DE102021213765A1

DE102021213765A1 - Ringgelenk für eine Gelenkverbindungsanordnung eines Fahrzeugs und Verfahren zu dessen Montage, Gelenkverbindungsanordnung mit dem Ringgelenk und Fahrzeug mit der Gelenkverbindungsanordnung

Info

Publication number: DE102021213765A1
Application number: DE102021213765.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Nowotka; Stefan Berger; Björn Andre
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2041-12-04
Also published as: WO2023099464A1; DE102021213765B4

Abstract

Es wird ein Montageverfahren zur Montage eines Ringgelenks 1a, 1b für eine Gelenkverbindungsanordnung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, mittels dem ein unkontrolliertes Auswandern eines Gummimantels 4 des Ringgelenks im Betrieb vermieden werden kann. Das Ringgelenk 1a, 1b umfasst eine Außenhülse 2, eine Innenbuchse 3 und einen Gummimantel 4, wobei zwischen einem Außenumfang der Innenbuchse 8 und einem Innenumfang des Gummimantels 9 eine Innenkavität 10 ausgebildet ist oder wobei zwischen einem Innenumfang der Außenhülse 7 und einem Außenumfang des Gummimantels 6 eine Außenkavität 12 ausgebildet ist. Zur definierten Vorspannung des Gummimantels 4 wird eine Harzmasse 16 in die Innenkavität 10 oder in die Außenkavität 12 injiziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ringgelenk für eine Gelenkverbindungsanordnung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Montage des Ringgelenks. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Gelenkverbindungsanordnung mit dem Ringgelenk und ein Fahrzeug mit der Gelenkverbindungsanordnung.
Üblicherweise werden Ringgelenke zur gelenkigen Verbindung einer Achse oder eines Stoßdämpfers an einem Fahrzeugrahmen oder an einer Fahrzeugkarosserie verwendet. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 20 2006 010 887 U1 eine Stoßdämpfer-Einheit mit einem Zylinder, der über einen ersten Montagepunkt an einer Radaufhängung und über einen zweiten Montagpunkt an einer Karosserie eines Fahrzeugs befestigt werden kann, wobei der zweite Montagepunkt ein Ringgelenk ist.
Es ist bekannt, derartige Ringgelenke als hohlzylinderförmige Gummi-Metall-Körper mit einem metallischen inneren Hohlzylinder, einem metallischen äußeren Hohlzylinder und einem zwischenliegenden Gummimantel auszubilden. Der Gummimantel ist im Betrieb des Ringgelenks oftmals Gegebenheiten ausgesetzt, welche eine unerwünschte axiale Bewegung des Gummimantels verursachen können. Die Druckschrift DE 75 151 24 U beschreibt ein elastisches Gelenklager mit an den metallischen Hohlzylindern aufvulkanisierten Metallringen, durch die ein Herausbewegen des Gummimantels aufgrund von Oszillationen des Gelenklagers im Betrieb verhindert werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Montageverfahren zur Montage eines Ringgelenks vorzuschlagen, mittels dem ein Auswandern eines Gummimantels des Ringgelenks im Betrieb vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Ringgelenk für eine Gelenkverbindungsanordnung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren zur Montage des Ringgelenks mit den Merkmalen des Anspruchs 8, durch eine Gelenksverbindungsanordnung mit dem Ringgelenk gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 und durch ein Fahrzeug mit der Gelenksverbindungsanordnung nach dem Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Es wird ein Ringgelenk für eine Gelenksverbindungsanordnung eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Gelenksverbindungsanordnung umfasst zum Beispiel einen Trägerrahmen, einen Stoßdämpfer oder eine Achse des Fahrzeugs, wobei der Stoßdämpfer oder die Achse über das Ringgelenk an dem Trägerrahmen gelenkig befestigt ist. Das Ringgelenk kann optional einen Bestandteil des Trägerrahmens, der Achse oder des Stoßdämpfers bilden. Optional ist der Trägerrahmen ein Bestandteil einer Karosserie des Fahrzeugs.
Das Ringgelenk umfasst eine Außenhülse, eine Innenbuchse und einen Gummimantel. Die Außenhülse und die Innenbuchse sind als Hohlzylinder ausgebildet, welche beispielsweise aus einer Metalllegierung, zum Beispiel aus einer Stahllegierung, gebildet sind. Bevorzugt ist der Gummimantel im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet. Vorzugsweise definiert die Außenhülse als Hohlzylinder eine Hauptachse, welche sich in eine axiale Richtung erstreckt. Bevorzugt sind die Außenhülse, die Innenbuchse und der Gummimantel koaxial zu der Hauptachse angeordnet.
Der Gummimantel ist innerhalb der Außenhülse angeordnet, insbesondere zumindest abschnittsweise in der Außenhülse aufgenommen. Mit seinem Außenumfang liegt der Gummimantel zumindest abschnittsweise an einem Innenumfang der Außenhülse an. Die Innenbuchse ist innerhalb des Gummimantels angeordnet, insbesondere zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in dem Gummimantel aufgenommen. Mit ihrem Außenumfang liegt die Innenbuchse zumindest abschnittsweise an einem Innenumfang des Gummimantels an.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem Außenumfang der Innenbuchse und dem Innenumfang des Gummimantels eine Innenkavität ausgebildet. Insbesondere liegt der Außenumfang der Innenbuchse im Bereich der Innenkavität nicht an dem Innenumfang des Gummimantels an. Alternativ ist zwischen dem Innenumfang der Außenhülse und dem Außenumfang des Gummimantels eine Außenkavität ausgebildet. Insbesondere liegt der Innenumfang der Außenbuchse im Bereich der Außenkavität nicht an dem Außenumfang des Gummimantels an.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in die Innenbuchse mindestens eine Buchsenbohrung eingebracht. Vorzugsweise mündet die Buchsenbohrung in die Innenkavität zwischen dem Außenumfang der Innenbuchse und dem Innenumfang des Gummimantels.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Ringgelenk eine Harzmasse. Vorzugsweise ist die Harzmasse in der Innenkavität und zumindest zum Teil in der Buchsenbohrung angeordnet. Bevorzugt ist der Gummimantel mittels der Harzmasse zwischen der Außenhülse und der Innenbuchse vorgespannt angeordnet.
In einer möglichen alternativen Realisierung der Erfindung ist in die Außenhülse eine Hülsenbohrung eingebracht. Vorzugsweise mündet die Hülsenbohrung in die Au-ßenkavität zwischen dem Innenumfang der Außenhülse und dem Außenumfang des Gummimantels.
In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung der Erfindung ist die Harzmasse in der Außenkavität und zumindest zum Teil in der Hülsenbohrung angeordnet. Insbesondere ist der Gummimantel mittels der Harzmasse zwischen der Außenhülse und der Innenbuchse vorgespannt angeordnet.
Durch die mittels der Harzmasse vorgespannte Anordnung des Außenmantels zwischen der Außenhülse und der Innenbuchse kann in vorteilhafter Weise eine unerwünschte axiale Bewegung des Gummimantels relativ zu der Außenhülse und/oder zu der Innenhülse, insbesondere ein teilweises Auswandern des Gummimantels aus der Außenhülse, verhindert werden. Die unerwünschte axiale Bewegung kann z.B. durch oszillierende Bewegungen des Ringgelenks verursacht werden, welche insbesondere bei Belastung der Gelenkverbindungsanordnung während einer Fahrt des Fahrzeugs auftreten können. Die unerwünschte axiale Bewegung kann durch in dem Gummimantel wirkende Scherspannungen verstärkt werden.
Eine mögliche konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ringgelenk ein Verschlusselement umfasst. Beispielsweise ist das Verschlusselement als eine Kugel ausgebildet. Vorzugsweise ist das Verschlusselement in der Buchsenbohrung angeordnet, insbesondere wenn die Harzmasse in der Innenkavität und zumindest zu Teil in der Buchsenbohrung angeordnet ist. Bevorzugt ist das Verschlusselement stoffschlüssig, insbesondere mittels der Harzmasse, in der Buchsenbohrung festgelegt. Insbesondere verschließt das Verschlusselement die Innenkavität.
Alternativ ist das Verschlusselement in der Hülsenbohrung angeordnet, insbesondere wenn die Harzmasse in der Außenkavität und zumindest zum Teil in der Hülsenbohrung angeordnet ist. Bevorzugt ist das Verschlusselement stoffschlüssig, insbesondere mittels der Harzmasse, in der Hülsenbohrung festgelegt. Insbesondere verschließt das Verschlusselement die Außenkavität.
Ein Verfahren zur Montage eines Ringgelenks für eine Gelenksverbindungsanordnung, vorzugsweise des Ringgelenks nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bildet einen weiteren Gegenstand der Erfindung. Das Verfahren umfasst erfindungsgemäß folgende Schritte:

Es wird ein hohlzylindrischer Gummimantel mit einer den Innenumfang des Gummimantels umlaufenden Innenkavität oder mit einer den Außenumfang des Gummimantels umlaufenden Außenkavität bereitgestellt. Vorzugsweise wird die Innenkavität oder die Außenkavität im Rahmen des Verfahrens bei der Umformung, insbesondere bei einer Vulkanisation des Gummimantels, in den Innenumfang oder in den Außenumfang eingebracht.

Es wird eine Außenhülse und eine Innenbuchse bereitgestellt. Die Außenhülse und die Innenbuchse sind vorzugsweise metallisch und holzylinderförmig ausgebildet. Die Außenhülse weist eine Hülsenbohrung auf. Alternativ weist die Innenbuchse eine Buchsenbohrung auf. Vorzugsweise wird im Rahmen des Verfahrens die Hülsenbohrung in die Außenhülse eingebracht oder es wird die Buchsenbohrung in die Innenbuchse eingebracht. Insbesondere wird die Hülsenbohrung in die Außenhülse eingebracht, wenn der Gummimantel die Außenkavität aufweist. Im Speziellen wird die Buchsenbohrung in die Innenbuchse eingebracht, wenn der Gummimantel die Innenkavität aufweist.
Der Gummimantel wird innerhalb der Außenhülse positioniert. Beispielsweise wird der Gummimantel in die Außenhülse in axialer Richtung eingeschoben. Vorzugsweise wirken bei und/oder während der Anordnung des Gummimantels innerhalb der Außenhülse geringe Reibkräfte auf den Gummimantel, sodass Scherspannungen vermieden werden können. Optional kann der Gummimantel zur Vermeidung erhöhter Reibkräfte entsprechende Abmaße aufweisen, die das Einschieben des Gummimantels erleichtern. Insbesondere wird der Gummimantel koaxial zu der Außenhülse innerhalb dieser positioniert, sodass der Gummimantel vollständig von der Außenhülse umgeben ist. Vorzugsweise wird der Gummimantel innerhalb der Außenhülse so positioniert, sodass der Innenumfang der Außenhülse zumindest abschnittsweise, insbesondere angrenzend an die Außenkavität, an dem Außenumfang des Gummimantels anliegt.
Die Innenbuchse wird innerhalb des Gummimantels positioniert. Beispielsweise wird die Innenbuchse in den Gummimantel in axialer Richtung eingeschoben und/oder eingepresst. Insbesondere wird die Innenbuchse koaxial zu der Außenhülse und/oder zu dem Gummimantel innerhalb des Gummimantels positioniert, sodass die Innenbuchse vollständig von dem Gummimantel umgeben ist. Vorzugsweise wird die Innenbuchse innerhalb des Gummimantels so positioniert, sodass die Innenbuchse mit ihrem Außenumfang zumindest abschnittsweise, insbesondere angrenzend an die Innenkavität, an dem Innenumfang des Gummimantels anliegt.
Wenn der Gummimantel die Außenkavität aufweist, wird er so innerhalb der Außenhülse positioniert, dass die Hülsenbohrung in die Außenkavität mündet. Wenn der Gummimantel die Innenkavität aufweist, wird die Innenbuchse so innerhalb des Gummimantels positioniert, dass die Buchsenbohrung in der Innenkavität mündet.
In einem bevorzugten Verfahrensschritt wird der Gummimantel nach der Positionierung innerhalb des Außenrings und nach der Positionierung der Innenbuchse innerhalb des Gummimantels zwischen dem Außenring und der Innenbuchse vorgespannt. Dadurch kann insbesondere im Betrieb der Gelenksverbindungsanordnung und bei damit einhergehenden Oszillationen des Ringgelenks eine unerwünschte axiale Bewegung des Gummimantels, insbesondere ein Auswandern des Gummimantels aus dem Ringgelenk, verhindert werden.
Vorzugsweise wird zur Vorspannung des Gummimantels eine Harzmasse in das Ringgelenk injiziert. Wenn der Gummimantel die Innenkavität aufweist, wird die Harzmasse vorzugsweise durch die Innenbohrung in die Innenkavität injiziert. Wenn der Gummimantel die Außenkavität aufweist, wird die Harzmasse bevorzugt durch die Außenbohrung in die Außenkavität injiziert. Durch die Injektion der Harzmasse kann die Vorspannung in vorteilhafter Weise variabel definiert, insbesondere in Abhängigkeit eines Volumens der injizierten Harzmasse, variabel eingestellt werden.
Vorzugsweise wird der Gummimantel bei herkömmlichen Ringgelenken oftmals bereits bei und/oder während der Positionierung in der Außenhülse vorgespannt. Hierzu werden üblicherweise hohe Einpresskräfte zum Einpressen des sich dabei elastisch verformenden Gummimantels aufgewendet. Zusätzlich werden Einpressmittel verwendet, die sich nach dem Einpressen wieder verflüchtigen. Hohe Reibkräfte zwischen dem Außenumfang des Gummimantels und dem Innenumfang der Außenhülse können in dem Gummimantel Scherspannungen hervorrufen, die die unerwünschte axiale Bewegung des Gummimantels auslösen können. Das Verflüchtigen der Einpressmittel kann die axiale Bewegung zusätzlich begünstigen.
Dadurch, dass der Gummimantel erst nach der Positionierung in der Außenhülse mittels der Harzmasse vorgespannt wird, kann er so ausgebildet sein, dass die zur Positionierung notwendigen Einpresskräfte reduziert werden können. Folglich können die bei der Positionierung wirkenden Reibkräfte und die daraus resultierenden Schwerspannungen verringert oder sogar vermieden werden. Außerdem kann auf den Einsatz der die bei der Verflüchtigung axiale Bewegung begünstigenden Einpressmittel verzichtet werden, was zu einem sicheren Sitz des Gummimantels beitragen kann und zu Kostenvorteilen bei der Montage des Ringgelenks führen kann.
In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt wird ein Verschlusselement bereitgestellt, welches beispielsweise als eine Kugel ausgebildet ist. Vorzugsweise wird das Verschlusselement zum Verschließen der Innenkavität, insbesondere nach der Injektion der Harzmasse, durch die Innenbohrung zugeführt. Alternativ wird das Verschlusselement, insbesondere nach der Injektion der Harzmasse, durch die Außenbohrung zugeführt, um die Außenkavität zu verschließen. Das Verschlusselement kann in vorteilhafter Weise verhindern, dass die Harzmasse bis zu ihrem Aushärten aus der Innenkavität bzw. aus der Außenkavität austreten kann.
Vorzugsweise wird die Harzmasse im Rahmen des Verfahrens ausgehärtet. Bevorzugt wird das Verschlusselement in der ausgehärteten Harzmasse stoffschlüssig in der Innenbohrung oder in der Außenbohrung befestigt. Insbesondere verbleibt das Verschlusselement dauerhaft in der ausgehärteten Harzmasse.
In einem möglichen Verfahrensschritt wird, insbesondere alternativ zu dem durch die Innenbohrung zugeführten Verschlusselement, ein Verschlussstopfen bereitgestellt. Vorzugsweise wird der Verschlussstopfen nach dem Injizieren der Harzmasse in ein Auge der Innenbuchse eingeschoben, um die Buchsenbohrung und die Innenkavität bis zum Aushärten der darin injizierten Harzmasse zu verschließen. Insbesondere wird der Verschlussstopfen nach dem Aushärten der Harzmasse in der Innenkavität und/oder in der Buchsenbohrung wieder aus dem Auge der Innenbuchse entfernt. Vorteilhaft ist, dass bei diesem Verfahrensschritt auf die Bereitstellung und Zuführung des Verschlusselements zum Verschließen der Innenkavität verzichtet werden kann.
Ein weiterer bevorzugter Verfahrensschritt sieht vor, dass ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt wird. Bevorzugt bildet das Werkzeug einen weiteren Gegenstand der Erfindung. Für den Fall, dass der Gummimantel die Innenkavität aufweist, umfasst das Werkzeug beispielsweise einen zylindrischen Abschnitt, in dem ein Strömungskanal und eine Aufnahmeeinrichtung integriert sind. Insbesondere kann das Werkzeug, bevorzugt der zylindrische Abschnitt, entlang der Hauptachse verfahren und innerhalb eines Auges der Innenbuchse so angeordnet werden, dass ein Auslass des Strömungskanals in die Buchsenbohrung mündet und/oder dass die Aufnahmeeinrichtung so positioniert ist, dass das Verschlusselement nicht ungewollt herausfallen kann.
Die Harzmasse kann zum Beispiel hydraulisch entlang des Strömungskanals bewegt werden und durch den Auslass in die Buchsenbohrung und von dieser in die Innenkavität einströmen. Anschließend wird das Werkzeug, insbesondere der zylindrische Abschnitt, um die Hauptachse gedreht, bis eine Öffnung der Aufnahmeeinrichtung deckungsgleich mit der Buchsenbohrung ist und das Verschlusselement von selbst in diese hineinfällt, um die Innenkavität zu verschließen.
Für den Fall, dass der Gummimantel die Außenkavität aufweist, wird das Werkzeug vorzugsweise außerhalb der Außenbuchse positioniert. Insbesondere weist das Werkzeug den Strömungskanal mit dem Auslass auf. Bevorzugt wird das Werkzeug so positioniert, dass der Auslass deckungsgleich mit der Hülsenbohrung angeordnet ist und/oder in dieser mündet. Die Aufnahmeeinrichtung ist beispielsweise als eine in dem Werkzeug integrierte Laufbahn ausgebildet, welche in den Strömungskanal führt. Vorzugsweise kann sich das Verschlusselement entlang der Laufbahn bewegen und in den Strömungskanal gelangen, insbesondere in der Ausbildung des Verschlusselements als Kugel hineinrollen. Somit kann das Verschlusselement gemeinsam mit der Harzmasse durch den Auslass des Strömungskanals in die Hülsenbohrung und von dieser in die Außenkavität gelangen, um diese zu verschließen.
Alternativ zu der Vorspannung des Gummimantels durch die injizierte Harzmasse kann eine Expansionsfolie im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein. Vorzugsweise wird die Expansionsfolie insbesondere vor der Anordnung des Gummimantels innerhalb der Außenhülse um den Gummimantel gewickelt. Insbesondere wird die Expansionsfolie so angeordnet, dass sie den Außenumfang des Gummimantels zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig bedeckt. Nach der Anordnung des Gummimantels innerhalb der Außenhülse wird das Ringgelenk, insbesondere die Expansionsfolie erwärmt, sodass sich diese radial ausdehnt und der Gummimantel dadurch zwischen der Außenhülse und der Innenbuchse vorgespannt wird. Vorteilhaft ist, dass bei der Montage des Ringgelenks auf die Bereitstellung und Anwendung des Werkzeugs und auf die Bereitstellung der Harzmasse verzichtet werden kann. Die Vorspannung des Gummimantels mittels der Expansionsfolie kann optional auch dann erfolgen, wenn der Gummimantel keine Innenkavität bzw. Außenkavität aufweist.
Eine Gelenkverbindungsanordnung für ein Fahrzeug mit dem Ringgelenk nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bildet einen weiteren Gegenstand der Erfindung. Die Gelenksverbindungsanordnung umfasst einen Trägerrahmen und eine Achse oder einen Stoßdämpfer. Die Achse oder der Stoßdämpfer ist über das Ringgelenk gelenkig an den Trägerrahmen anbindbar und/oder angebunden.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug, insbesondere einen Pkw oder ein Nutzfahrzeug, mit der Gelenksverbindungsanordnung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach dem Anspruch 14.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 ein axialer Längsschnitt durch ein Ringgelenk für eine Gelenkverbindungsanordnung;
2 eine axiale Draufsicht auf eine Innenbuchse des Ringgelenks;
3a-f Verfahrensschritte zur Durchführung eines Verfahrens zur Montage eines Ringgelenks mit einer Innenkavität, wobei eine Harzmasse in die Innenkavität des Ringgelenks injiziert wird und ein Verschlusselement zum Verschließen der Innenkavität positioniert wird;
4a-c abgewandelte Verfahrensschritte zur Durchführung des Verfahrens wobei ein Verschlussstopfen zum Verschließen der Innenkavität verwendet wird;
5a-c alternative Verfahrensschritte zur Durchführung des Verfahrens zur Montage eines Ringgelenks mit einer Außenkavität, wobei die Harzmasse in die Außenkavität des Ringgelenks injiziert wird und das Verschlusselement zum Verschließen der Außenkavität positioniert wird.

Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist ein axialer Längsschnitt durch ein Ringgelenk 1a für eine Gelenkverbindungsanordnung gezeigt. Das Ringgelenk 1a weist eine metallische Außenhülse 2, eine metallische Innenbuchse 3 und einen Gummimantel 4 auf. Die Außenhülse 2, die Innenbuchse 3 und der Gummimantel 4 sind zylinderförmig oder im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Außenhülse 2 definiert eine Hauptachse 5, wobei die Außenhülse 2, die Innenbuchse 3 und der Gummimantel 4 in Bezug auf die Hauptachse 5 koaxial zueinander angeordnet sind. Die Hauptachse 5 gibt eine axiale Richtung 30 vor.
Der Gummimantel 4 ist innerhalb der Außenhülse 2 aufgenommen und steht von dieser in axialer Richtung 30 und in einer Gegenrichtung ein Stück vor. Mit seinem Außenumfang 6 liegt der Gummimantel 4 an einem Innenumfang 7 der Außenhülse 2 vollständig an.
Der Gummimantel 4 weist eine Innenkavität 10 auf. Die Innenkavität 10 ist bezogen auf eine axiale Länge des Gummimantels 4 mittig angeordnet. Sie ist an einem Innenumfang 9 des Gummimantels 4 umlaufend ausgebildet. Die Innenbuchse 3 ist innerhalb des Gummimantels 4 vollständig aufgenommen. Mit ihrem Außenumfang 8 liegt die Innenbuchse 3 an dem Innenumfang 9 des Gummimantels 4 an, wobei die Innenbuchse 3 im Bereich der Innenkavität 10 kontaktfrei zu dem Gummimantel 4 angeordnet ist. Die Innenbuchse 3 weist eine oder mehrere Buchsenbohrungen 11 auf. Gemäß den 1 und 3a-3f ist genau eine Buchsenbohrung 11 vorgesehen. Dagegen ist die Innenbuchse 3 in den 4a-4c mit mehreren, insbesondere zwei Buchsenbohrungen 11, ausgebildet.
Gemäß der 1 und bezugnehmend auf die 2 ist die Innenbuchse 3 so innerhalb des Gummimantels 4 positioniert, dass die Buchsenbohrung 11 in die Innenkavität 10 mündet und eine Strömungsverbindung gebildet ist.
Eine Abwandlung des Ringgelenks 1a ist in den 5a-5c dargestellt. Das abgewandelte Ringgelenk 1 b weist die Außenhülse 2, die Innenbuchse 3 und den Gummimantel 4 auf, welche koaxial zueinander angeordnet sind. Der Gummimantel 4 ist zumindest abschnittsweise innerhalb der Außenhülse 2 aufgenommen und die Innenbuchse 3 ist vollständig innerhalb des Gummimantels 4 angeordnet.
Der Gummimantel 4 weist eine Außenkavität 12 auf. Die Außenkavität 12 ist bezogen auf eine axiale Länge des Gummimantels 4 mittig angeordnet, wobei sie den Außenumfang 6 vollständig umläuft. Die Außenhülse 2 weist eine Hülsenbohrung 13 auf. Der Gummimantel 4 ist so innerhalb der Außenhülse 2 positioniert, dass die Hülsenbohrung 13 in die Außenkavität 12 mündet. Die Innenbuchse 3 ist bohrungsfrei ausgebildet.
Die 3a-3f zeigen Verfahrensschritte, welche bei der Montage des Ringgelenks 1a aus der 1 vorzunehmen sind.
Zunächst werden die Außenhülse 2, der Gummimantel 4 mit der Innenkavität 10 und die Innenbuchse 3 mit der Buchsenbohrung 11 bereitgestellt. Zur Vormontage des Ringgelenks 1a wird der Gummimantel 4 in die Außenhülse 2 entlang der Hauptachse 5 eingeschoben, sodass er größtenteils oder vollständig innerhalb dieser aufgenommen ist, sodass die Innenkavität 10 axial mittig angeordnet ist und sodass der Außenumfang 6 des Gummimantels 4 an dem Innenumfang 7 der Außenhülse 2 anliegt. Die Innenbuchse 3 wird entlang der Hauptachse 5 bewegt und innerhalb des Gummimantels 4 angeordnet. Die Buchsenbohrung 11 wird dabei so ausgerichtet, dass sie in die Innenkavität 10 mündet. Bezugnehmend auf die 2, 3b, 3e und 3f wird die Buchsenbohrung 11 bezogen auf die Bildebene der Figuren radial nach unten ausgerichtet, wenn die Innenbuchse 3 innerhalb des Gummimantels 4 positioniert wird.
Im Rahmen des Verfahrens wird gemäß der 3a ein Werkzeug 14 bereitgestellt. Das Werkzeug 14 umfasst einen zylindrischen Abschnitt 19, in dem ein Strömungskanal 15 und eine Aufnahmeeinrichtung 17 integriert ist. Entlang des Strömungskanals 15 kann eine erwärmte zähflüssige Harzmasse 16 z.B. hydraulisch vorwärtsbewegt werden. Der Strömungskanal 15 weist einen Auslass 20 auf, durch den die Harzmasse 16 ausfließen kann.
Die Aufnahmeeinrichtung 17 ist gemäß der 3a-3e als ein Aufnahmezylinder 22 in dem zylindrischen Abschnitt 19 ausgebildet. Alternativ kann die Aufnahmeeinrichtung 17 gemäß der 3f durch eine in dem zylinderförmigen Abschnitt 19 ausgeformte Exzenterfläche 23 gebildet sein. Der Auslass 20 des Strömungskanal 15 und die Aufnahmeeinrichtung 17 sind gemeinsam auf selber Höhe um 180° um die Hauptachse versetzt zueinander angeordnet.
In der Aufnahmeeinrichtung 17 kann ein Verschlusselement 18, das z.B. als eine Kugel ausgebildet ist, aufgenommen werden. Zunächst wird das Werkzeug 14 so positioniert, dass die Aufnahmeeinrichtung 17 in der Bildebene der 3a-3c oben angeordnet ist und dass der Auslass 20 um z.B. 180° versetzt unten angeordnet ist. Das Werkzeug 14 kann zum Beispiel an einem Roboterarm montiert sein, wobei es entlang der Hauptachse 5 in die axiale Richtung 30 und in die Gegenrichtung bewegbar und um die Hauptachse 5 drehbar ist.
Wie aus der 3a zu entnehmen ist, wird das Verschlusselement 18 bereitgestellt. Das Verschlusselement 18 wird in die Aufnahmeeinrichtung 17 eingelegt.
Gemäß der 3b wird das Werkzeug 14 koaxial zu dem Ringgelenk 1a angeordnet und in die axiale Richtung 30 bewegt, bis es innerhalb eines Auges 21 der Innenbuchse 3 angeordnet ist. Das Werkzeug 14 ist so in dem Auge 21 positioniert, dass der Auslass 20 in die Buchsenbohrung 11 (siehe auch 2) mündet, welche bezogen auf die Bildebene nach unten orientiert ist. Es ist von Vorteil, das Ringgelenk 1a für die Montage mit der Buchsenbohrung 11 nach unten zu orientieren, da bei einer anderen Orientierung die Gefahr besteht, dass das Verschlusselement 18 bei dem Einfahren des zylindrischen Abschnitts 19 in das Auge 21 aus der Aufnahmeeinrichtung 17 herausfällt.
Wie aus der 3c ersichtlich, wird die erwärmte zähflüssige Harzmasse 16 bereitgestellt. Sie strömt durch den Strömungskanal 15 und tritt in dem Auslass 20 aus. Von dort aus strömt sie durch die Buchsenbohrung 11 in die Innenkavität 10. In Abhängigkeit eines injizierten Volumens der Harzmasse 16 wird der Gummimantel 4 aufgrund seiner elastischen Eigenschaften verformt und zwischen der Außenhülse 2 und der Innenbuchse 3 vorgespannt. Je größer das injizierte Volumen ist, desto mehr wird der Gummimantel 4 im Bereich der Innenkavität 10 radial zusammengedrückt und desto voluminöser wird die mit der Harzmasse 16 gefüllte Innenkavität 10. Die Vorspannung kann in Abhängigkeit des injizierten Volumens der Harzmasse 16 nach der koaxialen Positionierung des Gummimantels 4 und der Innenbuchse 3 innerhalb des Außenrings 2 definiert eingestellt werden.
Ein Einpressen des Gummimantels 4 in die Außenhülse 2 unter Einsatz von sich anschließend verflüchtigenden Einpressmitteln zur Anordnung des Gummimantels 4 unter Vorspannung in der Außenhülse 2, wie es z.B. bei herkömmlichen Montageverfahren durchgeführt wird, ist nicht mehr notwendig. Nachteile des herkömmlichen Montageverfahrens, z.B. das Auftreten von Scherspannungen innerhalb des Gummimantels 4 werden vermieden und auf die Einpressmittel kann verzichtet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Gummimantel 4 nicht aufgrund der Scherspannungen und der sich verflüchtigenden Einpressmittel veranlasst wird, sich entlang der Hauptachse 5 zu bewegen und unkontrolliert aus dem Ringgelenk 1a auszutreten.
Mit der Harzmasse 16 injizierte und/oder aus der Innenkavität 10 verdrängte Luft 24 kann durch einen axial verlaufenden Spalt 25 zwischen dem Außenumfang 6 des Gummimantels 4 und dem Innenumfang 7 der Außenhülse 2 aus dem Ringgelenk 1a entweichen. Der Spalt 25 muss gerade so breit sein, dass die Luft 24 entweichen kann, die zähflüssige Harzmasse 16 jedoch in der Innenkavität 10 zurückgehalten wird. Die sich entlang der Hauptachse 5 an die Innenkavität 10 anschließenden Bereiche des Außenumfangs 6 des Gummimantels 4 und des Innenumfangs 7 der Außenhülse 2 bilden hierfür zusammenwirkende Dichtflächen.
Gemäß der 3d wird das Werkzeug 14, insbesondere der zylindrische Abschnitt 19, nach der Injektion der Harzmasse 16 um die Hauptachse 5 z.B. um 180° gedreht, sodass die Aufnahmeeinrichtung 17 mit dem darin angeordneten Verschlusselement 18 deckungsgleich mit der Buchsenbohrung 11 angeordnet ist. Das Verschlusselement 18 fällt bezogen auf die Bildebene nach unten aus dem Aufnahmezylinder 22 in die Buchsenbohrung 11 hinein oder es wird mittels der Exzenterfläche 23 (siehe 3f) in die Buchsenbohrung 11 eingelegt, wo sie ein Stück in die Harzmasse 16 einsinkt, um die Innenkavität 10 gegenüber der Buchsenbohrung 11 zu verschließen. Dadurch wird die Harzmasse 16 daran gehindert aus der Innenkavität 10 unkontrolliert auszutreten.
In der 3e ist dargestellt, dass das Werkzeug 14, insbesondere der zylindrische Abschnitt 19, in die Gegenrichtung zu der axialen Richtung 30 aus dem Auge 21 der Innenbuchse 3 herausbewegt wird. Die Harzmasse 16 härtet im Folgenden aus, wobei das Verschlusselement 18 innerhalb dieser stoffschlüssig befestigt wird und in der Buchsenbohrung 11 dauerhaft verbleibt.
Die 4a-4c zeigen abgewandelte Verfahrensschritte zur Durchführung des Verfahrens zur Montage des Ringgelenks 1a, dessen Innenbuchse 3 in diesem Ausführungsbeispiel eine erste Buchsenbohrung 11a und eine zweite Buchsenbohrung 11 b aufweist. Die beiden Buchsenbohrungen 11a, 11b sind auf selber Höhe angeordnet und um die Hauptachse 5, um z.B. 180° versetzt gegenüberliegend zueinander angeordnet.
Das Werkzeug 14 weist den zylindrischen Abschnitt 19 mit dem Strömungskanal 15 auf, wobei der Strömungskanal 15 einen ersten Auslass 20a und einen z.B. um 180° axial versetzten gegenüberliegenden zweiten Auslass 20b aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der zylindrische Abschnitt 19 keine Aufnahmeeinrichtung 17 auf. Es wird auch kein Verschlusselement 18 benötigt.
Der zylindrische Abschnitt 19 des Werkzeugs 14 wird in axialer Richtung 30 in das Auge 21 der Innenbuchse 3 hinein bewegt, bis der erste Auslass 20a deckungsgleich mit der ersten Buchsenbohrung 11a und der zweite Auslass 20b deckungsgleich mit der zweiten Buchsenbohrung 11b angeordnet sind.
Im Rahmen des Verfahrens wird ein Verschlussstopfen 26 bereitgestellt. Dieser wird gleichzeitig mit dem zylindrischen Abschnitt 19 oder danach von der anderen Seite aus in Gegenrichtung in das Auge 21 hineingeschoben, bis zwei aufeinander zu gerichtete axiale Stirnseiten des zylindrischen Abschnitts 19 und des Verschlussstopfens 26 formschlüssig aneinander anliegen. Zur Bildung des axialen Formschlusses kann der Verschlussstopfen 26 eine Formschlussaufnahme 27 und der zylindrische Abschnitt 19 eine Formschlussnase 28 aufweisen, welche formschlüssig ineinanderpassen.
Gemäß der 4b wird die erwärmte zähflüssige Harzmasse 16 entlang des Strömungskanals 15 zugeführt und durch die Buchsenbohrungen 11a, 11b in die Innenkavität 10 injiziert, wodurch der Gummimantel 4 zwischen der Außenhülse 2 und der Innenbuchse 3 in Abhängigkeit des injizierten Volumens der Harzmasse 16 definiert vorgespannt wird.
Wie aus der 4c zu entnehmen, wird der Verschlussstopfen 26 nach Abschluss der Injektion der Harzmasse 16 in Gegenrichtung gegen den zylindrischen Abschnitt 19 verschoben, bis der Verschlussstopfen 26 überlappend mit den Buchsenbohrungen 11 a, 11b angeordnet ist, um diese zu verschließen und zu verhindern, dass die Harzmasse 16 unkontrolliert aus der Innenkavität 10 entweicht. Danach wird der zylindrische Abschnitt 19 durch Bewegen in Gegenrichtung aus dem Auge 21 entfernt. Im Folgenden härtet die Harzmasse 16 aus. Der Verschlussstopfen 26 wird erst dann durch eine Bewegung entlang der Hauptachse 5 aus dem Auge 21 entfernt, wenn die Harzmasse 16 vollständig ausgehärtet ist.
In den 5a-5c sind alternative Verfahrensschritte zur Montage des abgewandelten Ringgelenks 1b dargestellt, welches die Außenkavität 12 aufweist.
Zunächst werden die Außenhülse 2 mit der Hülsenbohrung 13, der Gummimantel 4 mit der Außenkavität 12 und die bohrungslose Innenbuchse 3 bereitgestellt. Zur Vormontage des Ringgelenks 1 b wird der Gummimantel 4 in die Außenhülse 2 entlang der Hauptachse 5 eingeschoben, sodass er größtenteils oder vollständig innerhalb dieser aufgenommen ist, sodass die Außenkavität 12 axial mittig angeordnet ist und sodass der Außenumfang 6 des Gummimantels 4 an dem Innenumfang 7 der Außenhülse 2 abschnittsweise anliegt. Die Position der Hülsenbohrung 13 in der Außenhülse 2 ist so definiert, dass sie in die Außenkavität 12 mündet. Die Innenbuchse 3 wird entlang der Hauptachse 5 bewegt und innerhalb des Gummimantels 4 angeordnet.
Gemäß der 5a ist/wird das zur Montage des Ringgelenks 1b verwendete Werkzeug 14 außerhalb der Außenhülse 2 angeordnet. Es weist den Strömungskanal mit dem Auslass 20 und eine Zuführeinrichtung 29 auf, durch welche das Verschlusselement 18 dem Strömungskanal 15 zugeführt werden kann. Das Werkzeug 14 umfasst eine nicht dargestellte Heizeinrichtung zur Erwärmung der Harzmasse 16.
Das Werkzeug 14 oder das vormontierte Ringgelenk 1b wird so positioniert, dass der Auslass 20 deckungsgleich mit der Hülsenbohrung 13 ist. Die Harzmasse 16 wird durch den Strömungskanal 15 zugeführt.
Wie aus der 5b ersichtlich, wird die Harzmasse 16 bei der z.B. hydraulischen Vorwärtsbewegung entlang des Strömungskanals 15 erwärmt und durch den Auslass 20 in die Hülsenbohrung 13 eingelassen. Von dort aus strömt sie zur Vorspannung des Gummimantels 4 in die Außenkavität 12 hinein.
Zeitgleich mit der Erwärmung der Harzmasse 16 oder danach wird das Verschlusselement 18 der in dem Strömungskanal 15 angeordneten Harzmasse 16 zugeführt und in dieser zum Verschließen der Außenkavität 12 in die Hülsenbohrung 13 eingelassen.
Gemäß der 5c härtet die Harzmasse 16 aus, wobei das Verschlusselement 18 in der Hülsenbohrung 13 verbleibt und in der Harzmasse 16 stoffschlüssig befestigt ist.
Bezugszeichenliste

1a: Ringgelenk mit Innenkavität
1a: abgewandeltes Ringgelenk mit Außenkavität
2: Außenhülse
3: Innenbuchse
4: Gummimantel
5: Hauptachse
6: Außenumfang des Gummimantels
7: Innenumfang der Außenhülse
8: Außenumfang der Innenbuchse
9: Innenumfang des Gummimantels
10: Innenkavität
11: Buchsenbohrung
12: Außenkavität
13: Hülsenbohrung
14: Werkzeug
15: Strömungskanal
16: Harzmasse
17: Aufnahmeeinrichtung
18: Verschlusselement
19: zylindrischer Abschnitt
20: Auslass
21: Auge
22: Aufnahmezylinder
23: Exzenterfläche
24: Luft
25: Spalt
26: Verschlussstopfen
27: Formschlussaufnahme
28: Formschlussnase
29: Zuführeinrichtung
30: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006010887 U1 [0002]
DE 7515124 U [0003]

Claims

Ringgelenk (1a, 1b) für eine Gelenkverbindungsanordnung eines Fahrzeugs, wobei das Ringgelenk (1a, 1b) eine Außenhülse (2), eine Innenbuchse (3) und einen Gummimantel (4) umfasst, wobei der Gummimantel (4) innerhalb der Außenhülse (2) angeordnet ist und zumindest abschnittsweise mit seinem Außenumfang (6) an einem Innenumfang (7) der Außenhülse (7) anliegt, wobei die Innenbuchse (3) innerhalb des Gummimantels (4) angeordnet ist und zumindest abschnittsweise mit ihrem Außenumfang (8) an einem Innenumfang (9) des Gummimantels (9) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenumfang (8) der Innenbuchse (8) und dem Innenumfang (9) des Gummimantels (9) eine Innenkavität (10) ausgebildet ist oder dass zwischen dem Innenumfang (7) der Außenhülse (7) und dem Außenumfang (6) des Gummimantels (6) eine Außenkavität (12) ausgebildet ist.
Ringgelenk (1a, 1b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Innenbuchse (3) mindestens eine Buchsenbohrung (11a, 11b) eingebracht ist, wobei die Buchsenbohrung (11a, 11b) in die Innenkavität (10) mündet.
Ringgelenk (1a, 1b) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Harzmasse (16), wobei die Harzmasse (16) in der Buchsenbohrung (11a, 11b) und in der Innenkavität (10) angeordnet ist, mittels der der Gummimantel (4) zwischen der Außenhülse (2) und der Innenbuchse (3) vorgespannt ist.
Ringgelenk (1a, 1b) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Verschlusselement (18), wobei das Verschlusselement (18) in der Buchsenbohrung (11a, 11b) angeordnet ist und/oder die Innenkavität (10) verschließt, wobei das Verschlusselement (18) durch die Harzmasse (16) in der Buchsenbohrung (11a, 11b) stoffschlüssig festgelegt ist.
Ringgelenk (1a, 1b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Außenhülse (2) eine Hülsenbohrung (13) eingebracht ist, wobei die Hülsenbohrung (13) in die Außenkavität (12) mündet.
Ringgelenk (1a, 1b) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Harzmasse (16) in der Hülsenbohrung (13) und in der Außenkavität (12) angeordnet ist, mittels der der Gummimantel (4) zwischen der Außenhülse (2) und der Innenbuchse (3) vorgespannt ist.
Ringgelenk (1a, 1b) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (18) in der Hülsenbohrung (13) angeordnet ist und/oder die Außenkavität (12) verschließt, wobei das Verschlusselement (18) durch die Harzmasse (16) in der Hülsenbohrung (13) stoffschlüssig festgelegt ist.
Verfahren zur Montage eines Ringgelenks (1a, 1b) für eine Gelenkverbindungsanordnung, vorzugsweise eines Ringgelenks (1a, 1b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: • es wird ein Gummimantel (4) mit einer den Innenumfang (9) umlaufenden Innenkavität (10) oder den Außenumfang (6) umlaufenden Außenkavität (12) bereitgestellt • es wird eine Außenhülse (2) und eine Innenbuchse (3) bereitgestellt, wobei entweder die Außenhülse (2) eine Hülsenbohrung (13) aufweist oder wobei die Innenbuchse (3) eine Buchsenbohrung (11) aufweist • der Gummimantel (4) wird innerhalb der Außenhülse (2) positioniert und die Innenbuchse (3) wird innerhalb des Gummimantels (4) positioniert, wobei der Gummimantel (4) so positioniert wird, dass die Hülsenbohrung (13) in die Au-ßenkavität (12) mündet oder wobei die Innenbuchse (3) so positioniert wird, dass die Buchsenbohrung (11a, 11b) in der Innenkavität (10) mündet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummimantel (4) nach der Anordnung innerhalb der Außenhülse (3) und nach der Anordnung der Innenbuchse (3) innerhalb des Gummimantels (4) zwischen der Außenhülse (2) und der Innenbuchse (3) vorgespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Harzmasse (16) durch die Buchsenbohrung (11a, 11b) in die Innenkavität (10) injiziert wird oder dass die Harzmasse (16) durch die Hülsenbohrung (13) in die Außenkavität (12) injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlusselement (18) bereitgestellt wird, wobei das Verschlusselement (18) zum Verschließen der Innenkavität (10) durch die Buchsenbohrung (11a, 11b) zugeführt wird oder dass das Verschlusselement (18) zum Verschließen der Au-ßenkavität (12) durch die Hülsenbohrung (13) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzmasse (16) ausgehärtet wird, wobei das Verschlusselement (18) in der aushärtenden Harzmasse (16) stoffschlüssig in der Buchsenbohrung (11a, 11b) oder in der Hülsenbohrung (13) befestigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlussstopfen (26) bereitgestellt wird, wobei der Verschlussstopfen (26) nach dem Injizieren der Harzmasse (16) in ein Auge der Innenbuchse (3) eingeschoben wird, um die Buchsenbohrung (11a, 11b) und die Innenkavität (10) bis zum Aushärten der Harzmasse (16) zu verschließen, wobei der Verschlussstopfen (26) nach dem Aushärten der Harzmasse (16) entfernt wird.
Gelenkverbindungsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Trägerrahmen und mit einer Achse oder einem Stoßdämpfer des Fahrzeugs, gekennzeichnet durch das Ringgelenk (1a, 1b) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Achse oder der Stoßdämpfer über das Ringgelenk (1a, 1b) an den Fahrzeugrahmen anbindbar und/oder angebunden ist.
Fahrzeug mit der Gelenkverbindungsanordnung nach dem Anspruch 14.