DE1287373B - Device for setting the frictional torque for bearings that can be pivoted in all directions - Google Patents
Device for setting the frictional torque for bearings that can be pivoted in all directionsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung des Reibungsmomentes bei allseitig schwenkbaren Lagerungen, insbesondere bei Achsschenkellagerungen für Kraftfahrzeuge.The invention relates to a device for adjusting the frictional torque with bearings that can be swiveled in all directions, especially with stub axle bearings for Motor vehicles.
Im allgemeinen soll eine Lagerung möglichst leichtgängig sein, d. h. das Reibungsmoment soll möglichst klein sein. Ein größeres Reibungsmoment ergibt höhere Reibleistung und damit Vergrößerung der unerwünschten Verluste.In general, storage should be as smooth as possible, i. H. the frictional torque should be as small as possible. A larger frictional torque results in higher frictional power and thus an increase in undesired losses.
Es gibt jedoch bestimmte Lagerungsfälle, z. B. die Lagerung des Achsschenkels von Kraftfahrzeugen, die ein größeres Reibungsmoment verlangen. Eine Vergrößerung des Reibungsmomentes erhöht nämlich neben den Leistungsverlusten, die bei niedrigen Drehzahlen, insbesondere bei den in Achsschenkellagerungen herrschenden geringen Pendel- und Schwenkbewegungen, vernachlässigbar klein sind, auch die Dämpfungsfähigkeit der Lagerung. Im Fahr-betrieb eines Kraftfahrzeuges entstehen, bedingt durch Unebenheiten der Fahrbahn, Schwingungen in der Achsschenkellagerung, die sich in einem Flattern der vom Achsschenkel gehaltenen Räder bemerkbar machen. Diese unerwünschten Flatterbewegungen, die das Fahrverhalten des betreffenden Fahrzeuges ungünstig beeinflussen und die Fahrsicherheit in Frage stellen, können bei erhöhter Dämpfungsfähigkeit, also größerem Reibungsmoment, der Lagerung gar nicht erst entstehen bzw. klingen, wenn sie schon vorhanden sind, sehr schnell wieder ab.However, there are certain storage cases, e.g. B. the storage of the steering knuckle of motor vehicles that require a larger frictional torque. An enlargement of the frictional torque increases namely in addition to the power losses that at low Speeds, especially with the low ones prevailing in the steering knuckle bearings Pendulum and swivel movements, which are negligibly small, also the damping capacity of storage. When a motor vehicle is being driven, this occurs due to unevenness the road surface, vibrations in the stub axle bearings, resulting in a flutter of the wheels held by the steering knuckle. These unwanted fluttering movements which have an unfavorable influence on the driving behavior of the vehicle concerned and which Driving safety can be questioned with increased damping capacity, i.e. greater Frictional torque of the bearing does not even arise or sound, if it already does are present, fall off again very quickly.
Andererseits darf das Reibungsmoment der Achsschenkellagerung aber auch nicht zu groß sein, denn je größer das Reibungsmoment ist, desto schwerer läßt sich die Lenkung betätigen. Es muß deshalb ein bestimmtes Reibungsmoment -in der Achsschenkellagerung eingestellt werden können, bei dem sowohl das Dämpfungs- als auch das' Lenkverhalten optimalsind.On the other hand, the frictional torque of the steering knuckle bearing must not be too great, because the greater the frictional torque, the more difficult it is to operate the steering. It must therefore be possible to set a certain frictional torque in the steering knuckle bearing at which both the damping and the steering behavior are optimal.
Nachstellbare Achsschenkellagerungen sind bekannt. Die Nachstellbarkeit dieser bekannten Achsschenkellagerungen bezieht sich jedoch nur auf das Einstellen des Spieles (französisches Patent 379 555) bzw. die Einstellung des Radsturzes (USA.-Patent 2 923 555); das Reibungsmomeht läßt sich jedoch bei diesen Achsschenkellagerungen nicht ohne weiteres variieren.Adjustable stub axle bearings are known. The adjustability of these known steering knuckle bearings, however, only relates to the setting of the game (French patent 379 555) or the setting of the camber (US patent 2 923 555); however, the friction torque cannot easily be varied with these stub axle bearings.
Eine Einflußnahme auf die Gängigkeit, d. h. das Reibungsmoment, soll bei einer bekannten Vorrichtung zur Abstützung der Radgelenke gelenkter Fahrzeugräder vorhanden sein (deutsches Gebrauchsmuster 1857 359). Doch ist diese Einstellung der Gängigkeit des in der Vorrichtung verwendeten Kugelgelenks nur dadurch denkbar, daß beim Zusammenbau des Kugelgelenks Guinmiringe verschiedener Abmessung in das den Kugelzapfen umfassende Blechgehäuse eingelegt werden. Eine bestimmte und feinfühlige Einstellung des Reibungsmomentes, insbesondere nach dem Zusammenbau, ist damit nicht zu erreichen.An influence on the mobility, d. H. the frictional torque should be present in a known device for supporting the wheel joints of steered vehicle wheels (German utility model 1857 359). However, this setting of the ease of movement of the ball joint used in the device is only conceivable in that when assembling the ball joint, guinmirings of different dimensions are inserted into the sheet metal housing surrounding the ball stud. A specific and sensitive setting of the frictional torque, especially after assembly, cannot be achieved with it.
Zum Stand der Technik gehört auch ein Kugelgelenk, dessen Gängigkeit mit Hilfe eines in das Gehäuse eingeschraubten Ringes mit konischer Innenbohrung eingestellt wird (deutsches Gebrauchsmuster 1826 871). Die Gängigkeit dieses Kugelgelenks ist jedoch nicht unter den durch die Reibung in der Lagerschale gegebenen Wert einstellbar.The state of the art also includes a ball joint, the mobility of which is adjusted with the aid of a ring screwed into the housing with a conical inner bore (German utility model 1826 871). However, the mobility of this ball joint cannot be adjusted below the value given by the friction in the bearing shell.
Die Spieleinstellbarkeit eines anderen bekannten Kugelgelenks erfolgt durch eine Schraube über eine kugelig gewölbte Stützschale (Gebrauchsmuster Nr. 9 345 des Amtes für Erfindungs- und Patentweson), oder es ist ein an den kugeligen Teil des Kugelzapfens durch Schrauben und Federn anpreßbar pfannenähnliches Teil vorgesehen, womit ebenfalls durch Verschleiß entstandenes Spiel beseitigt werden soll (USA.-Patente 1543 186 und 1822 479; französisches Patent 806 438). Schließlich ist eine Anzahl weiterer Kugelgelenke bekannt, deren selbsttätige Spielnachstellbarkeit durch Federn gewährleistet ist. Bei diesen bekannten Kugelgelenken ist es jedoch nicht möglich, das Reibungsmoment ohne große Umstände insbesondere nach dem Zusammenbau zu verändern oder bis herab zu einem sehr kleinen Wert einzustellen. Das Reibungsmoment wird vielmehr beim Anpressen des pfannenähnlichen Teiles an die Kugel des Kugelbolzens vergrößert.Another known ball-and-socket joint can be adjusted for play by means of a screw via a spherically arched support shell (utility model No. 9 345 of the Office for Invention and Patent Weson), or a socket-like part is provided that can be pressed onto the spherical part of the ball pivot by means of screws and springs, with which play caused by wear should also be eliminated (USA patents 1 543 186 and 1822 479; French patent 806 438). Finally, a number of other ball joints are known whose automatic play adjustment is ensured by springs. In the case of these known ball joints, however, it is not possible to change the frictional torque without great difficulty, in particular after assembly, or to set it down to a very small value. Rather, the frictional torque is increased when the socket-like part is pressed against the ball of the ball pin.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es jederzeit möglich ist, ein ganz bestimmtes Reibungsmoment bei allseitig schwenkbaren Lagerungen, insbesondere bei Achsschenkellagerungen von Kraftfahrzeugen, feinfühlig und stufenlos einzustellen und dieses Reibungsmoment jederzeit,leich ' t zu verändern, und zwar herab bis zu einem sehr kleinen Wert.The invention has set itself the object to provide a device with which it is possible at any time, a very specific friction torque at all sides pivotable bearings, especially at kingpin bearings of motor vehicles, sensitively and continuously adjust and this moment of friction at any time, facilitated 't change down to a very small value.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in einer Büchse mit höchstens halbhohlkugeliger Gleitfläche angeordneter kugeliger Gleitkörper mittels einer zentral in der Gleitfläche angeordneten Spurpfanne entgegen der Richtung der auf die Lagerung einwirkenden Kfaft von der halbhohlkugeligen Gleitfläche abbebbar ist, wobei der größte Durchmesser der wirksamen Spurpfannenfläche, in Richtung senkrecht zur Verschieberichtung gemessen, wesentlich kleiner ist als der in gleicher Richtung gemessene größte Durchmesser der halbhohlkugeligen Gleitfläche.This object is achieved in that a in one Bush with a spherical sliding body arranged at most with a semi-spherical sliding surface counter to the direction by means of a track socket arranged centrally in the sliding surface the Kfaft acting on the bearing can be quivered from the hemispherical sliding surface is, where the largest diameter of the effective track pan area, in the direction perpendicular measured in relation to the direction of displacement, is significantly smaller than that in the same direction measured largest diameter of the hemispherical sliding surface.
Für die weiteren, in den Unteransprüchen genannten Merkmale wird Schutz nur im Zusammenhanmit dem Hauptanspruch begehrt.Protection is given for the other features mentioned in the subclaims Desired only in connection with the main claim.
Die Erfindung soll nun an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer' Achsschenkellagerung bei Vorderrädern von Kraftfahrzeugen (gezeigt ist nur eine Lagerstelle) nachfolgend näher beschrieben werden.The invention will now be based on what is shown in the drawing Exemplary embodiment of a 'stub axle bearing in front wheels of motor vehicles (only one bearing point is shown) will be described in more detail below.
Die übertragung der sich auf Grund des Fahrzeuggewichts ergebenden Axialkraft (dargestellt durch den Pfeil A) vom Querlenker 1 auf den Achssehenkel 2 erfolgt über die Kugel 3. Die Kugel 3 sitzt in der Ausnehmung 4 des Querlenkers 1 derart fest, daß keine Gleitbewegungen zwischen der Kugel 3 und der Ausnehmung 4 stattfinden können. Damit dieser Festsitz erreicht wird, kann die Kugel 3, eventuell unter plastischer Verformung des Randes der Ausnehmung 4, in diese eingepreßt werden, oder die Kugel 3 wird durch ein bekanntes Verbindeverfahren, z. B. durch Kleben, fest in der Ausnehmung 4 verankert. Statt der Kugel 3 kann aber z. B. auch ein im Querlenker 1 verschraubter Kugelzapfen od. dgl. verwendet werden.The transmission of the axial force resulting from the vehicle's weight (shown by arrow A) from the wishbone 1 to the steering knuckle 2 takes place via the ball 3. The ball 3 is seated in the recess 4 of the wishbone 1 in such a way that no sliding movements between the ball 3 and the recess 4 can take place. So that this tight fit is achieved, the ball 3, possibly with plastic deformation of the edge of the recess 4, can be pressed into this, or the ball 3 is made by a known joining process, e.g. B. by gluing, firmly anchored in the recess 4. Instead of the ball 3 , however, z. B. also a ball stud screwed into the wishbone 1 or the like. Can be used.
Die Kugel 3 ruht in einer mittels Schrauben (gezeichnet sind nur deren Mittellinien 5) am Achsschenkel 2 befestigten Büchse 6 mit hohlkugeliger Gleitfläche 7, die die Kugel 3 bis zu deren Äquator umfaßt. Koaxial zur Wirkungslinie der Axialkraft A weist die Büchse 6 eine Bohrung 8 auf, in der eine Spurpfanne 9 angeordnet ist. Die Spurpfanne 9 ist in Richtung der Wirkungslinie der Axialkraft A verschiebbar, wobei ihre Stellung in der Bohrung 8 der Büchse 6 mit Hilfe der Stellschraube 10 erhalten wird. Die Büchse 6 ist am die Stellschraube 10 aufnehmenden Ende geschlitzt. Der Schlitz 11 kann durch eine Schraube 12 verengt und dadurch die Stellschraube 10 gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert werden. Zwischen Spurpfanne 9 und Stellschraube 10 sind zweckmäßigerweise Federn 13, im Ausführungsbeispiel Tellerfedern, die durch den zylindrischen Zapfen 14 der Stellschraube 10 zentriert werden, eingelegt, um bei im Fahrbetrieb auftretenden Stößen in Richtung der Axialkraft A den von der Spurpfanne 9 aufgenommenen Axialkraftanteil im Hinblick auf die Tragfähigkeit der Spurpfanne 9 zu begrenzen. Gegen Eindringen von Schmutz bzw. Austreten von Schmiermittel schützen eine in eine umlaufende Nut 15 in der Büchse 6 eingeschnappte Kappe 16 und ein zwischen Querlenker 1 und Achsschenkel 2 bzw. Büchse 6 eingelegter Dichtungsring 17. Schließlich ist noch eine Nachstellmöglichkeit der Büchse 6 und damit der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung in Richtung der Wirkungslinie der Axialkraft A dadurch gegeben, daß zwischen dem Flansch 18 der Büchse 6 und dem Achsschenkel 2 auswechselbare kalibrierte Bleche 19 od. dgl. eingelegt sind.The ball 3 rests in a sleeve 6 with a hollow spherical sliding surface 7 which is fastened to the steering knuckle 2 by means of screws (only their center lines 5 are drawn) and which surrounds the ball 3 up to its equator. Coaxially to the line of action of the axial force A , the bush 6 has a bore 8 in which a track socket 9 is arranged. The track socket 9 is displaceable in the direction of the line of action of the axial force A , its position in the bore 8 of the bush 6 being obtained with the aid of the adjusting screw 10 . The sleeve 6 is slotted at the end receiving the adjusting screw 10. The slot 11 can be narrowed by a screw 12 and the adjusting screw 10 can thereby be secured against unintentional loosening. Between trace pan 9 and screw 10 are expediently springs 13, in the embodiment, plate springs which are centered by the cylindrical pin 14 of the screw 10, inserted in order for the driving operation shocks occurring in the direction of the axial force A picked up by the track pan 9 Axialkraftanteil with respect to to limit the load-bearing capacity of the track socket 9. Against the penetration of dirt and leakage of lubricant to protect a snapped into a circumferential groove 15 in the sleeve 6 cap 16 and an engaged between wishbone 1 and the steering knuckle 2 and bushing 6 sealing ring 17. Finally, another adjustment facility of the can 6, and thus the entire device according to the invention in the direction of the line of action of the axial force A given that between the flange 18 of the sleeve 6 and the steering knuckle 2 exchangeable calibrated metal sheets 19 or the like are inserted.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: Bekanntlich ist das Reibungsmoment direkt proportional der Reibungskraft und dem Abstand des Angriffspunktes dieser Reibungskraft von der Drehachse. Die Reibungskraft ist um so größer, je größer die Normalkraft ist, wobei unter Normalkraft die senkrecht (normal) zur Gleitfläche gerichtete Belastungskraft bzw. deren Normalkomponente zu verstehen ist. Das heißt, bezogen auf das vorliegende Ausführungsbeispiel: Je größer die auf die hohlkugelige Gleitfläche 7 der Büchse 6 wirkende Axialkraft ist, desto größer sind auch die normal zur Gleitfläche 7 gerichteten Axialkraftkomponenten und desto größer ist folglich die Reibungskraft. Wenn die Spurpfanne 9 nicht in Berührung mit der Kugel 3 steht, wird die gesamte Axialkraft A von der hohlkugeligen Gleitfläche 7 der Büchse 6 aufgenommen und das Reibungsmoment ist maximal.The mode of operation of the device according to the invention is as follows: It is known that the frictional torque is directly proportional to the frictional force and the distance between the point of application of this frictional force and the axis of rotation. The greater the normal force, the greater the frictional force, whereby normal force is understood to mean the load force directed perpendicularly (normal) to the sliding surface or its normal component. That is, based on the present embodiment: the greater the axial force acting on the spherical sliding surface 7 of the bush 6 , the greater the axial force components directed normal to the sliding surface 7 and consequently the greater the frictional force. When the track socket 9 is not in contact with the ball 3 , the entire axial force A is absorbed by the spherical sliding surface 7 of the bush 6 and the frictional torque is at a maximum.
Wird nun die Spurpfanne mit Hilfe der Stellschraube 10 in Richtung der Axialkraft A zur Kugel 3 hin verschoben, so übernimmt sie einen Teil der Axialkraft A, bis - bei entsprechender Anstellung - die gesamte Axialkraft A von der Spurpfanne 9 aufgenommen wird, die hohlkugelige Gleitfläche 7 also vollständig von der Axialkraft A entlastet ist. In diesem Fall sinkt das Reibungsmoment in der Lagerung bis auf den geringen Wert des Reibungsmomentes in der Spurpfanne 9 ab; das Reibungsmoment der Lagerung erreicht also sein Minimum. Damit das Reibungsmoment möglichst klein wird, ist der Krümmungsradius der sphärischen Gleitfläche der Spurpfanne 9 nach einem weiteren Merkmal der Erfindung geringfügig größer als der Radius der Kugel 3. Zwischeneinstellungen des Reibungsmomentes der Lagerung, d. h. Aufteilung der Axialkraft A in beliebigem Verhältnis auf die hohlkugelige Gleitfläche 7 und die Spurpfanne 9, sind mit Hilfe der erfindungs-. "emäßen a Vorrichtung leicht möglich.If the track socket is now shifted towards the ball 3 in the direction of the axial force A with the aid of the adjusting screw 10 , it takes over part of the axial force A until - with the appropriate adjustment - the entire axial force A is absorbed by the track socket 9 , the hollow spherical sliding surface 7 is thus completely relieved of the axial force A. In this case, the frictional torque in the storage drops down to the low value of the frictional torque in the track socket 9 ; the frictional moment of the storage thus reaches its minimum. In order for the frictional moment to be as small as possible, the radius of curvature of the spherical sliding surface of the track socket 9 is, according to a further feature of the invention, slightly larger than the radius of the ball 3 . H. Distribution of the axial force A in any ratio between the spherical sliding surface 7 and the track socket 9 are possible with the aid of the invention. "A device would easily be possible.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Anstellung der Spurpfanne 9 derart vorzunehmen, daß die Gleitfläche 7 der Büchse 6 nicht völlig von der Axialkraft entlastet wird, da eine völlige Entlastung der Gleitfläche 7 zu einem instabilen Verhalten der Lagerung in radialer Richtung, d. h. senkrecht zur Axialkraft A, führen würde.It has proven to be advantageous to make the adjustment of the track socket 9 in such a way that the sliding surface 7 of the bush 6 is not completely relieved of the axial force, since a complete relief of the sliding surface 7 leads to an unstable behavior of the bearing in the radial direction, d. H. perpendicular to the axial force A.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen insbesondere darin, daß das Reibungsmoment einer Lagerung, insbesondere einer Achsschenkellagerung, jederzeit feinfühlig und stufenlos in den vorgegebenen Grenzen (Reibungsmoment maximal, wenn die Spurpfanne keine Axialkraft aufnimmt, und minimal, wenn die Spurpfanne die gesamte Axialkraft aufnimmt) eingestellt werden kann. Dadurch läßt sich bei gegebenen Betriebsverhältnissen ein optimales Verhalten der Lagerung, bei Achsschenkellagerungen insbesondere in bezug auf die Lenk- und Dämpfungseigenschaften, erreichen.The advantages of the device according to the invention exist in particular in that the frictional torque of a bearing, in particular a stub axle bearing, always sensitive and infinitely variable within the specified limits (maximum friction torque, when the track socket does not absorb any axial force, and minimally when the track socket absorbs the entire axial force) can be adjusted. This allows for given operating conditions an optimal behavior of the bearing, with steering knuckle bearings in particular with regard to the steering and damping properties.
Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf die im Ausführungsbeispiel gezeigte Achsschenkellagerung beschränkt, sondern läßt sich vorteilhaft auch bei anderen Lagerungen anwenden.Of course, the device according to the invention is not open limited the stub axle bearing shown in the embodiment, but leaves can also be used advantageously for other types of storage.
Claims (1)
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