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Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem eine Zapfenöffnung umfassenden Gehäuse, einem eine Gelenkkugel und einen Zapfen umfassenden Kugelzapfen, der mit seiner Gelenkkugel bewegbar in dem Gehäuse gelagert ist und sich in einer axialen Richtung durch die Zapfenöffnung hindurch aus dem Gehäuse heraus erstreckt, und einem den Zapfen umringenden Dichtungsbalg, der mit einem gehäuseseitigen Endbereich an dem Gehäuse befestigt und mit einem zapfenseitigen Endbereich an dem Zapfen gelagert ist.
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Herkömmliche Kugelzapfen weisen eingestochene Balghaltenuten auf, die durch Zerspanung in die Zapfen eingebracht werden. Insbesondere werden die Zapfen erst kaltfließgepresst und anschließend zum Ausbilden der Balgnuten zur Zerspanung transportiert, bevor die Gelenkkugeln mit den Zapfen durch Pressschweißen verbunden werden. Somit ist ein separater Prozessschritt für die Zerspanung erforderlich, was kostenintensiv ist.
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Die
DE 199 00 072 A1 offenbart eine Befestigung eines Dichtungsbalgs am Kugelzapfen eines Kugelgelenks, wobei der zapfenseitige Rand des Dichtungsbalgs mit einem Spannring befestigt und mittels einer auf dem Kugelzapfen angeordneten Abstützung gegen axiales Verrutschen in Richtung auf den Kugelkopf gesichert ist, wobei am zapfenseitigen Rand des Dichtungsbalgs ein umlaufender, auf der Außenseite der Abstützung anliegender Innenflansch angeordnet ist, und wobei die Abstützung einen innerhalb des Dichtungsbalgs liegenden Fortsatz aufweist, der dichtend am Kugelzapfen anliegt. Ferner weist die Abstützung im Bereich der mit dem Innenflansch in Kontakt stehenden Außenfläche Halte- und/oder Dichtrippen auf. Nachteilig an dieser Lösung ist das Anordnen der Abstützung auf dem Kugelzapfen, was zusätzlich zur Herstellung der Abstützung erfolgen muss.
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Aus
DE 1899232 U ist ein Kugelgelenk bekannt, das mit einem Dichtungsbalg gegen Verschmutzung geschützt ist. Zur Sicherung des Dichtungsbalgs gegen axiales Verrutschen sind am Zapfen des Kugelgelenks zwei umlaufende Schultern ausgebildet, die axial voneinander beabstandet sind. Zwischen den Schultern besteht eine umlaufende Balghaltenut. Eine am Dichtungsbalg ausgebildete innere ringförmige Nut nimmt die dem Zapfenende zugewandte umlaufende Schulter auf. Auch hier ist die Fertigung der beiden umlaufenden Schultern sowie der dazwischen liegenden Balghaltenut am Zapfen verhältnismäßig aufwändig.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Fertigungsaufwand für ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art reduzieren zu können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kugelgelenk nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen des Kugelgelenks sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
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Das Kugelgelenk weist ein eine Zapfenöffnung umfassendes Gehäuse, einen eine Gelenkkugel und einen Zapfen umfassenden Kugelzapfen, der mit seiner Gelenkkugel bewegbar in dem Gehäuse gelagert ist und sich in einer axialen Richtung durch die Zapfenöffnung hindurch aus dem Gehäuse heraus erstreckt, und einen den Zapfen umringenden Dichtungsbalg auf, der mit einem gehäuseseitigen Endbereich an dem Gehäuse befestigt und mit einem zapfenseitigen Endbereich, insbesondere außerhalb des Gehäuses, an dem Zapfen gelagert ist, an dessen Außenumfangsfläche ausschließlich einVorsprung vorgesehen ist, mittels welchem der zapfenseitige Endbereich des Dichtungsbalgs in axialer Richtung, insbesondere beidseitig, formschlüssig an dem Zapfen gesichert ist. Dabei ist der ausschließlich eine Vorsprung durch das Material des Zapfens gebildet und greift in eine am zapfenseitigen Endbereich des Dichtungsbalges vorgesehene Nut ein. Insbesondere ist der Vorsprung einstückig mit dem Zapfen ausgebildet. Vorzugsweise ist der Vorsprung materialhomogen mit dem Zapfen ausgebildet.
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Der Zapfen kann zusammen mit dem Vorsprung in einem Pressvorgang relativ einfach und mit hoher Oberflächengüte hergestellt werden. Insbesondere wird das bekannte eingestochene Nutprofil von einem Negativprofil zu einem Positivprofil invertiert und/oder der Vorsprung wird materialhomogen mit dem Zapfen ausgebildet. Ferner wird der zapfenseitige Endbereich des Dichtungsbalgs z.B. von einem Positivprofil zu einem Negativprofil invertiert, was mittels formgebundener Spritzgusswerkzeuge in der Regel ohne Mehrkosten realisierbar ist.
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Der Vorsprung kann sich lediglich über einen Teil des Umfangs des Zapfens erstrecken. Bevorzugt ist der Vorsprung aber bezüglich einer in axialer Richtung verlaufenden Mittellängsachse des Kugelzapfens umlaufend und/oder ringförmig ausgebildet.
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Der Dichtungsbalg weist bevorzugt an seinem zapfenseitigen Endbereich eine Innenumfangsfläche auf. Insbesondere liegt der Dichtungsbalg mit seiner am zapfenseitigen Endbereich vorgesehenen Innenumfangsfläche, vorzugsweise dichtend, an der Außenumfangsfläche des Zapfens an. Hierdurch wird insbesondere eine Dichtwirkung erzielt. Bevorzugt ist die Innenumfangsfläche des zapfenseitigen Endbereichs bezüglich der oder einer in axialer Richtung verlaufenden Mittellängsachse des Kugelzapfens umlaufend und/oder ringförmig ausgebildet.
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Gemäß einer Ausgestaltung steht der Vorsprung formschlüssig mit dem zapfenseitigen Endbereich des Dichtungsbalgs in Eingriff. Dabei greift der Vorsprung in eine am zapfenseitigen Endbereich des Dichtungsbalgs vorgesehene Nut ein. Bevorzugt ist die Nut bezüglich der oder einer in axialer Richtung verlaufenden Mittellängsachse des Kugelzapfens umlaufend und/oder ringförmig ausgebildet. Insbesondere umfasst die am zapfenseitigen Endbereich des Dichtungsbalgs vorgesehen Innenumfangsfläche die Nut. Bevorzugt weist die Innenumfangsfläche des zapfenseitigen Endbereichs in axialer Richtung eine größere Erstreckung als die Nut auf. Insbesondere weist die Nut zu den axialen Enden der Innenumfangsfläche des zapfenseitigen Endbereichs einen Abstand auf. Bevorzugt ist die Nut in axialer Richtung mittig an oder in der Innenumfangsfläche des zapfenseitigen Endbereichs vorgesehen.
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Gemäß einer Weiterbildung weist der Zapfen, insbesondere außerhalb des Gehäuses, einen von seiner Außenumfangsfläche, vorzugsweise radial, vorspringenden und den Vorsprung tragenden und/oder umfassenden Sockel auf, der durch das Material des Zapfens gebildet ist. Bevorzugt ist der Sockel einstückig mit dem Zapfen ausgebildet. Vorzugsweise ist der Sockel materialhomogen mit dem Zapfen ausgebildet. Insbesondere ist der Vorsprung einstückig mit dem Sockel ausgebildet. Vorteilhaft ist der Vorsprung materialhomogen mit dem Sockel ausgebildet. Beispielsweise ist der Vorsprung durch das Material des Sockels gebildet.
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Bevorzugt weist der Sockel in axialer Richtung eine größere Erstreckung als der Vorsprung auf. Insbesondere weist der Vorsprung zu den axialen Enden des Sockels einen Abstand auf. Bevorzugt ist der Sockel in axialer Richtung mittig an dem Sockel vorgesehen. Insbesondere ist der Sockel, vorzugsweise bezüglich der oder einer in axialer Richtung verlaufenden Mittellängsachse des Kugelzapfens, umlaufend und/oder ringförmig ausgebildet. Bevorzugt steht der Vorsprung von der Außenumfangsfläche des Sockels, insbesondere radial, vor. Vorteilhaft liegt die am zapfenseitigen Endbereich des Dichtungsbalgs vorgesehene Innenumfangsfläche, vorzugsweise dichtend, an der Außenumfangsfläche des Sockels an. Hierdurch wird insbesondere die Dichtwirkung zwischen dem zapfenseitigen Endbereich des Dichtungsbalgs und dem Zapfen verbessert.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist der Vorsprung, insbesondere entlang der axialen Richtung, eine eckige oder gekrümmte Kontur auf. Bevorzugt weist der Vorsprung einen quadratischen, einen rechteckigen, einen dreieckigen, einen trapezförmigen oder einen gekrümmten oder halbkreisförmigen Querschnitt auf.
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Gemäß einer Weiterbildung weist die Nut, insbesondere entlang der axialen Richtung, eine eckige oder gekrümmte Kontur auf. Beispielsweise weist die Nut einen quadratischen, einen rechteckigen, einen dreieckigen, einen trapezförmigen oder einen gekrümmten oder halbkreisförmigen Querschnitt auf. Vorteilhaft folgt die Kontur der am zapfenseitigen Endbereich vorgesehenen Nut, insbesondere entlang der axialen Richtung, der Kontur des Vorsprungs.
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Der Zapfen bildet insbesondere einen formstabilen Körper. Bevorzugt besteht der Zapfen aus Metall, insbesondere aus Eisenwerkstoff, vorzugsweise aus Stahl. Die Gelenkkugel bildet insbesondere einen formstabilen Körper. Bevorzugt besteht die Gelenkkugel aus Metall, insbesondere aus Eisenwerkstoff, vorzugsweise aus Stahl.
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Die Gelenkkugel ist insbesondere an einem Ende des Zapfens angeordnet. Bevorzugt ist die Gelenkkugel starr mit dem Zapfen verbunden. Beispielsweise ist die Gelenkkugel stoffschlüssig mit dem Zapfen verbunden. Insbesondere ist die Gelenkkugel mit dem Zapfen verschweißt. Die Gelenkkugel kann aber auch einstückig mit dem Zapfen verbunden und/oder materialhomogen mit diesem ausgebildet sein. Der Kugelzapfen bildet insbesondere einen formstabilen Körper. Bevorzugt bildet der Kugelzapfen einen Rotationskörper, insbesondere bezüglich einer in axialer Richtung verlaufenden Rotationsachse, die vorzugsweise die Mittellängsachse des Kugelzapfens ist oder bildet und/oder mit dieser zusammenfällt.
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Der Dichtungsbalg besteht bevorzugt aus einem elastischen, aus einem entropieelastischen und/oder aus einem elastomeren Material. Insbesondere besteht der Dichtungsbalg aus Elastomer und/oder aus Gummi und/oder aus Kunststoff. Die Zapfenöffnung ist vorzugsweise durch den Dichtungsbalg abgedeckt und/oder verschlossen.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist das Gehäuse eine der Zapfenöffnung gegenüberliegende Montageöffnung auf, die vorzugsweise durch einen Gehäusedeckel verschlossen ist. Der Gehäusedeckel wird insbesondere dem Gehäuse zugerechnet. Ergänzend oder alternativ weist das Gehäuse einen die Zapfenöffnung begrenzenden und/oder definierenden Verschlussring auf, der vorzugsweise starr mit dem Gehäuse verbunden und/oder in dieses eingesetzt ist. Der Verschlussring wird insbesondere dem Gehäuse zugerechnet. Das Gehäuse bildet bevorzugt einen formstabilen Körper. Vorteilhaft besteht das Gehäuse aus Metall, insbesondere aus Eisenwerkstoff, vorzugsweise aus Stahl.
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Der Kugelzapfen ist mit seiner Gelenkkugel insbesondere drehbar und/oder schwenkbar in dem Gehäuse gelagert. Gemäß einer Ausgestaltung ist der Kugelzapfen mit seiner Gelenkkugel unter Zwischenschaltung einer Lagerschale bewegbar, vorzugsweise drehbar und/oder schwenkbar, in dem Gehäuse gelagert.
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Die Lagerschale ist insbesondere in dem Gehäuse angeordnet. Bevorzugt bildet die Lagerschale eine Kugelschale. Vorzugsweise besteht die Lagerschale aus Kunststoff oder aus Metall. Die Lagerschale kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung sitzt am Außenumfang des zapfenseitigen Endbereichs des Dichtungsbalgs ein oder wenigstens ein Spannring, mittels welchem der zapfenseitige Endbereich des Dichtungsbalgs gegen den Zapfen gespannt ist. Dieser Spannring ist in axialer Richtung z.B. auf gleicher Höhe wie der Vorsprung angeordnet. Alternativ ist dieser Spannring z.B. axial gegenüber dem Vorsprung versetzt angeordnet, insbesondere in einer von der Gelenkkugel wegweisenden Richtung. Der am Außenumfang des zapfenseitigen Endbereichs sitzende Spannring besteht z.B. aus Elastomer oder Gummi oder aus Metall, beispielsweise aus Federstahl.
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Gemäß einer Weiterbildung sitzt der gehäuseseitige Endbereich des Dichtungsbalgs in einer am Gehäuse oder am Verschlussring vorgesehenen Balgnut, die insbesondere umlaufend und/oder als Ringnut ausgebildet ist. Bevorzugt sitzt am Außenumfang des gehäuseseitigen Endbereichs des Dichtungsbalgs ein oder wenigstens ein Spannring, mittels welchem der gehäuseseitige Endbereich des Dichtungsbalgs gegen das Gehäuse oder den Verschlussring gespannt ist. Dieser Spannring besteht z.B. aus Elastomer oder Gummi oder aus Metall, beispielsweise aus Federstahl.
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Bevorzugt weist der Zapfen eine, vorzugsweise radiale, Außenschulter auf, die insbesondere bezüglich der oder einer in axialer Richtung verlaufenden Mittellängsachse des Kugelzapfens umlaufend und/oder ringförmig ausgebildet ist. Vorteilhaft ist die Außenschulter dem der Gelenkkugel abgewandten Ende des Zapfens und/oder Kugelzapfens zugewandt. Vorzugsweise ist der Vorsprung in axialer Richtung zwischen der Gelenkkugel und der Außenschulter vorgesehen. Bevorzugt grenzt die Außenschulter an eine am Zapfen vorgesehene Anlagefläche an, an welche die Innenumfangsfläche des zapfenseitigen Endbereichs des Dichtungsbalgs anliegt. Ergänzend oder alternativ weist der Zapfen z.B. einen konischen Zapfenabschnitt auf. Vorzugsweise ist der Vorsprung in axialer Richtung zwischen der Gelenkkugel und dem konischen Zapfenabschnitt vorgesehen.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist der Zapfen ein Außengewinde auf, wobei der Vorsprung in axialer Richtung insbesondere zwischen der Gelenkkugel und dem Außengewinde vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Außenschulter oder der konische Zapfenabschnitt in axialer Richtung zwischen dem Vorsprung und Außengewinde vorgesehen.
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Bevorzugt ist der Zapfen fest mit einem Bauteil verbunden. Insbesondere durchgreift der Zapfen eine in dem Bauteil vorgesehen Öffnung. Vorzugsweise ist der Zapfen mit dem konischen Zapfenabschnitt oder mit der Außenschulter axial an einer Seite des Bauteils abgestützt. Bevorzugt ist auf der gegenüberliegenden Seite des Bauteils eine Mutter auf das Außengewinde aufgeschraubt und an dem Bauteil abgestützt, sodass der Zapfen formschlüssig an dem Bauteil festgelegt ist und/oder das Bauteil zwischen dem konischen Zapfenabschnitt oder der Außenschulter und der Mutter eingespannt ist. Vorteilhaft liegt der Dichtungsbalg mit seinem zapfenseitigen Endbereich axial an dem Bauteil an. Das Bauteil ist z.B. ein Maschinenteil, vorzugsweise ein Fahrzeugbauteil.
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An der Außenumfangsfläche des Zapfens können mehrere, insbesondere radiale, Vorsprünge vorgesehen sein, mittels welchen der zapfenseitige Endbereich des Dichtungsbalgs in axialer Richtung formschlüssig an dem Zapfen gesichert ist, wobei die Vorsprünge durch das Material des Zapfens gebildet sind. Jeder der Vorsprünge ist insbesondere einstückig mit dem Zapfen ausgebildet. Vorzugsweise ist jeder der Vorsprünge materialhomogen mit dem Zapfen ausgebildet. Die Vorsprünge können in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sein. Ferner können die Vorsprünge, insbesondere bezüglich einer oder der in axialer Richtung verlaufenden Mittellängsachse des Kugelzapfens, umlaufend oder ringförmig ausgebildet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kugelgelenks gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kugelgelenks gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kugelgelenks gemäß einer dritten Ausführungsform,
- 4 unterschiedliche Konturvarianten für einen aus den 1 bis 3 ersichtlichen Vorsprung am Kugelzapfen und
- 5 unterschiedliche Spannmöglichkeiten für einen zapfenseitigen Endbereich eines aus den 1 bis 3 ersichtlichen Dichtungsbalgs.
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Aus 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kugelgelenks 1 gemäß einer ersten Ausführungsform ersichtlich, welches ein eine Zapfenöffnung 2 umfassendes Gehäuse 3, einen eine Gelenkkugel 4 und einen Zapfen 5 umfassenden Kugelzapfen 6, der mit seiner Gelenkkugel 4 unter Zwischenschaltung einer Lagerschale 7 bewegbar in dem Gehäuse 3 gelagert ist und sich in einer axialen Richtung x durch die Zapfenöffnung 2 hindurch aus dem Gehäuse 3 heraus erstreckt, und einen den Zapfen 5 umringenden Dichtungsbalg 8 aufweist, der mit einem gehäuseseitigen Endbereich 9 an dem Gehäuse 3 befestigt und mit einem zapfenseitigen Endbereich 10 außerhalb des Gehäuses 3 an dem Zapfen 5 gelagert ist, an dessen Außenumfangsfläche ein umlaufender Vorsprung 11 vorgesehen ist, der durch das Material des Zapfens 5 gebildet ist.
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Im axialen Abstand zum Vorsprung 11 ist ein Sicherungselement 12 in Form eines Rings vorgesehen, welches starr mit dem Zapfen 5 verbunden ist. Der zapfenseitige Endbereich 10 des Dichtungsbalgs 8 ist zwischen dem Vorsprung 11 und dem Sicherungselement 12 angeordnet und durch den Vorsprung 11 und das Sicherungselement 12 axial beidseitig an dem Zapfen gesichert. Das Sicherungselement 12 weist in axialer Richtung einen größeren Abstand zu der Gelenkkugel 4 als der Vorsprung 11 auf und kann somit montiert werden, indem es über das der Gelenkkugel 4 abgewandte Ende des Kugelzapfens 6 auf den Zapfen 5 aufgeschoben wird.
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Der zapfenseitige Endbereich 10 des Dichtungsbalgs 8 weist eine Innenumfangsfläche 22 auf, die an der Außenumfangsfläche des Zapfens 5 anliegt. Ferner sitzt am Außenumfang des zapfenseitigen Endbereichs 10 ein Spannring 13, mittels welchem der zapfenseitige Endbereich 10 gegen den Zapfen 5 gespannt ist.
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Der gehäuseseitige Endbereich 9 des Dichtungsbalgs 8 sitzt in einer am Gehäuse 3 vorgesehenen Balgnut 14, die umlaufend ausgebildet ist. Ferner sitzt am Außenumfang des gehäuseseitigen Endbereichs 9 ein Spannring 15, mittels welchem der gehäuseseitige Endbereich 9 gegen das Gehäuse 3 gespannt ist.
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Der Zapfenöffnung 2 axial gegenüberliegend weist das Gehäuse 3 eine Montageöffnung 16 auf, die durch einen an dem Gehäuse 3 festgelegten Gehäusedeckel 17 verschlossen ist. Vor dem Verschließen der Montageöffnung 16 mit dem Gehäusedeckel 17 können durch die Montageöffnung 16 hindurch der Kugelzapfen 6 und die Lagerschale 7 montiert werden. Der Kugelzapfen 6 weist eine in axialer Richtung x verlaufende Mittellängsachse 18 auf, zu welcher der Kugelzapfen 6 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Ferner weist der Zapfen 5 ein Außengewinde 19 auf.
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Aus 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kugelgelenks 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform identische oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Das Kugelgelenk 1 weist ein eine Zapfenöffnung 2 umfassendes Gehäuse 3, einen eine Gelenkkugel 4 und einen Zapfen 5 umfassenden Kugelzapfen 6, der mit seiner Gelenkkugel 4 unter Zwischenschaltung einer Lagerschale 7 bewegbar in dem Gehäuse 3 gelagert ist und sich in einer axialen Richtung x durch die Zapfenöffnung 2 hindurch aus dem Gehäuse 3 heraus erstreckt, und einen den Zapfen 5 umringenden Dichtungsbalg 8 auf, der mit einem gehäuseseitigen Endbereich 9 an dem Gehäuse 3 befestigt und mit einem zapfenseitigen Endbereich 10 außerhalb des Gehäuses 3 an dem Zapfen 5 gelagert ist, an dessen Außenumfangsfläche ein umlaufender Vorsprung 11 vorgesehen ist, der durch das Material des Zapfens 5 gebildet ist.
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Der Vorsprung 11 greift in eine am zapfenseitigen Endbereich 10 des Dichtungsbalgs 8 vorgesehene Nut 20 ein, die umlaufend ausgebildet ist. Ferner weist der Zapfen 5 einen umlaufenden und den Vorsprung 11 tragenden Sockel 21 auf, der in axialer Richtung x eine größere Erstreckung als der Vorsprung 11 aufweist und durch das Material des Zapfens 5 gebildet ist. Dabei steht der Vorsprung 11 von der Außenumfangsfläche des Sockels 21 vor. Ferner ist der Vorsprung 11 in axialer Richtung x mittig an dem Sockel 21 vorgesehen.
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Der zapfenseitige Endbereich 10 des Dichtungsbalgs 8 weist eine die Nut 20 umfassende Innenumfangsfläche 22 auf, die an der Außenumfangsfläche des Sockels 21 anliegt. Ferner sitzt am Außenumfang des zapfenseitigen Endbereichs 10 ein Spannring 13, mittels welchem der zapfenseitige Endbereich 10 gegen den Zapfen 5 gespannt ist. Der Spannring 13 ist in axialer Richtung x auf gleicher Höhe wie der Vorsprung 11 angeordnet.
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Der gehäuseseitige Endbereich 9 des Dichtungsbalgs 8 sitzt in einer am Gehäuse 3 vorgesehenen Balgnut 14, die umlaufend ausgebildet ist. Ferner sitzt am Außenumfang des gehäuseseitigen Endbereichs 9 ein Spannring 15, mittels welchem der gehäuseseitige Endbereich 9 gegen das Gehäuse 3 gespannt ist.
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Der Zapfenöffnung 2 gegenüberliegend weist das Gehäuse 3 eine Montageöffnung 16 auf, die durch einen an dem Gehäuse 3 festgelegten Gehäusedeckel 17 verschlossen ist. Vor dem Verschließen der Montageöffnung 16 mit dem Gehäusedeckel 17 können durch die Montageöffnung 16 hindurch der Kugelzapfen 6 und die Lagerschale 7 montiert werden. Der Kugelzapfen 6 weist eine in axialer Richtung x verlaufende Mittellängsachse 18 auf, zu welcher der Kugelzapfen 6 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Ferner weist der Zapfen 5 ein Außengewinde 19 auf.
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Aus 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kugelgelenks 1 gemäß einer dritten Ausführungsform ersichtlich, wobei zu den vorherigen Ausführungsformen identische oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsformen bezeichnet sind. Das Kugelgelenk 1 weist ein eine Zapfenöffnung 2 umfassendes Gehäuse 3, einen eine Gelenkkugel 4 und einen Zapfen 5 umfassenden Kugelzapfen 6, der mit seiner Gelenkkugel 4 unter Zwischenschaltung einer Lagerschale 7 bewegbar in dem Gehäuse 3 gelagert ist und sich in einer axialen Richtung x durch die Zapfenöffnung 2 hindurch aus dem Gehäuse 3 heraus erstreckt, und einen den Zapfen 5 umringenden Dichtungsbalg 8 auf, der mit einem gehäuseseitigen Endbereich 9 an dem Gehäuse 3 befestigt und mit einem zapfenseitigen Endbereich 10 außerhalb des Gehäuses 3 an dem Zapfen 5 gelagert ist, an dessen Außenumfangsfläche ein umlaufender Vorsprung 11 vorgesehen ist, der durch das Material des Zapfens 5 gebildet ist. Der Vorsprung 11 greift in eine am zapfenseitigen Endbereich 10 des Dichtungsbalgs 6 vorgesehene Nut 20 ein, die umlaufend ausgebildet ist.
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Der zapfenseitige Endbereich 10 des Dichtungsbalgs 8 weist eine die Nut 20 umfassende Innenumfangsfläche 22 auf, die an der Außenumfangsfläche des Zapfens 5 anliegt. Ferner sitzt am Außenumfang des zapfenseitigen Endbereichs 10 ein Spannring 13, mittels welchem der zapfenseitige Endbereich 10 gegen den Zapfen 5 gespannt ist. Der Spannring 13 ist in axialer Richtung x gegenüber dem Vorsprung 11 versetzt angeordnet, und zwar mit einem größeren axialen Abstand zur Gelenkkugel 4.
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Der gehäuseseitige Endbereich 9 des Dichtungsbalgs 8 sitzt in einer am Gehäuse 3 vorgesehenen Balgnut 14, die umlaufend ausgebildet ist. Ferner sitzt am Außenumfang des gehäuseseitigen Endbereichs 9 ein Spannring 15, mittels welchem der gehäuseseitige Endbereich 9 gegen das Gehäuse 3 gespannt ist.
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Der Zapfenöffnung 2 gegenüberliegend weist das Gehäuse 3 eine Montageöffnung 16 auf, die durch einen an dem Gehäuse 3 festgelegten Gehäusedeckel 17 verschlossen ist. Vor dem Verschließen der Montageöffnung 16 mit dem Gehäusedeckel 17 können durch die Montageöffnung 16 hindurch der Kugelzapfen 6 und die Lagerschale 7 montiert werden. Der Kugelzapfen 6 weist eine in axialer Richtung x verlaufende Mittellängsachse 18 auf, zu welcher der Kugelzapfen 6 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Ferner weist der Zapfen 5 ein Außengewinde 19 auf.
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Der Zapfen 5 durchgreift die Öffnung 23 eines Fahrzeugbauteils 24 und ist mit einer Außenschulter 25 axial an einer Seite des Fahrzeugbauteils 24 abgestützt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugbauteils 24 ist eine Mutter 26 auf das Außengewinde 19 aufgeschraubt und axial an dem Fahrzeugbauteil 24 abgestützt, sodass das Fahrzeugbauteil 24 formschlüssig zwischen der Außenschulter 25 und der Mutter 26 eingespannt ist. Die Außenschulter 25 grenzt an eine Anlagefläche des Zapfens 5 an, an welche die Innenumfangsfläche 22 des zapfenseitigen Endbereich 10 des Dichtungsbalgs 8 anliegt, sodass der Dichtungsbalg 8 mit seinem zapfenseitigen Endbereich 10 axial an dem Fahrzeugbauteil 24 anliegt.
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In 4 sind unter den Bezeichnungen 4a, 4b, 4c und 4d vier unterschiedliche Varianten für die Geometrie des Vorsprungs 11 gezeigt. Demnach kann der Vorsprung 11 im Querschnitt z.B. quadratisch oder rechteckig (siehe 4a), dreieckig (siehe 4b), halbkreisförmig (siehe 4c) oder trapezförmig (siehe 4d) sein. Bei den in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform kann der Vorsprung 11 eine beliebige der in 4 gezeigten Geometrien aufweisen.
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In 5 sind unter den Bezeichnungen 5a, 5b, 5c und 5d vier unterschiedliche Varianten zum Spannen des zapfenseitigen Endbereichs 10 gegen den Zapfen 5 gezeigt. Demnach kann als Spannring 13 z.B. ein Rundring (siehe 5a), ein Flachring mit mehreren Windungen (siehe 5b), ein Flachring mit einer Windung (siehe 5c) oder ein Rundring-Paar (siehe 5d) genutzt werden. Bei der Variante gemäß 5c sind ferner unter dem zapfenseitigen Endbereich 10 (dem Pfeil folgend) schematisch die Querschnitte von Vorsprung 11 und Nut 20 dargestellt, die in diesem Fall trapezförmig sind. Bei den in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen kann für den Spannring 13 eine beliebige der in 5 gezeigten Spannring-Varianten genutzt werden.
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Das anhand der Zeichnung beschriebene Kugelgelenk weist ein Gehäuse 3 auf, das im Bereich der Montageöffnung 16 durch einen Gehäusedeckel 17 verschlossen ist, wozu der Rand des Gehäuses 3 umgebördelt ist. Die in Rede stehende Erfindung kann unter Erzielung der gleichen Wirkungen und Vorteile auch an anders gestalteten Kugelgelenken zum Einsatz kommen. So könnte alternativ beispielsweise eine Kunststoff-Lagerschale zum Einsatz kommen, die mit einem Stahlgehäuse ultraschallverschweißt ist. Daneben könnte ein reines Kunststoff-Design ohne separate Lagerschale zum Einsatz kommen, wonach das Gehäuse des Kugelgelenks aus Kunststoff gefertigt ist und der Kugelzapfen in dieses Kunststoffgehäuse eingeschnappt wird. Als Variante davon wäre ein Kunststoff-Design mit Kugelschale denkbar, das ein Kunststoffgehäuse sowie eine umspritzte Kunststoff-Lagerschale umfasst. Weiterhin alternativ wäre eine hybride Gestaltung des Kugelgelenks denkbar, gemäß derer ein Kunststoffgelenkkopf um einen metallischen Kugelzapfen herumgespritzt ist. Bei sämtlichen der genannten Varianten ist an dem Zapfen ein erfindungsgemäßer Vorsprung zur formschlüssigen Sicherung des Dichtungsbalgs vorgesehen, der durch das Material des Zapfens selbst gebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelgelenk
- 2
- Zapfenöffnung des Gehäuses
- 3
- Gehäuse
- 4
- Gelenkkugel des Kugelzapfens
- 5
- Zapfen des Kugelzapfens
- 6
- Kugelzapfen
- 7
- Lagerschale
- 8
- Dichtungsbalg
- 9
- gehäuseseitiger Endbereich des Dichtungsbalgs
- 10
- zapfenseitiger Endbereich des Dichtungsbalgs
- 11
- ringförmiger Vorsprung am Zapfen
- 12
- ringförmiges Sicherungselement
- 13
- Spannring
- 14
- ringförmige Balgnut am Gehäuse
- 15
- Spannring
- 16
- Montageöffnung
- 17
- Gehäusedeckel
- 18
- Mittellängsachse des Kugelzapfens
- 19
- Gewinde des Zapfens
- 20
- ringförmige Nut des zapfenseitigen Endbereichs
- 21
- ringförmiger Sockel am Zapfen
- 22
- Innenumfangsfläche des zapfenseitigen Endbereichs
- 23
- Öffnung im Fahrzeugbauteil
- 24
- Fahrzeugbauteil
- 25
- ringförmige Außenschulter des Zapfens
- 26
- Mutter
- x
- axiale Richtung
