated contours, where burrs or increased tool wear occur, are avoidable.
  • the joint arrangement according to the invention for a vehicle, in particular motor vehicle, has a joint, which a joint housing and a relative to this movable mounted pivot pin comprises, a cavity having a rod which is connected to the joint, an inner space bounding sealing bellows, in which the joint is at least partially disposed, and a gas-permeable compound, which connects the cavity of the rod with the interior of the sealing bellows and at least one groove which is formed in one of the rod-facing end side of the joint, opens into the interior and has a radially outer end, the groove with its radially outer end at a distance, in particular at a radial distance to the outer peripheral contour or outer edge of Front ends.
  • the groove is preferably closed at its radially outer end, in particular closed at the end and / or in the radial direction.
  • the gas-permeable connection ends with the radially outer end of the groove at a distance from the outer peripheral contour of the end face or end face, it is avoidable to allow the groove to pass through the outer peripheral contour of the end face.
  • the joint may have a lateral surface or outer peripheral surface which surrounds or surrounds the end face or the groove formed in the end face, without the groove passing through this lateral surface.
  • the gas-permeable compound discharges via the radially outer end into the interior of the sealing bellows.
  • the at least one groove can thereby run completely in the end face.
  • the lateral surface is formed as a key surface or includes this, which has, for example, a polygonal, in particular four-, six- or octagonal peripheral contour or shape.
  • the outer peripheral contour of the front side can lie on the lateral surface or key surface.
  • the at least one groove preferably extends transversely or radially to the longitudinal direction of the rod and may be straight.
  • the longitudinal direction of the rod coincides with the longitudinal direction of the joint arrangement, so that the term "radial” preferably denotes a direction transverse to the longitudinal direction, furthermore the term "axial” refers in particular to a longitudinal direction parallel to or coincident with the longitudinal direction Direction.
  • the radially outer end of the groove preferably has a smaller radial distance to the longitudinal direction than the outer peripheral contour of the end face. Since the groove opens into the interior, in particular with its radially outer end, this can be located radially outside a lateral surface of the rod or radially outside the radial extent of the lateral surface of the rod. Since the rod preferably rests against the end face, the outer end of the groove is arranged in particular radially outside a contact surface, by means of which the rod rests against the end face.
  • the contact surface may be annular and surround or surround a radially inner region, from which the groove extends, for example, as far as the radially outer end.
  • the groove preferably has a radially inner region or a radially inner end, from which the groove extends as far as the radially outer end.
  • the radially inner region or the radially inner end of the groove has in particular a smaller distance from the longitudinal direction than the radially outer end of the groove and is preferably within the area enclosed by the contact surface or may be surrounded by it.
  • the radially outer end of the groove is preferably arranged radially between and in particular at a radial distance to an outer peripheral contour of the contact surface and the outer peripheral contour of the end face.
  • the rod may be connected to the pivot pin, which has the end face and on or in which the groove extends.
  • the rod is connected to the joint housing, which has the end face and in or on which the groove is formed.
  • the groove may be provided on or in a bottom of the joint housing, which lies opposite an opening through which the pivot pin extends out of the joint housing.
  • the bottom is in particular formed integrally with the joint housing.
  • the bottom preferably has the rod-facing end side of the joint.
  • the joint housing has, in particular, a housing recess which is bounded by a housing wall and in which the pivot pin is seated.
  • a bearing shell can be interposed, which is arranged in the joint housing and in which the pivot pin is mounted.
  • several, for example two or three, grooves provided be, in particular the same design but are rotated relative to each other about the longitudinal direction.
  • the gas-permeable connection can have at least one second groove, which adjoins the (first) groove at least indirectly or directly, which runs at least partially or completely within the rod and opens into the cavity.
  • the two grooves preferably do not run parallel to one another.
  • the second groove extends in the direction or parallel to the longitudinal axis of the rod (axial direction), whereas the first groove can extend obliquely or transversely to the longitudinal axis (radial direction).
  • the first and / or the second groove preferably have a straight course. Furthermore, a helical course of the first and / or second groove is possible.
  • the two grooves can merge into each other and in particular together form an L-shaped groove profile or an L-groove. The transition between the two grooves is formed in particular in the radially inner region or at the radially inner end of the first groove.
  • the joint preferably has an axial pin which engages in the cavity of the rod.
  • the pin sits in particular on the end face and may be formed integrally with the joint housing.
  • the pin is provided with an external thread and screwed into the rod, which in particular has an internal thread, which engages with the external thread into one another.
  • the pin is preferably connected to the ground or formed integrally therewith.
  • the second groove may be formed on the inner wall of the rod. Since the joint housing but preferably has the engaging in the cavity pin, the second groove is formed in particular in the lateral surface thereof.
  • the second groove extends, for example, from a side facing away from the joint housing, in particular free end of the pin to the end face and / or the first groove. If the joint and the rod are screwed together, the second groove preferably extends in or in the region of the external thread of the pin or the internal thread of the rod.
  • (second) Be formed grooves in particular the same design but are rotated relative to each other about the longitudinal direction.
  • three radial grooves are provided in the housing formed on the front side, which enclose an angle of 120 ° with each other.
  • three axial grooves can extend in the pin, which enclose an angle of 120 ° with each other and adjoin the radial grooves such that of the six grooves a total of three L-shaped grooves are formed, which enclose an angle of 120 ° with each other and each open into both the cavity of the rod and in the interior of the sealing bellows.
  • the radial grooves end with their radially outer ends at a distance from the outer peripheral contour of the end face and, in particular, do not pass through the outer peripheral contour.
  • the rod can abut the end side with a contact surface on the rod-facing end side of the housing, wherein the radially outer ends of the radial grooves are radially outside the contact surface and are open to the interior.
  • the radially outer ends of the radial grooves lie in particular radially within the outer peripheral contour of the end face.
  • the rod may be connected to a steering gear and be moved by means of the steering gear, in particular to be moved in the longitudinal direction of the rod.
  • the rod is preferably designed as a rack, which forms a rack and pinion steering gear together with the steering gear.
  • the sealing bellows can abut on the one hand on the steering gear or on a housing of the steering gear and on the other hand on the pivot pin or on a coupling member connected thereto.
  • the joint is preferably a ball joint, so that the pivot pin is formed as a ball pin, which is rotatably and pivotally mounted in the joint housing with its ball joint.
  • the cavity formed inside the rod extends in particular in its longitudinal direction and preferably extends as far as the joint facing the joint Front of the pole.
  • the cavity may be axially limited or formed as a blind hole.
  • the cavity may extend through the rod.
  • a plurality of cavities may be provided in the rod. It is also possible that the rod is connected to a second joint and extends between these two joints.
  • the two joints can be constructed identically.
  • grooves described herein are part of or form a gas-permeable compound, they are preferably free grooves.
  • 1 is a partial sectional view of a rack and pinion steering
  • FIG. 2 is a sectional view of a ball joint for the rack and pinion steering according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a side view of the ball joint according to FIG. 2 with a partially sectioned illustration of a gas-permeable connection
  • FIG. 4 is a plan view of the rack facing end face of the ball joint of FIG. 2,
  • Fig. 7 different Nutangro.
  • Fig. 1 is a partial sectional view of a rack and pinion steering 1 can be seen, wherein in a housing 2 of a steering gear 3, a rack 4 is mounted, which is displaceable by means of the steering gear 3 in the direction and in the opposite direction of the arrow 5.
  • the rack 4 has a recess 6 and is connected at one end to a ball joint 7.
  • the ball joint 7 has a joint housing 8 and a rotatably and pivotally mounted therein ball pin 9, which sits with a ball joint 18 (see FIG. 2) in a housing recess 16 (see Fig. 2) formed in the joint housing 8 and of a wall 17 (see Fig. 2) of the joint housing 8 is limited.
  • the ball pin 9 extends through an opening provided in the ball joint housing 8 opening 19 (see Fig. 2) out of this, outside of the ball joint housing 8 on the ball pin 9, a sealing bellows 10 bears sealingly with one end. With its other end, the sealing bellows 10 sealingly abuts against the housing 2 of the steering gear 3, so that between the two ends of the sealing bellows 10 is formed by a limited interior 11, in which the ball joint housing 8, an end portion of the rack 4 and a part of the ball stud 9 are arranged.
  • the longitudinal axis of the rack 4 is identified by the reference numeral 12, wherein the arrow 5 extends parallel to or in the direction of the longitudinal axis 12.
  • the sealing bellows 10 is compressed or compressed, which can lead to a pressure increase in the interior 11 of the sealing bellows 10 existing air. If, however, the rack 4 is displaced by means of the steering gear 3 in the direction of the arrow 5, the bellows 10 formed as a bellows is stretched or stretched, which can lead to a pressure drop in the interior 11 of the sealing bellows 10 existing air. So that such pressure fluctuations can be compensated, the rack and pinion steering system 1 has a gas-permeable connection 13 (see FIG. 2) which connects the cavity 6 of the rack 4 with the interior 11 of the sealing bellows 10 in a manner permeable to air.
  • the ball joint 7 of the rack and pinion steering 1 according to an embodiment of the invention is shown in sectional view, wherein the cavity 6 via the gas-permeable compound 13 with the outside of the ball joint housing 8 arranged interior 11 of the sealing bellows 10, not shown here is air-permeable connected.
  • the joint housing 8 has an axial pin 20, in particular integrally formed therewith, which is provided with an external thread and engages in the cavity 6 of the rack 4.
  • an internal thread is formed in the region of the ball joint 7 facing the end of the rack 4 on the inner wall, which engages in the external thread of the pin 20.
  • the gas-permeable compound 13 has at least one formed on the lateral surface of the pin 20 groove 14 and at least one formed in the end face 21 groove 15, which merges at the housing-side end of the pin 20 in the groove 14 and is in communication with this air permeable.
  • the particular axially extending groove 14 preferably extends from the end face 21 of the joint housing 8 to a side facing away from the joint housing 8 end of the pin 20 and opens into the recess 6 a.
  • the groove 14 runs at least in sections in or in the region of the external thread of the pin 20.
  • the at least one groove 15 running in the end face 21 extends radially outward from the pin 20 and opens into a radially outer end region 27 (see FIG 3) in the interior 11 of the sealing bellows 10, not shown here.
  • the groove 15 does not extend to the outer peripheral contour 28 (see FIG. 4) of the end face 21, but has a distance 29 (see FIG. 4) for this purpose.
  • the outer peripheral contour 28 is part of a polygonal key surface 22 which is formed on the lateral surface of the ball joint housing 8 and in the axial direction only extends over part of the lateral surface of the ball joint housing 8.
  • the key surface 22 surrounds or surrounds the groove or grooves 15 without them passing through the key surface 22 therethrough.
  • Fig. 3 shows a partial side view of the ball joint housing 8 with the rack 4 omitted, resulting in an L-shaped course of the merging grooves 14 and 15, which is partially shown in section.
  • the groove 15 closes with the groove 14 at a right angle.
  • Fig. 4 shows a plan view of the end face 21 of the ball joint housing 8 with the rack 4 omitted, it being understood that according to the embodiment, three radial grooves 15 in the end face 21 and three axial grooves 14 are provided on the pin 20. These six grooves 14 and 15 together form three L-shaped grooves, of which two adjacent each enclose an angle of 120 ° with each other.
  • the groove or the grooves 15 extend in particular in the radial direction and may have one of the groove profile forms 23, 24, 25 or 26 shown in FIG. 5 and / or one of the groove courses shown in FIG. In particular, it can be seen from Fig. 6 that the groove 15 may be spirally shaped according to a modification of the embodiment. Alternatively, the groove or the grooves 15 are straight. Further, Fig. 7 shows that a different number of grooves 15 may be provided. In addition, from Fig. 7 still some different Nutverstructure visible.
  • groove 14 may be formed as a helical groove on the threaded pin 20.
  • a bearing shell 30 is arranged, in which the joint ball 18 is mounted.

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Abstract

Gelenkanordnung für ein Fahrzeug, mit einem Gelenk (7), welches ein Gelenkgehäuse (8) und einen relativ zu diesem bewegbar gelagerten Gelenkzapfen (9) aufweist, einer einen Hohlraum (6) aufweisenden Stange (4), die mit dem Gelenk (7) verbunden ist, einem einen Innenraum (11) begrenzenden Dichtungsbalg (10), in dem das Gelenk (7) zumindest teilweise angeordnet ist, und einer gasdurchlässigen Verbindung (13), welche den Hohlraum (6) der Stange (4) mit dem Innenraum (11) des Dichtungsbalgs (10) verbindet und wenigstens eine Nut (15) aufweist, die in einer der Stange (4) zugewandten Stirnseite (21) des Gelenks (7) ausgebildet ist, in den Innenraum (11) mündet und ein radial äußeres Ende (27) aufweist, wobei die Nut (15) mit ihrem radial äußeren Ende im Abstand zur Außenumfangskontur der Stirnfläche (21) endet.

Description

Gelenkanordnung für ein Fahrzeug
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung für ein Fahrzeug, mit einem Gelenk, welches ein Gelenkgehäuse und einen relativ zu diesem bewegbar gelagerten Gelenkzapfen aufweist, einer einen Hohlraum aufweisenden Stange, die mit dem Gelenk verbunden ist, einem einen Innenraum begrenzenden Dichtungsbalg, in dem das Gelenk zumindest teilweise angeordnet ist, und einer gasdurchlässigen Verbindung, welche den Hohlraum der Stange mit dem Innenraum des Dichtungsbalgs verbindet und wenigstens eine Nut aufweist, die in einer der Stange zugewandten Stirnseite des Gelenks ausgebildet ist, in den Innenraum mündet und ein radial äußeres Ende aufweist.
Derartige Gelenkanordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden z.B. für Zahnstangenlenkungen verwendet, wobei der Dichtungsbalg zumindest einen Teil der Gelenkanordnung vor Umwelteinflüssen und Verschmutzungen schützt. Bei Bewegungen der Zahnstange kann es innerhalb des Dichtungsbalgs zu Druckschwankungen kommen, die über die gasdurchlässige Verbindung ausgeglichen werden können.
Aus der DE 43 31 291 Cl ist eine Gelenkverbindung mit einem Kugelgelenkgehäuse bekannt, dass einstückig mit einem axialen Anschlusszapfen verbunden ist, der über ein Außengewinde verfügt und in eine hohle Zahnstange mit einem entsprechenden Innengewinde eingeschraubt ist. Die Zahnstange liegt nach ihrer Montage an einem
Radialflansch an, in den der Anschlusszapfen kugelgelenkgehäuseseitig übergeht. In den Anschlusszapfen sind Entlüftungsnuten eingebracht, die in den Radialflansch übergehen.
Aus der JP 5-37644 ist eine Verbindung zwischen einer hohlen Stange und einem Gehäuse bekannt, wobei in die Wandung der Stange stirnseitig eine Nut eingebracht ist. Ferner sind an der Innenwandung der Stange zwei einander gegenüberliegende Nuten im Bereich eines Gewindes ausgebildet.
Aus der JP 63-104173 ist eine Gelenkanordnung mit einem Gelenk bekannt, dass mittels eines Zapfens über eine Schraubverbindung mit einer hohlen Stange verbunden ist. In dem Zapfen ist eine in einem Gewinde verlaufende Axialnut ausgebildet, die in eine in einem mit einer Schlüsselfläche versehenen Radialflansch des Zapfens ausgebildete Radialnut übergeht.
Aus der JP 3-8066 ist ein Kugelgelenk bekannt, dessen Gehäuseboden einen axial abgesetzten Flansch mit einem axial vorstehenden Zapfen aufweist, der in eine hohle Stange eingreift. In den mit einer Schlüsselfläche versehenen Flansch sind Radialnuten eingebracht, welche in Axialnuten übergehen, die in der Mantelfläche des Zapfens ausgebildet sind.
Nachteilig an den letzten beiden Lösungen ist, dass sich Nuten durch Schlüsselflächen hindurch erstrecken, wobei durch Nuten in Kombination mit Schlüsselflächen komplizierte Konturen entstehen, an denen Grate oder erhöhter Werkzeugverschleiß auftreten können.
Ausgehend von diesem Stand der Technik hegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Gelenkanordnung derart weiterzubilden, dass komplizierte Konturen, an denen Grate oder erhöhter Werkzeugverschleiß auftreten, vermeidbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Gelenkanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gegeben.
Die erfindungsgemäße Gelenkanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, weist ein Gelenk, welches ein Gelenkgehäuse und einen relativ zu diesem bewegbar gelagerten Gelenkzapfen umfasst, eine einen Hohlraum aufweisende Stange, die mit dem Gelenk verbunden ist, einen einen Innenraum begrenzenden Dichtungsbalg, in dem das Gelenk zumindest teilweise angeordnet ist, und eine gasdurchlässige Verbindung auf, welche den Hohlraum der Stange mit dem Innenraum des Dichtungsbalgs verbindet und wenigstens eine Nut umfasst, die in einer der Stange zugewandten Stirnseite des Gelenks ausgebildet ist, in den Innenraum mündet und ein radial äußeres Ende aufweist, wobei die Nut mit ihrem radial äußeren Ende im Abstand, insbesondere im radialen Abstand, zur Außenumfangskontur bzw. Außenkante der Stirnseite endet. Die Nut ist dabei bevorzugt an ihrem radial äußeren Ende geschlossen, insbesondere stirnseitig und/oder in radialer Richtung geschlossen.
Da die gasdurchlässige Verbindung mit dem radial äußere Ende der Nut im Abstand zur Außenumfangskontur der Stirnseite bzw. Stirnfläche endet, ist es vermeidbar, die Nut durch die Außenumfangskontur der Stirnseite hindurch treten zu lassen. Somit kann das Gelenk eine Mantelfläche bzw. Außenumfangsfläche aufweisen, welche die Stirnseite bzw. die in der Stirnseite ausgebildete Nut umgibt oder umringt, ohne dass die Nut durch diese Mantelfläche hindurchtritt. Somit können die zum Stand der Technik genannten Nachteile und Einschränkungen vermieden werden. Insbesondere mündet die gasdurchlässige Verbindung dabei über das radial äußere Ende in den Innenraum des Dichtungsbalgs. Die wenigstens eine Nut kann dabei vollständig in der Stirnseite verlaufen.
Bevorzugt ist die Mantelfläche als Schlüsselfläche ausgebildet oder umfasst diese, welche z.B. eine mehreckige, insbesondere vier-, sechs- oder achteckige Umfangskontur bzw. Form aufweist. Die Außenumfangskontur der Stirnseite kann auf der Mantelfläche bzw. Schlüsselfläche liegen. Ferner verläuft die wenigstens eine Nut bevorzugt quer bzw. radial zur Längsrichtung der Stange und kann gerade ausgebildet sein. Die Längsrichtung der Stange fällt insbesondere mit der Längsrichtung der Gelenkanordnung zusammen, so dass der Ausdruck „radial" bevorzugt eine Richtung quer bzw. senkrecht zur Längsrichtung bezeichnet. Ferner bezeichnet der Ausdruck „axial" insbesondere eine zu der Längsrichtung parallele oder eine mit dieser zusammen fallende Richtung. Das radial äußere Ende der Nut weist bevorzugt einen geringeren radialen Abstand zur Längsrichtung auf als die Außenumfangskontur der Stirnfläche. Da die Nut in den Innenraum insbesondere mit ihrem radial äußeren Ende einmündet, kann dieses radial außerhalb einer Mantelfläche der Stange oder radial außerhalb der radialen Erstreckung der Mantelfläche der Stange liegen. Da die Stange bevorzugt an der Stirnseite anliegt, ist das äußere Ende der Nut insbesondere radial außerhalb einer Anlagefläche angeordnet, mittels welcher die Stange an der Stirnseite anliegt. Die Anlagefläche kann ringförmig ausgebildet sein und einen radial inneren Bereich umschließen oder umringen, von dem aus sich die Nut z.B. bis hin zu dem radial äußeren Ende erstreckt. Ferner weist die Nut bevorzugt einen radial inneren Bereich oder ein radial inneres Ende auf, von welchem aus sich die Nut bis hin zu dem radial äußeren Ende erstreckt. Der radial innere Bereich oder das radial innere Ende der Nut weist insbesondere einen geringeren Abstand zur Längsrichtung auf als das radial äußere Ende der Nut und liegt bevorzugt innerhalb des von der Anlagefläche umschlossenen Bereichs bzw. kann von dieser umringt sein. Ferner ist das radial äußere Ende der Nut bevorzugt radial zwischen und insbesondere im radialen Abstand zu einer Außenumfangskontur der Anlagefläche und der Außenumfangskontur der Stirnfläche angeordnet.
Die Stange kann mit dem Gelenkzapfen verbunden sein, der die Stirnfläche aufweist und an oder in dem die Nut verläuft. Bevorzugt ist die Stange jedoch mit dem Gelenkgehäuse verbunden, welches die Stirnseite aufweist und in oder an dem die Nut ausgebildet ist. Dabei kann die Nut an oder in einem Boden des Gelenkgehäuses vorgesehen sein, der einer Öffnung gegenüber liegt, durch welche hindurch sich der Gelenkzapfen aus dem Gelenkgehäuse heraus erstreckt. Der Boden ist insbesondere einstückig mit dem Gelenkgehäuse ausgebildet. Ferner weist der Boden bevorzugt die der Stange zugewandte Stirnseite des Gelenks auf.
Das Gelenkgehäuse weist insbesondere eine von einer Gehäusewandung begrenzte Gehäuseausnehmung auf, in welcher der Gelenkzapfen sitzt. Dabei kann eine Lagerschale zwischengeschaltet sein, welche in dem Gelenkgehäuse angeordnet ist und in welcher der Gelenkzapfen gelagert ist. Ferner können mehrere, z.B. zwei oder drei, Nuten vorgesehen sein, die insbesondere gleichartig ausgebildet aber relativ zueinander um die Längsrichtung verdreht sind.
Die gasdurchlässige Verbindung kann wenigstens eine sich zumindest mittelbar oder unmittelbar an die (erste) Nut anschließende zweite Nut aufweisen, die zumindest bereichsweise oder vollständig innerhalb der Stange verläuft und in den Hohlraum mündet. Dabei verlaufen die beiden Nuten bevorzugt nicht parallel zueinander. Insbesondere verläuft die zweite Nut in Richtung oder parallel zur Längsachse der Stange (axiale Richtung), wohingegen die erste Nut schräg oder quer zur Längsachse verlaufen kann (radiale Richtung). Die erste und/oder die zweite Nut weisen bevorzugt einen geraden Verlauf auf. Ferner ist ein spiralförmiger Verlauf der ersten und/oder zweiten Nut möglich. Die beiden Nuten können ineinander übergehen und insbesondere zusammen einen L-fÖrmigen Nutverlauf bzw. eine L-Nut bilden. Der Übergang zwischen den beiden Nuten ist insbesondere im radial inneren Bereich oder am radial inneren Ende der ersten Nut ausgebildet.
Das Gelenk weist bevorzugt einen axialen Zapfen auf, der in den Hohlraum der Stange eingreift. Der Zapfen sitzt insbesondere an der Stirnfläche und kann einstückig mit dem Gelenkgehäuse ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Zapfen mit einem Außengewinde versehen und in die Stange eingeschraubt, die dafür insbesondere ein Innengewinde aufweist, welches mit dem Außengewinde ineinander greift. Der Zapfen ist bevorzugt mit dem Boden verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet.
Die zweite Nut kann an der Innenwandung der Stange ausgebildet sein. Da das Gelenkgehäuse aber bevorzugt den in den Hohlraum eingreifenden Zapfen aufweist, ist die zweite Nut insbesondere in dessen Mantelfläche ausgebildet. Die zweite Nut erstreckt sich dabei z.B. von einem dem Gelenkgehäuse abgewandten, insbesondere freien Ende des Zapfens bis hin zu der Stirnfläche und/oder der ersten Nut. Sind das Gelenk und die Stange miteinander verschraubt, verläuft die zweite Nut bevorzugt im oder im Bereich des Außengewindes des Zapfens oder des Innengewindes der Stange. Ferner können an dem Zapfen und/oder an der Innenwandung der Stange mehrere, z.B. zwei oder drei, (zweite) Nuten ausgebildet sein, die insbesondere gleichartig ausgebildet aber relativ zueinander um die Längsrichtung verdreht sind.
Bevorzugt sind in der am Gehäuse ausgebildeten Stirnseite drei radiale Nuten vorgesehen, die miteinander einen Winkel von 120° einschließen. Ferner können in dem Zapfen drei axiale Nuten verlaufen, die miteinander einen Winkel einen von 120° einschließen und sich an die radialen Nuten derart anschließen, dass von den sechs Nuten insgesamt drei L-förmige Nuten gebildet werden, die miteinander einen Winkel von 120° einschließen und jeweils sowohl in den Hohlraum der Stange als auch in den Innenraum des Dichtungsbalgs münden. Die radialen Nuten enden mit ihren radial äußeren Enden im Abstand zur Außenumfangskontur der Stirnfläche und treten insbesondere nicht durch die Außenumfangskontur hindurch. Ferner kann die Stange stirnseitig mit einer Anlagefläche an der der Stange zugewandten Stirnseite des Gehäuses anliegen, wobei die radial äußeren Enden der radialen Nuten radial außerhalb der Anlagefläche liegen und zu dem Innenraum hin offen sind. Die radial äußeren Enden der radialen Nuten liegen dabei insbesondere radial innerhalb der Außenumfangskontur der Stirnfläche.
Die Stange kann mit einem Lenkgetriebe verbunden sein und mittels des Lenkgetriebes bewegt werden, insbesondere in Längsrichtung der Stange verschoben werden. Dabei ist die Stange bevorzugt als Zahnstange ausgebildet, die zusammen mit dem Lenkgetriebe eine Zahnstangenlenkung bzw. ein Zahnstangenlenkgetriebe bildet. Der Dichtungsbalg kann einerseits an dem Lenkgetriebe oder an einem Gehäuse des Lenkgetriebes und andererseits an dem Gelenkzapfen oder an einem mit diesem verbundenen Koppelglied dichtend anliegen.
Das Gelenk ist bevorzugt ein Kugelgelenk, so dass der Gelenkzapfen als Kugelzapfen ausgebildet ist, der mit seiner Gelenkkugel drehbar und schwenkbar in dem Gelenkgehäuse gelagert ist.
Der innerhalb der Stange ausgebildete Hohlraum verläuft insbesondere in deren Längsrichtung und erstreckt sich bevorzugt bis hin zu der dem Gelenk zugewandten Stirnseite der Stange. Innerhalb der Stange kann der Hohlraum axial begrenzt bzw. als Sackloch ausgebildet sein. Alternativ kann sich der Hohlraum durch die Stange hindurch erstrecken. Ferner können mehrere Hohlräume in der Stange vorgesehen sein. Ebenfalls ist es möglich, dass die Stange mit einem zweiten Gelenk verbunden ist und sich zwischen diesen beiden Gelenken erstreckt. Dabei können die beiden Gelenke gleichartig aufgebaut sein.
Da die hier beschriebenen Nuten Teil einer gasdurchlässigen Verbindung sind oder diese bilden, handelt es sich bevorzugt um freie Nuten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: eine teilweise Schnittansicht einer Zahnstangenlenkung,
Fig. 2: eine Schnittansicht eines Kugelgelenks für die Zahnstangenlenkung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3: eine Seitenansicht des Kugelgelenks nach Fig. 2 mit einer teilweise geschnittenen Darstellung einer gasdurchlässigen Verbindung,
Fig. 4: eine Draufsicht auf die der Zahnstange zugewandte Stirnseite des Kugelgelenks nach Fig. 2,
Fig. 5: mehrere Nutprofile,
Fig. 6: mehrere Nutverläufe und
Fig. 7: unterschiedliche Nutanzahlen. Aus Fig. 1 ist eine teilweise Schnittansicht einer Zahnstangenlenkung 1 ersichtlich, wobei in einem Gehäuse 2 eines Lenkgetriebes 3 eine Zahnstange 4 gelagert ist, die mittels des Lenkgetriebes 3 in Richtung und in Gegenrichtung des Pfeils 5 verschiebbar ist. Die Zahnstange 4 weist eine Ausnehmung 6 auf und ist an einem Ende mit einem Kugelgelenk 7 verbunden. Das Kugelgelenk 7 weist ein Gelenkgehäuse 8 und einen in diesem drehbar und schwenkbar gelagerten Kugelzapfen 9 auf, der mit einer Gelenkkugel 18 (siehe Fig. 2) in einer Gehäuseausnehmung 16 (siehe Fig. 2) sitzt, die in dem Gelenkgehäuse 8 ausgebildet und von einer Wandung 17 (siehe Fig. 2) des Gelenkgehäuses 8 begrenzt ist. Dabei erstreckt sich der Kugelzapfen 9 durch eine in dem Kugelgelenkgehäuse 8 vorgesehene Öffnung 19 (siehe Fig. 2) aus diesem heraus, wobei außerhalb des Kugelgelenkgehäuses 8 an dem Kugelzapfen 9 ein Dichtungsbalg 10 mit einem Ende dichtend anliegt. Mit seinem anderen Ende liegt der Dichtungsbalg 10 dichtend an dem Gehäuse 2 des Lenkgetriebes 3 an, so dass zwischen den beiden Enden des Dichtungsbalgs 10 ein von diesem begrenzter Innenraum 11 ausgebildet ist, in dem das Kugelgelenkgehäuse 8, ein Endbereich der Zahnstange 4 sowie ein Teil des Kugelzapfens 9 angeordnet sind. Die Längsachse der Zahnstange 4 ist dabei mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet, wobei der Pfeil 5 parallel zu bzw. in Richtung der Längsachse 12 verläuft.
Wird die Zahnstange 4 mittels des Lenkgetriebes 3 in Gegenrichtung des Pfeils 5 verschoben, so wird der Dichtungsbalg 10 zusammengedrückt bzw. gestaucht, was zu einem Druckanstieg der in dem Innenraum 11 des Dichtungsbalgs 10 vorhandenen Luft führen kann. Wird hingegen die Zahnstange 4 mittels des Lenkgetriebes 3 in Richtung des Pfeils 5 verschoben, so wird der als Faltenbalg ausgebildete Dichtungsbalg 10 gestreckt bzw. gedehnt, was zu einem Druckabfall der in dem Innenraum 11 des Dichtungsbalgs 10 vorhandenen Luft führen kann. Damit derartige Druckschwankungen ausgeglichen werden können, weist die Zahnstangenlenkung 1 eine gasdurchlässige Verbindung 13 (siehe Fig. 2) auf, welche den Hohlraum 6 der Zahnstange 4 mit dem Innenraum 11 des Dichtungsbalgs 10 luftdurchlässig verbindet. Somit kann durch den Hohlraum 6 Luft aus dem Innenraum 11 abgeführt oder Luft dem Innenraum 11 zugeführt werden. Erstreckt sich der Hohlraum 6 nicht durch die Zahnstange 4 hindurch, kann die Luft bzw. können die ausgleichenden Gase z.B. über das Gehäuse 2 des Lenkgetriebes 3 umgeleitet werden. Aus Fig. 2 ist das Kugelgelenk 7 der Zahnstangenlenkung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Schnittansicht dargestellt, wobei der Hohlraum 6 über die gasdurchlässige Verbindung 13 mit dem außerhalb des Kugelgelenkgehäuses 8 angeordneten Innenraum 11 des hier nicht dargestellten Dichtungsbalgs 10 luftdurchlässig verbunden ist.
Das Gelenkgehäuse 8 weist einen insbesondere einstückig mit diesem ausgebildeten axialen Zapfen 20 auf, der mit einem Außengewinde versehen ist und in den Hohlraum 6 der Zahnstange 4 eingreift. Dabei ist im Bereich des dem Kugelgelenk 7 zugewandten Endes der Zahnstange 4 an deren Innenwandung ein Innengewinde ausgebildet, welches in das Außengewinde des Zapfens 20 eingreift. Somit sind das Kugelgelenkgehäuse 8 und die Zahnstange 4 miteinander verschraubt. Ferner weist das Kugelgelenkgehäuse 8 eine der Zahnstange 4 zugewandte Stirnseite 21 auf, die den Zapfen 20 ringförmig umgibt und an welcher die Zahnstange 4 stirnseitig anliegt.
Die gasdurchlässige Verbindung 13 weist wenigstens eine an der Mantelfläche des Zapfens 20 ausgebildete Nut 14 und wenigstens eine in der Stirnseite 21 ausgebildete Nut 15 auf, die am gehäuseseitigen Ende des Zapfens 20 in die Nut 14 übergeht und mit dieser luftdurchlässig in Verbindung steht. Dabei erstreckt sich die insbesondere axial verlaufende Nut 14 bevorzugt von der Stirnseite 21 des Gelenkgehäuses 8 bis hin zu einer dem Gelenkgehäuse 8 abgewandten Stirnseite des Zapfens 20 und mündet in die Ausnehmung 6 ein. Ferner verläuft die Nut 14 zumindest abschnittsweise im bzw. im Bereich des Außengewindes des Zapfens 20. Die wenigstens eine und in der Stirnfläche 21 verlaufende Nut 15 erstreckt sich radial von dem Zapfen 20 aus nach außen und mündet in einem radial äußeren Endbereich 27 (siehe Fig. 3) in den Innenraum 11 des hier nicht dargestellten Dichtungsbalgs 10 ein. Dabei erstreckt sich die Nut 15 aber nicht bis zur Außenumfangskontur 28 (siehe Fig. 4) der Stirnfläche 21 hin, sondern weist einen Abstand 29 (siehe Fig. 4) zu dieser auf.
Die Außenumfangskontur 28 ist Teil einer mehreckigen Schlüsselfläche 22, die an der Mantelfläche des Kugelgelenkgehäuses 8 ausgebildet ist und sich in axialer Richtung nur über einen Teil der Mantelfläche des Kugelgelenkgehäuses 8 erstreckt. Die Schlüsselfläche 22 umgibt bzw. umringt die Nut oder Nuten 15 ohne dass diese durch die Schlüsselfläche 22 hindurch treten.
Fig. 3 zeigt eine teilweise Seitenansicht des Kugelgelenkgehäuses 8 bei weggelassener Zahnstange 4, wobei sich ein L-förmiger Verlauf der ineinander übergehenden Nuten 14 und 15 ergibt, der teilweise im Schnitt dargestellt ist. Die Nut 15 schließt dabei mit der Nut 14 einen rechten Winkel ein.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite 21 des Kugelgelenkgehäuses 8 bei weggelassener Zahnstange 4, wobei deutlich wird, dass gemäß der Ausführungsform drei radiale Nuten 15 in der Stirnseite 21 und drei axiale Nuten 14 an dem Zapfen 20 vorgesehen sind. Dabei bilden diese sechs Nuten 14 und 15 zusammen drei L-förmige Nuten, von denen zwei benachbarte jeweils einen Winkel von 120° miteinander einschließen.
Die Nut oder die Nuten 15 verlaufen insbesondere in radialer Richtung und können eine der aus Fig. 5 ersichtlichen Nutprofilformen 23, 24, 25 oder 26 und/oder einen der aus Fig. 6 ersichtlichen Nutverläufe aufweisen. Insbesondere ist aus Fig. 6 ersichtlich, dass die Nut 15 gemäß einer Abwandlung der Ausführungsform spiralförmig verlaufen kann. Alternativ verläuft die Nut oder verlaufen die Nuten 15 gerade. Ferner zeigt Fig. 7, dass eine unterschiedliche Anzahl von Nuten 15 vorgesehen sein kann. Zusätzlich sind aus Fig. 7 noch einige unterschiedliche Nutverläufe ersichtlich.
Für die an dem Zapfen 20 vorgesehene Nut oder Nuten 14 sind dabei die den Fig. 5, 6 und 7 entnehmbaren Nutprofilformen, Nutverläufe und/oder Nutanzahlen entsprechend möglich. Ferner kann die Nut 14 als spiralförmige Nut am Gewindezapfen 20 ausgebildet sein.
Obwohl nicht gezeigt, ist es bei allen Ausführungsformen möglich, dass innerhalb der Ausnehmung 16 zwischen der Gelenkkugel 18 und der Gehäusewandung 17 eine Lagerschale 30 angeordnet ist, in der die Gelenkkugel 18 gelagert ist. Bezugszeichenliste
1 Zahnstangenlenkung / Gelenkanordnung
2 Gehäuse des Lenkgetriebes
3 Lenkgetriebe
4 Zahnstange
5 Pfeil
6 Ausnehmung in Zahnstange / Hohlraum
7 Kugelgelenk
8 Kugelgelenkgehäuse
9 Kugelzapfen
10 Dichtungsbalg
11 Innenraum des Dichtungsbalgs
12 Längsachse der Zahnstange
13 luftdurchlässige Verbindung
14 axiale Nut
15 radiale Nut
16 Ausnehmung in Gehäuse
17 Gehäusewandung
18 Gelenkkugel
19 Öffnung in Kugelgelenkgehäuse
20 Zapfen an Gelenkgehäuse
21 Stirnfläche
22 Schlüsselfläche
23 Nutprofil
24 Nutprofil
25 Nutprofil
26 Nutprofil
27 äußeres Ende der radialen Nut
28 Außenumfangskontur der Stirnfläche
29 Abstand zwischen äußerem Nutende und Außenumfangskontur der Stirnfläche

Claims

Patentansprüche
1. Gelenkanordnung für ein Fahrzeug, mit einem Gelenk (7), welches ein Gelenkgehäuse (8) und einen relativ zu diesem bewegbar gelagerten Gelenkzapfen (9] aufweist, einer einen Hohlraum (6) aufweisenden Stange (4),. die mit dem Gelenk (7) verbunden ist, einem einen Innenraum (11) begrenzenden Dichtungsbalg (10), in dem das Gelenk (7) zumindest teilweise angeordnet ist, und einer gasdurchlässigen Verbindung (13), welche den Hohlraum (6) der Stange (4) mit dem Innenraum (11) des Dichtungsbalgs (10) verbindet und wenigstens eine Nut (15) aufweist, die in einer der Stange (4) zugewandten Stirnseite (21) des Gelenks (7) ausgebildet ist, in den Innenraum (11) mündet und ein radial äußeres Ende (27) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (15) mit ihrem radial äußeren Ende (27) im Abstand zu einer Außenumfangskontur (28) der Stirnfläche (21) endet.
2. Gelenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (15) mit ihrem radial äußeren Ende (27) in den Innenraum (11) mündet.
3. Gelenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (7) eine Schlüsselfläche (21) aufweist, welche die in der Stirnseite (21) ausgebildete Nut (15) umringt.
4. Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das radial äußere Ende (27) der Nut (15) radial außerhalb einer Anlagefläche liegt, mittels welcher die Stange (4) an der Stirnseite (21) anliegt.
5. Gelenkanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche ringförmig ausgebildet ist und einen radial inneren Bereich umschließt, von dem aus sich die Nut (15) bis hin zu dem radial äußeren Ende (27) erstreckt.
6. Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Verbindung (13) wenigstens eine sich zumindest mittelbar an die Nut (15) anschließende zweite Nut (14) aufweist, die zumindest bereichsweise innerhalb der Stange (4) verläuft und in den Hohlraum (6) der Stange (4) mündet.
7. Gelenkanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Nuten (14, 15) quer zueinander verlaufen und die zweite Nut (14) in Richtung oder parallel zur Längsachse (12) der Stange (4) verläuft.
8. Gelenkanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an Stirnfläche (21) ein in den Hohlraum (6) eingreifender Zapfen (20) angeordnet ist, in dessen Mantelfläche die zweite Nut (14) verläuft.
9. Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkgehäuse (8) mit der Stange (4) verbunden ist und eine von einer Gehäusewandung (17) begrenzte Gehäuseausnehmung (16) aufweist, in welcher der Gelenkzapfen (9) sitzt, wobei die Stirnfläche (21) am Gelenkgehäuse (8) vorgesehen ist und einer Öffnung (19) abgewandt ist oder gegenüber liegt, durch welche hindurch sich der Gelenkzapfen (9) aus dem Gelenkgehäuse (8) heraus erstreckt.
10. Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (4) mit einem Lenkgetriebe (3) verbunden und mittels des Lenkgetriebes (3) bewegbar ist.
11. Gelenkanordmmg nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsbalg (10) einerseits an dem Lenkgetriebe (3) oder an einem Gehäuse (2) des Lenkgetriebes (3) und andererseits an dem Gelenkzapfen (9) oder an einem mit diesem verbundenen Koppelglied dichtend anliegt.
12. Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (4) eine Zahnstange ist.
13. Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (7) ein Kugelgelenk und der Gelenkzapfen (9) ein Kugelzapfen ist, der mit seiner Gelenkkugel (18) drehbar und schwenkbar in dem Gelenkgehäuse (8) gelagert ist.
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