DE2756228A1

DE2756228A1 - Einrichtung und verfahren zum haltern bzw. festlegen eines kugelgelenks

Info

Publication number: DE2756228A1
Application number: DE19772756228
Authority: DE
Inventors: Michio Abe
Original assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Current assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1978-07-06
Also published as: AU3033777A; JPS5382957A; US4256413A; BR7708644A; GB1601091A; IT1091618B; DE2756228B2; JPS5545770B2; FR2376322A1; CA1098330A; FR2376322B1; AU519975B2; ES464717A1

Description

Lifcdl, Nöih, Zeitlsr _{ΝριιπΤλ}ι.ρ- π«η/??9441 Patenhrväl'e

1000 München 22 - Steiηsdοrfstraße 21 - 22 ■ Telefon 089 / 29 84 62

TOKAI TRW & CO., LTD.
1203, Aza Shimotamonaka, Ushiyama-cho, Kasugai-shi, Aichi-ken, Japan

Einrichtung und Verfahren zum Haltern bzw. Festlegen eines Kugelgelenks

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Einrichtung und Verfahren zum Haltern bzw. Festlegen eines Kugelgelenkes

Die Erfindung betrifft eine Halterungseinrichtung für Kugelgelenke, mittels denen beispielsweise zwei Bauteile, wie der obere und untere Arm des Aufhängungs- bzw. Federungsmechanismus eines Fahrzeuges, miteinander verbunden werden können, wobei die Erfindung insbesondere eine Halterungseinrichtung betrifft, um solch ein Kugelgelenk im unteren Arm des obengenannten Typs in einfacher und zuverlässiger Weise festzulegen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum einfachen und zuverlässigen Festlegen bzw. Haltern des Kugelgelenkes insbesondere im unteren Arm des Fahrzeugaufhängungsmechanismus.

Das Kugelgelenk der obengenannten Art weist ein aus Blech gebildetes hohlzylindrisches Gehäuse auf, das innerhalb des zylindrischen Teils des unteren Arms in seiner Lage gehalten werden kann. Zu diesem Zweck sind schon verschiedene Einrichtungen bzw. Gebilde zum Haltern bzw. Festlegen des Kugelgelenks des obengenannten Typs im unteren Arm vorgeschlagen und auch praktisch verwendet worden, wobei derartige konventionelle Kugelgelenkhalterungseinrichtungen im folgenden anhand von Fig. 1-4 der Zeichnung beschrieben seien. Hierbei weist die Kugelgelenkhalterungseinrichtung gemäß Fig. 1 einen ringförmigen Flansch auf, der nahe dem oberen Ende gemäß Fig. 1 des hohlzylindrischen Gehäuses 11 eines Kugelgelenkes 10 vorgesehen ist und sich vom Gehäuse radial nach außen erstreckt; im Außenumfang des Gehäuses 11 ist zwischen dessen beiden gegenüberliegenden Enden ein gerändeltes Teil 13 vorgesehen. Beim Festlegen bzw. Montieren des Kugelgelenks 10 in einem der beiden Bauteile, die mittels des Kugelgelenkes 10 miteinander verbunden werden sollen, wie beispielsweise dem unteren Arm 14 des

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Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeuges, wird das gerändelte Teil 13 des Kugelgelenkgehäuses 11 mit einem Paß- bzw. Preßsitz in das zylindri sche Teil 15 des unteren Arms 14 eingebracht bzw. hineingedrückt, bis der Flansch 12 gegen die obere Kante des zylindrischen Teils 15 des unteren Arms 14 anschlägt.

Die Kuge Ige lenkhalte rungseinrichtung gemäß Fig. 2 entspricht weitgehend derjenigen gemäß Fig. 1, mit der Ausnahme jedoch, daß die Halterungseinrichtung gemäß Fig. 2 außerdem einen Seegerring bzw. Sprengring 16 aufweist, der nahe dem demFlansch 12 gegenüberliegenden Ende vorgesehen ist und in der dargestellten Weise am Gehäuse 11 der Halterungseinrichtung festgelegt bzw. am zylindrischen Teil 15 angepaßt wird, nachdem das Kugelgelenkgehäuse 11 in der zuvor in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Weise in den unteren Arm 14 des Aufhängungsmechanismus eingepreßt worden ist, um auf diese Weise das Kugelgelenk 10 in seiner Lage innerhalb des unteren Arms 14 zu halten.

Bei der Kugelgelenkhalterungseinrichtunggemäß Fig. 3 ist anstelle des Halterings 16 im Außenumfang des zylindrischen Kugelgelenkgehäuses 11 zwischen dessen beiden gegenüberliegenden Enden ein Außengewindeteil vorgesehen, wobei weiterhin auch ein entsprechendes Innengewindeteil 17' in der Innenfläche des zylindrischen Teils 15 des unteren Arms 14 vorgesehen ist. Beim Festlegen des Kugelgelenks 10 im unteren Arm 14 wird das Kugelgelenkgehäuse 11 in das Innengewindeteil 17' des unteren Arms 14 eingeschraubt, um auf diese Weise das Kugelgelenk 10 am unteren Arm 14 festzulegen.

Die Kuge Ige lenkhalte rungseinrichtung gemäß Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Vorrichtung gemäß Fig. l,mit der Ausnahme jedoch, daß zwischen der Unterkante der Wand des zylindrischen Unterarmteils 15 und dem dem Flansch 12 gegenüberliegenden Ende des Kugelgelenkgehäuses eine Schweißnaht 18 vorgesehen ist, um auf diese Weise das Kuge Ige-

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lenk 10 in seiner Lage innerhalb des unteren Arms 14 zu halten.

Die Kugelgelenkhalterungseinrichtung gemäß Fig. 1 weist jedoch den gravierenden Nachteil auf, daß sich das Kugelgelenkgehäuse 11 leicht aus dem unteren Arm 14 lösen kann. Demgegenüber sind der Kugelgelenk -halterungseinrichtung gemäß Fig. 2 die Nachteile eigen, daß die Vorrichtung einen zusätzlichen Verfahrens- bzw. Bearbeitungsschritt erfordert, um im Kugelgelenkgehäuse 11 eine ringförmige Nut zur Aufnahme des Halterings 16 vorzusehen, und daß der Abstand zwischen der Nut und dem Flansch 12 außerordentlich genau bestimmt werden muß, was eine Steigerung der Herstellungskosten zur Folge hat. Weiterhin muß bei der Kugelgelenkhalterungseinrichtung gemäß Fig. 2 das Gehäuse 11 einer Wärmebehandlung oder einem Hochfrequenzinduktionshärten unterworfen werden, damit die den Haltering 16 aufnehmende Nut eine hohe Festigkeit aufweist. Die Kugelgelenkhalterungseinrichtung gemäß Fig. 3 weist dagegen den Nachteil auf, daß die Herstellung bzw. Behandlung der Einrichtung eine beträchtliche Zeit erfordert, was ebenfalls eine wesentliche Steigerung der Herstellungskosten zur Folge hat, und zwar deswegen, weil das Gehäuse 11 des Kugelgelenkes 10 und das zylindrische Teil 15 des unteren Arms 14 mit Gewindeteilen 17, 17' versehen sind und weil diese Gewindeteile 17, 17' einem Hochfrequenzinduktionshärten unterworfen werden müssen. Schließlich weist die Kuge Ige lenkhalte rungseinrichtung gemäß Fig. 4 die Nachteile auf, daß diese Einrichtung eine aufwendige Bearbeitung, wie beispielsweise die Durchführung des Schweißvorgangs, erfordert und daß dann, wenn das Lager des Kugelgelenkes aus Kunstharz bzw. Kunststoff gebildet ist, der Schweißvorgang nicht durchgeführt werden kann, da die sich aufgrund des Schweißens ergebende hohe Temperatur auch die Temperatur des Kugelgelenkes auf einen beträchtlich hohen Wert erhöht, was eine Zerstörung des Schmiermittels bewirkt.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur wirksamen Beseitigung der geschilderten, den konventionellen Kugelgeler.khalterungseinrichtungen eigenen Nachteile eine Kugelgelenkhalte rungs einrichtung zu schaffen, mittels der auf einfache und sichere Weise das Kugelgelenkgehäuse, beispielsweise am zylindrischen Teil des unteren Arms eines Fahrzeugaufhängungsmechanismus festgelegt werden kann. Bei solch einer Kugelegelenkhalterungseinrichtung soll weiterhin der ringförmige Flansch am oberen Ende des Kugelgelenkgehäuses überflüssig werden und es gleichzeitig möglich sein, das Kugelgelenk mit einem hieran festgelegten Staubschutz im Preßsitz in das zylindrische Teil des unteren Arms einzubringen.

Aufgabe der Erfindung ist weiterhin auch die Schaffung eines Verfahrens zum einfachen und zuverlässigen Festlegen bzw. Haltern eines Kugelgelenks am zylindrischen Teil des unteren Arms eines Fahrzeugaufhängungsmechanismus.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Die erfindungsgemäß ausgestaltete Kugelgelenkhalterungseinrichtung weist gemäß einer Ausführungsform einen ringförmigen Flansch auf, der an einem Ende des Gehäuse eines Kugelgelenkes ausgebildet ist und in seiner Innenfläche eine Ringnut besitzt, die zusammen mit der oberen Kante der Wand des zylindrischen Teils des unteren Arms des Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeuges als selbstverformende Einrichtung wirkt, wobei sich der Flansch beim Einpressen des Kugelgelenkgehäuses in das zylindrische Teil des unteren Arms plastisch verformt und mittels der Ringnut des Flansche gegen die obere Kante der Wand des zylindrischen Unterarmteils verstemmt wird, so daß dadurch das Kugelgelenk am unteren Arm sicher festgelegt wird.

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Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung ist vorgesehen, daß sich beim Einpressen des Kugelgelenkes in eines der beiden durch das Kugelgelenk miteinander zu verbindenden Bauteile wenigstens das Kugelgelenk oder dieses Bauteil aufgrund entsprechender Gesenkformen plastisch verformt, so daß auf diese Weise zwischen diesen Teilen eine sich selbst verstemmende Eingriffseinrichtung geschaffen ist, um das Kugelgelenk fest am Bauteil zu halten bzw. dort festzulegen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 bis 4 teilweise geschnitten in Seitenansicht jeweils eine bekannte Kuge Ige lenkhalterungseinrichtung;

Fig. 5 teilweise geschnitten in Seitenansicht eine Ausführungs-

form der erfindungsgemäßen Kuge Ige lenkhalterungseinrichtung;

Fig. 6 teilweise geschnitten in Seitenansicht die Kuge Ige lenk

halterungseinrichtung gemäß Fig. 5, wobei die eine Hälfte (rechte Hälfte) der Figur die anfängliche Befestigungsstufe des Kugelgelenkes zeigt, bei der das Kugelgelenkgehäuse in eines der durch das Gelenk miteinander zu verbindenden beiden Bauteile eingepreßt wird, während die andere Hälfte (linke Hälfte) der Figur die abschließende Festlegungsstufe des Kugelgelenks zeigt, bei der das Gehäuse des Kugelgelenkes gegen das eine Bauteil verstemmt ist;

Fig. 7 ein vergleichendes Diagramm zur Darstellung der Er

gebnisse von Auszieh- bzw. Herausziehversuchen, die an Kugelgelenken durchgeführt wurden, die ihrerseits

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unter Verwendung der Kugelgelenkhalterungseinrichtung gemäß der Erfindung bzw. der konventionellen Einrichtung in den betreffenden Bauteilen festgelegt waren;

Fig. 8 teilweise geschnitten in Seitenansicht ein Kugelgelenk,

das gemäß einer Ausführungsform des erfindungs ge mäßen Verfahrens in einem von zwei, durch das Kugelgelenk miteinander zu verbindenden Bauteilen gehalten bzw. festgelegt werden soll;

Fig. 9 in vertikalem Schnitt eine Darstellung zur Erläuterung

der Art und Weise, in der das Kugelgelenk gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Festlegungsverfahrens in dem einen Bauteil festgelegt bzw. gehalten werden soll und

Fig. 10 in vertikalem Schnitt eine abgewandelte Ausführungs-

form der Erfindung.

Bei der aus Fig. 5 und 6 ersichtlichen ersten Ausführungsform einer Kugelgelenkhalterung weisen die einzelnen Bauteile, soweit sie denjenigen der Vorrichtung gemäß Fig. 1-4 entsprechen, dieselben Bezugszeichen auf. Die Kugelgelenkhalterungseinrichtung gemäß Fig. 5 und 6 zeichnet sich dadurch aus, daß dann, wenn das Gehäuse 11 des Kugelgelenkes 10 mit Preßsitz in das zylindrische Teil 15 des unteren Arms eingepreßt wird, zwischen dem Kugelgelenkgehäuse 11 und dem zylindrischen Unterarmteil 15 ein Eingriffsteil 19 gebildet wird, das im folgenden als "Selbstverstemmungsteil" bezeichnet wird. Dieses Selbstverstemmungsteil 19 weist eine Ringnut 20 in der Innenfläche des Ringflansches 12 nahe dem oberen Ende des zylindrischen Kugelgelenkgehäuses 11 und der Oberkante 21 des zylindrischen Teils 15 des unteren

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Arms 14 auf, wenn das Kugelgelenkgehäuse vollständig in das zylindrische Unterarmteil 15 eingepreßt ist (siehe Fig. 5). Die Ringnut 20 ist derart ausgebildet, daß sie eine weitgehend der Dicke der Wand des zylindrischen Unterarmteils 15 entsprechende Breite und einen Außendurchmesser aufweist, der weitgehend dem Aißendurchmesser des zylindrischen Unterarmteils 15 entspricht. Darüber hinaus ist die Ringnut 20 von der Oberkante 21 des zylindrischen Teils 15 aus nach unten in Richtung der Mittelachse des Gehäuses 11 ge neigt, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel dieser Neigungswinkel der Ringnut 20 innerhalb des Größenbereichs von 10 - 30° liegt. Weiterhin entspricht der wirksame Durchmesser des gerändelten Teils 13 des hohlzylindrischen Gehäuses 11 weitgehend dem Innendurchmesser des zylindrischen Unterarmteils 15.

Beim Festlegen des Kugelgelenkes 10 im unteren Arm 14 wird das Gehäuse 11 des Kugelgelenkes 10, wie besonders deutlich aus Fig. 6 ersichtlich, koaxial zum zylindrischen Teil 15 des unteren Arms 14 ausgerichtet, wobei das dem Flansch 12 gegenüberliegende Ende des Gehäuses 11 dem oberen Ende 21 des zylindrischen Teils 15 zugekehrt ist; danach wird das Gehäuse 11 dadurch in das zylindrische Teil 15 eingepreßt, daß dem Flansch 12 am oberen Ende des Gehäuses 11 eine Kraft aufgebracht wird, und zwar so lange, bis die Innenfläche des Flansches 12 an das obere Ende 21 des zylindrischen Teils 15 anschlägt. Während nun das Gehäuse 11 in der oben beschriebenen Weise in das zylindrische Teil 15 des unteren Arms 14 eingepreßt wird, wird die Innenfläche der Wand des zylindrischen Teils 15 allmählich entsprechend der Kontur des gerändelten Teils 13 des Gehäuses 11 plastisch verformt. Selbst dann noch, wenn der Flansch 12 des Gehäuses 11 an die obere Kante 21 des zylindrischen Unterarmteils 15 angeschlagen hat, werden dann, wenn die Einpreßkraft dem Flansch 12 kontinuierlich weiterhin aufgebracht wird, die Oberkante 21 und dessen benachbartes Teil des zylindrischen Teils 15 in die

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Ringnut 20 des Flansches 12 hineingedrückt und entlang der nach innen gerichteten Neigung der Ringnut 20 oder in Richtung der Mittelachse des Gehäuses 11 plastisch verformt. Wie besonders deutlich aus Fig. ersichtlich, ist der Einpreßvorgang dann beendet, wenn die Oberkante 21 und dessen benachbartes Teil der Wand des zylindrischen Teils 15 des unteren Arms 14 die Ringnut 20 vollständig ausgefüllt haben. Wenn dann einmal das obere Ende 21 und dessen benachbartes Teil der Wand des zylindrischen Teils 15 vollständig und fest innerhalb der Ringnut aufgenommen sind, wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist das Kugelgelenkgehäuse 11 sicher im unteren Arm 14 gehalten und kann nicht mehr leicht aus dem unteren Arm 14 herausgezogen werden.

Bei der Durchführung des oben beschriebenen Festlegungsvorgangs wird der untere Arm 14 auf einem geeigneten nicht dargestellten Supportblock abgestützt und das Kugelgelenk durch eine geeignete nicht dargestellte Antriebseinrichtung nach unten getrieben.

Bei der Ausgestaltung der beschriebenen Kugelgelenkhalterungseinrichtung werden die Abmessungen der einzelnen Teile der Einrichtung folgendermaßen gewählt:

Durchmesser des kugeligen Teils des Kugelzapfens 28 mm

Abstand der Randelungen 13 1 mm

(90 Rande lungen)

Außendurchmesser des Gehäuses 11 43 mm

Tiefe der Ringnut 20 ca. 3 mm

zylindrisches Teil 15 des unteren Arms 14 Innendurchmesser 42-42,2 mm

Außendurchmesser 46-46,2 mm

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Die Ausziehversuche wurden einerseits an der beschriebenen Kugelgelenkhalterungseinrichtung, welche die Bauteile mit den oben erwähnten Abmessungen aufwies, und andererseits an konventionellen Kugelgelenkhalte rungseinrichtungen durchgeführt, wobei die Ergebnisse dieser Versuche aus dem Diagramm gemäß Fig. 7 ersichtlich sind. Bei diesem Diagramm gemäß Fig. 7 stellt die Ordinate diejenige Kraft dar, die erforderlich ist, um das Gehäuse 11 aus dem zylindrischen Unterarmteil 15 herauszuziehen oder in dieses hineinzudrücken, während die Abszisse den Ausziehweg oder Eindrückweg darstellt. Hierbei zeigt die gestrichelte Kurve A die erforderliche Kraft, um das Kugelgelenkgehäuse 11 aus dem zylindrischen Unterarmteil 14 bei der konventionellen Kuge Ige lenk -halterungseinrichtung gemäß Fig. 1 herauszuziehen, während die strichpunktierte Kurve A' die erforderliche Kraft verdeutlicht, um das Kugelgelenkgehäuse in das zylindrische Unterarmteil bei der konventionellen Kuge Ige lenkhalte rungseinrichtung gemäß Fig. 1 einzupressen. Weiterhin zeigt die doppelt strichpunktierte Kurve B die erforderliche Kraft, um das Kugelgelenkgehäuse 11 aus dem zylindrischen Unterarmteil 14 bei der konventionellen Kugelgelenkhalterungseinrichtung gemäß Fig. 2 herauszuziehen. Demgegenüber betreffen die voll ausgezogenen Kurven C und C die mit der erfindungsgemäßen Kuge Ige lenkhalte rungseinrichtung erzielten Wirkungen, wobei die Kurve C die erforderliche Kraft darstellt, um das Kugelgelenkgehäuse 11 aus dem zylindrischen Unterarmteil 15 herauszuziehen, während die Kurve C diejenige Kraft darstellt, die erforderlich ist, um das Kugelgelenkgehäuse 11 in das zylindrische Unterarmteil 15 einzupressen. Wie aus dem Diagramm gemäß Fig. 7 deutlich wird, kann festgestellt werden, daß bei der erfindungsgemäßen Kuge Ige lenkhalte rungseinrichtung die Kraft, die zum Herausziehen des Kugelgelenkes 10 aus dem zylindrischen Unterarmteil 15 erforderlich ist, etwa 2-2 /2 mal so hoch ist wie bei den konventionellen Kugelgelenkhalterungseinrichtungen. Es kann daher mit der beschriebenen Kuge Ige lenkhalte rungseinrichtung das Kugelgelenk fest und sicher am zylindrischen Unterarmteil 15 festgelegt werden.

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CX)WOhI bei der beschriebenen Ausführungsform die obere Kante 21 und dessen benachbartes Teil der Wand des zylindrisch« ""eils 15 des unteren Arms 14 derart angeordnet sind, daß sie in die Ringnut 20 in der Innenfläche des Flansches 12 des Kugelgelenkgehäuses 11 eingedrückt werden, ist es statt dessen auch möglich, die Anordnung beispielsweise derart zu treffen, daß die Wand des zylindrischen Unterarmteils 15 mit einer Nut versehen ist, wobei in diesem Fall die Außenumfangskante des am Kugelgelenkgehäuses vorgesehenen Flansche dicht in die Nut eingepaßt und sodann gegen das zylindrische Teil gepreßt wird. Ansteile der beschriebenen ringförmigen Form der Nut ist es selbstverständlich auch möglich, dieser Nut verschiedene andere Formen zu erteilen. Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke ist daher darin zu sehen, daß dann, wenn das Kugelgelenkgehäuse in das zylindrische Unterarmteil eingepreßt wird, das Gehäuse und das zylindrische Teil derart miteinander zusammenwirken, daß sie sich aufgrund eines Verstemm- oder dgl. Vorgangs selbst verriegeln bzw. verspannen, wobei innerhalb dieses erfindungsgemäßen Prinzips zahlreiche Abänderungen bzw. Abwandlungen möglich sind.

Wie aus vorstehendem deutlich wird, sind keinerlei zusätzliche Behandlungsschritte oder zusätzliche Bauteile erforderlich, um zu verhindern, daß das Kugelgelenkgehäuse aus dem zylindrischen Unterarmteil, wenn es einmal in diesem festgelegt ist, herausgezogen wird, wobei das Gehäuse lediglich einem Kaltverformungsvorgang unterworfen wird, nicht jedoch einer Wärmebehandlung. Es ist daher die beschriebene Kugelgelenkhalterungseinrichtung weniger kostenaufwendig als bekannte Einrichtungen, wobei darüber hinaus das Kugelgelenkgehäuse in einfacher und sicherer Weise, ohne daß es irgendeiner Fachkraft bedarf, am unteren Arm festgelegt werden kann und hierdurch gleichzeitig eine zuverlässige Kugelgelenkhalterungseinrichtung geschaffen wird.

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Bei der aus Fig. 8 und 9 ersichtlichen zweiten Ausführungsform der KugeIgelenkhaiteHilfseinrichtung soll ebenfalls ein Kugelgelenk 101 in einem von zwei durch das Kugelgelenk 101 miteinander zu verbindenden Bauteilen, beispielsweise dem unteren Arm eines Kraftfahr zeugaufhängungsmechanismus, festgelegt werden. Hierbei ist ein hohlzylindrisches Metallgehäuse 102 vorgesehen, in dem ein Kugelzapfen 104 aufgenommen ist, der ein innerhalb des Gehäuses 102 mittels eines Lagers gelenkig gelagertes kugeliges Teil 104a aufweist. Das untere Ende des Lagers 103 ist an einem Ringflansch 102a gelagert, der sich vom unteren Ende des Gehäuses 102 aus radial nach innen erstreckt. Das obere Ende des Lagers 103 ist mittels einer Vorspannfeder 105 gegen die Innenfläche einer Verschlußplatte 106 verspannt, die sich nahe dem oberen Ende des Gehäuses 102 über dessen hohles Teil hinweg erstreckt. Die Verschlußplatte 106 ist an der Innenfläche des Gehäuses 102 befestigt und verschließt dieses hohle Gehäuseteil dadurch, daß das verdünnte Wandteil 102b des Gehäuses 102 radial nach innen gegen die Verschlußplatte 106 verstemmt bzw. verformt ist. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, weist der Flansch 102a ein abgeschrägtes Teil 121 auf, das durch Anfasen bzw. Abfasen der Innenfläche des Gehäuses 102 an dessen unterem Ende gebildet ist, so daß die freie Hin- und Herschwingbewegung des Zapfenteils 104b des Kugelzapfens 104 hierdurch nicht behindert ist. Selbstverständlich kann das beschriebene Kugelgelenk 101 auch jede andere geeignete Ausbildung aufweisen.

Das Gehäuse 102 des Kugelgelenks 101 weist am Außenumfang zwischen den beiden gegenüberliegenden Gehäuseenden ein gerändeltes Teil 107 auf, das in der untenstehend beschriebenen Weise in das zylindrische Teil eines Halterungsarms, beispielsweise des Steuerungsarms oder unteren Arms des Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeuges, eingepreßt werden kann.

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Die Außendurchmesser sämtlicher Teile des Gehäuses 102 - mit Ausnahme des gerändelten Teils 107 - sind derart gewählt, daß das Gehäuse 102 sanft und gleichförmig in das zylindrische Teil des Halterungs arms oder unteren Arms eingeführt werden kann, wobei der wirksame Durchmesser des gerändelten Teils 107 vorzugsweise ein solcher ist, der weitgehend dem Innendurchmesser des zylindrischen Teils des Halterungs arms entspricht. Das Kugelgelenk 101 weist weiterhin im Außenumfang des Gehäuses 102 eine im wesentlichen querschnittlich halbkreisförmige Ringnut 108 auf, und zwar an einer Stelle, die genau oberhalb des gerändelten Teils 107 liegt. Die Ringnut 108 kann in der untenstehend beschriebenen Weise dicht die Oberkante der Wand des zylindrischen Teils des Halterungsarms aufnehmen.

Um dasjenige freiliegende Zapfenteil des Kugelzapfens 104 zu schützen, das sich über das untere Ende des Gehäuses 102 hinaus nach unten erstreckt, ist in der aus Fig. 8 ersichtlichen Weise eine aus Gummi bestehende Staubschutzkappe 109 vorgesehen, die eine bestimmte Menge von Schmiermittel hält, um die sich gegenseitig berührenden Flächen des Lagers 103 des kugeligen Teils 104a zu schmieren. Die Staubschutzkappe 109 weist ein oberes zylindrisches Teil 109a und ein hiermit einstückiges Bodenteil 109b auf, durch das sich das Zapfenteil 104b des Kugelzapfens 104 hindurch erstreckt. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist der Außendurchmesser r„ des zylindrischen Teils 109a der Staubschutzkappe 109 kleiner als der Außendurchmesser r. des gerändelten Teils 107 des Gehäuses 102, wobei die Oberkante des zylindrischen Teils 109a der Staubschutzkappe 109 mittels geeigneter Mittel auf den einen verkleinerten Durchmesser aufweisenden unteren Teil 102c des Gehäuses 102 aufgepaßt ist.

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Im folgenden wird anhand von Fig. 9 das Verfahren zum Festlegen des Kugelgelenks gemäß der Erfindung im zylindrischen Teil des Halterungsar ms des Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeuges beschrieben. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, ist ein aus Metallblech bestehender Halterungs- oder unterer Arm 110 vorgesehen, der ein zylindrisches Teil aufweist, in den das Gehäuse 102 des Kugelgelenks 101 mit Preßsitz oder Paßsitz eingepreßt werden soll. Beim Festlegen des Kugelgelenks 101 im zylindrischen Teil 111 des Arms 110 gelangt eine spezielle Werkzeugeinheit zur Anwendung. Diese Werkzeugeinheit weist ein hohlzylindrisches Untergesenk 112 und ein Obergesenk 113 auf. Letzteres besitzt außer einem Drückteil 113a, das an die Oberkante 102d des Gehäuses des Kugelgelenks 101 anschlagen kann, auch noch ein Reduzierteil 113b, mittels dem die obere Kante lila des zylindrischen Teils 111 des Arms

110 in die Ringnut 108 des Kugelgelenkgehäuses 102 hineinverstemmt bzw. durch Kaltverformen hineingedrückt werden kann. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, ist weiterhin noch ein Auswerferzapfen 114 vorgesehen, der im hohlen Teil innerhalb des Obergesenkes 113 aufgenommen ist.

Die rechte Hälfte in Fig. 9 zeigt das Anfangs stadium des Kugelgelenkfestlegungsvorgangs, bei dem das Kugelgelenk 101 und der Haltenings- oder untere Arm 110 in der geeigneten Weise gegenüber dem Untergesenk 112 eingestellt bzw. angeordnet sind und wobei das Obergesenk gerade nach unten in Richtung des matrizenartigen Untergesenkes 112 bewegt wird, um das Kugelgelenk 101 in das zylindrische Teil 111 des Halterungsarms 110 einzupressen. Die linke Hälfte der Fig. 9 zeigt demgegenüber das abschließende Stadium des Kugelgelenkfestlegungsvorgangs, bei dem das Kugelgelenk 101 vollständig im zylindrischen Teil

111 des Halterungsarms 110 festgelegt bzw. gehaltert ist. Zum Festlegen des Kugelgelenkes 101 im zylindrischen Teil 111 des Halterungsarms 110 wird zuallererst das zylindrische Teil 111 des Halterungsarms 110 koaxial zum hohlen Teil des Untergesenkes 112 angeordnet,

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sodann day Kugelgelenk ICl, an dem die Staubschutzkappe 109 bereits befestigt ist, in das zylindrische Teil 111 des Halterungsarms 110 und das hohle Teil des Untergesenks 112 eingeführt, und zw:ir so lange, bis das gerade unterhalb des gerändelten Teils 107 des Gehäuses 102 liegende Gehäuseteil innerhalb des hohlen Teil des Untergesenks 112 angeordnet ist, wie aus Fig. 9 ersichtlich. Wenn bei in solcher Lage gehaltenem Kugelgelenk 101 und zylindrischem Teil 111 des Arms 110 das Obergesenk 113 nach unten in Richtung des Untergesenks 112 bewegt wird, wobei die erforderliche Stoßkraft dem Obergesenk 113 mittels des nicht dargestellten Pressenarms erteilt wird, kommt das Drückteil 113a des Obergesenks 113 in Eingriff mit der Oberkante der Wand des Gehäuses 102 und drückt das gerändelte Teil 107 des Gehäuses 102 in das zylindrische Teil 111 des Halterungsarms 110. Wenn hierbei kurz vor Beendigung dieses Einpreßvorganges die obere Kante lila des zylindrischen Armteils 111 die Ringnut 108 des Kugelgelenkgehäuses 102 erreicht, wird diese Oberkante lila des zylindrischen Teils 111 aufgrund des sich verjüngenden Reduzierteils 113b des Obergesenkes 113 in Richtung der Achse des Gehäuses 102 geführt, bis diese Oberkante lila in die Ringnut 108 des Gehäuses 102 eindringt und dort festgelegt wird. Aufgrund der Kombination dieses Einpreßvorgangs und des oben beschriebenen Verstemm- bzw. Kaltverformungsvorganges wird daher das Kugelgelenk 101 sicher und fest am Halterungsarm 110 festgelegt bzw. gehalten. Danach wird das Obergesenk 113 vom Untergesenk 112 zurückgezogen und die aus Kugelgelenk und Halterungsarm gebildete Einheit 101, 110 durch den Auswerferzapfen 114 vom Obergesenk 113 gelöst.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 10 ist die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 ist die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 bzw. 9 vorgesehene Ringnut 108, in die das zylindrische Teil 111 eingreift, nicht vorgesehen; statt dessen ist das zylindrische Teil des Halterungsarms derart ausgebildet, daß es mit den durch die Rändelungen des gerändelten Teils 107 des Kugelgelenkes 101 gebildeten Nuten

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in Eingriff kommen kann.

Zu diesem Zweck ist ein entsprechend abgewandeltes Obergesenk 213 vorgesehen, das eine Drückstange 213a sowie ein zylindrisches Verformungsteil 213b aufweist. Mittels der Drückstange 213a kann über eine Feder 215 dem Kugelgelenk 101 eine nach unten gerichtete Kraft erteilt werden, während das zylindrische Verformungsteil 213b derart ausgebildet ist, daß auf das zylindrische Teil 111 des Halterungsarms 110 eine radial nach innen gerichtete Kraft aufgebracht werden kann, um dadurch die Innenfläche des zylindrischen Teils Ul plastisch zu verformen, so daß diese in diejenigen Nuten eindringt, die zwischen den Rändelungen des geiä ndelten Teils 107 des Kugelgelenkgehäuses 102 gebildet sind.

Wie aus der in Verbindung mit Fig. 8 und 9 dargelegten Erläuterung deutlich wird, besteht aufgrund des Umstandes, daß das Gehäuse des Kugelgelenkes nicht mit einem speziellen, alsSelbstverstemmungseinrichtung dienenden Flansch versehen werden muß, nicht die Möglichkeit, daß in dem Kugelgelenk irgendwelche Risse auftreten, was sich ansonsten bei der Ausbildung des durch Kaltverformen bzw. Kaltpressen gebildeten Flansches gezeigt hat. Dies hat daher zur Folge, daß das Kugelgelenk eine hohe mechanische Festigkeit aufweist. Da das Kugelgelenk im Halterungsarm selbst dann noch festgelegt werden kann, wenn bereits die Staubschutzkappe am Kugelgelenk befestigt ist, kann der Kugelgelenkfestlegungsvorgang in einfacher und wirtschaftlicher Weise durchgeführt werden, so daß auf diese Weise auch das Anhaften von Staub am Kugelgelenk, bevor dieses im Halterungsarm festgelegt ist, wirksam verhindert werden kann, da das Kugelgelenk mit hieran festgelegter Staubschutzkappe im Halterungsarm angeordnet, d. h. festgelegt werden kann.

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Leerse ite

Claims

Lied!, Nöth, Zeitler N Τίϊ| „r προ(999441 München 22 Steiηsdοrfstra Be 21 - 22 Telefon 089 / 29 84 Patentansprüche

1. Kugelgelenkhalterungseinrichtung zum Festlegen eines Kugelgelenks in einem von zwei durch das Kugelgelenk miteinander zu verbindenden Bauteilen, wobei das Kugelgelenk ein hohlzylindrisches Gehäuse mit einem Ringflansch an einem Gehäuseende und einer Ringnut in der Außenfläche aufweist und das eine Bauteil ein hohlzylindrisches Teil besitzt, das mit wenigstens einer Eingriffskante versehen ist, dadurch ge -kennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (11, 101) und dem zylindrischen Teil (15, 111) eine Selbstverstemmungs-Eingriffseinrichtung (20, 108, 107a; 21, 101, 111) vorgesehen ist, um beim Einpressen des Gehäuses in das zylindrische Teil das Gehäuse automatisch gegenüber dem zylindrischen Teil durch Verstemmen des Gehäuses mit dem zylindrischen Teil zu verriegeln.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SeIbstverstemmungs-Eingriffseinrichtung die in der einen Fläche des Ringflansches (12) vorgesehene Ringnut (20) und die Eingriffskante (21) des zylindrischen Teils (15) aufweist, wobei der Flansch und die Eingriff skante beim Einpressen des Gehäuses (11) in das zylindrische Teil (15) plastisch verformbar sind und die Ringnut die Eingriffskante dicht aufnimmt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (20) eine weitgehend der Wanddicke des zylindrischen Teils (15) entsprechende Breite und einen weitgehend dem Außendurchmesser des zylindrischen Teils (15) entsprechenden Außendurchmesser aufweist sowie sich von der Eingriffskante (21) des zylindrischen Teils (15) aus in Richtung der Achse des Gehäuses (11) nach unten neigt und daß der

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wirksame Durchmesser des gerändelten Teils (U) weitgehend dem Innendurchmesser des zylindrischen Teils (15) entspricht, ·< .':?i !"eim Einpressen des Gehäuses (11) in das zylindrische Teil (15) die Innenfläche des zylindrischen Teils (15) gemäß der Kontur des gerändelten Teils (13) plastisch verformbar ist, bis die Eingriffskante (21) dicht in der Ringnut (20) aufgenommen ist, so daß dadurch das Gehäuse (11) und das zylindrische Teil (15) in Dichtberührung miteinander kommen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bauteile der untere und obere Arm des Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeuges sind und daß das eine Bauteil der untere Arm (14) ist.

5. Verfahren zum Festlegen bzw. Haltern eines Kugelgelenkes in einem von zwei durch das Kugelgelenk miteinander zu verbindenden Bauteilen, wobei das Kugelgelenk ein hohlzylindrisches Gehäuse mit einem Ringflansch an einem Ende und einer Ringnut in der Außenfläche aufweist und das eine Bauteil ein hohlzylindrisches Teil besitzt, das mit wenigstens einer Eingriffskante versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zuerst koaxial zum zylindrischen Teil ausgerichtet und sodann, um den Flansch und die Eingriffskante plastisch zu verformen, in das zylindrische Teil so weit hineingetrieben wird, bis die Eingriffs kante dicht in die Ringnut eingepaßt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bauteile der untere und der obere Arm des Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeuges sind und daß das eine Bauteil der untere Arm ist.

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7. Kuge Ige lenkhalte rungseinrichtung zum Festlegen eines Kugelgelenkes in einem von zwei durch das Kugelgelenk miteinander zu verbindenden Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk ein hohlzylindrisches Gehäuse mit einer Ringnut im Außenumfang und einen Kugelzapfen mit einem Kugelteil aufweist, das mittels eines Lagers drehbar im Gehäuse aufgenommen ist.

8. Kuge Ige lenkhalte rungseinrichtung zum Festlegen eines Kugelgelenkes in einem von zwei durch das Kugelgelenk miteinander zu verbindenden Bauteilen, wobei das Kugelgelenk ein hohlzylindrisches Gehäuse mit einer in der Außenfläche vorgesehenen Nuteinrichtung, einen Kugelzapfen mit einem mittels eines Lagers drehbar im Gehäuse aufgenommenen Kugelteil und ein Zapfenteil aufweist, das sich vom Kugelteil durch das Gehäuse hindurch nach unten erstreckt, und wobei weiterhin das eine Bauteil ein hohlzylindrisches Teil, in welches das Gehäuse des Kugelgelenkes eingepreßt werden soll, sowie eine am unteren Ende des Gehäuses befestigte, schmiermittelhaltende Staubschutzkappe aufweist, die das Zapfenteil des Kugelgelenks schützt und einen kleineren Außendurchmesser als das Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Untergesenk (112) mit einem hohlen Teil zur Aufnahme des zylindrischen Teils des Kugelgelenks (101) und des Staubschutzes (109) sowie ein Obergesenk (113, 213) mit einem Reduzierteil (113b, 213b) vorgesehen sind, wobei beim mittels des Obergesenks erfolgenden Einpressen des Gehäuses (102) des Kugelgelenks (101) in das zylindrische Teil (111) bis zur vollständigen Aufnahme des Rändelteils (107) des Gehäuses innerhalb des zylindrischen Teils das Reduzier- bzw. Verformungsteil (113b, 213b) die Wand des zylindrischen Teils (111) in die Ringnut (108, 107a) des Gehäuses (102) drückt und dadurch das Kugelgelenk (101) fest an dem einen Bauteil (110) festlegt.

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9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuteinrichtung (108) in der Außenfläche des Gehäuses (102) des Kugelgelenks (101) an einer Stelle genau oberhalb des Rändelteils (107) vorgesehen ist und daß das Reduzier- bzw. Verformungsteil (113b) des Obergesenks (113) die Oberkante (lila) des zylindrischen Teils (111) des einen Bauteils (HO) in die Ringnut (108) drückt und dadurch die Oberkante in die Ringnut verstemmt.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuteinrichtung durch die mittels der Randelungen (107) des Gehäuses (102) begrenzten Nuten (107a) gebildet ist und daß das Reduzierteil (213b) des Obergesenks (213) durch Aufbringen einer radial nach innen gerichteten Kraft auf das zylindrische Teil (111) die Innenfläche dieses zylindrischen Teils (111) in die Nuten (107a) drückt.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, d adur c h gekennzeichnet, daß die beiden Bauteile der untere und obere Arm des Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeuges sind und daß das eine Bauteil der untere Arm (110) ist.

12. Verfahren zum Festlegen eines Kugelgelenkes in einem von zwei durch das Kugelgelenk miteinander zu verbindenden Bauteilen, wobei das Kugelgelenk ein hohlzylindrisches Gehäuse mit einem Rändelteil und wenigstens einer Nuteinrichtung, einen Kugelzapfen mit einem mittels eines Lagers drehbar innerhalb des Gehäuses aufgenommenen Kugelteil und ein Zapfenteil aufweist, das sich vom Kugelteil aus durch das Gehäuse hindurch nach unten erstreckt, und wobei weiterhin das eine Bauteil ein hohlzylindrisches Teil, in welches das Gehäuse des Kugelgelenks einzupressen ist, aufweist und das Gehäuse weiterhin eine an seinem unteren Ende befestigte, schmiermittelhaltende Staubschutzkappe besitzt, die das Zapfenteil schützt und einen kleineren Außendurchmesser als das Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst das

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zylindrische Teil in einem hohlzylindrischen Untergesenk angeordnet wird, daß das Gehäuse teilweise in das zylindrische Teil und das Untergesenk verbracht wird, bis die Staubschutzkappe im Untergesenk angeordnet ist, und daß daraufhin das Gehäuse mittels eines ein Reduzierteil aufweisenden Obergesenks in das Untergesenk hineingetrieben wird, bis das Rändelteil des Gehäuses in das zylindrische Teil eingepreßt ist, wobei kurz vor dem vollständig erfolgten Einpressen des Rändelteils in das zylindrische Teil das Reduzierteil des Obergesenks die Wand des zylindrischen Teils in die Nuteinrichtung drückt, um hierdurch das Gehäuse an dem einen Bauteil festzulegen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bauteile der untere und der obere Arm des Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeuges sind und daß das eine Bauteil der untere Arm ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuteinrichtung eine Ringnut ist, die in der Außenfläche des Gehäuses an einer Stelle genau oberhalb des Rändelteils vorgesehen ist, und daß das Reduzierteil des Obergesenks die Oberkante des zylindrischen Teils in diese Ringnut drückt, um die Oberkante kaltzuverformen bzw. zu verstemmen.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuteinrichtung durch diejenigen Nuten gebildet wird, die durch die am Rändelteil des Gehäuses vorgesehenen Rändelungen begrenzt werden, und daß das Reduzierteil des Obergesenks die Innenfläche des zylindrischen Teils in diese Nuten drückt, um das zylindrische Teil kaltzuverformen bzw. zu verstemmen.

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