DE10041265C5

DE10041265C5 - Kugelgelenkbaugruppe für ein Kolben-Zylinderaggregat

Info

Publication number: DE10041265C5
Application number: DE10041265A
Authority: DE
Inventors: Oliver Dipl.-Ing. Greb; Horst Dipl.-Ing. Maury; Klaus Dipl.-Ing. Koch (FH); Stefan Dipl.-Ing. Völpel (FH); Rolf Dipl.-Ing. Mintgen (Fh)
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: US20020044820A1; FR2813355A1; US6609850B2; DE10041265A1; FR2813355B1; DE10041265C2

Abstract

Kugelgelenkbaugruppe, umfassend einen schwenkbaren Kugelkopf innerhalb einer Kugelpfanne, die aus einer Halbkugel besteht, welche ausgehend von ihrem Maximaldurchmesser in eine hinterschneidungsfreie zylindrische Aufnahme für den Kugelkopf übergeht, mit einem Federelement, dessen Kraftwirklinie unterhalb des Äquators des Kugelkopfes in Richtung der Kugelpfanne ausgerichtet ist und eine Radialkraft auf den Kugelkopf ausübt und ihn damit in der Kugelpfanne vorspannt, dadurch gekennzeichnet , daß das Federelement als Blattfeder ausgebildet ist und die Kugelpfanne (5) sowie die Aufnahme (11) einen Schlitz (15) aufweisen, in dem die sich in Längsachse zum Kugelkopf (7) erstreckende und in Richtung des Kugelkopfes (7) gebogene Blattfeder (17) eingelegt ist, wobei sich die Enden der Blattfeder (17) an einer Mantelfläche (21) der Kugelpfanne (5) und der Aufnahme (11) abstützen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelgelenkbaugruppe entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der EP 0 733 815 A2 ist eine Kugelgelenkbaugruppe entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Dabei besteht das Federelement aus einem Federbügel aus Federdraht, der einen Querschenkel aufweist, von dessen Enden sich zwei Federstäbe etwa rechtwinklig zum Querbügel erstrecken. Dieser Federbügel ist durch entsprechende Ausnehmungen quer zur Längsachse im Gehäuse angeordnet und beaufschlagt mit den Federstäben den Kugelkopf.

Aus der DE 19 12 738 U ist eine Kugelgelenkbaugruppe mit einer Blattfeder zur Sicherung des Kugelkopfes in der Kugelpfanne bekannt. Dabei ist die Blattfeder als hufeisenartiger Blattfederbügel ausgebildet, der mit seinen freien Endbereichen den Kugelkopf federnd beaufschlagt.

Aus der DE 196 38 031 A1 ist eine Kugelgelenkbaugruppe bekannt, bei der in eine Ausnehmung eines aus einem Kunststoff bestehenden Gehäuses des Kugelkopfes eine ebenfalls aus einem Kunststoff bestehende Ku gelpfanne um ihre Längsachse drehbar verstellbar angeordnet ist. Öffnungsseitig ist die Kugelpfanne mit radial auslenkbaren Federarmen ausgebildet.

Aus der DE 44 33 762 A1 ist ein Kugelgelenk mit einem mit einer zylindrischen Aufnahmeöffnung versehenen Gehäuse und einem Kugelzapfen bekannt, der verdrehbar und begrenzt verschwenkbar in einer Lagerschale aus Kunststoff gelagert ist. Die Lagerschale ist mit ihrer dem Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung entsprechenden Mantelfläche in radialer Richtung fixiert und nach der Montage in axialer Richtung durch Ringschultern an einem die zapfenseitige Öffnung der Lagerschale umgebenden Ringflansch ausgebildet.

Aus der DE 42 26 986 A1 ist eine Kugelgelenkbaugruppe, umfassend einen schwenkbaren Kugelkopf innerhalb einer Kugelpfanne, wobei ein Federelement eine Radialkraft auf den Kugelkopf ausübt und ihn damit in der Kugelpfanne vorspannt, bekannt. Das Federelement ist als Tellerfeder ausgeführt, die in einer Tasche der Kugelpfanne zusammen mit einem Plättchen als Tragkörper gehalten wird. Es sind zwei Reihen von Tellerfedern mit Plättchen ausgeführt, wobei die Federkräfte auf den Kugelkopfmittelpunkt ausgerichtet sind.

Die DE-GM 77 09 622 beschreibt eine Kugelgelenkbaugruppe, deren Kugelpfanne mehrteilig ausgeführt ist und mittels einer in Achsrichtung des Kugelbolzens wirkende Feder vorgespannt ist. Abgesehen von der Vielzahl der Teile besteht der Nachteil, daß die Feder in Auszugrichtung des Kugelkopfes wirksam ist.

Aus der DE 197 44 796 A1 ist ein Gelenk, insbesondere für eine blockierbare Gasfeder bekannt, wobei das Gelenk einen Gelenkbolzen in einer durchgehenden Öffnung aufnimmt. Exzentrisch ist eine Blattfeder angeordnet die für einen Spielausgleich zwischen dem Gelenkbolzen und der Gelenköffnung sorgt.

Die DE 31 51 747 A1 betrifft ein Kugelgelenk, dessen Kugelpfanne aus zwei Komponenten besteht, die jeweils aus Kunststoff bestehen und mittels Ultraschallschweißen verbunden sind.

Die gattungsbildende DE 659 600 C beschreib eine Kugelgelenkbaugruppe, umfassend einen schwenkbaren Kugelkopf innerhalb einer Kugelpfanne, wobei ein Federelement, deren Kraftwirklinie unterhalb des Äquators des Kugelkopfes in Richtung der Kugelpfanne ausgerichtet ist und eine Radialkraft auf den Kugelkopf ausübt und ihn damit in der Kugelpfanne vorspannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kugelgelenkbaugruppe zu realisieren, die mit möglichst einfachen Bauteilen einen Spielausgleich zwischen der Kugelpfanne und dem Kugelkopf erreicht.

Erfindungsgemäß wird die Lösung bei einer ersten Variante durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die in Richtung der Kugelpfanne wirksame Blattfeder erlaubt einen sehr einfachen, insbesondere einen einteiligen Aufbau der Kugelpfanne. In der Anwendung bei einem Kolben-Zylinderaggregat in der Form einer Gasfeder besteht prinzipiell eine Vorlast in Richtung der Kugelpfanne. Folglich kann die Blattfeder auf die Kraft gegen das Herausziehen des Kugelkopfes aus der Kugelpfanne dimensioniert werden.

Eine derartige Kugelpfanne läßt sich besonders leicht spritztechnisch herstellen.

Weiterhin besteht der Vorteil, daß der Kugelkopf ohne Gegenkraft in die Kugelpfanne eingeführt werden kann. Anschließend läßt sich die Blattfeder einschieben, die dann die Vorspannkraft auf den Kugelkopf ausübt. Damit ist die Montagekraft unabhängig von der Auszugskraft des Kugelkopfes aus der Kugelpfanne.

Damit die Blattfeder eine gesicherte Einbaulage in Einschubrichtung des Kugelkopfes aufweist und eine möglichst reproduzierbare Kraft auf den Kugelkopf wirkt, weist die Kugelpfanne eine axiale Haltesicherung für die Blattfeder auf.

Eine mögliche Ausführungsform für die Haltesicherung besteht darin, daß die Haltesicherung aus einer Nut besteht, in die die Blattfeder eingeführt wird.

Dazu weist die Blattfeder eine Sicke auf, die in die Nut der Haltesicherung einrastet.

Bei einer Alternativlösung ist vorgesehen, daß das Federelement aus einem anderen Kunststoff besteht als die Kugelpfanne, wobei der Kunststoff des Federelements ein elastisches Verhalten aufweist und mindestens eine, die Kugelpfanne schneidende Queröffnung füllt und den Kugelkopf innerhalb der Kugelpfanne trägt.

Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß man einerseits einen optimalen Werkstoff bezüglich Reibverhalten oder Flächenpressung für die Kugelpfanne auswählen kann und das Kunststoffsegment aus einem mög lichst elastischen Kunststoff bestehen. Die gesamte Kugelpfanne kann in einem sogenannten Zwei-Komponenten-Spritzvorgang hergestellt werden.

Im Hinblick auf eine möglichst einfache Kontur greift das Kunststoffsegment als Kreisabschnitt in den Bereich der Kugelpfanne ein.

In weiterer Ausgestaltung weist ein Gehäuse der Kugelpfanne die mindestens eine die Kugelpfanne schneidende Queröffnung auf, die mit dem Kunststoff mit Federungseigenschaft zumindest im Schnittbereich mit der Kugelpfanne gefüllt ist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher beschrieben werden.

Es zeigt:

1 Kugelgelenkbaugruppe mit einer Blattfeder

2 und 3 Kugelgelenkbaugruppe mit eingespritzten Kunststoffsegmenten

Die 1 zeigt eine Kugelgelenkbaugruppe 1 als Einzelteil. Kugelgelenkbaugruppen 1 werden bei Gasfedern eingesetzt, um eine räumliche Schwenkbewegung der Gasfeder zu ermöglichen. Innerhalb eines Gehäuses 3 ist eine Kugelpfanne 5 ausgebildet, die einen Kugelkopf 7 trägt. Der Kugelkopf 7 ist mit einem Befestigungsgewinde 9 ausgeführt, um ihn beispielsweise in die Karosserie eines Kfz einzuschrauben.

Die Kugelpfanne 5 verfügt über eine Kontur wie eine Halbkugel, die in eine hinterschneidungsfreie zylindrische Aufnahme 11 übergeht. Zum leichteren Einführen des Kugelkopfes ist am Rand der Aufnahme eine Montageschräge 13 ausgeführt. Die Kugelpfanne und die Aufnahme weisen einen Schlitz 15 auf, in dem eine in Richtung des Kugelkopfes gebogene Blattfeder 17 eingelegt ist. Die Wirklinie der Blattfeder greift unterhalb eines Äquators 19 des Kugelkopfes 7 an und ist in Richtung der Kugelpfann 5 ausgerichtet. Die Enden der Blattfeder stützen sich an einer Mantelfläche 21 der Kugelpfanne und der Aufnahme 11 ab.

Damit die Blattfeder 17 keinesfalls aus der Kugelpfanne 5 rutschen kann, verfügt die Kugelpfanne 5 über eine Haltesicherung, die aus einer Nut 23 besteht, in die eine Sicke 25 der Blattfeder 17 eingreift.

Bei der Montage wird der Kugelkopf 7 in die Kugelpfanne 5 eingeführt und in einer Winkelstellung gebracht, die einen axialen Zugang zum Schlitz für die Blattfeder ermöglicht. Danach wird die Blattfeder in den Schlitz 15 geschoben, bis die Haltesicherung zwischen der Blattfeder 17 und der Kugelpfanne 5 einrastet. Der Vorteil dieser Montagemöglichkeit besteht dann, dass die Montagekräfte des Kugelkopfes relativ unabhängig von den Auszugskräften des Kugelkopfes aus der Kugelpfanne sind.

Die 2 und 3 stellen Schnitte durch eine Kugelgelenkbaugruppe 1 dar, bei der das Gehäuse 3 der Kugelpfanne 5 aus einem Kunststoff besteht, der im Hinblick auf niedrige Reibung und hoher Festigkeit gewählt ist. Entsprechend der 1 schließt sich der Kugelpfanne 5 eine Aufnahme 11 für den Kugelkopf 7 an. Unterhalb des Äquators 19 des Kugelkopfes 7 sind zwei das Gehäuse 3 durchdringende Queröffnungen 27 ausgeführt, die vollständig mit einem Kunststoff gefüllt sind, der gezielt ein elastisches Verhalten aufweist. Die Queröffnungen 27 schneiden die Kugelpfanne 5, so dass Kunststoffsegmente 29 in der Form von Kreisabschnitten den Kugelkopf 7 innerhalb der Kugel pfanne 5 tragen.

Bei der Herstellung der Kugelgelenkbaugruppe wird zunächst aus dem ersten Kunststoff das Gehäuse 3 gespritzt. Die Kugelpfanne 5 samt Aufnahme 11 und Queröffnungen 27 sind durch entsprechende Formteile ausgespart. Für die weitere Herstellung sind zwei Möglichkeiten denkbar.

Entweder wird der Kugelkopf 7 in das Gehäuse 3 eingeschoben und man spritzt die zweite Kunststoff-Komponente in die Queröffnungen 27, um die Federelemente auszugestalten oder man bildet ein Formwerkzeug einem Kugelkopf nach, entfernt das Formwerkzeug und drückt anschließend den Kugelkopf 7 über die Kunststoffsegmente in die Kugelpfanne 5 ein. In beiden Fällen erreicht man eine axial spielfreie Lagerung des Kugelkopfes 7 in der Kugelpfanne 5.

Claims

Kugelgelenkbaugruppe, umfassend einen schwenkbaren Kugelkopf innerhalb einer Kugelpfanne, die aus einer Halbkugel besteht, welche ausgehend von ihrem Maximaldurchmesser in eine hinterschneidungsfreie zylindrische Aufnahme für den Kugelkopf übergeht, mit einem Federelement, dessen Kraftwirklinie unterhalb des Äquators des Kugelkopfes in Richtung der Kugelpfanne ausgerichtet ist und eine Radialkraft auf den Kugelkopf ausübt und ihn damit in der Kugelpfanne vorspannt, dadurch gekennzeichnet , daß das Federelement als Blattfeder ausgebildet ist und die Kugelpfanne (5) sowie die Aufnahme (11) einen Schlitz (15) aufweisen, in dem die sich in Längsachse zum Kugelkopf (7) erstreckende und in Richtung des Kugelkopfes (7) gebogene Blattfeder (17) eingelegt ist, wobei sich die Enden der Blattfeder (17) an einer Mantelfläche (21) der Kugelpfanne (5) und der Aufnahme (11) abstützen.
Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelpfanne (5) eine axiale Haltesicherung für die Blattfeder (17) aufweist.
Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltesicherung aus einer Nut (23) besteht, in die die Blattfeder (17) eingeführt wird.
Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (17) eine Sicke (25) aufweist, die in die Nut (23) der Haltesicherung einrastet.
Kugelgelenkbaugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus einem anderen Kunststoff besteht als die Kugelpfanne (5), wobei der Kunststoff des Federelements ein elastisches Verhalten aufweist und mindestens eine, die Kugelpfanne (5) schneidende Queröffnung (27) füllt und den Kugelkopf (7) innerhalb der Kugelpfanne (5) trägt.
Kugelgelenkbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse der Kugelpfanne (5) die mindestens eine die Kugelpfanne (5) schneidende Queröffnung (27) aufweist, die mit dem Kunststoff mit Federungseigenschaft zumindest im Schnittbereich mit der Kugelpfanne (5) gefüllt ist.