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Die
Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem Gehäuse, einem
in dem Gehäuse bewegbar gelagerten und sich aus diesem
heraus erstreckenden Kugelzapfen, einem sich zwischen dem Gehäuse und
dem Kugelzapfen erstreckenden Dichtungsbalg, dessen zapfenseitiges
und mit einem integrierten Ring verstärktes Ende den Kugelzapfen
umringt und eine Labyrinth-Dichtung mit mehreren Dichtlippen aufweist,
die in axialer Richtung des Dichtungsbalgs aufeinander folgend und
im Abstand zueinander angeordnet sind.
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Aus
der
DE 102 42 578
B4 ist eine Kugelgelenkschutzkappe zum Abdecken des zapfenförmigen Teilbereiches
eines fertig montierten, mit einem Gelenkgehäuse, einem
darin verschwenkbar aufgenommenen Gelenkzapfen und einem Dichtungsbalg
versehenen Kugelgelenks durch Aufstecken auf den Gelenkzapfen dieses
Kugelgelenks mit mindestens zwei in Axiallängsrichtung
der Kugelgelenkschutzkappe benachbart angeordneten Abschnitten unterschiedlicher
Geometrie bekannt, wobei der Abschnitt mit der größeren
Außenabmessung an dem dem Gelenkgehäuse zugewandten
Ende der Kugelgelenkschutzkappe angeordnet ist. Am Übergang
der Abschnitte ist ein im Wesentlichen senkrecht zur Axiallängsrichtung
der Kugelgelenkschutzkappe sich erstreckender Übergangsbereich
angeordnet, wobei die innenliegende Kontaktfläche des Übergangsbereichs
an der Anlagefläche des Dichtungsbalgs abdichtend anliegt.
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Aus
der
EP 0 570 736 A1 ist
ein Gelenk für Fahrwerksteile in einem Kraftfahrzeug bekannt,
welches aus einem Gehäuse und aus einem darin in einer
Gelenkschale gelagerten Innenteil besteht und einen Dichtungsbalg
zwischen dem Gehäuse und dem demgegenüber beweglichen
Innenteil aufweist. Das Gelenk ist insbesondere ein Kugelgelenk
mit einer am Ende eines Kugelzapfens ausgebildeten, in der Gelenkschale
gelagerten Gelenkkugel, die zusammen mit dem Kugelzapfen das Innenteil
bildet. Am Gehäuse ist ein den Dichtungsbalg und andere empfindliche
Bereiche wenigstens in einem Teilbereich des Umfanges abschirmender
Schutzschirm befestigt.
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Dichtungsbälge
mit integriertem Ring zeigen im nicht eingebauten Zustand des Gelenks,
d. h. in einem Zustand, in dem der Kugelzapfen des Gelenks nicht
in eine Zapfenaufnahme eingebaut ist, einen Ringspalt zwischen dem
Dichtungsbalg-Labyrinth und dem Kugelzapfen. Dieser Ringspalt tritt
vor allem bei Dichtungsbälgen auf, die zusammen mit einem Kegelzapfen
abdichten sollen. Aufgrund der Länge der Mantelfläche
und der erforderlichen axialen Rückstellkraft des Dichtungsbalgs
befindet sich das zapfenseitige Dichtungsbalg-Labyrinth im nicht
eingebauten Zustand des Gelenks auf Höhe eines kleineren
Kegeldurchmessers des Kugelzapfens. Während des Einbaus
werden Dichtungsbälge dieser Art, im Unterschied zu Dichtungsbälgen
mit externen Spannringen, zur Ausbildung der zapfenseitigen Abdichtung
verhältnismäßig wenig radial aufgeweitet, sodass
im nicht eingebauten Zustand der bereits genannte Ringspalt zwischen
dem Dichtungsbalg und dem Kugelzapfen entsteht. Ein sich daraus
ergebender Nachteil ist die Gefahr des Eintritts von Schmutz und
Feuchtigkeit unter den Dichtungsbalg und damit auch in die Lagerung
des Gelenks während des Transports, bei der Lagerung und
im Servicefall in der Werkstatt. Dieser Nachteil besteht, solange
das Gelenk noch nicht in die Zapfenaufnahme für den Kugelzapfen
eingebaut ist.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Eintritt von
Verunreinigungen in das Innere des Dichtungsbalgs zu vermeiden,
solange der Kugelzapfen noch nicht in eine Zapfenaufnahme eingebaut
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kugelgelenk
nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Das
erfindungsgemäße Kugelgelenk weist ein Gehäuse,
einen in dem Gehäuse bewegbar gelagerten und sich aus diesem
heraus erstreckenden Kugelzapfen und einen sich zwischen dem Gehäuse und
dem Kugelzapfen erstreckenden Dichtungsbalg auf, dessen zapfenseitiges
mit einem integrierten Ring verstärktes Ende den Kugelzapfen
umringt und eine Labyrinth-Dichtung mit mehreren Dichtlippen umfasst,
die in axialer Richtung des Dichtungsbalgs aufeinanderfolgend und
im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei eine erste der Dichtlippen
einen verringerten Innendurchmesser aufweist und in einem nicht
eingebauten Zustand des Kugelgelenks an dem Kugelzapfen anliegt.
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Wegen
des verringerten Innendurchmessers liegt die erste Dichtlippe der
zapfenseitigen Labyrinth-Dichtung selbst im nicht eingebauten Zustand des
Kugelgelenks dichtend an dem Kugelzapfen an und bildet somit eine
Staubdichtung z. B. für den Transport, die Lagerung und
den Werkstattfall. Der nicht eingebaute Zustand des Kugelgelenks
zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass gegen die dem Gehäuse
abgewandte Stirnseite des Dichtungsbalgs keine Zapfenaufnahme drückt.
Bevorzugt bildet die dem Gehäuse abgewandte Stirnseite
des Dichtungsbalgs im nicht eingebauten Zustand ein freies Ende.
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Der
Dichtungsbalg ist vorzugsweise ein rotationssymmetrischer Körper.
In diesem Fall definiert die Rotationsachse des Dichtungsbalgs dessen
axiale Richtung. Insbesondere fällt die axiale Richtung des
Dichtungsbalgs mit der axialen Richtung des Kugelgelenks zusammen.
Vorzugsweise gilt dies exakt im unausgelenkten Zustand des Kugelzapfens.
Im unausgelenkten Zustand des Kugelzapfens fällt dessen
axiale Richtung insbesondere mit der axialen Richtung des Kugelgelenks
zusammen.
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Die
erste Dichtlippe weist insbesondere einen kleineren Innendurchmesser
als eine oder mehrere andere Dichtlippen der Labyrinth-Dichtung
auf. Bevorzugt weist die erste Dichtlippe den kleinsten Innendurchmesser
von allen Dichtlippen der Labyrinth-Dichtung auf.
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Gemäß einer
Ausgestaltung liegt im nicht eingebauten Zustand des Kugelgelenks
die erste Dichtlippe als einzige der Dichtlippen an dem Kugelzapfen
an. Insbesondere ist zwischen der oder den anderen Dichtlippen der
Labyrinth-Dichtung und dem Kugelzapfen ein Ringspalt und/oder radialer
Abstand ausgebildet. Somit ist es möglich, abgesehen von
der Verringerung des Innendurchmessers der ersten Dichtlippe, die
Labyrinth-Dichtung in herkömmlicher Weise auszubilden.
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Die
Dichtlippen sind bevorzugt ringförmig ausgebildet und stehen
insbesondere von der Innenumfangsfläche des zapfenseitigen
Endes des Dichtungsbalgs radial nach innen hervor und zwar in Richtung
Kugelzapfen.
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Die
Dichtlippen umringen somit den Kugelzapfen.
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Gemäß einer
Weiterbildung weist der Kugelzapfen einen konischen Bereich auf,
an dem die erste Dichtlippe anliegt. Der konische Bereich verjüngt
sich vorzugsweise mit zunehmendem Abstand zu dem Gehäuse.
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Bevorzugt
bildet die erste Dichtlippe in axialer Richtung eine äußere
Dichtlippe der Labyrinth-Dichtung. Insbesondere weist die erste
Dichtlippe von allen Dichtlippen der Labyrinth-Dichtung den größten
Abstand zum Gehäuse auf.
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Die
erste Dichtlippe ist bevorzugt in axialer Richtung umgeklappt. Insbesondere
bildet die erste Dichtlippe im umgeklappten Zustand im Querschnitt einen
gekrümmten Finger. Durch das Umklappen kann erzielt werden,
dass die erste Dichtlippe mit radialer Vorspannung an dem Kugelzapfen
anliegt, da sie in eine nicht umgeklappte Position zurückkehrten möchte.
Insbesondere ergibt sich eine größere Anlagefläche.
Vorzugsweise ist die erste Dichtlippe unter Vergrößerung
Ihres Innendurchmessers elastisch aufgeweitet. Auch hierdurch wird
erzielt, dass die erste Dichtlippe mit radialer Vorspannung an dem
Kugelzapfen anliegt, da sie Ihren Innendurchmesser wieder zu verringern
sucht.
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Die
erste Dichtlippe ist bevorzugt in axialer Richtung von dem Gehäuse
weggeklappt. Dies begünstigt ein Verschieben der ersten
Dichtlippe und somit des zapfenseitigen Endes des Dichtungsbalgs in
Richtung auf das Gehäuse zu. Ein solches Verschieben des
zapfenseitigen Endes erfolgt z. B. während des Einbaus
des Kugelgelenks in eine Zapfenaufnahme.
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Die
erste Dichtlippe ist bevorzugt gegenüber der dem Gehäuse
abgewandten Stirnfläche des zapfenseitigen Endes des Dichtungsbalgs
axial in Richtung auf das Gehäuse hin versetzt angeordnet.
Hierdurch kann verhindert werden, dass sich die erste Dichtlippe
in einen Spalt zwischen dem Kugelzapfen und der Zapfenaufnahme einzieht,
während das Kugelgelenk in die Zapfenaufnahme eingebaut
wird. Der Versatz ist insbesondere so groß, dass die umgeklappte
erste Dichtlippe nicht in einer von dem Gehäuse abgewandten
Richtung über die Stirnfläche des zapfenseitigen
Endes hervorsteht. Bevorzugt weist der Dichtungsbalg eine Einkerbung
auf, die in der dem Gehäuse abgewandten Stirnseite des
zapfenseitigen Endes vorgesehen ist. Insbesondere erstreckt sich
die Einkerbung von der Stirnseite bis zur ersten Dichtlippe, die
z. B. am Grund der Einkerbung sitzt und dort in den Dichtungsbalg übergeht.
Vorzugsweise ist die Einkerbung umlaufend ausgebildet. Die Einkerbung
schafft Raum für die erste Dichtlippe, in den sich diese
im umgeklappten und/oder eingebauten Zustand einlegt oder einlegen
kann. Durch die Einkerbung kann verhindert werden, dass sich die erste
Dichtlippe in einen Spalt zwischen dem Kugelzapfen und der Zapfenaufnahme
einzieht, während das Kugelgelenk in die Zapfenaufnahme
eingebaut wird.
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Gemäß einer
Weiterbildung ist das Kugelgelenk in einen eingebauten Zustand überführbar,
in dem der Kugelzapfen in einer Zapfenaufnahme sitzt und jede der
Dichtlippen an dem Kugelzapfen anliegt. Insbesondere liegt die Stirnfläche
des zapfenseitigen Endes im eingebauten Zustand des Kugelgelenks
an der Zapfenaufnahme an. Die Zapfenaufnahme ist bevorzugt von einem
ersten Bauteil gebildet, an dem der Kugelzapfen im eingebauten Zustand
des Kugelgelenks befestigt ist. Bei dem ersten Bauteil handelt es
sich insbesondere um ein Fahrzeugbauteil, bevorzugt um ein Fahrwerksbauteil.
Das Gehäuse ist bevorzugt an einem zweiten Bauteil befestigt.
Bei dem zweiten Bauteil handelt es sich insbesondere um ein anderes
Fahrzeugbauteil, bevorzugt um ein anderes Fahrwerksbauteil. Gemäß einer
Weiterbildung ist das erste Bauteil ein Radträger, an dem
insbesondere ein Fahrzeugrad drehbar gelagert ist, und das zweite Bauteil
ein Axialgelenk, eine Spurstange oder ein Radführungslenker,
der insbesondere mit einer Fahrzeugkarosserie gelenkig verbunden
ist. Ferner ist eine umgekehrte Anordnung möglich, sodass
das zweite Bauteil ein Radträger und das erste Bauteil
ein Radführungslenker, ein Axialgelenk oder eine Spurstange
ist.
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Nach
einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Zapfenaufnahme
ein Loch auf, das bevorzugt konisch ausgebildet ist und in welches
der Kugelzapfen zum Ausbilden des eingebauten Zustands eingesetzt
wird. Die dem Gehäuse zugewandte Oberfläche der
Zapfenaufnahme, insbesondere der die Berandung des Lochs bildende
Oberflächenbereich, drückt während des
Einschiebens des Kugelzapfens in das Loch gegen die Stirnfläche
des zapfenseitigen Endes und drückt dieses somit in Richtung
des Gehäuses. Dabei bewegt sich das zapfenseitige Ende
des Dichtungsbalgs entlang des konischen Bereichs des Kugelzapfens
hin zu größeren Durchmessern des Kugelzapfens,
bis alle oder zumindest mehrere der Dichtlippen an dem Kugelzapfen
anliegen.
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Der
Dichtungsbalg ist vorzugsweise elastisch ausgebildet. Insbesondere
besteht der Dichtungsbalg aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise
aus einem gummielastischen oder entropieelastischen Werkstoff. Gemäß einer
Ausgestaltung besteht der Dichtungsbalg aus Gummi oder aus einem
Elastomer. Der insbesondere in das zapfenseitige Ende des Dichtungsbalgs
integrierte Ring besteht bevorzugt aus einem anderen und/oder steiferen Werkstoff
als der Dichtungsbalg. Bevorzugt besteht der Ring aus Metall oder
Kunststoff.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung wird der Durchmesser der ersten Dichtlippe
soweit verkleinert, dass sie radial auch bei nicht eingebautem Gelenk
an dem konischen Bereich des Kugelzapfens anliegt. Dabei wird darauf
geachtet, dass sich die auch als Staubdichtlippe bezeichnete erste Dichtlippe
beim Einbau des Gelenks in die Zapfenaufnahme nicht in den Verbindungsbereich
zwischen dem konischen Bereich des Kugelzapfens und der Zapfenaufnahme
einziehen kann. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die
Höhe des radialen Dicht-Labyrinths reduziert und somit
ein Bereich geschaffen wird, in dem die Dichtlippe umklappen kann.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung ist die Gefahr
des Eintritts von Schmutz und Feuchtigkeit unter den Dichtungsbalg
und damit auch in die Lagerung des nicht eingebauten Gelenks während
des Transports, bei der Lagerung und im Servicefall in der Werkstatt
vermeidbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In Zeichnung zeigen:
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1 eine
teilweise Schnittansicht eines Kugelgelenks gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung in einem eingebauten Zustand
des Gelenks,
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2 eine
vergrößerte Ansicht des in 1 mit dem
Buchstaben A gekennzeichneten Bereichs in einem nicht eingebauten
Zustand des Gelenks und
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3 den
mit dem Buchstaben A gekennzeichneten Bereich im eingebauten Zustand
des Gelenks.
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Aus 1 ist
eine schematische Schnittansicht durch ein Kugelgelenk 1 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei in einem Kugelgelenkgehäuse 2 unter
Zwischenschaltung einer Kugelschale 3 ein Kugelzapfen 4 drehbar
und schwenkbar gelagert ist, den 1 im unausgelenkten
Zustand zeigt. Zwischen dem Gehäuse 2 und dem
Kugelzapfen 4 erstreckt sich ein Dichtungsbalg 5,
der mit seinem gehäuseseitigen Ende 6 eine Öffnung 7 des
Gehäuses 2 umringt, durch welche hindurch sich
der Kugelzapfen 4 aus dem Gehäuse 2 heraus
erstreckt. Mit seinem zapfenseitigen Ende 8 umringt der
Dichtungsbalg 5 den Kugelzapfen 4, der einen kugelförmigen
Bereich 9, einen konischen Bereich 10 und einen
Gewindebereich 11 aufweist und mit seinem kugelförmigen
Bereich 9 in der Kugelschale 3 sitzt, die in dem
Gehäuse 2 festgelegt und mittels eines Verschlussdeckels 12 gesichert
ist. Alternativ kann die Kugelschale 3 aber auch auf eine andere
Weise in dem Gehäuse 2 gesichert sein. Der Dichtungsbalg 5 liegt
mit seinem zapfenseitigen Ende 8 am konischen Bereich 10 des
Kugelzapfens 4 dichtend an, der sich durch eine Zapfenaufnahme 13 hindurch
erstreckt, die mit einer dem Gehäuse 2 zugewandten
Oberfläche 14 an einer dem Gehäuse 2 abgewandten
Stirnseite 15 des zapfenseitigen Endes 8 bzw.
des Dichtungsbalgs 5 anliegt. Das Kugelgelenk 1 ist
somit in einem in der Zapfenaufnahme 13 eingebauten Zustand
dargestellt, wobei der Kugelzapfen 4 an der Zapfenaufnahme 13 mittels
einer auf den Gewindebereich 11 aufgeschraubten Mutter 23 gesichert
ist. Der mit dem Buchstaben A gekennzeichnete Anlagebereich, in
dem der Dichtungsbalg 5 an dem Kugelzapfen 4 anliegt,
ist in vergrößerter Darstellung aus 3 ersichtlich.
während des Einbaus des Kugelzapfens 4 in die
Zapfenaufnahme 13 wird das zapfenseitige Ende 8 zu
dem Kugelgelenkgehäuse 2 hin verschoben, sodass
das zapfenseitige Ende 8 im nicht eingebauten Zustand des
Kugelgelenks 1 einen größeren Abstand
zum Gehäuse 2 aufweist, als in 1 dargestellt.
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Eine
Darstellung des Anlagebereichs A im nicht eingebauten Zustand des
Kugelgelenks 1 ist aus 2 ersichtlich.
Das zapfenseitige Ende 8 ist mittels eines den Kugelzapfen 4 umringenden
Rings 16 verstärkt, der in das zapfenseitige Ende 8 des Dichtungsbalgs 5 integriert,
vorzugsweise einvulkanisiert, ist. An seiner dem Kugelzapfen 4 zugewandten, ringförmigen
Innenoberfläche oder Innenumfangsfläche weist
das zapfenseitige Ende 8 eine Labyrinth-Dichtung 17 auf,
die mehrere Dichtlippen 18, 19 und 20 umfasst,
wobei die Dichtlippen 19 und 20 einen radialen
Abstand zum konischen Bereich 10 aufweisen, sodass zwischen
diesem und den Dichtlippen 19 und 20 jeweils ein
Ringspalt ausgebildet ist. Die Dichtlippe 18 weist hingegen
einen kleineren Innendurchmesser als die Dichtlippen 19 und 20 auf und
liegt an dem konischen Bereich 10 des Kugelzapfens 4 an.
Dabei ist die Dichtlippe 18 von dem Gehäuse 2 weggeklappt
und weist in etwa die Form eines gekrümmten Fingers auf.
In der dem Gehäuse 2 abgewandten Stirnfläche 15 des
Dichtungsbalgs 5 ist eine umlaufende Einkerbung 24 vorgesehen,
an deren Grund die Dichtlippe 18 in den Dichtungsbalg 5 übergeht.
Die Einkerbung 24 schafft einen Raum oder Freiraum, in
den sich die Dichtlippe 18 im eingebauten Zustand einlegt
(siehe 3). Ferner ist an der Stirnfläche 15 eine
sich axial von dem Gehäuse 2 weg erstreckende
Dichtlippe 21 vorgesehen, die im eingebauten Zustand des
Kugelgelenks 1 an der Oberfläche 14 der
Zapfenaufnahme 13 anliegt. Gemäß einer
Variante können auch mehrere sich axial von dem Gehäuse 2 weg
erstreckende Dichtlippen an der Stirnfläche 15 vorgesehen
sein, die zusammen eine Labyrinth-Dichtung bilden, die im eingebauten
Zustand des Kugelgelenks 1 an der Oberfläche 14 der
Zapfenaufnahme 13 anliegt. Die Begriffe radial und axial
sind hier auf die Längsachse 22 des Kugelgelenks 1 bezogen,
sodass der Ausdruck „axial” eine Richtung bezeichnet,
die auf der Längsachse 22 oder parallel zu dieser
verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial” eine
Richtung, die senkrecht zur Längsachse 22 verläuft.
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Beim
Einbau des Kugelzapfens 4 in die Zapfenaufnahme 13 drückt
die Oberfläche 14 gegen die Stirnfläche 15 und
dabei das zapfenseitige Ende 8 in Richtung des Gehäuses 2.
Dadurch wird das zapfenseitige Ende 8 in Richtung des Gehäuses 2 und
somit zu Bereichen größeren Durchmessers des konischen Bereichs 10 verschoben,
so dass sich die Labyrinth-Dichtung 17 auch mit ihren Dichtlippen 19 und 20 an
die Außenumfangsfläche des konischen Bereichs 10 anlegt.
Dieser Zustand ist aus 3 ersichtlich.
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- 1
- Kugelgelenk
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kugelschale
- 4
- Kugelzapfen
- 5
- Dichtungsbalg
- 6
- gehäuseseitiges
Ende des Dichtungsbalgs
- 7
- Öffnung
in Gehäuse
- 8
- zapfenseitiges
Ende des Dichtungsbalgs
- 9
- kugelförmiger
Bereich des Kugelzapfens
- 10
- konischer
Bereich des Kugelzapfens
- 11
- Gewindebereich
des Kugelzapfens
- 12
- Verschlussdeckel
- 13
- Zapfenaufnahme
- 14
- Oberfläche
der Zapfenaufnahme
- 15
- Stirnfläche
des Dichtungsbalgs
- 16
- Ring
- 17
- Labyrinth-Dichtung
- 18
- Dichtlippe
- 19
- Dichtlippe
- 20
- Dichtlippe
- 21
- Dichtlippe
- 22
- Längsrichtung
- 23
- Mutter
- 24
- Einkerbung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10242578
B4 [0002]
- - EP 0570736 A1 [0003]