WO2008125073A2 - Gelenkanordnung für ein fahrzeug - Google Patents

Gelenkanordnung für ein fahrzeug Download PDF

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WO2008125073A2
WO2008125073A2 PCT/DE2007/000842 DE2007000842W WO2008125073A2 WO 2008125073 A2 WO2008125073 A2 WO 2008125073A2 DE 2007000842 W DE2007000842 W DE 2007000842W WO 2008125073 A2 WO2008125073 A2 WO 2008125073A2
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housing
bore
sealing bellows
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Dirk Mählmann
Benjamin Ziebart
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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 partially arranged, and a gas-permeable compound which connects the cavity of the rod with the interior of the sealing bellows.
  • 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.
  • 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 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 after its mounting on a radial flange, in which the connecting pin ball joint housing side passes.
  • connection pin vent grooves are introduced, which merge into the radial flange.
  • a disadvantage of this solution is that the axial areas of the vent grooves extend through the external thread, resulting in a relatively complicated manufacturing result. Furthermore, the radial areas of the venting grooves extend in the end face of the radial flange, which can also simultaneously serve as a bearing surface during joint compression. The vent grooves reduce this area, which in turn leads to design limitations.
  • the present invention seeks to further develop the hinge assembly mentioned above so that can be made uncomplicated and restrictions on the design can be reduced. This object is achieved with a hinge assembly according to claim 1. Preferred developments are given in the dependent claims.
  • the joint arrangement according to the invention for a vehicle, in particular motor vehicle has a joint, which comprises a joint housing and a pivot pin mounted relative thereto, a rod comprising a cavity, which is connected to the joint, a sealing bellows bounding an interior, in which the joint is completely or at least partially disposed, and a gas-permeable compound, which connects the cavity of the rod with the interior of the sealing bellows, wherein at least a part of the gas-permeable compound is formed by at least one formed in the joint bore, which opens into the cavity of the rod ,
  • the gas-permeable connection opens into the cavity of the rod via the bore formed in the joint, it is avoidable to form air-guiding grooves in the connection region between the joint and the rod in a thread or in a face of the joint facing the rod.
  • the gas-permeable compound opens into the interior of the sealing bellows at a distance from the connection region between the joint and the rod, so that it is further avoidable to allow the gas-permeable compound to pass through a key surface.
  • the gas-permeable compound can thus be functionally separated from a thread, a support surface or a key surface, so that the disadvantages and limitations mentioned in the prior art are avoidable or at least reducible.
  • the bore preferably extends in the longitudinal direction of the rod.
  • the term "hole” drilling does not necessarily have to be done by drilling or machining, in particular it is possible to make the hole by drilling or punching, and the hole may be cast when casting the joint housing and / or the pivot pin If the joint housing and / or the pivot pin are cast, it is also possible to use terms such as a hole or a cylindrical recess which is gas-permeable or open, in particular oblong and / or bilateral.
  • the rod may be connected to the pivot pin in which the bore extends.
  • the rod is connected to the joint housing in which the bore is formed.
  • the bore may be provided in a bottom of the joint housing, which faces away from or faces 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 joint housing preferably has a housing recess which is bounded by a housing wall and in which the pivot pin is seated.
  • the bore can open into the housing recess, so that the cavity is connected in a gas-permeable manner via the bore to the housing recess.
  • the gas-permeable connection can have at least one groove which adjoins the bore directly or indirectly, which groove is formed inside the joint housing and preferably opens into the interior of the sealing bellows.
  • the groove can be e.g. be formed in the housing wall and / or in a bearing shell, which is arranged in the joint housing and in which the pivot pin is mounted.
  • a plurality of grooves may be provided. It is also possible that the at least one groove adjoining the bore does not extend as far as the interior of the sealing bellows and terminates at a distance therefrom in the interior of the joint housing.
  • To these e.g. provided in the wall groove may connect a provided in the bearing shell groove and open into the interior.
  • the gas-permeable connection has at least one pin bore formed in the pivot pin and adjoining the bore directly or indirectly, which opens into the interior of the sealing bellows.
  • the connection between the bore and the pin bore is preferably carried out with the interposition of the housing recess or a part thereof.
  • a hinge pin recess open towards the housing recess be provided, in which the at least one pin hole opens.
  • a plurality of pin bores may be provided.
  • the bore opens itself into the interior of the sealing bellows and can be used for this purpose, for example. run obliquely to the longitudinal axis of the rod.
  • the gas-permeable connection may have at least one adjoining the bore second bore which extends within the joint or the joint housing, wherein the two holes, in particular within the joint or the joint housing merge into one another and are preferably not aligned parallel to each other.
  • one of the holes extends in the direction of the longitudinal axis of the rod, whereas the other bore extends obliquely or transversely to this longitudinal axis and preferably opens into or in the region of an outer circumferential surface of the joint housing in the interior of the sealing bellows.
  • the two holes are preferably formed as blind holes, which merge within the joint, in particular within the joint housing, into one another.
  • 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 end of the rod facing the joint.
  • the cavity can be axially limited or as Be formed blind hole.
  • the cavity may extend through the rod.
  • a plurality of cavities may be provided in the rod.
  • the rod may be connected to a second joint and extend between these two joints.
  • the two joints can each be provided with an opening into the cavity bore and in particular be of similar construction.
  • holes and grooves described here are part of or form a gas-permeable connection, these are preferably free bores and free grooves.
  • All embodiments of the invention may comprise a bearing shell, which is arranged in the joint housing and in which the pivot pin is mounted.
  • 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 a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a sectional view of a ball joint for the rack and pinion steering according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a sectional view of a ball joint for the rack and pinion steering according to a third embodiment of the invention.
  • 5 is a sectional view of a ball joint for the rack and pinion steering according to a fourth embodiment of the invention
  • 6 is a sectional view of a ball joint for the rack and pinion steering according to a fifth embodiment of the invention
  • FIG. 7 is a sectional view of a ball joint for the rack and pinion steering according to a sixth embodiment of the invention.
  • 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 least one end with 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. At its other end, the sealing bellows 10 bears sealingly 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. Thus, air can be removed from the interior 11 through the cavity 6 or air can be supplied to the interior 11. If the cavity 6 does not extend through the toothed rack 4, the air can be diverted via the housing 2 of the steering gear 3, for example.
  • the ball joint 7 of the rack and pinion steering 1 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 connected air-permeable.
  • the gas-permeable connection 13 has a formed in the ball joint housing 8 axial bore 14 and at least one formed in the ball joint housing 8 radial bore 15, which merges within the ball joint housing 8 in the axial bore 14.
  • the ball joint housing 8 at its end facing the rack 4, a cup-shaped recess 21 with an internal thread into which engages an on the the ball joint housing 8 facing the end of the rack 4 formed external thread.
  • the rack 4 and the ball joint housing 8 are screwed together.
  • FIG. 3 is a sectional view of the ball joint 7 according to a second embodiment of the invention can be seen, wherein the gas-permeable compound 13 has an axial bore 14 which extends from the cavity 6 through the joint housing 8 through to the recess 16. About the opening 19 and over existing in the recess 16 spaces between the ball joint 18 and the wall 17, the bore 14 is connected to the interior 11 of the sealing bellows 10, not shown here air permeable.
  • 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.
  • Fig. 4 is a sectional view of the ball joint 7 according to a third embodiment of the invention can be seen, the third embodiment is identical except for the connection between the joint housing 8 and the rack 4 with the second embodiment. 4, however, a cup-shaped recess 21 is provided in the ball joint housing 8, which has an internal thread, in which engages an external thread formed on the rack 4. The connection between the rack 4 and the ball joint housing 8 is thus formed by an equivalent to the first embodiment screw.
  • Fig. 5 is a sectional view of the ball joint 7 according to a fourth embodiment of the invention can be seen, wherein in the ball joint housing 8 in the wall 17 at least one groove 22 is introduced, which extends from the bore 14 up to the opening 19. Apart from the groove 22, the fourth embodiment is consistent with the third embodiment. In contrast to this, in the fourth embodiment, however, the exchange of air between the cavity 6 and the interior 11 of the sealing bellows 10, not shown here, is facilitated because of the groove 22.
  • the at least one groove 22 may in this case have one of the groove profile shapes 26, 27, 28 or 29 and / or one of the groove progressions shown in FIG. 9, as shown in FIG. 8.
  • the groove or grooves 22 do not have to extend as far as the opening 19.
  • a spiral groove 22 is possible.
  • Fig. 10 shows that a different number of grooves 22 may be provided.
  • Fig. 6 is a sectional view of the ball joint 7 according to a fifth embodiment of the invention can be seen, wherein in the ball joint 18 of the ball pin 9 is a recess 16 for the open recess 23 is introduced. Furthermore, at least one bore 24 is formed in the ball pin 9, which extends from the recess 23 through the ball pin 9 through to the interior 11 of the sealing bellows 10, not shown here, and thus forms an air-permeable connection between the recess 23 and the interior 11 , 6 shows two such holes 24. Since the recess 23 is open towards the recess 16, and the cavity 6 is connected to the interior 11 permeable to air.
  • Fig. 7 is a sectional view of the ball joint 7 according to a sixth embodiment of the invention can be seen, which substantially coincides with the second embodiment.
  • a bearing shell 30 is arranged, in which the joint ball 18 is rotatably and pivotally mounted.
  • at least one groove 31 is provided, which adjoins the bore 14 and extends up to the opening 19.
  • a bearing shell 30 is arranged.
  • the bearing shell may have one or more grooves and / or holes for air line.

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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, wobei zumindest ein Teil der gasdurchlässigen Verbindung (13) von wenigstens einer in dem Gelenk (7) ausgebildeten Bohrung (14) gebildet ist, die in den Hohlraum (6) der Stange (4) mündet.

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.
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 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 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 dieser Lösung ist, dass durch Nuten in Kombination mit Schlüsselflächen komplizierte Konturen entstehen, an denen Grate oder erhöhter Werkzeugverschleiß auftreten 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.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die axialen Bereiche der Entlüftungsnuten durch das Außengewinde verlaufen, was eine relativ komplizierte Fertigung zur Folge hat. Ferner verlaufen die radialen Bereiche der Entlüftungsnuten in der Stirnfläche des Radialflanschs, die auch gleichzeitig als Auflagefläche beim Gelenkverpressen dienen kann. Durch die Entlüftungsnuten wird diese Fläche verringert, was wiederum zu Einschränkungen bei der Auslegung führt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Gelenkanordnung derart weiterzubilden, dass unkomplizierter gefertigt werden kann und Einschränkungen bei der Auslegung reduzierbar 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 umfassende Stange, die mit dem Gelenk verbunden ist, einen einen Innenraum begrenzenden Dichtungsbalg, in dem das Gelenk vollständig oder zumindest teilweise angeordnet ist, und eine gasdurchlässige Verbindung auf, welche den Hohlraum der Stange mit dem Innenraum des Dichtungsbalgs verbindet, wobei zumindest ein Teil der gasdurchlässigen Verbindung von wenigstens einer in dem Gelenk ausgebildeten Bohrung gebildet ist, die in den Hohlraum der Stange mündet.
Da erfindungsgemäß die gasdurchlässige Verbindung über die in dem Gelenk ausgebildete Bohrung in den Hohlraum der Stange mündet, ist es vermeidbar, im Verbindungsbereich zwischen dem Gelenk und der Stange Luftleitnuten in einem Gewinde oder in einer der Stange zugewandten Stirnfläche des Gelenks auszubilden. Insbesondere ist es möglich, dass die gasdurchlässige Verbindung im Abstand zu dem Verbindungsbereich zwischen dem Gelenk und der Stange in den Innenraum des Dichtungsbalgs mündet, so dass es ferner vermeidbar ist, die gasdurchlässige Verbindung durch eine Schlüsselfläche hindurch treten zu lassen. Die gasdurchlässige Verbindung kann somit funktionell von einem Gewinde, einer Auflagefläche oder einer Schlüsselfläche getrennt werden, so dass die zum Stand der Technik genannten Nachteile und Einschränkungen vermeidbar oder zumindest reduzierbar sind. Ferner verläuft die Bohrung bevorzugt in Längsrichtung der Stange.
Obwohl der Begriff „Bohrung" verwendet wird, muss die Bohrung nicht zwangsläufig durch Bohren oder durch spanabhebende Bearbeitung entstanden sein. Insbesondere ist es möglich, die Bohrung durch Bohren oder durch Stanzen auszubilden. Auch kann die Bohrung beim Gießen des Gelenkgehäuses und/oder des Gelenkzapfens ausgebildet werden, sofern das Gelenkgehäuse und/oder der Gelenkzapfen gegossen werden. Anstelle des Begriffs Bohrung könnten auch Begriffe wie Loch oder zylinderförmige Ausnehmung verwendet werden, das bzw. die insbesondere länglich und/oder beidseitig gasdurchlässig bzw. offen ist. Die Stange kann mit dem Gelenkzapfen verbunden sein, in dem die Bohrung verläuft. Bevorzugt ist die Stange jedoch, mit dem Gelenkgehäuse verbunden, in dem die Bohrung ausgebildet ist. Dabei kann die Bohrung in einem Boden des Gelenkgehäuses vorgesehen sein, der einer Öffnung abgewandt ist oder gegenüber liegt, durch welche hindurch sich der Gelenkzapfen aus dem Gelenkgehäuse heraus erstreckt. Der Boden ist insbesondere einstückig mit dem Gelenkgehäuse ausgebildet.
Das Gelenkgehäuse weist bevorzugt eine von einer Gehäusewandung begrenzte Gehäuseausnehmung auf, in welcher der Gelenkzapfen sitzt. Dabei kann die Bohrung in die Gehäuseausnehmung einmünden, so dass der Hohlraum über die Bohrung mit der Gehäuseausnehmung gasdurchlässig verbunden ist. Ferner kann die gasdurchlässige Verbindung wenigstens eine sich unmittelbar oder mittelbar an die Bohrung anschließende Nut aufweisen, die innerhalb des Gelenkgehäuses ausgebildet ist und bevorzugt in den Innenraum des Dichtungsbalgs mündet. Die Nut kann dabei z.B. in der Gehäusewandung und/oder in einer Lagerschale ausgebildet sein, die in dem Gelenkgehäuse angeordnet ist und in welcher der Gelenkzapfen gelagert ist. Somit ist es möglich, auf einfache Weise eine gasdurchlässige Verbindung zwischen der Bohrung und dem Innenraum des Dichtungsbalgs zu realisieren. Insbesondere können mehrere Nuten vorgesehen sein. Ebenfalls ist es möglich, dass sich die wenigstens eine an die Bohrung anschließende Nut nicht bis zu dem Innenraum des Dichtungsbalgs hin erstreckt und im Abstand zu diesem im Innern des Gelenkgehäuses endet. An diese z.B. in der Wandung vorgesehene Nut kann sich eine in der Lagerschale vorgesehene Nut anschließen und in den Innenraum münden.
Ferner ist es möglich, dass die gasdurchlässige Verbindung wenigstens eine in dem Gelenkzapfen ausgebildete und sich unmittelbar oder mittelbar an die Bohrung anschließende Zapfenbohrung aufweist, die in den Innenraum des Dichtungsbalgs mündet. Die Verbindung zwischen der Bohrung und der Zapfenbohrung erfolgt dabei bevorzugt unter Zwischenschaltung der Gehäuseausnehmung oder eines Teils davon. Ferner kann in dem Gelenkzapfen eine zu der Gehäuseausnehmung hin offene Gelenkzapfenausnehmung vorgesehen sein, in welche die wenigstens eine Zapfenbohrung mündet. Insbesondere können mehrere Zapfenbohrungen vorgesehen sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Gelenkanordnung mündet die Bohrung selbst in den Innenraum des Dichtungsbalgs ein und kann hierfür z.B. schräg zur Längsachse der Stange verlaufen. Ferner kann die gasdurchlässige Verbindung wenigstens eine sich an die Bohrung anschließende zweite Bohrung aufweisen, die innerhalb des Gelenks oder des Gelenkgehäuses verläuft, wobei die beiden Bohrungen insbesondere innerhalb des Gelenks oder des Gelenkgehäuses ineinander übergehen und bevorzugt nicht parallel zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere verläuft eine der Bohrungen in Richtung der Längsachse der Stange, wohingegen die andere Bohrung schräg oder quer zu dieser Längsachse verläuft und bevorzugt in oder im Bereich einer Außenmantelfläche des Gelenkgehäuses in den Innenraum des Dichtungsbalgs mündet. Die beiden Bohrungen sind bevorzugt als Sacklöcher ausgebildet, die innerhalb des Gelenks, insbesondere innerhalb des Gelenkgehäuses, ineinander übergehen.
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.
Die Stange kann mit einem zweiten Gelenk verbunden sein und sich zwischen diesen beiden Gelenken erstrecken. Dabei können die beiden Gelenke jeweils mit einer in den Hohlraum einmündenden Bohrung versehen und insbesondere gleichartig aufgebaut sein.
Da die hier beschriebenen Bohrungen und Nuten Teil einer gasdurchlässigen Verbindung sind oder diese bilden, handelt es sich bevorzugt um freie Bohrungen und freie Nuten.
Alle Ausführungsformen der Erfindung können eine Lagerschale aufweisen, die in dem Gelenkgehäuse angeordnet ist und in welcher der Gelenkzapfen gelagert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: eine teilweise Schnittansicht einer Zahnstangenlenkung,
Fig. 2: eine Schnittansicht eines Kugelgelenks für die Zahnstangenlenkung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3: eine Schnittansicht eines Kugelgelenks für die Zahnstangenlenkung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4: eine Schnittansicht eines Kugelgelenks für die Zahnstangenlenkung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5: eine Schnittansicht eines Kugelgelenks für die Zahnstangenlenkung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6: eine Schnittansicht eines Kugelgelenks für die Zahnstangenlenkung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7: eine Schnittansicht eines Kugelgelenks für die Zahnstangenlenkung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 8: mehrere Nutprofile,
Fig. 9: mehrere Nutverläufe und
Fig. 10: 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 wenigstens 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 hegt 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 z.B. über das Gehäuse 2 des Lenkgetriebes 3 umgeleitet werden.
Aus Fig. 2 ist das Kugelgelenk 7 der Zahnstangenlenkung 1 gemäß einer ersten 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. Die gasdurchlässige Verbindung 13 weist eine in dem Kugelgelenkgehäuses 8 ausgebildete axiale Bohrung 14 und wenigstens eine in dem Kugelgelenkgehäuses 8 ausgebildete radiale Bohrung 15 auf, die innerhalb des Kugelgelenkgehäuses 8 in die axiale Bohrung 14 übergeht.
Gemäß der ersten Ausführungsform weist das Kugelgelenkgehäuse 8 an seinem der Zahnstange 4 zugewandten Ende eine topfförmige Ausnehmung 21 mit einem Innengewinde auf, in welches ein an dem dem Kugelgelenkgehäuse 8 zugewandten Ende der Zahnstange 4 ausgebildetes Außengewinde eingreift. Somit sind die Zahnstange 4 und das Kugelgelenkgehäuse 8 miteinander verschraubt.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale in allen Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Aus Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Kugelgelenks 7 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei die gasdurchlässige Verbindung 13 eine axiale Bohrung 14 aufweist, die sich von dem Hohlraum 6 durch das Gelenkgehäuse 8 hindurch bis hin zu der Ausnehmung 16 erstreckt. Über die Öffnung 19 und über in der Ausnehmung 16 vorhandene Zwischenräume zwischen der Gelenkkugel 18 und der Wandung 17 ist die Bohrung 14 mit dem Innenraum 11 des hier nicht dargestellten Dichtungsbalgs 10 luftdurchlässig verbunden.
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.
Aus Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Kugelgelenks 7 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei die dritte Ausführungsform bis auf die Verbindung zwischen dem Gelenkgehäuse 8 und der Zahnstange 4 mit der zweiten Ausführungsform übereinstimmt. Gemäß Fig. 4 ist in dem Kugelgelenkgehäuse 8 aber eine topfförmige Ausnehmung 21 vorgesehen, die ein Innengewinde aufweist, in welches ein an der Zahnstange 4 ausgebildetes Außengewinde eingreift. Die Verbindung zwischen der Zahnstange 4 und dem Kugelgelenkgehäuse 8 ist somit durch eine zu der ersten Ausführungsform äquivalenten Schraubverbindung gebildet.
Aus Fig. 5 ist eine Schnittansicht des Kugelgelenks 7 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei in dem Kugelgelenkgehäuse 8 in die Wandung 17 wenigstens eine Nut 22 eingebracht ist, die sich ausgehend von der Bohrung 14 bis hin zu der Öffnung 19 erstreckt. Abgesehen von der Nut 22 stimmt die vierte Ausführungsform mit der dritten Ausführungsform überein. Im Gegensatz zu dieser ist bei der vierten Ausführungsform aber der Austausch von Luft zwischen dem Hohlraum 6 und dem Innenraum 11 des hier nicht dargestellten Dichtungsbalgs 10 wegen der Nut 22 erleichtert. Die wenigstens eine Nut 22 kann dabei eine der aus Fig. 8 ersichtlichen Nutprofilformen 26, 27, 28 oder 29 und/oder einen der aus Fig. 9 ersichtlichen Nutverläufe aufweisen. Insbesondere ist aus Fig. 9 ersichtlich, dass sich die Nut oder Nuten 22 gemäß einer Abwandlung der Ausführungsform nicht bis zu der Öffnung 19 hin erstrecken müssen. Auch ist eine spiralförmig verlaufende Nut 22 möglich. Ferner zeigt Fig. 10, dass eine unterschiedliche Anzahl von Nuten 22 vorgesehen sein kann.
Aus Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Kugelgelenks 7 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei in der Gelenkkugel 18 des Kugelzapfens 9 eine zur Ausnehmung 16 hin offene Ausnehmung 23 eingebracht ist. Ferner ist wenigstens eine Bohrung 24 in dem Kugelzapfen 9 ausgebildet, die sich ausgehend von der Ausnehmung 23 durch den Kugelzapfen 9 hindurch bis zu dem Innenraum 11 des hier nicht dargestellten Dichtungsbalgs 10 erstreckt und somit eine luftdurchlässige Verbindung zwischen der Ausnehmung 23 und dem Innenraum 11 bildet. Fig. 6 zeigt dabei zwei solcher Bohrungen 24. Da die Ausnehmung 23 zur Ausnehmung 16 hin offen ist, ist auch der Hohlraum 6 mit dem Innenraum 11 luftdurchlässig verbunden.
Aus Fig. 7 ist eine Schnittansicht des Kugelgelenks 7 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, die im Wesentlichen mit der zweiten Ausführungsform übereinstimmt. Im Gegensatz zu dieser ist bei der sechsten Ausführungsform aber innerhalb der Ausnehmung 16 zwischen der Gelenkkugel 18 und der Gehäusewandung 17 eine Lagerschale 30 angeordnet, in welcher die Gelenkkugel 18 drehbar und schwenkbar gelagert ist. In der Lagerschale 30 ist dabei wenigstens eine Nut 31 vorgesehen, die sich an die Bohrung 14 anschließt und sich bis zu der Öffnung 19 hin erstreckt. Somit ist eine luftdurchlässige Verbindung zwischen dem Hohlraum 6 und dem Innenraum 11 des hier nicht dargestellten Dichtungsbalgs 10 ausgebildet. Für die wenigstens eine Nut 31 sind dabei die den Fig. 8, 9 und 10 entnehmbaren Nutprofilformen, Nutverläufe und/oder Nutanzahlen entsprechend möglich. Ergänzend oder alternativ zu der oder den in der Lagerschale ausgebildeten Nuten können auch Löcher in der Lagerschale ausgebildet sein, welche einen Teil der gasdurchlässigen Verbindung bilden. Obwohl lediglich bei der sechsten Ausführungsforru gezeigt, ist es grundsätzlich bei allen Ausfühmngsformen möglich, dass innerhalb der Ausnehmung 16 zwischen der Gelenkkugel 18 und der Gehäusewandung 17 eine Lagerschale 30 angeordnet ist. Die Lagerschale kann dabei eine oder mehrere Nuten und/oder Löcher zur Luftleitung aufweisen.
Bezugszeichenliste
1 Zahnstangenlenkung / Gelenkanordnung
2 Gehäuse des Lenkgetriebes
3 Lenkgetriebe
4 Zahnstange
5 Pfeü
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 Bohrung
15 radiale Bohrung
16 Ausnehmung in Gehäuse
17 Gehäuse wandung
18 Gelenkkugel
19 Öffnung in Kugelgelenkgehäuse
20 Zapfen an Gelenkgehäuse
21 topfförmige Ausnehmung in Gelenkgehäuse
22 Nut in Gehäusewandung
23 Ausnehmung in Kugelzapfen
24 Bohrung in Kugelzapfen
26 Nutprofil
27 Nutprofil
28 Nutprofil
29 Nutprofil
30 Lagerschale
31 Nut in Lagerschale

Claims

Gelenkanordnung für ein FahrzeugPatentansprüche
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, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der gasdurchlässigen Verbindung (13) von wenigstens einer in dem Gelenk (7) ausgebildeten Bohrung (14) gebildet ist, die in den Hohlraum (6) der Stange (4) mündet.
2. Gelenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (4) mit dem Gelenkgehäuse (8) verbunden ist und die Bohrung (14) in dem Gelenkgehäuse (8) ausgebildet ist.
3. Gelenkanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkgehäuse (8) eine von einer Gehäusewandung (17) begrenzte Gehäuseausnehmung (16) aufweist, in welcher der Gelenkzapfen (9) sitzt, wobei die Bohrung (14) in die Gehäuseausnehmung (16) mündet.
4. Gelenkanordnung nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Verbindung (13) wenigstens eine sich zumindest mittelbar an die Bohrung (14) anschließende Nut (22) aufweist, die innerhalb des Gelenkgehäuses (8) in der Gehäusewandung (17) ausgebildet ist und in den Innenraum (11) des Dichtungsbalgs (10) mündet.
5. Gelenkanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkzapfen (9) in der Gehäuseausnehmung (16) unter Zwischenschaltung einer Lagerschale (30) sitzt und die gasdurchlässige Verbindung (13) wenigstens eine sich zumindest mittelbar an die Bohrung (14) anschließende Nut (22) aufweist, die in der Lagerschale (30) ausgebildet ist und in den Innenraum (11) des Dichtungsbalgs (10) mündet.
6. Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Verbindung (13) wenigstens eine in dem Gelenkzapfen (9) ausgebildete und sich zumindest mittelbar an die Bohrung (14) anschließende Zapfenbohrung (24) aufweist, die in den Innenraum (11) des Dichtungsbalgs (10) mündet.
7. Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (14, 15) in den Innenraum (11) des Dichtungsbalgs (10) mündet.
8. Gelenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Gelenks (7) oder des Gelenkgehäuses (8) der Bohrung (14) wenigstens eine zweite Bohrung (15) anschließt, die in den Innenraum (11) des Dichtungsbalgs (10) mündet.
9. Gelenkanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bohrungen (14, 15) nicht parallel zueinander verlaufen.
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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