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Die
Erfindung betrifft ein Kugelhülsengelenk, bestehend
aus einer an ihrer Außenseite
mit einer sphärischen
Lagerfläche
versehenen, im Wesentlichen zylindrischen Innenhülse, einer die Lagerfläche mindestens
teilweise umschließenden
Lagerschale, welche in einer Ausnehmung eines Gelenkgehäuses aufgenommen
ist, und zwei zwischen Lagerschale und der Außenseite der Innenhülse an gegenüber liegenden
Enden angeordneten, den Spalt zwischen Lagerschale und darin aufgenommener
Lagerfläche abdichtenden
biegsamen Dichtungsmanschetten.
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Kugelhülsengelenke
der eingangs geschilderten gattungsgemäßen Art werden in vielen technischen
Bereichen und insbesondere auch in der Kraftfahrzeugindustrie eingesetzt,
um Relativbewegungen zwischen Bauteilen wie beispielsweise Lenkungs-
oder Radaufhängungselementen
sowie benachbarten karosseriefesten Punkten zu ermöglichen.
Dabei ist das bewegliche Teil der Lenkung oder der Radaufhängung an
der Innenhülse
des Kugelhülsengelenkes
befestigt, wohingegen das die Kugelhülse umgebende Gehäuse an karosserieseitigen Punkten
festgelegt ist oder umgekehrt.
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Derartige
Kugelhülsen
sind je nach Einbaulage gegebenenfalls erhöhten negativen Umwelteinflüssen, wie
beispielsweise Schmutz und Feuchtigkeit, ausgesetzt. Diese Umwelteinflüsse können, sofern
Schmutz- oder Feuchtigkeitspartikel zwischen der sphärischen
Lagerfläche
der Innenhülse
und der die Lagerfläche
umgebenden Lagerschale eindringen, zu Schädigungen, erhöhtem Verschleiß bis hin zum
Totalausfall des betreffenden Gelenkes führen.
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Die
Aufgabe, eine Dichtung des Spaltes zwischen Lagerschale und darin
aufgenommener Lagerfläche
vorzunehmen, wird im Stand der Technik auf unterschiedliche Weise
gelöst.
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Bei
Kugelhülsengelenken
hat es sich dabei prinzipiell bewährt, die bei einem Kugelhülsengelenk an
den gegenüber
liegenden Seiten der zentralen Lagerschale angeordneten Dichtungsmanschetten
an ihrer Anlagefläche
am zylindrischen Teil der Kugelhülse
mittels elastischen Federringen oder dergleichen festzulegen. Eine
derartige Abdichtung kann darüber
hinaus auch für
die weitere Verbindung Lagerschale/Dichtungsmanschette gewählt werden.
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Darüber hinaus
sind aus Bereichen der gattungsfremden Kugellagertechnik Lösungen bekannt geworden,
bei denen die Lagerschale aus Kunststoff für ein Kugelgelenk mit einer
in einem Kugelhohlraum des Kugelgelenkes beweglich gelagerten Kugel
eines Kugelzapfens sowie mit einer zwischen dem Kugelgelenkgehäuse und
einem mit der Kugel versehenen Kugelzapfen vorgesehenen Manschette
mit dieser Manschette als einteiliges Blas- oder Spritzblasteil
ausgebildet ist, welches die verschiedenen Lagerteile, insbesondere
die Kugel oder den Kugelzapfen, sack- oder kassettenförmig umgibt.
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Für leicht
belastete Kugelgelenke mag ein derartiger Aufbau eine ausreichende
Lebensdauererwartung besitzen, für
die hier in Rede stehenden Kugelhülsengelenke sind jedoch in
aller Regel hohe Tragfähigkeiten
erforderlich, die bislang eine Zweiteiligkeit der Dichtungsmanschetten,
die an den gegenüber
liegenden Seiten der Lagerschale angeordnet sind, als zwingend geboten
erscheinen ließen.
Nur auf diese Weise konnte bislang das Material der Lagerschale
den speziellen Tragfähigkeitsanforderungen
angepasst werden, wobei gleichzeitig die Dichtungsmanschetten eine
entsprechende Materialflexibilität
aufweisen konnten, um eventuell bei größeren Auslenkungen der Innenhülse gegenüber dem
Gelenkgehäuse
auftretende Rückstellkräfte klein
zu halten.
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Die
US 4,483,569 A offenbart
des Weiteren ein Kugelhülsengelenk,
bestehend aus einer mit einer sphärischen Lagerfläche versehenen
zylindrischen Innenhülse,
einer die Lagerfläche
teilweise umschließenden
Lagerschale, welche innerhalb eines Gelenkgehäuses aufgenommen ist. Ferner
sind zwei Dichtungsmanschetten vorgesehen, welche den Spalt zwischen
Lagerschale und darin aufgenommener Lagerfläche abdecken und dabei jeweils zwischen
der Lagerschale und der Außenseite
der Innenhülse
angeordnet sind. Die Lagerschale wird umgeben von einem ringförmigen Mittelelement,
an dessen axialen Enden ein ringförmiger Rand des Dichtungsbalges
anliegt. Der Rand des Dichtungsbalgs wird jeweils von einem innerhalb
des Gehäuses
gehaltenen Sicherungsring unter Vorspannung gehalten. Zur Halterung
der Lagerschale in axialer Richtung sind zudem ringförmige Ausbauchungen
an der Lagerschale ausgebildet, welche in die Dichtungsbalgränder eingreifen.
Die Anordnung und Halterung der Innenhülse in dem Gelenkgehäuse ist
somit sehr aufwendig mit vielen Einzelteilen und konstruktiven Elementen.
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Die
DE 39 33 163 C2 zeigt
ein Kugelhülsengelenk
mit einer Dichtungsanordnung, bei von den axialen Enden her jeweils
ein Dichtungselement in eine Aufnahme eines Gelenkgehäuses eingesetzt
ist. Das Dichtungselement ist zwingend zweigeteilt, da ansonsten
die Aufnahme der Lagerschalenelemente nicht möglich ist.
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Da
auf Grund der speziellen Erfordernisse bei Kugelhülsengelenken
eine Übertragung
technischer Lehren von Kugelgelenken nicht ohne Weiteres möglich ist,
und darüber
hinaus entsprechende Lösungen
signifikante praktische Mängel
aufweisen, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Kugelhüllsengelenk
der eingangs geschilderten gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln,
dass zum einen die Dichtungswirkung im Anbindungsbereich von Lagerschale
und Dichtungsmanschette weiter verbessert wird und darüber hinaus
Kosteneinsparungen sowohl bei der Herstellung des Kugelhülsengelenkes
als auch bei dessen Montage erzielt werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß in Zusammenschau
mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruches 1 durch die im
kennzeichnenden Teil offenbarte technische Lehre gelöst.
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Erfindungswesentlich
dabei ist es, dass die beiden Dichtungsmanschetten als einstückiger Dichtungsbalg
mit einem Mittelelement und zwei sich an gegenüber liegenden Seiten axial
daran anschließenden
außerhalb
des Gelenkgehäuses
angeordneten Dichtungsmanschettenelementen ausgebildet sind, wobei
das Mittelelement die Lagerschale an ihrem radialen Außenumfang überdeckt.
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Durch
diese erfindungsgemäße Gestaltung werden
zum einen die zwischen Lagerschale und Dichtungsmanschetten bestehenden
Spalten eliminiert, die trotz sorgfältiger konstruktiver Gestaltung ein
Eindringen von Verschmutzungen und Feuchtigkeit nicht gänzlich ausschließen konnten.
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Darüber hinaus
bietet das zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse angeordnete Mittelelement
zusätzliche
Dämpfungseigenschaften
in axialer und radialer Kraftrichtung. Die Kugelschale kann dabei
weiterhin als separates Bauteil optimal an bestehende Lastverhältnisse
angepasst werden. Zusätzlich
vereinfacht die erfindungsgemäße Gestaltung die
Gesamtmontage des Kugelhülsengelenkes
dahingehend, dass insgesamt weniger Bauteile zusammengefügt werden
müssen, wobei
zusätzlich
von Vorteil ist, dass auch die Vorratshaltung für die nunmehr überzähligen Bauteile
entfällt.
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Erfindungsgemäß ist ferner
vorgesehen, dass der Dichtungsbalg an seinem Außenumfang eine umlaufende Aufnahmenut
für das
Gelenkgehäuse
aufweist. Die Aufnahmenut ist dabei im Wesentlichen U-förmig ausgeführt und
kann insbesondere bei Kugelhülsengelenken,
bei denen die Belastungen in axialer Richtung eher niedriger einzustufen
sind, eine zusätzliche
Reduzierung der zu montierenden Bauelemente bewirken.
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Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Kugelhülsengelenkes
ergeben sich zusätzlich
mit der technischen Lehre des Anspruches 1 durch die auf den Hauptanspruch
rückbezogenen
Unteransprüche.
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Um
den Montageprozess darüber
hinaus zusätzlich
zu vereinfachen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung
zusätzlich
vor, dass die Lagerschale an der Innenseite des Dichtungsbalges
an diesen angespritzt ist. Dichtungsbalg und Lagerschale bilden
damit eine Montageeinheit, so dass weitergehende Befestigungsschritte
zwischen Lagerschale und Dichtungsbalg entfallen können.
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Alternativ
dazu kann der Dichtungsbalg an seiner Innenseite eine Aufnahmenut
aufweisen, in die die korrespondierend ausgeformte Außenseite der
Lagerschale eingesetzt ist. Auf diese Weise ist eine axiale Festlegung
der Lagerschale innerhalb des Kugelgelenkgehäuses unter Zwischenschaltung des
Dichtungsbalges möglich.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die
Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Kugelhülsengelenk
in Querschnittsdarstellung.
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Das
in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Kugelhülsengelenk
weist als wesentliche Bauelemente eine mit einer sphärischen
Lagerfläche 3 an ihrer
Außenseite
versehene, im Wesentlichen zylindrische Innenhülse 2 auf, wobei die
Lagerfläche 3 von einer
im Wesentlichen ringförmigen
Lagerschale 4 umgeben ist, die an ihrer Innenkontur der
sphärischen
Ausformung der Lagerfläche 3 angepasst
ist. Da zur Erzielung ausreichender Lebensdauer der Spalt zwischen
der Lagerfläche 3 und
der Lagerschale 4 unter allen Umständen von Verunreinigungen und
Feuchtigkeit geschützt
werden muss, besitzt das erfindungsgemäße Kugelhülsengelenk 1 einen
Dichtungsbalg 5, dessen gegenüber liegende freie Enden 6 und 7 an
korrespondierenden Anlageflächen
an der Außenkontur
der Innenhülse 2 festgelegt
sind. Um in diesem Bereich eine ausreichende Abdichtung zu erzielen,
sind die freien Enden 6 und 7 in an sich bekannter
Weise mittels Federringen an die Außenflächen der Innenhülse 2 angepresst.
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Der
Dichtungsbalg 5 besteht prinzipiell aus drei Teilen, einem
entsprechend der Figur oberen Dichtungsmanschettenelement 8,
einem sich daran anschließenden
in axialer Richtung anschließenden Mittelelement 9 sowie
einem sich an das Mittelelement 9 wiederum in axialer Richtung
anschließenden unteren
Dichtungsmanschettenelement 10. Der Dichtungsbalg 5 ist
somit so ausgestaltet, dass er ausgehend vom oberen freien Ende 6 des
Dichtungsbalges 5 über
die gesamte Außenkontur
des Kugelhülsengelenkes 1 dieses
bis zum unteren freien Ende 7 des Dichtungsbalges 5 abdichtet.
Sämtliche
bislang üblichen
Spalten zwischen Lagerschale 4 und den separaten Dichtungsmanschetten
entfallen somit.
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Der
Figur ist darüber
hinaus zu entnehmen, dass das Mittelelement 9 des Dichtungsbalges 5 an seiner
Außenseite
eine U-förmige
umlaufende Aufnahmenut 11 für ein dort angeordnetes Gelenkgehäuse 12 aufweist.
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An
der inneren Oberfläche
des Mittelelementes 9 befindet sich darüber hinaus eine ähnlich der Aufnahmenut 11 gestaltete
Aufnahmenut 13, in die die Lagerschale 4 aufgenommen
ist. Durch diese spezielle Gestaltung des Mittelelementes 9 des Dichtungsbalges 5 ist
sowohl die Lagerschale 4 als auch das Gelenkgehäuse 12 in
seiner axialen Position fixiert. Eine andere Befestigungsmöglichkeit
kann natürlich
darin bestehen, die Lagerschale an der Innenseite des Dichtungsbalges 5 im
Bereich des Mittelelementes 9 an diesem anzuspritzen.
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Aus
der Figur ist darüber
hinaus ersichtlich, dass die jeweiligen Dichtungsmanschettenelemente 8 und 10 in
axialer Richtung im Querschnitt im Wesentlichen W-förmig ausgebildet
sind. Durch diese Ausgestaltung lässt sich ein Längenausgleich
erzielen, sofern das Kugelhülsengelenk 1 mit
in ihrer Länge
unterschiedlichen Innenhülsen 2 versehen
werden sollte. Auf diese Weise lässt
sich die Bauteilevielfalt deutlich reduzieren.
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- 1
- Kugelhülsengelenk
- 2
- Innenhülse
- 3
- Lagerfläche
- 4
- Lagerschale
- 5
- Dichtungsbalg
- 6
- Ende
- 7
- Ende
- 8
- Dichtungsmanschettenelement
- 9
- Mittelelement
- 10
- Dichtungsmanschettenelement
- 11
- Aufnahmenut
- 12
- Gelenkgehäuse
- 13
- Aufnahmenut