DE102007037270B4

DE102007037270B4 - Arrangement of a ball joint in a pivot bearing or wheel carrier of a vehicle

Info

Publication number: DE102007037270B4
Application number: DE102007037270A
Authority: DE
Inventors: Timm Gonschorek; Johann Kettenberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2027-08-08
Also published as: DE102007037270A1

Abstract

Anordnung eines als sog. Traggelenk oder Radführungsgelenk fungierenden Kugelgelenks in einem Schwenklager oder Radträger des Fahrwerks eines Fahrzeugs, wobei eine die Gelenkkugel (Mittelpunkt M) des Kugelgelenks aufnehmende Tragschale (3) des Traggelenks oder Radführungsgelenks von einer Seite in eine durchgehende Aufnahmeöffnung (2) in einen Aufnahmeabschnitt (1) des Schwenklagers oder Radträgers eingesteckt ist und von der anderen Seite des Aufnahmeabschnitts (1) her über eine sich an diesem Aufnahmeabschnitt (1) abstützende Mutter (4) gesichert ist, die auf einen Gewindeabsatz (3a) der Tragschale (3) aufgeschraubt ist, indem sich die Tragschale (3) mit einem Außenwandabschnitt (3b) am in der Aufnahmeöffnung (2) entsprechend gestalteten Aufnahmeabschnitt (1) abstützt, an den sich ein Freigängigkeitsabschnitt (2b) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Außenwandabschnitt (3b) die Form einer konvexen Kugelschicht besitzt und der Aufnahmeabschnitt (1) des in Leichtmetall ausgeführten Schwenklagers oder Radträgers in Form eines konkaven Kugelschicht-Abschnittes (2a) gestaltet ist, und dass der sich in der Aufnahmeöffnung (2) an den...Arrangement of a ball joint functioning as a so-called ball joint or wheel guide joint in a swivel bearing or wheel carrier of the chassis of a vehicle, with a support shell (3) of the ball joint or wheel guide joint receiving the joint ball (center M) of the ball joint from one side into a continuous receiving opening (2) in a receiving section (1) of the pivot bearing or wheel carrier is inserted and secured from the other side of the receiving section (1) via a nut (4) which is supported on this receiving section (1) and which sits on a threaded shoulder (3a) of the support shell (3 ) is screwed on by the support shell (3) with an outer wall section (3b) being supported on the receiving section (1) correspondingly designed in the receiving opening (2), which is followed by a free movement section (2b), characterized in that said outer wall section ( 3b) has the shape of a convex spherical layer and the receiving section (1) is made of light metal executed swivel bearing or wheel carrier is designed in the form of a concave spherical layer section (2a), and that in the receiving opening (2) on the ...

Description

Die Erfindung betrifft die Anordnung eines als sog. Traggelenk oder Radführungsgelenk fungierenden Kugelgelenks nach dem Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs. Zum technischen Umfeld wird neben der DE 20 2007 000 464 U1 und der DE 102 22 251 B4 insbesondere auf die US 2 124 034 A verwiesen, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs zeigt..The invention relates to the arrangement of a so-called. Supporting joint or Radführungsgelenk acting ball joint according to the preamble of the single claim. The technical environment is next to the DE 20 2007 000 464 U1 and the DE 102 22 251 B4 especially on the US 2,124,034 A referring to the features of the preamble of the claim.

Derzeit üblicher Stand der Technik sind aus einem Stahlwerkstoff gefertigte Schwenklager, in die bzw. in deren entsprechend gestaltete Aufnahmeöffnung ein sog. Traggelenk (dieser Begriff wird oftmals in Verbindung mit einer Querlenker-Achse verwendet) oder Radführungsgelenk (dieser Begriff wird oftmals in Verbindung mit einer Federbein-Achse verwendet) mit seiner die Gelenkkugel aufnehmenden Tragschale eingepresst wird bzw. ist. Zusätzlich kann dabei die Tragschale in der Aufnahmeöffnung durch ein Sicherungselement, bspw. in Form eines Sicherungsringes, gesichert sein.Currently customary state of the art are manufactured from a steel material pivot bearing into or in the correspondingly shaped receiving opening a so-called. Support joint (this term is often used in conjunction with a wishbone axis) or Radführungsgelenk (this term is often used in conjunction with a Used suspension strut axis) is pressed with his the ball joint receiving support shell or is. In addition, the support shell can be secured in the receiving opening by a securing element, for example in the form of a securing ring.

In einem aus einer Leichtmetalllegierung gefertigten Schwenklager ist jedoch ein Traggelenk (mit einer notwendigerweise hochfesten, steifen Tragschale zur Aufnahme der Gelenkkugel) nicht über einen Presssitz fixierbar, weswegen hiermit eine einfache und dennoch zuverlässige und dabei geometrisch exakt festlegbare Anordnung eines Kugelgelenks in einem Leichtmetall-Schwenklager oder -Radträger eines Fzg.-Fahrwerks aufgezeigt werden soll (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).In a made of a light metal alloy pivot bearing, however, a ball joint (with a necessarily high-strength, rigid support shell for receiving the ball joint) can not be fixed via a press fit, so hereby a simple yet reliable and thereby geometrically exactly fixable arrangement of a ball joint in a light metal pivot bearing or wheel carrier of a vehicle chassis is to be shown (= object of the present invention).

Die Lösung dieser Aufgabe besteht für eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 darin, dass der besagte Außenwand-Abschnitt, mit dem sich die Tragschale am Aufnahmeabschnitt der Aufnahmeöffnung abstützt, die Form einer konvexen Kugelschicht besitzt, wobei der Aufnahmeabschnitt des in Leichtmetall ausgeführten Schwenklagers oder Radträgers in Form eines konkaven Kugelschicht-Abschnittes gestaltet ist, und dass der sich in der Aufnahmeöffnung an den genannten konkaven Kugelschicht-Abschnitt des Aufnahmeabschnitts zur genannten Mutter hin anschließende Freigängigkeitsabschnitt ebenfalls im wesentlichen die Form einer konkaven Kugelschicht aufweist. Die jeweiligen Kugelschichtabschnitte sind mittels Kugelfräsern äußerst einfach darstellbar, so dass die Genauigkeitsanforderungen geringer sind als im bekannten Stand der Technik, bei welchem die miteinander zusammenwirkenden Abschnitte kegelförmig gestaltet sind.The solution of this problem is for an arrangement according to the preamble of claim 1 is that said outer wall portion, with which the support shell is supported on the receiving portion of the receiving opening, has the shape of a convex spherical layer, wherein the receiving portion of the executed in light metal pivot bearing or Wheel carrier is designed in the form of a concave spherical layer section, and that in the receiving opening at the said concave spherical layer portion of the receiving portion to said nut subsequent free-running portion also has substantially the shape of a concave spherical layer. The respective spherical layer sections are extremely easy to represent by means of ball end mills, so that the accuracy requirements are lower than in the known state of the art, in which the interacting sections are designed conical.

Zur näheren Erläuterung wird auf die beigefügte Prinzipskizze verwiesen, in der nur die für das Verständnis notwendigen Elemente stark vereinfacht in einem Prinzipschnitt dargestellt sind.For a more detailed explanation, reference is made to the attached schematic diagram, in which only the elements necessary for the understanding are shown greatly simplified in a principle section.

So ist mit der Bezugsziffer 1 der Abschnitt eines Schwenklagers oder Radträgers eines Fahrzeug-Fahrwerks gekennzeichnet, der hier als Aufnahmeabschnitt 1 bezeichnet wird. In diesen Aufnahmeabschnitt 1, genauer in eine in diesem vorgesehene durchgehende Aufnahmeöffnung 2 ist eine geeignet geformte Tragschale 3 eines als sog. Traggelenk oder Radführungsgelenk fungierenden Kugelgelenks eingesteckt, wobei sich innerhalb dieser Tragschale 3 in bekannter Weise die Gelenkkugel 5a des Kugelgelenks (mit dem Mittelpunkt M) befindet, an welcher in üblicher Weise ein sog. Kugelzapfen 5b angeformt ist, der sich in der Figurendarstellung in wesentlichen in Vertikalrichtung nach oben erstreckt und der in ebenso üblicher Weise an einem nicht gezeigten Lenker befestigt ist, der zur Führung des vom Schwenklager oder Radträger getragenen Rades (ebenfalls nicht gezeigt) letztlich am Aufbau des Fahrzeugs (ebenfalls nicht gezeigt) abgestützt ist.So with the reference number 1 the section of a pivot bearing or wheel carrier of a vehicle chassis, here as a receiving section 1 referred to as. In this recording section 1 , More specifically, in this provided through a receiving opening 2 is a suitably shaped tray 3 a ball joint acting as a so-called. Traggelenk or Radführungsgelenk inserted, wherein within this tray 3 in a known manner, the joint ball 5a of the ball joint (with the center M) is located, at which in the usual way a so-called. Ball stud 5b is formed, which extends in the figure representation in substantially vertically upward direction and which is mounted in the same manner on a handlebar, not shown, which is used to guide the bearing of the pivot bearing or wheel carrier (also not shown) ultimately on the structure of the vehicle ( also not shown) is supported.

An diesem Aufnahmeabschnitt 1 befestigt bzw. in dessen Aufnahmeöffnung 2 gesichert ist die Tragschale 3 über eine Mutter 4, die auf einen sog. Gewindeabsatz 3a der Tragschale 3, der auf der dem Mittelpunkt M abgewandten Seite der Tragschale 3 vorgesehen ist und durch die Aufnahmeöffnung 2 hindurch nach außen über ragt, aufgeschraubt ist. Diese Mutter 4 stützt sich an der dem Mittelpunkt M abgewandten Seite des Aufnahmeabschnitts 1 ab. Die „Gegen-Abstützung” der Tragschale 3 am Aufnahmeabschnitt 1 erfolgt über einen Außenwandabschnitt 3b dieser Tragschale 3, der die Form einer konvexen Kugelschicht aufweist. Eine Kugelschicht bezeichnet bekanntlich denjenigen Schnittkörper, der sich ergibt, wenn zwei parallele Ebenen eine Kugel schneiden (nicht berühren), und zwar als der zwischen diesen Ebenen liegende Abschnitt der Kugel. (Da die Tragschale 3 selbst ein Hohlkörper ist, um die besagte Gelenkkugel aufnehmen zu können, weist der besagte Außenwandabschnitt 3b bei exakter Betrachtungsweise selbstverständlich die Struktur einer „Hohlkugel-Schicht” auf).At this recording section 1 attached or in its receiving opening 2 secured is the tray 3 about a mother 4 , on a so-called threaded paragraph 3a the tray 3 , on the side facing away from the midpoint M side of the tray 3 is provided and through the receiving opening 2 through to the outside protrudes, is screwed on. This mother 4 is supported on the side facing away from the midpoint M side of the receiving portion 1 from. The "counter-support" of the tray 3 at the receiving section 1 takes place via an outer wall section 3b this tray 3 which has the shape of a convex spherical layer. A spherical layer is known to denote that cut-body which results when two parallel planes intersect (do not touch) a sphere as the portion of the sphere lying between these planes. (As the tray 3 itself is a hollow body in order to accommodate said joint ball, has said outer wall portion 3b of course, the exact structure of a "hollow sphere layer" on).

Im Hinblick auf eine optimale Abstützung der Tragschale 3 über den Außenwandabschnitt 3b am Aufnahmeabschnitt 1 ist dieser dem besagten Außenwandabschnitt 3b entsprechend in seiner Aufnahmeöffnung 2 gestaltet und weist somit abschnittsweise die Form einer (dann selbstverständlich) konkaven Kugelschicht auf. Dieser konkave Kugelschicht-Abschnitt der Wand der Aufnahmeöffnung 2 ist mit der Bezugsziffer 2a gekennzeichnet. Über diesen konkaven Kugelschicht-Abschnitt 2a in Zusammenwirken mit dem entsprechend konvexen Außenwandabschnitt 3b der Tragschale 3 ist das Kugelgelenk bzw. dessen Mittelpunkt M sowohl in der figürlichen Vertikalrichtung als auch in der zu dieser senkrechten Ebene optimal positioniert. Nicht ebenso exakt ist die Winkellage des bereits genannten Kugelzapfens definiert, da diese nur über den Gewindeabsatz 3a in Zusammenwirken mit der Mutter 4 festgelegt ist, jedoch ist diesbezüglich eine maximal exakte Einhaltung einer Sollposition auch nicht erforderlich, da das Kugelgelenk diesbezüglich ohnehin einen Freiheitsgrad besitzt. Vorteilhafterweise lässt sich sowohl eine konvexe als auch eine konkave Kugelschicht-Struktur relativ einfach herstellen, so dass sich die hier beschriebene (sowie beanspruchte) Abstützung bzw. Anordnung durch Einfachheit, Zuverlässigkeit und ausreichende geometrische Exaktheit auszeichnet.With regard to an optimal support of the tray 3 over the outer wall section 3b at the receiving section 1 this is the said outer wall section 3b correspondingly in its receiving opening 2 designed and thus has sections of the form of a (then of course) concave spherical layer. This concave spherical layer portion of the wall of the receiving opening 2 is with the reference number 2a characterized. About this concave spherical layer section 2a in cooperation with the corresponding convex outer wall section 3b the tray 3 the ball joint or its center M is optimally positioned both in the figural vertical direction and in the plane perpendicular to this. Not exactly the angular position of the already mentioned ball pin is defined as this only on the threaded shoulder 3a in cooperation with the mother 4 is fixed, but in this respect a maximum exact compliance with a desired position is not required, since the ball joint in this regard already has a degree of freedom. Advantageously, both a convex and a concave spherical layer structure can be produced relatively simply, so that the support or arrangement described here (as well as claimed) is characterized by simplicity, reliability and sufficient geometrical accuracy.

Ein sich in der Aufnahmeöffnung 2 an den genannten konkaven Kugelschicht-Abschnitt 2a des Aufnahmeabschnitts 1, genauer von dessen Aufnahmeöffnung 2, zur genannten Mutter 4 hin anschließender sog. Freigängigkeitsabschnitt 2b weist ebenfalls im wesentlichen die Form einer konkaven Kugelschicht auf. Dieser Freigängigkeitsabschnitt 2b ist somit einfach herstellbar, insbesondere mit Hilfe eines Kugelfräsers, und gewährleistet durch seine Formgebung und Dimensionierung, dass die im Hinblick hierauf entsprechend geformte Tragschale 3 mit Sicherheit alleinig am konkaven Kugelschicht-Abschnitt 2a der Aufnahmeöffnung zum Anliegen kommt, d. h. im Bereich des genannten Freigängigkeitsabschnitts 2b von diesem beabstandet ist, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.One in the receiving opening 2 to said concave spherical layer section 2a the receiving section 1 , more precisely from its receiving opening 2 , to the named mother 4 subsequent subsequent so-called Freigängigkeitsabschnitt 2 B also has substantially the shape of a concave spherical layer. This clearance section 2 B is thus easy to manufacture, in particular with the help of a ball cutter, and ensured by its shaping and dimensioning, that in terms of this appropriately shaped tray 3 certainly only at the concave spherical layer section 2a the receiving opening comes into contact, ie in the region of said clearance section 2 B is spaced from this, it should be noted that quite a variety of details may be deviated from the above explanations, without departing from the content of the claims.

Claims

Arrangement of a so-called. Ball joint or joint acting ball joint in a pivot bearing or wheel carrier of the chassis of a vehicle, wherein a ball joint (center M) of the ball joint receiving tray ( 3 ) of the ball joint or wheel guide joint from one side into a continuous receiving opening ( 2 ) into a receiving section ( 1 ) of the pivot bearing or wheel carrier is inserted and from the other side of the receiving portion ( 1 ) over a at this receiving section ( 1 ) supporting mother ( 4 ) secured to a threaded shoulder ( 3a ) of the tray ( 3 ) is screwed by the tray ( 3 ) with an outer wall section ( 3b ) in the receiving opening ( 2 ) correspondingly shaped receiving section ( 1 ) is supported, to which a clearance ( 2 B ), characterized in that said outer wall section ( 3b ) has the shape of a convex spherical layer and the receiving portion ( 1 ) executed in light metal pivot bearing or wheel carrier in the form of a concave spherical layer section ( 2a ) and that in the receiving opening ( 2 ) to said concave spherical layer section ( 2a ) of the receiving section ( 1 ) to said mother ( 4 ) subsequent clearance section ( 2 B ) also substantially in the form of a concave spherical layer.