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Dichtungskappe für die Austrittsöffnung eines Gelenkbolzens aus einem
Gelenkgehäuse Bei der Herstellung von Gelenkverbindungen macht es vielfach erhebliche
Schwierigkeiten, eine Abdichtung zu schaffen, die das Eindringen von Fremdkörpern
zwischen die Lagerflächen des Gelenks verhindert. Dies gilt insbesondere für Kugelgelenke
in solchen Fällen, in denen hohe Beanspruchungen zu erwarten sind, also z. B. für
die Spurstangengelenke und Radaufhängungsgelenke bei Kraftfahrzeugen, da diese ständig
starken Schwingungen ausgesetzt sind.
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Bekannte Gelenke, bei denen diese Schwierigkeiten auftreten, sind
von einem Gehäuse umgeben, das an dem einen der beiden gelenkig miteinander verbundenen
Teile angeordnet ist und mit einer nach außen gewölbten Fläche einer Fläche des
anderen Teils gegenüberliegt, die im wesentlichen eben ist. Bei diesen Gelenken
dient zur Abdichtung eine Dichtungskappe, die die Austrittsöffnung des Gelenkbolzens
aus dem Gehäuse abdeckt und auf der gewölbten Fläche des Gehäuses mit einer entsprechend
gewölbten Fläche gleiten kann.
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Bei bekannten Gelenken, bei denen eine mehr oder weniger stark gewölbte
Dichtungskappe aus Metall verwendet wird, ist zwischen dem Gehäuse des einen Teils
und der ebenen Fläche des anderen Teils ein den Bolzen umgebender Ring aus elastischem
Material vorgesehen, der die Kappe an das Gehäuse andrückt. Derartige Dichtungen
haben sich nicht als ausreichend erwiesen. Dasselbe gilt von anderen bekannten Dichtungen,
die sich in Form einer flachen Kappe auf einen verhältnismäßig schmalen Rand des
Gehäuses auflegen und aus nachgiebigem Material bestehen.
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Um eine zuverlässige Abdichtung zu erzielen, hat man eine Dichtungskappe
aus nachgiebigem Material auch bereits so ausgebildet, daß sie nicht auf dem Gehäuse
gleitet, sondern sich an das Gehäuse ansaugt. Infolge dieser fest haftenden Verbindung
zwischen Dichtung und Gelenkgehäuse ist jedoch beim Bewegen eines solchen Gelenks
ein erheblicher Widerstand zu überwinden.
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Die Nachteile der bekannten Dichtungen werden erfindungsgemäß dadurch
vermieden, daß die aus nachgiebigem Material bestehende und mit ihrem Innenrand
den Bolzen fest umschließende Dichtungskappe mit einem Druckflansch versehen ist,
der sich vom Innenrand der Kappe aus schräg auswärts gegen die dem Gelenkgehäuse
gegenüberliegende ebene Fläche hin erstreckt und sich mit seiner äußeren Umfangskante
nach Art einer Tellerfeder federnd und dichtend gegen diese Fläche legt. Unter der
Einwirkung des Druckes der ebenen Fläche erfährt der Flansch eine Biegung in Richtung
auf das Gelenkgehäuse hin und bewirkt dadurch sowohl ein festes Andrücken der Dichtungskappe
an die gewölbte Fläche des Gehäuses als auch eine Verstärkung des Druckes, mit dem
die Kappe den Gelenkbolzen umschließt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtungskappe wird infolgedessen
ein Austreten des Schmiermittels aus dem Gelenk sowohl längs der Oberfläche des
Gelenkgehäuses als auch längs der Oberfläche des Gelenkbolzens mit Sicherheit verhindert.
Sollte jedoch Öl am Innenrand der Dichtungskappe durchtreten, so verhindert der
an der ebenen Fläche anliegende Rand des Druckflansches ein Wandern des Öls längs
des durch den Bolzen gehaltenen Gelenkteils.
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Zweckmäßig ist es, die Dichtungskappe, wie an sich bekannt, aus einem
selbstschmierenden Kunststoff, wie Polyäthylen od. dgl., herzustellen.
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Der auf der gewölbten Fläche des Gelenkgehäuses gleitende Teil der
Dichtungskappe und der als Tellerfeder wirkende Druckflansch können getrennte Bauteile
darstellen, die an ihrem inneren Rand mit in Richtung der Achse des Gelenkbolzens
weisenden Teilen gleitend ineinandergreifen, wobei zwischen den beiden Teilen ein
die sich axial erstreckenden Teile eng umschließender, zwischen den Teilen zusammengedrückter
Ring
aus elastischem Material angeordnet ist. Es wird bemerkt, daß eine aus Teilen bestehende
Dichtungskappe für ein Gelenk bereits bekannt ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 ist eine teilweise als Schnitt gezeichnete Seitenansicht
eines Kugelgelenks mit einer erfindungsgemäßen Dichtungskappe vor dem Einbau des
Gelenks; F i g. 2 zeigt eine Ansicht des Gelenks nach F i g. 1 mit geschnitten dargestellter
Dichtungskappe nach dem Einbau; F i g. 3 zeigt die Dichtungskappe von F i g. 1 im
Grundriß; Fi g . 4 ist ein Teil einer der F i g. 2 entsprechenden Ansicht des Kugelgelenks
mit geschwenktem Kugelzapfen, und F i g. 5 ist eine der F i g. 4 entsprechende Darstellung
einer abgeänderten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Dichtungskappe.
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In F i g. 1 bis 4 ist ein Kugelgelenk mit einem Gelenkgehäuse 10 mit
einem Flansch 11 zum Befestigen des Gehäuses an einem hier nicht gezeigten ersten
Gestängeglied und einem Kugelzapfen 12 gezeigt, der mittels einer Mutter 14 an einem
zweiten Gelenktragglied 13 befestigt werden kann. Im Kugelgelenk ist ein kugelsegmentförmige.r
Lagerring 15 angeordnet, der auf dem Kugelzapfen 12 mittels eines Druckkugellagers
16 drehbar gelagert ist. Eine Kipp-oder Schwenkbewegung des Kugelzapfens wird durch
die äußere kugelsegmentförmige Fläche 15 a des Lagerringes ermöglicht, die
mit einer nach innen weisenden kugelsegmentförmigen Lagerfläche 10a in dem Gehäuse
10 zusammenarbeitet. Eine Feder 17
hält den Kopf des Kugelzapfens 12
in Anlage an dem Kugellager 16, so daß der Lagerring 15 fest gegen die Innenfläche
10a des Gehäuses gedrückt wird. Die spezielle Konstruktion des eben beschriebenen
Kugelgelenks bildet keinen Teil der Erfindung. Die Dichtungskappe nach der Erfindung
kann auch bei einem Kugelgelenk anderer Konstruktion Anwendung finden.
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Gemäß F i g. 1 bis 4 ist die Außenfläche des Gehäuses 10b kugelsegmentförmig
ausgebildet, so daß sie mit einer dünnwandigen kugelsegmentförmigen Scheibe 20 zusammenarbeiten
kann, die ihrerseits mit der kugelsegmentförmigen Innenfläche 21a der Dichtungskappe
21 zusammenwirkt. Die Dichtungskappe 21 besitzt eine kreisrunde Öffnung 21 c, mit
der sie einen zylindrischen Abschnitt 12 b des Kugelzapfens 12 eng umfaßt. Oberhalb
des eingezogenen Abschnitts 21 c erstreckt sich ein sich tellerförmig nach außen
und oben erweiternder Druckflansch 21 b, der mit einer ebenen Fläche 13a an dem
zweiten Gestängeglied 13 zusammenarbeiten kann. In seinem in F i g. 1 gezeigten
ungespannten Zustand erstreckt sich der Druckflansch 21 b unter einem erheblichen
Winkel von annähernd 30° nach oben. Beim Einbau des Gelenks nehmen die Teile jedoch
die in F i g. 2 gezeigte Lage ein, wobei der Druckflansch 21 b durch die Fläche
13 a nach unten gedrückt wird und eine im wesentlichen flache Form annimmt.
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Polyäthylen oder dergleichen Kunststoff besitzt einen niedrigen Reibungskoeffizienten,
unterliegt keiner Alterung und ändert auch bei hohen und tiefen Temperaturen, denen
er bei Kraftfahrzeugen ausgesetzt ist, sowie auch bei Berührung mit den in Kugelgelenken'gewöhnlich
vcrwendeten Schmiermitteln nicht seine Gestalt. Ferner ist ein solcher Kunststoff,
wenn er in der dargestellten dünnwandigen Form verwendet wird, etwas nachgiebig,
so daß er sich so ausbiegen läßt, daß er die in F i g. 2 gezeigte Form annimmt und
beim Zerlegen des Gelenks in die aus F i g. 1 ersichtliche Form zurückfedert. Die
Konstruktion der Dichtungskappe nach F i g. 1 und 2 liefert somit eine Federwirkung,
die im wesentlichen die gleiche ist wie diejenige einer Tellerfeder, so daß die
kugelsegmentförmige Fläche 21 a der Dichtungskappe 21 stets in fester Berührung
mit der Lagerscheibe 20 genalten wird. Diese feste Anlage ist ausreichend
dicht, um zu verhindern, daß Fett aus dem Gelenk austritt. Ferner wird angesichts
der selbstschmierenden Eigenschaften des Polyäthylens der Bewegungswiderstand des
Gelenks nicht wesentlich vergrößert.
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Gleichzeitig mit der Tatsache, daß der Druckflansch 21b nach Art einer
Tellerfeder wirkt und somit zwischen der Fläche 21 a und der Lagerscheibe
20 einen hohen Dichtungsdruck aufbringt, wird durch die Ausbiegung des Druckflansches
21 b eine Einwärtsbewegung der unteren Kante 21 d des eingezogenen Abschnitts 21c
bewirkt, so daß zusätzlich zu der normalerweise schon engen Passung zwischen der
Dichtung 21 und dem Schaft 12 b des Kugelzapfens die Kante 21d noch besonders stark
gegen den Schaft gepreßt wird. Hierdurch wird eine weitere zwangläufige Abdichtung
bewirkt, die ein Austreten von Fett aus dem Gelenk längs der Oberfläche des Kugelzapfens
verhindert.
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Wenn das abzudichtende Gelenk nur innerhalb eines verhältnismäßig
kleinen Winkelbereichs zu arbeiten braucht, kann man die gewölbte Dichtungs-bzw.
Lagerscheibe 20 fortlassen. In diesem Fall genügt der kugelsegmentförmige Kappenabschnitt
21a der Dichtungskappe 21 zum Abdecken der Öffnung des Gehäuses 10 bei sämtlichen
Stellungen des Kugelzapfens 12. Bei Kugelgelenken mit großer Winkelbewegung des
Kugelzapfens 12 gegenüber dem Gehäuse 10, wie sie z. B. in F i g. 4 veranschaulicht
ist, ist es zweckmäßig, die gewölbte Scheibe 20 vorzusehen. Es ist natürlich möglich,
auch mehr als eine solche gewölbte Dichtungsscheibe 20 vorzusehen, damit im Vergleich
zu F i g. 4 noch größere Schwenkwinkel möglich sind.
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Statt eines Polyäthylens kann man mit gutem Erfolg auch einen anderen
Kunststoff, z. B. ein Polyamid, von hohem Molekulargewicht verwenden, das ebenfalls
selbstschmierend ist, verhältnismäßig große Stabilität und eine gewisse Nachgiebigkeit
und Zähigkeit besitzt, die es ermöglicht, daß bei der dargestellten Konstruktion
eine Federwirkung eintritt.
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Bei dem abgeänderten Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 besteht die
sonst im wesentlichen gleichgestaltete Dichtungskappe 210 aus drei Teilen.
Der Druckflansch 211 hat die Aufgabe, einen nachgiebigen Ring 212 zusammenzudrücken,
der sich auf dem auf der gewölbten Außenfläche des Gehäuses 10 gleitenden Teil
213 der Dichtungskappe 210 abstützt. Die Teile 211 und
213 greifen mit an ihrem inneren Rand vorgesehenen, in Richtung der Achse
weisenden Bundteilen gleitend zueinander. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F
i g. I bis 4 sind die Baue teile 211 und 213 vorzugsweise aus Polyäthylen- oder
Polyamidkunststoff hergestellt. Der Ring 212 besteht
aus
synthetischem Gummi oder einem anderen, ähnliche Eigenschaften aufweisenden Kunststoff,
der von Schmierfetten, Benzin und anderen Chemikalien, mit denen Radaufhängungen
von Kraftfahrzeugen in Berührung kommen können, nicht angegriffen wird. Wie bei
dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 wird beim Einbau des Gelenks durch die
Bewegung des Gestängegliedes 13 in Richtung auf das Gehäuse 10 der Druckflansch
211 nach unten gebogen. Dieser drückt auf den Ring 212 und preßt gleichzeitig die
Kante 214 fest gegen den Schaft 12 b des Kugelzapfens. Durch den Druck des Ringes
212 wird der Dichtungskappenteil 213 in feste Anlage an das Gehäuse 10 gedrückt.
Bei dem in F i g. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist keine der gewölbten Ringscheibe
20 in F i g. 1. und 2 vergleichbare gesonderte Ringscheibe vorgesehen. Jedoch kann
auch bei ihm eine solche verwendet werden, wenn das Gelenk, wie oben erläutert,
verhältnismäßig große Winkelbewegungen ausführen soll.
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Zwar wurde die Erfindung hier an einem allseitig schwenkbaren Kugelgelenk
veranschaulicht, doch läßt sich die erfindungsgemäße Dichtungskappe auch bei Gelenken
verwenden, bei denen Schwenkbewegungen nur um eine Achse möglich sind.