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Patent Searching and Data


Title:
BALL JOINT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/051821
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a ball joint, preferably for chassis suspension systems or steering mechanisms of motor vehicles. The inventive ball joint comprises a joint housing (5) and a joint journal (1) which is provided with a ball-shaped bearing surface (3) and is arranged in a bearing cavity (4) of the joint housing (5). According to the invention, a high number of balls (7) is loosely arranged between the bearing surface (3) of the joint journal (1) and the inner surface (6) of the bearing cavity (4).

Inventors:
GRAEBER JUERGEN (DE)
HUETTNER TORALF (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/000112
Publication Date:
July 19, 2001
Filing Date:
January 12, 2001
Export Citation:
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Assignee:
ZF LEMFOERDER METALLWAREN AG (DE)
GRAEBER JUERGEN (DE)
HUETTNER TORALF (DE)
International Classes:
F16C11/06; (IPC1-7): F16C11/06
Domestic Patent References:
WO1994029605A11994-12-22
Foreign References:
US1976983A1934-10-16
DE1911807U1965-03-11
FR994751A1951-11-22
Other References:
DUERSCHMIED F: "BAUGRUPPEN FUER PARALLELE KINEMATIKEN", WERKSTATT UND BETRIEB,DE,CARL HANSER VERLAG. MUNCHEN, vol. 132, no. 5, May 1999 (1999-05-01), pages 33 - 34,36,38, XP000824362, ISSN: 0043-2792
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Claims:
Kugelgelenk Patentansprüche :
1. Kugelgelenk vorzugsweise für Fahrwerksaufhangungen oder Lenkungen von Kraftfahrzeugen mit einem Gelenkgehäuse und einem mit einer kugelförmigen Lagerfläche versehenen in einem Lagerungshohlraum des Gelenkgehäuses angeordneten Gelenkzapfen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der kugelförmigen Lagerfläche (3) des Gelenkzapfens (1) und der Innenfläche (6) des Lagerungshohlraumes (4) eine große Zahl Kugeln (7) lose angeordnet ist.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (7) aus Stahl bestehen.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (7) elastisch verformbar sind.
4. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (7) aus Kunststoffmaterial bestehen.
5. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Kugeln aus Kautschukmaterial bestehen.
6. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den einzelnen Kugeln (7) eine Fettfüllung befindet.
7. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (7) einen Durchmesser kleiner oder gleich 0, 1 mm aufweisen.
8. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der Lagerfläche (3) des Gelenkzapfens (1) und der Innenfläche (6) des Lagerungshohlraumes (4) durch mindestens ein Dichtelement (9, 10) zur Außenseite des Gelenkgehauses (5) abgedichtet ist.
Description:
Kugelgelenk Beschreibung : Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, vorzugsweise iür Fahrwerksaufhängungen oder Lenkungen von Kraftfahrzeugen mit einem Gelenkgehåuse und einem mit einer kugelförmigen Lagerfläche versehenen in einem Lagerungshohlraum des Gelenkghäuses angeordneten Gelenkzapfen.

Kugelgelenke der gattungsgemäßen Art sind im Stand der Technik prinzipiell bekannt und werden beispielsweise als Spurstangengelenke bei Kraftfahrzeuglenkungen eingesetzt. Darüber hinaus finden sie Verwendung in vielen Bereichen der Fahrwerkstechnik, aber auch in anderen Bereichen der Kraftfahrzeugtechnik wie z. B. bei Scheibenwischergestängen.. Zwischen den kugelformigen Lagerflächen des Gelenkzapfens und dem Gelenkgehäuse befindet sich üblicherweise eine ein-oder mehrteilige Lagerschale aus Kunststoff Die Lagerschale ist zumeist ortsfest im Gelenkgehäuse festgelegt. Um eine einwandfreie Arbeitsweise derartiger Kugelgelenke zu gewährleisten, müssen die Innenflächen der Lagerschale sowie die kugelförmige Lagerfläche des Gelenkzapfens im Rahmen der Herstellung mit möglichst kleinen Toleranzen gefertigt werden, was zu erhöhten Produktionskosten für derartige Kugelgelenke führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kugelgelenk der gattungsgemäßen Art derart weiter zu entwickeln, daß eine kostengünstige Produktion unter Gewährleistung einwandfreier, insbesondere reibungsarmer Funktion des Kugelgelenkes gewährleistet ist, wobei an die Maßhaltigkeit von kugelförmiger Lagerfläche und ihrer korrespondierenden Aufnahme keine besonderen Anforderungen gestellt werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemSiß durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführte Merkmal gelöst.

In Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruches 1 sieht die dort angegebene technische Lehre zur Lösung der Aufgabe vor, daß zwischen der Lagerfläche des Gelenkzapfens und der Innenfläche des Lagerungshohlraumes eine große Zahl von Kugeln lose angeordnet ist. Diese lose eingefügten Kugeln bilden im Gegensatz zur bislang verwendeten Lagerschale einen elastischen Puffer und können so in stärkerem Maße als aus dem Stand der Technik bekannt, Formabweichungen zwischen der kugelförmigen Lagerfläche des Gelenkzapfens und dem diese aufnehmenden Lagerungshohlraum des Gelenkgehäuses ausgleichen. Die Kugeln können vorzugweise aus Stahl hergestellt sein und bilden dann aufgrund ihrer Gestalt eine Art Kugellager, verbessern somit die Reibungsarmut zwischen den Lagerflächen und erhöhen gleichzeitig die Festigkeit der Gesamtkonstruktion.

Spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Anspruches 1 aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die Kugeln elastisch verformbar auszuführen und aus Kunststoff-oder Kautschukmaterial herzustellen, da diese Materialien einfach bearbeitbar sind und die Kugeln somit kostengünstig hergestellt werden können.

Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, zwischen den einzelnen Kugeln eine Fettfüllung vorzusehen, da das Fett als Bindemittel für die einzelnen Kugeln dienen und gleichzeitig eine weiter Herabsetzung der Reibung bewirken kann.

Als optimale Durchmessergröße für die einzelnen Kugeln haben sich Werte im Bereich kleiner oder gleich 0, 1 mm bewährt. Bei Kugeln dieser Größenordnung lassen sich in den Zwischenraum zwischen kugelförmiger Lagerfläche und innerer Oberfläche des Lagerungshohlraumes zahlreiche Kugeln unterbringen, wodurch insbesondere auch bei geringer Maßhaltigkeit der Bauteile ein ausreichender Formausgleich erfolgen kann.

Es hat sich darüber hinaus als zweckmäßig erwiesen, im Raum zwischen der Lagerfläche des Gelenkzapfens und der inneren Oberfläche des Lagerungshohlraumes mindestens ein Dichtelement anzuordnen, welches den mit den Kugeln angefüllten Innenraum zur offenen Außenseite des Gelenkgehäuses abdichtet. Durch dieses Dichtelement kann zuverlässig verhindert werden, daß infolge von von außen auf das Kugelgelenk einwirkenden Kräften Kugeln aus dem Zwischenraum im Inneren des Kugelgelenkes herausgepresst werden und dadurch die Funkton des Kugelgelenkes beeinträchtigt wird. Darüber hinaus hat das Dichtelement eine Abstreiferfunktion für ir das zwischen den Kugeln befindliche Fett.

Ferner kann es zweckmäßig sein, außerhalb des Dichtelementes einen zusätzlichen, das Gelenkgehäuse zur Außenseite verschließenden Außenring bzw Deckel anzuordnen, der zum Schutz des Dichtelementes dienen kann.

Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen exemplarisch Ausgestaltungsvarianten des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes näher erläutert. Es zeigt : Figur 1 : ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes in Schnittdarstellung und Figur 2 : eine abgewandelte Ausgestaltungsvariante des Kugelgelenkes aus Figur 1 in Schnittdarstellung.

Das Kugelgelenk weist in üblicher Weise einen Gelenkzapfen 1 mit einem daran sich anschließenden Gelenkkopf 2 auf, der als kugelförmige Lagerfläche 3 gestaltet ist.

Der Gelenkkopf 2 ist in einem Lagerungshohlraum 4 des Gelenkgehäuses 5 verdrehbar und auslenkbar gelagert. Im Zwischenraum zwischen der kugelförmigen Lagerfläche 3 und der korrespondierend hohlkugelförmig ausgebildeten Innenfläche 6 des Lagerungshohlraumes 4 befindet sich eine große Anzahl elastisch verformbarer Kugeln 7, wobei die Kugeln 7 in einem Fettpolster aufgenommen sind.

Durch dieses erfindungsgemäße Gestaltung entfällt die aus dem Stand der Technik bekannte, normalerweise zwischen Gelenkkopf 2 und Gelenkgehäuse 5 angeordnete Lagerschale.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kugeln 7 umlaufend um den Gelenkkopf 2 in einem von zwei Dichtelementen 9 und 10 begrenzten Bereich angeordnet. Die Dichtelemente sind als umlaufende Ringe gestaltet und liegen direkt an der kugelförmigen Lagerfläche 3 des Gelenkkopfes an, um zu verhindern, daß die Kugeln 7 den für sie vorgesehenen Zwischenraum verlassen.

Am Gelenkgehäuse 5 kann an seinem einen Ende, an dem der Gelenkzapfen 1 aus dem Gelenkgehäuse 5 herausragt, ein zusätzlicher Abdeckring angeordnet sein, welcher den Lagerungshohlraum 4 zur Außenseite des Gelenkgehäuses 5 abschließt und gleichzeitig das Dichtelement 10 vor Außeneinflüssen schützt, auf eine bildliche Darstellung dieser Bauvariante wurde in der Zeichnung verzichtet.

Die Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes, die in Figur 2 dargestellt ist, weist im Gegensatz zu derjenigen der Figur 1 nur ein Dichtelement 10 auf, wohingegen das zweite Dichtelement 9 entfallen ist. Durch das Fehlen des weiteren Dichtelementes 9 können sich die Kugeln 7 im gesamten Zwischenraum zwischen der kugelförmigen Lagerfläche 3 und der Innenfläche des Lagerungshohlraumes 4 ausbreiten und verbessern auf diese Weise die Tragfähigkeit des Kugelgelenks und verringern insgesamt die Reibung. Die Kugeln 7 können aus elastischem Kunststoff oder Elastomer-Material hergestellt sein. Sie weisen einen Durchmesser kleiner oder gleich 0, 1 mm auf und können aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften auch größere Formabweichungen zwischen Gelenkkopf 2 und dem Lagerungshohlraum 4 des Gelenkgehäuses 5 ausgleichen.

Bezugszeichenliste : 1 Gelenkzapfen 2 Gelenkkopf 3 Kugelförmige Lagerfläche 4 Lagerungshohlraum 5 Gelenkgehäuse 6 Innenfläche 7 Kugeln 9 Dichtelement 10 Dichtelement