DE19647024B4

DE19647024B4 - Kugelgelenk für in Fahrzeugen verwendete Antriebe, insbesondere für Scheibenwischervorrichtungen

Info

Publication number: DE19647024B4
Application number: DE19647024A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Edele
Original assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Current assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: DE19647024A1

Abstract

Kugelgelenk für in Fahrzeugen verwendete Antriebe, insbesondere für Scheibenwischervorrichtungen, mit einem an einem ersten Getriebeglied (1) befestigten Kugelzapfen (2), auf den eine an einem zweiten Getriebeglied (4) befestigte Kugelschale (3) aufgeknöpft ist, und mit einer einstückigen Balgdichtung (8), die sich mit Vorspannung an den gegenüberliegenden Getriebegliedern (1, 4) abstützt und mit ihren gegenüberliegenden Öffnungen (9, 10) den Kugelzapfen (2) bzw. die Kugelschale (3) umschließt, wobei die Balgdichtung (8) im wesentlichen von zwei ineinander übergehenden, ringförmigen Wänden (15, 16) gebildet ist, die im gegenseitigen Bezug elastisch faltbar sind, wobei die Balgdichtung (8) eine elastische Verformungszone (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Verformungszone (20) auf einen ringförmigen Bereich begrenzt ist, dass die Balgdichtung (8) aus dem Werkstoff TPE (Thermoplastischer Elastomer) gefertigt ist, dass die Dichtfunktion der Balgdichtung (8) durch deren gegenüberliegenden axialen Stirnseiten (13, 14) erfüllt wird, die mit Vorspannung drückend an dem ersten bzw. an dem zweiten Getriebeglied (1 bzw....

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk für in Fahrzeugen verwendete Antriebe, insbesondere für Scheibenwischervorrichtungen, mit einem an einem ersten Getriebeglied befestigten Kugelzapfen, auf den eine an einem zweiten Getriebeglied befestigte Kugelschale aufgeknöpft ist, und mit einer einstückigen Balgdichtung, die sich mit Vorspannung an den gegenüberliegenden Getriebegliedern abstützt und mit ihren gegenüberliegenden Öffnungen den Kugelzapfen bzw. die Kugelschale umschließt, wobei die Balgdichtung im wesentlichen von zwei ineinander übergehenden, ringförmigen Wänden gebildet ist, die im gegenseitigen Bezug elastisch faltbar sind.
Ein solches Kugelgelenk wird bereits serienmäßig bei Fahrzeugscheibenwischervorrichtungen verwendet und ist der besseren Verständlichkeit wegen in 1 zur näheren Erläuterung in teilweise geschnittener Darstellung zeichnerisch dargestellt. Auf einem Kurbelhebel als erstes Getriebeglied 1 ist ein Kugelzapfen 2 befestigt. Auf den Kugelzapfen 2 ist eine aus Kunststoffmaterial gefertigte Kugelschale 3 aufgeknöpft, die an einer Gelenkstange als zweites Getriebeglied 4 befestigt ist, das heißt in die Durchgangsöffnung 5 des zweiten Getriebegliedes 4 eingespritzt ist. Die Kugelschale 3 ist an ihrem Oberteil 6 hutartig geschlossen ausgebildet, an dem offenen Unterteil 7 ist eine Balgdichtung 8 zur Abdichtung des Kugelgelenkes vorgesehen. Die Balgdichtung 8 ist einstückig aus einem synthetischen Kautschuk, nämlich ECO (Epichlorhydrin-Copolymer), gefertigt und ist mit seinen gegenüberliegenden Öffnungen 9, 10 mit durch Dehnung in Umfangsrichtung erfolgter Vorspannung auf den Umfang des Sockels 11 des Kugelzapfens 2 bzw. auf der Mantelfläche 12 des Unterteiles 7 der Kugelschale 3 dichtend fixiert. Die Wandung der Balgdichtung 8 ist deshalb im Bereich der Öffnungen 9, 10 wulstartig verdickt. Außerdem stützt sich die Balgdichtung 8 mit Vorspannung mit der an ihrer unteren Öffnung 9 befindlichen Stirnseite 13 gegen das erste Getriebeglied 1 und mit der an ihrer oberen Öffnung 10 befindlichen Stirnseite 14 gegen das zweite Getriebeglied 4 ab. Die Balgdichtung 8 wird im wesentlichen von zwei ineinander übergehenden Wänden 15, 16 gebildet, die zwischen sich einen Winkel alpha einschließen, der in der in 1 gezeigten neutralen Betriebsstellung des Kugelgelenkes ca. 40–60 Grad beträgt, so dass die beiden Wände 15, 16 eine Verformungsfalte bilden, deren "Spitze" in bezug auf den Mittelpunkt 17 radial nach auswärts absteht.
Nachteilig an diesem Kugelgelenk ist, dass die Herstellung der Balgdichtung aus ECO mit hohen Kosten verbunden ist, weil der Werkstoff ECO teuer ist und das Rohteil der Balgdichtung vulkanisiert werden muss. Weitere Kosten werden bei der Herstellung durch erforderliche Maßnahmen für den Gesundheits- und Umweltschutz verursacht. Darüber hinaus besteht ein weiterer Nachteil darin, dass die Balgdichtung 8 durch normal auftretende äußere Krafteinwirkungen, beispielsweise durch einen Wasserstrahl oder den Reinigungsstrahl eines Hochdruckreinigers, weggedrückt werden kann. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn die Krafteinwirkung in einem steilen Winkel, in 1 mit den verschiedenen Kraftpfeilen F dargestellt, auf die die Falte bildenden Wände 15, 16 auftrifft. Dabei wird das Kugelgelenk zumindest zeitweise undicht. Fettreserven können ausgespült werden und Schmutz und Feuchtigkeit können in das Kugelgelenk gelangen.
Aus der US 4,902,157 ist ein eingangs beschriebenes Kugelgelenk bekannt, bei dem die Balgdichtung eine schlauchartige elastische Verformungszone aufweist, die zwischen sich gegenüberliegenden Enden der Balgdichtung angeordnet ist.
Aus der DE 39 00 230 A1 ist ein Kugelgelenk bekannt, bei dem die Balgdichtung eine schalenartige Verformungszone aufweist, die zwischen sich gegenüberliegenden Enden der Balgdichtung angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Kugelgelenk der eingangs beschriebenen Art eine kostengünstige und den rauhen Betriebsbedingungen besser gerechtwerdende Abdichtung herbeizuführen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kugelgelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass die Balgdichtung nunmehr aus dem Werkstoff TPE (Thermoplastischer Elastomer) gefertigt ist, tritt eine bedeutende Kostenvergünstigung ein. Der Werkstoff TPE ist billiger, außerdem ist die Balgdichtung nunmehr durch ein kostengünstiges Spritzgießverfahren herstellbar, wobei ein Vulkanisieren der Balgdichtung entfällt. Letztendlich wird der Herstellungsaufwand auch dadurch verringert, dass bei Verwendung von TPE kein derartig großer Aufwand für den Gesundheits- und Umweltschutz betrieben werden muss.
Dadurch, dass die Balgdichtung nunmehr eine elastische Verformungszone aufweist, die auf einen ringförmigen Bereich begrenzt ist, wird der Widerstand der Balgdichtung gegen äußere Krafteinwirkungen insgesamt wesentlich verstärkt. Nunmehr kann die Balgdichtung selbst durch die Einwirkung des Reinigungsstrahles eines Hochdruckreinigers nicht von ihrem dichtenden Sitz weggedrückt werden. Die neue Balgdichtung gewährleistet somit eine funktionsgerechte Abdichtung des Kugelgelenkes auch unter rauhen Betriebsbedingungen. Die erfindungsgemäße Abdichtung eines solchen Kugelgelenkes ist also kostengünstiger und wird ihrer Abdichtungsfunktion unter rauhen Betriebsbedingungen besser gerecht.
Die Balgdichtung erfüllt ihre Dichtfunktion im Wesentlichen durch ihre gegenüberliegenden axialen Stirnseiten, welche mit Vorspannung in axialer Richtung dichtend gegen das ihnen jeweils zugeordnete Getriebeglied drücken. Bei der erfindungsgemäß gestalteten Balgdichtung ist es möglich, die erforderlichen Andrückkräfte durch das elastische Rückstellungsvermögen des Werkstoffs der Balgdichtung zu gewährleisten. Zusätzliche Mittel zur Arretierung der Balgdichtung und zur Gewährleistung der sicheren Abdichtung, wie Federeinlagen, Schlauchbänder oder dergleichen, sind nicht erforderlich. In radialer Richtung stützen sich die Öffnungen jeweils nur ab, um von außen einwirkende radiale Kraftkomponenten abzufangen. Eine Dichtwirkung durch die an dem Sockel des Kugelzapfens bzw. an der Mantelfläche des Unterteiles der Kugelschale anliegende Innenseite der Öffnungen ist für die Funktionsfähigkeit der Dichtung nicht erforderlich, kann aber zielgerichtet zusätzlich herbeigeführt werden, um eine noch bessere Funktionsfähigkeit der Abdichtung zu gewährleisten.
Die Erfindung sieht vor, dass die beiden ineinander übergehenden Wände der Balgdichtung im spannungsfreien Zustand, d. h. vor dem Einbau der Balgdichtung, einen Winkel von ca. 110 Grad bis 130 Grad und in der neutralen Betriebsstellung des Kugelgelenkes einen Winkel von ca. 85 Grad bis 115 Grad zwischen sich einschließen. Die unterschiedlichen Winkel im spannungsfreien Zustand und im neutralen Betriebszustand des Kugelgelenkes entstehen dadurch, dass die Balgdichtung bei der Montage des Kugelgelenkes in axialer Richtung um vorzugsweise ein Viertel ihrer ursprünglichen Höhe zusammengedrückt wird, um die erforderliche Vorspannung in axialer Richtung zu erhalten. Es ist erkennbar, dass dieser Winkel in der neutralen Betriebsstellung des Kugelgelenkes wesentlich größer ist als derjenige des eingangs unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen, zum bekannten Stand der Technik gehörenden Kugelgelenkes. Der besondere Vorteil besteht darin, dass von außen einwirkende Kräfte ohne gefährliche, die Dichtwirkung unterbrechende Verformungen der Balgdichtung abgefangen werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 2, wonach die Wanddicke der Balgdichtung in Bereichen außerhalb der elastischen Verformungszone gegenüber dieser elastischen Verformungszone verstärkt ist, wird die allgemeine Stabilität der Balgdichtung gegenüber äußeren Druckeinwirkungen erhöht, wohingegen die für entsprechende Ausweichbewegungen erforderliche elastische Verformbarkeit durch die ringförmig begrenzte elastische Verformungszone gewährleistet ist.
Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 3, weil die elastische Verformungszone im wesentlichen auf den Übergang zwischen den beiden Wänden der Balgdichtung konzentriert ist, in welchem die größten elastischen Verformungen beim Betrieb des Kugelgelenkes erfolgen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 ist dazu bestimmt, die Balgdichtung speziell mit ihrem oberen Ende noch besser gegen die Einwirkung extremer äußerer Kräfte abzustützen und dadurch ein Wegdrücken der Balgdichtung auch bei sehr großen äußeren Kräften auszuschließen.
Für extrem harte Einsatzbedingungen wird eine Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 5 empfohlen, welche einen zusätzlichen O-Ring zur Abdichtung des Ringspaltes zwischen dem Kugelzapfen und der Kugelschale an der offenen Seite der Kugelschale vorsieht.
Eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 ist auf ein Doppelkugelgelenk gerichtet. Das bedeutet, dass an dem ersten Getriebeglied ein Kugelzapfen mit zwei übereinander angeordneten Gelenkkugeln befestigt ist und dass auf jede dieser Gelenkkugeln jeweils eine Kugelschale aufgeknöpft ist, die an einem zweiten bzw. einem dritten Getriebeglied befestigt ist. Zwischen dem ersten Getriebeglied und dem unmittelbar benachbarten zweiten Getriebeglied kommt eine Balgdichtung zum Einsatz, welche die bisher beschriebenen Merkmale aufweist. Eine, aus TPE gefertigte weitere Balgdichtung ist zwischen dem zweiten und dem dritten Getriebeglied vorgesehen. Hier herrschen jedoch andere geometrische Bedingungen vor, so dass die Gestalt dieser zweiten Balgdichtung trotz Beibehaltung prinzipieller Merkmale von derjenigen der ersten Balgdichtung abweicht. Eine nähere Beschreibung hierzu und zu einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 ist in dem betreffenden Ausführungsbeispiel zu finden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 8 ist deshalb von Vorteil, weil sie mit geringem Aufwand eine Zentralschmierung des Kugelgelenkes ermöglicht, wobei vorzugsweise alle Hohlräume des Kugelgelenkes über Kanäle miteinander verbunden sind. Über die verschließbare Öffnung in dem hutförmig geschlossenen Oberteil der Kugelschale ist somit nach Erstmontage des Kugelgelenkes bzw. bei Bedarf eine, vorzugsweise dosierte, Fettmenge zuführbar. An dieser Stelle wird noch extra darauf hingewiesen, dass eine Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 8 prinzipiell auch bei einem Doppelkugelgelenk anwendbar ist.
Anhand von Zeichnungen werden nachfolgend der Stand der Technik und Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
1 in teilweise geschnittener Darstellung ein zum bekannten Stand der Technik gehörendes Kugelgelenk einer Scheibenwischervorrichtung eines Kraftfahrzeuges, welches bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben worden ist,
2 in teilweise geschnittener Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines in einer Fahrzeugscheibenwischervorrichtung verwendeten Kugelgelenkes,
3 in Schnittdarstellung eine Balgdichtung im spannungsfreien Zustand,
4 in teilweise geschnittener Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Kugelgelenkes für extrem hohe Belastungen,
5 in teilweise geschnittener Darstellung ein Doppelkugelgelenk einer Fahrzeugscheibenwischervorrichtung und
6 in teilweise geschnittener Darstellung ein Kugelgelenk mit Zentralschmierung.
Da das in 1 dargestellte, zum bekannten Stand der Technik gehörende Kugelgelenk einer Fahrzeugscheibenwischervorrichtung bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben worden ist, beginnt nachfolgende Beschreibung mit dem Ausführungsbeispiel von 2.
In 2 wird ein erstes Getriebeglied 1 von einem Kurbelhebel gebildet, der bei einer Fahrzeugscheibenwischervorrichtung beispielsweise auf der Abtriebswelle einer Antriebseinheit befestigt sein kann. An diesem ersten Getriebeglied 1 ist ein Kugelzapfen 2 aus Stahl durch Vernieten befestigt. Eine Kugelschale 3 aus Kunststoffmaterial, die in eine Durchgangsöffnung 5 eines zweiten Getriebegliedes 4 eingespritzt ist, ist auf den Kugelzapfen 2 aufgeknöpft. Der Oberteil 6 der Kugelschale 3 ist hutförmig geschlossen ausgebildet, um das Kugelgelenk an dieser Seite abzudichten.
Der offene Unterteil 7 der Kugelschale 3 weist eine in bezug auf den Mittelpunkt 17 des Kugelgelenkes im wesentlichen konzentrische, kugelige Mantelfläche 12 auf. Weiterhin ist eine Balgdichtung 8 vorgesehen, die einstückig aus TPE (Thermoplastischer Elastomer) hergestellt ist und das Kugelgelenk an der offenen Seite der Kugelschale 3 gegen Umwelteinflüsse abdichtet.
Diese Balgdichtung 8 ist im wesentlichen von den beiden ringförmigen Wänden 15 und 16 gebildet, die im Bereich des Übergangs 18 ineinander übergehen und zwischen sich einen Winkel β einschließen, der in der in 2 dargestellten neutralen Betriebsstellung des Kugelgelenkes einen Betrag von ca. 95 Grad annimmt. Die Balgdichtung 8 überbrückt den Abstand zwischen dem ersten Getriebeglied 1 und dem zweiten Getriebeglied 4, um das Kugelgelenk abzudichten. Dabei umfaßt die Balgdichtung 8 mit ihrer unteren Öffnung 9 den Sockel 11 des Kugelzapfens 3 und mit ihrer oberen Öffnung 10 die Mantelfläche 12 des Unterteiles 7 der Kugelschale 3, um sich jeweils radial an dem Sockel 11 bzw. der Mantelfläche 12 abzustützen. Wichtig ist jedoch, daß die Balgdichtung 8 in axialer Richtung zwischen dem ersten Getriebeglied 1 und dem zweiten Getriebeglied 4 verspannt ist. Das bedeutet, daß die untere Stirnseite 13, welche im Querschnitt kreisbogenförmig gerundet ist, mit Vorspannung drückend an der Oberseite 19 des ersten Getriebegliedes 1 und die obere Stirnseite 14 der Balgdichtung 8 mit Vorspannung drückend an der Unterseite des zweiten Getriebegliedes 4 anliegt. Die Abdichtung des Kugelgelenkes erfolgt somit an den Kontaktflächen bzw. Kontaktstellen zwischen der Balgdichtung 8 und dem ersten Getriebeglied einerseits sowie der Balgdichtung 8 und dem zweiten Getriebeglied 4 andererseits. Die Vorspannung der Balgdichtung resultiert dabei aus ihren elastischen Rückstellkräften, welche dadurch aktiviert sind, daß die Balgdichtung 8 im Betriebszustand eine Höhe h einnimmt, die gegenüber ihrer Höhe H im spannungsfreien Zustand (3) um etwa ein Viertel verringert ist. Bei der Montage des Kugelgelenkes muss die Balgdichtung 8 zwangsläufig auf eine dem Abstand zwischen den beiden Getriebegliedern 1 und 4 entsprechende Höhe h zusammengedrückt werden. Durch dieses Zusammendrücken erfolgt ein Falten der beiden Wände 15 und 16 in gegenseitigem Bezug, wobei der von den Wänden 15, 16 eingeschlossene Winkel beta' (3) von ca. 120 Grad in den Winkel beta im neutralen Betriebszustand (2) von ca. 95 Grad verkleinert wird.
Wenn man die in 2 in einem neutralen Betriebszustand des Kugelgelenkes dargestellte Balgdichtung 8 mit der in 3 im spannungsfreien Zustand dargestellten Balgdichtung 8 vergleicht, ist deutlich die elastische Verformungszone 20 der Balgdichtung 8 zu erkennen, die auf einen ringförmigen Bereich der Balgdichtung 8 begrenzt ist und dabei den Übergang 18 zwischen den beiden Wänden 15, 16 einschließt und sich jeweils ein Stück bis in die Wand 15 bzw. 16 hinein erstreckt. Die Wanddicke der Balgdichtung 8 ist außerhalb dieser elastischen Verformungszone 20 deutlich größer, als in der elastischen Verformungszone 20 selbst. Das bedeutet, dass außerhalb der elastischen Verformungszone 20 die Balgdichtung 8 eine bedeutend größere Formstabilität als in der Verformungszone 20 besitzt. Diese Ausgestaltung der Balgdichtung 8 mit der elastischen Verformungszone 20 in Kombination mit dem Winkel beta zwischen den beiden Wänden 15, 16, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel in neutraler Betriebsstellung des Kugelgelenkes etwa 95 Grad beträgt, sorgt für eine voll funktionsfähige Abdichtung des Kugelgelenkes auch gegenüber starken äußeren Einwirkungen, wie beispielsweise gegenüber dem Reinigungsstrahl eines Hochdruckreinigers.
In 2 ist noch zu erkennen, daß am oberen Ende 21 die Stirnseite 14 der Balgdichtung 8 an die Form der korrespondierenden Unterseite des zweiten Getriebegliedes 4 sowie die Innenfläche 22 der Öffnung 10 der Balgdichtung 8 an die Form der Mantelfläche 12 des Unterteiles 7 der Kugelschale 3 angepaßt sind. Das obere Ende 21 der Balgdichtung 8 liegt somit formschlüssig an der zwischen dem zweiten Getriebeglied 4 und dem Unterteil 7 der Kugelschale 3 gebildeten Kontur formschlüssig an. Durch diese stabile Abstützung der Balgdichtung 8 wird deren Widerstand gegenüber äußeren Druckeinwirkungen noch wesentlich erhöht, so daß ihre Dichtfunktion zusätzlich verbessert ist. Am unteren Ende 23 ist der Rand der Balgdichtung 8 gerundet, um die erforderliche Beweglichkeit beim Falten der Wände 15, 16 zu gewährleisten.
Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Kugelgelenkes einer Fahrzeugscheibenwischervorrichtung ist für extrem starke Belastungen ausgelegt. Es entspricht im Grundaufbau dem Ausführungsbeispiel von 2, so daß an dieser Stelle nur die wesentlichen Unterschiede beschrieben werden. Von besonderer Bedeutung ist der O-Ring 24, welcher an der offenen Seite der Kugelschale 3 in eine entsprechende Ringnut eingelegt ist, um den Ringspalt 25 zwischen dem Kugelzapfen und der Kugelschale 3 zusätzlich abzudichten. Eine stirnseitig offene Ringnut 26 im Unterteil 7 der Kugelschale 3 sorgt dafür, daß sich beim Aufknöpfen der Kugelschale 3 auf den Kugelzapfen 2 der Ringspalt 25 vorübergehend wegen des eingelegten O-Ringes 24 ausreichend weit aufweiten kann.
Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Doppelkugelgelenk. Das bedeutet, daß der mit dem ersten Getriebeglied 1 vernietete Kugelzapfen 2 die zwei Gelenkkugeln 27 und 28 aufweist, die in Richtung der Mittelachse 29 übereinander angeordnet sind. An dem zweiten Ge triebeglied 4 ist die Kugelschale 3 befestigt, welche in diesem Fall an beiden Seiten offen ist, weil sie, um auf die untere Gelenkkugel 28 zu gelangen, zunächst die obere Gelenkkugel 27 überwinden muß. An dem dritten Getriebeglied 4', welches eine zweite Gelenkstange ist, ist die Kugelschale 3' befestigt, deren Aufbau derjenigen des Ausführungsbeispiels von 4 entspricht. Deutlich zu erkennen ist die Balgdichtung 8, welche sich zwischen dem ersten Getriebeglied 1 und dem zweiten Getriebeglied 4 erstreckt und welche in ihrem Aufbau und ihrer Funktion der in den 2 bis 4 gezeigten bzw. beschriebenen Balgdichtung 8 entspricht. Eine wiederholende Beschreibung kann also an dieser Stelle entfallen.
In 5 ist weiterhin eine zweite, ebenfalls aus TPE bestehende Balgdichtung 8' zu sehen, welche sich zwischen dem zweiten Getriebeglied 4 und dem dritten Getriebeglied 4' erstreckt und dabei mit ihren gegenüberliegenden Öffnungen den Oberteil der Kugelschale 3 bzw. den Unterteil der Kugelschale 3' umfaßt und sich an deren Mantelflächen im wesentlichen radial abstützt. Die Balgdichtung 8' liegt ebenfalls mit Vorspannung in axialer Richtung mit ihren gegenüberliegenden Stirnseiten an den einander zugewandten Seiten der beiden Getriebeglieder 4 und 4' an, so daß an den betreffenden Kontaktflächen eine Abdichtung erfolgt. Die Balgdichtung 8' weist trotz etwas veränderter geometrischer Gestalt gegenüber der Balgdichtung 8 prinzipiell gleiche, erfindungswesentliche Merkmale auf. Im spannungsfreien Zustand besitzt die Balgdichtung 8' im wesentlichen eine hohlzylindrische Gestalt, wobei der mittlere Bereich dieser Balgdichtung 8' als ringförmige elastische Verformungszone 20' ausgebildet ist. In der in 5 gezeigten neutralen Betriebsstellung des Doppelkugelgelenkes ist die elastische Verformungszone 20' der Balgdichtung 8' konvex nach außen gewölbt, weil bei der Montage des Kugelgelenkes die Balgdichtung 8' in axialer Richtung zusammengedrückt worden ist. Es ist zu erkennen, daß die Wanddicke der Balgdichtung 8' außerhalb der elastischen Verformungszone 20' wesentlich dicker ist als in der elastischen Verformungszone 20' selbst. Ebenso sind in diesem Fall beide gegenüberliegenden Enden der Balgdichtung 8' so ausgebildet, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 das obere Ende 21 der Balgdichtung 8.
Die spezielle Ausgestaltung der Balgdichtung 8' mit erfindungswesentlichen Mitteln sorgt auch in diesem Bereich des Doppelkugelgelenkes für eine Abdichtung, die sehr starken äußeren Einwirkungen standhält. Für extreme Belastungen sind zusätzliche Abdichtungen der Ringspalte zwischen den Kugelschalen 3, 3' und den Gelenkkugeln 27 und 28 durch die entsprechenden O-Ringe 24 vorgesehen.
Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Kugelgelenkes entspricht im wesentlichen demjenigen von 2, so daß an dieser Stelle wiederum nur die wesentlichen Unterschiede beschrieben werden sollen. Der entscheidende Unterschied besteht darin, daß das in 6 gezeigte Kugelgelenk mit einer Zentralschmierung ausgestattet ist. In den hutförmig geschlossenen Teil der Kugelschale 3 ist eine Öffnung 30 eingearbeitet, die mit einem Stopfen 31 oder einem Schmiernippel oder dergleichen verschließbar ist. Außerdem befinden sich in den kraftneutralen Bereichen der Kugelschale 3, das heißt an den Längsseiten der Gelenkstange 4 Schmiermittelnuten 32, welche den zwischen dem Kugelzapfen 2 und der hutförmigen Abdeckung der Kugelschale 3 gebildeten Raum 33 mit dem zwischen dem Kugelzapfen 2 und dem Unterteil 7 der Kugelschale 3 und der Balgdichtung 8 gebildeten Raum 34 miteinander verbinden. über die Öffnung 30 kann nunmehr dem Kugelgelenk entweder nach dessen Montage oder bei Bedarf Schmiermittel, vorzugsweise Schmierfett, zugeführt werden. Die Räume 33 und 34 werden dabei als Schmiermittelreservoir genutzt.

1: Erstes Getriebeglied
2: Kugelzapfen
3: Kugelschale
3': Kugelschale
4: Zweites Getriebeglied
4': Drittes Getriebeglied
5: Durchgangsöffnung
6: Oberteil
7: Unterteil
8: Balgdichtung
8': Balgdichtung
9: Öffnung
10: Öffnung
11: Sockel
12: Mantelfläche
13: Stirnseite
14: Stirnseite
15: Wand
16: Wand
17: Mittelpunkt
18: Übergang
19: Oberseite
20: elastische Verformungszone
20': elastische Verformungszone
21: oberes Ende
22: Innenfläche
23: unteres Ende
24: O-Ring
25: Ringspalt
26: Ringnut
27: Gelenkkugel
28: Gelenkkugel
29: Mittelachse
30: Öffnung
31: Stopfen
32: Schmiermittelnut
33: Raum
34: Raum
F: Kraftpfeil
H: Höhe
h: Höhe
alpha: Winkel
beta: Winkel
beta': Winkel

Claims

Kugelgelenk für in Fahrzeugen verwendete Antriebe, insbesondere für Scheibenwischervorrichtungen, mit einem an einem ersten Getriebeglied (1) befestigten Kugelzapfen (2), auf den eine an einem zweiten Getriebeglied (4) befestigte Kugelschale (3) aufgeknöpft ist, und mit einer einstückigen Balgdichtung (8), die sich mit Vorspannung an den gegenüberliegenden Getriebegliedern (1, 4) abstützt und mit ihren gegenüberliegenden Öffnungen (9, 10) den Kugelzapfen (2) bzw. die Kugelschale (3) umschließt, wobei die Balgdichtung (8) im wesentlichen von zwei ineinander übergehenden, ringförmigen Wänden (15, 16) gebildet ist, die im gegenseitigen Bezug elastisch faltbar sind, wobei die Balgdichtung (8) eine elastische Verformungszone (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Verformungszone (20) auf einen ringförmigen Bereich begrenzt ist, dass die Balgdichtung (8) aus dem Werkstoff TPE (Thermoplastischer Elastomer) gefertigt ist, dass die Dichtfunktion der Balgdichtung (8) durch deren gegenüberliegenden axialen Stirnseiten (13, 14) erfüllt wird, die mit Vorspannung drückend an dem ersten bzw. an dem zweiten Getriebeglied (1 bzw. 4) dichtend anliegen und dass die Wände (15, 16) im spannungsfreien Zustand der Balgdichtung (8) einen Winkel (beta') von 110 bis 130 Grad und in der neutralen Betriebsstellung des Kugelgelenkes einen Winkel (beta) von 85 bis 115 Grad zwischen sich einschließen.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke der Balgdichtung (8) außerhalb der elastischen Verformungszone (20) größer ist als in der elastischen Verformungszone (20) selbst.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige, elastische Verformungszone (20) der Balgdichtung (8) den Übergang (18) zwischen den beiden Wänden (15, 16) einschließt und sich von diesem Übergang (18) jeweils ein Stück bis in die Wand (15) und die Wand (16) erstreckt.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende (21) der Balgdichtung (8) die Stirnseite (14) an die Form der Kontaktfläche am zweiten Getriebeglied (4) und die Innenfläche (22) der Öffnung (10) an die Form der Mantelfläche (12) des Unterteiles (7) der Kugelschale (3) angepasst ist, so dass das obere Ende (21) der Balgdichtung (8) formschlüssig an der zwischen dem zweiten Getriebeglied (4) und dem Unterteil (7) der Kugelschale (3) gebildeten Kontur anliegt.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein O-Ring (24) in eine umlaufende Nut in der Öffnung der Kugelschale (3) eingelegt ist und zusätzlich den Ringspalt (25) zwischen dem Kugelzapfen (2) und der Kugelschale (3) abdichtet.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kugelzapfen (2) ein Doppelkugelzapfen mit zwei zusammenhängenden Gelenkkugeln (27, 28) ist und auf die vom ersten Getriebeglied (1) entferntere Gelenkkugel (27) eine an einem dritten Getriebeglied (4') befestigte Kugelschale (3') aufgeknöpft ist und zwischen dem ersten und dem zweiten Getriebeglied (1 und 4) eine Balgdichtung (8) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten und dem dritten Getriebeglied (4 und 4') eine andere aus TPE gefertigte Balgdichtung (8') mit axialer Vorspannung angeordnet ist, welche mit ihren gegenüberliegenden Öffnungen jeweils eine der Kugelschalen (3, 3') umfasst und in ihrem mittleren Bereich eine ringförmige, elastische Verformungszone (20') besitzt.
Kugelgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im spannungsfreien Zustand der Balgdichtung (8') im wesentlichen hohlzylindrische Wand der Balgdichtung (8') in neutraler Betriebsstellung des Kugelgelenkes im Bereich ihrer elastischen Verformungszone (20') nach auswärts gewölbt ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem hutförmig geschlossenen Oberteil (6) der Kugelschale (3) eine verschließbare Öffnung (30) zur Schmiermittelzufuhr vorgesehen ist und dass der zwischen dem Kugelzapfen (2) und dem hutförmig geschlossenen Oberteil (6) gebildete Raum (33) über, vorzugsweise in kraftneutralen Bereichen des Kugelgelenkes, in der Kugelschale (3) vorgesehene Schmiermittelnuten (32) mit dem zwischen dem Unterteil (7) der Kugelschale (3) und dem Kugelzapfen (2) und der Balgdichtung (8) gebildeten Raum (34) verbunden ist.