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Die Erfindung betrifft ein Kugelhülsengelenk nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Kugelhülsengelenke kommen insbesondere in Kraftfahrzeugradaufhängungen zum Einsatz. Betrachtet man zum Beispiel Pendelstützen derartiger Radaufhängungen, so ist festzustellen, dass diese üblicherweise mit zwei Kugelgelenken ausgestattet sind, die über eine Koppelstange miteinander verbunden sind und jeweils einen Kugelzapfen mit einem endseitig vorhandenen Anschlussgewinde aufweisen. Dieses Anschlussgewinde wird durch eine Bohrung eines korrespondierenden Anschlussbauteiles des Kraftfahrzeuges hindurchgeführt und auf der Gegenseite mit Hilfe einer Mutter verschraubt. In besonders gelagerten Fällen ist es jedoch aufgrund der Geometrie des Anschlussbauteiles oder wegen der herrschenden Umgebungsbedingungen nicht möglich, ein Kugelgelenk einzusetzen. Dann ist es sinnvoll, Kugelhülsengelenke oder Elastomerlager zu verwenden. Am Beispiel der Pendelstütze würde dies bedeuten, dass eine derartige Pendelstütze einerseits ein Kugelgelenk und andererseits ein Kugelhülsengelenk oder ein Elastomerlager aufweist. Vergleicht man das Elastomerlager mit einem Kugelhülsengelenk, so zeigen sich für das Kugelhülsengelenk wesentliche technische Vorteile. Diese bestehen beispielsweise in einer geringeren Einfederung, einem größeren Kippwinkel und der erweiterten Möglichkeit einer Rotationsbewegung zwischen der Kugelhülse und dem Gehäuse des Kugelhülsengelenkes. Zudem sind auf die geforderte Lebensdauer bezogen keine dem Verschleiß unterliegenden Elemente vorhanden. Der Aufbau eines Kugelhülsengelenkes ist zudem denkbar einfach. Es weist eine hohl ausbildete Kugelhülse mit einem kugeligen Lagerabschnitt auf, mittels dessen sie in einer korrespondierenden Lagerschale dreh- und begrenzt schwenkbar aufgenommen ist. Die Lagerschale wird ihrerseits in ein Gehäuse eingesetzt. Bei Pendelstützen ist dieses Gehäuse zumeist gleichzeitig Bestandteil einer die einander gegenüberliegend angeordneten Gelenke verbindenden Koppelstange. Zur Abdichtung der inneren, beweglichen Gelenkbauteile dienen in an sich bekannter Weise Dichtungsbälge. Bereits im Einsatz befindliche Kugelhülsengelenke verfügen zumeist über ein metallisches Gehäuse, in das die erwähnte Lagerschale eingesetzt wird, die aus einem Kunststoff besteht. Das Gehäuse wird bei der Montage derartiger Kugelhülsengelenke zur Fixierung der Kugelhülse mittels eines Umformverfahrens bereichsweise verformt. Als Umformverfahren haben sich hierbei in der Serienproduktion insbesondere Rollprozesse als vorteilhaft herausgestellt. Das Gehäuse kann ferner auf seiner Außenmantelfläche eine Nut aufweisen, in die ein Randbereich eines Dichtungsbalges eingesetzt wird und/oder es wird mit der Fixierung der Lagerschale im Gehäuse ein Blechring mit einer Nut zur Aufnahme eines Randbereiches des Dichtungsbalges am Gehäuse fixiert.
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Ein gattungsbildendes Kugelhülsengelenk geht am Beispiel einer Pendelstütze aus der
DE 10 2006 038 451 A1 hervor. Die metallische Kugelhülse wird bei dieser Lösung in einer aus Kunststoff hergestellten Lagerschale dreh- und schwenkbeweglich aufgenommen. Die Lagerschale ist ihrerseits in ein metallisches Gehäuse eingesetzt und verfügt in ihren Randbereichen über angeformte Nuten, in die jeweils ein Randbereich der beiden am Kugelhülsengelenk vorhandenen Dichtungsbälge eingesetzt ist. Zur Fixierung der Randbereiche der Dichtungsbälge dienen in an sich bekannter Weise Spannringe. Die Kugelhülse und das Gehäuse werden bei der Herstellung der Pendelstütze gemeinsam umspritzt. Durch dieses Umspritzen wird damit die für die Lagerung der Kugelhülse erforderliche Lagerschale erzeugt. Durch das Umspritzen der Kugelhülse mit dem Lagerschalenwerkstoff und der dabei erfolgenden Integration des Gehäuses in die Lagerschale wird eine optimale Anpassung der Lagerfläche der Lagerschale und der Kugelhülse erreicht. Die Kugelhülse ist damit unverlierbar und zuverlässig in der Lagerschale aufgenommen. Nachteilig bei einer derartigen Lösung ist allerdings der erhebliche und kostenintensive Herstellungsaufwand, der insbesondere aus einer sehr komplexen Gestaltung des für die Umspritzung erforderlichen Werkzeuges resultiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelhülsengelenk zu entwickeln, das aus möglichst wenig Einzelteilen besteht und fertigungstechnisch einfach herzustellen ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der sich anschließenden Unteransprüche.
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Ein Kugelhülsengelenk mit einer Kugelhülse, auf deren kugeligem Lagerabschnitt ein Gehäuse dreh- und schwenkbar gelagert ist und mit wenigstens einem Dichtungsbalg mit je einem ersten und einem zweiten zur Abdichtung geeigneten Randbereich wurde erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass das insgesamt aus Kunststoff bestehende Gehäuse eine innere Lagerfläche aufweist und die korrespondierende Kugelhülse mittels einer Schnapphalterung in die Lagerfläche des Gehäuses eingesetzt ist.
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Die Verwendung eines insgesamt aus Kunststoff bestehenden Gehäuses für ein erfindungsgemäßes Kugelhülsengelenk bringt entscheidende wirtschaftliche Vorteile bei der Herstellung der Einzelteile für das Kugelhülsengelenk. Die Herstellung aus Kunststoff erlaubt es zudem, beliebige Geometrien vorzusehen, ohne dass eine mechanische Bearbeitung des Gehäuses erforderlich wird. So ist es möglich, eine Nut für die Aufnahme eines Randbereiches eines Dichtungsbalges und die innere Lagerfläche bereits unmittelbar bei der Herstellung des Gehäuses auszubilden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht in dem, verglichen mit metallischen Werkstoffen, erheblich reduzierten Gewicht. Durch die Schnapphalterung, die überwiegend aufgrund der Elastizität des Gehäusewerkstoffes möglich wird, ist zudem die Montage des Kugelhülsengelenkes vereinfacht. Die Schnapphalterung kann auch dadurch erreicht oder in ihrer Wirkung verbessert werden, dass unmittelbar vor dem Einsetzen des kugeligen Lagerabschnittes der Kugelhülse in die innere Lagerfläche des Gehäuses eine zumindest partielle Erwärmung des Gehäuses erfolgt. Die partielle Erwärmung kann dabei beispielsweise mit einer Mikrowellenstrahlung erreicht werden. Infolge dieser Erwärmung weitet sich das Gehäuse auf und die Kugelhülse kann von der erwärmten Seite eingeführt werden, bis der kugelige Lagerabschnitt vollständig in der inneren Lagerfläche aufgenommen ist. Da bei diesem Montagevorgang stets ein verengter Bereich unter elastischer Aufweitung überwunden werden muss, handelt es sich um eine Schnapphalterung. Weil darüber hinaus mit der Integration der Lagerfläche in das Gehäuse eine Lagerschale eingespart wird, hat sich zudem durch die Erfindung die Teilezahl eines Kugelhülsengelenkes erheblich reduziert, was zu einer kompakten Ausführung mit reduziertem Bauraum führt, Montage- und darüber hinaus wirtschaftliche Vorteile hat.
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Eine erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die innere Lagerfläche mittig des insgesamt symmetrisch ausgeführten Gehäuses angeordnet ist. Die symmetrische Gestaltung des Gehäuses leistet einen wesentlichen Beitrag zur fehlerfreien Montage des Kugelhülsengelenkes. Hierbei ist es nämlich vorteilhafter Weise unbedeutend, von welcher Seite des Gehäuses die Kugelhülse eingesetzt wird. Auf diese Art können Montagefehler vollständig ausgeschlossen werden. Eine richtungsorientierte Montage eines derartig ausgeführten Kugelhülsengelenkes ist nicht mehr erforderlich, wie dies bei Lösungen aus dem Stand der Technik zumeist notwendig war.
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Das Gehäuse kann aus unterschiedlichsten Kunststoffen bestehen. Von Vorteil zur Erreichung besonderer Festigkeitsparameter ist es zum Beispiel auch, in dem Gehäuse Glasfasern vorzusehen. Hierzu eignen sich Kombinationen eines Gehäuses aus Polyamid mit darin eingebetteten Glasfasern, also beispielsweise PA 6.6 GF 30.
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Wie eingangs bereits angedeutet, ist es bei der Herstellung des Gehäuses aus Kunststoff möglich, beispielsweise an der Außenmantelfläche des Gehäuses eine Nut vorzusehen, um darin später einen ersten Randbereich eines Dichtungsbalges einzusetzen. Dabei kann bei der spritz- oder gusstechnischen Herstellung mit der Nut auch die Lagerfläche des Gehäuses ausgebildet werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Kugelhülse in ihrer Außenmantelfläche wenigstens eine Nut auf, die zur Aufnahme des zweiten Randbereiches des Dichtungsbalges dient. Somit kann durch den montierten Dichtungsbalg eine Abschirmung der inneren Bauteile des Kugelhülsengelenkes gegenüber der Umgebung erfolgen, so dass keine Verunreinigungen oder Feuchtigkeit in das Kugelhülsengelenk eindringen können.
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Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass das Kugelhülsengelenk zwei Dichtungsbälge mit jeweils zwei zur Abdichtung geeigneten Randbereichen aufweist. Diese Randbereiche sind dichtend einerseits in je einer Nut am Gehäuse und andererseits mit ihrem anderen Randbereich in je einer in der Außenmantelfläche der Kugelhülse vorhandenen Nut eingesetzt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt keine Einschränkung auf die dargestellte Variante dar, sondern dient lediglich der Erläuterung des Prinzips der Erfindung. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, ist in der Figur nur eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung gezeigt, bei der auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde.
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Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel eines Kugelhülsengelenkes weist die Kugelhülse 1 eine über ihre gesamte Länge durchgehende Bohrung 15 auf. Mittels dieser Bohrung 15 kann das Kugelhülsengelenk später in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden. Die Kugelhülse 1 weist mittig einen kugeligen Lagerabschnitt 2 auf und besteht aus einem metallischen Werkstoff. Der kugelige Lagerabschnitt 2 ist in einer komplementär gestalteten Lagerfläche 10 eines Gehäuses 3 dreh- und schwenkbar gelagert. Das Gehäuse 3 ist vorliegend aus einem Kunststoff hergestellt. Bei der Erzeugung des Gehäuses 3 werden sowohl die Lagerfläche 10, als auch zwei am Außenumfang des Gehäuses 3 vorhandene Nuten 11 und 12 ausgebildet. Auf diese Weise kann das Gehäuse 3 in nur einem Arbeitsschritt komplett hergestellt werden, ohne dass es einer Nachbearbeitung bedarf. Das Kugelhülsengelenk weist ferner zwei Dichtungsbälge 4 und 5 auf, die mit ihren Randbereichen 7 und 8 in die bereits erwähnten Nuten 11 und 12 des Gehäuses 3 eingesetzt sind. Um eine Dichtungswirkung der Dichtungsbälge 4 und 5 zu verbessern, sind die Randbereiche 7 und 8 der Dichtungsbälge 4 und 5 in an sich bekannter Weise durch je einen nicht näher bezeichneten Spannring gesichert. Das gegenüberliegende Ende der Dichtungsbälge 4 und 5 weist ebenfalls je einen Randbereich 6 beziehungsweise 9 auf, der dichtend in je eine Nut 13 beziehungsweise 14 der Kugelhülse 1 eingesetzt ist. Auch bei der Fixierung der Randbereiche 6 und 9 der Dichtungsbälge 4 und 5 wirken Spannringe unterstützend für die Verbesserung der Abdichtung. Die Nuten 13 und 14 zur Aufnahme der Randbereiche 6 und 9 der Dichtungsbälge 4 und 5 sind in die Außenmantelfläche der Kugelhülse 1 eingebracht. Da das Gehäuse 3 symmetrisch ausgeführt und aus einem Kunststoff begrenzter Elastizität hergestellt ist, ist es ohne Bedeutung, von welcher Seite die Kugelhülse 1 bei der Montage des Kugelhülsengelenkes in das Gehäuse 3 eingeführt wird. Weil eine richtungsorientierte Montage entfällt können auch keine Montagefehler entstehen. Durch die darüber hinaus gegebene Möglichkeit, die Kugelhülse 1 über eine Schnappverbindung in das Gehäuse 3 einsetzen zu können, werden zusätzliche Sicherungselemente eingespart und die Montage ist insgesamt vereinfacht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelhülse
- 2
- Kugeliger Lagerabschnitt
- 3
- Gehäuse
- 4
- Dichtungsbalg
- 5
- Dichtungsbalg
- 6
- Zweiter Randbereich
- 7
- Erster Randbereich
- 8
- Erster Randbereich
- 9
- Zweiter Randbereich
- 10
- Lagerfläche
- 11
- Nut
- 12
- Nut
- 13
- Nut
- 14
- Nut
- 15
- Bohrung
