Axialkugelgelenk mit Anschlagdämpfung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Axialkugelgelenk, insbesondere zur Verwendung an einem Lenkgetriebe, bestehend aus einem einseitig offenen Gehäuse mit einem vorne angeordneten Gehäusezapfen, einer Gelenkkugel mit einem Gelenkzapfen und einer Lagerschale, die zwischen Gehäuse und Gelenkkugel angeordnet ist,

ähnliche Axialkugelgelenke sind allgemein bekannt und werden insbesondere im Bereich von Fahrzeuglenkungen verwendet, wobei solche Fahrzeuglenkungen im Bereich der maximalen Auslenkung jeweils eine Endbegrenzung aufweisen. Wird die Lenkung jeweils in den Bereich der Endbegrenzung geführt, so führt die mechanische Begrenzung des Lenkungsausschlages zu einem harten Anschlagen der Lenkung im Endbereich. Dieses Problem ist seit Längerem bekannt und es wird daher versucht eine Anschlagdämpfung solcher Lenkungen zu entwickeln. Beispielsweise wird diesbezüglich auf die Druckschriften EP 1 122 149 Al, US 5,788,009, DE 600 01 626 T2, DE 697 25 931 T2, EP 1 429 951 Bl und JP 08-133 102 A hingewiesen. In all diesen Schriften werden Lenkantriebe beschrieben, die Dämpfungssysteme zur Anschlagdämpfung der Lenkantriebe aufweisen. Allerdings sind die dort beschriebenen Dämpfungssysteme jeweils relativ aufwendig gelenkwellenseitig und/oder am Lenkgetriebegehäuse angeordnet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anschlagdämpfung für ein Axialkugelgelenk zu finden, welche einfach in eine Fahrzeuglenkung zu integrieren ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung dargestellt.

Die Erfinder haben erkannt, dass sich die Bauweise einer Fahrzeuglenkung mit Anschlagdämpfung wesentlich vereinfachen lässt, wenn das hierzu notwendige Dämpfungselement am Axialkugelgelenk selbst angeordnet ist, insbesondere wenn ein elastisches Dämpfungselement zur Anschlagdämpfung auf der mit einem Gelenkzapfen versehenen Gehäuseseite des Gehäuses des Axialkugelgelenks integriert ist.

Entsprechend diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder ein Axialkugelgelenk, insbesondere zur Verwendung an einem Lenkgetriebe, bestehend aus einem einseitig offenen Gehäuse mit einem vorne angeordneten Gehäusezapfen, einer Gelenkkugel mit einem Gelenkzapfen und einer Lagerschale, die zwischen Gehäuse und Gelenkkugel angeordnet ist, vor, wobei die erfindungsgemäße Verbesserung darin liegt, dass das Gehäuse auf der mit einem Gelenkzapfen versehenen Gehäuseseite des Gehäuses mindestens ein elastisches Dämpfungselement zur Anschlagdämpfung aufweist.

Durch diese Ausführung des Axialkugelgelenkes kann ein komplexer Aufbau eines Lenkgetriebes beziehungsweise eine relativ komplexe Montage einer Fahrzeuglenkung vermieden werden, da lediglich durch den Einsatz eines entsprechend ausgebildeten Axialkugelgelenkes die Dämpfung der Fahrzeuglenkung beziehungsweise des Lenkgetriebes bewirkt wird.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung, schlagen die Erfinder vor, dass das Dämpfungselement ringförmig ausgebildet wird, wobei vorzugsweise zwischen dem ringförmigen Dämpfungselement und dem Gehäusezapfen eine gegenüber dem mindestens einen ringförmigen Dämpfungselement nach hinten zurückgesetzte und ungeschützte Gehäusefläche ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, dass beim Anschlagen der Lenkung an die Maximalauslenkung oder eine sonstige plötzliche starke Belastung der Lenkung zunächst das Dämpfungselement anspricht, jedoch bei einer zu großen Belastung wieder eine Metallanschlagfläche, nämlich die ungeschützte Gehäusefläche, zur Verfügung steht.

Hierdurch wird erreicht, dass das elastische Dämpfungselement durch übermäßige Kompression nicht zerstören werden kann.

Vorteilhaft kann ein solches ringförmiges Dämpfungselement in einen Absatz auf der mit einem Gelenkzapfen versehenen Gehäuseseite des Gehäuses eingesetzt werden, oder es besteht auch die Möglichkeit, eine Nut auf der mit einem Gelenkzapfen versehenen Gehäuseseite des Gehäuses vorzusehen und darin das ringförmige Dämpfungselement einzusetzen.

Das Dämpfungselement kann zumindest teilweise aus einem Elastomer bestehen. Beispielsweise kann das ringförmige Dämpfungselement aus einem Kunststoffring und einem daran angespritzten Elastomer hergestellt werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Kunststoffring zur Formstabilität des Dämpfungselementes beiträgt und ein einfaches Aufklemmen des Kunststoffringes auf das Gehäuse erreicht wird, während das angespritzte elastische Elastomer die eigentliche Dämpfungsarbeit übernimmt.

Das ringförmige Dämpfungselement kann beispielsweise direkt am Gehäuse anvulkanisiert werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dieses ringförmige Dämpfungselement am Gehäuse direkt anzukleben oder auf das Gehäuse aufzupressen.

Ein ausreichende Elastizität des Dämpfungselementes kann auch dadurch erreicht werden, dass ein Kunststoffring federnd ausgebildet wird, das heißt, es kann beispielsweise wenn der Kunststoffring im axialen Schnitt gesehen wird, eine Art v-förmige Ausbildung oder w-förmige Ausbildung des Kunststof f ringe s erzeugt werden, so dass ein Zusammenpressen mit elastischer Verformung des Kunststof fringes möglich ist. Der Kunststoffring wirkt dann in der Art einer Feder.

Ergänzend kann das ringförmige Dämpfungselement auch einen metallischen Einsatz erhalten, der einerseits für einen festeren Sitz des ringförmigen Dämpfungselementes in einer Nut oder auf einem Absatz am Gehäuse sorgt. Andererseits kann dieser metallische

Einsatz auch als zusätzliche Federkomponente wirken, der gegebenenfalls für eine zweistufige Elastizität des Dämpfungselementes sorgt.

Bezüglich eines besseren und festeren Sitzes des ringförmigen elastischen Dämpfungselementes kann der Absatz beziehungsweise die Nut zusätzlich eine Hinterschneidung aufweisen, beispielsweise in Form einer weiteren Nut oder in Form eines konischen Verlaufs der Schulter, so dass das elastische Dämpfungselement in diese Nut eingeclipt werden kann beziehungsweise bei einer entsprechenden Vulkanisierung ein Formschluss entsteht, der ein einfaches Herauslösen des Dämpfungselementes vermeidet.

Es wird darauf hingewiesen, dass das zuvor beschriebene rotationssymmetrisch aufgebaute Dämpfungselement nicht nur als einzelnes Dämpfungselement im Bereich der mit einem Gelenkzapfen versehenen Gehäuseseite des Gehäuses verwendet werden kann, sondern dass bei entsprechend vorhandenem Platz, also entsprechender Größe des Axialkugelgelenkes, auch mehrere konzentrisch zueinander angeordnete ringförmige Dämpfungselemente angebracht werden, wobei diese die zuvor genannten Eigenschaften aufweisen.

Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung des erfindungsgemäßen Axialkugelgelenkes besteht darin, dass eine Mehrzahl von Dämpfungselementen auf der mit einem Gelenkzapfen versehenen Gehäuseseite des Gehäuses des Axialkugelgelenkes aufgesetzt werden, wobei die Dämpfungselemente dann nicht mehr bezüglich der Rotationsachse des Gehäuse rotationssymmetrisch ausgebildet sind, sondern um die Rotationsachse in mehreren Elementen angeordnet werden.

Die förmliche Ausbildung solcher Dämpfungselemente kann auf unterschiedlichste Weise durchgeführt werden, wobei kreissegmentartige oder kreisförmig ausgebildete, gegebenenfalls auch elliptisch ausgebildete, Dämpfungselemente bevorzugt zu nennen sind.

Zur Aufbringung dieser Dämpfungselemente auf der mit einem Gelenkzapfen versehenen Gehäuseseite des Gehäuses wird vorgeschlagen, im Gehäuse Aussparungen vorzusehen, in die diese Dämpfungselemente eingelassen werden können. Diese Dämpfungselemente

können zumindest teilweise aus einem Elastomer bestehen oder auch aus einer Kombination aus Kunststoff und daran angespritztem Elastomer.

Des Weiteren können die Dämpfungselemente direkt am Gehäuse anvulkanisiert oder angeklebt werden können.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Dämpfungselemente jeweils in eine Aussparung auf der mit einem Gelenkzapfen versehenen Gehäuseseite des Gehäuses einzupressen, wobei auch hier ein metallischer Einsatz vorteilhaft sein kann, der den Dämpfungselementen zusätzliche Formstabilität verschafft. Außerdem können die Aussparungen wiederum Hinterschneidungen aufweisen, die einen besseren Sitz der eingesetzten Dämpfungselemente erzeugen.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind.

Es stellen dar:

Figur 1: Seitenansicht eines Axialkugelgelenks mit Anschlagdämpfung;

Figur 2: Längsschnitt durch das Axialkugelgelenk aus FIG. 1;

Figur 3: Längsschnitt durch das Gehäuse mit einem federnd ausgebildeten

Dämpfungselement; Figur 4: Längsschnitt durch das Gehäuse mit einem Dämpfungselement, bestehend aus einer Kombination aus einem Kunststoffring und anvulkanisiertem

Elastomer; Figur 5: Aufsicht auf ein Gehäuse mit anvulkanisierten segmentartigen

Dämpfungselementen; Figur 6: Aufsicht auf ein Gehäuse mit einer Vielzahl von eingesetzten runden

Dämpfungselementen; Figur 7: Längsschnitt durch das Gehäuse aus FIG 6.

Die Figur 1 zeigt eine seitliche Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Axialkugelgelenkes 1. Dieses besteht zunächst aus einem Gehäuse 2, welches an der unteren Seite einen Gehäusezapfen 3 aufweist. Im Gehäuse 2 befindet sich eine in der seitlichen Ansicht nicht sichtbare Lagerschale, in die eine nur teilweise sichtbare Gelenkkugel 4 mit einem Gelenkzapfen 5 eingesetzt ist. Der Gelenkzapfen ragt durch eine öffnung des Gehäuses 2 aus dem Gehäuse 2 heraus An der unteren Seite des Gehäuses 2, welche der vom Gelenkzapfen 5 durchragten öffnung des Gehäuses 2 gegenüberliegt, ist an der Außenseite ein ringförmiges Dämpfungselement 7 in einen hier nicht sichtbaren Absatz beziehungsweise eine Schulter eingesetzt.

Wird das erfindungsgemäß ausgebildete Axialkugelgelenk 1 in einem Lenkgetriebe verwendet, kann der maximale Ausschlag durch einen mechanischen Anschlag des Gehäuses 2 begrenzt werden. Hierbei verhindert das Dämpfungselement 7 einen harten Anschlag. Als mechanischer Anschlag wir dabei in der Regel das Lenkgetriebegehäuse verwendet. Die mechanische Belastung der Bauteile der gesamten Lenkung wird durch die Verwendung des Dämpfungselementes stark reduziert, wobei auch die Geräuschbildung verringert wird. Durch den erfindungsgemäß einfachen Aufbau des Axialkugelgelenkes 1 mit der integrierten Dämpfung durch den Einsatz eines oder mehrerer Dämpfungselemente am Gehäuse des Axialkugelgelenkes lässt sich somit eine wirkungsvolle Anschlagdämpfung auf einfache und preisgünstige Weise verwirklichen.

Die Figur 2 zeigt das Axialkugelgelenk 1 aus Figur 1 im Längsschnitt. In dieser Schnittzeichnung lässt sich der Aufbau des Axialkugelgelenkes 1 besser erkennen. Die Figur 2 zeigt ein Gehäuse 2 mit angesetztem Gehäusezapfen 3. Im Gehäuse 2 befindet sich die Gelenkkugel 4, die in einen Gelenkzapfen 5 übergeht. Zwischen Gehäuse 2 und Gelenkkugel 4 befindet sich eine Lager schale 6, die für einen sauberen Sitz der Gelenkkugel 4 im Gehäuse 2 sorgt. Grundsätzlich wird durch die Lagerschale 6 auch eine gewisse Dämpfung erzeugt, jedoch kann diese Dämpfung nicht die Funktion des Dämpfungselementes 7 vollständig übernehmen. Dieses Dämpfungselement 7 ist als ringförmiger Wulst ausgebildet, wobei für den besseren Sitz des Dämpfungselementes 7 auf

dem Absatz 12 des Gehäuses 2 zusätzlich eine Metalleinlage 11 sorgt, die fest auf den Absatz 12 aufgepresst ist.

In diesem Schnitt durch das Gehäuse 2 ist zusätzlich zu erkennen, dass zwischen dem Gehäusezapfen 3 und dem Dämpfungselement 7 eine zusätzliche Fläche 8 vorgesehen ist, die bei einer zu starken Einfederung des Dämpfungselementes als zusätzliche Anschlagsfläche dienen kann.

In den Figuren 3 und 4 sind zwei unterschiedliche Ausführungen ringförmiger Dämpfungselemente 7 im Schnitt dargestellt.

So zeigt die Figur 3 eine Ausführung eines Dämpfungselementes 7 als Kunststoffring, der v- förmig ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung ermöglicht sich eine elastische Verformung des Dämpfungselementes ohne die Verwendung eines Elastomers. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, derartige Dämpfungselemente beispielsweise aus Kunststoff herzustellen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, ein solches Dämpfungselement bei stärkerer Belastung aus einem Federstahl oder ähnlichem auszubilden.

In der Figur 4 ist als Dämpfungselement 7 eine Kombination zwischen einem Kunststoffring 9 und einem darauf aufvulkanisiertem Elastomer 10 dargestellt. Der Kunststoffring 9 dient dabei für den festen Sitz auf dem Absatz am Gehäuse 2, während der Elastomeranteil 10 die eigentliche Dämpfungsarbeit, also die elastische Verformung beim Anschlag übernimmt. Ergänzend ist in dieser Ausbildung gezeigt, dass der Absatz eine konische Form 14 aufweist, die zusätzlich für einen verbesserten Sitz des gesamten Dämpfungselementes, insbesondere des Kunststof f ringe s 9 sorgt.

Es wird darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung auch mehrere konzentrisch angeordnete ringförmige Dämpfungselemente am Gehäuse eines Axialkugelgelenkes verwendet werden können.

Während in den Figuren 1 bis 4 jeweils ringförmige ausgebildete Dämpfungselemente dargestellt wurden, zeigen die Figuren 5 bis 7 zwei Ausführungsvarianten von mehreren nicht ringförmig ausgebildeten Dämpfungselementen, die auf der zapfenseitigen Gehäusefläche 8 des Gehäuses 2 angeordnet sind.

Die Figur 5 zeigt eine Ausführung eines Gehäuses 2 mit drei kreissegmentartig ausgebildeten Dämpfungselementen 13, die auf einer Gehäusefläche 8 konzentrisch um den Gehäusezapfen angeordnet auf der Gehäuseoberfläche aufvulkanisiert sind. Eine solche Ausführung ist besonders einfach und preisgünstig herstellbar.

Die Figur 6 zeigt ebenfalls ein Gehäuse 2 in axialer Aufsicht von der Seite des Gehäusezapfens 3 ausgesehen, wobei auf der Gehäusefläche 8 eine Vielzahl von kreisrund aussehenden Dämpfungselementen 13 in jeweils einer Aussparung eingesetzt sind. Diese Aussparungen sind besser erkennbar in der Figur 7, die einen Querschnitt des Gehäuses der Figur 6 darstellt. Hier sind die einzelnen Aussparungen 15, in die die Dämpfungselemente 13 eingesetzt werden, gut erkennbar. Zusätzlich verfügen diese Aussparungen 15 über Hinterschneidungen 14, in die sich die eingesetzten Dämpfungselemente 13 zusätzlich verklemmen können und dadurch einen sehr festen Sitz in der Aussparung erreicht.

Es wird darauf hingewiesen, dass solche Hinterschneidungen auch einfach in Verbindung mit den ringförmig ausgebildeten Dämpfungselementen, wie sie in den Figuren 1 bis 4 gezeigt sind, möglich sind und dadurch auch ein verbesserter Sitz der ringförmig ausgebildeten Dämpfungselemente bewirkt werden kann.

Obwohl in den dargestellten bevorzugten Beispielen die Dämpfungselemente alle zumindest teilweise aus einem Elastomer bestehen, soll der Gegenstand der Erfindung sich nicht hierauf beschränken. So liegt es auch im Rahmen der Erfindung, sowohl das ringförmig um den Gehäusezapfen angeordnete Dämpfungselement oder auch die Mehrzahl von einzelnen um den Gehäusezapfen angeordneten Dämpfungselemente als ausschließlich metallisch

ausgebildete Federelemente, zum Beispiel als Tellerfedern, andere federnd ausgebildete Einsätze oder ringförmige Federelemente, auszugestalten.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung eine mechanische Umkehr der Funktionen der einzelnen mechanischen Elemente der Erfindung zu bewirken.

Bezugszeichenliste

1 Axialkugelgelenk

Gehäuse

3 Gehäusezapfen

4 Gelenkkugel

5 Gelenkzapfen

6 Lagerschale

7 Dämpfungselement

8 Gehäusefläche

9 Kunststoffring

10 Elastomer

11 metallischer Einsatz

12 Absatz

13 Dämpfungselemente

14 Hinterschneidung

15 Aussparung