DE202023002801U1 - Anordnung zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen, insbesondere in Form einer Gelenkstange - Google Patents

Abstract

Anordnung zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen, insbesondere in Form einer Koppelstange oder Gelenkstange (G), dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Spritzgießen hergestelltes Gelenkgehäuse (9.1) des Kugelgelenks, welcher eine Kugel (6.1) eines Kugelzapfens (6) oder eine Lagerschale (7), in der die der Kugel (6.1) eines Kugelzapfens (6) schwenkbar gelagert ist, zumindest teilweise umschließt, mit einem metallischen Einleger verstärkt ist, der die Kugel (6.1) oder die Lagerschale (7) zumindest bereichsweise umringt und der mit mindestens einem Abschnitt (2.1, 2.2) in ein Ende eines Strebenkörpers (1) der Koppelstange oder Gelenkstange (G) eingesetzt ist oder der mit mindestens einem Abschnitt (2.1, 2.2) das Ende des Strebenkörpers (1) zumindest bereichsweise umgreift oder an den Außenumfang des Strebenkörpers (1) angrenzt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen, insbesondere eine Gelenkstange. Derartige Verbindungsstücke sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden je nach Einsatzbereich unter anderem als Koppelstangen, Pendelstützen oder als Stabilisatorlenker verwendet.
• Aus der US 5 615 967 ist ein Kugelgelenkverbindungsstück bekannt, welches ein Metallrohr aufweist, an dessen beiden Enden jeweils ein Kugelgelenk angeordnet ist. Das Kugelgelenk weist ein mit einer Ausnehmung versehenes faserverstärktes Kunststoffgehäuse mit einem teilweise in diesem angeordneten Kugelzapfen auf, und im Inneren des Rohrs ist ein Kunststoffstopfen eingesetzt, der gegen eine im Rohr vorgesehene Innenschulter fixiert ist. Die Innenschulter ist durch die Ausbildung einer Radialnut in der äußeren Mantelfläche des Rohres realisiert und derart weit von der Stirnseite des Rohres entfernt, dass der Kunststoffstopfen zu dieser einen Abstand aufweist. Dadurch ist eine zylindrische Kammer im Rohr ausgebildet, deren Boden durch den Kunststoffstopfen gebildet ist. Stirnseitig ist das Rohr nach innen umgebogen, so dass der umgebogene Bereich des Rohres einen mittig mit einer Öffnung versehenen Deckel für die zylindrische Kammer bildet. Zum Befestigen des Kugelgelenkgehäuses ist die Kammer vollständig mit Kunststoff gefüllt, der mit dem Kugelgelenkgehäuse eine Einheit bildet. Ferner umschließt das Kugelgelenkgehäuse den äußeren Endbereich des Rohres und greift dabei auch in die für die Ausbildung der Innenschulter vorgesehene Nut ein. Diese Anbindung des Kugelgelenks an das Rohr ist sehr aufwendig.
• Aus der Druckschrift DE 100 63 928 A1 ist ein Verbindungsstück zur Herstellung gelenkiger Verbindungen von Fahrzeugbauteilen bekannt, bei welchem ein Rohr an seinem Ende zusammen gequetscht ist. In dem zusammen gequetschten Bereich ist ein Durchbruch angeordnet, in welches ein in einer Kugelschale aufgenommener Kugelzapfen positioniert wird. Das Ende des Rohres und die Kugelschale werden mit Kunststoff umspritzt und dadurch zwischen diesen eine Verbindung hergestellt.
• Auch aus der Druckschrift DE 295 06 202.9 ist ein Kugelgelenk mit einem tragenden Rundrohr bekannt, bei welchem die Kugelpfanne des Kugelgelenkes einen Schaft aufweist, der in das Rundrohr gesteckt wird und darin mechanisch festgelegt wird. Die Kugelpfanne besteht lediglich aus Kunststoff, wodurch diese Lösung nicht zur Aufnahme großer Kräfte geeignet ist.
• In der Druckschrift WO 2005/061911 A1 wird ein Kugelgelenk beschrieben, bei welchem eine Kugel eines Kugelschaftes in einer Gleitschale schwenkbar gelagert ist, wobei ein Gehäuseteil die Gleitschale im Abstand umringt und das Gehäuseteil mit einem Befestigungsteil in Form einer Stange verschweißt ist und wobei der Zwischenraum zwischen der Gleitschale und dem Gehäuseteil mit Kunststoff gefüllt und das Gehäuseteil zumindest teilweise von Kunststoff umschlossen ist, so dass die Verbindung zwischen der Gleitschale und dem Gehäuseteil über den Kunststoff hergestellt wird.
• Nachteilig hierbei ist das Verschweißen des die Gleitschale umringenden Gehäuseteils mit dem Befestigungsteil.
• Eine Gelenkstange für Fahrzeuge mit einem Strebenkörper aus einem Blechformteil, der an einem Ende zur Aufnahme eines in einer Gleitschale gelagerten Kugelzapfens in Form eines Ringes oder Ringabschnitts ausgebildet ist, wird in EP 1 953 012 B1 beschrieben. Das ringförmige Ende des Strebenkörpers und die Gleitschale sind gemeinsam zumindest teilweise mit einer Kunststoffummantelung umspritzt, welche die Verbindung zwischen dem Ende des Strebenkörpers und der dünnwandigen Gleitschale des Kugelgelenkes herstellt.
  Nachteilig sind die Umformschritte zur Herstellung des Strebenkörpers mit dem daran ausgebildeten Ringabschnitt bzw. Ring.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen, insbesondere eine Gelenkstange (auch als Koppelstange bezeichnet) zu entwickeln, welche einen strebenförmigen Abschnitt aufweist, mit dem einfach und kostengünstig ein Kugelzapfen schwenkbar verbindbar ist, wobei hohe Kräfte bzw. Lasten aufgenommen werden können.
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die erfindungsgemäße Anordnung zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen, insbesondere in Form einer Koppelstange oder Gelenkstange, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Spritzgießen hergestellter Gelenkkopf des Kugelgelenks, welcher ein Ende eines Strebenkörpers und die Kugel eines Kugelzapfens oder eine Lagerschale, in der die der Kugel eines Kugelzapfens schwenkbar gelagert ist, miteinander verbindet, mit einem metallischen Einleger verstärkt ist, der die Kugel oder die Lagerschale zumindest bereichsweise umringt, wobei der Einleger in ein Ende eines Strebenkörpers der Koppelstange eingesetzt ist. Die Lösung ist einfach und kostengünstig herstellbar.
• Durch das Einstecken des Einlegers in das Ende des Strebenkörpers und das nachfolgende Umspritzen mit Kunststoff können wesentlich höhere Kräfte aufgenommen werden als mit herkömmlichen Lösungen, wobei dennoch eine Leichtbaulösung zur Verfügung gestellt wird.
• Bevorzugt ist der Einleger in Form eines ein- oder mehrteiligen Ringelementes ausgebildet, welches mindestens einen Abschnitt aufweist, der in ein Ende des Strebenkörpers eingreift, wobei sich außerhalb des Strebenkörpers ein die Kugel oder die Lagerschale zumindest bereichsweise umringender Bereich des Ringelementes erstreckt und wobei die Kugel oder die Lagerschale zumindest bereichsweise, der umringende Bereich des Ringelements zumindest bereichsweise und der sich an diesen anschließende Bereich des Strebenkörpers zumindest bereichsweise mit Kunststoff umspritzt und somit miteinander verbunden sind.
  Der die Kugel oder die Lagerschale umringende Bereich kann dabei beispielsweise hakenförmig, ösenförmig, ringförmig oder ringabschnittsförmig ausgebildet sein.
• Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der in den Strebenkörper eingreifende Abschnitt des Ringelements eine Außenkontur aufweist, die der Innenkontur des Strebenkörpers entspricht.
• Es ist jedoch ggf. auch möglich, dass die Außenkontur des in den Strebenkörper eingreifenden Abschnitts umfangsseitig kleiner ist als die Innenkontur des Strebenkörpers In diesem Fall kann beispielsweise zwischen der Außenkontur des Abschnitts und der Innenkontur des Strebenkörpers ein Zwischenelement angeordnet werden und/oder der Strebenkörper kann radial nach innen auf die Außenkontur des Abschnitts umgeformt werden.
• Generell ist es auch möglich, den Strebenkörper und in den Strebenkörper eingreifenden Abschnitt des Einlegers/Ringelements miteinander zu fixieren, um eine Lagesicherung bis zum Umspritzen mit Kunststoff zu gewährleisten.
  Dazu kann z.B. mindestens eine umfangsseitige Vertiefung in den Strebenkörper eingebracht werden, die bis in den eingreifenden Abschnitt des Ringelements eingeformt wird.
• In einer bevorzugten Variante ist das Ringelement in der Art eines Splintes ausgebildet, der zwei gerade zueinander parallele oder nahezu parallele Abschnitte aufweist, die in den Strebenkörper eingesteckt werden, wobei sich zwischen den beiden Abschnitten außerhalb des Stebenkörpers der ringförmige umringende Bereich des Ringelements erstreckt.
• Alternativ kann das Ringelement auch in der Art einer Stiftöse mit einem Schaft und einer ringförmigen geschlossenen oder umfangsseitig offenen Öse ausgebildet sein, wobei der Schaft in den Strebenkörper eingreift.
• Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Variante kann das Ringelement auch zweiteilig ausgebildet sein, wobei sich an jeden Abschnitt, der in den Strebenkörper eingreift ein außerhalb des Strebenkörpers nach außen und ggf. wieder nach innen gebogener Bereich anschließt, wobei die Enden der gebogenen Bereiche voneinander beabstandet sind.
• Es ist möglich, dass das Ringelement aus im Querschnitt D-förmigen Stabmaterial besteht, so dass die zwei in den Strebenkörper eingesteckten Abschnitte mit dem geraden Bereich des D-Profils aneinander anliegen und die halbrunden Bereiche des D-Profils im Wesentlichen dem Innendurchmesser des rohrförmigen Strebenkörpers entsprechen.
• Das Ringelement kann auch einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen und/oder aus Vollmaterial bestehen oder hohl ausgebildet sein.
• Um die Haftung des Kunststoffes zu erhöhen können der Strebenkörper und/oder das Ringelement zumindest in dem Bereich, der mit Kunststoff umspritzt wird, zumindest bereichsweise mit einer Profilierung versehen sein.
• Dabei können der Strebenkörper und/oder das Ringelement einen oder mehrere gerändelte Bereiche oder anderweitig strukturierte Bereiche wie Rillen, Einkerbungen und dergleichen aufweisen um zu gewährleisten, dass der Kunststoff sich sicher mit diesen.
• Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird das durch Spritzgießen hergestellte Gelenkgehäuse des Kugelgelenks, welches die Kugel oder die Lagerschale der Kugel eines Kugelzapfens umschließt, erstmalig mit einem ringförmigen metallischen Einleger verstärkt, der in den Strebenkörper der Koppelstange eingesetzt wird.
• Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird dadurch eine Anordnung zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen und somit eine Gelenkbaugruppe in Hybridbauweise zur Verfügung gestellt, die beispielsweise bei einer Koppelstange, einer Gelenkstange oder einem Stabilisator einsetzbar und insbesondere für hohe Lasten geeignet ist und dabei ein vergleichsweise geringes Gewicht aufweisen. Es wird eine kostengünstige Alternative zur konventionellen Stange - Ring - Bauweise geschaffen.
• Die Vorteile bestehen weiterhin in der realisierbaren Leichtbauweise, der kostengünstigen Konstruktion und der Möglichkeit des Einsatzes für einen Stabilisator.
• - Verstärkung des Kunststoffkörpers,
• - Rohr verschlossen mit „Einleger“,
• - kein Kunststoff kann einfließen,
• - Kunststoff wird durch Rändel auf Rohr gehalten
• - Rändel überträgt Kraft auf Kunststoff radiale und axiale Kräfte werden aufgenommen
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 in ein Ende des rohrförmigen Strebenkörpers eingreifendes Ringelement aus einem im Querschnitt D-förmigen Draht, das einen ringförmig gebogenen Bereich aufweist,
• 2 Schnitt A-A gemäß 1,
• 3 Abschnitt eines D-förmigen Ausgangsdrahtes für das Ringelement,
• 4 in ein Ende des rohrförmigen Strebenkörpers eingreifendes Ringelement aus einem im Querschnitt runden Draht, das einen hakenförmig gebogenen Bereich aufweist,
• 5 Schnitt B-B gemäß 4,
• 6 ein zweiteiliges Ringelement, dessen Enden in dem Strebenkörper stecken,
• 7 Darstellung A ein Ausgangsteil 2A zur Herstellung eines Ringelementes, Darstellung B das daraus hergestellte Ringelement 2,
• 8 Ringelement mit einem D-förmigen hohlem Querschnitt,
• 9 in ein Rohr eingreifendes Ringelement mit D-förmigem Querschnitt aus Vollmaterial im Längsschnitt in 3-D,
• 10 Querschnitt eines Rohres mit quadratischem Profil und mit eingreifendem Ringelement aus rechteckigem Flachmaterial,
• 11 Querschnitt eines Strebenkörpers aus einem U-Profil mit eingreifenden Enden eines Ringelementes aus rechteckigem Flachmaterial, die über das offene U-Profil ragen,
• 12 Querschnitt eines Strebenkörpers aus einem U-Profil mit eingreifenden Enden eines Ringelementes aus rechteckigem Flachmaterial, die nicht über das offene U-Profil ragen,
• 13 dreidimensionale Ansicht eines Strebenkörpers aus einem U-Profil mit eingesetztem Ringelement, das mit der Oberseite des U-Profils abschließt,
• 14 Strebenkörper mit eingestecktem Ringelement gemäß 1 und zum Spritzgießen eingesetzte Kugel eines Kugelzapfens ohne Lagerschale,
• 15 Gelenkstange mit jeweils an einem Ende aufgenommenen in einer Lagerschale gelagerten Kugelzapfen,
• 16 Verbindung zwischen einem Strebenkörper und einem Kugelzapfen mittels des umspritzten Kunststoffgehäuses,
• 17 Längsschnitt C-C gemäß 15,
• 18 Ringelement mit Schaft/Abschnitt aus Vollmaterial oder aus rohrförmigem Material (nicht dargestellt) mit angeschweißtem ringfömigen Bereich in der Draufsicht
• 19 Seitenansicht gem. 18 bei einem ringförmigen Bereich 2.3 dessen Höhe kleiner ist, als der Durchmesser des Schaftes,
• 20 Seitenansicht gem. 18 bei einem ringförmigen Bereich 2.3 dessen Höhe größer ist, als der Durchmesser des Schaftes,
• 21 Ausgangsteil 2A in Form eines Rohres zur Herstellung eines Ringelementes 2,
• 22 Ausgangsteil 2A mit einem zusammengequetschten Bereich 2A.1 in der Seitenansicht,
• 23 Ausgangsteil 2A mit einem zusammengequetschten Bereich 2A.1 in der Draufsicht,
• 24 Rückansicht gemäß 23,
• 25 das aus dem Ausgangsteil gem. der 21 bis 24 hergestellte Ringelement,
• 26 Ringelement ähnlich 25, jedoch mit einem hohlen Abschnitt, in den der Strebenkörper eingesteckt ist,
• 27 Ringelement, mit einem hohlen Abschnitt, der über das Ende des Strebenkörpers greift.
• 28 Ringelement mit zwei Abschnitten 2.1, 2.2, die außen seitlich am Strebenkörper 1 anliegen im Längsschnitt,
• 29 Ringelement nach 27 in der Seitenansicht,
• 30 gewickeltes Ringelement mit einem federartig gewickelten Abschnitt, in den der Strebenkörper eingesteckt ist.
• 31 aus einem Blech vorgeformtes Ausgangshalbzeug 2A,
• 32 aus dem Ausgangshalbzeug gebogenes Ringelement in dreidimensionaler Ansicht,
• 33 aus dem Ausgangshalbzeug gebogenes Ringelement in der Draufsicht,
• 34 Schnitt D-D gemäß 33.
• 1 zeigt einen rohrförmigen Strebenkörper 1 mit rundem Querschnitt, in dessen offenes Ende ein Ringelement 2 mit zwei zueinander parallelen und aneinander anliegenden Abschnitten 2.1, 2.2 eingreift. Das Ringelement 2 weist einen D-förmigen Querschnitt auf, siehe auch 2 und 3. Der rohrförmige Strebenkörper 1 ist umfangsseitig in hier zwei Bereichen mit einer Profilierung 3 in Form einer Rändelung versehen.
• Das Ringelement 2 ist in seinem ringförmigen Bereich 2.3 ebenfalls mit einer Profilierung 4 versehen.
• Weiterhin weist das Ringelement 2 im Querschnitt eine im Wesentlichen gerade Seite 2a und eine halbkreisförmige Seite 2b auf.
• Die gerade Seite 2a des Ringelementes 3 ist in dem hier ringförmigen Bereich 2.3 radial nach innen gerichtet (1).
• Die beiden Seiten 2a der Abschnitte 2.1, 2.2 liegen im Strebenkörper 1 aneinander an und die beiden halbkreisförmigen Seiten 2b liegen an dem Innendurchmesser d1 des Strebenkörpers 1 (hier ein Rohr) gemäß 2 an.
• 3 zeigt einen Ausschnitt eines D-förmigen Ausgangsdrahtes für das Ringelement 2. Es sind die gerade Seite 2a und die gewölbte Seite 2b ersichtlich. Die Breite b entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser d1 des rohrförmigen Strebenkörpers 1 und die Höhe h dem halben Innendurchmesser.
• Eine weitere erfindungsgemäße Variante ist in 4 in der Draufsicht und in 5 im Querschnitt B-B dargestellt. Das in ein Ende des hier ebenfalls wie in 1 rohrförmigen Strebenkörpers 1 eingreifende Ringelement 2 besteht aus einem im Querschnitt runden Draht, und weist einen hakenförmig gebogenen Bereich 2.3 auf.
  Der Außendurchmesser D2 des in den Strebenkörper 1 eingreifenden Abschnitts 2.1 ist kleiner als der Innendurchmesser d1 des Strebenkörpers 1. Der Abstand dazwischen wird durch eine Hülse 5 ausgeglichen. Der Bereich 2.3 weist einen Innendurchmesser d2.3 auf, der größer ist, als der gestrichelt angedeutete Durchmesser DK der nicht dargestellten Kugel oder der Lagerschale, wenn diese die Kugel umringt.
• 6 zeigt eine Variante, bei welcher das Ringelement 2 nicht einteilig ausgebildet ist, sondern aus zwei Teilen 2.3.1 und 2.3.2 besteht, welche in dem Bereich 2.3 ringabschnittsförmig ausgebildet sind und somit den gestrichelten angedeuteten Kugeldurchmesser DK im Abstand teilweise umringen. Der Teil 2.3.1 greift mit einem geraden Abschnitt 2.1 und der Teil 2.3.2 mit einem geraden Abschnitt 2.2 in den rohrförmigen Strebenkörper 1 ein. An ihren dem Strebenkörper 1 abgewandten Enden sind die beiden Teile 2.3.1 und 2.3.2 in einem Abstand c voneinander entfernt, der bevorzugt kleiner ist als der Durchmesser DK der Kugel oder ein Außendurchmesser der Lagerschale.
  7 zeigt eine Variante, bei welcher der ringförmige Bereich 2.3 ebenfalls nicht geschlossen ist. Dafür wurde ein stab- oder rohrförmiges Halbzeug 2B entlang seiner Längsachse mit einem Schnitt 2S versehen (siehe Darstellung A) und anschließend der dadurch aufgetrennte Bereich zu dem ringförmigen Bereich 2.3 aufgebogen (siehe Darstellung B). Der verbleibende nicht aufgetrennte gerade Bereich 2.1 wird dann in den Strebenkörper (hier nicht dargestellt) gesteckt.
• 8 zeigt eine Variante eines Ringelementes 2 mit D-förmigem Hohlprofil, welches einen ringförmigen Bereich 2.3 und zwei Abschnitte 2.1, 2.2 aufweist die aneinander anliegen und in einen hier nicht dargestellten Strebenkörper mit kreisförmigem Hohlprofil gesteckt werden. Durch das D-förmige Hohlprofil wird das Gewicht des Ringelements 2 reduziert.
• 9 zeigt den Längsschnitt durch einen Strebenkörper 1 mit einem Ringelement 2 gemäß 1 bis 3.
• Der Querschnitt eines Strebenkörpers 2 aus einem Rohr mit rechteckigem/quadratischem Profil und mit eingreifenden Abschnitten 2.1, 2.2 eines Ringelementes 2 aus rechteckigem Flachmaterial ist in 10 dargestellt. Außerhalb des Rohres erstreckt sich ähnlich wie bei den 1, 7, 8 zwischen den Abschnitten 2.1, 2.2 der hier nicht ersichtliche Bereich 2.3 des Ringelementes 2.
• 11 zeigt den Querschnitt eines Strebenkörpers 1 aus einem U-Profil mit eingreifenden Abschnitten 2.1, 2.2 eines Ringelementes 2 aus rechteckigem Flachmaterial, die in ihrer Höhe über das offene U-Profil des Strebenkörpers ragen und 12 eine ähnliche Variante, bei welcher das Ringelement ebenfalls aus Rechteckprofil besteht, jedoch nicht über die offene Seite des U-Profils hinausragt.
  Es ist möglich, die überstehenden Kanten des U-Profils über die eingreifenden Abschnitte 2.1, 2.2 des Ringelementes 2 zu biegen, wie durch die dicken Pfeile angedeutet.
• In 13 ist die dreidimensionale Ansicht des Endes eines Strebenkörpers 1 aus einem U-Profil mit eingesetztem Ringelement 2 dargestellt, dessen in das U-Profil eingreifende Abschnitte 2.1, 2.2 mit der offenen Oberseite des U-Profils abschließen. Der ringförmige Bereich 2.3 umschließt bei dem fertigen Kugelgelenk die Kugel des Kugelzapfens bzw. die Lagerschale, in welcher die Kugel des Kugelzapfens aufgenommen ist in einem Abstand, der beim Spritzgießen mit Kunststoff ausgespritzt wird (hier nicht dargestellt).
• 14 zeigt beispielhaft ein Ende eines Strebenkörpers 1 mit in diesen eingesteckten Bereichen 2.1, 2.2 eines Ringelementes 2 nach 1 in der Seitenansicht. In dessen ringförmigem Bereich 2.3 wurde die Kugel 6.1 eines Kugelzapfens 6, die nicht von einer Lagerschale aufgenommen, ist positioniert.
  Der Innendurchmesser d2.3 des ringförmigen Bereichs 2.3 des Ringelements 2 ist dabei größer als der Außendurchmesser DK der Kugel 6.1, wodurch zwischen diesen ein Spalt S bzw. Abstand gebildet wird. Beim Spritzgießen wird die Kugel 6.1 zumindest teilweise, der ringförmige Bereich 2.3 des Ringelements und das Ende des Strebenkörpers 1 bis über die Rändelung/Profilierung 3 mit Kunststoff umspritzt, der auch in den Spalt S fließt. Der Kunststoff bildet dann die Lagerung der Kugel 6.1 und mit der Verstärkung des ringförmigen Bereichs 2.3 das Gehäuse (nicht dargestellt) des Kugelgelenks.
• Eine Gelenkstange G mit einem Strebenkörper 1, und an beiden Enden eingesetzten Ringelementen 2, in deren ringförmigen Bereichen 2.3 jeweils die Kugeln 6.1 eines Kugelzapfens 6 aufgenommen sind, wird in 15als Prinzip Skizze dargestellt.
• Jede Kugel 6.1 sitzt hier schwenkbar in einer Lagerschale 7. Der Strebenkörper 1 weist an jedem Ende eine Rändelung/Profilierung 3 auf. Durch Umspritzen der Lagerschalen 7, der Ringelemente 2 und des jeweiligen Endes des Strebenkörpers 1 mit Kunststoff 8 (gestrichelt angedeutet) wird eine Verbindung zwischen diesen hergestellt, so dass an jedem Ende der Gelenkstange G ein Kugelgelenk 9 mit einem Gelenkkopf aus Kunststoff, verstärkt mit dem Einleger in Form des Ringelements 2 ausgebildet ist. In den Kunststoff 8 wurde dabei jeweils eine Aufnahmenut 8.1 für einen hier nicht dargestellten Dichtungsbalg eingebracht.
• Die beiden Kugelgelenke 9 sind hier gleich ausgebildet und weisen in der hier beispielhaft dargestellten Ausgangsposition die gleiche Lageorientierung auf. Es ist auch möglich, diese in einer anderen Lageorientierung zueinander anzuordnen, z.B. in einem Winkel von 45°, 90° oder 180°, je nach Einsatzbedingungen. Dazu werden die beiden Ringelemente 2 mit ihren ringförmigen Bereichen 2.3 in der entsprechenden Lageorientierung zueinander angeordnet.
• Eine dreidimensionale Darstellung eines Endes einer Gelenkstange G mit einem Kugelgelenk 9 zeigt 16 und den Längsschnitt C-C 17. Es wurde eine Verbindung zwischen einem Strebenkörper 1 und einer nicht ersichtlichen Kugel (hier in einer Lagerschale aufgenommen) eines Kugelzapfens 6 mittels des umspritzten Kunststoffs 8 hergestellt. Die Kugel des Kugelzapfens 6 und die Lagerschale 7, in welcher diese aufgenommen ist, sowie das Ringelement 2, welches in den Strebenkörper 1 gesteckt ist und das Ende des Strebenkörpers 1 wurden dazu mit Kunststoff 8 umspritzt, wodurch der Gelenkkopf bzw. das Gelenkgehäuse 9.1 des Kugelgelenkes 9 gebildet wird, der durch den ringförmigen Bereich 2.3 des Ringelementes 2 verstärkt wird.
• In 18 ist eine weitere Variante eines Ringelementes 2 in der Art einer Stiftöse dargestellt, bei welchem der ringförmige Bereich 2.3 geschlossen ausgebildet ist. Der mit dem Strebenkörper 1 zu verbindende Abschnitt 2.1 besteht aus Vollmaterial und ist an den ringförmigen Bereich 2.3 geschweißt. Der Innendurchmesser d1 des Strebenkörpers 1 und der Außendurchmesser D2 des einzusteckenden Abschnitts 2.1 sind korrespondierend ausgebildet.
• Nach dem Einstecken des Abschnitts 2.1 in das Ende des Strebenkörpers 1 kann durch eine oder mehrere von außen eingebrachte Einkerbungen bzw. Einformungen (nicht dargestellt) zwischen diesen ein Formschluss hergestellt werden, so dass diese zueinander zumindest axial (auszugssicher) und ggf. auch radial (verdrehsicher) fixiert sind.
• In 19 ist die Seitenansicht des Ringelementes 2 gemäß 18 dargestellt, aus welcher ersichtlich ist, dass der Durchmesser D2 des Abschnitts 2.2 größer ist als die Höhe h2 des ringförmigen Bereichs 2.3.
• 20 zeigt eine Variante gemäß 18 in der Seitenansicht, aus welcher hervorgeht, dass der Durchmesser D2 des Abschnitts 2.2 auch kleiner sein kann, als die Höhe h2 des ringförmigen Bereichs 2.3.
• Selbstverständlich können gemäß einer nicht dargestellten Variante D2 und h2 auch gleich sein.
• In 21 ist ein rohrförmiges Ausgangshalbzeug 2A zur Herstellung eines Ringelementes 2 dargestellt. Dieses wird, wie durch die Pfeile angedeutet, in einem Bereich zusammengequetscht.
• Das daraus hergestellte vorgeformte Halbzeug 2B weist einen rohrförmigen Abschnitt 2.1 auf und einen zusammengequetschten Bereich 2.3B.
• Die Draufsicht des vorgeformten Halbzeuges 2B wird in 23 und die Rückansicht in 24 gezeigt. Der zusammengequetschte Bereich 2.3B wird nun zu dem ringförmigen Bereich 2.3 gebogen. Es ist nun möglich, den Abschnitt 2.1 in das Ende eines hohlen Strebenkörpers 1 zu stecken, wie es in 25 dargestellt ist oder gemäß 26 das Ende des Strebenkörpers 1 in den Abschnitt 2.1 des Ringelementes 2 zu stecken, wobei bei dieser Variante der Strebenkörper 1 aus Vollmaterial oder aus einem Hohlprofil bestehen kann.
• 27 zeigt den Längsschnitt einer weiteren Variante eines Ringelementes 2, bei welcher der als Hohlprofil ausgeführte Strebenkörper 1 mit seinem Ende in einen buchsenförmigen Abschnitt 2.1 des Ringelementes 2 eingesteckt wurde. Der Abschnitt 2.1 ist mit dem ringförmigen Bereich 2.3 verschweißt.
• Gemäß 28 ist der Längsschnitt und in 29 die Seitenansicht eines Ringelements 2 dargestellt, welches ähnlich wie bei 1 splintförmig ausgebildet ist, wobei jedoch die beiden zueinander parallelen Anschnitte 2.1, 2.2 nicht in den Strebenkörper 1 eingreifen, sondern an dessen Außenumfang anliegen. Um ein Eindringen des Kunststoffes (nicht ersichtlich) in den hohlen Strebenkörper 1 beim Spritzgießen zu verhindern, wurde das Ende des Strebenkörpers 1 mit einem Stopfen 10 verschlossen.
  In 30 ist eine Variante eines Ringelementes 2 dargestellt, bei der das Ringelement 2 einen offenen ringförmigen Bereich 2.3 aufweist, an welchen sich ein Abschnitt 2.1 anschließt, der spiralförmig gebogen ist. Der spiralförmig gebogene Abschnitt 2.1 umringt das Ende des Strebenkörpers 1, der hier aus Vollmaterial besteht. Wird der Strebenkörper aus einem rohrförmigen Material gefertigt, sollte wie bei 28 das offene Ende ebenfalls verschlossen werden, um das Eindringen von Kunststoff zu verhindern.
• In den 31 bis 34 ist eine weitere Variante eines Ringelementes 2 dargestellt.
• Dieses wird aus einem Ausgangshalbzeug 2A gebogen, welches in 31 gezeigt wird und aus einem Blech tiefgezogen wurde. Es ist im Querschnitt halbschalenförmig ausgebildet und es ist ein umlaufender randförmiger Bereich 2A.R vorhanden, der nach oben eine umlaufende Oberkante/Oberseite 2A.O aufweist.
• Dieses Ausgangshalbzeug 2A wird nun so gebogen, dass Ringelement 2 mit dem ringförmigen Bereich 2.3 und den im Bereich der Oberkante 2A.O aneinander anliegenden Abschnitten 2.1, 2.2 entsteht, wie es in 32 dargestellt ist.
  Zwischen den aneinander anliegenden Abschnitten 2.1, 2.2 ist ein Hohlraum 2H ausgebildet, der in Richtung zum ringförmigen Bereich 2.3 offen ist. Zwischen dem ringförmigen Abschnitt 2.3 und dem jeweiligen Abschnitt 2.1, 2.2 ist ein Radius 2R vorhanden.
• Der Hohlraum H ist an seinem von ringförmigen Bereich 2.3 wegweisenden Ende durch einen bodenseitigen Bereich 2.4 geschlossen.
• 33 zeigt eine Draufsicht, bei welcher die aneinander liegenden Endbereiche 2.1, 2.2, des Ringelements 2 in den Strebenkörper 1 aus einem Hohlprofil mit kreisförmigem Querschnitt über eine Länge L eingreifen. Es sind die Radien 2R zwischen den Abschnitten 2.1 und 2.2 und dem ringförmigen Bereich 2.3 ersichtlich. Der ringförmige Bereich 2.3 weist einen Innendurchmesser d2.3 auf, der größer ist als der gestrichelt angedeutete Durchmesser DK der nicht dargestellten Kugel eines Kugelzapfens, wodurch zwischen diesen ein Spalt S vorhanden ist.
• 34 zeigt den Schnitt D-D gemäß 33, aus welchem ersichtlich ist, dass die Abschnitte 2.1, 2.2 in dem Strebenkörper stecken und an den Oberkanten 2A.O aneinander anliegen und zwischen den Abschnitten 2.1, 2.2 ein Hohlraum 2H ausgebildet ist.
• Zum Herstellen der Verbindung zwischen Kugelzapfen (nicht dargestellt) und Strebenkörper 1 wird der Kugelzapfen mit seiner Kugel in dem ringförmigen Abschnitt 2.3 des in dem in dem Strebenkörper 1 aufgenommenen Ringelements 2 positioniert und die Kugel, das Ringelement und das Ende des Strebenkörpers 2 mit Kunststoff umspritzt, wobei der Kunststoff bei dieser Ausführung in den Hohlraum 2H Ringelements 2 und in den Spalt S sowie in den halbschaligen Bereich des ringförmigen Bereichs 2.3 fließt, was durch die dicken Pfeile angedeutet ist. Nach der Aushärtung des Kunststoffs wird eine zuverlässige gelenkige Verbindung zwischen dem Strebenkörper und dem Kugelzapfen hergestellt. Das Ringelement 2 verstärkt dabei das erzeugte Gelenkgehäuse, so dass große Kräfte aufgenommen werden können.
• Selbstverständlich kann die Kugel des Kugelzapfens auch in einer Lagerschale (hier nicht dargestellt) aufgenommen sein, deren Außendurchmesser dann geringer ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Elements 2.3 und die dann ebenfalls zumindest bereichsweise vom Kunststoff umspritzt wird.
  Dadurch, dass der Hohlraum 2H bei dieser Variante mit Kunststoff ausgespritzt ist, wird dieser Bereich zusätzlich verstärkt.
• Der beim Spritzugießen verwendete Kunststoff ist bevorzugt ein Polyamid (auch mit Verstärkung, z.B. Faserverstärkung) und das Ringelement 2 besteht aus Metall z.B. Aluminium oder Stahl, insbesondere Federstahl oder einem faserverstärkten Kunststoff, z.B. aus einem mit endlosfasern verstärktem thermoplastischen Halbzeug wie beispielsweise einem Organoblech (Faser-Matrix-Halbzeug).
• Der Strebenkörper 1 besteht insbesondere aus einem metallischen Werkstoff (Aluminium oder Stahl)
• Bezugszeichenliste

1

Strebenkörper

2

Ringelement

2.1

Abschnitt

2.2

Abschnitt

3.3

ringförmiger Bereich

2a

gerade Seite

2b

halbkreisförmige Seite

2.3.1

Teil des Ringelements

2.3.2

Teil des Ringelements

2A

Ausgangshalbzeug

2A.O

Oberseite

2a.R

Randbereich

2B

Halbzeug

2.3B

zusammengequetschten Bereich

2H

Hohlraum

2R

Radius

3

Profilierung am Strebenkörper 1

4

Profilierung am Ringelement 2

5

Hülse

6

Kugelzapfen

6.1

Kugel des Kugelzapfens 6

7

Lagerschale

8

Kunststoff

8.1

Aufnahmenut

9

Kugelgelenk

9.1

Gelenkgehäuse

10

Stopfen

b

Breite des Querschnitts des Ringelements

c

Abstand zwischen den Teilen 2.3.1 und 2.3.2

D2

Außendurchmesser des in den Strebenkörper 1 eingreifenden Abschnitts 2.1

h

Höhe des Querschnitts des Ringelements

h2

Höhe des Ringelements 2

d1

Innendurchmesser d1 des Strebenkörpers 1

d2.3

Innendurchmesser des ringförmigen Bereichs 2.3

DK

Durchmesser der Kugel oder der Lagerschale

G

Gelenkstange

L

Länge

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• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• US 5615967 [0002]
• DE 10063928 A1 [0003]
• DE 295062029 [0004]
• WO 2005061911 A1 [0005]
• EP 1953012 B1 [0007]

Claims (12)

1. Anordnung zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen, insbesondere in Form einer Koppelstange oder Gelenkstange (G), dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Spritzgießen hergestelltes Gelenkgehäuse (9.1) des Kugelgelenks, welcher eine Kugel (6.1) eines Kugelzapfens (6) oder eine Lagerschale (7), in der die der Kugel (6.1) eines Kugelzapfens (6) schwenkbar gelagert ist, zumindest teilweise umschließt, mit einem metallischen Einleger verstärkt ist, der die Kugel (6.1) oder die Lagerschale (7) zumindest bereichsweise umringt und der mit mindestens einem Abschnitt (2.1, 2.2) in ein Ende eines Strebenkörpers (1) der Koppelstange oder Gelenkstange (G) eingesetzt ist oder der mit mindestens einem Abschnitt (2.1, 2.2) das Ende des Strebenkörpers (1) zumindest bereichsweise umgreift oder an den Außenumfang des Strebenkörpers (1) angrenzt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, gekennzeichnet, dass der Einleger in Form eines ein- oder mehrteiligen Ringelementes (2) ausgebildet ist, welches mindestens einen Abschnitt (2.1) aufweist, der in ein Ende des Strebenkörpers (1) eingreift oder das Ende des Strebenkörpers (1) zumindest bereichsweise umgreift, wobei sich außerhalb des Strebenkörpers (1) ein die Kugel oder die Lagerschale zumindest bereichsweise umringender Bereich ringförmiger Bereich (2.3) des Ringelementes (2) erstreckt, wobei die Kugel (6.1) oder die Lagerschale (7) zumindest bereichsweise, der ringförmige Bereich (2.3) des Ringelements (2) zumindest bereichsweise und der sich an diesen anschließende Bereich des Strebenkörpers (1) zumindest bereichsweise mit Kunststoff (8) umspritzt und miteinander verbunden sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kugel (6.1) oder die Lagerschale (7) umringende Bereich ringförmige Bereich (2.3) hakenförmig, ösenförmig, ringförmig oder ringabschnittsförmig ausgebildet ist und umfangsseitig offen oder geschlossen ist.
4. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Strebenkörper (1) eingreifende mindestens eine Abschnitt (2.1, 2.2) des Ringelements (2) eine Außenkontur aufweist, die der Innenkontur des Strebenkörpers (1) angepasst ist oder dass der den Strebenkörper (1) mindestens eine umgreifende Abschnitt (2.1, 2.2) des Ringelements (2) eine Innenkontur aufweist, die der Außenkontur des Strebenkörpers (1) angepasst ist.
5. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des mindestens einen Abschnitts (2.1, 2.2) kleiner ist als die Innenkontur des Strebenkörpers (1) und zwischen der Außenkontur des Abschnitts (2.1, 2.2) und der Innenkontur des Strebenkörpers (1) ein Zwischenelement in Form einer Hülse (5) angeordnet ist und/oder der der Strebenkörper (1) radial nach innen auf die Außenkontur des Abschnitts (2.1, 2.2) umgeformt.
6. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (2) in der Art eines Splintes ausgebildet ist, der zwei gerade Abschnitte (2,1, 2.2) aufweist, die in den Strebenkörper (1) eingreifen, wobei sich zwischen den beiden Abschnitten (2.1, 2.2) außerhalb des Strebenkörpers (1) der ringförmige umringende Bereich (2.3) des Ringelements (2) erstreckt.
7. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (2) in der Art einer Stiftöse mit einem Schaft als Abschnitt (2.1, 2.2) und einer ringförmigen geschlossenen oder umfangsseitig offenen Öse als ringförmiger Bereich (2.3) ausgebildet ist, wobei der Schaft in den Strebenkörper (1) eingreift.
8. Anordnung nacheinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (2) zweiteilig ausgebildet ist, wobei sich an jeden Abschnitt (2.1, 2.2), der in den Strebenkörper (1) eingreift oder an der Außenseite des Strebenkörpers (1) anliegt ein nach außen und ggf. wieder nach innen gebogener Bereich anschließt, wobei die Enden der gebogenen Bereiche voneinander beabstandet sind, so dass ein ringförmiger Bereich (2.3) gebildet wird, der offen ist.
9. Gelenkstange nacheinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (2) aus im Querschnitt D-förmigen Stabmaterial oder Rohr besteht, so dass die zwei Abschnitte (2.1, 2.2) mit dem geraden Bereich des D-Profils aneinander anliegen und die halbrunden Bereiche des D-Profils im Wesentlichen dem Innendurchmesser des rohrförmigen Strebenkörpers (1) entsprechen.
10. Gelenkstange nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (2) einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweist und/oder aus Vollmaterial besteht oder hohl ausgebildet ist.
11. Gelenkstange nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenkörper (1) und/oder das Ringelement (2) zumindest in dem Bereich, der mit Kunststoff umspritzt wird, zumindest bereichsweise mit einer Profilierung versehen ist/sind.
12. Gelenkstange nach einem der vornenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenkörper (1) einen oder mehrere gerändelte Bereiche aufweist.

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