DE3207013C2

DE3207013C2 - Ball joint

Info

Publication number: DE3207013C2
Application number: DE19823207013
Authority: DE
Inventors: Joseph E Smith
Original assignee: Gulf and Western Manufacturing Co
Current assignee: Gulf and Western Manufacturing Co
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2002-02-27
Also published as: DE3207013A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit halbkugelförmiger Gelenkkugel und zwei zueinander konzentrisch angeordneten, sphärischen Lagerflächen.The invention relates to a ball joint hemispherical joint ball and two to each other concentrically arranged, spherical bearing surfaces.

Kugelgelenke werden üblicherweise in Lenkgestängen von Kraftfahrzeugen, in Mitnehmerverbindungen, Wellen und ähnlichen Bauteilen verwendet, bei denen eine Kraft von einem Teil auf ein anderes übertragen werden muß, während das eine Teil relativ zu dem anderen verschwenkbar ist.Ball joints are usually used in steering linkages from Motor vehicles, in driver links, shafts and Similar components are used, where a force of part must be transferred to another while one part is pivotable relative to the other.

Derartige Kugelgelenke mit einer Gelenkkugel und einem Gelenkgehäuse umfassen im allgemeinen einen Gelenkzapfen mit einem sich anschließenden Kugelabschnitt, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und darin an sphärischen Lagerflächen des Gehäuses gleiten und insgesamt schwenken kann. Die eingreifenden Flächen der Gelenkkugel und des Gehäuses werden oftmals gegeneinander vorgespannt, so daß kein Spiel vorhanden und Klapperfreiheit gegeben ist sowie automatisch der Verschleiß der Lageroberflächen kompensiert wird (DE Pat. anm. E 3353 vom 29.5.52).Such ball joints with a joint ball and one Joint housings generally include a pivot pin a subsequent spherical section, which is within the Housing is arranged and spherical therein Slide the bearing surfaces of the housing and swivel them as a whole can. The engaging surfaces of the joint ball and the Housing are often biased against each other, so that there is no play and there is no rattling as well the wear of the bearing surfaces is automatically compensated will (DE Pat. Anm. E 3353 dated 29.5.52).

Bei einem weiteren bekannten Kugelgelenk (US 3 007 728, Fig. 17) ist die innere Lagerfläche am Gehäusedeckel angebracht und weist Schmiermittelaustrittsbohrungen auf, denen über einen vorstehenden Schmiernippel Fett, Öl oder dergleichen zugeführt werden kann. Der Schwenkausschlag des Gelenkes ist relativ klein.In another known ball joint (US 3 007 728, FIG. 17), the inner bearing surface is attached to the housing cover and has lubricant outlet bores to which grease, oil or the like can be supplied via a protruding lubricating nipple. The swivel deflection of the joint is relatively small.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vergleichsweise große Auslenkung des Kugelgelenks aus der Nullage zu ermöglichen, gute Schmiermöglichkeit zu bieten und das Gelenk wenig störanfällig sowie mit selbsttätigem Verschleißausgleich zu gestalten. The invention has for its object a comparatively large deflection of the ball joint from the To enable zero position to offer good lubrication possibility and the joint is less prone to failure and with automatic To design wear compensation.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The task is determined by the characteristics of the Claim 1 solved.

Das neue Kugelgelenk ist bekannten Vollkugel-Gehäuse- Gelenken mechanisch gleichwertig, weist jedoch geringeres Gewicht auf. Das erfindungsgemäße Kugelgelenk besitzt ferner relativ wenige Einzelteile im Vergleich zu hochbeanspruchten Gelenken bei LKW- oder Traktor-Verbindungsstangen, Mitnehmerverbindungen, Wellen und dergleichen.The new ball joint is a well-known full ball housing Joints mechanically equivalent, but less Weight on. The ball joint according to the invention also has relatively few individual parts compared to highly stressed Joints for truck or tractor connecting rods, Driver links, shafts and the like.

Im einzelnen weist das Kugelgelenk einen Gelenkzapfen auf, der in der integrierten, hohlen, halbkugelförmigen Gelenkkugel endigt, dessen sphärische Umfangsoberfläche im Eingriff mit einer entsprechenden konkaven, sphärischen Oberfläche des zugehörigen Gehäuses steht, wobei die Gelenkkugel einen im wesentlichen halbkugelförmigen, konkaven Hohlraum besitzt, in den ein wenigstens halbkugelförmiges, konvexes, becherförmiges Befestigungsteil eingreift, welches die Umfangsoberfläche der Gelenkkugel bezüglich der sphärischen Lageroberfläche des Gehäuses gleiten und damit den Gelenkzapfen schwenken läßt. Die Vorspannung der eingreifenden Lageroberflächen wird in einer Ausführungsform durch einen elastischen Ring erzielt, der das becherförmige Befestigungsteil zum halbkugelförmigen Hohlraum in der Gelenkkugel drängt, oder in einer alternativen Ausführungsform wird ein Segment der sphärischen Oberfläche des Gehäuses in Anlage an der sphärischen Umfangsoberfläche der Gelenkkugel vorgespannt.In particular, the ball joint has a hinge pin on that in the integrated, hollow, hemispherical Joint ball ends, the spherical circumferential surface of which Engaging with a corresponding concave, spherical Surface of the associated housing is, the Joint ball a substantially hemispherical, has a concave cavity into which at least one hemispherical, convex, cup-shaped fastening part engages which the peripheral surface of the joint ball regarding the spherical bearing surface of the housing slide and thus allows the pivot pin to pivot. The Preloading of the engaging bearing surfaces is done in a Embodiment achieved by an elastic ring, the the cup-shaped fastening part to the hemispherical Cavity in the joint ball is pushing, or in one alternative embodiment, a segment of the spherical surface of the housing in contact with the spherical circumferential surface of the joint ball biased.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on Embodiments with reference to the drawing explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kugelgelenks, teilweise geschnitten, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,, Partly in section Fig. 1 is a side view of a ball joint according to a first embodiment,

Fig. 2 das Kugelgelenk nach Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung vor dem Zusammenbau der Einzelteile, Fig. 2, the ball joint of Fig. 1 in an exploded view before assembly of the individual parts,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Kugelgelenks, Fig. 3 shows a second embodiment of the ball joint,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform, Fig. 4 shows a third embodiment,

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform und Fig. 5 shows a fourth embodiment and

Fig. 6 das Kugelgelenk nach Fig. 1 in ausgelenkter Stellung. Fig. 6, the ball joint of Fig. 1 in the deflected position.

Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 enthält das Kugelgelenk 10 einen Gelenkzapfen 12, der an dem einen Ende mit einer einstückigen, kaltangeköpften Gelenkkugel 14 versehen ist, welche eine konvexe, sphärische Lagerfläche 16 und eine Lageraussparung 18 aufweist, die eine konkave, sphärische Lagerfläche 20 besitzt. Im zusammengebauten Zustand liegt die Gelenkkugel 14 des Zapfens in einem Gelenkgehäuse 22, das einen Schaft 24 aufweist, der dem Umfang des Gehäuses auf beliebige Weise verbunden ist, beispielsweise durch Reibungsverschweißung. Das Gehäuse 22 weist eine Bohrung 26 und eine Öffnung 56 auf, aus der der Zapfen 12 hervorsteht. Die konvexe, sphärische Fläche 16 der Gelenkkugel 14 liegt gleitend an der inneren, konkaven, sphärischen Lagerfläche 28 des Gehäuses 22 an und kann zu diesem geschwenkt werden. Ein becherförmiges Befestigungsteil 30 ist mit einer konvexen, sphärischen Lagerfläche 32 versehen, die dimensionsmäßig der konkaven, sphärischen Lagerfläche 20 der Lageraussparung 18 in der Gelenkkugel 14 entspricht. Das Befestigungsteil 30 ist innerhalb der Lageraussparung 18 derart angeordnet, daß die einander entsprechenden, halbkugeligen Lagerflächen 20 und 32 aufeinander gleiten und sich drehen können. Die sphärische Lagerfläche 32 des becherförmigen Befestigungsteils 30 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einer Vielzahl von Schmierungsnuten 34 versehen, die längs der Meridiane der sphärischen Lagerfläche 32 ausgebildet und mit einer zentral angeordneten, axialen Öffnung 36 verbunden sind (Fig. 1), wobei ein Schmiernippel 38 eingepaßt ist. Infolge der Becherform des Befestigungsteils 30 ist der Schmiernippel 38 im gezeigten Ausführungsbeispiel auf dem Boden eines Hohlraums 40 angeordnet und somit vor Stößen durch Kiesel, Steine und dergleichen geschützt, wenn das erfindungsgemäße Kugelgelenk 10 im Steuer- oder Antriebsmechanismus eines Kraftfahrzeugs großer Leistung, eines in der Landwirtschaft verwendeten Traktors oder dergleichen eingebaut ist. Sofern dies gewünscht ist, kann eine entfernbare Staubkappe auf dem offenen Ende des Hohlraums 40 befestigt sein, um den Schmiernippel 38 zu schützen. Der Schmiernippel kann auch in abgedichteten, selbstschmierenden Lagerverbindungskonstruktionen oder alternativ in Konstruktionen weggelassen sein, die Lagereinsätze aus vorgeschmiertem, porösem Metall, Stoff oder Kunststoff verwenden oder Kunststoff oder andere Lagereinsätze benutzen, die keine Schmierung erfordern.With reference to FIGS. 1 and 2, the ball joint 10 includes a hinge pin 12 which is provided at one end with an integral, kaltangeköpften joint ball 14, which has a convex, spherical bearing surface 16 and a bearing recess 18 having a concave, spherical bearing surface Owns 20 . In the assembled state, the joint ball 14 of the pin lies in a joint housing 22 which has a shaft 24 which is connected to the periphery of the housing in any way, for example by friction welding. The housing 22 has a bore 26 and an opening 56 from which the pin 12 protrudes. The convex, spherical surface 16 of the joint ball 14 slidably abuts against the inner, concave, spherical bearing surface 28 of the housing 22 and can be pivoted thereon. A cup-shaped fastening part 30 is provided with a convex, spherical bearing surface 32 , which corresponds dimensionally to the concave, spherical bearing surface 20 of the bearing recess 18 in the joint ball 14 . The fastening part 30 is arranged within the bearing recess 18 in such a way that the corresponding hemispherical bearing surfaces 20 and 32 can slide on one another and rotate. In the exemplary embodiment shown, the spherical bearing surface 32 of the cup-shaped fastening part 30 is provided with a plurality of lubrication grooves 34 which are formed along the meridians of the spherical bearing surface 32 and are connected to a centrally arranged axial opening 36 ( FIG. 1), a lubricating nipple 38 is fitted. As a result of the cup shape of the fastening part 30 , the grease nipple 38 is arranged on the bottom of a cavity 40 in the exemplary embodiment shown and is thus protected against impacts from pebbles, stones and the like when the ball joint 10 according to the invention is in the control or drive mechanism of a motor vehicle of great power, one in the Agriculture used tractor or the like is installed. If desired, a removable dust cap can be attached to the open end of the cavity 40 to protect the grease nipple 38 . The grease nipple can also be omitted in sealed, self-lubricating bearing connection structures or alternatively in structures that use bearing inserts made of pre-lubricated, porous metal, fabric or plastic or use plastic or other bearing inserts that do not require lubrication.

Das becherförmige Befestigungsteil 30 besitzt einen ringförmigen Flansch 42, der radial nach außen um das offene Ende der Lageraussparung 40 vorsteht, wobei der Umfangsrand des ringförmigen Flansches 42 eine zylindrische Fläche 44 bestimmt, die in den zylindrischen Abschnitt der Bohrung 26 im Gehäuse 22 paßt. Das becherförmige Befestigungsteil 30 wird in der halbkugeligen Lageraussparung 18 der Gelenkkugel 14 mit Hilfe einer torusförmigen, elastischen Ringdichtung 49 eingespannt gehalten, die aus einem geeigneten elastomeren Material gefertigt ist. Dabei wird die Ringdichtung 46 zusammengedrückt und gegen die ringförmige Endfläche 48 des Flansches 42 des becherförmigen Befestigungsteils 30 gepreßt, wenn nach Zusammenbau der Einzelteile gemäß Fig. 1 die Elemente in richtiger Stellung zueinander durch Gesenkumbiegen des Flanschrandes (Fig. 2) des Gehäuses 22 in radialer Richtung gehalten werden, wie dies bei 52 in Fig. 1 gezeigt ist. The cup-shaped fastening part 30 has an annular flange 42 which projects radially outward around the open end of the bearing recess 40 , the peripheral edge of the annular flange 42 defining a cylindrical surface 44 which fits into the cylindrical portion of the bore 26 in the housing 22 . The cup-shaped fastening part 30 is held in the hemispherical bearing recess 18 of the joint ball 14 by means of a toroidal, elastic ring seal 49 , which is made of a suitable elastomeric material. The ring seal 46 is pressed together and pressed against the annular end face 48 of the flange 42 of the cup-shaped fastening part 30 if, after assembly of the individual parts according to FIG. 1, the elements are in the correct position relative to one another by die bending the flange edge ( FIG. 2) of the housing 22 in a radial direction Direction are held as shown at 52 in FIG. 1.

Sämtliche sphärischen Oberflächen der das Kugelgelenk 10 bildenden Elemente sind konzentrisch zueinander angeordnet, so die sphärische Lagerfläche 28 des Gehäuses, die äußere Lagerfläche 16 der Gelenkkugel, die innere Lagerfläche 20 der Gelenkkugel sowie die sphärische Lagerfläche 32 des Befestigungsteils. Die innere sphärische Lagerfläche 20 der Gelenkkugel ist an ihrem Rand mit einer kurzen Schrägkante 54 versehen, um genügend Freiraum für extreme Abwinkelungen zwischen dem Schaft 24 und dem Zapfen 12 zu schaffen. Die zulässige Abwinklung der Gelenkkugel 14 in bezug auf eine diametrale Ebene des Gehäuses 22 wird im allgemeinen dadurch begrenzt, daß ein Abschnitt der Umfangsoberfläche des Zapfens in nächster Nähe zur Gelenkkugel 14 an einem abgeschrägten Rand der Öffnung 56 (Fig. 1) des Gehäuses 22 anschlägt und/oder die ringförmige Endfläche 58 der Gelenkkugel 14 an einer ringförmigen Fläche 60 des Flansches 42 des Befestigungsteils 30 zur Anlage kommt. Ein in Fig. 1 dargestellter, flexibler Balg 62 schirmt den Umfangsabschnitt des Zapfens 12 vor Schmutz ab, welcher der Gelenkkugel 14 benachbart ist, sowie den freiliegenden Abschnitt der sphärischen Lagerfläche 16 der Gelenkkugel, während sich der Zapfen 12 bezüglich des Schaftes 24 in der Ruhestellung oder in einer Winkelstellung befindet.All spherical surfaces of the elements forming the ball joint 10 are arranged concentrically to one another, such as the spherical bearing surface 28 of the housing, the outer bearing surface 16 of the joint ball, the inner bearing surface 20 of the joint ball and the spherical bearing surface 32 of the fastening part. The inner spherical bearing surface 20 of the joint ball is provided with a short oblique edge 54 at its edge in order to create sufficient space for extreme angling between the shaft 24 and the pin 12 . The allowable angle of the ball joint 14 with respect to a diametrical plane of the housing 22 is generally limited by a portion of the circumferential surface of the pin in close proximity to the ball joint 14 abutting a tapered edge of the opening 56 ( FIG. 1) of the housing 22 and / or the annular end surface 58 of the joint ball 14 comes to rest against an annular surface 60 of the flange 42 of the fastening part 30 . A flexible bellows 62 shown in FIG. 1 shields the peripheral portion of the pin 12 from dirt, which is adjacent to the joint ball 14 , and the exposed portion of the spherical bearing surface 16 of the joint ball, while the pin 12 is in the rest position with respect to the shaft 24 or is in an angular position.

Wenn am Ende des Zusammenbaus der verschiedenen Bauteile des Gelenks 10 der Flanschrand 50 (Fig. 2) des Gehäusesockels 20 über die torusförmige, elastische Ringdichtung 46 durch Gesenkumbiegen umgeschlagen wird, wird die Ringdichtung 46 zusammengedrückt und seitlich ausgedehnt, so daß eine wirkungsvolle Abdichtung ausgebildet wird, die das Eindringen von Schmutz durch das offene Ende der Gehäusebohrung 26 verhindert. Gleichzeitig wirkt die zusammengedrückte elastische Ringdichtung 46 als eine Vorspanneinrichtung, die eine Kraft auf die ringförmige Endoberfläche 48 des Befestigungsteils 30 ausübt, wobei diese Vorspannkraft sorgfältig bemessen wird und von der Größe der auf den Flanschrand 50 während des Bördelns ausgeübte Biegung vom Krümmungsradius, der Größe, der Form sowie der elastomeren Eigenschaften des Materials der Ringdichtung 46 abhängt. Die durch die zusammengedrückte Ringdichtung 46 erzeugte Vorspannkraft drängt die konzentrischen, sphärischen Lagerflächen der verschiedenen Einzelteile in Berührung miteinander, wodurch Klappern, Lockerheit oder Spiel zwischen den Teilen verhindert und automatisch das Einlaufen und der Verschleiß im Betrieb kompensiert werden.If, at the end of the assembly of the various components of the joint 10, the flange edge 50 ( FIG. 2) of the housing base 20 is folded over via the toroidal, elastic ring seal 46 by die bending, the ring seal 46 is compressed and expanded laterally, so that an effective seal is formed , which prevents the ingress of dirt through the open end of the housing bore 26 . At the same time, the compressed elastic ring seal 46 acts as a pretensioner which exerts a force on the annular end surface 48 of the fastening part 30 , this pretensioning force being carefully measured and on the size of the bend of the radius of curvature exerted on the flange edge 50 during flanging the shape and the elastomeric properties of the material of the ring seal 46 depends. The prestressing force generated by the compressed ring seal 46 forces the concentric, spherical bearing surfaces of the various individual parts into contact with one another, thereby preventing rattling, looseness or play between the parts and automatically compensating for running-in and wear during operation.

Wie bereits erwähnt, sind der Zapfen 12 sowie die Gelenkkugel 14 kalt angeköpft, und es ist - wenn überhaupt - eine nur sehr geringe maschinelle Bearbeitung der äußeren sphärischen Lagerfläche 16 der Gelenkkugel oder der inneren, konkaven, sphärischen Lagerfläche 18 erforderlich. Das Gehäuse 22 ist vorzugsweise ein kaltgezogenes Teil und erfordert lediglich an seinem inneren Oberflächenabschnitt eine maschinelle Bearbeitung, welcher mit einer konkaven, sphärischen Lagerfläche 20 versehen ist. Das becherförmige Befestigungsteil 30 kann aus einem kaltgezogenen oder einem formgestanzten oder geprägten Teil bestehen. Es wird Stahl in Leichtbauweise verwendet, da sämtliche Einzelteile einschließlich der Gelenkkugel 14 hohl sind und möglichst dünne Wände aufweisen können entsprechend der zulässigen, durch das Gelenk zu übertragenden Last.As already mentioned, the pin 12 and the joint ball 14 are cold-headed, and only very little machining of the outer spherical bearing surface 16 of the joint ball or the inner, concave, spherical bearing surface 18 is required, if at all. The housing 22 is preferably a cold drawn part and only requires machining on its inner surface portion which is provided with a concave spherical bearing surface 20 . The cup-shaped fastening part 30 can consist of a cold drawn or a stamped or embossed part. Steel of lightweight construction is used since all the individual parts, including the joint ball 14, are hollow and can have walls that are as thin as possible, corresponding to the permissible load to be transmitted by the joint.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks 11 dargestellt, das einen Gelenkzapfen 12 umfaßt, welcher mit einer hohlen Gelenkkugel 14 versehen ist, wobei beide Teile in Form und Aufbau im wesentlichen den entsprechenden Teilen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen. Das Gehäuse 22 weist einen einstückigen, mittig angeordneten Abschnitt 64 in Form einer umgekehrten Kuppel mit einer sphärischen Lagerfläche 32 auf, die in einem Eingriff mit der konkaven, sphärischen Lagerfläche 18 der Gelenkkugel 14 steht. Ein sphärischer, ringsegmentförmiger Lagereinsatz 66 wird in der Bohrung 26 des Gehäuses 22 gehalten und besitzt eine konkave, sphärische Lagerfläche 28, welche verschieblich an der sphärischen Lagerfläche 16 der Halbkugel 14 anliegt. Der Lagereinsatz 66 weist ferner eine ringförmige, schräge Oberfläche 68 auf, die im Eingriff mit einer zusammengedrückten, elastischen Ringdichtung 46 steht, welche gegen die Schrägfläche 68 durch den umgebördelten Flanschrand 52 der Gehäusebohrung 26 zusammengedrückt gehalten wird. Die Bohrung 26 des Gehäuses 22 umfaßt bevorzugt eine ringförmige Schulter 70, die zwischen einem Bohrungsabschnitt größeren Durchmessers und einem Bohrungsabschnitt 72 kleineren Durchmessers ausgebildet ist. Die ringförmige Schulter 70 trägt zur Begrenzung der zulässigen Bewegung des Lagereinsatzes 66 bei. Der Bohrungsabschnitt 72 mit dem verringerten Durchmesser kann etwas hinterschnitten sein, so daß die ringförmige Endfläche 58 der Halbkugel 14 ohne Beeinträchtigung während der extremen Abwinkelung des Gelenkzapfens 12 zum Gehäuseschaft 24 eindringen kann, oder es kann der Abschnitt allgemein konvex sphärisch geformt sein, wie dies dargestellt ist. Vorteilhafterweise, jedoch nicht notwendigerweise ist der umgekehrte Kuppelabschnitt 64 des Gehäuses 22 mit einem Hohlraum 40′ wegen geringeren Gewichts und leichteren Tiefziehens versehen. Ein Schmiernippel 38 ist zweckmäßigerweise auf dem Boden des Hohlraums 40′ wegen des Schutzes in Konstruktionen angeordnet, bei denen es erwünscht ist, eine gelegentliche Schmierung des Gelenks vorzunehmen. FIG. 3 shows another exemplary embodiment of a ball joint 11 according to the invention, which comprises a pivot pin 12 which is provided with a hollow joint ball 14 , both parts in shape and structure essentially corresponding to the corresponding parts of the first exemplary embodiment. The housing 22 has a one-piece, centrally arranged section 64 in the form of an inverted dome with a spherical bearing surface 32 which is in engagement with the concave, spherical bearing surface 18 of the joint ball 14 . A spherical, ring-segment-shaped bearing insert 66 is held in the bore 26 of the housing 22 and has a concave, spherical bearing surface 28 which rests displaceably on the spherical bearing surface 16 of the hemisphere 14 . The bearing insert 66 also includes an annular, inclined surface 68 which is engaged with a compressed elastic ring seal 46, which is held compressed against the inclined surface 68 by the beaded flange 52 of the housing bore 26th The bore 26 of the housing 22 preferably comprises an annular shoulder 70 , which is formed between a bore section of larger diameter and a bore section 72 of smaller diameter. The annular shoulder 70 helps limit the allowable movement of the bearing insert 66 . The reduced diameter bore portion 72 may be slightly undercut so that the annular end surface 58 of the hemisphere 14 can penetrate without interference during the extreme bending of the pivot pin 12 to the housing shaft 24 , or the portion may be generally convex spherical in shape, as shown is. Advantageously, but not necessarily, the reverse dome portion 64 of the housing 22 is provided with a cavity 40 'because of its lower weight and easier deep drawing. A grease nipple 38 is conveniently located on the bottom of the cavity 40 'because of protection in structures where it is desirable to occasionally lubricate the joint.

Bei einem Kugelgelenk 11 gemäß Fig. 3 drängt die durch Zusammendrückung der Ringdichtung 46 ausgeübte Vorspannung sämtliche konzentrischen, sphärischen Lagerflächen in Anlage zueinander, was eine im wesentlichen dicht anliegende Anordnung schafft, die den Verschleiß der Lagerflächen bei Verschwenken und Gleiten automatisch kompensiert.In the case of a ball joint 11 according to FIG. 3, the prestressing exerted by compression of the ring seal 46 urges all the concentric, spherical bearing surfaces into contact with one another, which creates an essentially close-fitting arrangement which automatically compensates for the wear of the bearing surfaces during pivoting and sliding.

Es können andere Mittel als die elastische Ringdichtung verwendet werden, um die sphärischen Lagerflächen in Anlage zueinander vorzuspannen. In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kugelgelenks 10 gemäß der Erfindung gezeigt, das im Aufbau dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 identisch ist, mit Ausnahme der elastischen Ringdichtung, die durch mehrere übereinanderliegende Tellerfedern 74 ersetzt ist, wobei die Tellerfedern 74 zwischen der ringförmigen Endfläche 48 des halbkugelförmigen Befestigungsteils 30 und eines Halterings 76 in zusammengedrückter Weise angeordnet sind, welcher in seiner Stellung am offenen Ende der Gehäusebohrung 26 durch Umbördeln oder Gesenkumbiegen, wie bei 52 gezeigt, oder durch andere Mittel, wie Preßeinpassung, Verschraubung oder dergleichen, gehalten wird. Da der Haltering 76 und die Tellerfedern 74 entsprechende ausgerichtete zentrale Öffnungen 78 und 80 besitzen, wird der Zugang zum Schmiernippel 38 in Konstruktionen geschaffen, bei denen eine Schmierung des Kugelgelenks vorgesehen ist. Eine (nicht dargestellte) Staubkappe kann für das hermetische Abschließen der Öffnung 78 im Haltering 76 vorgesehen sein.Means other than the elastic ring seal can be used to preload the spherical bearing surfaces against each other. In FIG. 4 a further embodiment of a ball joint 10 is shown according to the invention, which is identical in construction to the embodiment of FIG. 1, with the exception of the elastic ring seal which is replaced by a plurality of superposed disc springs 74, the plate springs 74 annular between the End face 48 of the hemispherical fastener 30 and a retaining ring 76 are arranged in a compressed manner, which is held in position at the open end of the housing bore 26 by flanging or die bending as shown at 52 , or by other means such as press fitting, screwing or the like . Since the retaining ring 76 and the plate springs 74 have corresponding aligned central openings 78 and 80 , access to the lubricating nipple 38 is provided in constructions in which the ball joint is provided with lubrication. A dust cap (not shown) can be provided for the hermetic sealing of the opening 78 in the retaining ring 76 .

In Fig. 5 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks 10 dargestellt, bei dem das halbkugelförmige Befestigungsteil 30 in Form eines relativ dünnen Bechers 90 ausgebildet ist, der einen einstückigen, nach außen sich erstreckenden, kegelstumpfförmigen oder schlüsselartigen Flansch 92 besitzt. Der Becher 90 einschließlich des einstückigen Flansches 92 ist bevorzugt ein Stanz- oder Tiefziehteil, das aus Blech gezogen worden ist, und besitzt eine halbkugelförmige Lagerfläche 32, die mit der konkaven, halbkugelförmigen Lagerfläche 20 der Halbkugel 14 in Eingriff steht. Während des Zusammenbaus des Gelenks 10 ist der Becher 90 in der auf der rechten Seite der Fig. 5 gezeigten Stellung angeordnet, wobei sich der schüsselartige Flansch 92 in einen erweiterten Bereich 94 der Gehäusebohrung 26 erstreckt. Zwischen Bohrung 26 und erweitertem Bereich 94 der Bohrung befindet sich eine ringförmige Stufe 96. Nach dem Gesenkumbiegen des Flanschrandes 50 des Gehäuses 22, wie bei 52 auf der linken Seite der Fig. 5 gezeigt, gelangt die untere Oberfläche 98 des Flansches 92 in der Nähe seines Randes in Auflage auf die Stufe 96, wodurch der schüsselartige Flansch 92 im wesentlichen ebenflächig, wie bei 100 gezeigt, abgeflacht wird und dadurch die halbkugelförmige Lagerfläche 32 des Bechers 90 in feste Anlage an die entsprechende konkave, halbkugelförmige Lagerfläche 20 der Lageraussparung 18 gelangt. Die Größe der Vorspannung der konzentrischen, sphärischen, in Anlage miteinander stehenden Lagerflächen ist eine Funktion der Federcharakteristik des Materials, aus dem der Becher 90 gezogen worden ist, der Wanddicke des Bechers 90 und des Flansches 92 sowie der Größe der Abbiegung des schüsselartigen Flansches 92, wenn dieser in seinen im wesentlichen gleichflächigen Zustand, wie bei 100 gezeigt, während des Gesenkumbiegens des Gehäuserandes 50 in den Zustand gemäß 52 abgeflacht wird.In Fig. 5 is a simplified embodiment of a ball joint 10 according to the invention in which the hemispherical mounting part is in the form of a relatively thin cup 90 30 having an integral, outwardly extending, frustoconical or key-like flange 92. The cup 90 including the integral flange 92 is preferably a stamping or deep-drawn part which has been drawn from sheet metal, and has a semi-spherical bearing surface 32, which communicates with the concave, semi-spherical bearing surface 20 of the hemisphere 14 in engagement. During assembly of the joint 10 , the cup 90 is arranged in the position shown on the right-hand side of FIG. 5, the bowl-like flange 92 extending into an enlarged region 94 of the housing bore 26 . An annular step 96 is located between bore 26 and enlarged region 94 of the bore. After the flange 50 of the housing 22 has been die-bent, as shown at 52 on the left-hand side of FIG. 5, the lower surface 98 of the flange 92 near its edge comes into contact with the step 96 , whereby the bowl-like flange 92 substantially is flattened evenly, as shown at 100 , and the hemispherical bearing surface 32 of the cup 90 thereby comes into firm contact with the corresponding concave, hemispherical bearing surface 20 of the bearing recess 18 . The magnitude of the preload of the concentric, spherical bearing surfaces in contact with one another is a function of the spring characteristic of the material from which the cup 90 was drawn, the wall thickness of the cup 90 and the flange 92 and the size of the bend of the bowl-like flange 92 , if it is flattened to its substantially flat state, as shown at 100 , during the die bending of the housing edge 50 to the state shown in FIG. 52 .

Das erfindungsgemäße Kugelgelenk besitzt gegenüber bekannten Halbkugel-Gehäuse-Verbindungen den Vorteil, daß eine sehr große Kraft vom Zapfen auf den Schaft und umgekehrt übertragen werden kann, selbst bei großer Winkellstellung zwischen den beiden Teilen, wie dies beispielsweise in Fig. 6 gezeigt ist. Selbst bei extremer Winkelstellung und bei Ausübung einer Kraft längs der Achse des Schaftes 24, wie beispielsweise durch den Pfeil F gezeigt, sowie bei Nichteingreifen des Bereichs A der Gehäuselagerfläche 28 mit der Lagerfläche 16 der Halbkugel 14 wird die Kraft zur Umfangsoberfläche 44 des Flansches 42 des Befestigungsteils 30 übertragen, wo diese an der Bohrungswand 26 im Gehäuse 22 anliegt, wie dies durch den Pfeil B gezeigt ist. Die Kraft wird ferner von der halbkugelförmigen Lagerfläche 32 des Befestigungsteils 30 zur inneren, konkaven, halbkugelförmigen Lagerfläche 18 der Halbkugel 14 übertragen, wie dies durch die Pfeile C und D veranschaulicht wird.The ball joint according to the invention has the advantage over known hemispherical housing connections that a very large force can be transmitted from the journal to the shaft and vice versa, even with a large angular position between the two parts, as is shown, for example, in FIG. 6. Even under extreme angular position and upon application of a force of the axis along the shaft 24, for example as shown by the arrow F, as well as non-intervention of the area A of the housing bearing surface 28 with the bearing surface 16 of the hemisphere 14 is the force to the circumferential surface 44 of the flange 42 of the Fastener 30 transfer where it abuts the bore wall 26 in the housing 22 , as shown by the arrow B. The force is also transmitted from the hemispherical bearing surface 32 of the fastening part 30 to the inner, concave, hemispherical bearing surface 18 of the hemisphere 14 , as illustrated by the arrows C and D.

Ersichtlich weist das Kugelgelenk 11 nach Fig. 3 ebenfalls die Eigenschaft auf, d. h. daß beträchtliche Kräfte bei extremen Winkelstellungen übertragen werden können, wenn die auf den Schaft 24 ausgeübte Last direkt auf das einstückige, umgekehrte, kuppelförmige Teil 64 übertragen wird.Seen, the ball joint 11 of Fig. 3 also has the property that substantial forces ie at extreme angular positions can be transmitted when the load applied to the shaft 24 is transmitted directly to the one-piece, inverted dome-shaped part 64.

Claims

1. Ball joint with the following features: a hemispherical joint ball ( 14 ) is integrally attached to a joint pin ( 12 ) and has a bearing recess ( 18 ), so that on the joint ball ( 14 ) two spherical bearing surfaces ( 16 , 20 ) arranged concentrically to one another ) are trained;
an articulated housing ( 22 ) is designed for mounting the articulated ball ( 14 ) on its spherical surfaces ( 16 , 20 ), for which purpose a concave, spherical bearing surface ( 28 ) and a convex, spherical bearing surface ( 32 ) are provided, which are on the spherical surfaces ( 16 , 20 ) of the joint ball ( 14 ) bear with prestress, the convex, spherical bearing surface ( 32 ) of the joint housing ( 22 ) being formed by a wall of a cup-shaped fastening part ( 30 ) which forms at least a hemisphere and which forms an outer cavity to the housing ( 40 ), and
wherein a lubrication opening ( 36 ) is arranged centrally in the wall of the fastening part ( 30 ) forming the convex bearing surface ( 32 ) around the concave, spherical bearing surface ( 20 ) of the pivot pin and the convex, spherical bearing surface ( 32 ) of the fastening part ( 30 ) to lubricate directly.

2. Ball joint according to claim 1,
characterized,
that the cup-shaped fastening part ( 30 ) has an annular flange ( 42 ) at its open end and the joint housing ( 22 ) has a housing flange ( 50 ) and
that between the ring flange ( 42 ) and the housing flange ( 50 ) an elastic ring seal ( 46 ) is added, which to generate the prestress between the spherical surfaces ( 16 , 20 , 28 , 32 ) by die bending (at 52 ) of the housing flange ( 50 ) is kept pressed together ( Fig. 1).

3. Ball joint according to claim 1,
characterized,
that the cup-shaped fastening part ( 30 ) is connected to the joint housing ( 22 ) via an integral ring flange ( 64 ),
that between the joint pin-side edge of the joint housing ( 22 ) and the convex, spherical bearing surface ( 16 ) of the joint ball ( 14 ) and the housing flange ( 50 ) a bearing insert ( 66 ) and an elastic ring seal ( 46 ) are added, which generate the preload are pressed together between the spherical surfaces ( 16 , 20 , 28 , 32 ) by die bending (at 52 ) of the edge on the pivot side ( FIG. 3).

4. Ball joint according to claim 1,
characterized,
that the cup-shaped fastening part ( 30 ) at its open end has a radially outwardly facing annular flange ( 42 ) and the joint housing ( 22 ) has a housing flange ( 50 ) at its end opposite the joint pin and
that between the ring flange ( 42 ) and the housing flange ( 50 ) disc springs ( 74 ) are joined, which are kept pressed together to produce the preload between the spherical bearing surfaces ( 16 , 20 , 28 , 32 ) by die bending (at 52 ) of the housing flange ( 50 ) ( Fig. 4).

5. Ball joint according to claim 1, characterized in that the cup-shaped fastening part ( 30 ) is designed as a thin-walled metal part ( 90 ) and has a radially outwardly directed annular flange ( 92 ) which projects at an angle from a plane obtained transversely to the axis of the joint and for generating the preload between the spherical bearing surfaces ( 16 , 20 , 28 , 32 ) bent in this plane ( 100 ) is fastened in the joint housing ( 22 ) ( Fig. 5).

6. Ball joint according to one of claims 1 to 5,
characterized,
that the joint ball ( 14 ) forms a hemisphere,
that the joint housing ( 22 ) has such a large pin passage opening ( 56 ) that, in the event of an extreme deflection of the joint pin, the free edge of the joint ball ( 14 ) comes out of engagement with the concave, spherical bearing surface ( 28 ) of the joint housing ( 22 ), and
that the cup-shaped fastening part ( 30 ) has a sufficiently strong ring flange ( 42 ), via which the forces then occurring between the joint ball ( 14 ) and the joint housing ( 22 ) can be transmitted ( Fig. 6).

7. Ball joint according to one of claims 1 to 6, characterized in that lubrication grooves ( 34 ) for distributing the lubricant in the bearing surfaces ( 16 , 32 ) are provided.

8. Ball joint according to one of claims 1 to 7, characterized in that a bellows-shaped dust seal ( 62 ) is attached to the joint housing ( 22 ) and engages around the pivot pin ( 12 ).