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Die
Erfindung betrifft eine Lagerschale für ein Kugelgelenk
mit zumindest einem vor der Montage sich verjüngenden Abschnitt,
wobei die Lagerschale durch ein Spritzgussverfahren hergestellt
wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kugelgelenk, bestehend
aus einem einseitig offenen Metallgehäuse, einer Gelenkkugel
und einer Lagerschale mit einem zwischen Metallgehäuse
und Lagerschale angeordneten elastischen Pufferelement.
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Eine ähnliche
Lagerschale und ein ähnliches Axialkugelgelenk ist beispielsweise
aus der Patentschrift
EP
0 784 755 B1 bekannt. Diese zeigt ein Axialkugelgelenk,
welches aus einem metallischen Gehäuse aufgebaut ist, in
das eine Lagerschale aus Kunststoff und darin wieder eine Gelenkkugel
eingesetzt wurde. Zwischen Lagerschale und Gehäuse ist im
sich verjüngenden Abschnitt der Lagerschale ein elastisches
Pufferelement angeordnet. Bei der Herstellung des Kugelgelenkes
wird dieses elastische Pufferelement bei der Kaltverformung des
ursprünglich zylindrischen Abschnittes des Gehäuses
und der Lagerschale komprimiert und vor allem elastisch verformt,
so dass bei späterem Verschleiß und Alterung des
Kugelgelenks aufgrund der Elastizität des Pufferelementes
und der vorhergehenden Komprimierung und Verformung eine Rückstell-
oder Vorspannkraft erzeugt wird. Durch das Pufferelement werden
außerdem Fertigungstoleranzen ausgeglichen.
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Ein
Problem bei der Herstellung dieser Art von Axialkugelgelenken besteht
in dem zusätzlichen Aufwand bei Beschaffung, Lagerung und
Montage des Pufferelementes. Bei der Montage müssen nacheinander
das Pufferelement, die Lagerschale und anschließend die
Gelenkkugel in das Gehäuse eingesetzt werden. Manchmal
erfolgt auch eine Vormontage von Kugel und Lagerschale. Aufgrund
der geringen Baugröße, des geringen Gewichtes
und der Elastizität des ringförmigen Pufferelementes
gestaltet sich die richtige Platzierung des Pufferelementes schwierig.
Im Produktionsprozess können teilweise Fehlmontagen durch
Verrutschen des Pufferelementes auftreten, die jedoch nicht direkt
sichtbar werden und erst später im Betrieb des Kugelgelenkes
zu vorzeitigem erhöhten Verschleiß und Ausfällen
führen können.
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Aus
der Gebrauchsmusterschrift
DE
297 21 050 U1 ist bekannt, das Pufferelement nicht als
fertiges Bauteil während der Montage einzusetzen, sondern
bei der Montage durch entsprechend angebrachte Öffnungen
im Gehäuse des Kugelgelenkes nach dem Einsetzen der Lagerschale
in einen frei gehaltenen Zwischenraum zwischen Gehäuse
und Lagerschale einzuspritzen. Der Nachteil dieses Verfahrens ist
jedoch, dass bei der Herstellung durch das Einspritzen des Pufferelementes
im Rahmen des Zusammenbaues des Gelenkes zusätzlich zur
Kaltverformung des Gehäuses ein zusätzlicher Arbeitsvorgang
notwendig ist, wobei hier auch an sich „artfremde" Herstellungstechniken,
wie metallische Bearbeitung und Kunststoffspritztechnik, kombiniert
werden müssen. Weiterhin weist dieses Verfahren auch den Nachteil
auf, dass die an sich gewünschte Komprimierung und vor
allem auch eine reversible Verformung des Pufferelementes nicht
möglich sind. Die Verschleiß ausgleichenden Nachstelleigenschaften sind
bei derart hergestellten Axialgelenken nur gering.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Herstellungsmöglichkeit
eines Kugelgelenkes zu finden, durch welche eine einfache und sichere
Montage und geringere Herstellkosten des Nachstellelementes ermöglicht
werden und gleichzeitig die bisher erreichten Nachstelleigenschaften
erhalten bleiben.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
und der Beschreibung dargestellt.
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Der
Erfinder hat erkannt, dass es möglich ist, eine entsprechend
gestaltete Lagerschale aus zwei unterschiedlichen Kunststoffkomponenten
herzustellen, wobei eine wenig elastische Kunststoffkomponente die
bisher bekannte Lagerschale bildet, an die während des
Fertigungsprozesses ein elastisches Pufferelement angespritzt wird.
Dieses angespritzte elastische Pufferelement benötigt lediglich
Haftkräfte an der Lagerschale, die ausreichen ein einfaches Handling
während Herstellung, Lagerung, Transport und Einsetzen
in das Gehäuse des Axialkugelgelenks sicher zu stellen.
Somit können auch Materialkombinationen gewählt
werden, die an sich nur geringe gegenseitige Haftungskräfte
aufweisen. Unterstützend kann zusätzlich eine
Formgebung von Lagerschale und angespritztem Pufferelement gewählt werden,
die zu einem Formschluss beider Komponenten führt.
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Durch
diese Ausgestaltung der Lagerschale lässt sich auf einfache
und effektive Weise ein Kugelgelenk herstellen, welches in seinen
Eigenschaften dem oben dargestellten Kugelgelenk aus der Schrift
EP 0 784 755 B1 entspricht,
jedoch kostengünstiger herstellbar ist und nicht die verminderte
Verschleißresistenz des eingangs erwähnten Kugelgelenkes
aus der Schrift
DE
297 21 050 U1 aufweist.
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Demgemäß schlägt
der Erfinder eine Lagerschale für ein Kugelgelenk, insbesondere
ein Axialkugelgelenk, vor, welche mit einem vor der Montage zylindrischen
und einem sich verjüngenden Abschnitt ausgestattet ist,
wobei die Lagerschale durch ein Spritzgussverfahren hergestellt
wird, und erfindungsgemäß bei der Herstellung
der Lagerschale ein umlaufendes elastisches Pufferelement an den
sich verjüngenden Abschnitt angespritzt wird.
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In
einer vorteilhaften Ausbildung der Lagerschale kann der sich verjüngende
Abschnitt der Lagerschale und das angespritzte Pufferelement eine haftungsunterstützende
Positiv- und Negativkontur aufweisen. Dies bedeutet, dass nicht
unbedingt ein Formschluss zwischen beiden Komponenten erzeugt werden
soll, jedoch kann zum Beispiel durch Vergrößerung
der Kontaktfläche oder durch Reduktion konischer Winkel
von Kontaktflächen ein verbesserter Sitz des Pufferelementes
erreicht werden, obwohl sich nur geringe Adhäsivkräfte
zwischen den Materialien beider Komponenten aufbauen.
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Eine
andere vorteilhafte Variante der Lagerschale sieht vor, dass die
Lagerschale und das angespritzte Pufferelement einen Formschluss
aufweisen. Hierdurch wird ein sehr sicherer Sitz des Pufferelementes
auf der Lagerschale erreicht.
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Vorteilhaft
kann das Pufferelement aus einem thermoplastischen Elastomer (=
TPE) oder insbesondere aus Polyurethan (= TPU) gebildet werden. Für
die Lagerschale selbst können die zurzeit üblichen
und bekannten z. B. technischen Kunststoffe, insbesondere Polyoxymethylen
(= POM), verwendet werden.
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Im
Rahmen der Erfindung wird auch ein Kugelgelenk, insbesondere ein
Axialkugelgelenk, vorgeschlagen, welches ein einseitig offenes Metallgehäuse,
eine Gelenkkugel und eine Lagerschale mit einem zwischen Metallgehäuse
und Lagerschale angeordnetes elastisches Pufferelement aufweist,
wobei bei der Montage des Kugelgelenks die Lagerschale mit einem
daran anhaftenden elastischen Pufferelement in einem einzigen Arbeitsgang
in das Metallgehäuse eingesetzt wird. Hierbei können
unterschiedliche Techniken zum Verbinden des Pufferelementes mit
der Lagerschale, zum Beispiel anspritzen, ankleben, anklipsen in
formschlüssige Verbindungskonturen oder anheften durch
mechanische Spannung, angewendet werden.
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Besonders
günstig ist es, wenn bei der Herstellung des Kugelgelenkes
eine Lagerschale verwendet wird, bei der das Pufferelement angespritzt ist,
da hierdurch eine besonders rationelle Fertigung möglich
ist.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert werden. Es stellen dar:
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1:
Schnitt durch ein Axialkugelgelenk mit erfindungsgemäßer
Lagerschale und Pufferelement;
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2:
Lagerschale mit angespritztem Pufferelement;
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3:
Lagerschale mit angespritztem Pufferelement mit vergrößerter
und zylindrischer Haftfläche;
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4:
erfindungsgemäße Lagerschale mit angespritztem
Pufferelement mit Formschluss.
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Ein
beispielhaft ausgebildetes Axialkugelgelenk 1 ist in der 1 dargestellt.
Diese Darstellung zeigt das metallische Gehäuse 4 mit
einem gehäuseseitigen Zapfen 7. Im Gehäuse 4 ist
eine Lagerschale 5 mit einem angespritzten Pufferelement 6 eingesetzt.
Die Lagerschale 5 umschließt nach einer Kaltverformung
im oberen Abschnitt zusammen mit dem Gehäuse die Gelenkkugel 3,
so dass die Gelenkkugel 3 gegen ein Herausrutschen aus
der Lagerschale 5 und dem Gehäuse 4 gesichert
ist. An der Gelenkkugel 3 ist ein Kugelzapfen 2 angeordnet,
der aus dem Gehäuse 4 herausragt.
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Zur
Herstellung dieses Axialkugelgelenkes 1 wird die Lagerschale 5 in
einer Einheit mit dem angespritzten Pufferelement 6 in
das anfangs oben zylindrisch ausgebildete Gehäuse 4 eingesteckt.
Hierbei wird automatisch das angespritzte Pufferelement 6 richtig
am vorgesehenen Ort platziert. Anschließend wird die Gelenkkugel 3 eingesetzt
und durch Kaltverformung des zunächst zylindrischen oberen
Abschnittes des Gehäuses 4 und der Lagerschale 5 dieser
Bereich an die Gelenkkugel 3 herangepresst, wobei gleichzeitig
eine elastische Verformung des Pufferelementes 6 bewirkt
wird. Hierdurch werden sowohl mögliche Fertigungstoleranzen
bei der Herstellung ausgeglichen als auch spätere verschleiß-
oder altersbedingte Toleranzen kompensiert.
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Eine
entsprechend dem wesentlichen Erfindungsgedanken hergestellte Lagerschale 5 ist
in der 2 gezeigt. Die Lagerschale 5 weist vor
der Anpressung im Gehäuse eines Axialkugelgelenkes oben
einen zylindrischen Bereich 8 und unten einen außen
sich verjüngenden Bereich 9 auf, der innen als Hohlkugel
ausgebildet ist, in die später die Gelenkkugel eingesetzt
wird. In dieser einfachsten Ausführungsform ist im unteren
sich verjüngenden Bereich 9 ein Pufferelement 6 aus
thermoplastischem Polymer beim Herstellungsprozess der Lagerschale 5 seitlich
angespritzt worden. Aufgrund günstiger Materialauswahl
kann ein einfaches Anspritzen des Pufferelementes 6 ohne
weitere Maßnahmen ausreichende Haftung zwischen Lagerschale
und Pufferelement erzeugen, so dass diese Einheit problemlos transportiert,
gelagert und in ein Gehäuse eingesetzt werden kann, ohne
dass sich die Verbindung lösen würde.
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Werden
weniger aneinander haftende Materialkombinationen für Lagerschale
und Pufferelement gewählt, so kann die Haftwirkung beispielsweise durch
eine entsprechende Formgebung im Bereich der Kontaktflächen
verbessert werden. Die 3 zeigt ein solches Beispiel
einer Lagerschale 5 mit einem angespritzten Pufferelement 6,
wobei zur Haftunterstützung eine zusätzliche Formgestaltung 10 durch
einen zylindrische Ausbildung und Vergrößerung
der Haftfläche erreicht wird.
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Es
wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass auch kleine
bis mikroskopische Konturen oder Aufrauungen eine Haftungsunterstützung
erzeugen können und damit in den Rahmen der Erfindung fallen.
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Ein
nochmals verbesserter Zusammenhalt zwischen Lagerschale 5 und
Pufferelement 6 kann durch eine formschlüssige
Ausbildung der Kontaktflächen erreicht werden, wie es in
der 4 dargestellt ist. Hier ist im Bereich der Kontaktfläche
zwischen Lagerschale 5 und Pufferelement 6 eine
Kontur 11 ausgebildet, die einen Formschluss zwischen Lagerschale 5 und
Pufferelement 6 erzeugt. Bei dieser Ausbildung wird eine
ausreichende Verbindung zwischen Lagerschale 5 und Pufferelement
erzeugt, auch wenn beide Komponenten aus Materialien hergestellt
sind, die keine Adhäsionskräfte aufbauen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung eine
mechanische Umkehr der Funktionen der einzelnen mechanischen Elemente
der Erfindung zu bewirken, insbesondere kann der Formschluss auch durch
eine Einbuchtung in die Lagerschale und eine entsprechende Ausbuchtung
des Pufferelementes erfolgen.
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- 1
- Axialkugelgelenk
- 2
- Kugelzapfen
- 3
- Gelenkkugel
- 4
- Gehäuse
- 5
- Lagerschale
- 6
- Pufferelement
- 7
- gehäuseseitiger
Zapfen
- 8
- zylindrischer
Abschnitt
- 9
- verjüngender
Abschnitt
- 10
- haftungsunterstützende
Kontur
- 11
- formschlüssige
Kontur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0784755
B1 [0002, 0008]
- - DE 29721050 U1 [0004, 0008]