DE10160990A1

DE10160990A1 - Gelenk mit Gelenklagerhülse und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10160990A1
Application number: DE2001160990
Authority: DE
Inventors: Juergen Strauch; Ulrich Wackes
Original assignee: Sachsenring Fahrzeugtechnik GmbH
Current assignee: HQM Sachsenring GmbH
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: DE10160990B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gelenk mit einer Gelenklagerhülse, die von einem Kugelkörper aufgenommen wird, welcher in einem Gelenkaußenring schwenkbar gelagert ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Dabei dichtet ein Dichtungsbalg (D) am Außenumfang der Gelenklagerhülse (13) mit einem ersten Dichtbereich (D1) und am Gelenkaußenring (3) mit einem zweiten Dichtbereich (D2) ab. Erfindungsgemäß wird der zweite Dichtbereich (D2) mittels eines Umformbereiches eines den Gelenkaußenring (3) am Außenumfang umhüllenden Gehäuses (1) befestigt. Verfahrensgemäß wird dazu ein das spätere Gehäuse (1) bildender Rohrabschnitt über den Außenumfang des Gelenkaußenrings (3) positioniert, wobei wenigstens ein Umformbereich den Gelenkaußenring (3) und den anliegenden Dichtbereich (D) axial überragt. Das Befestigen des zweiten Dichtbereiches (D2) erfolgt durch radial nach innen gerichtetes Umformen des Umformbereiches.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenk mit einer Gelenklagerhülse, die von einem Kugelkörper aufgenommen wird, welcher in einem Gelenkaußenring schwenkbar gelagert ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, nach dem Oberbegriff des 1. und 14 Patentanspruchs.
Nach DE 100 18 763 A1 ist ein Gelenk mit einer exzentrisch und winkelig einstellbaren Gelenklagerhülse bekannt. Die Gelenklagerhülse wird von einem Kugelkörper aufgenommen, der in einem Gelenkaußenring drehbar und schwenkbar gelagert ist. Der Bereich zwischen dem Außenring und den Enden der Gelenklagerhülse wird mittels zweier Dichtungsbalge abgedichtet. Dazu werden die Dichtungsbalge am Außenring an einem in Richtung zum Kugelkörper weisenden Innenabsatz und am Außendurchmesser der Gelenklagerhülse mittels Spannringen befestigt.
Diese Lösung hat den Nachteil, das der Außendurchmesser des Außenringes eine hohe Form- und Maßgenauigkeit aufweisen muss. Weiterhin ist die Befestigung des Dichtungsbalges mittels Spannringen am Außendurchmesser der Gelenklagerhülse aufwendig. Bei einer zweiteiligen (Teilungsebene rechtwinklig zur Längsachse des Lagers) sind die beiden Gelenklagerhülsenhälften von einander beabstandet.
Die Herstellung dieses Lagers ist relativ aufwendig, weiterhin besteht die Gefahr, dass sich bei Schwenkbewegungen der Dichtungsbalg vom Außenring lösen kann, wodurch die geforderte Abdichtung nicht mehr gewährleistet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kugelgelenk zu entwickeln, welches mit geringen Fertigungstechnischen Aufwand herstellbar ist, sowie eine einfache und sichere Befestigung des Dichtungsbalges zu gewährleisten.
Dies Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des 1. und 14 Patentanspruchs gelöst.
Das Gelenk weist dabei eine Gelenklagerhülse auf, die von einem Kugelkörper aufgenommen wird, welcher in einem Gelenkaußenring schwenkbar gelagert ist, wobei ein Dichtungsbalg am Außenumfang der Gelenklagerhülse mit einem ersten Dichtbereich und am Gelenkaußenring mit einem zweiten Dichtbereich abdichtet und die Abdichtung am Außenumfang der Gelenklagerhülse mittels Spannringen erfolgt. Erfindungsgemäß ist der zweite Dichtbereich mittels eines radial nach innen umgeformten Bereiches eines, den Gelenkaußenring am Außenumfang umhüllenden Gehäuses befestigt. Bevorzugt erfolgt die Befestigung mittels eines Rollrandes. Weiterhin liegt der erste Dichtbereich zusätzlich an einer, radial nach außen weisenden Schulter der Gelenklagerhülse dichtend an. Der erste Dichtbereich verläuft in einer, am Außenumfang der Gelenklagerhülse angeordneten Nut und weist zwei axiale und eine radiale Dichtflächen auf. Weiterhin ist zwischen der Gelenklagerhülse und dem zweitem Dichtbereich ein Sicherungselement angeordnet. Vorteilhafterweise werden der zweite Dichtbereich und das Sicherungselementaxial zur Reibmomentenerzeugung mittels einer Vorspannkraft gegen die Gelenklagerhülse gepresst. Die Sicherungselemente dienen zur axialen Sicherung, d. h. zur Aufnahme axialer Kräfte. Weiterhin stellen die Sicherungselemente ein erhöhtes Verschleißvolumen bereit und bieten damit eine erhöhte Sicherheit. Es wird weiterhin durch das Sicherungselement die geförderte Überdeckung zwischen Kugelkörper und Gelenklagerhülse realisiert.
Der zweite Dichtbereich ist erfindungsgemäß als ein radial nach außen weisender Metallring ausgebildet, der in den Dichtungsbalg an- oder einvulkanisiert ist. Vorteilhafter Weise ist der Metallring mit einer Elastomerschicht ummantelt um die erforderliche Dichtheit zu gewährleisten. Es ist auch möglich, den zweiten Dichtbereich und das Sicherungselement einteilig auszubilden, wobei auch das Sicherungselement mit einer Elastomerschicht ummantelt sein kann.
Das Gehäuse wird vorteilhafter Weise aus einem Rohrabschnitt gebildet, dessen beide Enden radial nach innen, über den zweiten Dichtbereich des Dichtungsbalges reichend, abgewinkelt sind.
Die Gelenklagerhülse und der Gelenkaußenring können aus Metall oder aus Kunststoff bestehen. Die Gelenklagerhülse ist bevorzugt radial geteilt und weist zwischen den Teilen eine Dichtscheibe auf, die z. B. aus einem elastischen Material besteht kann, wodurch eine dämpfende Wirkung eintritt.
Zur Herstellung des Gelenks wird die Gelenklagerhülse bzw. deren beide Teile von einem Kugelkörper aufgenommen, welcher in einem Gelenkaußenring schwenkbar gelagert ist und ein Dichtungsbalg am Außenumfang der Gelenklagerhülse mit einem ersten Dichtbereich und am Gelenkaußenring mit einem zweiten Dichtbereich positioniert. Die Befestigung des ersten Dichtbereiches erfolgt am Außenumfang der Gelenklagerhülse mittels Spannringen und des zweiten Dichtbereiches mittels eines Rollrandes. Das Kugelgelenk wird derart vormoniert, dass der erste Dichtbereich axial am Gelenkaußenring anliegt und ein, das spätere Gehäuse bildender, Rohrabschnitt über den Außenumfang des Gelenkaußenrings positioniert wird, wobei der Rollrand zunächst den Gelenkaußenring und den anliegenden Dichtbereich axial überragt. Das Befestigen des zweiten Dichtbereiches erfolgt nun durch radiales Einrollen des Rollrandes des Gehäuses. Bevorzugt wird gleichzeitig mit dem Einrollen des Rollrandes ein zwischen dem zweiten Dichtbereich und dem Gelenkaußenring angeordnetes Sicherungselement am Gelenk befestigt.
Weiterhin werden vorzugsweise gleichzeitig die zweiten Dichtbereiche der beiden beidseitig am Gehäuse angeordneten Dichtungsbalge mit den Rollrändern befestigt, wobei ein axiales Verspannen gegen den Gelenkaußenring erfolgt.
Mit dem gleichzeitigen Befestigen der zweiten Dichtbereiche können auch zwei beidseitig am Gelenkaußenring angeordnete Sicherungselemente durch beidseitiges Einrollen der Rollränder befestigt werden.
Sind der zweite Dichtbereich und das Sicherungselement einteilig ausgebildet können diese ebenfalls durch Einrollen des Rollrandes gleichzeitig befestigt werden.
Es ist auch möglich, dass das Gehäuse bereits vor der Montage einen radial nach innen weisenden Randbereich aufweist, der den Dichtungsbalg positioniert und dass nur das dem Randbereich gegenüberliegende Ende des Gehäuses entsprechend umgeformt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine äußerst einfache, elegante und kostengünstige Lösung zur Befestigung des Dichtungsbalges geschaffen und gleichzeitig die Funktionssicherheit des Gelenkes insbesondere gegen axiale Zug- und Druckkräfte geschaffen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Hülsengelenk im Längsschnitt mit einem Gehäuse 1 vor der Umformung des Gehäuses,
Fig. 2 Hülsengelenk gem. Fig. 1 nach dem Einrollen des Gehäuses,
Fig. 3 vergrößerte Darstellung der Befestigung des Dichtungsbalges am Gelenkaußenring, mit einteiligem Dichtbereich und Verschleißring.
Das Gelenk gem. Fig. 1 weist eine zweiteilige Gelenklagerhülse 13 auf, deren beide Teile 13.1, 13.2 von einem Kugelkörper 12 aufgenommen werden, welcher in einem Gelenkaußenring 3 schwenkbar gelagert ist. Die Gelenklagerhülsen 13.1, 13.2 weisen eine Durchgangsbohrung B auf. Zwischen den Gelenklagerhülsen 13.1, 13.2 befindet sich eine Dichtelement 14 beliebigen Querschnitts, welches einen, den Bohrungen B entsprechenden Durchbruch B1 aufweist. Am Außenumfang des Gelenkaußenrings 3 wurde ein zylindrisches Gehäuse 1 positioniert, welches beidseitig noch nicht umgeformte Rollränder 1.1 aufweist. Weiterhin liegen beidseitig am Gelenkaußenring 3 ringförmige Sicherungselemente 7 an. Die beiden beidseitig angeordneten Dichtungsbalge D wurden jeweils in einer Nut N am Außenumfang der Gelenklagerhülse 13 an ihrem ersten Dichtbereich D1 mittels eines Spannringes S befestigt. Durch den Verlauf des Dichtbereiches in der Nut N werden zwei axiale Dichtflächen 16 sowie eine radiale Dichtfläche 17 gebildet. Der zweite Dichtbereich D2 jedes Dichtungsbalges D weist einen einvulkanisierten nach außen abgewinkelten und mit einer Elastomerschicht versehenen Metallring M auf, der sich jeweils axial an das Sicherungselement 7 anschließt. Nun werden die Rollränder 1.1 gleichzeitig oder nacheinander in Pfeilrichtung radial nach innen umgeformt, wodurch der jeweilige zweite Dichtbereich D2 und das Sicherungselement 7 gegen den Gelenkaußenring 3 gepresst werden. Dadurch entsteht eine axiale Vorspannung zur Reibmomentenerzeugung, d. h. über den Umformvorgang kann das Gelenk im Bewegungswiderstandsmoment und der Elastizität beeinflusst werden.
Fig. 2 zeigt das Gelenk nach dem Umformvorgang. Die nun radial nach innen weisenden beidseitigen Rollränder 1.1 des Gehäuses 1 pressen den zweiten Dichtbereich D2 gegen das Sicherungselement 7 und gegen den Gelenkaußenring 3.
Neben der zweiteiligen Ausführung von Sicherungselement 7 und zweitem Dichtbereich D2 ist es auch möglich, diese einteilig auszubilden, wie in Fig. 3 gezeigt. In den Dichtungsbalg D wird dann ein T-förmiges Element E einvulkanisiert, welches bevorzugt ebenfalls mit einer Elastomerschicht versehen sein kann und sowohl die Ansichtung gewährleistet als auch als Sicherungselement 7 wirkt und somit Verschleißvolumen zur Verfügung stellt.
Das Element E wird ebenfalls mittels des Rollrandes 1.1 am Gelenkaußenring 3 positioniert.

Claims

1. Gelenk mit Gelenklagerhülse (13), die von einem Kugelkörper (12) aufgenommen wird, welcher in einem Gelenkaußenring (3) schwenkbar gelagert ist, wobei ein Dichtungsbalg (D) am Außenumfang der Gelenklagerhülse (13) mit einem ersten Dichtbereich (D1) und am Gelenkaußenring (3) mit einem zweiten Dichtbereich (D2) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtbereich (D2) mittels eines Umformbereiches eines, den Gelenkaußenring (3) am Außenumfang umhüllenden, Gehäuses (1) befestigt ist.

2. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformbereich als Rollrand (1.1) ausgebildet ist.

3. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtbereich (D1) an einer Schulter (13.1) der Gelenklagerhülse (13) dichtend anliegt.

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtbereich (D1) in einer, am Außenumfang der Gelenklagerhülse (13) angeordneten Nut (N) verläuft und zwei axiale Dichtflächen (16) und eine radiale Dichtfläche (17) aufweist.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gelenkaußenring (3) und dem zweitem Dichtbereich (D2) ein Sicherungselement (7) angeordnet ist.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtbereich (D2) und das Sicherungselement (7) axial mittels einer Vorspannung gegen die Gelenkaußenring (3) gespannt sind.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtbereich (D2) als ein radial nach außen weisender Metallring (M) ausgebildet ist.

8. Gelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring (M) in den Dichtungsbalg (D) an- oder einvulkanisiert ist.

9. Gelenk nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring (M) mit einer Elastomerschicht ummantelt ist.

10. Gelenk nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtbereich (D2) und das Sicherungselement (7) einteilig ausgebildet sind.

11. Gelenk nach Anspruch 5, 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (7) mit einer Elastomerschicht ummantelt ist.

12. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus einem Rohrabschnitt (1.1) gebildet wird, dessen beide Enden radial nach innen, über den zweiten Dichtbereich (D2) des Dichtungsbalges (D) reichend abgewinkelt sind.

13. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkaußenring (3) und/oder die Gelenklagerhülse (13) aus Kunststoff bestehen.

14. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenklagerhülse (13) radial geteilt ist und zwischen den Teilen der Gelenklagerhülse (13) eine Dichtscheibe (14) angeordnet ist.

15. Gelenk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (14) aus einem elastischen Material besteht.

16. Verfahren zur Herstellung eines Gelenks mit Gelenklagerhülse (13), nach Anspruch 1, wobei die Gelenklagerhülse (13) von einem Kugelkörper (12) aufgenommen wird, welcher in einem Gelenkaußenring (3) schwenkbar gelagert ist und ein Dichtungsbalg (D) am Außenumfang der Gelenklagerhülse (13) mit einem ersten Dichtbereich (D1) und am Gelenkaußenring (3) mit einem zweiten Dichtbereich (D2) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein, das spätere Gehäuse (1) bildender, Rohrabschnitt über den Außenumfang des Gelenkaußenrings (3) positioniert wird, wobei wenigstens ein Umformbereich den Gelenkaußenring (3) und den anliegenden Dichtbereich (D) axial überragt und dass das Befestigen des zweiten Dichtbereiches (D2) durch radial nach innen gerichtetes Umformen des Umformbereiches erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformbereich als Rollrand (1.1) ausgebildet ist, der radial nach innen eingerollt wird und nach dem Einrollen am zweiten Dichtbereich (D2) anliegt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Einrollen des Rollrandes (1.1) ein zwischen dem zweiten Dichtbereich (D2) und dem Gelenkaußenring (3) angeordnetes Sicherungselement (7) am Gelenk befestigt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig die zweiten Dichtbereiche (D2) von beidseitig am Gelenk angeordneten Dichtungsbalgen (D) mit beidseitig am Gehäuse (1) angeordneten Rollrändern (1.1) eingerollt werden, wobei ein axiales Verspannen gegen den Gelenkaußenring (3) erfolgt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem gleichzeitigen Befestigen der zweiten Dichtbereiche (D2) zwei beidseitig am Gelenkaußenring (3) angeordnete Sicherungselemente (7) durch beidseitiges Einrollen der Rollränder (1.1) befestigt werden.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtbereich (D2) und das Sicherungselement (7) einteilig ausgebildet sind und durch einrollen des Rollrandes (1.1) befestigt werden.