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Dokumentenidentifikation DE10163559A1 07.08.2003
Titel Kugelzapfen
Anmelder ZF Lemförder Metallwaren AG, 49448 Lemförde, DE
Erfinder Diener, André, 49086 Osnabrück, DE
DE-Anmeldedatum 21.12.2001
DE-Aktenzeichen 10163559
Offenlegungstag 07.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.08.2003
IPC-Hauptklasse B62D 27/02
Zusammenfassung Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für das Befestigen einer Gasdruckfeder an der Karosserie oder an einem Karosseriebauteil, mit einem Anschlussteil (2) und einem Kugelzapfen (1), der einen Lagerkörper (3) und einen fest mit diesem verbundenen Anschlusszapfen (4) aufweist, welcher über eine Schraubverbindung fest mit dem Anschlussteil (2) verbunden ist, wobei zum Ausbilden der Schraubverbindung als dichtende Verbindung ein in eine Bohrung (9) eingeschraubter Konus (7) vorgesehen ist, dessen maximaler Durchmesser größer als der Innendurchmesser der Bohrung (9) ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für das Befestigen einer Gasdruckfeder an der Karosserie oder an einem Karosseriebauteil, mit einem Anschlussteil und einem Kugelzapfen, der einen Lagerkörper und einen fest mit diesem verbundenen Anschlusszapfen aufweist, welcher über eine Schraubverbindung fest mit dem Anschlussteil verbunden ist sowie Kugelzapfen für ein Kugelgelenk eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für das Befestigen einer Gasdruckfeder an der Karosserie oder an einem Karosseriebauteil, mit einem Lagerkörper und einem mit diesem fest verbundenen und mit einem Außengewinde versehenen Anschlusszapfen.

Eine derartige Baugruppe und ein derartiger Kugelzapfen sind aus dem Stand der Technik bekannt. In der Regel ist dabei das Anschlussteil mit einer Bohrung versehen, durch die hindurch sich der Kugelzapfen mit seinem mit einem Gewinde versehenen Anschlusszapfen erstreckt. An der dem Lagerkörper abgewandten Seite des Anschlussteils tritt der Anschlusszapfen mit dem Gewinde aus der Bohrung heraus und ist dort mit einer Mutter verschraubt. Damit beim Verschrauben des Kugelzapfens dieser nicht zu weit in das Anschlussteil hineingezogen wird, ist häufig zwischen dem Lagerkörper und dem Gewinde ein Ringbund an dem Kugelzapfen vorgesehen, der auf der der Mutter abgewandten Seite des Anschlussteils als Widerlager dient.

Derartige Baugruppen weisen den Nachteil auf, dass im Verbindungsbereich von Kugelzapfen und Anschlussteil Feuchtigkeit in das Anschlussteil eindringen kann, was zu einer unerwünschten Korrosion führt.

Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, eine dichtende Verbindung zwischen dem Anschlussteil und dem Kugelzapfen zu schaffen, die ein Eindringen von Feuchtigkeit verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Baugruppe mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch einen Kugelzapfen mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.

Die erfindungsgemäße Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für das Befestigen einer Gasdruckfeder an der Karosserie oder an einem Karosseriebauteil weist ein Anschlussteil und einen Kugelzapfen mit einem Lagerkörper und einem fest mit diesem verbundenen Anschlusszapfen auf, welcher über eine Schraubverbindung fest mit dem Anschlussteil verbunden ist. Dabei ist zum Ausbilden der Schraubverbindung als dichtende Verbindung ein in eine Bohrung eingeschraubter Konus vorgesehen, dessen maximaler Durchmesser größer als der Innendurchmesser der Bohrung ist.

Bei der Montage der erfindungsgemäßen Baugruppe wird der Konus mit seinem kleinsten Durchmesser voran solange in die Bohrung eingeschraubt, bis die Mantelfläche des Konus gegen die Innenwandung der Bohrung drückt und eine plastische Verformung der Bohrung und/oder des Konus eintritt. Vor den Einschraubvorgang ist dafür entweder an dem Konus und/oder in der Bohrung ein Außengewinde bzw. Innengewinde vorgesehen. Der Konus und die Innenwandung der Bohrung schmiegen sich beim Einschrauben im gegenseitigen Berührungsbereich aneinander an, so dass eine spaltfreie und dichtende, insbesondere feuchtigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Anschlusszapfen und dem Anschlussteil ausgebildet wird. Spaltfrei bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Zwischenräume zwischen der Mantelfläche des Konus und der Innenwandung der Bohrung mit beim Verformen verdrängtem Material aufgefüllt sind. Dies hat ferner eine Selbstsicherung der Verbindung von Anschlusszapfen und Anschlussteil zur Folge.

Der Konus kann an dem Anschlussteil vorgesehen sein, wobei der Konus zum Ausbilden der feuchtigkeitsdichten Verbindung in die in dem Anschlusszapfen vorgesehene Bohrung eingeschraubt ist. Bevorzugt bildet der Konus aber den von dem Lagerkörper abgewandten Endbereich des Anschlusszapfens, wobei die Bohrung in dem Anschlussteil vorgesehen ist. Der Anschlusszapfen ist dafür im Bereich des Konus sich in Richtung seines freien Endes verjüngend ausgebildet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein auf dem Konus verlaufendes (konisches) Außengewinde vorgesehen, dessen minimaler Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung ist. Dadurch wird ein besonders einfaches Einschrauben des Konus in die Bohrung möglich. Bevorzugt ist dabei der maximale Durchmesser des Außengewindes vor dem Einschrauben größer als der Innendurchmesser der Bohrung.

Damit der Konus bei der Montage möglichst schnell formschlüssig in die Bohrung eingreift, kann ein Innengewinde in der Bohrung ausgebildet sein. Nach einer ersten Alternative ist das Außengewinde aber ein selbstschneidendes Gewinde, wobei das Material des Konus härter als das Material ist, in dem die Bohrung ausgebildet ist. In diesem Fall kann darauf verzichtet werden, vor der Montage der Baugruppe ein Innengewinde in der Bohrung auszubilden. Ferner wird gemäß dieser Ausführungsform beim Einschrauben des Konus in die Bohrung eine Verformung des Konus weitgehend vermieden.

Nach einer zweiten Alternative ist das in der Bohrung ausgebildete Innengewinde ein selbstschneidendes Gewinde, wobei das Material, in dem die Bohrung ausgebildet ist, härter als das Material des Konus ist. In diesem Fall kann darauf verzichtet werden, vor der Montage der Baugruppe ein Außengewinde auf dem Konus auszubilden. Ferner wird gemäß dieser Ausführungsform beim Einschrauben des Konus in die Bohrung eine Verformung des die Bohrung umgebenden Materials weitgehend vermieden.

An dem Anschlusszapfen ist bevorzugt ein Bund vorgesehen, der als Anschlag beim Festschrauben des Kugelzapfens an dem Anschlussteil dienen kann.

Zur einfacheren Montage kann der Bund mit einer Schlüsselfläche versehen sein, so dass der Anschlusszapfen z. B. mit einem Maulschlüssel an dem Anschlussteil festschraubbar ist.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Kugelzapfen für ein Kugelgelenk eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für das Befestigen einer Gasdruckfeder an der Karosserie oder an einem Karosseriebauteil geschaffen, mit einem Lagerkörper und einem mit diesem fest verbundenen und mit einem Außengewinde versehenen Anschlusszapfen, wobei der Anschlusszapfen im Bereich des Außengewindes sich in Richtung seines freien Endes verjüngend ausgebildet ist.

Wird der erfindungsgemäße Kugelzapfen in ein Anschlussteil eingeschraubt, so kann ebenfalls eine dichtende Verbindung zwischen dem Kugelzapfen und dem Anschlussteil geschaffen werden, in dem der Anschlusszapfen mit seinem freien Ende voran so lange in eine in dem Anschlussteil vorgesehene Bohrung hineingeschraubt wird, bis eine plastische Verformung bzw. Aufweitung der Bohrung rings des Außengewindes auftritt, und sich ein Teil des bei der Aufweitung verdrängten Materials rings der Bohrung dichtend an den Anschlusszapfen anschmiegt, wodurch eine spaltfreie, insbesondere feuchtigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Kugelzapfen und dem Anschlussteil ausgebildet wird.

Der erfindungsgemäße Kugelzapfen kann wie der Kugelzapfen nach der erfindungsgemäßen Baugruppe weitergebildet werden. Bevorzugt ist dabei das Außengewinde allerdings ein selbstschneidendes Gewinde und das Material des Anschlusszapfens härter als das Material des Anschlussteils in dem Bereich, in dem die Bohrung ausgebildet ist.

Das Verwenden des erfindungsgemäßen Kugelzapfens zum Ausbilden einer Schraubverbindung mit einem mit einer Bohrung versehenen Anschlussteil führt somit zu einer dichtenden Verbindung zwischen dem Anschlussteil und dem Kugelzapfen, sofern der Innendurchmesser der Bohrung vor der Montage geringer als der maximale Außengewindedurchmesser des Kugelzapfens ist.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe mit einem erfindungsgemäßen Kugelzapfen vor dem Zusammenbau und

Fig. 2 die Ausführungsform nach Fig. 1 nach dem Zusammenbau,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe mit einem erfindungsgemäßen Kugelzapfen nach dem Zusammenbau und

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe nach dem Zusammenbau.

Aus Fig. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe mit einem erfindungsgemäßen Kugelzapfen 1 vor der Montage ersichtlich, der in ein nur teilweise dargestelltes Anschlussteil 2 einzuschrauben ist. Der Kugelzapfen 1 weist einen zumindest teilweise kugelförmig ausgebildeten Lagerkörper 3 und einen fest mit diesem verbundenen Anschlusszapfen 4 auf. Der Anschlusszapfen 4 ist einstückig mit dem Lagerkörper 3 verbunden und erweitert sich hinsichtlich seines Durchmessers mit zunehmendem Abstand von dem Lagerkörper 3 zu einem zylinderförmigen Ringbund S. Am Umfang des Ringbunds 5 ist eine Schlüsselfläche 6 ausgebildet, die das Einschrauben des Kugelzapfens 1 in das Anschlussteil 2 über einen Maulschlüssel (nicht gezeigt) ermöglicht, wobei der Ringbund 5 gleichzeitig als Anschlag beim Festschrauben des Kugelzapfens 1 dient. An der dem Lagerkörper 3 abgewandten Seite des Ringbunds 5 ist ein kegelstumpfförmiger Gewindebereich 7 (Konus) ausgebildet, der mit einem selbstschneidenden Gewinde 8 versehen ist. Der Gewindebereich weist am Ringbund 5 seinen maximalen Durchmesser und an seinem dem Ringbund 5 abgewandten, freien Ende 10 seinen minimalen Durchmesser auf, wobei der maximale Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Ringbunds 5 ist.

In dem Anschlussteil 2 ist eine als Sackloch ausgebildete zylinderförmige Bohrung 9 vorgesehen, deren Innendurchmesser kleiner als der maximale Durchmesser des Gewindes 8 aber größer als der minimale Durchmesser des Gewindes 8 ist. Somit kann bei der Montage der Anschlusszapfen 4 mit seinem freien Ende 10 zunächst ein Stück weit in die Bohrung 9 eingeführt werden, ohne dass ein Schraubvorgang erforderlich ist. Dadurch wird dem Kugelzapfen 1 an dem Anschlussteil 2 Halt geboten, bevor durch den Einschraubvorgang eine formschlüssige und sichere Verbindung zwischen dem Kugelzapfen 1 und dem Anschlussteil 2 ausgebildet ist, so dass der Zusammenbau erleichtert wird.

Während des Einschraubvorgangs wird der in die Bohrung 9 neu einzuschraubende Durchmesser des Gewindebereiches 7 stetig größer, so dass die Bohrung 9 unter Materialverformung aufgeweitet wird, da das Anschlussieil 2 zumindest im Bereich der Bohrung 9 aus einem weicheren Material als der Gewindebereich 7 des Anschlusszapfens 4 besteht. Diese Aufweitung sorgt dafür, dass das die Bohrung 9 umgebende Material des Anschlussteils 2 sich fest an den Gewindebereich 7 des Kugelzapfens anschmiegt und dadurch eine spaltfreie und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Anschlussteil 2 und dem Kugelzapfen 1 ausbildet.

Im Bereich der gestrichelt dargestellten Linie A-A' ist der Durchmesser des Konus 7 mit dem Innendurchmesser der Bohrung 9 identisch. Der Abstand der Linie A-A' vom Ringbund 5 liegt dabei bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 1,5 mm.

Ferner ist der Winkel φ (Kegelwinkel), den die Mantelfläche des Gewindebereichs 7 mit der Längsachse L des Kugelzapfens 1 einschließt, ersichtlich, welcher beispielsweise zwischen 5° und 10°, bevorzugt jedoch bei 7° liegt (In der Zeichnung ist dieser Winkel zur Verdeutlichung der Kegelform übertrieben groß dargestellt).

Aus Fig. 2 ist die Ausführungsform nach Fig. 1 nach der Montage ersichtlich, wobei ein sich durch die Materialverformung beim Einschrauben des Kugelzapfens 1 in das Anschlussteil 2 bildender Ringwulst 11 deutlich erkennbar ist, an dem der Ringbund 5 anliegt.

Aus Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Unterschiedlich zu der ersten Ausführungsform ist, dass das Anschlussteil 2 von einem dünnem Blech gebildet wird, in dem die Bohrung 9 als durchgehendes Loch ausgebildet ist, durch welches sich der Gewindebereich 7 hindurcherstreckt. Auf der dem Lagerkörper 3 abgewandten Seite des Anschlussteils 2 kann mit dem Gewindebereich 7 des Anschlusszapfens 1 zusätzlich eine Mutter (nicht gezeigt) verschraubt sein, die mit dem Anschlussteil 2 verschweißt ist. Dadurch wird die Sicherheit der Verbindung erhöht. Ist das Blech sehr dünn, so kann sich der Wulst 11 auch auf der dem Lagerkörper 3 abgewandten Seite des Anschlussteils 2 ausbilden.

Aus Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei den vorangehenden Ausführungsformen bezeichnet sind. Unterschiedlich zu den ersten beiden Ausführungsformen ist insbesondere, dass in der Bohrung 9 bereits vor der Montage ein selbstschneidendes Innengewinde 12 vorgesehen ist und dass das Material des Anschlussteils 2 im Bereich der Bohrung 9 härter als das Material des Konus 7 ist. Somit verformt sich gemäß dieser Ausführungsform fast ausschließlich der Konus 7. Diese Verformung kann im Bereich des größten Konusdurchmessers zum Ausbilden eines Ringwulst 13 führen. Bezugszeichenliste 1 Kugelzapfen

2 Anschlussteil

3 Lagerkörper

4 Anschlusszapfen

5 Ringbund

6 Schlüsselfläche

7 Gewindebereich, Konus

8 Außengewinde

9 Bohrung

10 freies Ende

11 Ringwulst am Anschlussteil

12 Innengewinde

13 Ringwulst am Konus

A-A' Linie

L Längsachse

φ Kegelwinkel


Anspruch[de]
  1. 1. Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für das Befestigen einer Gasdruckfeder an der Karosserie oder an einem Karosseriebauteil, mit einem Anschlussteil (2) und einem Kugelzapfen (1), der einen Lagerkörper (3) und einen fest mit diesem verbundenen Anschlusszapfen (4) aufweist, welcher über eine Schraubverbindung fest mit dem Anschlussteil (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbilden der Schraubverbindung als dichtende Verbindung ein in eine Bohrung (9) eingeschraubter Konus (7) vorgesehen ist, dessen maximaler Durchmesser größer als der Innendurchmesser der Bohrung (9) ist.
  2. 2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (7) den von dem Lagerkörper (3) abgewandten Endbereich des Anschlusszapfens (4) bildet und die Bohrung (9) in dem Anschlussteil (2) vorgesehen ist.
  3. 3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf dem Konus (7) verlaufendes Außengewinde (8) vorgesehen ist, dessen minimaler Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung (9) ist.
  4. 4. Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (8) ein selbstschneidendes Gewinde ist und dass das Material des Konus (7) härter als das Material ist, in welchem die Bohrung (9) ausgebildet ist.
  5. 5. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung (9) ein selbstschneidendes Innengewinde (12) ausgebildet ist und dass das Material, in dem die Bohrung (9) ausgebildet ist härter als das Material des Konus (7) ist.
  6. 6. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anschlusszapfen (4) ein Bund (5) ausgebildet ist.
  7. 7. Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bund (5) eine Schüsselfläche (6) vorgesehen ist.
  8. 8. Kugelzapfen (1) für ein Kugelgelenk eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für das Befestigen einer Gasdruckfeder an der Karosserie oder an einem Karosseriebauteil, mit einem Lagerkörper (3) und einem mit diesem fest verbundenen und mit einem Außengewinde (8) versehenen Anschlusszapfen (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusszapfen (4) im Bereich des Außengewindes (8) sich in Richtung seines freien Endes (10) verjüngend ausgebildet ist.






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