DE2009551A1 - Statische Kugelgelenkdichtung insbesondere für Weitwinkelbewegung - Google Patents

Description

O. & S. BEARING & MANUFACTURING CO. A

Whitmore Lake, Michigan

Statische Kugelgelenkdichtung,
insbesondere für Weitwinkelbewegung

Die Erfindung bezieht sich auf eine statische Kugelgelenkdichtung, die sich insbesondere für Weitwinkelbewegungen eignet.

Bei früheren Ausführungen der becherförmigen statischen Dichtungen, welche den Zutritt von Staub und Feuchtigkeit zu der Kugel und der Pfanne des Gelenks fernhalten sollen, hat ein Problem darin bestanden, daß bei Weitwinkel-Bewegungeii der Gelenke die Abdichtungen dazu neigen, in das Gelenk auszuweichen, wobei sie unter dem Einfluß der mechanischen Druckwirkungen beschädigt, verwunden oder zerschnitten worden sind. An den weiten und engen Enden der Dichtungen hat man deshalb gegossene Stahlringe verwendet, um zu versuchen , diese Beschädigungen im Bereich der Kugelechafte zu verhindern, die eine starke rückwärtige
Verjüngung aufweisen, die notwendig ist, um Weitwinkel-Bewegungen zu ermöglichen; aber diese Anbringung der

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Dichtung ist schwierig, weil das enge Ende der Dichtung das Bestreben hat, sich längs der genannten Verjüngung abwärts zu bewegen und die Dichtungswirkung im Bereich des engen Durchmessers der Dichtung gegenüber dem Kugelschaft zu verringern.

Die Erfindung hat die Verfügbarmachung einer nachgiebigen Dichtung zum Ziel, welche bei stark verjüngten Kugelschaften Anwendung finden kann, ohne daß sich mechanische Störungen oder Beschädigungen zeigen.

Ein weiteres 2LeI der Erfindung besteht darin, eine Dichtungsform verfügbar zu machen, welche die gegenseitige mechanische Beeinflussung zwischen den Wänden der Dichtung und den eine Schneidwirkung ausübenden Teilen des Gelenks verhindert und darüberhinaus so gestaltet ist, daß eine volle Bewegung ohne unzulässige Streckung oder Spannung an den Festhalteteilen auftritt.

Die Erfindung verfolgt außerdem das Ziel, eine Dichtung verfügbar zu machen, bei welcher die enge Öffnung, welche den Kugelschaft umschließt, so ausgebildet ist, daß sie am Kugel-

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schaft fest anliegt und; das'Eintreten der Dichtung ih den . Gefahrenbereich des Gelenks verhindert. ■■ * ·-:-.-■■

Ein weiteres Ziel"der Erfindung besteht in einer solchen Bauweise, daß die Dichtung leicht an der Gelenkpfanne befestigt werden kann, wobei Rippen und Verstärkungen vermieden sind,- welche den Festhältedruckvon dem Kugel<schaft auf die Pfanne übertragen. ·

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrebung, in welcher die Prinzipien der Arbeitsweise und die Art der Verwendung der erfindungsgemäßen . Dichtung-erläutert sind, und zwar im Zusammenhang trnit einer Ausführtuigsformv die sieh besonders gut bewährt hat.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein aus Kugel und Pfanne bestehendes Gelenk, welches mit einer erfüidungsgemäßen Dichtung ausgestattet ist;

Fig. 2 eine ähnliche Schnittdarstellung eines Gelenks mit zwei Kugelschaften, das man vielfach als Reiterkugel bezeichnet.

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In Fig. 1 ist die Pfanne 20 für eine mit Stutzen ausgestattete Kugel dargestellt, welche mit einem Haltearm 22 ausgestattet ist und eine Hauptausnehmung 24 aufweist, in welchem ein Kunststoff-Lagereinsatz 26 untergebracht ist, der an beiden Enden mittels eines Rings 28 aus mit Schmiermittel getränktem Fasermaterial gehalten wird. Für die Zwecke der Erläuterung kann angenommen werden, daß es sich dabei um eine übliche Lagerung für die Kugel 30 handelt; das Ganze wird von einer Endscheibe 32 begrenzt, welche am Umfang bei 34 eingefügt ist, um die Lagerteile in der Hauptausnehmung 24 der Kugelpfanne 20 unter Druck zu halten.

Die Kugel trägt einen Schaftteil 36, welcher unmittelbar an der Pfanne einen verjüngten Teil 38 aufweist, um eine Weitwinkel-Bewegung zu ermöglichen. Wie ersichtlich, ist die Pfanne 20 oben mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenwand 40 versehen, welche parallel zur Gelenkachse verläuft. Die Wand 40 kann auch mit einem negativen Winkel ausgebildet sein, d. h. eine Unterschneidung bilden, wie es bei 40 A in Fig. 2 gezeigt ist. Eine solche Unterschneidung kann durch Kalt- oder Warmbearbeitung der die Anbringung der Dichtung ermöglichenden Fläche

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hergestellt werden, und zwar anschließend an den Schiniedevorgang, um den mit der Herstellung verbundenen Zugwinkel zu beseitigen.

Die Fläche 40 bildet eine Haltefläche für das offene Ende der becherförmigen DichtungV die allgemein mit'42 bezeichnet ist. Das weite Ende 44 der Dichtung ist auf den Wandteil 40 aufgeschoben und ist mit den im Abstand voneinander liegenden Umfangsrippen 46 versehen. Das weite Ende 44 der Dichtung ist an der Außenwand der Pfanne mittels eines magnetischen Halterings 48 oder mittels irgendeines anderen geeigneten · Spannrings festgelegt..

Wie ersichtlich, sind die Wände der becherförmigen Dichtung 42 mit ringförmigen Stufen ausgestattet, die im Querschnitt eine Wellung 49 bilden und als Führungsmittel bei dem Streckungsund Haltungsprozeß dienen, wobei sie gleichzeitig ein Zusammensacken der Wandung in Einwärts richtung verhindern, wenn der Kugelschaft verschwenkt wird. Das Bodenende 50 des umgedrehten Bechers ist im allgemeinen im Bereich der Öffnung 52 dicker als die Wandung des Dichtungsbechers. Die verstärkte Bodenwand

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50 ist mit einem sich einwärts erstreckenden Kranz 54 versehen, welcher sich bei der Anbringung der Dichtung an den verjüngten Teil 38 des Kugelschaftes anschmiegt und der Kugel 30 zuweist. Als Werkstoff für die Fertigung der Staubdichtung wird vorzugsweise ein thermoplastisches oder ein sich in der Wärme erhärtendes Material verwendet, wie z. B. Polyurethan. Das Material ist von solcher Natur, daß die Öffnung 52 um den Kugelschaft gestreckt werden kann, wie es die Lage der Dichtung in Pig. I veranschaulicht. Für den Fall, daß der Boden 52 der Dichtung sich längs des verjüngten Schaftes verschiebt, so würde immer noch ein dichtes Anliegen der Dichtung an dem Schaft bestehen bleiben.

Der Kranz 54 verhindert bei seiner Bewegung in Richtung zu der Kugel, daß die Dichtung selbst in den Ringraum 60 eindringt. Das untere Ende des Kranzes kommt an der Kugel zur Anlage und verhindert dadurch eine weitere Abwärtsbewegung der Dichtung. Die in der gewellten Wand der Dichtung befindliche Materialmenge ist ausreichend groß, um eine Weitwinkel-Bewegung des Kugelschaftes zuzulassen, ohne daß dabei die Dichtung in den Abschlußbereich des Schaftes gelangen kann;

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es wird dadurch ein Verschleiß oder Zerschneiden oder Verwinden der Dichtung vermieden, die sonst durch eine mechanische Radierwirkung verursacht werden könnte. Wenn der Kranz 54 gelegentlich mit der Kugel in Berührung kommt und dabei einer Radierwirkung ausgesetzt ist, so wird dadurch die Dichtung nicht zerstört und die Funktion des Kranzes durch die Abstandhaltung der Staubdichtung nicht beeinträchtigt, ϋΐ

In Fig. 2 ist eine ähnliche Dichtung veranschaulicht, dietrei doppelseitiger Abstützung der Kugel Anwendung findet, wobei die Kugel 62 mit zwei geraden Schaftteilen 64 und 66 ausgestattet ist., die je einen Ringflanseh 68 aufweisen. Die Pfanne ist im wesentlichen gleich derjenigen nach Fig. 1 ausgebildet, wobei nur der Unterschied besteht, daß ein Ring 72 vorgesehen ist, um die Teile nach der Zusammenfügung am unteren Ende

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zu halten. Bei dieser Ausführungsform hat der Kranz 54 die gleiche Funktion , und zwar dahingehend, daß bei einer Verschiebung der Staubdichtung in Richtung zur Kugel der Kranz in Auswärtsrichtung in Abstand hält, und dadurch das Eindringen der Dichtung zwischen den Kugelsphaft 64 bzw. 66 und die benachbarten Teile der Pfanne verhindert .

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Die Bedeutung der erfindungsgemäßen Dichtung ergibt sich daraus, daß bei vielen bekannten Gelenken mit Kugel und Pfanne keine Vorsorge getroffen ist, daß das Gelenk für die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs mit Schmiermittel versorgt ist. Es ist demgemäß wichtig, daß Verunreinigungen wie Wasser, Staub und Abriebmaterial von dem Gelenk ferngehalten werden. Wenn die Staubkappendichtung durch ständige Einwirkung oder mechanischen Abrieb zerstört wird, so ist die Lebensdauer der Dichtung erheblich verringert. Es ist demgemäß wichtig, daß die in Verbindung mit der Erfindung erläuterte Dichtungsfunktion einen Schutz für die gesamte Lebensdauer bietet.

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Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE

   lj Staubdichtung für aus Kugel und Pfanne bestehende Gelenke mit einem einteiligen, biegsamen, becherförmigen Teil, dessen weit offenes Ende auf dem Umfang der Pfanne festlegbar ist, und dessen Bodenende eine Öffnung für den Durchgriff eines Kugelschaftes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Becherboden mit einem oder mehreren seine Öffnung (52) umgebenden, sich in Richtung zum weit offenen Ende des Bechers (42) erstreckenden Vorsprüngen, zweckmäßig in Form eines Kranzes (54) versehen ist, welche die Bewegung der Becherwandung zur Gelenkkugel (30; 62) begrenzt und deren Eindringen zwischen die Gelenkteile verhindert.
2. 2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Bechers (42) mit ringförmigen Stufen (49) ausgebildet ist, welche im Querschnitt eine Wellenlinie bilden, um die Faltung und Streckfähigkeit zu vergrößern und das Ausweichen der Wandung in das Gelenk zu verhindern.
3. 3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Bechers (42) im Bereich der Bodenöffhung größere

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   Wandstärke hat als der übrige Becher , um den Kugelschaft (38;64;66) mit erhöhter Festigkeit zu umfassen.
4. 4. Weitwinkelgelenk aus Kugel und Pfanne , gekennzeichnet durch seine Kombination aus

   a) einer Pfanne und einer darin befindlichen , mit vorstehendem Schaft versehenen Kugel, wobei die Wandung der Pfanne an wenigstens einem Ende im wesentlichen parallel zur Gelenkachse verläuft, um die Einspannung des Randes einer becherförmigen Dichtung zu ermöglichen und

   b) einer Staubdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

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