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Die
Erfindung betrifft ein Gelenk mit einer Gelenklagerhülse, die
von einem Kugelkörper
aufgenommen wird, welcher in einem Gelenkaußenring schwenkbar gelagert
ist, nach dem Oberbegriff des 1. Patentanspruchs.
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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.
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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.
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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.
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In
JP 02195013 A wird
ein Gelenk beschrieben, bei welchem der Dichtungsbalg mittels eines Rollrandes
am Gelenkaußenring
befestigt wird. Dabei liegt der Dichtungsbalgrand in einer Variante
in einer Nut am Gelenkaußenring
an. Ein separater Ring liegt außen
am Dichtungsbalgrand an und wird mittele eines Rollrandes eines
den Gelenkaußenring
umschließenden
Gehäuses
gegen den Dichtungsbalgrand verspannt. In einer zweiten Variante
ist die Stirnfläche
des Gelenkaußenrings
eben ausgebildet und der Dichtungsbalgrand liegt mit einer Fläche an der
Stirnfläche
des Gehäuseaußenrings
an. Ein Flansch des Dichtungsbalges weist radial nach außen. Zwischen
diesem Flansch und der Stirnfläche des
Gehäuseaußenrings
ist ebenfalls ein separater Ring angeordnet. Die Befestigung des
Dichtungsbalges erfolgt durch Einrollen des Rollrandes des Gehäuses über den
Flansch des Dichtungsbalges, so dass der Flansch gegen den separaten
Ring und gegen die Stirnfläche
des Gehäuseaußenrings
abdichtet. Nachteilig ist dabei, dass der Dichtungsbalg direkt am
Gehäuseaußenring
anliegt, wodurch das Verschleißverhalten
ungünstig
beeinflusst wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Kugelgelenk zu entwickeln, welches mit
geringem fertigungstechnischen Aufwand herstellbar ist sowie eine
einfache und sichere Befestigung des Dichtungsbalges zu gewährleisten.
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Dies
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des ersten Patentanspruchs gelöst.
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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 Sicherungselement axial 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.
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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.
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Das
Gehäuse
wird vorteilhafter Weise aus einem Rohrabschnitt gebildet, dessen
beide Enden radial nach innen, über
den zweiten Dichtbereich des Dichtungsbalges reichend, abgewinkelt
sind.
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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.
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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.
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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.
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Mit
dem gleichzeitigen Befestigen der zweiten Dichtbereiche können auch
zwei beidseitig am Gelenkaußenring
angeordnete Sicherungselemente durch beidseitiges Einrollen der
Rollränder
befestigt werden.
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Sind
der zweite Dichtbereich und das Sicherungselement einteilig ausgebildet,
können
diese ebenfalls durch Einrollen des Rollrandes gleichzeitig befestigt
werden.
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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.
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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.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
Hülsengelenk
im Längsschnitt
mit einem Gehäuse 1 vor
der Umformung des Gehäuses,
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2:
Hülsengelenk
gem. 1 nach dem Einrollen des Gehäuses,
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3 vergrößerte Darstellung
der Befestigung des Dichtungsbalges am Gelenkaußenring, mit einteiligem Dichtbereich
und Verschleißring.
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Das
Gelenk gem. 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.
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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.
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Neben
der zweiteiligen Ausführung
von Sicherungselement 7 und zweitem Dichtbereich D2 ist es
auch möglich,
diese einteilig auszubilden, wie in 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 Abdichtung gewährleistet als auch als Sicherungselement 7 wirkt
und somit Verschleißvolumen
zur Verfügung
stellt.
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Das
Element E wird ebenfalls mittels des Rollrandes 1.1 am
Gelenkaußenring 3 positioniert.