DE19957940A1 - Kugelgelenk - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse (1), einem in dem Gehäuse schwenkbar und drehbar gelagerten Kugelzapfen (2) sowie einem Dichtungsbalg (3), dessen erster Dichtungsbalgrand (3.1) festsitzend an dem Gehäuse (1) und dessen zweiter Dichtungsbalgrand (3.2) festsitzend an dem Kugelzapfen (2) anliegt und dessen zwischen den Dichtungsbalgrändern (3.1, 3.2) angeordneter Mantelbereich (3.3) eine weitgehend kugelige Außenkontur aufweist, wobei der Dichtungsbalg (3) in seinem Mantelbereich (3.3) geteilt ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Kugelgelenke werden insbesondere für Radaufhängungen in Kraftfahrzeugen
eingesetzt. Sie bestehen aus einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse schwenkbar und
drehbar, also in mehreren Bewegungsrichtungen beweglich gelagerten Kugelzapfen sowie
einem Dichtungsbalg dessen erster Dichtungsbalgrand festsitzend an dem Gehäuse und
dessen zweiter Dichtungsbalgrand festsitzend an dem Kugelzapfen anliegt. Zwischen den
Dichtungsbalgrändern ist ein Mantelbereich des Dichtungsbalges angeordnet. Dieser weist
eine überwiegend kugelige Außenkontur auf.
Kugelgelenke für Kraftfahrzeuge werden zum Teil extremen Belastungen ausgesetzt. Diese
bestehen nicht nur aus Verunreinigungen, wie Wasser oder Sand, sondern die Kugelgelenke
müssen auch gegen aggressive Medien wie Öle, salzhaltige Lösungen oder Säuren resistent
sein. Trotz dieser widrigen Bedingungen müssen die Kugelgelenke immer längere
Lebensdauerzyklen überstehen ohne Schädigungen davon zu tragen. Die Erfahrung hat
jedoch gezeigt, daß sich immer wieder Undichtheiten insbesondere im Dichtungsbalgbereich
ergeben, die zu einem vorzeitigen Verschleiß und damit verbundenem vorzeitigen Ausfall
der Gelenke führen. Die beschleunigte Alterung des Dichtungsbalgmaterials das zumeist aus
Gummi besteht, liegt zu großen Teilen auch in der in dem Gelenk stattfindenden
Relativbewegung der Bauteile begründet. Dabei wird das Dichtungsbalgmaterial und hier
insbesondere der Mantelbereich des Dichtungsbalges zwischen den Dichtungsbalgrändern
permanent auf Zug und Druck belastet. Besondere Schwierigkeiten bereiten heute noch
Bewegungen des Kugelgelenkes um seine Längsachse, daß heißt, rotierende Bewegungen
des Zapfens. Bei diesen Belastungen wird der Dichtungsbalg um seine Längsachse verdreht,
so das überlagerte Zug- und Druckspannungen in dem empfindlichem Gummimaterial
auftreten, die zum zeitweiligen Abheben des Dichtungsbalgrandbereiches vom Kugelzapfen
oder zu einer beschleunigten Rißbildung und damit zu Undichtheiten des Dichtungsbalges
führen.
Der Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, ein Kugelgelenk,
insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen zu entwickeln, daß einen gehäuse- und
zapfenseitig festsitzenden Balg zur Verfügung stellt, der in der Lage ist, insbesondere
torsionale Bewegungen auszugleichen.
Die Erfindung löst diese technische Problemstellung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Dementsprechend wird vorgeschlagen, einen Dichtungsbalg für Kugelgelenke in
Kraftfahrzeugen zweiteilig auszuführen.
Die zweiteilige Ausführung eines erfindungsgemäßen Dichtungsbalges bedeutet, daß der
Dichtungsbalg in dem Bereich, in dem das Dichtungsbalgoberteil mit dem
Dichtungsbalgunterteil zusammengesetzt ist, eine Gleitverbindung bereitstellt, die bei
torsionalen Bewegungen der Gelenkbauteile in der Lage ist, durchzurutschen. Dieses
Durchrutschen verhindert wirkungsvoll die Verdrehung (Verzwirbelung) des
Dichtungsbalgmantelbereiches und damit seine Beschädigung.
Ein derartiges Kugelgelenk ist einfach zu montieren und weist eine längere Lebensdauer als
bislang bekannte Gelenkausführungen mit beidseitig festsitzendem Dichtungsbalg auf.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, den Dichtungsbalg in
Umfangsrichtung zu teilen, wobei die Teilungsebene etwa im äquatorialen Bereich des
annähernd kugelförmigen Mantelbereiches des Dichtungsbalges angeordnet sein kann.
Unter "äquatorialem Bereich" ist dabei der Abschnitt mit dem größten Durchmesser
anzusehen, wenn der Kugelzapfen nicht ausgelenkt ist, daß heißt, die Gelenkmittenachse
und die Kugelzapfenmittenachse zusammenfallen.
Wird die Teilungsebene des Dichtungsbalges in diesen äquatorialen Bereich gelegt, hat dies
zudem den Vorteil, daß Spritzwasser und andere Verunreinigungen an diesem Bereich am
wenigsten in der Lage sind anzuhaften während in anderen Abschnitten des Mantelbereichs
des Dichtungsbalges die Möglichkeit besteht, daß sich Wasser oder andere
Verunreinigungen beispielsweise in Senken des Mantelbereiches anlagern und sofern die
Teilungsebene in diesem Bereich liegen würde, ein Eindringen zumindest erleichtert wäre.
Dies wird mit einer weiteren Ausgestaltung nach der vorliegenden Erfindung in jedem Fall
vermieden. Der aus einem Dichtungsbalgoberteil und aus einem Dichtungsbalgunterteil
bestehende, zweiteilige Dichtungsbalg eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes weist im
Bereich der Anlage der beiden Dichtungsbalgteile je einen Ringbereich auf, der
beispielsweise aus Kunststoff, Keramik oder Metall an dem Gummimaterial angeformt oder
angebracht sein kann. Ferner ist es möglich, eine Verbindung mehrerer Werkstoffe
vorzusehen, also beispielsweise auch eine keramische oder andersartige Beschichtung der
metallischen Ringbereiche. Somit liegt auch eine Mehrkomponentenausführung des
Dichtungsbalges im Bereich des Erfindungsgedankens.
Vorzugsweise wird jedoch zumindest der Abschnitt der Teilungsebene aus einem
verstärktem Bereich des Dichtungsbalgmaterials hergestellt, um hier höhere Festigkeiten
und einen sicheren Sitz der beiden Dichtungsbalgteile aneinander zu gewährleisten.
So kann weiterhin die Verbindung des Dichtungsbalgoberteiles mit dem
Dichtungsbalgunterteil eine Schnappverbindung sein. Um eine zusätzliche Abdichtung im
Anlagebereich zu gewährleisten wird ferner vorgeschlagen, in dem Anlagebereich ein nach
außen dichtes Labyrinth vorzusehen. Dieses Labyrinth kann sowohl unmittelbar im
Anlagereich der Ringbereiche des Dichtungsbalges angeordnet sein, als auch
gelenkinnenseitig in den Ringbereich eingeordnet werden.
Eine weitergehende Lösung könnte auch darin bestehen, zusätzlich zu dem oder den
Labyrinthen in dem Ringbereich der Dichtungsbalgteile Dichtelemente einzufügen. Diese
müssen selbstverständlich eine geringe Reibung aufweisen und können in die labyrinthartig
gestaltete Anlagefläche der Ringbereiche eingelegt oder darin eingesetzt sein. Die geringe
Reibung der Dichtelemente ist erforderlich, um ein durchrutschen der Dichtungsbalgteile zu
gewährleisten. Die Relativbewegung des Dichtungsbalgoberteiles zu dem
Dichtungsbalgunterteil muß jederzeit sichergestellt sein, um die eingangs betonte nachteilige
Verdrehung des Gummimaterials des Dichtungsbalges zu verhindern. Dies kann nur
garantiert werden, wenn zwischen den Ringbereichen des Dichtungsbalgoberteiles und des
Dichtungsbalgunterteiles eine geringe Reibung vorherrscht.
Um die Reibung dieser beiden Abschnitte der Dichtbalgteile weiter zu minimieren kann
darüber hinaus ein Überzug vorgesehen werden. Dieser kann aus einer Beschichtung
bestehen die von Natur aus eine geringe Reibung aufweist. Gedacht ist hierbei
beispielsweise an eine Teflonbeschichtung.
Erfindungsgemäße bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend unter
Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Ausschnittsweise eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Kugelgelenkes für Kraftfahrzeuge im Schnitt,
Fig. 2 Ausschnittsweise ein Dichtungsbalgoberteil und ein Dichtungsbalgunterteil
eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes,
Fig. 3 Eine weitere mögliche Ausführung der Verbindung von
Dichtungsbalgoberteil und Dichtungsbalgunterteil eines erfindungsgemäßen
Kugelgelenkes,
Fig. 4 Eine Verbindung von Dichtungsbalgoberteil und Dichtungsbalgunterteil eines
erfindungsgemäßen Kugelgelenkes mit einem Zweikomponenten-
Dichtungsbalg,
Fig. 5 Die Verbindung des Dichtungsbalgoberteiles mit einem
Dichtungsbalgunterteil eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes mit einer
darin vorhandenen Labyrinthdichtung und eingelegten Dichtelementen,
Fig. 6 Eine Ausführung entsprechend der Fig. 5 als Mehrkomponenten-
Dichtungsbalg,
Fig. 7, 8 Weitere Ausführungen der Verbindung zwischen Dichtungsbalgoberteil und
Dichtungsbalgunterteil.
In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk für Kraftfahrzeuge ausschnittsweise
und im Schnitt dargestellt. Bei der hier gezeigten vereinfachten schematischen Darstellung
wurde auf Einzelheiten der Darstellung des Kugelgelenkes verzichtet. So ist beispielsweise
der Vereinfachung halber keine Lagerschale eingezeichnet worden. Da diese in an sich
bekannter Weise zwischen Gehäuse und Kugelzapfen einsetzbar ist. Das gezeigte
Kugelgelenk besteht aus einem Gehäuse 1, einem Kugelzapfen 2 und einem insgesamt mit 3
bezeichneten Dichtungsbalg. Der Dichtungsbalg 3 weist einen ersten Dichtungsbalgrand 3.1
auf, der festsitzend am Gehäuse des Kugelgelenkes angeordnet ist. Durch den Festsitz
dieses Dichtungsbalgrandes wird eine optimale Dichtwirkung erreicht. Ein zweiter
Dichtungsbalgrand 3.2 ist unmittelbar am Kugelzapfen angeordnet. Zwischen dem ersten
und dem zweiten Dichtungsbalgrand (3.1 und 3.2) befindet sich ein Mantelbereich 3.3 des
Dichtungsbalges 3. Dieser Mantelbereich 3.3 weist eine annähernd kugelige Gestalt auf und
ist mittig, also annähernd im Äquatorbereich in Umfangsrichtung geteilt. Somit besteht der
Dichtungsbalg 3 aus einem Dichtungsbalgoberteil 3.4 und einem zugeordneten
Dichtungsbalgunterteil 3.5, die über je einen Ringbereich miteinander gekoppelt sind. Die
Ringbereiche 6.1 und 6.2 der Dichtungsbalgteile 3.4 und 3.5 greifen bei der Darstellung
gemäß Fig. 1 hakenförmig ineinander. Die hier gezeigte komplementäre Ausführung der
beiden Ringbereiche 6.1 und 6.2 gewährleistet einerseits eine sichere Abdichtung des
Dichtungsbalgoberteiles 3.4 zu dem Dichtungsbalgunterteil 3.5 und andererseits können die
Dichtungsbalgteile in Umfangsrichtung gesehen eine Relativbewegung ausführen, sodaß bei
Verdrehung des Kugelzapfens der festsitzende Dichtungsbalgoberteil 3.4 mit dem Zapfen
mit bewegt wird, während der untere festsitzende Dichtungsbalgunterteil 3.5 am Gehäuse
verbleibt. Um diese Relativbewegung zu gewährleisten ist der Randbereich der ineinander
greifenden Ringbereiche des Dichtungsbalges verstärkt ausgeführt.
In den Fig. 2 bis 8 sind mehrere Möglichkeiten der Gestaltung der Ringbereiche 6.1 und
6.2 gezeigt, wobei die Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende, jedoch vergrößerte
Darstellung ist.
In der Fig. 3 bestehen die Ringbereiche 6.1 des Dichtungsbalgoberteiles 3.4 und der
Ringbereich 6.2 Dichtungsbalgunterteiles 3.5 aus einer labyrinthartigen Verbindung, deren
Teile kammartig ineinander greifen. Dies verbessert die Dichtwirkung der
Dichtungsbalgteile.
In der Fig. 4 ist eine Kombination aus den Darstellungen der Fig. 2 und der Fig. 3
gezeigt. Hier ist einerseits eine labyrinthartige Verbindung des Ringbereiches 6.1 mit dem
Ringbereich 6.2 vorgesehen, während andererseits eine hakenförmige Schnappverbindung die
beiden Dichtungsbalgteile 3.4 und 3.5 aneinander bindet. Darüber hinaus ist der
Dichtungsbalg insgesamt als Zweikomponentenbauteil ausgeführt. So ist an dem Gummi des
jeweiligen Mantelbereiches 3.4 bzw. 3.5 ein aus Kunststoff bestehender Ringbereich 6.1
bzw. 6.2 anvulkanisiert. Die in Fig. 4 gezeigte Schnappverbindung in Verbindung mit
einem Labyrinth ist einfach zu montieren und gewährleistet ein hohes Maß an Dichtheit. Das
Labyrinth ist dabei in Bereich der äußeren Anlage der beiden Ringbereiche 6.1 und 6.2
vorhanden.
In der Fig. 5 ist noch einmal eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen
Kugelgelenkes mit einem mehrteiligen Dichtungsbalg gezeigt, wie es bereits ähnlich in der
Fig. 3 beschrieben wurde. Im Unterschied zu der Darstellung der Fig. 3 wurde jedoch bei
der Ausführung entsprechend der Fig. 5 Dichtelemente 7 in die Labyrinthgänge der
Ringbereiche 6.1 und 6.2 eingelegt. Diese reibungsarmen Dichtelemente erhöhen die
Dichtfunktion der aneinander gleitenden Ringbereiche 6.1 und 6.2. In der Darstellung der
Fig. 6 ist eine Kombination sämtlicher zuvor beschriebener Merkmale gezeigt. Diese weist
eine bereits im Anlagebereich des Ringbereiches 6.1 an dem Ringbereich der 6.2 vorhandene
Labyrinthdichtung auf, in die ferner Reibungsarme Dichtelemente 7 eingelegt sind. Zudem
wurde auch hier eine Zweikomponentenausführung des Dichtungsbalges gewählt, wobei der
höherfeste und elastische Bereich des Ringbereiches 6.1 bzw. 6.2 an das
Dichtungsbalgoberteil 3.4 bzw. das Dichtungsbalgunterteil 3.5 anvulkanisiert ist. Darüber
hinaus weist der Ringbereich 6.2 eine hakenförmige Schnappverbindung auf, die in eine
hierfür vorgesehene komplementäre Ausnehmung des Ringbereiches 6.1 eingreift, sodaß in
Umfangsrichtung gesehen insgesamt eine Relativbewegung der Dichtungsbalgteile 3.4 und
3.5 möglich ist. Andererseits ist jedoch mit einer derartigen Ausführung eine optimale
Dichtheit des Gesamtsystems gewährleistet, sodaß verhindert werden kann, daß
Verunreinigungen oder Wasser in das Dichtungsbalginnere und damit in das Kugelgelenk
eindringen können.
Die Fig. 7 und 8 zeigen weitere Schnappverbindungen zwischen den Ringbereichen 6.1
und 6.2, wobei diese aus einem vom Dichtungsbalgmaterial abweichenden Werkstoff
bestehen. Zur Montageerleichterung können die ineinander greifenden Abschnitte der
Ringbereiche segmentiert bzw. geschlitzt werden.
1
Gehäuse
2
Kugelzapfen
3
Dichtungsbalg
3.1
erster Dichtungsbalgrand
3.2
zweiter Dichtungsbalgrand
3.3
Mantelbereich
3.4
Dichtungsbalgoberteil
3.5
Dichtungsbalgunterteil
4
Gelenkmittenachse
5
Kugelzapfenmittenachse
6.1
Ringbereich Dichtungsbalgoberteil
6.2
Ringbereich Dichtungsbalgunterteil
7
Dichtelement
Claims (10)
1. Kugelgelenk für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse (1), einem in dem Gehäuse
schwenkbar und drehbar gelagerten Kugelzapfen (2) sowie einem Dichtungsbalg (3),
dessen erster Dichtungsbalgrand (3.1) festsitzend an dem Gehäuse (1) und dessen
zweiter Dichtungsbalgrand (3.2) festsitzend an dem Kugelzapfen (2) anliegt und
dessen zwischen den Dichtungsbalgrändern (3.1, 3.2) angeordneter Mantelbereich
(3.3) eine weitgehend kugelige Außenkontur aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtungsbalg (3) in seinem Mantelbereich (3.3) geteilt ist.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtungsbalg in Umfangsrichtung geteilt ist.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei koaxial zur Gelenkmittenachse (4) verlaufender Kugelzapfenmittenachse (5) der
Dichtungsbalg (3) einen Äquator aufweist, durch den die Teilungsebene des
Dichtungsbalges verläuft.
4. Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtungsbalg aus einem Dichtungsbalgoberteil (3.4) und einem
Dichtungsbalgunterteil (3.5) besteht.
5. Kugelgelenk nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Bereich der Anlage des Dichtungsbalgoberteiles (3.4) an dem
Dichtungsbalgunterteil (3.5) jeweils ein Ringbereich (6.1, 6.2) aus Kunststoff,
Keramik oder Metall angeformt oder angebracht ist, beziehungsweise dieser eine
Beschichtung mit Kunststoff, Keramik oder Metall aufweist.
6. Kugelgelenk nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Verbindung des Dichtungsbalgoberteiles (3.4) mit dem Dichtungsbalgunterteil
(3.5) eine Schnappverbindung vorgesehen ist.
7. Kugelgelenk nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schnappverbindung ein nach außen dichtes Labyrinth aufweist.
8. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ringbereich (6.1, 6.2) gelenkinnenseitig eine Labyrinthartige Geometrie aufweist.
9. Kugelgelenk nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen die Ringbereiche (6.1, 6.2) Dichtelemente (7) geringer Reibung eingelegt
oder eingesetzt sind, sodaß zwischen dem Dichtungsbalgoberteil (3.4) und dem
Dichtungsbalgunterteil (3.5) eine Relativbewegung in Umfangsrichtung möglich ist.
10. Kugelgelenk nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ringbereich (6.1, 6.2) mit einem reibungsarmen Überzug versehen ist, sodaß
zwischen dem Dichtungsbalgoberteil (3.4) und dem Dichtungsbalgunterteil (3.5) eine
Relativbewegung in Umfangsrichtung möglich ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19957940A DE19957940A1 (de) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Kugelgelenk |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19957940A DE19957940A1 (de) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Kugelgelenk |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19957940A1 true DE19957940A1 (de) | 2001-06-07 |
Family
ID=7931068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19957940A Withdrawn DE19957940A1 (de) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Kugelgelenk |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19957940A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20218262U1 (de) | 2002-11-25 | 2003-04-03 | TRW Fahrwerksysteme GmbH & Co KG, 40547 Düsseldorf | Kugelgelenk |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3166333A (en) * | 1961-05-18 | 1965-01-19 | Eagle Picher Co | Articulated seal |
DE3741347C1 (de) * | 1987-12-07 | 1989-05-11 | Trw Ehrenreich Gmbh | Befestigung und Verfahren zur Befestigung eines Dichtungsbalges am Gelenkgehaeuse eines Kugelgelenkes |
-
1999
- 1999-12-02 DE DE19957940A patent/DE19957940A1/de not_active Withdrawn
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