DE1168174B

DE1168174B - Load-dependent, backlash-free ball joint

Info

Publication number: DE1168174B
Application number: DEE16988A
Authority: DE
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 1959-01-09
Filing date: 1959-01-09
Publication date: 1964-04-16

Description

Belastungsabhängig spielfreies Kugelgelenk Die Erfindung bezieht sich auf ein im wesentlichen axial belastetes Kugelgelenk, z. B. ein Traggelenk für einzeln aufgehängte Kraftfahrzeugräder. Um das im Gelenk vorhandene oder im Laufe Tier Betriebszeit durch Verschleiß auftretende Spiel auszugleichen, muß entweder eine Nachstellmöglichkeit vorhanden sein oder aber eine Feder, welche den Kugelkopf dauernd belastet. Das Nachstellen ist ein unerwünschter Arbeitsgang, der periodisch während der Laufzeit des Gelenkes zu wiederholen ist und von der Sorgfalt abhängt, die der betreffende Arbeiter gerade aufwendet. Eine Feder vergrößert und verteuert das Gelenk, stellt also ebenfalls keine vollkommene Lösung für die Herstellung eines spielfreien Gelenkes dar.Load-dependent backlash-free ball joint The invention relates on a substantially axially loaded ball joint, e.g. B. a ball joint for individually suspended vehicle wheels. To the existing in the joint or in the course of the animal operating time To compensate for play occurring due to wear, there must either be an adjustment facility be present or a spring that constantly loads the ball head. That Readjustment is an undesirable operation that occurs periodically during runtime of the joint is to be repeated and depends on the care taken Worker just spends. A spring enlarges and makes the joint more expensive so also not a perfect solution for the production of a backlash-free joint represent.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Gelenk zu schaffen, welches unabhängig von dem späteren Verschleiß ohne zusätzliche Federn und Einstelleinrichtungen spielfrei ist. Bei einem im wesentlichen axial belasteten Kugelgelenk, vorzugsweise Traggelenk für einzeln aufgehängte Kraftfahrzeugräder, welches aus einem Kugelzapfen, einem Gehäuse und wenigstens einer darin ruhenden Lagerschale besteht, welche den Kugelkopf Ober- und unterhalb des Äquators umfaßt, wird die Aufgabe durch die erfindungsgemäße Kombination folgender drei Merkmale gelöst: a) Die Lagerschale besitzt im Bereich ihres Äquators einen Bund, der die Schale gegen einen entsprechenden Gehäuseabsatz abstützt, b) die Schale hat radiale Schlitze, welche von der unbelasteten Seite ausgehen und den Bund zwecks Bildung federnder Zungen gerade noch durchsetzen, um dem Bund in Axialrichtung eine Formelastizität zu verleihen, c) auf der Belastungsseite ist zwischen Lagerschale und Gehäuse ein Hohlraum für eine Axialbewegung der Schale vorgesehen.The object of the invention is therefore to create a joint, which is independent of the subsequent wear and tear without additional springs and adjustment devices is free of play. In the case of an essentially axially loaded ball joint, preferably Ball joint for individually suspended vehicle wheels, which consists of a ball stud, a housing and at least one bearing shell resting therein, which the Ball head includes above and below the equator, the object is achieved by the invention Combination of the following three features solved: a) The bearing shell has in the area its equator has a collar that holds the shell against a corresponding housing shoulder supports, b) the shell has radial slots, which from the unloaded side go out and push through the covenant for the purpose of forming resilient tongues to give the collar elasticity in the axial direction, c) on the load side is a cavity between the bearing shell and the housing for an axial movement of the shell intended.

Es ist zwar nicht neu, eine Lagerschale im Bereich ihres Äquators mit einem Bund zu versehen, um die Schale damit in einem entsprechenden Gehäuseabsatz festzulegen. Ebenso gehört es zum Stande der Technik, eine Kugelschale mit radialen Schlitzen zu versehen. Die Aufgabe gemäß der Erfindung konnte und sollte jedoch mit keinem der bekannten Einzelmerkmale gelöst werden.It's not new, a bearing shell in the area of its equator to be provided with a collar in order to put the shell in a corresponding housing paragraph to be determined. It is also part of the state of the art, a spherical shell with radial To provide slots. The task according to the invention could and should, however cannot be solved with any of the known individual features.

Die Wirkungsweise des Gelenkes ist folgende: Die Last ruht auf der ungeschlitzten Seite der Lagerschale. Diese stützt sich mit ihrem Bund im Gehäuse ab. Durch die Belastung verformt sich der Bund etwas und drückt jede der durch die Schlitzung der Schale entstandenen federnden Zungen gegen die der Belastung abgewandte Kugelseite. Der Druck der Zungen ist abhängig von der axialen Belastung des Gelenkes. Infolge der Belastung weicht die ganze Schale um den gleichen Betrag axial aus, um welchen sich der ebenfalls geschlitzte Flansch verformt. Die Ausweichbewegung hat noch den Vorteil, daß harte Stöße auf das Gelenk federnd abgefangen werden. Die Schale kann aus Metall oder Kunststoff bestehen oder auch zweiteilig sein. Das bedeutet, da.ß z. B. eine Stahlschale wenigstens auf der Druckseite mit Kunststoff ausgefüttert ist.The operation of the joint is as follows: The load rests on the unslotted side of the bearing shell. This is supported with its collar in the housing away. Due to the load, the collar deforms slightly and presses each of the through the Slitting of the shell produced resilient tongues against those facing away from the load Ball side. The pressure of the tongues depends on the axial load on the joint. As a result of the load, the entire shell deviates axially by the same amount, around which the flange, which is also slotted, is deformed. The evasive movement has the advantage that hard impacts on the joint are absorbed in a springy manner. The shell can be made of metal or plastic or it can be in two parts. That means that z. B. a steel shell at least on the pressure side with plastic is lined.

Es ist auch möglich, die Lagerschale derart auszubilden, daß die Schlitze etwas breiter sind als die dazwischen stehengebliebenen Zungen. Man kann dann zwei solcher Schalen in einander entgegengesetzter Richtung über den Kugelkopf schieben. Die eine Schale hält den Kugelzapfen spielfrei bei Belastung in einer Richtung, die andere Schale ist für die andere Belastungsrichtung vorgesehen.It is also possible to design the bearing shell in such a way that the slots are slightly wider than the tongues left in between. You can then do two Slide such shells over the ball head in opposite directions. One shell holds the ball stud free of play when loaded in one direction, the other shell is intended for the other loading direction.

Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 ein stehendes Traggelenk mit einer Lagerschale aus Kunststoff, F i g. 2 ein stehendes Traggelenk mit einer Lagerschale aus Stahl und F i g. 3 eine Lagerschale allein, zum Teil geschnitten, zur Aufnahme einer Kunststoffausfütterung, F i g. 4 ein hängendes Traggelenk mit einer Lagerschale aus Stahl und einer Kunststoffausfütterung, F i g. 5 ein stehendes Traggelenk mit zwei Schalen und F i g. 6 die Ausbildung einer Schale schaubildlich. Gemäß F i g. 1 ist das Kugelgehäuse dreiteilig und besteht aus einem Gehäusering 1, einem eingelegten Gehäusetopf 2 aus Blech und einem eingewalzten Gehäusedeckel 3. Im Gehäuse liegt eine Lagerschale 4 aus Kunststoff, welche sich mit einem Bund 5 gegen einen entsprechenden Gehäuseabsatz 6 abstützt. Der Kugelzapfen 7 ruht in der Lagerschale 4. Diese besitzt radiale Schlitze 8 (F i g. 3). Die auf diese Weise gebildeten federnden Zungen 9 werden bei Belastung des Gelenkes durch Verformung des Bundes 5 fest gegen den Kugelkopf gedrückt. Und zwar ist der Druck abhängig von der jeweiligen Gelenkbelastung. Das Verhältnis von Gelenkbelastung zum Anpreßdruck der Zungen 9 kann nach Maßgabe der Breite des Bundes 5 und der Zungenform beliebig variiert werden.Some embodiments according to the invention are in the drawing shown, namely shows F i g. 1 a standing ball joint with a bearing shell made of plastic, FIG. 2 a vertical ball joint with a steel bearing shell and F i g. 3 a bearing shell alone, partially cut, to accommodate a plastic lining, F i g. 4 a hanging ball joint with a steel bearing shell and a plastic lining, F i g. 5 a standing ball joint with two shells and FIG. 6 training a Shell graphically. According to FIG. 1 the ball housing is in three parts and consists from a housing ring 1, an inserted housing pot 2 made of sheet metal and a rolled-in Housing cover 3. In the housing is a bearing shell 4 made of plastic, which is with a collar 5 is supported against a corresponding housing shoulder 6. The ball stud 7 rests in the bearing shell 4. This has radial slots 8 (FIG. 3). The on resilient tongues 9 formed in this way are when the joint is loaded by Deformation of the federal 5 fixed pressed against the ball head. In fact the pressure depends on the respective joint load. The ratio of joint loading to the contact pressure of the tongues 9 can according to the width of the collar 5 and the tongue shape can be varied as required.

Das Gelenk nach F i g. 2 besteht aus einem Gehäuse 10 mit eingeschraubtem Gehäusedeckel 3. Die Lagerschale 4 besteht aus Stahl und besitzt eine Ausfütterung 11 aus Kunststoff.The joint according to FIG. 2 consists of a housing 10 with a screwed-in housing cover 3. The bearing shell 4 is made of steel and has a lining 11 made of plastic.

F i g. 3 veranschaulicht die Ausbildung der Lageschale 4.F i g. 3 illustrates the design of the bearing shell 4.

In F i g. 4 ist ein hängendes Traggelenk dargestellt. Der Kugelzapfen ist geteilt und besteht aus dem eigentlichen Zapfen 7 und einer Zwischenscheibe 7" sowie einer Kalotte 7'. Bei derartigen Gelenken erfolgt die reine Drehbewegung zwischen den Teilen 7 und 7', die Winkelbewegung dagegen zwischen Kalotte 7' und Lagerschale 4, welche wiederum eine Ausfütterung 11 aus Kunststoff besitzt. Der Kraftfluß erfolgt durch den Kugelzapfen 7 auf die Kalotte 7', dann über die Ausfütterung 11 der Lagerschale 4 in deren Bund 5 und von dort in das Gehäuse 10. Die Wirkungsweise des Bundes 5 und der federnden Zungen 9 ist die gleiche, wie oben beschrieben. Eine dauernde Verspannung der Zungen am Kugelkopf auch bei völliger Entlastung des Gelenkes wird dadurch aufrechterhalten, daß die Zungen gewellt sind und sich elastisch am Gehäuse abstützen.In Fig. 4 shows a hanging ball joint. The ball stud is divided and consists of the actual pin 7 and an intermediate washer 7 "as well as a spherical cap 7 '. With such joints, the pure rotary movement takes place between the parts 7 and 7 ', the angular movement, however, between the spherical cap 7' and Bearing shell 4, which in turn has a lining 11 made of plastic. Of the Power flow takes place through the ball stud 7 on the spherical cap 7 ', then over the lining 11 of the bearing shell 4 in its collar 5 and from there into the housing 10. The mode of operation of the collar 5 and the resilient tongues 9 is the same as described above. One permanent tension of the tongues on the ball head even when the joint is completely relieved is maintained by the fact that the tongues are wavy and elastic on the Support the housing.

Das Gelenk gemäß F i g. 5 ist mit zwei Schalen 4, 4', zweckmäßig aus Kunststoff, ausgestattet. Die Schlitze 8 sind breiter als die stehengebliebenen federnden Zungen 9 und setzen sich nach oben als Nuten 13 fort. Auf diese Weise werden jeweils zwei unter sich völlig gleich ausgebildete Schalen gegensinnig über den Kugelbolzenkopf geschoben (F i g. 6).The joint according to FIG. 5 is expediently made with two shells 4, 4 ' Plastic, fitted. The slots 8 are wider than those left standing resilient tongues 9 and continue upwards as grooves 13. In this way two completely identical shells are crossed over in opposite directions pushed the ball stud head (Fig. 6).

Die Wirkungsweise eines solchen Gelenkes ist dann folgende. Bei druckbelastetem Gelenk gemäß F i g. 5 stützen sich die Lappen 14, die durch Schlitzen des Bundes stehengeblieben sind, an dem Gehäusedeckel 3 ab und drücken damit die Zungen 9 von unten gegen den Kugelbolzenkopf.The mode of action of such a joint is then as follows. With pressure-loaded Joint according to FIG. 5 are supported by the flaps 14, which are made by slitting the covenant have stopped, on the housing cover 3 and thus press the tongues 9 from down against the ball stud head.

Bei zugbelastetem Gelenk tritt die zweite, nur zum Teil sichtbare Schale 4' in Tätigkeit. Sie stützt sich am Gehäuseabsatz 6 ab. Sie wirkt, ebenso wie die Schale 4, nur in umgekehrter Richtung.When the joint is under tension, the second, only partially visible shell 4 ' comes into action. It is supported on the housing shoulder 6. Like the shell 4, it only acts in the opposite direction.

Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Deckels 3 läßt sich die Gängigkeit des Gelenkes bereits bei unbelastetem Gelenk beeinflussen. Das Gelenk gemäß der Erfindung bleibt in jeder Belastungsrichtung absolut spielfrei.By screwing in the cover 3 more or less deeply, influence the mobility of the joint even when the joint is not under load. The joint according to the invention remains absolutely free of play in every loading direction.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Lagerschale wird der Kugelzapfen stets allseitig kraftschlüssig im Gehäuse gehalten. Ein Eintreten von Spiel wird auch nach längerer Betriebsdauer des Gelenkes mit Sicherheit vermieden.Due to the design and arrangement of the bearing shell according to the invention the ball stud is always held positively on all sides in the housing. Entering play is definitely avoided even after the joint has been in operation for a long period of time.

Claims

Claims: 1. Ball joint that is essentially axially loaded, preferably a ball joint for individually suspended motor vehicle wheels, consisting of a ball stud, a housing and at least one bearing shell resting in it, which comprises the ball head above and below the equator, characterized by the union of the following features: a) the bearing shell possesses in the area of its Equator has a collar that supports the shell against a corresponding housing shoulder, b) the shell has radial slots which extend from the unloaded side and just push through the covenant to form resilient tongues to allow the covenant in To give a form elasticity in the axial direction, c) is on the load side between the bearing shell and the housing a cavity for axial movement of the shell intended.

2. Ball joint according to claim 1, characterized in that the bearing shell consists of metal and has a lining made of plastic.

3. Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that the resilient Tongues are elastically supported on the housing (Fig. 4).

4. Ball joint according to claim 1, characterized in that the radial slots are wider than the remaining ones resilient tongues are and that in these slots a second identically formed Bearing shell is pushed onto the ball head in the opposite direction. In Documents considered: German Patent No. 904 963; German Utility model No. 1748 427.