DE102008042211A1

DE102008042211A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE102008042211A1
Application number: DE200810042211
Authority: DE
Inventors: Klaus Bröker; Martin Waitz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-04-08
Also published as: WO2010031396A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für ein Kraftfahrzeug mit einem Gelenkzapfen (1), der mit seiner sphäroiden Lagerfläche (2) dreh- und schwenkbar in einem zumindest mit einer Öffnung (3) versehenen Gehäuse (4) gelagert ist, wobei ein Verschlusselement (5) die Öffnung (3) des Gehäuses (4) zumindest partiell abdeckt. Erfindungsgemäß wird vorgschlagen, dass zwischen Verschlusselement (5) und einer korrespondierenden Kontaktfläche (7) des Gehäuses (4) eine Versiegelungsschicht oder eines Kunststofflaminierung (6) beziehungsweise eine Dichtmasse (11) vorhanden ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes, wobei mittels eines Schleuderverfahrens das mit der Dichtmasse (11) zu versehenden Gehäuse (4) oder das Verschlusselement (5) in Rotation versetzt und dabei die Dichtmasse (11) auf hierzu vorgesehenen Bereich des Gehäuses (4) oder des Verschlusselementes (5) aufgespritzt wird. Das darüber hinaus vorgestellte Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselementes (5) für ein Kugelgelenk, bei dem das Verschlusselement (5) ein mit einer Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung (6) versehener Verschlussdeckel ist, besteht darin, dass auf der zu beschichtender Seite des Verschlussdeckels (5) zunächst ein Tropfen der Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung (6) aufgebracht wird, um den Verschlussdeckel (5) anschließend in einer Trommel in Rotation zu versetzten, sodass infolge der auf den ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselementes für ein derartiges Kugelgelenk.
Ein Kugelgelenk der gattungsgemäßen Art weist einen Gelenkzapfen auf, der mit seiner sphäroiden Lagerfläche dreh- und schwenkbar in einem mit zumindest einer Öffnung versehenen Gehäuse gelagert ist. Zum Verschluss der Öffnung des Gehäuses wird bei der Montage ein Verschlusselement verwendet, das diese Öffnung zumindest partiell abdeckt. Es ist bekannt, derartige Verschlusselemente als Blechstanz- oder Blechtiefziehteile beispielsweise aus Aluminium oder einem Stahlwerkstoff herzustellen. Zur Vermeidung von Korrosion, wie sie bei Stahlwerkstoffen auftreten kann, werden diese Verschlusselemente nach ihrer Herstellung mit einem Oberflächenschutz versehen, wobei zumeist eine galvanische Beschichtung vorgenommen wird. Diese kostenintensive und fertigungstechnisch aufwendige galvanische Beschichtung erfolgt, um den hohen Korrosionsschutzanforderungen an ein Kugelgelenk für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug gerecht zu werden. Während der Montage des Kugelgelenkes kann es jedoch vorkommen, dass die Beschichtung der Verschlusselemente beschädigt und damit wirkungslos oder zumindest in ihrer Wirkung eingeschränkt wird, weil nämlich die Verschlusselemente durch Umformung eines Randbereiches des Gehäuses mit diesem verbunden werden. Die Umformung erfolgt mittels hierzu geeigneter Werkzeuge beziehungsweise Verfahren, wobei nur beispielhaft das Umbördeln oder ein Rollverfahren erwähnt seien. Um einer Beschädigung des Oberflächenschutzes der Verschlusselemente zu begegnen, ist es auch bekannt, die Verschlusselemente erstmalig nach der Montage des Kugelgelenkes oder erneut mit einem Oberflächenschutz zu versehen. Eine derartige Lösung geht beispielsweise aus der DE 196 28 544 C1 hervor, wobei die Schrift eine komplette Beschichtung des Kugelgelenkes vorsieht. Es lässt sich leicht erkennen, welche Bedeutung einem ordnungsgemäßen Oberflächenschutz zukommt, da Korrosion bei Kugelgelenken unbedingt zu vermeiden ist, weil die Kugelgelenke in einem Kraftfahrzeug Sicherheitsbauteile darstellen und daher über eine lange Lebensdauer hinweg zuverlässig und ausfallfrei funktionieren müssen.
Die erwähnten Verfahren zur Festlegung eines Verschlusselementes im Gehäuse sind jedoch noch aus weiteren Gründen mit einem Risiko behaftet. Der umzuformende Randbereich des Gehäuses weist nämlich eine gewisse Eigenelastizität auf und kann sich daher nach der Umformung geringfügig entgegen der Umformrichtung zurückbilden. Dieses elastische Verhalten des Umformabschnittes kann jedoch im Extremfall dazu führen, dass zwischen dem Verschlusselement und dem umgeformten Randbereich des Gehäuses ein mikroskopisch kleiner Spalt entsteht, der jedoch ausreicht, um im Laufe der Zeit eine Unterwanderung mit Feuchtigkeit beziehungsweise das Eindringen von Verunreinigungen zu ermöglichen. Dieser Umstand birgt somit die Gefahr einer fortschreitenden Korrosion. Verstärkt wird dieser Effekt noch durch thermische oder dynamische Belastungen, die sowohl auf das Kugelgelenk als auch auf den umgeformten Randbereich einwirken.
Aus der US 6,530,711 B2 ist ein gattungsgemäßes Kugelgelenk bekannt, welches als Verschlusselement einen Verschlussring vorsieht. Dieser Verschlussring besteht aus einem metallischen Werkstoff und wird in der zuvor bereits beschriebenen Weise durch einen umzuformenden Randbereich des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden. Die Besonderheit des aus dieser Druckschrift bekannten Verschlussringes besteht darin, dass der Verschlussring sowohl gehäuseseitig als auch auf der Seite des Gelenkzapfens mit einem aus einem Elastomerwerkstoff bestehenden Dichtbereich versehen ist. Der Elastomerwerkstoff wird nach dem Offenbarungsgehalt der US 6,530,711 B2 an das Verschlusselement anvulkanisiert. Durch eine derartige Ausbildung wird die Dichtung des Kugelgelenkes im Bereich seiner Öffnung in entscheidendem Maße verbessert. Nachteilig ist jedoch hierbei, dass Elastomere, wie beispielsweise Gummi, dazu neigen, zu altern. Dieser Alterungsprozess führt dazu, dass die Elastomerwerkstoffe ihr Volumen reduzieren und es dadurch im Laufe der Zeit ebenfalls zu Undichtheiten kommen kann. Der Alterungsprozess wird beispielsweise darauf zurückgeführt, dass Elastomere Wachsanteile als Weichmacher enthalten, die im Laufe der Zeit infolge der Bewegungen des Gelenkzapfens relativ zum Gehäuse aus dem Elastomerwerkstoff austreten. Darüber hinaus sind Elastomere empfindlich gegenüber thermischen und chemischen Einflüssen. Insbesondere in einem Kraftfahrzeug sind chemische Einflüsse jedoch von besonderer Bedeutung. So beeinflussen beispielsweise Ozon oder Öl diese Werkstoffe, was sich auf ihre Lebensdauer nachteilig auswirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, dessen Korrosionsschutz insbesondere im Bereich der an dem Kugelgelenk vorhandenen Verschlusselemente gegenüber bekannten Lösungen verbessert ist, um damit die Lebensdauer des Kugelgelenkes insgesamt zu erhöhen. Hierfür ist eine möglichst einfache Ausführungsform zu entwickeln und ein Verfahren zur Bereitstellung des verbesserten Korrosionsschutzes an einem Kugelgelenk sowie an einem Verschlusselement anzugeben.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der sich jeweils anschließenden Unteransprüche.
Ein Kugelgelenk für ein Kraftfahrzeug mit einem Gelenkzapfen, der mit seiner sphäroiden Lagerfläche dreh- und schwenkbar in einem zumindest mit einer Öffnung versehenen Gehäuse gelagert ist, wobei ein Verschlusselement die Öffnung des Gehäuses zumindest partiell abdeckt, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass zwischen Verschlusselement und einer korrespondierenden Kontaktfläche des Gehäuses eine Versiegelungsschicht oder eine Kunststofflaminierung beziehungsweise eine Dichtmasse vorhanden ist.
Erfindungsgemäß ergeben sich mehrere Möglichkeiten der Beschichtung mit der Versiegelungsschicht, der Kunststofflaminierung oder der Dichtmasse. So kann die Beschichtung nur am Verschlusselement, nur im Kontaktbereich des Gehäuses oder an beiden, korrespondierenden Oberflächen, das heißt, sowohl am Verschlusselement, als auch am Gehäuse vorgesehen werden.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung unterhalb des umgeformten Randbereiches des Gehäuses kapillarfüllend wirkt, was bedeutet, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung sich derart mit dem umgeformten Randbereich des Gehäuses verbindet, dass in diesem kritischen Teil des Kugelgelenkes keine Unterwanderungen durch Feuchtigkeit oder Verunreinigungen mehr gegeben sind, weil auch feinste Strukturen der angrenzenden Oberfläche mit der Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung ausgefüllt werden. Hierin besteht auch der wesentliche Unterschied zu den Elastomerwerkstoffen, die eben diese kapillarfüllende Wirkung nicht ermöglichen. Damit gestattet diese Ausführung eine sichere und zuverlässige Abdichtung bezogen auf den gesamten Gehäuseumfang. Dieser Umstand kann auf die besonderen Eigenschaften einer Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung beziehungsweise einer Dichtmasse zurückgeführt werden. Zu nennen sind hier nur beispielhaft die Elastizität und die adhäsiven Eigenschaften, die selbst bei teilweiser Aushärtung erhalten bleiben. Versuche haben gezeigt, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung beziehungsweise die Dichtmasse den an ein Kugelgelenk in Kraftfahrzeugen gestellten Belastungen problemlos standhält. Ein ganz besonderer Vorteil ergibt sich auch dadurch, dass für den Fall, dass die Verschlusselemente aus Stahlblechteilen bestehen, sogar vollständig auf eine galvanische Beschichtung der Verschlusselemente verzichtet werden kann. Das kostenintensive galvanische Beschichtungsverfahren nicht mehr anwenden zu müssen, bringt weitere fertigungstechnische und damit wirtschaftliche Vorteile bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes mit sich. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, durch die Beschichtung des Verschlusselementes mit einer Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung beziehungsweise durch das Vorsehen einer Dichtmasse Toleranzen innerhalb des Kugelgelenkes auszugleichen. Dabei ist insbesondere an herstellungsbedingte Toleranzen der Bauteile gedacht, aber auch an Toleranzen, die sich zum Beispiel infolge thermischer Einflüsse oder auf Grund sich einstellenden Verschleißes im Laufe der Lebensdauer eines Kugelgelenkes ergeben können. Die Versiegelungsschicht, die Kunststofflaminierung beziehungsweise die Dichtmasse weisen zudem keine für die Erfindung relevanten flüchtigen Bestandteile auf. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist somit eine gleichbleibende Qualität über eine insgesamt verlängerte Lebensdauer zu erreichen. Hinsichtlich der Montage des Kugelgelenkes hat sich keine Änderung ergeben, so dass der Aufwand zur Herstellung eines Kugelgelenkes weitgehend gleich bleibend ist. Durch die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung beziehungsweise die Dichtmasse sind zudem keinerlei negative Einflüsse auf die Reibungswerte innerhalb des Kugelgelenkes und die am Gelenkzapfen zu messenden Drehmomente oder auf Elastizitätswerte zwischen den Gelenkbauteilen zu verzeichnen. Damit können die für ein Kugelgelenk wesentlichen Qualitätskriterien bei verbesserter Abdichtung beibehalten werden.
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Verschlusselement ein wenigstens einseitig mit der Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung versehenes Blechbauteil ist. Dieser Lösungsgedanke schließt selbstverständlich auch eine beidseitige Ausführung mit ein, sodass in diesem Fall eine Beschichtung auf der Innen- und der Außenseite des Verschlusselementes vorhanden ist.
Neben der Möglichkeit, das Verschlusselement nur einseitig, also beispielsweise auf der Außenseite mit einer Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung zu versehen, geht eine weitere Lösung dahin, das Verschlusselement vollständig mit der Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung zu umhüllen. Dadurch vereinfacht sich insgesamt dessen Herstellung, weil das Verschlusselement beispielsweise mittels eines Tauch- oder Spritzverfahrens in großen Stückzahlen hergestellt werden kann. Die beiderseitige Beschichtung beziehungsweise die vollständige Umhüllung des Verschlusselementes bringt entscheidende Vorteile mit sich. So ist es auf diese Weise auch möglich, mittels des Verschlusselementes eine Fixierung einer zwischen der sphäroiden Lagerfläche des Gelenkzapfens und der korrespondierenden Aufnahme im Gehäuse vorhandenen Lagerschale zu gewährleisten. Die damit geschaffene Fixierung bewirkt gleichfalls eine Verdrehsicherung der Lagerschale. Ferner kann die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung als beidseitig am Verschlusselement ausgebildete Schicht wie ein Nachstellelement bei beginnendem Kugelgelenkverschleiß wirken, wodurch auch ein Toleranzausgleich gegeben ist. Die Tangentensteigung im Kraftnulldurchgang der Elastizitätshysterese wird steiler.
Für die Umsetzung einer Verdrehsicherung der Lagerschale oder eines Toleranzausgleiches ist es von besonderer Bedeutung, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung beziehungsweise die Dichtmasse eine elastische Eigenschaften aufweisende Schicht ist.
Die für die Erfindung erforderlichen Eigenschaften einer Versiegelungsschicht weisen beispielsweise Epoxydharze oder Acrylharze auf. Diese lassen sich leicht verarbeiten und sind dauerhaft haltbar sowie beständig gegen chemische und thermische Einflüsse. Damit sind sie für den erfindungsgemäßen Zweck optimal geeignet.
Die Kunststofflaminierung kann hingegen aus Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyethylen (PE) bestehen.
Eine Weiterführung dieses Erfindungsgedankens besteht ferner darin, dass als Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung ein Werkstoff zum Einsatz kommt, wie er in der Lebensmittelindustrie, bei der Verarbeitung von Blechdosen für Konserven Verwendung findet. Eine derartige Beschichtung besteht zum Beispiel aus Bisphenol-A-Diglyzidether. Dieser Werkstoff weist die für ein Kugelgelenk geforderten Eigenschaften auf. Er ist chemisch beständig, neutral und kann gut auf die Verschlusselemente aufgetragen werden. Eine dauerhaft zuverlässige Verbindung mit dem Werkstoff des Verschlusselementes ist in jedem Fall gegeben. Darüber hinaus reicht die gegebene Elastizität dieses Werkstoffes aus, die an das Kugelgelenk gestellten Anforderungen bezüglich seiner Dichtheit zu erfüllen.
Für die Beschichtung des Verschlusselementes mit einer Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung werden Schichtstärken zwischen 20 und 80 μm vorgesehen. Besonders vorteilhafte Lösungen haben gezeigt, dass eine Schichtstärke von etwa 25 μm zu bevorzugen ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung bereits vor der durch ein Stanz- oder Tiefziehverfahren erzeugten, endgültigen Formgebung auf das Verschlusselement aufgebracht ist. Vorzugsweise ist dieses Blechbauteil auch auf beiden Seiten mit der entsprechenden Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung versehen, so dass mit der Festlegung im Gehäuse eine Art ”doppelte” Dichtung entsteht, die folglich auf der Ober- und der Unterseite des Verschlusselements vorhanden ist. Zudem benötigt das Verschlusselement auf diese Weise auch keine separate galvanische Oberflächenbeschichtung als Korrosionsschutz.
Zur Festlegung des Verschlusselementes in dem Gehäuse ist vorgesehen, dass das Verschlusselement des montierten Kugelgelenkes unter Zwischenlage der Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung beziehungsweise der Dichtmasse an der korrespondierenden Kontaktfläche des Gehäuses anliegt und durch einen umgeformten Randbereich des Gehäuses fest und dichtend mit dem Gehäuse verbunden ist. Damit wird eine dauerhafte und beständige Verbindung der genannten Bauteile geschaffen. Das Verschlusselement weist erfindungsgemäß eine Abdichtung auf, deren Eigenschaften die einer stoffschlüssigen Verbindung sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Gehäuse im Bereich der Kontaktfläche mindestens eine Nut zur Aufnahme der beim Umformen des Randbereiches des Gehäuses verformten Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung beziehungsweise der Dichtmasse aufweist. In diese Nut kann die Versiegelungsschicht, Kunststofflaminierung oder die Dichtmasse sich während der Verformung ausbreiten. Damit wird einerseits ein gezieltes Ausweichen überschüssigen Werkstoffes ermöglicht. Zum anderen kann durch die Nut eine zusätzliche Verbesserung der Dichtwirkung in diesem kritischen Bereich des Gehäuses eines Kugelgelenkes erreicht werden.
Bevorzugt wird die Nut entlang des gesamten Gehäuseumfanges, also umlaufend ausgeführt. Somit kann gewährleistet werden, dass ohne Unterbrechungen ausreichend Raum zum Ausweichen für überschüssiges Material der Versiegelungsschicht, Kunststofflaminierung oder der Dichtmasse zur Verfügung steht.
Die Dichtmasse lässt sich auf das Verschlusselement oder das Gehäuse in einfacher Weise auftragen oder aufspritzen. Darüber hinaus kann vorgesehen werden, die Dichtmasse mittels eines Schleuderverfahrens aufzubringen.
Das Verschlusselement kann durch Spritzen oder Tauchen mit der Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung versehen werden. Eine weitere, sehr vorteilhafte Möglichkeit besteht jedoch darin, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung mittels eines Trommelverfahrens auf das Verschlusselement aufgebracht wird. Das Trommelverfahren ist ein besonders einfaches Beschichtungsverfahren und ermöglicht eine zeitgleiche Herstellung von Verschlusselementen in großer Stückzahl, so dass die Produktion derartiger Verschlusselemente sehr wirtschaftlich erfolgt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Verschlusselement sowohl ein Verschlussdeckel sein, der geeignet ist, die Öffnung im Gehäuse des Kugelgelenkes vollständig zu verschließen, als auch ein Verschlussring, wie er zum Beispiel zur Aufnahme des Randbereiches eines Dichtungsbalges in dem Gehäuse zum Einsatz kommt.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes besteht darin, dass mittels eines Schleuderverfahrens das mit der Dichtmasse zu versehende Gehäuse oder das Verschlusselement in Rotation versetzt wird, um dabei die Dichtmasse auf den hierzu vorgesehenen Bereich des Gehäuses oder des Verschlusselementes aufzuspritzen.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselementes für ein Kugelgelenk, bei dem das Verschlusselement ein Verschlussdeckel ist, der mit der Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung versehen wird, ist dadurch möglich, dass auf der zu beschichtenden Seite zunächst ein Tropfen der Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung aufgebracht wird, um anschließend den Verschlussdeckel in einer Trommel in Rotation zu versetzen, so dass infolge der auf den Verschlussdeckel einwirkenden Zentrifugalkraft die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung gleichmäßig über dessen Oberfläche verteilt wird. Das Trommelverfahren eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verschlusselemente. Es ermöglicht eine sehr gleichmäßige Beschichtung mit der Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung. Es ist auch eine nachträgliche Beschichtung beschädigter Verschlusselemente ohne Weiteres mittels eines Trommelverfahrens möglich.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Verschlussdeckel bis zur Trocknung der Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung mit einem an seinem Außenumfang umlaufenden, zur Beschichtungsseite erhabenen Rand versehen ist, der vor der Festlegung des Verschlussdeckels am Kugelgelenk abgetrennt wird. Dieser erhabene Rand dient dazu, die sich vom Zentrum des Verschlusselementes zu seinem Rand ausbreitende, zunächst tropfenförmige Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung daran zu hindern, sich insgesamt von dem Verschlusselement abzulösen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung des Prinzips der Erfindung. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile oder Elemente verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile oder Elemente bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind. Es zeigen:
1: ausschnittsweise einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk im Bereich des Verschlusselementes in Explosivdarstellung,
2: ausschnittsweise einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk nach 1, jedoch im montierten Zustand,
3: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine zweite Ausführung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes im Bereich des Verschlusselementes in Explosivdarstellung,
4: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes im Bereich des Verschlusselementes in Explosivdarstellung,
5: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine vierte Ausführung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes im Bereich des Verschlusselementes in Explosivdarstellung,
6: die Darstellung des montierten Kugelgelenkes der Ausführungen der 3 bis 5,
7: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine fünfte Ausführung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes im Bereich des Verschlusselementes in Explosivdarstellung,
8: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine sechste Ausführung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes im Bereich des Verschlusselementes in Explosivdarstellung,
9: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine siebente Ausführung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes im Bereich des Verschlusselementes in Explosivdarstellung, und
10: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine achte Ausführung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes im Bereich des Verschlusselementes in Explosivdarstellung.
Das in 1 gezeigte Kugelgelenk weist einen Gelenkzapfen 1 auf, der über eine sphäroide, also kugelige Lagerfläche 2 verfügt. Die sphäroide Lagerfläche 2 des Gelenkzapfens 1 ist in einer Lagerschale 10 dreh- und kippbar gelagert, die ihrerseits in einem Gehäuse 4 aufgenommen ist. Mit dieser Anordnung wird eine Relativbewegung zwischen dem Gelenkzapfen 1 und dem Gehäuse 4 des Kugelgelenkes möglich. Das Gehäuse 4 weist eine Öffnung 3 auf, durch die die Lagerschale 10 sowie der Gelenkzapfen 1 in das Gehäuse 4 eingesetzt werden können, um somit das Kugelgelenk zu montieren. An dem Außenumfang des Gehäuses 4 ist ferner ein Randbereich 8 vorhanden, der bei dem dargestellten Beispiel in 1 kreiszylindrisch ausgeführt ist und derart von dem Gehäuse absteht, dass die vorerwähnte Montage der inneren Gelenkbauteile ungehindert möglich ist. Bei dem Beispiel in 1 steht der Randbereich vertikal. Im oberen Bildteil der Explosivdarstellung in 1 ist ein Verschlusselement 5 in Form eines Verschlussringes gezeigt. Dieser Verschlussring 5 ist etwa L-förmig gestaltet und dient nach der Montage des Kugelgelenkes zur Aufnahme des Randbereiches eines hier nicht dargestellten Dichtungsbalges. An der Unterseite des Verschlussringes 5 ist an dessen etwa waagerecht abragendem Schenkel eine Versiegelungsschicht oder eine Kunststofflaminierung 6 vorhanden. Der Verschlussring 5 weist ferner eine Breite auf, die sowohl eine Fixierung der Lagerschale 10, als auch seine sichere Befestigung an einer korrespondierenden Kontaktfläche 7 des Gehäuses 4 ermöglicht. Im Übergangsbereich zwischen dem Randbereich 8 zu der Kontaktfläche 7 befindet sich eine Nut 9, deren Funktion im Anschluss noch näher beschrieben wird.
In der 2 ist die in 1 beschriebene Ausführungsvariante eines Kugelgelenkes dargestellt, wobei das Kugelgelenk hier bereits montiert ist. Dabei wurde der Verschlussring 5 auf die korrespondierende Kontaktfläche 7 des Gehäuses 4 aufgesetzt. Die an der Unterseite des L-förmig gestalteten Verschlussringes 5 vorhandene Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung 6 liegt dabei unmittelbar auf der Kontaktfläche 7 des Gehäuses 4 sowie an einem Abschnitt der Oberseite der Lagerschale 10 an. Der Randbereich 8 des Gehäuses 4 ist, wie dies aus der 2 ebenfalls erkennbar wird, umgeformt worden, so dass ein Teil des Schenkels des Verschlussringes 5 von diesem Randbereich 8 umschlossen ist. Die Nut 9 dient dazu, während des Umformvorganges des Randbereiches 8 des Gehäuses 4 einen Teil der sich verformenden Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung 6 aufzunehmen und ist hier als umlaufende Nut 9 ausgeführt. Die Nut 9 erfüllt eine Doppelfunktion, da sie einerseits eine Verbesserung der Dichtwirkung in diesem Bereich ermöglicht, und andererseits überschüssiges Material der Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung 6 aufnimmt.
Die 3 zeigt eine weitere Explosivdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes. Hierbei ist im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Darstellungen eine Dichtmasse 11 auf die Kontaktfläche 7 des Gehäuses 4 aufgebracht worden. Die übrigen Bauteile entsprechen im Wesentlichen dem bereits zuvor im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläuterten Beispiel.
In der 4 ist ein weiteres Exemplar eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes in Explosivdarstellung dargestellt. Hierbei wurde im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Variante die Dichtmasse 11 unterhalb des als L-förmiger Verschlussring ausgeführten Verschlusselementes 5 aufgebracht.
Eine weitere Möglichkeit für ein Kugelgelenk nach der Erfindung findet sich in der 5. Hier weist der Verschlussring 5 auf seiner dem Gehäuse 4 zugewandten Seite eine Schicht der Dichtmasse 11 auf, die in der Darstellung mit der Bezugsziffer 11a bezeichnet wurde. Ferner ist auch an der korrespondierenden Kontaktfläche 7 des Gehäuses 4 eine entsprechende Dichtmasse 11b vorhanden.
Bei montiertem Kugelgelenk, wie es beispielhaft in der 6 gezeigt ist, wird die Dichtmasse aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften im Kontaktbereich zwischen Verschlusselement 5 und Gehäuse 4 verteilt. Die Nut 9 dient dabei in der bereits erläuterten Weise als Reservoir und zusätzlicher Dichtbereich. Je nach Anordnung der Dichtmasse 11 am Verschlusselement 5 kann dabei auch ein Abschnitt der Oberseite der Lagerschale 10 mit dem Werkstoff der Dichtmasse 11 behaftet sein, was bei der Ausführung in 6 nicht der Fall ist.
Weitere Ausführungen eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes sind in den Darstellungen 7 bis 10 gezeigt. Hierbei ist die Besonderheit von Bedeutung, das die Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung 6 an mehreren Seiten des Verschlusselementes 5 vorhanden ist. So stellen die 7 am Beispiel eines Verschlussringes 5 und die 9 am Beispiel eines Verschlussdeckels 5 jeweils eine Gestaltung dar, bei der das Verschlusselement 5 vollständig von der Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung 6 umhüllt ist. Auf diese Weise kann eine „doppelte” Dichtung geschaffen werden, die das Kugelgelenk in besonderer Weise abdichtet.
Im Unterschied hierzu stellen die 8 am Beispiel eines Verschlussringes 5 und die 10 am Beispiel eines Verschlussdeckels 5 zwei Varianten dar, bei denen die Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung 6 vor der Erzeugung der endgültigen Form des Verschlusselementes 5 auf dessen Oberfläche aufgebracht wurde. Durch das nachfolgende Bearbeitungsverfahren, bei dem es sich bevorzugt um ein Stanz- oder Tiefziehverfahren handelt, entstehen an den Verschlusselementen Trennflächen 12, 13, 14, die nicht oder nur teilweise mit der Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung 6 überzogen sind. In der 8 handelt es sich um die Trennflächen 12 und 13 und in der 10 um die Trennfläche 14. Bei Betrachtung der 9 und 10 ist augenfällig, dass die Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung 6 hierbei einen Berührungskontakt zur Lagerfläche 2 des Gelenkzapfens 1 haben kann, was sich beispielsweise hinsichtlich eines Toleranz- oder Spielausgleiches positiv auswirkt.

1: Gelenkzapfen
2: Sphäroide Lagerfläche
3: Öffnung
4: Gehäuse
5: Verschlusselement
6: Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung
7: Kontaktfläche
8: Randbereich
9: Nut
10: Lagerschale
11, 11a, 11b: Dichtmasse
12: Trennfläche
13: Trennfläche
14: Trennfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19628544 C1 [0002]
- US 6530711 B1 [0004]
- US 6530711 B2 [0004]

Claims

Kugelgelenk für ein Kraftfahrzeug mit einem Gelenkzapfen (1), der mit seiner sphäroiden Lagerfläche (2) dreh- und schwenkbar in einem zumindest mit einer Öffnung (3) versehenen Gehäuse (4) gelagert ist, wobei ein Verschlusselement (5) die Öffnung (3) des Gehäuses (4) zumindest partiell abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verschlusselement (5) und einer korrespondierenden Kontaktfläche (7) des Gehäuses (4) eine Versiegelungsschicht oder eine Kunststofflaminierung (6) beziehungsweise eine Dichtmasse (11) vorhanden ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (5) ein wenigstens einseitig mit einer Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung (6) versehenes Blechbauteil ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (5) vollständig von der Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung (6) umhüllt ist.
Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung (6) beziehungsweise die Dichtmasse (11) eine elastische Eigenschaften aufweisende Schicht ist.
Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht (6) ein Epoxydharz oder Acrylharz ist oder ein Bisphenol-A-Diglyzidether.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofflaminierung (6) aus Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylen (PE) oder Bisphenol-A-Diglyzidether besteht.
Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung (6) eine Schichtstärke zwischen 20 und 80 μm, vorzugsweise jedoch von etwa 25 μm aufweist.
Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung (6) bereits vor der durch ein Stanz- oder Tiefziehverfahren erzeugten, endgültigen Formgebung auf das Verschlusselement (5) aufgebracht ist.
Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (5) des montierten Kugelgelenkes unter Zwischenlage der Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung (6) beziehungsweise der Dichtmasse (11) an der korrespondierenden Kontaktfläche (7) des Gehäuses (4) anliegt und durch einen umgeformten Randbereich (8) des Gehäuses (4) fest und dichtend mit dem Gehäuse (4) verbunden ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) im Kontaktbereich zwischen Verschlusselement (5) und Gehäuse (4) mindestens eine Nut (9) zur Aufnahme der beim Umformen des Randbereiches (8) des Gehäuses (4) verformten Versiegelungsschicht oder Kunststofflaminierung (6) beziehungsweise zur Aufnahme der Dichtmasse (11) aufweist.
Kugelgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (9) entlang des gesamten Gehäuseumfanges umlaufend ausgeführt ist.
Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmasse (11) mittels eines Schleuderverfahrens auf das Verschlusselement (5) aufgebracht ist.
Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung (6) mittels eines Trommelverfahrens auf das Verschlusselement (5) aufgebracht ist.
Kugelgelenk nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (5) ein Verschlussdeckel oder ein Verschlussring ist.
Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes nach einem der vorstehend genannten Ansprüche mittels eines Schleuderverfahrens, wobei das mit der Dichtmasse (11) zu versehende Gehäuse (4) oder das Verschlusselement (5) in Rotation versetzt und dabei die Dichtmasse (11) auf den hierzu vorgesehenen Bereich des Gehäuses (4) oder des Verschlusselementes (5) aufgespritzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselementes (5) für ein Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das Verschlusselement (5) ein mit der Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung (6) versehener Verschlussdeckel ist, auf dessen zu beschichtender Seite zunächst ein Tropfen der Versiegelungsschicht oder einer Kunststofflaminierung (6) aufgebracht wird, um den Verschlussdeckel (5) anschließend in einer Trommel in Rotation zu versetzen, sodass infolge der auf den Verschlussdeckel (5) einwirkenden Zentrifugalkraft die Versiegelungsschicht oder die Kunststofflaminierung (6) gleichmäßig über dessen Oberfläche verteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussdeckel (5) bis zur Trocknung der Versiegelungsschicht oder der Kunststofflaminierung (6) mit einem an seinem Außenumfang umlaufenden, zur Beschichtungsseite erhabenen Rand versehen ist, der abgetrennt wird, bevor die Festlegung des Verschlussdeckels (5) am Kugelgelenk erfolgt.