DE19636420A1 - Ball joint - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Gelenk, bestehend aus einem Gehäuse zur Auf nahme eines eine Gelenkschale bildenden Polymerkörpers, sowie aus einem in dem Polymerkörper beweglich gelagerten, insbesondere kugelförmigen Innen teil mit einem sich von dem Gehäuse weg erstreckenden Zapfen, wobei ein Schutzbalg einen zwischen dem Innenteil und der Gelenkschale gebildeten Scherspalt gegen die Umwelt abdichtet.The invention relates to a joint consisting of a housing for took a polymer body forming a joint shell, and from an in the polymer body movably mounted, in particular spherical interior part with a pin extending away from the housing, a Bellows one formed between the inner part and the joint shell Seals shear gap against the environment.
In der EP 0 570 736 ist ein Kugelgelenk beschrieben, in welchem ein Poly merkörper die Lagerschale für die Kugel bildet und ein weiterer separater Polymerkörper ausgebildet ist, der als Staubschutzmanschette den Scherspalt schützt und abdeckt. Auch die DE-A1-44 12 597 sowie die DE-U1-94 19 741 weisen einen separaten mit einer Lagerschale mechanisch verbundenen Dich tungsbalg auf. Diese Lösungen erfordern die Herstellung und Montage zweier getrennter Bauteile. Zwar werden hierdurch beliebige Material zusammenstellungen möglich, der zusätzliche Aufwand zur Montage ist bei der Serienfertigung aber von großem Umfang. So bedeutet das Anlegen des Schutzbalges mittels Sicherungsring zusätzlich Werkzeuge und auch Zeit. Aufgabe der Erfindung ist daher, diese Nachteile der bekannten Gelenke zu vermeiden. EP 0 570 736 describes a ball joint in which a poly the body forms the bearing shell for the ball and another separate one Is formed polymer body, the dust gap as the shear gap protects and covers. DE-A1-44 12 597 and DE-U1-94 19 741 have a separate you mechanically connected to a bearing shell bellows on. These solutions require manufacturing and assembly two separate components. Any material compilations possible, the additional effort for assembly is at series production but on a large scale. So the creation of the Protection bellows by means of a locking ring, additional tools and also time. The object of the invention is therefore to overcome these disadvantages of the known joints avoid.
Das Gelenk nach der Erfindung weist einen eine Gelenkschale bildenden Polymerkörper aus einem elastischen Werkstoff auf, sowie ein in dem Polymerkörper beweglich gelagertes Innenteil mit einem sich von dem Gehäuse weg erstreckenden Zapfen, wobei der Polymerkörper einstückig mit einem wulstförmigen Schutzbalg gestaltet ist, wobei der Schutzbalg den zwischen Gelenkschale und Innenteil gebildeten Scherspalt gegen die Umwelt abdichtet und den Zapfen auf einem Teil seiner axialen Länge umschließt und an diesem befestigt ist. Dadurch wird mit einem einzigen Bauteil sowohl die elastische Lagerung des Innenteiles als auch die Abdichtung des Scherspaltes gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz sichergestellt. Der Polymerkörper weist insgesamt eine axiale Länge auf, welche sowohl die Erstreckung des Innenteiles umfaßt als auch ein Stück der axialen Länge des Zapfens bis zur Befestigungsstelle des Schutzbalges an diesem.The joint according to the invention has a joint shell forming Polymer body made of an elastic material, and one in which Polymer body movably mounted inner part with a different from that Housing extending pin, wherein the polymer body integrally with a bead-shaped bellows is designed, the bellows the formed between the joint shell and inner part against the shear gap Environment seals and the spigot on part of its axial length encloses and is attached to this. Doing so with a single Component both the elastic mounting of the inner part and the Sealing the shear gap against the ingress of moisture and Dirt ensured. The polymer body has an axial overall Length, which includes both the extent of the inner part and a piece of the axial length of the pin to the attachment point of the Protective bellows on this.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die bisher ge trennt angefertigten und montierten Kugelschalen und Schutzbälge in einem Arbeitsgang einstückig gefertigt und einfacher montiert werden können.A major advantage of the invention is that the previously ge separates manufactured and assembled spherical shells and protective bellows in one Work step made in one piece and can be assembled more easily.
In vorteilhafter Weise schließt der Schutzbalg zusätzlich einen umlaufen den Freiraum gegenüber dem Zapfen ein. Damit kann eine Auslenkbewegung des Gelenkes erfolgen, ohne daß in dem den Schutzbalg bildenden Fortsatz schädliche Zugspannungen entstehen.In an advantageous manner, the protective bellows additionally closes one the space opposite the spigot. This can be a deflection of the joint take place without in the extension forming the bellows harmful tensile stresses arise.
Durch ein Übermaß des Polymerkörpers kann dieser durch Einpressen in den Ringspalt zwischen Gehäuse und Innenteil befestigt werden. Weiterhin ist es möglich, den Polymerkörper mit dem Gehäuse zu verkleben. Mechanische Mittel werden dadurch überflüssig.Due to an excess of the polymer body, it can be pressed into the Annular gap between the housing and inner part are attached. Still is it is possible to glue the polymer body to the housing. Mechanical This makes funds unnecessary.
Zur Verbesserung der Beweglichkeit des Innenteiles in dem Polymerkörper kann zwischen diesen ein Gleitmittel aufgebracht werden.To improve the mobility of the inner part in the polymer body a lubricant can be applied between them.
Der Polymerkörper kann aus Gummi, thermoplastischen Elastomeren (TPE), thermoplastischen Polyurethanen (TPU) oder Polyurethan (PUR) bestehen.The polymer body can be made of rubber, thermoplastic elastomers (TPE), thermoplastic polyurethanes (TPU) or polyurethane (PUR) exist.
Der rückseitige Verschluß des Gehäuses durch einen Deckel oder durch Umbördelung des Gehäuserandes verhindert ein Hinausdrücken des Polymer körpers unter einer über das Innenteil übertragenen axialen Belastung. The rear closure of the housing by a lid or by Flanging the edge of the housing prevents the polymer from being pushed out body under an axial load transmitted via the inner part.
Weiterhin ist es möglich, eine zusätzliche axiale Vorspannung auf den Polymerkörper durch den Deckel oder die Umbördelung zu erzeugen. Durch die Materialverdrängung wird der Polymerkörper radial an das Innenteil gepreßt.It is also possible to apply an additional axial preload to the To produce polymer body through the lid or the flanging. By the material displacement, the polymer body is radial to the inner part pressed.
Zusätzlich kann der Deckel einen Vorratsraum für Gleitmittel in Form einer Vertiefung aufweisen, wodurch die kontinuierliche Versorgung der Gelenkflächen während einer langen Betriebsdauer sichergestellt ist.In addition, the lid can form a storage space for lubricants have a recess, whereby the continuous supply of Articular surfaces is ensured during a long period of operation.
Als Gleitmittel können insbesondere Metallseifen verwendet werden. Unter Metallseifen sind organische Metallverbindungen bzw. Stearate zu ver stehen. Zudem ist es möglich, Ester, vorzugsweise oligomere Ester oder eine Mischung verschiedener Ester als Gleitmittel zu verwenden. Oligomere Ester haben den Vorteil, daß sie gegenüber monomeren Estern weniger gesundheitsgefährdend sind.Metal soaps can be used in particular as lubricants. Under Metal soaps are organic metal compounds or stearates stand. It is also possible to use esters, preferably oligomeric esters or to use a mixture of different esters as lubricants. Oligomers Esters have the advantage that they are less than monomeric esters are hazardous to health.
Die Festlegung des Schutzbalgs an dem Zapfen des Innenteils kann durch einen Klebstoff und/oder durch mechanische Mittel, beispielsweise eine Schlauchschelle, erfolgen.The definition of the bellows on the pin of the inner part can be done by an adhesive and / or by mechanical means, for example one Hose clamp.
In vorteilhafter Weise wird zur Festlegung ein reaktiver, vorzugsweise filmbildender Klebstoff verwendet. Die Filmbildung gestattet eine Klebe verbindung zeitlich unabhängig von dem Auftrag des Klebers durchzuführen und damit eine exakte Winkelausrichtung zwischen Gehäuse und Innenteil, bevor der Scherspalt mit der Schutzbalgfestlegung verschlossen wird. Besonders vorteilhaft ist ein durch Wärmezufuhr vernetzbarer Klebstoff, da dann das Zusammenfügen der Bauteile aufgrund der erst bei Wärmezufuhr eintretenden Klebewirkung leicht vonstatten geht. Alternativ können auch Zwei-Komponenten-Kleber oder Katalysatorkleber bzw. Mischformen zum Einsatz kommen. Entscheidend ist, daß die Klebewirkung erst nach dem Zusammenfügen der Bauteile einsetzt.In an advantageous manner, a reactive one is preferred, preferably film-forming adhesive used. Film formation allows gluing to make the connection regardless of the application of the adhesive and thus an exact angular alignment between the housing and the inner part, before the shear gap is closed with the protective bellows definition. An adhesive which can be crosslinked by supplying heat is particularly advantageous, because then the assembly of the components due to the heat only Adhesive effect occurs easily. Alternatively, you can Two-component adhesive or catalyst adhesive or mixed forms for Come into play. It is crucial that the adhesive effect only after the Assembling the components.
Das zusätzliche Vorsehen einer relativen Überlänge des an dem Zapfen befestigten Schutzbalgs erhöht die Beweglichkeit des Polymerkörpers und verringert die Gefahr von erhöhten Zugspannungen und Einrissen im Schutz balg bei großer Auslenkung des Zapfens. Das wird dadurch bewirkt, daß der Schutzbalg vor der Befestigung an dem Zapfen ein wenig in Richtung auf das Innenteil zurückgeschoben wird. The additional provision of a relative excess length of the on the pin attached bellows increases the mobility of the polymer body and reduces the risk of increased tensile stresses and tears in the protection bellows with large deflection of the pin. This is caused by the fact that the Bellow before attaching to the pin a little towards the Inner part is pushed back.
Eine weitere Verbesserung der Beweglichkeit wird dadurch erreicht, daß der Schutzbalg durch ein Filmgelenk einstückig mit der Gelenkschale verbunden ist. Das Filmgelenk hat eine gegenüber den beidseitig anschließenden Teilen reduzierte Wandstärke, so daß die Biegesteifigkeit des Polymer körpers an dieser Stelle geringer wird. Das garantiert eine besonders flexible Verbindung zwischen der Gelenkschale und dem Schutzbalg und eine große Beweglichkeit des Gelenkes.A further improvement in mobility is achieved in that the Protective bellows connected in one piece to the joint shell by a film joint is. The film hinge has one opposite that on both sides Share reduced wall thickness so that the bending stiffness of the polymer body gets smaller at this point. That guarantees a special one flexible connection between the joint shell and the bellows and a great flexibility of the joint.
Zur Verbesserung der Befestigung des Schutzbalges am Zapfen kann der kleinste Innendurchmesser des Schutzbalgs kleiner sein als der Außen durchmesser des Zapfens an der Befestigungsstelle.To improve the attachment of the bellows to the pin, the smallest inner diameter of the bellows may be smaller than the outside diameter of the pin at the fastening point.
Entsprechend den konstruktiven Anforderungen kann der Schutzbalg einen anderen Außendurchmesser und/oder eine andere Wandstärke aufweisen als die Gelenkschale, um bei gleichem Werkstoff ein anderes Verhalten unter Last zu erreichen.According to the design requirements, the bellows can be one have a different outer diameter and / or a different wall thickness than the joint shell in order to behave differently with the same material Reach load.
Die Erfindung wird anhand eines Kugelgelenks für Fahrwerksteile in einem Kraftfahrzeug beschrieben.The invention is based on a ball joint for chassis parts in one Motor vehicle described.
In der einzigen Figur ist ein Schnitt durch ein in einem Gehäuse 1 gela gertes Gelenk dargestellt. Das Gelenk weist eine als Innenteil 2 bezeich nete Kugel auf, welche von einem Polymerkörper 3 umgeben in dem Gehäuse 1 radial gelagert ist. Der Polymerkörper 3 ist zum Teil als Gelenkschale 3a ausgebildet.In the single figure, a section is shown through a joint in a housing 1 . The joint has a ball designated as the inner part 2 , which is surrounded by a polymer body 3 and is mounted radially in the housing 1 . The polymer body 3 is partially designed as a joint shell 3 a.
In axialer Richtung ist das Gehäuse 1 durch einen Deckel 4 verschlossen, welcher auf dem elastischen Polymerkörper 3 unter Krafteinwirkung auf sitzt. Auf der axial gegenüberliegenden Seite des Kugelgelenks 2 erstreckt sich ein als Zapfen 5 bezeichneter Kugelschaft von der Lagerstelle weg.In the axial direction, the housing 1 is closed by a cover 4 which sits on the elastic polymer body 3 under the action of force. On the axially opposite side of the ball joint 2 , a ball shaft, referred to as a pin 5 , extends away from the bearing point.
Entlang des Zapfens 5 erstreckt sich ein als Schutzbalg 6 ausgebildeter tubusähnlicher Fortsatz des Polymerkörpers 3. Der Schutzbalg 6 ist in einem Teilabschnitt 7 an dem Zapfen 5 befestigt.A tube-like extension of the polymer body 3, designed as a protective bellows 6 , extends along the pin 5 . The bellows 6 is attached to the pin 5 in a section 7 .
Zwischen dem Innenteil 2 und der Gelenkschale 3a befindet sich ein Scherspalt 8, welcher von dem an dem Zapfen 5 befestigten Schutzbalg 6 gegen die Umwelt abgedichtet wird. Between the inner part 2 and the joint shell 3 a there is a shear gap 8 , which is sealed against the environment by the protective bellows 6 attached to the pin 5 .
Der Schutzbalg 6 ist über ein Filmgelenk 9 mit der Gelenkschale 3a des Polymerkörpers verbunden, wobei das Filmgelenk 9 durch eine Dicken reduzierung des Werkstoffes entsteht.The protective bellows 6 is connected via a film joint 9 to the joint shell 3 a of the polymer body, the film joint 9 being formed by reducing the thickness of the material.
Der Schutzbalg 6 ist mittels eines Befestigungsringes 10 einer Schlauch schelle an dem Zapfen 5 befestigt. Dabei ist der Schutzbalg 6 in seiner axialen Länge gestaucht, so daß seine Länge in unbefestigtem Zustand größer ist als seine Länge nach der Befestigung an dem Zapfen 5. Eine Folge der zurückversetzten Befestigung ist die Entstehung bzw. Vergößerung eines Zwischenraumes 14 zwischen dem Zapfen 5 und dem Schutzbalg 6 im Übergangsbereich zwischen Kugel und Kugelzapfen. Durch diese Ausführung wird die Winkelbeweglichkeit des Kugelgelenkes verbessert. Zur Begrenzung der Winkelbewegung weist das Gehäuse einen Freiraum 12 auf, der als Anschlag dient und/oder zur Verbesserung der Balgbildung des Schutzbalges.The protective bellows 6 is fastened to the pin 5 by means of a fastening ring 10 of a hose clamp. The protective bellows 6 is compressed in its axial length, so that its length in the unsecured state is greater than its length after attachment to the pin 5 . One consequence of the recessed fastening is the creation or enlargement of an intermediate space 14 between the pin 5 and the protective bellows 6 in the transition area between the ball and the ball pin. The angular mobility of the ball joint is improved by this embodiment. To limit the angular movement, the housing has a free space 12 which serves as a stop and / or to improve the bellows formation of the protective bellows.
Der Deckel 4 ist in dem Gehäuse 1 formschlüssig dadurch befestigt, daß das Gehäuse 1 eine Umbördelung 11 aufweist. Der Freiraum zwischen dem Deckel 4 und dem Innenteil 2 dient zur Aufnahme von Gleitmittel und bildet somit eine Schmiertasche 13. Das Gleitmittel sorgt für eine Schmierung zwischen der Gelenkschale 3a und dem beweglichen Innenteil 2.The cover 4 is positively fastened in the housing 1 in that the housing 1 has a flange 11 . The free space between the cover 4 and the inner part 2 serves to hold lubricant and thus forms a lubrication pocket 13 . The lubricant provides lubrication between the joint shell 3 a and the movable inner part 2 .
Die Gelenkschale 3a ist in das Gelenk unter radialer Vorspannung eingepreßt und hält in diesem aufgrund von Reibschluß. Zusätzlich oder ersatzweise kann die Gelenkschale 3a mit dem Gehäuse 1 verklebt sein.The joint shell 3 a is pressed into the joint under radial prestress and holds in it due to friction. In addition or as an alternative, the joint shell 3 a can be glued to the housing 1 .
Die Vorspannung kann dadurch erzeugt oder erhöht werden, daß der Deckel 4 axial auf die Gelenkschale 3a drückt und der Werkstoff der Gelenkschale teilweise verdrängt wird.The pretension can be generated or increased in that the cover 4 presses axially on the joint shell 3 a and the material of the joint shell is partially displaced.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
8131 | Rejection |