DE1090113B

DE1090113B - Elastic seal for ball joints, especially on steering rods of motor vehicles

Info

Publication number: DE1090113B
Application number: DEL29150A
Authority: DE
Inventors: Dr Juergen Ulderup; Dr Gottfried Reuter; Georg Kindel
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 1957-11-27
Filing date: 1957-11-27
Publication date: 1960-09-29

Description

Elastische Abdichtung für Kugelgelenke, insbesondere an Lenkgestängen von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine elastische Abdichtung für Kugelgelenke, insbesondere an Lenkgestängen von Kraftfahrzeugen.Elastic seal for ball joints, especially on steering rods of motor vehicles The invention relates to an elastic seal for ball joints, in particular on the steering rods of motor vehicles.

Da es sich bei diesen Lenkgestängen um einen, der lebenswichtigsten Teile des Fahrzeuges handelt, ist es Aufgabe der Abdichtung, besonders die Kugel und ihre Lagerung vor Verschleiß zu schützen, da dieser bei großen Abnutzungen nicht nur die Festigkeit vermindert, sondern vor allem auch Spiel verursacht, das sich für die Lenkung des Fahrzeuges und damit für die Fahrsicherheit nachträglich auswirkt. Weiter ist man bestrebt, auch die Wartung solcher Gelenke auf ein Mindestmaß herabzusetzen, möglichst in dem Maß, daß das Gelenk bis zur Generalüberholung des Fahrzeuges wartungsfrei bleibt.Since these steering linkages are one of the most vital Parts of the vehicle are involved, it is the task of the seal, especially the ball and to protect their storage from wear, as this does not occur in the event of heavy wear only reduces the strength, but above all also causes play that is for the steering of the vehicle and thus for driving safety retrospectively. Furthermore, efforts are made to reduce the maintenance of such joints to a minimum, if possible to the extent that the joint is maintenance-free until the vehicle is overhauled remain.

Für derartige Abdichtungen sind zahlreiche Ausführungsformen bekanntgeworden, die, da der Kugelzapfen gegenüber dem Lagergehäuse großen Winkelausschlägen unterworfen ist, entweder eine den Zapfen und das Kugellagergehäuse verbindende elastische Manschette aufweisen oder die oben geschilderte Aufgabe dadurch zu lösen versuchen, daß elastische, lippenartig dichtende Teile gegen eine feste Oberfläche anliegen und die Bewegung zwischen dem Kugelzapfen und dem Gehäuse unter weitgehender Abdichtung ermöglichen.Numerous embodiments have become known for such seals, which, since the ball stud is subject to large angular deflections with respect to the bearing housing is, either an elastic sleeve connecting the pin and the ball bearing housing have or try to solve the problem described above by elastic, lip-like sealing parts rest against a solid surface and the movement allow between the ball stud and the housing with extensive sealing.

So sieht eine bekannte Ausführungsform ein Kugelgelenk vor, bei dem an dem den Zapfen tragenden Gehäuse eine ringförmige Abdichtung vorgesehen ist, die auf einem Staubschutzblech gleitet, das die Lagerung der Kugel zum Zapfen hin abschließt. Dabei ist unterhalb der Kugel ein genügend großer Raum vorhanden, um ein Schmiermittel aufzunehmen, das gute Beweglichkeit des Gelenkes über längere Zeit gewährleistet. Hierbei kann jedoch nicht verhindert werden, daß der auf dem Staubschutzblech gleitende Rand der lippenartigem Dichtung nach und nach der Abnutzung unterliegt und damit Staub eindringt, der für die Oberfläche der aufeinander gleitenden Kugelschalen nachteilig ist. -Bei einer anderen bekanntgewordenen Ausführungsform wird die Kugel durch eine halbschalenförmige Metallabdeckung geschützt, und zwischen der Metallabdeckung und dem Gehäuse des Zapfenlagers ist eine Manschette vorgesehen, die neben der Abdichtung die Beweglichkeit des Kugelzapfens in seiner Lagerung ermöglichen soll. Dabei soll der notwendige Ab- dichtungsdruck der Manschette durch eine in ihrem Inneren vorgesehene Druckfeder verbessert werden. Bei dieser Ausführungsform ist eine doppelte Abdichtung notwendig, nämlich einmal zwischen der Halbschale und dem die Kugel aufnehmenden Gehäuse und zum anderen zwischen dem unteren Manschettenteil und der Halblagerschale. Die Halblagerschale wird dabei durch zwei Federn gehalten, die sie mit gewisser Spannung gegen eine Lederdichtung drücken., die den staubdichten Abschluß vermitteln soll. Die Notwendigkeit der doppelten Dichtung, Halbschale gegenüber Gehäuse und Halbschale gegenüber Manschette, schafft eine vergrößerte Anfälligkeit gegen Staubeindringen, zumal die die Halbschale haltenden Federn beschädigt werden bzw. brechen können und damit die gesamte Abdichtung hinfällig ist.For example, a known embodiment provides a ball joint in which an annular seal is provided on the housing carrying the pin, which seal slides on a dust protection plate that closes the bearing of the ball towards the pin. There is enough space below the ball to accommodate a lubricant that ensures good mobility of the joint over a longer period of time. In this case, however, it cannot be prevented that the edge of the lip-like seal sliding on the dust protection plate is gradually subjected to wear and thus dust penetrates, which is disadvantageous for the surface of the ball sockets sliding on one another. In another embodiment that has become known, the ball is protected by a half-shell-shaped metal cover, and a sleeve is provided between the metal cover and the housing of the journal bearing, which, in addition to sealing, is intended to enable the ball journal to move in its storage. In this case, the necessary sealing pressure of the cuff is to be improved by a compression spring provided in its interior. In this embodiment, a double seal is necessary, namely on the one hand between the half-shell and the housing receiving the ball and on the other hand between the lower sleeve part and the half-bearing shell. The half-bearing shell is held by two springs that press it against a leather seal with a certain amount of tension. The need for a double seal, half-shell against housing and half-shell against sleeve, creates an increased susceptibility to dust penetration, especially since the springs holding the half-shell can be damaged or break and the entire seal is therefore no longer necessary.

Eine ähnliche bekannte Ausführungsform, die mit einem Zwischendichtungs-element arbeitet, sieht vor, daß gegen die untere Kugellagerschale ein metallischer Dichtungsring anliegt, dessen oberer Hals das den, Kugelzapfen tragende Gehäuseauge umfaßt, wobei eine Feder das feste Anliegen des Dichtungsringes gegen die Kugellagerschale bewirkt. Hier tritt zwischen. dein Dichtungsring und dem Kugelgehäuseauge metallische Berührung auf, die mit der Zeit notwendigerweise Spiel erhält und damit das Eindringen von Staub nach einer gewissen Zeit nicht mehr verhindern kann.A similar known embodiment that with an intermediate sealing element works, provides that a metallic sealing ring against the lower ball bearing shell rests, the upper neck of which comprises the housing eye carrying the ball stud, wherein a spring causes the sealing ring to rest firmly against the ball bearing shell. Here occurs between. metallic contact between your sealing ring and the ball housing eye which over time necessarily receives play and with it the penetration of Can no longer prevent dust after a certain time.

* Für -die erwähnten Abdichtungen, die mit einem beutelförmigen Dichtungsbalg arbeiten., sind mehrere Ausführungsformens bekannt, und zwar soll bei einer die Abdichtung des Kugelkopfes dadurch erzielt werden, daß der nach beiden- Seiten offene beutelförmige Balg aus elastischem Material an den offenen Seiten zu einem Dichtungsring ausgezogen ist, wobei der eine Dichtungsring das Lagergehäuse der Kugel umfaßt und der andere in einer Nut des Kugelzapfens stramm sitzend gehalten wird. -Diese Ausführungsform- schafft zweifellos eine staubdichte Abdichtung, solange die Winkelausschläge des Zapfens nicht so groß werden, daß der Balg zerquetscht wird. Außerdem muß der Zapfendurchmesser derart bemessen sein, daß die Kerbwirkung der den einen Dichtungsring haltenden Nut nicht zum Bruch des Zapfens bei unvorhergesehenen Beanspruchungen führt.* For -the mentioned seals with a bag-shaped sealing bellows work., Several embodiments are known, namely in one the Sealing of the ball head can be achieved by that after Both sides open bag-shaped bellows made of elastic material on the open Sides is pulled out to a sealing ring, the one sealing ring being the bearing housing the ball includes and the other held tightly seated in a groove of the ball stud will. -This embodiment- undoubtedly creates a dust-tight seal as long as it is the angular deflections of the pin do not become so great that the bellows is crushed will. In addition, the journal diameter must be dimensioned such that the notch effect the groove holding a sealing ring does not cause the pin to break in the event of an unforeseen event Loads leads.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein ähnlicher beutelförmiger Dichtungsbalg zwischen Kugellagergehäuse und Kugelzapfen vorgesehen. Hier läuft der Balg jedoch nicht selbst in einen Spannring aus, sondern zusätzliche Metallringe halten ihn in einer Nut des Lagergehäuses und in einer Rille des Kugelzapfens fest. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Gefahr nicht behoben, daß der Balg bei großen Winkelausschlägen beschädigt wird.In another embodiment, a similar one is bag-shaped Sealing bellows provided between the ball bearing housing and ball stud. Runs here However, the bellows itself does not turn into a clamping ring, but additional metal rings hold it in a groove in the bearing housing and in a groove in the ball stud. In this embodiment, too, the risk is not eliminated that the bellows at large Angular deflections is damaged.

Die Erfindung besteht darin, daß das eine Ende der Dichtungsmanschette in an sich bekannter Weise mit dem Kugelgehäuse und das andere Ende lediglich mit dem den Kugelzapfen tragenden Auge fest verbunden ist. Gegenüber den bekannten Ausführungsformen hat die Abdichtung nach der Erfindung den Vorteil, daß sie in ihrer Gesamtheit aus dem Gefahrenbereich des Zerquetschtwerdens herausgebracht wird, indem der Zapfen auch bei großen Ausschlägen mit ihr nicht in Berührung kommt, sondern sich gegen sein ihn tragendes Auge legt. Ein weiterer Vorteil ist der, daß der Zapfen selbst nicht durch eine Dichtungsnut geschwächt zu werden braucht und damit seine Festigkeit nicht zusätzlichen Kerbbeanspruchungen unterworfen ist. Die Manschette gewährleistet daher eine gute Staubabdichtung und eine große Wartungsfreiheit des Gelenkes.The invention consists in that one end of the sealing sleeve in a manner known per se with the ball housing and the other end only with is firmly connected to the eye carrying the ball stud. Compared to the known embodiments the seal according to the invention has the advantage that it consists in its entirety the crush hazard is brought out by the pin does not come into contact with it, even with large rashes, but against itself his eye that bears him. Another advantage is that the pin itself need not be weakened by a sealing groove and thus its strength is not subjected to additional notch loads. The cuff ensures therefore a good dust seal and a high maintenance-free joint.

Die Dichtungsmanschette ist nach der einen möglichen Ausführung in an sich bekannter Weise an beiden Enden mit je einer Ringwulst versehen, die in entsprechende Ringnuten am äußeren unteren Rand des Kugelgehäuses und am äußeren oberen Rand des Auges eingreifen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, anstatt der Ringwulst für die Befestigung entsprechend ausgebildete, an sich bekannte Sprengringe zu verwenden, die mit den Manschettenenden in vorgesehene Ringnuten. einfedern.According to one possible design, the sealing sleeve is in in a manner known per se provided at both ends with an annular bead, which in corresponding ring grooves on the outer lower edge of the ball housing and on the outer engage the upper edge of the eye. But there is also the option instead the annular bead for the attachment appropriately designed, known snap rings to use the ring grooves provided with the sleeve ends. compress.

An derLenkhebelseite kann die Dichtungsmanschette auch in einer im Bereich der Bohrung des Lenkhebelauges vorgesehenen Ringnut durch einen Sprengring festgehalten werden. Diese Bohrung wird zu diesem Zweck für die Aufnahme des Manschettenendes und des Sprengringes erweitert, wobei die Erweiterung nach der Erfindung vorteilhaft so bemessen ist, daß der aus dem Lenkhebelauge heraustretende Kugelzapfen den Sprengring mit der Manschettenwandung in die Ringnut drückt.On the steering lever side, the sealing sleeve can also be in an Area of the bore of the steering lever eye provided annular groove by a snap ring be held. For this purpose, this hole is used to receive the end of the sleeve and the snap ring expanded, the expansion according to the invention being advantageous is dimensioned so that the ball pin protruding from the steering lever eye the snap ring presses with the sleeve wall into the annular groove.

Die Dichtungsmanschette besteht zweckmäßig in an sich bekannter Weise aus einem hochelastischen ölbeständigen Kunststoff.The sealing cuff is expediently made in a manner known per se made of a highly elastic, oil-resistant plastic.

Inder Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Kugelgelenk mit Dichtungsmanschette, die an ihren Enden mit Ringwülsten versehen ist, Fig.2 ein Kugelgelenk mit Dichtungsmanschette, die durch Sprengringe befestigt ist, und Fig. 3 eine weitere Befestigungsmöglichkeit der Dichtungsmanschette am Kugelgelenk. Der Lenkhebel l endet in einem Auge 2, welches zur Aufnahme und Befestigung des Kugelzapfens 3 dient. Die Kugel 4 ist in bekannter Weise in einem Kugelgehäuse 5 gelagert. Dass Kugelgehäuse kann hierbei Teil eines Hebels oder einer Stange 6 sein.Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows Fig. 1 a ball joint with a sealing sleeve, which at their ends with Annular beads is provided, Fig.2 a ball joint with a sealing sleeve, which through Snap rings is attached, and Fig. 3 shows a further possibility of fastening the sealing collar on the ball joint. The steering lever l ends in an eye 2, which is used for receiving and Attachment of the ball stud 3 is used. The ball 4 is in a known manner in one Ball housing 5 mounted. The ball housing can be part of a lever or a Be rod 6.

Zur Abdichtung des Gelenkes dient gemäß Fig. 1 eine balgartig ausgebildete elastische Manschette 7, die vorteilhaft aus Polyurethan bestehen kann und an ihren Enden mit Ringwülsten 8 und 9 versehen ist. Die Ringwulst 8 der Dichtungsmannschette 7 greift in eine Ringnut 10 am Kugelgehäuse 5 ein, während die Ringwulst 9 in eine am Lenkhebelauge 2 vorgesehene Ringnut 11 eingreift.According to FIG. 1, a bellows-like construction is used to seal the joint elastic sleeve 7, which can advantageously be made of polyurethane and at their Ends with annular beads 8 and 9 is provided. The ring bead 8 of the sealing sleeve 7 engages in an annular groove 10 on the ball housing 5, while the annular bead 9 in a on the steering lever eye 2 provided annular groove 11 engages.

Gemäß Fig.2 sind an den Enden der Dichtungsmanschette 7 die Ringwülste fortgelassen. Die Enden der Dichtungsmanschette werden nach diesem Ausführungsbeispiel durch Sprengringe 12 und 13 in die Ringnuten 10 und 11 eingeklemmt und festgehalten.According to FIG. 2, the annular beads are at the ends of the sealing collar 7 omitted. The ends of the sealing sleeve are according to this embodiment clamped and held in place by snap rings 12 and 13 in the annular grooves 10 and 11.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Dichtungsmanschette 7 an der Lenkhebelseite in einer im Bereich der Bohrung 14 des Lenkhebelauges 2 vorgesehenen Ringnut 15 durch einen Sprengring 16 festgehalten. Die Bohrung 14 des Lenkhebelauges 2 ist an dieser Stelle entsprechend erweitert, um in den dadurch entstehenden Ringkanal 17 das untere Ende der Manschette 7 und den Sprengring 16 aufnehmen zu können. Die Erweiterung ist hierbei jedoch zweckmäßig so bemessen, daß der aus dem Lenkhebelauge 2 herausstehende Kugelzapfen 3 den Sprengring 16 mit der Manschettenwandung in die Ringnut 15 drückt und ihn in dieser Lage sichert.According to the embodiment of FIG. 3, the sealing sleeve 7 is held on the steering lever side in an annular groove 15 provided in the area of the bore 14 of the steering lever eye 2 by a snap ring 16. The bore 14 of the steering lever eye 2 is widened accordingly at this point in order to be able to accommodate the lower end of the sleeve 7 and the snap ring 16 in the annular channel 17 that is created as a result. The extension is here, however, expediently dimensioned so that the ball pin 3 protruding from the steering lever eye 2 presses the snap ring 16 with the sleeve wall into the annular groove 15 and secures it in this position.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Elastic sealing for ball joints, in particular on steering rods of motor vehicles, which consist of a sealing sleeve with fastening means consists, characterized in that one end of the sealing collar (7) in a manner known per se on the ball housing (5) and only with the other end is firmly connected to the eye (2) carrying the ball stud (3).

2. Elastic seal according to claim 1, characterized in that the sealing collar (7) in on is provided in a known manner at both ends with an annular bead (8 or 9) is, the in 'corresponding annular grooves (10 or 11) on the outer lower edge of the ball housing (5) and engage the outer upper edge of the eye (2).

3. Elastic seal according to claim 1, characterized in that the ends of the sealing sleeve (7) each have a snap ring (12 or 13), which is known per se and which springs into the annular grooves (10 or 11), on the ball housing (5) and on the eye (2) are held.

4. Elastic seal according to claim 1, characterized in that the sealing collar (7) on the steering lever side in one provided in the area of the bore (14) of the eye (2) Annular groove (15) is held in place by a snap ring (16).

5. Elastic seal according to claims 1 and 4, characterized in that the bore (14) of the eye (2) is expanded to accommodate the end of the sleeve and the snap ring (16), the extension being dimensioned so that the ball stud protruding from the eye (2) (3) presses the snap ring (16) with the sleeve wall into the annular groove (15).

6. Elastic seal according to claims 1 to 5, characterized in that the sealing collar (7) consists of a highly elastic oil-resistant plastic in a manner known per se. Considered publications: German utility model No. 1721555; Austrian Patent No. 85 811; USA. Patent Nos. 2,304,732, 2,026,338, 1,742,782, 1733 599th