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Die Erfindung betrifft ein Radialkugelgelenk für ein Lenkerbauteil eines Kraftfahrzeugs, ein Verfahren zur Montage eines solchen Radialkugelgelenks sowie eine Verwendung eines solchen Radialkugelgelenks gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
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Radialkugelgelenke für Lenkerbauteile von Kraftfahrzeugen, beispielsweise für Lenkstangen von Nutzfahrzeugen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Radialkugelgelenke weisen ein Gehäuse zur dreh- und schwenkbeweglichen Aufnahme einer Gelenkkugel eines Kugelzapfens auf. Die Mittelachse des Kugelzapfens erstreckt sich in seiner nicht ausgelenkten Nulllage in Axialrichtung des Radialkugelgelenks. In dieser Axialrichtung ist die Gelenkkugel häufig durch einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Elastomerring vorgespannt, um auf diese Weise einen Spielausgleich und/oder einen Verschleißausgleich innerhalb des Radialkugelgelenks bereitzustellen. Allgemein sind Radialkugelgelenke, die häufig auch als Winkelkugelgelenke oder einfach Winkelgelenke bezeichnet werden, insbesondere für Belastungen in deren Radialrichtung, also senkrecht zur Axialrichtung, ausgelegt. Darüber hinaus weisen Radialkugelgelenke häufig zumindest einen einstückig mit dem Gehäuse ausgebildeten und sich zumindest im Wesentlichen in Radialrichtung von diesem weg erstreckenden Schaft auf, welcher beispielsweise zur Anbindung des Radialkugelgelenks an eine Lenkstange oder eine Spurstange einer Nutzfahrzeug-lenkung vorgesehen ist.
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In der
DE 10 2015 221 046 A1 ist ein Radialkugelgelenk mit einem zweiseitig offenen Gehäuse offenbart, wobei eine der beiden Gehäuseöffnungen durch einen in das Gehäuse eingesetzten und mit diesem verbördelten Deckel verschlossen ist. Aus der anderen Gehäuseöffnung heraus erstreckt sich ein Zapfen, welcher einstückig mit einer in dem Gehäuse gelagerten Gelenkkugel ausgebildet ist und zusammen mit dieser einen Kugelzapfen bildet. Über die Gelenkkugel ist der Kugelzapfen dreh- und schwenkbeweglich in dem Gehäuse gelagert. Durch einen zwischen dem Deckel, dem Gehäuse und einer deckelseitigen Lagerschale angeordneten Runddichtring aus Elastomermaterial ist die Gelenkkugel in Axialrichtung vorgespannt. Dabei wird der Runddichtring u. a. gegen den Deckel und eine Innenoberfläche des Gehäuses gedrückt. Durch die im Einbauzustand auf den Runddichtring einwirkende Vorspannkraft ist der Runddichtring gegenüber seinem entspannten Zustand mit kreisrundem Querschnitt jetzt verformt.
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Im Rahmen der Montage des Radialkugelgelenks wird der Deckel in einer Bördelvorrichtung unmittelbar vor dem Verbördeln durch eine translatorische Bewegung in Axialrichtung des Radialkugelgelenks in eine Fügeposition verlagert. Bei dieser Verlagerung des Deckels gegen eine kreisringförmige Anschlagfläche des Gehäuses erfolgt die erwähnte Verformung des Runddichtrings. Es besteht die Gefahr, dass der Runddichtring dabei teilweise in den, sich während der Verlagerung des Deckels in die Fügeposition kontinuierlich verkleinernden, Spalt zwischen dem Deckel und der Anschlagfläche gequetscht wird. Dieser Fall kann beispielsweise eintreten, wenn der Runddichtring nicht genau zentrisch eingelegt wurde oder sich während der Verlagerung des Deckels in die Fügeposition unbeabsichtigt verschiebt. Durch einen derart eingequetschten Runddichtring verschlechtern sich die Gebrauchseigenschaften des Radialkugelgelenks und es ist mit einer Verringerung der Lebensdauer zu rechnen. Problematisch ist ebenfalls, dass ein derartiger Montagefehler nur schwer zu erkennen ist, weil der relevante Bereich des Radialkugelgelenks während des Verschließens des Gehäuses durch Bauteile der Bördelvorrichtung verdeckt wird und daher nicht einsehbar ist. Nach dem Verbördeln des Deckels kann der Montagefehler in der Regel nur durch eine zerstörende Prüfung des Radialkugelgelenks zweifelsfrei nachgewiesen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radialkugelgelenk mit einem Elastomerring bereitzustellen, der während der Montage des Radialkugelgelenks nicht unzulässig eingequetscht werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Radialkugelgelenk mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
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Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und aus den Zeichnungsfiguren.
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Die Erfindung sieht demnach ein Radialkugelgelenk für ein Lenkerbauteil eines Kraftfahrzeugs vor. Das Radialkugelgelenk weist ein Gehäuse mit einer deckelseitigen Öffnung auf, die durch einen Deckel verschlossen ist. Das Radialkugelgelenk weist darüber hinaus einen in dem Gehäuse dreh- und schwenkbeweglich gelagerten Kugelzapfen auf, der sich mit einem Zapfen aus einer zapfenseitigen Öffnung des Gehäuses erstreckt. Eine von dem Gehäuse umschlossene Gelenkkugel des Kugelzapfens ist in Axialrichtung des Radialkugelgelenks durch einen Elastomerring vorgespannt. Erfindungsgemäß ist der Elastomerring beabstandet von dem Gehäuse angeordnet.
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Durch die von dem Gehäuse beabstandete Anordnung des Elastomerrings wird ein Einquetschen des Elastomerrings, beispielsweise zwischen dem Gehäuse und dem Deckel, mit Sicherheit ausgeschlossen, weil dies konstruktionsbedingt durch die Beabstandung nicht möglich ist. Die Gefahr eines Einquetschens des Elastomerrings zwischen Deckel und Gehäuse wird somit eliminiert. Unter einer beabstandeten Anordnung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass sich der Elastomerring und das Gehäuse, insbesondere eine Innenoberfläche des Gehäuses, im montierten Zustand des Radialkugelgelenks nicht berühren. Vorzugsweise ist der Elastomerring dabei innerhalb des Gehäuses angeordnet. Insbesondere sind der Elastomerring und das Gehäuse an jeder Stelle um mindestens einen Millimeter, vorzugsweise jedoch um mindestens zwei Millimeter, voneinander beabstandet. Bei dem Elastomerring handelt es sich insbesondere um einen ununterbrochenen Endlosring mit einem, im entspannten Zustand, vorzugsweise unrunden Querschnitt. Es ist allerdings auch ein Elastomerring mit einem, im entspannten Zustand, kreisrunden Querschnitt möglich. Der Deckel ist insbesondere als ein Blechteil ausgebildet, vorzugsweise als ein Tiefziehteil.
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Insbesondere ist das Radialkugelgelenk als ein wartungsfreies Radialkugelgelenk mit einer Lebensdauerschmierung ausgebildet. Es ist allerdings auch eine Ausführung als abschmierbares Radialkugelgelenk mit einer axialen oder radialen Schmiermittelzufuhr möglich. In diesem Fall könnte das Schmiermittel, insbesondere Schmierfett, beispielsweise über einen in den Deckel oder in das Gehäuse eingeschraubten Schmiernippel in einen Innenraum des Gehäuses gedrückt werden. Das Lenkerbauteil ist insbesondere als ein Zweipunktlenker ausgebildet, beispielsweise als eine Lenkstange oder eine Spurstange, oder als ein Dreipunktlenker, beispielsweise als ein Achsführungslenker zur Führung einer Starrachse. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Nutzfahrzeug, beispielsweise zum gewerblichen Güter- oder Personentransport. Das Gehäuse ist vorzugsweise als ein Gussbauteil oder als ein Schmiedebauteil ausgebildet und weist insbesondere zumindest einen einstückig mit dem Gehäuse ausgebildeten Schaft auf, der sich zumindest im Wesentlichen in Radialrichtung von dem Gehäuse weg erstreckt. Die deckelseitige und die zapfenseitige Öffnung des Gehäuses sind insbesondere in Axialrichtung des Radialkugelgelenks gegenüberliegend angeordnet. Bei dem Kugelzapfen kann es sich um einen sogenannten gebauten Kugelzapfen handeln, bei dem die Gelenkkugel und der Zapfen separate Bauteile bilden, die starr miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist die Gelenkkugel jedoch einstückig mit dem Zapfen ausgebildet.
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Vorteilhaft sind der Elastomerring und das Gehäuse zumindest durch eine Wandung des Deckels voneinander beabstandet. Insbesondere überbrückt die Wandung des Deckels dabei einen umlaufenden Ringspalt zwischen dem Gehäuse und dem Elastomerring ganz oder teilweise. Durch die Anordnung eines Bauteils, nämlich des Deckels, zwischen dem Elastomerring und dem Gehäuse ist sichergestellt, dass die Beabstandung von Elastomerring und Gehäuse, auch nach längerer Nutzung des Kugelgelenks oder nach Einwirkung von Sonderereignissen, z. B. Bordsteinüberfahrung, mit Sicherheit gegeben ist. Insbesondere füllt die Wandung des Deckels den umlaufenden Ringspalt zwischen dem Gehäuse und dem Elastomerring vollständig aus. Alternativ kann die Wandung des Deckels den umlaufenden Ringspalt auch nicht vollständig ausfüllen. Bei dieser Konstellation ist der Elastomerring vorzugsweise beabstandet zu der Wandung des Deckels angeordnet. Neben dem Wandungsabschnitt des Deckels können noch weitere Bauteile zwischen dem Elastomerring und dem Gehäuse angeordnet sein.
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Bevorzugt weist der Deckel einen in das Gehäuse hineinragenden Kragen auf. Insbesondere erstreckt sich der Kragen, ausgehend von der deckelseitigen Öffnung, in Axialrichtung des Radialkugelgelenks zu der zapfenseitigen Öffnung hin. Vorzugsweise erstreckt sich der Kragen dabei bis zu dem Äquator der Gelenkkugel. Insbesondere weist der Kragen eine Wandstärke von mindestens einem Millimeter auf, vorteilhaft jedoch von mindestens zwei Millimeter. Insbesondere ist der Kragen umlaufend ausgebildet und legt sich mit seiner Außenumfangsfläche formschlüssig an eine Innenumfangsfläche des Gehäuses an. Alternativ kann der Kragen in Umfangsrichtung auch unterbrochen ausgebildet sein, beispielsweise durch sich in Axialrichtung erstreckende Ausklinkungen, die sich mit Federzungen abwechseln, die sich ebenfalls in Axialrichtung erstrecken. Vorzugsweise ist der Kragen jedoch analog zu einem Rohrabschnitt als ein umfänglich geschlossener, dünnwandiger Hohlzylinder ausgebildet. Insbesondere weist der Deckel neben diesem hohlzylindrischen Abschnitt, dessen Rotationsachse sich vorzugsweise in Axialrichtung erstreckt, noch einen flachen oder tellerförmigen Bereich auf, der den Kragen stirnseitig verschließt und sich im Wesentlichen in Radialrichtung des Radialkugelgelenks erstreckt. Dadurch ergibt sich insgesamt eine topfförmige Ausgestaltung des Deckels. Durch seine dreidimensionale, topfförmige Form weist der Deckel, im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten, zumindest im Wesentlichen zweidimensional ausgebildeten Deckeln, eine wesentlich höhere Bauteilsteifigkeit auf. Daher kann der Deckel auch bei hohen, in Axialrichtung wirkenden Kräften als stabile mechanische Anschlagbegrenzung dienen, beispielsweise wenn die Gelenkkugel an dem flachen oder tellerförmigen Bereich des Deckels anschlägt.
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Zweckmäßig liegt der Elastomerring in Radialrichtung des Radialkugelgelenks unmittelbar an dem Deckel an. Insbesondere liegt der Elastomerring dabei an dem Innenumfang des Kragens des Deckels an. Bei einer solchen Anordnung kommen beispielsweise die zuvor beschriebenen Mindestabstände zwischen dem Elastomerring und dem Gehäuse zustande. Liegt der Elastomerring in Radialrichtung unmittelbar an dem Deckel an, insbesondere an dem Innenumfang des Kragens, wirkt der Deckel in Bezug auf die eingangs beschriebene Gefahr eines Einquetschens des Elastomerrings als eine mechanische Sperre. Durch die unmittelbare Anlage des Elastomerrings an dem Deckel, insbesondere an dem Innenumfang des Kragens, ist darüber hinaus eine Selbstzentrierung des Elastomerrings während der Montage gegeben.
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Vorteilhaft ist der Außendurchmesser des Elastomerrings in entspanntem Zustand etwas größer als der Innendurchmesser des aufnehmenden Bereichs des Deckels. Bei dem aufnehmenden Bereich des Deckels handelt es sich insbesondere um den in das Gehäuse hineinragenden Kragen. Durch das Übermaß des Elastomerrings wird es möglich, diesen im Rahmen der Montage des Radialkugelgelenks in dem topfförmig ausgebildeten Deckel festzulegen. Dieses Festlegen wird durch Klemmkräfte bewirkt, die sich infolge des Übermaßes des Elastomerrings einstellen. Das Festlegen ist dabei kein gesonderter Arbeitsgang, sondern stellt sich nach erfolgtem Einschieben des Elastomerrings in seine endgültige Montageposition, die insbesondere eine Anschlagposition darstellt, ohne weiteres Zutun ein. Vorzugsweise wird eine so gebildete, vormontierte Baueinheit, bestehend aus dem Deckel und dem darin festgelegten Elastomerring, anschließend komplett in das Gehäuse eingesetzt. Auf diese Weise wird die zuvor beschriebene Gefahr von Fehlpositionierungen des Elastomerrings ausgeschlossen, weil nach dem Festlegen des Elastomerrings in den Deckel unbeabsichtigte und/oder unbemerkte Verschiebungen des Elastomerrings während der Montage des Radialkugelgelenks ausgeschlossen sind.
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Bevorzugt liegt der Elastomerring in Radialrichtung und in Axialrichtung unmittelbar an dem Deckel an und stützt sich an diesem ab. Auf diese Weise wird für den Elastomerring ein in drei Raumrichtungen wirkender Montageanschlag bereitgestellt, durch den ein Falscheinbau des Elastomerrings in die zuvor beschriebene, vormontierte Baueinheit ausgeschlossen ist. Durch die dreidimensionale Festlegung in dem Deckel kann sich der Elastomerring darüber hinaus im Einbauzustand im Radialkugelgelenk gut an der Innenwandung des Deckels abstützen. Verlagerungen des Elastomerrings im Fahrbetrieb sind ausgeschlossen, weil der Elastomerring durch die deckelseitige Anlage in Radialrichtung und in Axialrichtung fixiert ist.
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Zweckmäßig liegt der Elastomerring insgesamt an lediglich zwei Bauteilen des Radialkugelgelenks an. Bei diesen beiden Bauteilen handelt es sich einerseits insbesondere um den Deckel. Andererseits kann es sich beispielsweise um eine deckelseitige Lagerschale, wie aus dem Stand der Technik bekannt, handeln. Durch die Anlage des Elastomerrings an lediglich zwei Bauteilen reduziert sich auch die Anzahl maximal möglicher Fugen zwischen den Anlagebauteilen des Elastomerrings. Auf diese Weise verringert sich zugleich die Anzahl möglicher Gefährdungsstellen, die für ein unbeabsichtigtes und/oder nicht erkennbares Einquetschen des Elastomerrings in Frage kommen. Insbesondere sind die beiden Bauteile des Radialkugelgelenks, an denen der Elastomerring anliegt, beabstandet zueinander angeordnet und berühren sich nicht, so dass ein Einquetschen des Elastomerrings zwischen den beiden Bauteilen ebenfalls ausgeschlossen ist.
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Günstig liegt der Elastomerring unmittelbar an der Gelenkkugel an. Diese Anordnung führt zu einer Bauteileinsparung, weil der Elastomerring neben seiner Funktion als Vorspannelement zugleich einer Lagerung der Gelenkkugel dient. Dadurch kann die, aus dem Stand der Technik bekannte, deckelseitige Lagerschale eingespart werden. Darüber hinaus wirkt sich die Verwendung des Elastomerrings als Lagerelement für die Gelenkkugel besonders schonend auf die Oberfläche der Gelenkkugel aus.
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Bevorzugt sind die Gehäuseoberkante und die Oberseite des Deckels zumindest in einem ringförmigen Außenbereich des Deckels bündig zueinander angeordnet. Auf diese Weise kann eine geringe Bauhöhe des Radialkugelgelenks realisiert werden. Aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen weisen darüber hinaus häufig eine umlaufende Bördelkante auf, die in Axialrichtung gegenüber der Deckeloberseite vorsteht. Derartige Ausgestaltungen weisen an der Deckeloberseite einen schöpfenden Bereich auf, der in Abhängigkeit von der Einbaulage im Fahrzeug zu Feuchtigkeitsansammlungen und dadurch bedingter Korrosion führen kann. Dieses Risiko besteht bei dem bündig angeordneten Deckel nicht.
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Vorteilhaft ist eine in dem Gehäuse angeordnete, zapfenseitige Lagerschale durch den Deckel in Axialrichtung vorgespannt. Vorteilhaft liegt der Deckel, insbesondere eine ringförmige Stirnfläche des Kragens, unmittelbar an der zapfenseitigen Lagerschale an. Insbesondere leitet der Deckel eine in Axialrichtung des Radialkugelgelenks wirkende Vorspannkraft unmittelbar in die zapfenseitige Lagerschale ein. Bevorzugt weist die zapfenseitige Lagerschale zu der Gelenkkugel hin eine unterbrechungsfrei vollständig an der Gelenkkugel anliegende Oberfläche auf, die nach Art einer Kugelzone ausgebildet ist und keine Schmiernuten aufweist. Für den Fall, dass das Radialkugelgelenk abschmierbar ausgeführt sein sollte, können alternativ auch Schmiernuten in die Oberfläche der zapfenseitigen Lagerschale eingebracht sein. Aufgrund der durch den Deckel bewirkten Vorspannung der zapfenseitigen Lagerschale wird diese in ihrer während der Montage des Radialkugelgelenks eingenommenen Position fixiert. Eine Verlagerung der zapfenseitigen Lagerschale während des Fahrbetriebs, beispielsweise ein „Wandern“ der zapfenseitigen Lagerschale, ist durch die axiale Vorspannung ausgeschlossen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Deckel im Bereich der deckelseitigen Öffnung des Gehäuses einen verrundeten Übergang zwischen seiner axialen und seiner radialen Erstreckung auf. Der verrundete Übergang ist insbesondere bei Betrachtung des Radialkugelgelenks in einem Schnitt durch die Mittelachse des nicht ausgelenkten Kugelzapfens erkennbar. Insbesondere ist der verrundete Übergang als ein Radius ausgebildet, der den Deckel unterbrechungsfrei umläuft. Vorteilhaft liegt der Elastomerring vollflächig an der Innenseite des verrundeten, insbesondere als ein Radius ausgebildeten, Übergangs des Deckels an. Durch die Anlage des Elastomerrings in dem verrundeten Übergang wird eine homogene Spannungsverteilung innerhalb des Elastomerrings erreicht. Dies ist bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, bei denen der Elastomerring in eine rechtwinklige Ecke gedrückt ist, nicht der Fall, weil der Elastomerring unmittelbar in der Ecke hohl liegt und diese daher nicht vollständig ausfüllt. Bedingt durch die außenliegende Verrundung des Deckels kann beim Schließen des Gehäuses, beispielsweise durch Bördeln oder Verrollen, mehr Material des Gehäuses umgelegt werden. Darüber hinaus ist eine Bördel- oder Einrollkante, die sich über den verrundeten Übergang des Deckels legt, besonders „weich“ gestaltet. Auf diese Weise können durch die Bördel- oder Einrollkante besonders hohe Auspresskräfte aufgenommen werden, die in Axialrichtung auf den Deckel einwirken und versuchen, diesen aus dem Gehäuse herauszudrücken. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist dies nicht der Fall, weil dort die Bördel- oder Einrollkante im Wesentlichen rechtwinklig umgelegt ist und daher bei Einwirkung höherer Axialkräfte leichter abreißt.
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Bevorzugt weist der Elastomerring Entlüftungsnuten auf, durch die unerwünschte Lufteinschlüsse im Montageraum des Elastomerrings vermieden werden. Die Entlüftungsnuten erstrecken sich insbesondere in Axialrichtung und umlaufen den Elastomerring vorteilhaft außerhalb seiner Kontaktfläche zu der Gelenkkugel oder zu einer deckelseitigen Lagerschale. Für den Fall, dass das Radialkugelgelenk als ein abschmierbares Radialkugelgelenk ausgeführt ist, können die Entlüftungsnuten zusätzlich auch als Schmiernuten dienen.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Montage eines Radialkugelgelenks wie zuvor beschrieben. Das Montageverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Vormontageschritt zunächst ein Elastomerring in einen topfförmigen Deckel des Radialkugelgelenks eingeschoben wird und in einem anschließenden Montageschritt der Deckel mit dem darin eingeschobenen Elastomerring in ein Gehäuse des Radialkugelgelenks eingesetzt wird. Insbesondere weist der Elastomerring, wie bereits zuvor beschrieben, gegenüber einem diesen aufnehmenden Innenraum des Deckels ein Übermaß auf. Auf diese Weise wird der Elastomerring nach dem Einschieben durch Klemmung in dem Deckel gehalten und kann nicht wieder aus diesem herausfallen. Durch den Vormontageschritt und den sich daran anschließenden Montageschritt ist eine lagegenaue und wiederholgenaue Positionierung des Elastomerrings in dem Radialkugelgelenk gewährleistet. Die topfförmige Gestaltung des Deckels stellt eine Fügehilfe für das Einschieben des Elastomerrings dar. Insbesondere weist ein Kragen des Deckels an seinem einer zapfenseitigen Öffnung des Gehäuses zugewandten Ende eine umlaufende Innenfase auf, wodurch eine weitere Fügehilfe für das Einschieben des Elastomerrings bereitgestellt wird. Bevorzugt weist der Kragen an seinem der zapfenseitigen Öffnung zugewandten Ende zusätzlich eine als Einführschräge wirkende, umlaufende Außenfase auf. Hierdurch wird das Einsetzen einer, aus dem topfförmigen Deckel und dem darin eingeschobenen Elastomerring gebildeten, Vormontagebaugruppe in das Gehäuse erleichtert. Wenn der Deckel nach dem Einsetzen in das Gehäuse seine Fügeposition erreicht hat, erfolgt ein Verbördeln des Deckels mit dem Gehäuse.
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Ein Radialkugelgelenk, wie zuvor beschrieben, wird vorteilhaft für einen Zweipunktlenker, insbesondere eine Lenkstange oder eine Spurstange, oder für einen Dreipunktlenker, insbesondere einen V-förmigen Achsführungslenker, verwendet. Für eine Verwendung des Radialkugelgelenks kommen darüber hinaus als Panhardstäbe ausgebildete Zweipunktlenker in Frage.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen. Dabei zeigt:
- 1 in einer Schnittdarstellung ein Radialkugelgelenk gemäß dem Stand der Technik;
- 2 in einer teilweise geschnittenen Darstellung ein Radialkugelgelenk gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 in einer teilweise geschnittenen Darstellung das Radialkugelgelenk gemäß 2 in einem vormontierten Zustand;
- 4 in einem Halbschnitt ein als Zentralgelenk ausgebildetes Radialkugelgelenk gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- 5 in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Darstellung einen Zweipunktlenker gemäß der Erfindung und
- 6 in einer perspektivischen Darstellung einen Dreipunktlenker gemäß der Erfindung.
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1 zeigt ein Radialkugelgelenk 1, welches ein Gehäuse 2 und einen einstückig mit diesem ausgebildeten Schaft 3 zur Anbindung des Radialkugelgelenks 1 an ein weiteres Fahrzeugbauteil aufweist, wie beispielsweise eine Lenkstange oder eine Spurstange. Das Gehäuse 2 weist eine deckelseitige und eine zapfenseitige Gehäuseöffnung auf, wobei die deckelseitige Gehäuseöffnung durch einen Deckel 4 verschlossen ist. Der Deckel 4 ist für eine Verbördelung mit dem Gehäuse 2 vorgesehen; muss aber noch in Axialrichtung 9 des Radialkugelgelenks 1 bis zu einer kreisringförmigen Anschlagfläche des Gehäuses 2 verlagert werden, um seine Fügeposition zu erreichen. Mittig in dem kreisrund ausgebildeten Deckel 4 ist ein Schmiernippel 5 zur Versorgung des Radialkugelgelenks 1 mit Schmiermittel eingesetzt. Aus der zapfenseitigen Gehäuseöffnung, die in Axialrichtung 9 gegenüberliegend zu der deckelseitigen Gehäuseöffnung angeordnet ist, erstreckt sich ein Kugelzapfen 6. Zwischen dem Deckel 4 und einer oberen Lagerschale 7 ist ein Runddichtring 8 angeordnet, welcher in dem dargestellten, vormontieren Zustand unbelastet ist und daher noch eine kreisrunde Querschnittsform aufweist. Durch die Verlagerung des Deckels 4 in seine Fügeposition wird der Runddichtring 8 zusammengedrückt. Aus der Darstellung wird deutlich, dass bei diesem Zusammendrücken des Runddichtrings 8 die Gefahr besteht, dass der Runddichtring 8 dabei zwischen dem Deckel 4 und der kreisringförmigen Anschlagfläche des Gehäuses 2 eingequetscht wird. Nachdem der Deckel 4 seine Fügeposition erreicht hat, erfolgt das Verbördeln des Deckels 4 mit dem Gehäuse 2. Dabei wird ein umlaufender Bördelrand des Gehäuses 2 im Wesentlichen rechtwinklig über den Rand des Deckels 4 gelegt.
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2 zeigt ein wartungsfreies Radialkugelgelenk 20 für eine Lenkstange 260 eines Nutzfahrzeugs. Das Radialkugelgelenk 20 weist ein Gehäuse 21 mit einer deckelseitigen Öffnung 22 auf, die durch einen Deckel 23 aus Stahlblech verschlossen ist. In dem Gehäuse 21 ist ein Kugelzapfen 24 dreh- und schwenkbeweglich gelagert, wobei sich der Kugelzapfen 24 mit einem Zapfen 25 aus einer zapfenseitigen Öffnung 26 des Gehäuses 21 heraus erstreckt. Der Kugelzapfen 24 ist in seiner nicht ausgelenkten Nulllage dargestellt, in der er sich genau in Axialrichtung 28 des Radialkugelgelenks erstreckt. Eine von dem Gehäuse 21 umschlossene Gelenkkugel 27 des Kugelzapfens 24 ist in Axialrichtung 28 des Radialkugelgelenks 20 durch einen innerhalb des Gehäuses 21 angeordneten Elastomerring 29 vorgespannt, wobei der Elastomerring 29 beabstandet von einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 21 angeordnet ist. Dabei überbrückt eine Wandung, genau genommen ein Wandungsabschnitt, des Deckels 23 einen umlaufenden Ringspalt zwischen dem Gehäuse 21 und dem Elastomerring 29 vollständig. Der Wandungsabschnitt wird durch einen in das Innere des Gehäuses 21 hineinragenden Kragen 30 gebildet. Der Kragen 30 erstreckt sich, ausgehend von der deckelseitigen Öffnung 22, in Axialrichtung 28 des Radialkugelgelenks 20 zu der zapfenseitigen Öffnung 26 hin, und zwar bis zu dem Äquator 31 der Gelenkkugel 27. Mit seinem Außenumfang legt sich der Kragen 30, der einen hohlzylindrischen Abschnitt des Deckels 23 darstellt, umlaufend formschlüssig an eine Innenumfangsfläche des Gehäuses 21 an. Der Deckel 23 weist neben dem hohlzylindrischen Abschnitt, dessen Rotationsachse sich in Axialrichtung 28 erstreckt, noch einen tellerförmigen Bereich 32 auf, der den hohlzylindrischen Kragen 30 stirnseitig verschließt und sich im Wesentlichen in Radialrichtung 33 des Radialkugelgelenks 20 erstreckt. Damit ergibt sich insgesamt eine topfförmige Ausgestaltung des Deckels 23. Der tellerförmige Bereich 32 des Deckels 23 weist eine zentral angeordnete, sich in Axialrichtung 28 von der Gelenkkugel 27 weg erstreckende Kuppe auf, um einen notwendigen Bewegungsfreiraum für Schwenkbewegungen des Kugelzapfens 24 bereitzustellen.
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Die Gehäuseoberkante 35 und die Oberseite 36 des Deckels 23 sind in einem ringförmigen Außenbereich des Deckels 23 bündig zueinander angeordnet. Das Gehäuse 21 weist einen einstückig mit diesem ausgebildeten Schaft 34 auf, der als ein Gewindeschaft ausgebildet ist und sich in Radialrichtung 33 von dem Gehäuse 21 weg erstreckt. Eine in dem Gehäuse 21 angeordnete, zapfenseitige Lagerschale 37 ist durch den Deckel 23 in Axialrichtung 28 vorgespannt. Dazu liegt eine ringförmige Stirnfläche des Kragens 30 unmittelbar an der zapfenseitigen Lagerschale 37 an, die aus Stahlblech geformt ist. Auf diese Weise leitet der Kragen 30 eine in Axialrichtung 28 des Radialkugelgelenks 20 wirkende Vorspannkraft unmittelbar in die zapfenseitige Lagerschale 37 ein, die keine Schmiernuten aufweist. Der Kragen 30 des Deckels 23 weist an seinem der zapfenseitigen Öffnung 26 zugewandten Ende eine umlaufende Innenfase 38 und eine als Einführschräge wirkende, umlaufende Außenfase 39 auf (3). In Radialrichtung 33 und in Axialrichtung 28 des Radialkugelgelenks 20 liegt der Elastomerring 29 unmittelbar an dem Deckel 23 an und stützt sich an diesem ab. Insgesamt liegt der Elastomerring 29 an lediglich zwei Bauteilen des Radialkugelgelenks 20 unmittelbar an, nämlich an dem Deckel 23 und an der Gelenkkugel 27. Im Bereich der deckelseitigen Öffnung 22 des Gehäuses 21 weist der Deckel 23 einen verrundeten Übergang zwischen seiner axialen und seiner radialen Erstreckung auf, wobei der verrundete Übergang als ein Radius ausgebildet ist.
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In einem vormontierten Zustand gemäß 3 bilden der topfförmige Deckel 23 und der in den topfförmigen Deckel 23 eingeschobene Elastomerring 29 eine Vormontagebaugruppe. Der Außendurchmesser des Elastomerrings 29 ist in entspanntem Zustand etwas größer als der Innendurchmesser des aufnehmenden Bereichs des Deckels 23, bei dem es sich im Wesentlichen um den, später, im montierten Zustand, in das Gehäuse 21 hineinragenden Kragen 30 handelt. Durch das Übermaß des Elastomerrings 29 wird es möglich, diesen während der Montage zunächst in den topfförmig ausgebildeten Deckel 23 einzuschieben und anschließend diese vormontierte Baueinheit in das Gehäuse 21 einzusetzen. Zur Vermeidung unerwünschter Lufteinschlüsse im Montageraum des Elastomerrings 29 weist dieser Entlüftungsnuten 40 auf, die sich in Axialrichtung 28 erstrecken. Die Entlüftungsnuten 40 umlaufen den Elastomerring 29 außerhalb seiner Kontaktfläche zu der Gelenkkugel 27, weshalb nur die axialen Enden der einen sichtbaren Entlüftungsnut 40 sichtbar sind.
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4 zeigt ein Radialkugelgelenk, das als ein Zentralgelenk 120 für einen V-förmigen Achsführungslenker 360 ausgebildet ist. Das Zentralgelenk 120 weist wiederum ein Gehäuse 121 mit einer deckelseitigen Öffnung 122 auf, die durch einen Deckel 123 verschlossen ist, wobei der Deckel 123 ebenfalls topfförmig ausgebildet ist. Das Gehäuse 121 weist weiterhin einen darin dreh- und schwenkbeweglich gelagerten Kugelzapfen 124 auf, der sich mit einem Zapfen 125 aus einer zapfenseitigen Öffnung 126 des Gehäuses 121 erstreckt. Eine von dem Gehäuse 121 umschlossene Gelenkkugel 127 des Kugelzapfens 124 ist in Axialrichtung 128 des Zentralgelenks 120 durch einen Elastomerring 129 vorgespannt, wobei der Elastomerring 129 beabstandet von dem Gehäuse 121 angeordnet ist. Der Zapfen 125 des Kugelzapfens 124 weist einen kegeligen Abschnitt auf, der in einer formkorrespondierenden, kegeligen Bohrung einer Flanschplatte 150 sitzt. Die Flanschplatte 150 dient zur Anbindung des Zentralgelenks 120 an eine Starrachse eines Nutzfahrzeug-Fahrwerks. Das Zentralgelenk 120 weist zwei Schäfte 134 auf, von denen allerdings nur einer sichtbar ist, weil das Zentralgelenk 120 im Halbschnitt dargestellt ist. Die Schäfte 134 sind einstückig mit dem Gehäuse 121 ausgebildet und erstrecken sich im Wesentlichen in Radialrichtung 133 des Zentralgelenks 120. Die vorhandene, geringfügige Abweichung der Ausrichtung der Schäfte 134 von der exakten Radialrichtung 133 wird als Kröpfung bezeichnet und hat den Zweck, dass die im Fahrbetrieb maximal auftretenden Schwenkungen des Gehäuses 121 gegenüber dem, hier in seiner nicht ausgelenkten Nulllage dargestellten, Kugelzapfen 124 in positiver und in negativer Richtung gleich groß sind. Die weitere Ausgestaltung des Zentralgelenks 120 entspricht der des im Zusammenhang mit den 2 und 3 beschriebenen Radialkugelgelenks 20.
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5 zeigt ein Lenkerbauteil eines Nutzfahrzeugs, das als ein Zweipunktlenker 260 ausgebildet ist. Der Zweipunktlenker wiederum ist als eine längeneinstellbare Lenkstange 260 einer Nutzfahrzeug-Lenkung ausgeführt. Die Lenkstange 260 weist ein gekrümmtes Verbindungsrohr 261 auf, welches an einem ersten Endabschnitt 262 über eine sogenannte Warmeinschlagverbindung mit einem Radialkugelgelenk 220 verbunden ist. Um die Warmeinschlagverbindung erzeugen zu können, weist ein Schaft des Radialkugelgelenks 220 ein Rillenprofil 263 auf. Das Radialkugelgelenk 220 unterscheidet sich nur durch dies Rillenprofil 263 von dem im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Radialkugelgelenk 20, das einen Gewindeschaft 34 aufweist. In den zweiten Endabschnitt des Verbindungsrohres 261 ist das Radialkugelgelenk 20 mit seinem Gewindeschaft 34 eingeschraubt. Die Zapfen 25 der beiden Radialkugelgelenke 20, 220 sind jeweils durch eine Schutzkappe abgedeckt.
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6 zeigt ein Lenkerbauteil eines Nutzfahrzeugs, das als ein Dreipunktlenker 360 ausgebildet ist. Der Dreipunktlenker wiederum ist als V-förmiger Achsführungslenker 360 zur Führung einer Starrachse eines Nutzfahrzeug-Fahrwerks ausgeführt. Der Achsführungslenker 360 weist zwei rohrförmige Lenkerarme 361 auf, die einen Winkel miteinander einschließend angeordnet sind und in dem Zentralgelenk 120 zusammenlaufen. Dabei sind die Lenkerarme 361 jeweils starr an einen der beiden Schäfte 134 des Zentralgelenks 120 angebunden. Jeder der beiden Lenkerarme 361 ist an seinem freien Ende starr mit einem Führungsgelenk verbunden, das jeweils als ein Molekulargelenk 362 ausgebildet ist. Über die Molekulargelenke 362 ist der Achsführungslenker 360 an einen Fahrzeugrahmen und über die Flanschplatte 150 des Zentralgelenks 120 an die Starrachse anbindbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radialkugelgelenk
- 2
- Gehäuse
- 3
- Schaft
- 4
- Deckel
- 5
- Schmiernippel
- 6
- Kugelzapfen
- 7
- obere Lagerschale
- 8
- Runddichtring
- 9
- Axialrichtung des Radialkugelgelenks
- 20
- Radialkugelgelenk
- 21
- Gehäuse
- 22
- deckelseitige Öffnung
- 23
- Deckel, topfförmiger Deckel
- 24
- Kugelzapfen
- 25
- Zapfen
- 26
- zapfenseitige Öffnung
- 27
- Gelenkkugel
- 28
- Axialrichtung
- 29
- Elastomerring
- 30
- Kragen des Deckels
- 31
- Äquator der Gelenkkugel
- 32
- tellerförmiger Bereich des Deckels
- 33
- Radialrichtung
- 34
- Schaft, Gewindeschaft
- 35
- Gehäuseoberkante
- 36
- Oberseite des Deckels
- 37
- zapfenseitige Lagerschale
- 38
- Innenfase des Kragens
- 39
- Außenfase des Kragens
- 40
- Entlüftungsnut
- 120
- Radialkugelgelenk, Zentralgelenk
- 121
- Gehäuse
- 122
- deckelseitige Öffnung
- 123
- Deckel, topfförmiger Deckel
- 124
- Kugelzapfen
- 125
- Zapfen
- 126
- zapfenseitige Öffnung
- 127
- Gelenkkugel
- 128
- Axialrichtung
- 129
- Elastomerring
- 133
- Radialrichtung
- 134
- Schaft
- 150
- Flanschplatte
- 220
- Radialkugelgelenk
- 260
- Zweipunktlenker, Lenkstange
- 261
- Verbindungsrohr
- 262
- erster Endabschnitt
- 263
- Rillenprofil
- 360
- Dreipunktlenker, V-förmiger Achsführungslenker
- 361
- Lenkerarm
- 362
- Führungsgelenk, Molekulargelenk
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015221046 A1 [0003]
