DE4021670A1 - Dichtungsorgan fuer kugelgelenke - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Dichtungsorgan für Kugelgelenke mit einem konkaven Abschnitt, der an einen konvexen Bereich der Pfannenaußenwand des Kugelgelenks dicht anlegbar ist.

Kugelgelenke sind bewegliche Verbindungen von Bauteilen, die aus einer Pfanne bzw. Hohlkugelschale und einem Kopf mit einem Kugelzapfen oder Anschlußstück bestehen und dazu geeignet sind. Druck- und Zugkräfte, nicht jedoch Drehmomente zu übertragen.

Die Funktionsfähigkeit herkömmlicher Kugelgelenke ist zum einen von dem ordnungsgemäßen Zusammenwirken einzelner Teile und zum andern von den Dichtungseigenschaften des Dichtungsorgans abhängig. Aufgabe des Dichtungsorgans ist es hierbei, zu verhindern, daß zwischen die Kugel und die Pfanne keine den Verschleiß bedingenden Verunreinigungen gelangen können. Bei herkömmlichen Dichtungskörpern bzw. -organen der eingangs genannten Art, wie sie z. B. in der britischen Patentschrift 8 43 245 beschrieben sind, ist ein innenseitig umlaufender Wulst vorgesehen, der auf der Außenseite der Pfanne linienförmig anliegt. Der Wulst hat einen bogenförmigen Querschnitt, was dazu führen kann, daß beim Bewegen der Kugel in Bezug auf die Pfanne es zum Walken des eigentlichen Dichtungsabschnitts auf der Pfanne kommen kann. Ferner ist in der DE-OS 24 57 191 A1 ein Dichtungskörper beschrieben, der zwar auf der Pfannenaußenseite flächig anliegt. Um die Kräfteverteilung im Stoßbereich zwischen dem Dichtungskörper und der Pfanne zu optimieren, trägt die Pfanne selbst innen zusätzlich einen Dichtungsring.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Dichtungsorgan so weiterzubilden, daß sein Abschnitt auf dem Bereich satt aufliegt und die von ihm herrührende auf die Pfanne wirkende Druckkraft zu seinem pfannenseitigen Ende hin zunimmt.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im unwirksamen Zustand des Dichtungsorgans der Krümmungsradius des ringförmigen Abschnitts kleiner ist als der Krümmungsradius des Bereichs.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine dichte Verbindung zwischen Dichtungsorgan und einem Werkstück, hier einer Pfanne, von einer gleichmäßigen bzw. zum freien Ende des Dichtungsorgans hin zunehmenden Durckkraft abhängig ist, was bei der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht wird, daß der Krümmungsradius des Abschnitts kleiner ist als der Krümmungsradius des Bereichs. Wird nun der Abschnitt gegen den Bereich der Pfanne gedrückt, erfolgt eine geringfügige Ausdehnung und somit Anpassung des Abschnitts an den Bereich, wobei die höchste Druck- bzw. Anpreßkraft im freien Bereich des Abschnitts zu beobachten ist. Da die Krümmungsradien so gewählt sind, daß der Bereich mit dem Abschnitt formschlüssig verbindbar ist, ist eine Abdichtung nicht nur im Bereich der größten Anpreßkraft, sondern im ganzen Stoßbereich gewährleistet.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß die Ummantelungen des Abschnitts und des Bereichs kugelschichtartig ausgebildet sind. Solche regelmäßige Figuren sind zum einen einfach herstellbar, und zum anderen ist hierbei sichergestellt, daß die Anpreßkraft im ganzen Stoßbereich (Dichtungsbereich) etwa gleichmäßig ist.

Handelt es sich um ein Dichtungsorgan, wobei der Kopf mit einem aus der Pfanne herausragenden Anschlußstück verbunden ist, so ist es zweckmäßig, daß das Dichtungsorgan koaxial zur Achse des Anschlußstücks angeordnet und von diesem getragen ist und daß der Krümmungsmittelpunkt des Abschnitts zwischen dem Krümmungsmittelpunkt des Bereichs und dem Anschlußstück angeordnet ist. Durch diese relative Anordnung der Einzelteile zueinander und Wahl der Krümmungsmittelpunkte ist auf besonders einfache Weise die angestrebte Abdichtung erreichbar.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht einen ringförmigen Grundkörper vor, der mit dem Anschlußstück form- und kraftschlüssig verbindbar ist, der den konkaven Abschnitt trägt.

Die Zunahme der Anpreßkraft, die für die Abdichtung von entscheidender Bedeutung ist, kann auf einfache Weise dadurch ereicht werden, daß die Wandstärke des Abschnitts vom Grundkörper zum einen Ende hin abnimmt. Hierbei können diese Maßnahmen auch so getroffen sein, daß die Außenumhüllung des Dichtungsorgans kegelstumpfförmig ist.

Um das Kugelgelenk auch am Anschlußstück des Kugelkopfes abdichten zu können, sieht eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Anschlußstück in einen Stückabschnitt übergeht, der zu der von der Pfanne abgekehrten Seite des Dichtungsorgans in Druckverbindung steht. Hierbei ist es zweckmäßig, daß der Durchmesser des im Querschnitt kreisrunden Anschlußstücks nicht kleiner ist als der Durchmesser der Kugel.

Schließlich sieht eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Dichtungsorgan aus thermoplastischem Kautschuk, insbesondere aus einem unter dem Namen Santoprene bekannten Kunststoff besteht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird somit ein Dichtungsorgan geschaffen, das besonders zweckmäßig für Kugelgelenke zur Verbindung eines Hebels mit einer Gelenkstange für in Fahrzeugen verwendete Antriebe genutzt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Teil eines Kugelgelenks in Seitenansicht und teilweise geschnitten,

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Pfanne,

Fig. 3 das Dichtungsorgan im Querschnitt und

Fig. 4 ein Kugelkopf mit einem das Dichtungsorgan tragenden Anschlußstück.

In den Fig. 1, 3 und 4 ist ein Dichtungsorgan 8 für Kugelgelenke 10 mit einem konkaven Abschnitt 12 dargestellt, der mit einem konvexen Bereich 14 der Pfannenaußenwand des Kugelgelenks dicht verbindbar ist. Im unwirksamen Zustand des Dichtungsorgans 8 ist der Krümmungsradius des ringförmigen Abschnitts 12 kleiner als der Krümmungsradius des Bereichs 14. Man erkennt, daß die Ummantelung des Abschnitts 12 sowie die Ummantelung des Bereichs 14 kugelschichtartig ausgebildet sind, so daß eine optimale Anpassung des Abschnitts an den Bereich 14 möglich ist (vgl. Fig. 1).

Die Fig. 1 und 4 lassen ferner erkennen, daß die Kugel 20 mit einem aus der Pfanne 16 herausragenden Anschlußstück 23 verbunden ist. Das Dichtungsorgan 8 ist koaxial zur Achse 19 des Anschlußstücks 23 angeordnet und von diesem getragen. Der Krümmungsmittelpunkt S2 des Abschnitts 12 liegt zwischen dem Krümmungsmittelpunkt S1 des Bereichs 14 und dem Anschlußstück 23. Das Dichtungsorgan 18 besteht aus einem Grundkörper 28, der radial stramm auf dem Anschlußstück 23 sitzt und der den angeformten Abschnitt 12 trägt. Die Wandstärke d des Abschnitts 12 nimmt vom Grundkörper 28 zum freien Ende 26 hin ab. Die Wanddicke d1 ist daher größer als die Wanddicke d2. Ferner lassen die Fig. 1, 3 und 4 erkennen, daß die Ausführung des Dichtungsorgans 8 kegelstumpfförmig ist. Das die Kugel 20 tragende Anschlußstück 23 sitzt auf einem Hebel 24 , der mit der von der Pfanne 16 abgekehrten Seite 32 des Dichtungsorgans 8 in Verbindung steht. Hierbei ist der Durchmesser des im Querschnitt kreisrunden Anschlußstücks 23 nicht kleiner als der Durchmesser der Kugel 20.

Die aus Metall oder einem harten Kunststoff bestehende Pfanne 16 ist mit einer Stange 34 verbunden. In dem den Bereich 14 aufweisenden Abschnitt 18 der Pfanne 16 ist eine im querschnitt kreisrunde Ausnehmung 36, die mehrfach abgestuft ist und aus der die Kugel 20 teilweise herausragt. Das im Querschnitt kreisrunde Anschlußstück 23 besitzt einen Außendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der kreisrunden Ausnehmung 22 des Dichtungsorgans 8. Der Grundkörper 28 des Dichtungsorgans 8 besitzt in seiner dem Hebel 24 zugekehrten Seite 32 eine Ringnut, die von zwei konzentrisch angeordneten Stegen 40 und 42 flankiert ist. Durch die Stege 40 und 42 ergibt sich ein sattes und dichtes Anliegen des Dichtungsorgans 8 auf der entsprechenden Seite des Hebels 24.

Um das gewünschte dichte Anliegen des Abschnitts 12 auf dem Bereich 14 zu erreichen, ist der Radius R1 der Pfanne 16 größer als der Radius R2 des Abschnitts 12. Dies wird in Fig. 4 durch die mit gestrichelten Linien angedeutete Pfanne 16 ersichtlich.

Im Betriebszustand, wie in Fig. 1 dargestellt, liegt der Abschnitt 12 satt auf dem Bereich 14 an (vgl. insbesondere die rechte Hälfte der Fig. 1), während die linke Hälfte einen nichtbelasteten, entspannten Abschnitt 12 ohne Pfanne 16 darstellt. Für den Zweck der Abdichtung eignet sich besonders gut ein spritzfähiger thermoplastischer Kautschuk, hierbei insbesondere der unter dem Namen Santoprene bekannte Kunststoff. Ein solches Dichtungsorgan kann bei Dauergebrauch bei Temperaturen von -40°C bis +80°C eingesetzt werden, ohne daß es zerbricht oder verklebt. Dieser Werkstoff ist im wesentlichen verschleißfrei und hat somit eine hohe Lebensdauer.

Claims (9)

1. Dichtungsorgan (8) für Kugelgelenke (11) mit einem konkaven Abschnitt (12), der an einen konvexen Bereich (14) der Pfannenaußenwand des Kugelgelenks dicht anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im unwirksamen Zustand des Dichtungsorgans (8) der Krümmungsradius des ringförmigen Abschnitts (12) kleiner ist als der Krümmungsradius des Bereichs (14).

2. Dichtungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelungen des Abschnitts (12) und des Bereich (14) kugelschichtartig ausgebildet sind.

3. Dichtungsorgan nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kugel des Kugelgelenks (20) mit einem aus der Pfanne (16) herausragenden Anschlußstück (23) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsorgan (8) koaxial zur Achse (19) des Anschlußstücks (23) angeordnet und von diesem getragen ist und daß der Krümmungsmittelpunkt (S2) des Abschnitts (12) zwischen dem Krümmungsmittelpunkt (S1) des Bereichs (14) und dem Anschlußstück (23) angeordnet ist.

4. Dichtungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Grundkörper (28), der mit dem Anschlußstück (23) form- und kraftschlüssig verbindbar ist und der den angeformten konkaven Abschnitt (12) trägt.

5. Dichtungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß die Wandstärke (d) des Abschnitts (12) vom Grundkörper (28) zum freien Ende (26) hin abnimmt.

6. Dichtungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumhüllung des Dichtungsorgans (8) kegelstumpfförmig ist.

7. Dichtungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (20) auf einem Träger sitzt, der mit der von der Pfanne (16) abgekehrten Seite (32) des Dichtungsorgans (8) in Druckverbindung steht.

8. Dichtungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des im Querschnitt kreisrunden Anschlußstücks (23) nicht kleiner ist als der Durchmesser der Kugel (20).

9. Dichtungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus unter dem Namen Santoprene bekanntem Kunststoff, besteht.