DE10207779C1

DE10207779C1 - Dichtungsanordnung mit Dichtungsbalg und Manschette

Info

Publication number: DE10207779C1
Application number: DE10207779A
Authority: DE
Inventors: Martin Kricke; Oliver Schuld
Original assignee: PAGUAG GmbH
Current assignee: PAGUAG GmbH
Priority date: 2002-02-23
Filing date: 2002-02-23
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2022-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung (1) zur Abdichtung eines Kugelgelenks (2) an einem Kugelzapfen (6) desselben. Die Dichtungsanordnung umfasst eine Manschette (3) und einen Dichtungsbalg (4). Die Manschette (3) weist eine Innenseite (5) zur abdichtenden Anlage der Manschette (3) an dem Kugelzapfen (6) und eine Außenseite (11) zur Anlage eines Balgmundes (9) des Dichtungsbalgs (4) an der Manschette (3) auf. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Manschette (3) einen Verschluss mit beweglichen Teilen aufweist, die in einem gespannten Zustand den Balgmund (9) gegen die Außenseite (11) der Manschette (3) drücken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Kugelgelenks an einem Kugelzapfen desselben, mit einem Dichtungsbalg und einer Manschette, wobei die Manschette eine Innenseite zur abdichtenden Anlage der Manschette an dem Kugel zapfen und eine Außenseite zur Anlage eines Balgmundes des Dichtungsbalgs aufweist, wobei die Manschette einen Verschluss mit beweglichen Teilen aufweist.

Eine Abdichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 42 43 042 A1 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Ku gelgelenk ist im Übergangsbereich zwischen dem Kugelzapfen und einer Gelenkkugel eine axiale Anlagefläche vorgesehen, an der eine auf dem Kugelzapfen aufgesteckte, als Kegelscheibe ausge bildete Manschette axial anliegt. Ein Balgmund des Dichtungs balgs liegt unter der Spannkraft eines ringförmigen Federele ments an einer Außenseite der Manschette abdichtend an. Die in der DE 42 43 042 A1 beschriebene Vorrichtung zur Abdichtung des Kugelgelenks am Kugelzapfen ist mit einigen Nachteilen verbun den. So wird ein gesondertes Bauteil zur Abdichtung benötigt, nämlich ein ringförmiges Federelement, das den Dichtungsbalg gegen die Manschette drückt. Für das Anlegen des ringförmigen Federelements über den an der Manschette anliegenden Dichtungs balg ist ein gesonderter Arbeitsgang bei der Montage des Kugel gelenks notwendig. Außerdem können große Verdreh- und/oder Kippwinkel des Kugelzapfens zu großen Spannungen und Verformun gen des an der Manschette eingespannten Balgmunds des Dich tungsbalgs führen, so dass ein Wassereintritt zwischen Man schette und Balgmund nicht sicher vermieden werden kann. Die mit dem Wassereintritt verbundene Korrosion führt schlimmsten falls zum Ausfall des Gelenks und hat gegebenenfalls lebensbe drohliche Auswirkungen, beispielsweise wenn das Kugelgelenk in Fahrwerken von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.

Eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art ist aus der DE 199 50 281 A1 bekannt. Die in dieser vorgesehene Manschette weist Stege auf, die sich vor der Montage des Dichtungsbalgs in axialer Richtung des Kugelzapfens erstrecken. Wenn der Dich tungsbalg gegen einen Anschlag der Manschette geschoben worden ist, werden die Stege mittels Wärmeeinwirkung radial nach außen gebogen, so dass sie als Anschlag den Dichtungsbalg axial fi xieren.

Diese Lösung trägt nur zur axialen Fixierung des Dichtungsbalgs bei. Die Montage als auch die Abdichtung werden hierdurch nicht vereinfacht.

Aus der DE 15 75 437 B ist ein Kugelgelenk mit Dich tungsbalg bekannt, bei dem der Balgmund auf bekannte Art und Weise mittels eines Federrings den Kugelzapfen umspannend fest gelegt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Dich tungsanordnung zur Abdichtung eines Kugelgelenks an seinem Ku gelzapfen bereitzustellen, die einerseits einen einfachen Auf bau zur Reduzierung der Herstell- und Montagekosten aufweist und andererseits eine sichere Abdichtung gegen Wasser oder ge gen andere im Kugelgelenk unerwünschte Medien gewährleistet.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Verschluss ist dabei so ausgebildet, dass bei einem vorge sehenen Sitz der Manschette auf dem Kugelzapfen und bei einem vorgesehenen Befestigungssitz eines an dem Kugelzapfen zu be festigenden Bauteils die beweglichen Teile durch das Bauteil in ihrer Betriebsstellung, d. h. in ihrem gespannten Zustand, fi xiert werden. Somit wird sichergestellt, dass der Verschluss den Balgmund gegen die Außenseite der Manschette drückt, soweit Manschette und Bauteil wie vorgesehen auf dem Kugelzapfen be festigt worden sind.

Darüber hinaus oder auch alternativ kann der Verschluss als einrastender Spannverschluss ausgebildet sein. In diesem Fall sind die beweglichen Teile derart geformt, dass die beweglichen Teile unter Krafteinfluss aus einer Montagestellung in ihre Be triebsstellung einschnappen. Vorzugsweise lässt sich dabei die aufzubringende Kraft auf die beweglichen Teile des Verschlusses bei vorgesehenem Sitz der Manschette auf dem Kugelzapfen durch das Bauteil übertragen, das auf dem Kugelzapfen zu befestigen ist. Somit kann bei Kraftausübung auf das an dem Kugelzapfen anzubringende Bauteil der Verschluss gespannt werden. Enthält die Kraft zur Befestigung des Bauteils die für das Spannen des Verschlusses notwendige Kraft, kann ein gesonderter Arbeitsgang bei der Montage des Kugelgelenks, nämlich das Einspannen des Dichtungsbalgs, entfallen.

Die beweglichen Teile des Verschlusses hintergreifen im ge spannten Zustand (in Betriebsstellung) einen umlaufenden, radi al nach außen gerichteten Randwulst des Balgmunds in axialer Richtung der Manschette. Somit wird die kraftschlüssige Verbin dung, die durch den Druck der beweglichen Teile auf den Balg mund entsteht, durch einen Formschluss in axialer Richtung der Manschette unterstützt.

Die beweglichen Teile sind als schwenkbare Krallen ausgebildet. Die Bewegung der Krallen wird dabei in einfacher Weise durch eine Schwenkachse festgelegt. Mit einem Krallenkopf hinter greift die Kralle dabei den Randwulst des Balgmunds.

Vorzugsweise sind die Krallen an einem stirnseitigen Ende der Manschette schwenkbar angeordnet, wobei sich die Schwenkebene in radialer Richtung der Manschette erstrecken kann. Dies be deutet, dass die Schwenkachse einer Kralle tangential zur Man schette verläuft. Da die Krallen an einem stirnseitigen Ende angeordnet sind, kann der Balgmund nahezu über die ganze Höhe der Manschette an der Außenseite, die im Wesentlichen eine Au ßenmantelfläche eines Zylinders darstellt, anliegen. Dies führt zu einer großen Dichtfläche zwischen der Innenseite des Balg munds und der Außenseite der Manschette.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Krallen jeweils an einer dem Balgmund zugewandten Seite ein zum Balgmund kom plementär ausgebildetes Profil auf. Durch die derartige Profi lierung der Kralleninnenseite wird die Dichtfläche zwischen Manschette und Dichtungsbalg weiter erhöht, da zu der Dichtflä che zwischen Außenseite der Manschette und Balgmund noch die Dichtfläche zwischen Kralleninnenseite und Balgmund hinzukommt.

Da eine große Dichtfläche für eine gute Abdichtung förderlich ist, kann die Manschette an der Außenseite einen umlaufenden, radial nach außen stehenden Vorsprung aufweisen, wobei der Balgmund an der der Außenseite der Manschette zugewandten Seite eine umlaufende komplementär ausgebildete Nut aufweist. Dadurch wird nicht nur die Dichtfläche zwischen Außenseite der Man schette und Balgmund erhöht, sondern auch der Sitz des Balg munds auf der Manschette in axialer Richtung der Manschette festgelegt. So kann sichergestellt werden, dass vor dem Ein schnappen der Krallen der Balgmund in axialer Richtung richtig auf der Manschette sitzt.

In einer Ausführungsform liegt der Balgmund mit einer gewissen Vor- oder Eigenspannung an der Außenseite der Manschette an. Dadurch kann vermieden werden, dass bei der Montage des an dem Kugelzapfen anzubringenden Bauteils Wasser oder andere uner wünschte Medien in das Kugelgelenk gelangen.

In Betriebsstellung beziehungsweise im gespannten Zustand kön nen die Krallen einen nahezu geschlossenen Ring bilden, der den Randwulst axial hintergreift und den Randwulst am ganzen Umfang umschließt. Somit ist der Randwulst des Balgmunds des Dich tungsbalgs in alle Richtungen formschlüssig fixiert. Durch den geschlossenen Ring, der sich aus den einzelnen am Umfang der Manschette verteilten Krallen zusammensetzt, entsteht eine gro ße Dichtfläche zwischen dem Ring bzw. den einzelnen Krallen und der Außenfläche des zweiten Balgmunds. Die gesamte Dichtfläche zwischen Manschette und Balgmund setzt sich damit aus dieser Dichtfläche und der Dichtfläche zwischen Innenseite des Balg munds und Außenseite der Manschette zusammen.

Der Dichtungsbalg kann zweckmäßigerweise aus gummielastischem Material sein. Die Manschette kann ein Spritzgussteil aus Kunststoff sein. Insbesondere bei großen Stückzahlen können da durch die Herstellkosten für die Manschette niedrig gehalten werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Manschette einstü ckig ausgebildet. So lässt sich die Manschette beispielsweise aus Kunststoff durch Spritzgießen in einem Arbeitsgang ferti gen, wobei vorzugsweise die Krallen über Filmscharniere mit der Manschette verbunden sind.

Die Innenseite der Manschette kann einen konisch ausgebildeten Sitz für den Kugelzapfen bilden. Wenn auch der Kugelzapfen, an dem die Manschette mit ihrer Innenseite anliegt, konisch ausge bildet ist und die konische Form auch den gleichen Öffnungswin kel aufweist, kann durch axiales Verschieben der Manschette auf dem Kugelzapfen ein abdichtender Presssitz erreicht werden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung, wie sie bei einem Kugelgelenk eingesetzt wird;

Fig. 2 einen Teilbereich einer Manschette und einen Teil eines Dichtungsbalgs; und

Fig. 3 die Dichtungsanordnung mit den beweglichen Teilen in einem gespannten Zustand am Beispiel des abzudichten den Kugelgelenks.

Fig. 1 zeigt die Dichtungsanordnung 1, wie sie zur Abdichtung eines Kugelgelenks 2 eingesetzt wird. Die Dichtungsanordnung 1 besteht aus einer Manschette 3 und einem Dichtungsbalg 4. Die Manschette liegt mit einer Innenseite 5 an einem Kugelzapfen 6 des Kugelgelenks 2 an. Kugelzapfen 6 und Innenseite 5 sind ko nisch ausgebildet und bilden einen abdichtenden Presssitz. Eine an dem Kugelzapfen 6 angeordnete Gelenkkugel 7 ist verdreh- und kippbar in einem Gehäuse 8 des Kugelgelenks 2 gelagert. Der Balgmund 4 weist einen ersten Balgmund oder kleinen Balgmund 9 und einen zweiten Balgmund oder großen Balgmund 10 auf. Der große Balgmund 10 ist an dem Gehäuse 8 befestigt, während der kleine Balgmund 9 an einer Außenseite 11 der Manschette 3 an liegt. Die Manschette 3 weist an der Außenseite 11 einen nach außen gerichteten, umlaufenden Vorsprung 12 auf, der in eine komplementär ausgebildeten Nut 13 des Balgmunds 9 greift.

Die Manschette 3 weist eine Vielzahl von Krallen 14 auf, die an einem der Gelenkkugel 7 abgewandten Ende 15 der Manschette 3 schwenkbar befestigt sind.

Der Kugelzapfen 6 weist einen kegelstumpfförmigen Bereich 16 und ein Gewinde 17 auf. Durch Drehen einer Mutter 18, die mit dem Gewinde 17 in Eingriff steht, lässt sich ein an dem Kugel zapfen 6 zu befestigendes Bauteil 19 fest gegen den kegel stumpfförmigen Bereich 16 des Kugelzapfens 6 drücken.

Fig. 2 zeigt den kleinen Balgmund 9 und die Manschette 3 mit zwei Krallen 14 und 14'. Die Kralle 14 ist durch ein Filmschar nier 20 mit der Manschette 3 am stirnseitigen Ende 15 verbun den. Zu erkennen ist der umlaufende Vorsprung 12 an der Außen seite 11 der Manschette 3 sowie die Nut 13 des Balgmunds 9.

Die Kralle 14 umfasst einen Krallenrücken 21, einen Krallenhals 22 und einen Krallenkopf 23. In Betriebsstellung beziehungswei se im gespannten Zustand der Krallen 14, 14', dies entspricht der Stellung wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, hintergreift der Krallenkopf 23 einen Randwulst 24 des kleinen Balgmunds 9 des Dichtungsbalgs 4. Dabei sind Krallenkopf 23 und Randwulst 24 derart ausgebildet, dass die Kralle 14 aus der in Fig. 2 dargestellten Montagestellung unter Spannung in die in Fig. 3 dargestellte Betriebsstellung schnappen kann. Dabei durchläuft die Kralle 14 einen Bereich, in dem die Druckkräfte zwischen Krallenkopf 23 und Randwulst 24 maximal sind. Ist dieser "Tote Punkt" auf dem Weg von der Montagestellung in die Betriebsstel lung überschritten, schnappt der Krallenkopf 23 hinter den Randwulst 24 und hintergreift ihn in axialer Richtung der Man schette 6. Die Verbindung zwischen Manschette 6 und Dichtungs balg 4 ist dabei so ausgelegt, dass in Betriebsstellung der kleine Balgmund 9 in axialer Richtung und in radialer Richtung fest eingespannt ist.

Die Kralle 14 weist an der dem kleinen Balgmund 9 zugewandten Seite des Krallenrückens 21 eine Dichtungslippe 25 auf. Im ge spannten Zustand der Krallen 14, 14' ergänzen sich die einzel nen Dichtungslippen 25 der Krallen 14, 14' zu einem umlaufenden Dichtungswulst, durch den die Abdichtung zwischen Manschette 3 und kleinem Balgmund 9 weiter verbessert wird.

Fig. 3 zeigt das Kugelgelenk 2 mit dem an dem Kugelzapfen 6 zu befestigenden Bauteil 19 in Einbaulage. In Einbaulage liegt die Innenfläche des Bauteils 19 an dem kegelstumpfförmigen Bereich 16 des Kugelzapfens 6 an. Die Einbaulage des Bauteils 19 wird durch die Mutter 18 abgesichert. Zu erkennen ist, dass die Ein baulage des Bauteils 19 nur die Betriebsstellung der Krallen 14 zulässt. Der Vergleich von Fig. 1 und Fig. 3 zeigt, dass durch ein Festdrehen der Mutter 18 die Krallen 14 automatisch in Eingriff gebracht werden. Dadurch wird ein Arbeitsgang ein gespart, da das Einspannen des Dichtungsbalgs 4 an der Man schette 3 und die Befestigung des Bauteils 19 an dem Kugelzap fen 6 zusammenfallen.

In Einbaulage des Bauteils 24 sind die Krallen 14 in ihrer Be triebsstellung gesichert. Wird der Kugelzapfen 6 um den Mittel punkt der Gelenkkugel 7 gekippt, verhindert der Formschluss und auch der Kraftschluss zwischen der Manschette 3 und dem Dich tungsbalg 4 ein Lösen der Verbindung, auch wenn durch die Aus lenkung des Kugelzapfens 6 das Material des Dichtungsbalgs 4 gedehnt bzw. gestaucht wird. Somit kann ein Eintritt von Wasser oder von einem anderen Medium sicher vermieden werden.

In Betriebsstellung bilden der Krallenrücken 21, der Krallen hals 22 und der Krallenkopf 23 einer Kralle 14 mit den anderen Krallen einen nahezu geschlossenen Ring, der sowohl axial als auch radial den Randwulst 24 des kleinen Balgmunds 9 des Dich tungsbalgs 4 umgreift. Durch die Kontur des ersten Balgmunds und der daran angepassten Form der Manschette ergibt sich zwi schen der Manschette 3 und dem kleinen Balgmund 9 eine sehr große Dichtfläche, die einen möglichen Wassereintritt in das Kugelgelenk 2 unwahrscheinlich macht. Die gesamte Dichtfläche setzt sich dabei aus der Dichtfläche an der Außenseite 11 der Manschette 6 und an der Außenseite des Balgmunds 9 zusammen.

Bezugszeichenliste

1

Dichtungsanordnung

2

Kugelgelenk

3

Manschette

4

Dichtungsbalg

5

Innenseite

6

Kugelzapfen

7

Gelenkkugel

8

Gehäuse

9

kleiner Balgmund

10

großer Balgmund

11

Außenseite

12

Vorsprung

13

Nut

14

Kralle

14

' Kralle

15

stirnseitiges Ende

16

kegelstumpfförmiger Bereich

17

Gewinde

18

Mutter

19

Bauteil

20

Filmscharnier

21

Krallenrücken

22

Krallenhals

23

Krallenkopf

24

Randwulst

25

Dichtlippe

Claims

1. 1. Dichtungsanordnung (1) zur Abdichtung eines Kugelge lenks (2) an einem Kugelzapfen (6) desselben, mit einer Manschette (3) und einem Dichtungsbalg (4), wobei die Man schette (3) eine Innenseite (5) zur abdichtenden Anlage der Manschette (3) an dem Kugelzapfen (6) und eine Außen seite (11) zur Anlage eines Balgmundes (9) des Dichtungs balgs (4) an der Manschette (3) aufweist, wobei die Man schette (3) einen Verschluss mit beweglichen Teilen auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Teile als schwenkbare Krallen (14, 14') ausge bildet sind, die in einem gespannten Zustand den Balgmund (9) gegen die Außenseite (11) der Manschette (3) drücken und die einen umlaufenden, radial nach außen gerichteten Randwulst (24) des Balgmunds (9) in axialer Richtung der Manschette (3) hintergreifen.

2. Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krallen (14, 14') an einem stirnseitigen Ende der Manschette (3) schwenkbar an geordnet sind.

3. Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, dass die Krallen (14, 14') jeweils an einer dem Balgmund (9) zugewandten Seite ein zum Balgmund (9) komplementär ausgebildetes Profil aufweisen.

4. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschet te (3) an der Außenseite (11) einen umlaufenden, radial nach außen stehenden Vorsprung (12) aufweist, wobei der Balgmund (9) an der der Außenseite (11) der Manschette (3) zugewandten Seite eine umlaufende, komplementär ausgebil dete Nut (13) aufweist.

5. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgmund (9) unter Spannung an der Außenseite (11) der Manschette (3) auch ohne den Druck der beweglichen Teile in dem ge spannten Zustand anliegt.

6. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Krallen (14, 14') in dem gespannten Zustand einen geschlossenen Ring bilden, der den Randwulst (24) axial hintergreift und den Randwulst (24) am ganzen Umfang umschließt.

7. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Krallen (14, 14') jeweils wenigstens eine Dichtlippe (25) aufwei sen, die im gespannten Zustand der Krallen (14, 14') in axialer Richtung der Manschette (6) auf den Balgmund (9) drücken.

8. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschet te (3) aus Kunststoff ausgebildet ist.

9. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschet te (3) und der Verschluss einstückig ausgebildet sind.

10. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Krallen über Filmscharniere (20) mit der Manschette verbunden sind.

11. Dichtungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innensei te der Manschette (3) einen konisch ausgebildeten Sitz für den Kugelzapfen bildet.