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Die
Erfindung betrifft eine Gelenk- und/oder Lageranordnung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einer oder mehreren
derartigen Gelenk- und/oder
Lageranordnung(en), insbesondere in Fahrwerks- und/oder Lenkungsteilen.
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Bei
Gelenkanordnungen, die einen Zapfen aufweisen, der mit seinem Kopfbereich
in einer Gelenkschale beweglich zu halten ist, wobei die Gelenkschale
ihrerseits in einem Gehäuse
aufgenommen und dort gegen Auszug gesichert ist, stellt sich die Schwierigkeit,
dass das Gehäuseinnere
mit den Grenzflächen
zwischen Gehäuse
und Gelenkschale einerseits und zwischen Gelenkschale und Kopfbereich
andererseits abgedichtet sein muss, um damit einen Schutz gegen
Verschmutzung zu bilden und ein Austreten von Schmiermittel zu verhindern.
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Um
die Dichtungsmanschette am Gehäuse zu
sichern, ist es bekannt, einen Spannring vorzusehen, der die Dichtungsmanschette
von außen
umgreift und gegen den Rand des Gehäuses presst. Dadurch ist die
Montage aufwendig.
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Aus
der
DE 297 21 050
U1 ist es bekannt, die Dichtungsmanschette an die Lagerschale
anzuformen. Dabei liegt jedoch die vergleichsweise starre Gelenkschale
als gegen axiales Ausziehen sicherndes Element am die Durchtrittsöffnung des
Zapfens begrenzenden Rand an, so dass hier, insbesondere bei Vibrationen,
ein Spalt entsteht, durch den Feuchtigkeit in den Raum zwischen
Gehäuse
und Lagerschale eindringen kann.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei einer Ausbildung mit integral
mit der Gelenkschale verbundener Dichtungsmanschette eine Verbesserung
der Abdichtung zu erreichen.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem durch eine Gelenkanordnung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des
Anspruchs 13. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis 12 verwiesen.
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Mit
der Erfindung ist auch bei einer direkten Anformung der Dichtungsmanschette
an die Gelenkschale durch die unmittelbare Anlage des Randes der
Dichtungsmanschette an das Gehäuse
ohne Zwischenschaltung der Gelenkschale eine Abdichtung zwischen
Gehäuse
und Gelenkschale ermöglicht.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn die Dichtungsmanschette in ihrem dichtend
anliegenden Abschnitt von einem Teil der Gelenkschale dichtend an
den Randbereich der Durchtrittsöffnung
gepresst ist. Dadurch ergibt sich die verbesserte Dichtwirkung nicht
nur aus der elastischen Deformierbarkeit des Materials der Dichtungsmanschette,
sondern zusätzlich
aus dieser Presskraft auf das weiche Material.
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Sofern
die Gelenkschale an der Durchtrittsöffnung für den Zapfen einen mit einer
radialen Komponente auswärts
weisenden und axial in Richtung des Gehäuses von der Dichtungsmanschette
hintergriffenen Haltebereich aufweist, ist damit eine axiale Kraftbeaufschlagung
des Randes der Dichtungsmanschette in Richtung des Gehäuses möglich.
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Sofern
die Gelenkschale an der Durchtrittsöffnung für den Zapfen einen mit einer
axialen Komponente vom Gehäuse
weg weisenden und radial außen
von der Dichtungsmanschette hintergriffenen Haltebereich aufweist,
ist damit eine radial nach außen
drückende Kraftbeaufschlagung
des Randes der Dichtungsmanschette in Richtung des Gehäuses möglich.
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Insbesondere
kann der Haltebereich eine Schrägstellung
aufweisen, um damit sowohl axial als auch radial eine Kraft im Anlagesinne
der Dichtungsmanschette an das Gehäuse auszuüben.
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Dabei
kann günstig
die Dichtungsmanschette in ihrem am Randbereich der Durchtrittsöffnung anliegenden
Ende eine radial auswärts
weisende Anlagefläche
an der Innenwandung des Gehäuses und/oder
eine axial in Richtung des Kopfbereichs des Zapfens weisende Anagefläche an den
senkrecht zur Zapfenachse liegenden Rand des Gehäuses ausbilden. Insbesondere
können
für eine
gute Abdichtung kombiniert abgestuft sowohl die axiale als auch
die radiale Anlage vorliegen.
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Die
Zuverlässigkeit
der abdichtenden Anlage ist weiter erhöht, wenn die Dichtungsmanschette
am Randbereich der Durchtrittsöffnung
in eine Hinterschneidung der Gelenkschale eingreift.
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Eine
besonders gute Haltbarkeit der Gelenkschale mit Dichtungsmanschette
im Gehäuse
ergibt sich, wenn in einem Aufnahmebereich zwischen Gehäuse und
Gelenkschale eine diese miteinander verklebende Masse befindlich
ist. Damit kann auch ein Spannring oder dergleichen haltendes Element
entbehrlich sein. Durch die eingebrachte klebende Masse ist auch
ein Umbördeln
oder dergleichen Umformung des Gehäuserandes entbehrlich. Die
Herstellungskosten sinken dadurch deutlich. Im einfachsten Fall
kann ein Gehäuse
Verwendung finden, dessen Innenwände
in axialer Richtung bis zum Rand ohne jede Nachbearbeitung geradlinig
durchlaufen. Die klebende Masse kann sowohl Rotationsbewegungen als
auch axiale Bewegungen verhindern.
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Zusätzlich oder
alternativ zur klebenden Masse kann vorteilhaft die Gelenkschale
mit radial ausgreifenden Ringanformungen versehen und darüber in das
Gehäuse
eingepresst sein.
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Sowohl
für die
Abdichtung als auch für
eine stabile Halterung ist es günstig,
wenn eine Ringanformung axial an den dichtenden Anlagebereich der Dichtungsmanschette
direkt anschließt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung
dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes
der Erfindung.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Übersichtszeichnung
einer erfindungsgemäßen Gelenk- und/oder Lageranordnung
mit einer direkt an die Gelenkschale angeformten Dichtungsmanschette,
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2 eine
Ansicht in Richtung des Pfeils II auf die offene Seite der Gelenkschale
vor ihrer Verbindung mit der Dichtungsmanschette.
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Die
im gezeichneten Ausführungsbeispiel dargestellte
Gelenkanordnung 1 umfasst einen axial erstreckten Gelenkzapfen 2 mit
einem erweiterten und beispielsweise durch eine im Wesentlichen
kugelförmige
Ausformung gebildeten Kopfbereich 3. Dieser kann in und
gegenüber
einer Gelenk- oder Lagerschale 4 beweglich gehalten sein,
die ihrerseits zumindest radial außen teilweise von einem Gehäuse 5 umgeben
ist. In der Zeichnung ist das Gehäuse 5 auf der der
Zapfendurchtrittsöffnung 6 gegenüber gelegenen
Seite von einem Deckelteil 7 verschlossen, wobei nach Einlegen
des Deckelteils 7 die Randkante 8 durch Rollen,
Bördeln
oder dergleichen umgeformt ist, um das Deckelteil 7 zu
sichern. Hier sind jedoch verschiedene Ausführungen möglich.
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Die
Gelenk- und/oder Lageranordnung 1 umfasst weiter eine Dichtungsmanschette 9,
häufig
als Dichtungsbalg ausgebildet, die im Bereich der von dem Gehäuse 5 belassenen
Durchtrittsöffnung 6 für den Zapfen 2 an
die Gelenkschale 4 anschließt und mit dieser zu einer
gemeinsamen, einstückigen
Einheit geformt ist. Beispielsweise sind die Gelenkschale 4 und
die Dichtungsmanschette 9 im Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren
hergestellt, mit dem unterschiedliche Materialien zu einer integralen
Baueinheit zusammengeführt
werden.
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Die
Dichtungsmanschette 9 ist aus einem gegenüber der
Gelenkschale 4 weichen, elastisch deformierbaren Material
gebildet, zum Beispiel aus weichem Polymermaterial wie etwa Chloroprenkautschuk,
Naturkautschuk, thermoplastisches Elastomer auf Polyester-, Polyurethan-
oder Polyolefinbasis.
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Erfindungsgemäß liegt
die Dichtungsmanschette 9 mit einem dem Gehäuse 5 zugewandten Randbereich 10 direkt
und dichtend am Rand 11 der Durchtrittsöffnung 6 des Gehäuses 5 an.
Ein Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit in den Spalt zwischen
Gehäuse 5 und
Gelenkschale 4 ist dadurch zuverlässig verhindert. Ein zusätzlicher
Korrosionsschutz ist entbehrlich.
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Für eine besonders
zuverlässige
und auch von Bewegungen oder Vibrationen des Gelenks 1 unbeeinträchtigte
Abdichtung ist die Dichtungsmanschette in ihrem dichtend anliegenden
Randbereich 10 dichtend an den Randbereich 11 der
Durchtrittsöffnung 6 gepresst.
Hier ist die Pressung durch Vorspannung durch einen als Haltebereich
wirksamen Teil 12 der Gelenkschale 4 bewirkt.
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Dieser
Haltebereich 12 umläuft
die Durchtrittsöffnung 6 für den Zapfen 2 und
weist gemäß der Zeichnung
eine radial auswärts
weisende und eine axial vom Gehäuse 5 weg
weisende Komponente auf. Damit ergibt sich eine Schrägstellung,
so dass der Randbereich 10 der Dichtungsmanschette 9,
der diesen Haltebereich hintergreift, einerseits axial in Richtung
des Gehäuses 5 und
andererseits radial auswärts
in Richtung der Gehäuseinnenwandung eine
Vorspannung erhält,
die auf Lebenszeit ausgelegt sein kann.
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Damit
lässt sich
für die
Dichtungsmanschette 9 in ihrem am Randbereich 11 der
Durchtrittsöffnung 6 anliegenden
Ende 10 eine vorgespannte abgestufte und doppelte Anlage
erreichen: Einerseits ist eine radial auswärts weisende Anlagefläche 13 der
Dichtungsmanschette 9 an die Innenwandung des Gehäuses 5,
andererseits eine axial in Richtung des Kopfbereichs 3 des
Zapfens 2 weisende Anlagefläche 14 der Dichtungsmanschette 9 an
den senkrecht zur Zapfenachse liegenden Rand 15 des Gehäuses 5 ausgebildet.
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Für einen
guten Halt der Dichtungsmanschette 9 am Randbereich 11 der
Durchtrittsöffnung 6 und
an der Gelenkschale 4 kann die Dichtungsmanschette auch
in eine zum Beispiel umlaufende Hinterschneidung der Gelenkschale 4 – hier nicht
gezeichnet – eingreifen.
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Alternativ
kann auch, wie hier dargestellt, die Gelenkschale 5 mit
einer Vielzahl von über
den Umfang verteilten Kanälen 16 versehen
sein, durch die hindurch das Material der Dichtungsmanschette 9 angespritzt
werden und damit eine intensive Verzahnung mit der Gelenkschale 4 erreichen
kann.
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Um
die im Betrieb auftretenden axialen und radialen Kräfte abfangen
zu können,
ist ein fester Sitz der Gelenkschale 4 im Gehäuse 5 zu
gewährleisten.
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Hierfür kann zwischen
Gehäuse 5 und
Gelenkschale 4 eine diese miteinander verklebende Masse
eingebracht werden, wobei diese Masse nicht zwingend an zum Beispiel
dem POM oder anderem – eventuell
durch Carbon-, Glas-, Aramidfasern oder Mineralien verstärkten – Thermoplast
der Gelenkschale 4 haften muss. Diese kann statt dessen
oder zusätzlich
auch mit radial ausgreifenden Ringanformungen versehen und darüber in das
Gehäuse
eingepresst sein.
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Dabei
ist es insbesondere günstig,
wenn eine erste Ringanformung axial an den dichtenden Anlagebereich 10 der
Dichtungsmanschette 9 direkt anschließt.
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Der
Ringspalt zwischen den Ringanformungen ist über eine radial einwärts weisende
Einspritzöffnung
im Gehäuse 5 mit
der (klebenden) Masse befüllbar.
Zur Montage wird der Gelenkzapfen 2 mit seinem Kopfbereich 3 in
die Gelenkschale 4 eingebracht, anschließend werden
die so montierten Teile in das Gehäuse 5 eingesetzt.
Dann kann in den Aufnahmebereich zwischen Gehäuse 5 und Gelenkschale 4 die
diese miteinander verklebende Masse eingespritzt werden: Diese Masse
wird dazu in flüssiger
oder gelartiger Konsistenz durch die Einspritzöffnung unter Druck, zum Beispiel
zwei bis drei bar, eingebracht, läuft in beiden Richtungen am
Außenumfang
der Lagerschale 4 im Aufnahmeraum zu einer gegenüberliegenden Öffnung – so lange,
bis dort Masse austritt und damit anzeigt, dass der Ringspalt befüllt und
keine Luft eingeschlossen ist.
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Die
Montage ist daher besonders schnell und kostengünstig. Vorrichtungen zur mechanischen
Umformung des der Zapfendurchtrittsöffnung 6 zugewandten
Gehäuserandes
sind gänzlich
entbehrlich. Die eingebrachte Masse ist aushärtbar und verändert dabei
ihre Konsistenz in Richtung eines jedoch immer noch elastischen
Festkörpers,
was eine gute Beweglichkeit des Kopfbereichs 3 in der Gelenkschale 4 auch
dauerhaft sichert.
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Derartige
Gelenk- und/oder Lageranordnungen 1 können in erfindungsgemäßer Ausbildung
vorteilhaft insbesondere innerhalb von Fahrwerks- und/oder Lenkungsteilen
von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Die hohe Dichtigkeit und
Beweglichkeit des Kopfbereichs 3 bei gleichzeitig geringen
Herstellungskosten erweisen sich dabei als sehr vorteilhaft.
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- 1
- Gelenk-
oder Lageranordnung
- 2
- Zapfen
- 3
- Kopfbereich
- 4
- Gelenkschale
- 5
- Gehäuse
- 6
- Durchtrittsöffnung
- 7
- Deckelteil
- 8
- Randkante
- 9
- Dichtungsmanschette
- 10
- Randbereich
der Dichtungsmanschette
- 11
- Randbereich
der Durchtrittsöffnung
- 12
- Haltebereich
der Gelenkschale
- 13
- Anlagefläche
- 14
- Anlagefläche
- 15
- Rand
des Gehäuses
- 16
- Kanäle der Gelenkschale