DE19952472A1 - Kugelgelenk - Google Patents
KugelgelenkInfo
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- F16C11/0666—Sealing means between the socket and the inner member shaft
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, mit einem Kugelzapfen, bestehend aus Kugel (2) und Zapfen (3), einer Kugelschale (4) mit mindestens einer offenen Seite, wobei die Kugelschale (4) die Kugel (2) des Kugelzapfens teilweise umschließt, und mindestens einem Abstreifer (7) im Bereich der mindestens einen offenen Seite der Kugelschale (4). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschale (4) eine umlaufende Nut (6) aufweist, in welcher sich der mindestens eine Abstreifer (7) befindet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, mit einem Kugelzapfen, bestehend aus Kugel
und Zapfen, und einer Kugelschale mit mindestens einer offenen Seite, wobei die
Kugelschale die Kugel des Kugelzapfens teilweise umschließt und mindestens einen
Abstreifer im Bereich der mindestens einen offenen Seite der Kugelschale aufweist.
Ein solches Kugelgelenk findet beispielsweise Einsatz an einer Spurstange eines
Kraftfahrzeuges, wobei das Kugelgelenk selbst eine drehbewegliche Verbindung
zwischen der Spurstange und dem Radträger des Fahrzeuges darstellt. Eine solche
Verbindung soll über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeuges möglichst
kraftschlüssig und ohne unnötiges Spiel erhalten bleiben, damit die Fahreigenschaften
des Kraftfahrzeuges sich im Laufe der Zeit nicht verschlechtern.
Naturgemäß ist dieses Kugelgelenk im Betrieb des Kraftfahrzeuges sehr extremen
Umweltbedingungen mit hohen Temperaturdifferenzen, korrosiven Fluiden, wie
versalztem Spritzwasser, und starken mechanischen Belastungen ausgesetzt. Es wird
daher in der Regel zur Sauberhaltung des Kugelgelenkes eine flexible Manschette
verwendet, um die Umwelteinflüsse vom Kugelgelenk fernzuhalten.
Ein solches Kugelgelenk mit einer Schutzmanschette ist beispielsweise aus
DE 197 50 830 A1 bekannt. Der Nachteil einer solchen Ausführung eines
Kugelgelenkes liegt darin, daß die Anbringung der Manschette einen relativ hohen
Montageaufwand erfordert und außerdem aufgrund des Alterungsprozesses der
flexiblen Manschette, die zumeist aus Gummi besteht, die Manschette brüchig wird,
wodurch die Schutzwirkung der Manschette gegen die Umwelteinflüsse wirkungslos
wird.
Es ist weiterhin aus der Offenlegungsschrift DE 197 05 061 A1 ein Kugelgelenk für
eine Scheibenwischervorrichtung bekannt, welche zusätzlich zur Balgabdichtung einen
Lippendichtring als Abstreifer zur zusätzlichen Abdichtung des Kugelgelenkes
aufweist. Der Nachteil eines solchen Kugelgelenkes besteht darin, daß für das dort
dargestellte Kugelgelenk, welches im wesentlichen rotatorische Bewegungen des
Kugelzapfens um die Längsachse des Kugelzapfens aufnehmen muß, auch hier ein
erhöhter Montageaufwand durch die zusätzlich angebrachte Balgabdichtung notwendig
ist.
Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, daß die Schwenk- und Drehbeweglichkeit
des Kugelgelenkes durch die Balgabdichtung eingeschränkt ist. Würde allerdings eine
derartige Ausgestaltung des Kugelgelenkes ohne Balgabdichtung als Verbindung
zwischen Spurstange und Federbein in einem Fahrzeug eingesetzt werden, so würde der
außenliegende Abstreifer einer hohen Verletzungsgefahr, beispielsweise durch
Steinschlag, ausgesetzt sein und damit nur kurze Lebensdauer aufweisen. Weiterhin ist
die Stabilität eines solchen Abstreifers ungenügend, da er nur einseitig gestützt ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Kugelgelenk, insbesondere an einer Spurstange eines
Fahrzeuges, dahingehend weiterzuentwickeln, daß auf die Balgabdichtung verzichtet
werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Demgemäß wird vorgeschlagen, ein Kugelgelenk, insbesondere an einer
Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Kugelzapfen, bestehend aus Kugel
und Zapfen, und einer Kugelschale, welche die Kugel des Kugelzapfens teilweise
umschließt, mit mindestens einer offenen Seite, und mindestens einem Abstreifer im
Bereich der mindestens einen offenen Seite der Kugelschale, dahingehend
weiterzuentwickeln, daß die Kugelschale eine umlaufende Nut aufweist, in welcher sich
der mindestens eine Abstreifer befindet.
Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Kugelgelenk für Radführungsgelenke,
Stabilisatorstreben und Spurstangen verwendet werden, da diese einer besonders hohen
Belastung unter ungünstigsten Umweltbedingungen ausgesetzt sind.
Eine besondere Ausgestaltung dieser Erfindung sieht vor, daß die Kugelschale
zweiseitig offen ist und beidseitig Abstreifer im Bereich der offenen Seite vorgesehen
sind.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Innenradius der Kugelschale und der Außenradius
der Kugel in einem Teilbereich übereinstimmen und die mindestens eine Nut in diesem
Bereich angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Abdichtung durch den
Abstreifer optimal ausgeführt ist und keine Schmutzpartikel in den Zwischenbereich
zwischen Kugelschale und Kugel gelangen. Für eine vereinfachte Montage kann es
vorteilhaft sein, die Nut, in welcher sich der Abstreifer befindet, keilförmig auszubilden,
wobei die Mittellinie der Nut radial zum Mittelpunkt der Kugelschale verläuft.
Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Form des Abstreifers derart ausgestaltet ist, daß im
Bereich des Abstreifers Hohlräume vermieden werden, in denen sich sonst
Schmutzpartikel oder Flüssigkeit sammeln könnte.
Entsprechend den an sich bekannten Ausführungen von Kugelgelenken kann die
Kugelschale mehrteilig ausgebildet sein, wobei die Kugelschale dann vorzugsweise eine
Innenschale und eine Außenschale aufweist und die Innenschale - zur besseren
Beweglichkeit des Kugelgelenkes - aus Kunststoff und die Außenschale aus Metall
besteht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kugelgelenkes kann die Kugelschale
gegenüber der offenen Seite eine Verschlußkappe aufweisen und der mindestens eine
Abstreifer des Kugelgelenkes oder mindestens einer der Abstreifer kann ferner aus
Gummi bestehen.
Für eine besonders gute Abdichtung ist es vorteilhaft, daß der mindestens eine
Abstreifer eine Kontur aufweist, die flächig an der Kugel anliegt, so daß eine optimale
Abdichtung zwischen Abstreifer und Kugel stattfindet.
Eine besondere Ausgestaltung des Abstreifers kann darin bestehen, daß dieser die
Kontur eines konischen Ringes aufweist, dessen gedachter Schnittpunkt der Mittellinien
mit dem Mittelpunkt der Kugelschale zusammenfällt. Dies entspricht der Form eines
Hohlkegelstumpfes, wobei die Spitze des Kegelstumpfes mit dem Mittelpunkt der
Kugelschale identisch ist.
Weiterhin kann das Kugelgelenk derart ausgestaltet sein, daß die Kugelschale,
insbesondere deren mindestens eine Öffnung, und der Kugelzapfen so ausgestattet sind,
daß sich der Kugelzapfen in einem Raumwinkel ω mit einem Öffnungswinkel α von
mindestens 10°, vorzugsweise mindestens 20° bis 30°, bewegen kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Im einzelnen zeigen die Figuren:
Fig. 1 Kugelgelenk mit erfindungsgemäßem Abstreifer und schrägstehendem
Gelenkzapfen;
Fig. 2 Kugelgelenk mit erfindungsgemäßem Abstreifer in schmaler
Ausführung;
Fig. 3 Kugelgelenk mit mehrteiliger Kugelschale.
Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk mit einer inneren Kugelschale
(Innenschale) 4 und einem in der Kugelschale 4 beweglich angeordneten Kugelzapfen,
bestehend aus der Kugel 2 und dem damit fest verbundenen Zapfen 3. Die innere
Kugelschale 4 wird durch eine Außenschale 5 teilweise umschlossen, wobei die
Außenschale 5 schon Bauteil eines zu lagernden Gegenstandes sein oder dieser
Gegenstand an der Außenschale direkt befestigt sein kann.
Im Bereich der offenen Seite der Kugelschale 4 befindet sich eine umlaufende Nut 6,
deren Mittellinie 10 radial zum Mittelpunkt M der Kugelschale 4 steht. In der Nut 6
befindet sich ein Abstreifer 7, der so ausgestaltet ist, daß er die Nut 6 vollständig
ausfüllt und Hohlräume in diesem Bereich vermeidet. Der Abstreifer 7 liegt bündig an
der Kugel 2 des Kugelzapfens an und verhindert bei einer Schwenkbewegung oder
Drehbewegung des Kugelzapfens 2, 3 das Eindringen von Schmutz zwischen
Kugelschale 4 und Kugelzapfen.
Durch diese Ausgestaltung ist es nun nicht mehr notwendig, eine Balgabdichtung - zur
Abdichtung des Kugelgelenks 1 - aufzubringen, wodurch einige Montageschritte bei der
Montage des Kugelzapfens eingespart werden können. Weiterhin wird durch den
Verzicht auf die Balgabdichtung eine leichtere Beweglichkeit des Kugelzapfens
erreicht, da die bisherigen Reibflächen zwischen Balgabdichtung und Kugelzapfen
vermieden werden.
Eine ähnliche Ausführung des erfindungsgemäßen Kugelgelenks ist in der Fig. 2
dargestellt. Auch diese besteht aus dem Kugelzapfen mit der Kugel 2, die in einer
Kugelschale 4 liegt, wobei die Kugelschale 4 von einer Außenschale 5 umgeben ist, an
der eine Befestigung des Kugelgelenkes möglich ist. Im Unterschied zur Fig. 1 weist
der Abstreifer 7, der sich in der umlaufenden Nut 6 im Bereich der Öffnung der
Kugelschale 4 befindet, eine wesentlich flachere Form auf. Ein derartiger Abstreifer 7
kann beispielsweise aus Kupfer, Messing oder einem anderen Metall hergestellt werden,
damit ein Abstreifen auch festsitzender Schmutzpartikel an der Kugel ohne
Beschädigung des Abstreifers möglich ist. Die gedachte Mittellinie 10 der umlaufenden
Nut 6 weist hier nicht auf den Mittelpunkt des Kugelzapfens hin, sondern schneidet sich
im Schnittpunkt S, unterhalb des Mittelpunktes M des Kugelzapfens und der
Krümmung der Kugelschale.
Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes ist in der Fig. 3
dargestellt. In dieser Figur ist in einer aus Metall aufgebauten Außenschale 5, eine aus
Kunststoff bestehende Kugelschale 4 eingesetzt, die aufgrund ihres günstigen
Reibwertes zur innensitzenden Kugel 2 des Kugelzapfens verbesserte Langzeit-
Schmiereigenschaften aufweist. Die obere, offene Seite der Kugelschale 4 ist durch eine
Verschlußkappe 9 gegen das Eindringen von Schmutz und Fluiden geschützt, während
im Bereich der unteren, offenen Seite der Kugelschale 4 wiederum eine umlaufende Nut
6 angebracht ist, in der sich ein Abstreifer 7 befindet, der beispielhaft aus Gummi
besteht. Der Abstreifer 7 liegt bündig an der Kugeloberfläche der Kugel 2 an und
verhindert so das Eindringen von Schmutz in den Zwischenraum zwischen Kugel 2 und
Kugelschale 4. An der aus Metall bestehenden Außenschale 5 ist ein Zapfen 8 befestigt,
über den eine feste Verbindung zur Kugelschale des Kugelgelenks 1 hergestellt werden
kann.
Insgesamt wird durch die Erfindung erreicht, daß auf die Balgabdichtung verzichtet
werden kann und gleichzeitig eine einfachere und kostengünstigere Herstellung des
Kugelgelenkes möglich ist. Gleichzeitig wird auch erreicht, daß sich die freie
Beweglichkeit des Gelenkes erhöht.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern
auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.
1
Kugelgelenk
2
Kugel des Kugelzapfens
3
Zapfen des Kugelzapfens
4
Kugelschale/Innenschale
5
Außenschale
6
Nut
7
Abstreifer
8
Zapfen
9
Verschlußkappe
10
Mittellinie
M Mittelpunkt
S Schnittpunkt
M Mittelpunkt
S Schnittpunkt
Claims (14)
1. Kugelgelenk, mit einem Kugelzapfen, bestehend aus Kugel (2) und Zapfen (3),
einer Kugelschale (4) mit mindestens einer offenen Seite, wobei die Kugelschale
(4) die Kugel (2) des Kugelzapfens teilweise umschließt, und mindestens einem
Abstreifer (7) im Bereich der mindestens einen offenen Seite der Kugelschale
(4), dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschale (4) eine umlaufende Nut (6)
aufweist, in welcher sich der mindestens eine Abstreifer (7) befindet.
2. Kugelgelenk gemäß dem voranstehenden Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kugelschale (4) zweiseitig offen ist und beidseitig
Abstreifer (7) aufweist.
3. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Innenradius der Kugelschale (4) und der Außenradius
der Kugel (2) in einem Teilbereich übereinstimmen und die mindestens eine Nut
(6) in diesem Bereich angeordnet ist.
4. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nut (6) keilförmig ausgebildet ist.
5. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittellinie der Nut (6) radial zum Mittelpunkt (M) der
Kugelschale steht.
6. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Form des Abstreifers (7) derart ausgestaltet ist, daß im
Bereich des Abstreifers (7) Hohlräume vermieden werden.
7. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kugelschale (4, 5) mehrteilig ausgebildet ist.
8. Kugelgelenk gemäß dem voranstehenden Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kugelschale eine Innenschale (4) und eine
Außenschale (5) aufweist.
9. Kugelgelenk gemäß dem voranstehenden Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Innenschale (4) aus Kunststoff und die Außenschale
(5) aus Metall besteht.
10. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kugelschale (4) gegenüber der offenen Seite eine
Verschlußkappe (9) aufweist.
11. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der mindestens eine Abstreifer (7) aus Gummi ist.
12. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der mindestens eine Abstreifer (7) eine Kontur aufweist,
die flächig an der Kugel (2) anliegt.
13. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der mindestens eine Abstreifer (7) die Kontur eines
konischen Ringes aufweist, dessen gedachter Schnittpunkt (S) der Mittellinien
(10) mit dem Mittelpunkt (M) der Kugelschale (4) zusammenfällt
(Hohlkegelstumpf).
14. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kugelschale (4), insbesondere deren mindestens eine
Öffnung, und der Kugelzapfen (2, 3) derart ausgebildet sind, daß sich der
Kugelzapfen (2, 3) in einem Raumwinkel ω mit einem Öffnungswinkel α von
mindestens 10°, vorzugsweise mindestens 20°, vorzugsweise mindestens 30°,
bewegen kann.
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DE19952472C5 DE19952472C5 (de) | 2010-07-08 |
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- 1999-11-03 DE DE19952472A patent/DE19952472C5/de not_active Expired - Fee Related
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DE19952472B4 (de) | 2005-08-18 |
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