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Die Erfindung betrifft ein Molekulargelenk, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse, bestehend aus einer Gehäusewand, einem Gehäuseboden und einem Sicherungsring, und einem im Gehäuse angeordneten Gummi-Metallteil, bestehend aus einem Gelenkzapfen, einem unteren Anschlagring, einem oberen Anschlagring und einem Gelenkköper.
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Solche Molekulargelenke, welche in Achsstreben, Lenkern oder dergleichen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, verwendet werden und einen gummiartigen, elastischen Gelenkkörper beinhalten, sind allgemein bekannt. Im Allgemeinen ermöglichen Molekulargelenke einen hohen Fahrkomfort, sind unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen wie Schmutz und wartungsfrei. Beispielhaft wird auf die deutsche Offenlegungsschrift
DE 37 15 360 A1 verwiesen. In dieser Schrift wird ein Molekulargelenk für Achsstreben, Lenker oder dergleichen in Kraftfahrzeugen beschrieben, welches aus einem innen im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse, einem etwa in der Mitte des Gehäuses liegenden Gelenkzapfen und einem hülsenförmigen Gelenkkörper aus einem elastomeren Werkstoff besteht. Der Gelenkkörper ist zwischen dem Gehäuse und dem Gelenkzapfen, an beiden Bauteilen festhaftend und mit einer Vorspannung versehen, angeordnet. Die benachbarten Flächen des Gehäuses und des Gelenkzapfens sind derart geformt, dass der Gelenkkörper im Ruhezustand des Gelenkes nicht komplett am Gehäuse anliegt. Hierzu wird, vorzugsweise im mittleren Bereich des Gehäuses, eine Materialausnehmung, welche einen Freiraum zwischen Gehäuse und Gelenkkörper schafft, gebildet. Durch den Freiraum wird die Vorspannung des Gelenkkörpers herabgesetzt und somit ein variables Kennungsverhalten des Molekulargelenks erreicht, insbesondere eine progressive Federkennlinie des elastischen Gelenkkörpers, so dass bei einer geringen Belastung mit einer große Einfederung sich eine niedrige Federrate einstellt und bei einer großen Belastung mit einer relativ kleinen Einfederung sich eine große Federrate ergibt. Dadurch ist eine weiche Dämpfung und Federung der Fahrzeugbewegungen bei geringen Auslenkungen möglich, sowie eine harte Kennung bei hohen Belastungen, welche zum Beispiel bei schnell ausgeführten Fahr- oder Bremsmanövern oder schlechter Fahrbahnqualität entstehen.
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Zur Definition des im Obergriff des ersten Anspruches der oben beschriebenen Schrift verwendeten Ausdrucks „festhaftend” wird auf die den Oberbegriff bildende deutsche Patentschrift
DE 33 12 090 C2 verwiesen. Die feste Verbindung wird dort durch das kraftschlüssige Einspannen des Gelenkkörpers zwischen Gehäuse und Gelenkzapfen erreicht. Eine feste Verbindung aufgrund einer Verklebung zwischen einem metallischen Bauteil und dem gummielastischen Körper ist aus dieser Schrift nicht bekannt.
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Außerdem geht aus der deutschen Patentschrift
DE 691 13 955 T2 hervor, dass der elastische Gelenkkörper, welcher zwischen dem Gelenkzapfen und dem Gehäuse des Gelenkes angeordnet ist, mit dem Gelenkzapfen verklebt werden kann.
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Aus der
DE 10 2006 013 048 B4 ist eine Gelenk- und/oder Lageranordnung (Kugelgelenk) vorbekannt, wobei zwischen dem Gehäuse und dem innen liegenden Teil, nämlich der Gelenkschale, eine verklebende Masse (Klebeverbindung) vorhanden ist.
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Derartige Molekulargelenke mit einem im Gehäuse und Gelenkkörper verklemmten Gelenkzapfen beinhalten das Problem, dass sie bei einer Überschreitung eines bestimmten Verdrehwinkels zum Durchrutschen neigen. Das heißt, der Verbund aus Gelenkzapfen und Gelenkkörper mit im oberen und unteren Bereich befindlichen Anschlagringen dreht sich im Gehäuse mit der Bewegungsrichtung des Gelenkzapfens mit. Als Folge entstehen unangenehme Geräusche und es besteht die Gefahr, dass es bei gleichzeitigem Auftreten von Verdrehung und Kraftübertragung mit einer bestimmten Frequenz zum Herausspringen der Sicherung kommen kann, die das Gummi-Metallteil, bestehend aus dem oberen und unteren Anschlagring, dem Gelenkkörper und dem Gelenkzapfen, nach oben hin begrenzt. Darüber hinaus wird die Verschleißfestigkeit des Gelenkes reduziert.
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Der feste Verbund der einzelnen Bauteile des Gummi-Metallteils wird durch ein Anvulkanisieren des elastomeren Gelenkkörpers an die Metallteile, also Gelenkzapfen und Anschlagringe, erreicht.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Molekulargelenk zu beschreiben, bei dem ein Durchrutschen des Gummi-Metallteils bei einer Verdrehung und ein Herausspringen des Sicherungsringes verhindert werden soll.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung dargestellt.
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Die Erfinder haben erkannt, dass bei einem Molekulargelenk durch ein zusätzliches Einkleben des Gummi-Metallteils in das Gehäuse ein Durchrutschen des Gelenkkörper-Gelenkzapfen-Verbundes verhindert werden kann, so dass die oben erwähnten negativen Effekte dieser Gelenkkonstruktion, wie Geräuschentwicklung und Herausspringen der Sicherung, unterbunden werden. Besonders günstig für die Montage des Gelenkes ist es, innerhalb des Gehäuses einen umlaufenden Freiraum zu schaffen, in den ein Klebemittel vor der Montage eingefüllt werden kann. Durch das Auffüllen, gegebenenfalls durch leichtes Überfüllen, des Freiraums mit einem speziellen Kleber vor der eigentlichen Montage des Gelenkes wird bei der Montage des Gummi-Metallteils eine homogene Verteilung des Klebemittels erreicht. Nach dem Aushärten des Klebemittels wird somit ein Festsetzen des Gummi-Metallteils im Gehäuse bis zu dem im Fahrzeug auftretenden, maximalen Verdrehwinkel sichergestellt.
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Entsprechend diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder vor, ein Molekulargelenk, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse, bestehend aus einer Gehäusewand, einem Gehäuseboden und einem Sicherungsring, und einem im Gehäuse angeordneten Gummi-Metallteil, bestehend aus einem Gelenkzapfen, einem unteren Anschlagring, einem oberen Anschlagring und einem Gelenkköper, dahingehend zu verbessern, dass das Gehäuse und das Gummi-Metallteil an ihren benachbarten Flächen zumindest teilweise eine Klebeverbindung aufweisen.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Molekulargelenkes kann die Klebeverbindung im Bereich des Gehäusebodens und des unteren Anschlagringes bestehen. Hierfür kann zwischen dem Gehäuseboden und dem unteren Anschlagring eine ringförmige Nut ausgebildet werden. Diese Nut bildet dann einen Freiraum aus, in dem Platz für ein vor der Montage eingebrachtes Klebemittel ist.
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Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Molekulargelenkes verwirklicht die Klebeverbindung zwischen den benachbarten Flächen des Gelenkkörpers und der Gehäusewand. Vorzugsweise ist dabei das Gelenk derart ausgestaltet, dass die Gehäusewand eine konkave, vom Gelenkkörper weg gewölbte Innenfläche aufweist. Durch die vom Gelenkkörper weg zeigende Wölbung der Gehäusewand entsteht zwischen den beiden Bauteilen eine Aussparung. In diese Aussparung kann ein Klebemittel eingebracht werden. Vorzugsweise kann bei dieser Ausführung das Klebemittel nur auf der Gehäusewand aufgetragen werden. Wenn sich das Klebemittel auch auf dem Gelenkkörper befinden sollte, würde er beim Einsetzen des Gummi-Metallteils in das Gehäuse abgestreift werden, da das Gehäuse einen bestenfalls nur unwesentlich größeren Innendurchmesser besitzt als der Außendurchmesser des Gelenkkörpers.
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Als Klebemittel kann vorzugsweise ein Ein- oder Zweikomponentenkleber verwendet werden, wobei die Handhabung des Einkomponentenklebers einfacher ist und dieser auch einfacher zu dosieren ist. Beim Zweikomponentenkleber wird die Vermischung der beiden Komponenten des Zweikomponentenklebers beim Einbringen des Klebers in den Freiraum oder auf die zu verklebende Fläche in der Klebepistole vorgenommen.
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Für die Eigenschaften eines Molekulargelenkes spielt der elastische Gelenkkörper eine entscheidende Rolle. Die Wahl seines Materials hat unter anderem einen Einfluss auf die Steifigkeit des Gelenkes. Bevorzugt wird hier ein elastomerer Werkstoff verwendet.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wobei darauf hingewiesen wird, dass nur die für das Verständnis der Erfindung wesentliche Elemente gezeigt sind.
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Es stellen im Einzelnen dar:
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1: Querschnitt durch ein Molekulargelenk mit einer Nut zwischen dem unteren Anschlagring und der Gehäusewand;
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2: Detail A aus der 1;
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3: Querschnitt durch ein Molekulargelenk mit einer Aussparung in der Gehäusewand;
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4: Detail B aus der 3.
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Die 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Molekulargelenk mit einem Detail A. Im Inneren des Gelenkes befindet sich ein bauchig ausgestalteter Gelenkzapfen 1, der sich nach oben und unten entlang seiner Mittelachse 2 verjüngt. Zwischen dem Gehäuse und dem Gelenkzapfen 1 befindet sich der an den Gelenkzapfen anvulkanisierte, elastische Gelenkkörper 6. Er umschließt den Gelenkzapfen 1 im Bereich des Gehäuses vollständig und ist stirnseitig von den Anschlagringen 4 und 5 begrenzt. Zwischen der konkaven Innenfläche der Gehäusewand 3 und dem Gelenkkörper 6 ist eine Aussparung 7 ausgebildet, welche die Vorspannung des Gelenkes reduziert. Bei zunehmender Radialbelastung des Gelenkes wächst der Federwiderstand des Gelenkkörpers 6, das heißt es liegt eine progressive Federkennlinie vor. Durch eine Einleitung von Kräften oder Bewegungsmomenten über das Gehäuse oder den Gelenkzapfen 1 wird der Gelenkkörper 6 verformt. Dabei wird das Gummi-Metallteil einerseits nach oben durch einen Sicherungsring 9 und nach unten durch den Gehäuseboden 11 eingeschränkt. Andererseits bietet die Aussparung 7 mehr Platz zum Ausdehnen des Gelenkkörpers 6, was sich auf die Dämpfungseigenschaften des Gelenkes auswirkt.
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In dieser Zeichnung ist eine erste Variante einer Klebeverbindung zwischen dem Gummi-Metallteil und dem Gehäuse dargestellt. Genauer gesagt befindet sich die Klebeverbindung im Bereich des Gehäusebodens 11 und des unteren Anschlagringes 4. Dazu befindet sich in der Gehäusewand 3 eine ringförmige Nut 8.
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In der 2 ist das Detail A aus der 1 stark vergrößert gezeigt. Zu sehen ist, dass im Bereich der Nut 8 zwischen dem unteren Anschlagring 4 und der Gehäusewand 3 ein Freiraum gebildet wird. In diesen Freiraum ist ein Klebemittel 10 eingebracht. Dieses Klebemittel 10 verteilt sich gleichmäßig und flächig im unteren Bereich des Gelenkes zwischen dem Gehäuseboden 11 und dem unteren Anschlagring 4, sobald durch die Montage oder eine Verdrehung des Gelenkzapfens 1 Druck auf das Gummi-Metallteil ausgeübt wird. Die Klebefläche 12 ist schraffiert dargestellt. Durch die so entstandene feste Klebeverbindung kann verhindert werden, dass sich das Gummi-Metallteil, das heißt der durch Vulkanisation entstandene Verbund aus Gelenkkörper 6, den Anschlagringen 4 und 5 und dem Gelenkzapfen 1, wenn die Verdrehung des Verbundes und der damit ausgeübte Druck einen bestimmten Wert überschreiten, mitdreht und im Extremfall den Sicherungsring nach oben aushebt. In dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, einen Einkomponentenkleber zu verwenden, da dieser Kleber bereits für die Anwendung fertig gemischt ist.
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Die 3 zeigt eine weitere Variante der Klebeverbindung zwischen dem Gehäuse und dem Gummi-Metallteil in einem Molekulargelenk gemäß der 1 mit einem Detail B. In dieser Variante besteht die Klebeverbindung speziell zwischen der Gehäusewand 3 und dem Gelenkkörper 6. Der Freiraum zum Einfüllen eines Klebemittels wird hier von der Aussparung 7 zwischen der gewölbten Gehäusewand 3 und dem Gelenkkörper 6 gebildet.
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In der 4 ist das Detail B aus der 3 stark vergrößert dargestellt. Es zeigt die Aussparung 7 zwischen der Gehäusewand 3 und dem Gelenkkörper 6. Zwischen den Flächen, die die Aussparung 7 bilden, also zum einen die Gehäusewand 3 und zum anderen der Gelenkkörper 6, ist ein Klebemittel eingefüllt. Das Klebemittel wird dabei nur auf die Klebefläche 12 der Gehäusewand 3 aufgetragen, da sonst beim Zusammensetzen des Gelenkes das Klebemittel vom Gelenkkörper 6 abgestreift werden würde. Hierbei kann beispielsweise ein Zweikomponentenkleber verwendet werden, der vor dem eigentlichen Gebrauch noch gemischt werden muss. Dies kann während des Aufbringens in einer Klebepistole geschehen.
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Insgesamt wird mit der Erfindung also ein Molekulargelenk, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse, bestehend aus einer Gehäusewand, einem Gehäuseboden sowie einem Sicherungsring, einem im Gehäuse angeordneten Gelenkzapfen, und einem mit dem Gelenkzapfen festhaftend verbundenen elastischen Gelenkkörper, beschrieben, welches derart verbessert wurde, dass das Gehäuse und das Gummi-Metallteil, das heißt der durch Vulkanisation entstandene Verbund aus Gelenkkörper, zwei Anschlagringen und dem Gelenkzapfen an ihren benachbarten Flächen zumindest teilweise eine Klebeverbindung aufweisen. Durch die Verbesserung kann ein Durchrutschen des Gummi-Metallteils bei einer zu starken Verdrehung des Gelenkzapfens und im Extremfall ein Ausheben des Sicherungsringes verhindert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gelenkzapfen
- 2
- Mittelachse
- 3
- Gehäusewand
- 4
- unterer Anschlagring
- 5
- oberer Anschlagring
- 6
- Gelenkkörper
- 7
- Aussparung
- 8
- Nut
- 9
- Sicherungsring
- 10
- Klebemittel
- 11
- Gehäuseboden
- 12
- Klebefläche
