Kugelgelenke – Dynamische Funktionalität und Haltbarkeit

Kugelgelenk-Schwingdrehmoment

Das Kugelgelenk verbindet Rad und Querlenker. Bei hoher Fahrgeschwindigkeit kann die auf das Kugelgelenk des Querlenkers wirkende Kraft bis zu zehntausend Newton betragen. Reicht die strukturelle Festigkeit des Kugelgelenks nicht aus, kann der Kugelbolzen aus seiner Aufnahme gezogen werden, wodurch sich Rad und Querlenker lösen. Das ist äußerst gefährlich! Denn das Fahrzeug gerät in diesem Fall völlig außer Kontrolle. Daher ist die Auszugsfestigkeit des Kugelbolzens entscheidend für sicheres Fahren.
 
Für die Konstruktion eines Kugelgelenks spielen mehrere wichtige Parameter eine Rolle. Dazu gehören die für den Kugelzapfen und sein Gehäuse verwendeten Materialien, die maßliche und strukturelle Gestaltung sowie das Schmiermittel. Auch der Kunststoff der Innenschale ist wichtig. Er muss für eine längere Lebensdauer eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen.

Während der Fahrt fungiert das Kugelgelenk des Querlenkers als Kreuzgelenk. Begleitet von den Auf- und Abbewegungen des Rades und den Lenkbewegungen können die Bewegungen der Kugel gegenüber der inneren Fassung Drehbewegungen, Schwingungen oder Dreh-Schwingungen sein. Die Kunststofffassung verschleißt mit der Zeit, und die Dichtheit zwischen Kugelzapfen und Fassung wird immer lockerer. Schließlich entsteht ein Spiel zwischen Kugel und Fassung. Dadurch entsteht beim Drehen des Rades ein klickendes, knallendes oder schnappendes Geräusch, das sich schließlich im Stillstand in ein quietschendes Geräusch verwandelt.
 
Ein solches Problem, das durch den Verschleiß der Fassung verursacht wird, ist nicht leicht zu erkennen. Am sichersten ist es, das Kugelgelenk des Querlenkers bei jeder regelmäßigen Wartung in der Werkstatt überprüfen zu lassen.

Der Parameter zur Messung der Dichtheit eines Kugelgelenks ist das Drehmoment des Kugelzapfens gegenüber seiner Innenpfanne. Automobilhersteller haben stets Drehmomentangaben für Kugelgelenke mit unterschiedlichen Kugeldurchmessern.
 
Die Haltbarkeit eines Kugelgelenks mit zu hohem oder zu niedrigem Drehmoment ist gering. Es ist besser, sich einfach an den OE-Standardwert zu halten, der durch Messung von OE-Proben ermittelt wurde.
 
Der Aufbau des Kugelgelenks eines Querlenkers ähnelt dem eines menschlichen Gliedmaßengelenks. Die Komponenten im Gelenk arbeiten stets durch gegenseitige Gleitreibung. Daher muss es gut geschmiert werden.
 
Wenn das Fett beschädigt ist oder verloren geht, verschleißt die Kunststoffbuchse sehr schnell und es kommt zu ungewöhnlichen Geräuschen und einer Fehlausrichtung der Räder.