DE102011106830B4

DE102011106830B4 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE102011106830B4
Application number: DE102011106830.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Gützlaff
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2025-08-21
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: DE102011106830A1

Abstract

Kugelgelenk, das eine in einem Gelenkgehäuse (10) drehbeweglich liegende Gelenkkugel (1) aufweist, die in einen sich von der Gelenkkugel (1) weg erstreckenden, konisch verjüngenden Gelenkzapfen (2) übergeht, an dem ein Hebelauge (6) befestigt ist, wobei ein Dichtungsbalg (3) an dem Gelenkgehäuse (10) befestigt ist, welcher an einem von dem Gelenkgehäuse (10) abgewandten Ende einen Abschnitt (3') aufweist, der in einem Ringkanal (4') eines auf dem Gelenkzapfen (2) angeordneten Laufrings (4) aufgenommen ist, der durch einen dem Gelenkgehäuse (10) zugewandten radialen Ringflansch (7) und einen dem Hebelauge (6) zugewandten Ringflansch (8) begrenzt ist, wobei der Laufring (4) fest auf dem Gelenkzapfen (2) aufgebracht ist und der Dichtungsbalg (3) zumindest einen Überstand (9) aufweist, der an den Abschnitt (3') angrenzt und der über den dem Hebelauge (6) zugewandten Ringflansch (8) in axialer Richtung hinaussteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (9) den dem Hebelauge (6) zugewandten Ringflansch (8) einfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem Dichtungsbalg, einem Laufring und einem Hebelauge.
Kugelgelenke finden vielfach Anwendung im Kraftfahrzeugbau. Im Allgemeinen ist der Aufbau eines Kugelgelenks derart, dass dieses eine Gelenkkugel aufweist, die in einen Gelenkzapfen mündet. Die Gelenkkugel liegt drehbeweglich in einem Gelenkgehäuse, das mit einem Dichtungsbalg aus elastischem Material verbunden ist, der an seinem von dem Gelenkgehäuse weg weisenden Ende an einem Laufring befestigt ist. Auch die Gestaltung von Kugelgelenken mit Hebelauge ist bekannt, das dann auf dem Gelenkzapfen in Verjüngungsrichtung desselben hinter dem Dichtungsbalg befestigt ist und das dazu dient, die Kraft in das Kugelgelenk einzuleiten. Bekanntermassen muss der Laufring gegen das Hebelauge abgedichtet werden, was üblicher Weise mittels einer Dichtmasse geschieht, die auf den Laufring aufgespritzt oder aufvulkanisiert werden kann. Bei der Verwendung von Edelstahl wird bis dato weder durch das Aufspritzen noch das Aufvulkanisieren ein hinreichendes Ergebnis erreicht, um die gewünschte Abdichtung über die Lebensdauer des Kugelgelenks zu erhalten.
Ein Kugelgelenk mit einem Dichtungsbalg der eingangs genannten Art ist aus der DE 198 43 063 C1 bekannt. Hierbei ist zwischen einem Laufring und dem Dichtungsbalg ein zusätzlicher L-Ring vorgesehen. Ein Überstand des Dichtungsbalgs steht über einen Ringflansch des Laufrings in Richtung des Hebelauges hinaus und erstreckt sich hierbei von dem Ringflansch weg, so dass hinter der Dichtungslippe ein Hohlraum entsteht.
Ein Kugelgelenk mit dem vorgenannten Aufbau ist in der DE 10 2008 005 295 A1 offenbart: Dort wird ebenfalls das Abdichtproblem des Laufrings adressiert. Um die Abdichtung des Kugelgelenks zu optimieren, wird dort vorgeschlagen, den Laufring als einen aus Metall gefertigten Strukturring zu gestalten, der an seiner Innenseite mit einer Dichtschicht aus einem gummiartigen Material beschichtet ist.
Auch die DE 10 2008 014 695 A1 bezieht sich auf einen gattungsgemäßen Lauf- bzw. Haltering, der eine Ringachse und einen radialen Ringflansch mit einer Flanschoberseite und einer entgegen gesetzten Flanschunterseite aufweist. Der Haltering ist mit einem Dichtelement einer Dichtungsbaugruppe zugehörig. Das Dichtelement liegt sowohl an der Flanschoberseite als auch an der Flanschunterseite des Halterings an und ist mit diesem ausschließlich formschlüssig verbunden, wobei die Formschlussverbindung so ausgebildet ist, dass der Haltering und das Dichtelement in axialer und radialer Richtung spielfrei aneinander fixiert sind, und wobei die Flanschoberseite eine freiliegende Kontaktfläche für einen Dichtungsbalg aufweist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, ein Kugelgelenk mit einem Laufring zu schaffen, der in einer abgedichteten Konstruktion über seine Lebensdauer an dem Hebelauge anliegen kann.
Diese Aufgabe wird durch das Kugelgelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Kugelgelenk weist eine in einem Gelenkgehäuse drehbeweglich liegende Gelenkkugel auf. Diese geht in einen sich von der Gelenkkugel weg erstreckenden, konisch verjüngenden Gelenkzapfen über, an dem ein Hebelauge befestigt ist. Ferner ist an dem Gelenkgehäuse ein Dichtungsbalg befestigt, der an einem von dem Gelenkgehäuse abgewandten Ende einen Abschnitt aufweist, der in einem Ringkanal eines Laufrings aufgenommen ist, der auf dem Gelenkzapfen angeordnet ist. Der Ringkanal wird durch einen dem Gelenkgehäuse zugewandten radialen Ringflansch und einen dem Hebelauge zugewandten Ringflansch begrenzt.
Erfindungsgemäß ist der Laufring fest auf dem Gelenkzapfen aufgebracht und der Dichtungsbalg weist einen überstand auf, der an den Abschnitt angrenzt, der in dem Ringkanal des Laufrings aufgenommen ist. Dieser überstand steht über den dem Hebelauge zugewandten Ringflansch in axialer Richtung hinaus. Damit kommt das elastische Material des Dichtungsbalgs unmittelbar an dem Hebelauge zur Anlage und wirkt damit in abdichtender Weise. In dieser Ausführungsform kommt der Nachteil nicht zum Tragen, dass das elastische Material, wenn es auf dem Laufring aus Edelstahl aufgebracht wird, sich lösen könnte. So wird durch Verwendung des Dichtungsbalgs als Dichtmittel an dem Hebelauge die gewünschte Abdichtung laufringunabhängig erreicht.
Weiter wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Laufring auf den Gelenkzapfen aufzupressen. In einer geeigneten Ausführungsform ist der radiale Ringflansch des Laufrings, der dem Gelenkgehäuse zugewandt ist, mit einer größeren radialen Ausdehnung ausgestattet als der dem Hebelauge zugewandte Ringflansch, so dass quasi ein „kurzer“ Laufring ausgebildet wird.
Durch die Kürze dieses Ringflansches kann er sogar in geeigneter Weise durch den überstand des Dichtungsbalgs eingefasst und damit die Dichtfläche weiter vergrößert werden. Dies ist vorteilhaft, da die Stärke der Dichtfähigkeit von der Größe des Überstands des Dichtungsbalges abhängt, da dieser durch das Aufbringen des Hebelauges verquetscht wird. Die Verquetschung ist dabei durch den genannten kurzen Ringflansch begrenzt, an dem das Hebelauge, wenn der Überstand den Ringflansch nicht einfasst, sogar anschlägt.
Schließlich kann der Dichtungsbalg mittels eines Spannrings, der um den Abschnitt des von dem Gelenkgehäuse abgewandten Endes des Dichtungsbalgs angeordnet ist, mit dem Laufring verpresst sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Überstand des Dichtungsbalgs als eine oder mehrere Dichtlippen ausgeführt sein.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:

1 eine Seitenschnittansicht des Kugelgelenkbereichs um den Laufring,
2 eine Seitenschnittansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks.

Wie 2 deutlich macht, weist das erfindungsgemäße Kugelgelenk eine in einem Gelenkgehäuse 10 drehbeweglich liegende Gelenkkugel 1 auf. Diese geht über in einen sich von der Gelenkkugel 1 wegerstreckenden, konisch verjüngenden Gelenkzapfen 2. Die Gelenkkugel 1 ist in einer Lagerschale gehalten und mit dieser in dem Gelenkgehäuse 10 aufgenommen, wobei die Gelenkkugel 1 in dem Gelenkgehäuse 10 durch einen Verschlussring 11, der hier näherungsweise hülsenförmig ausgebildet ist und einen außenumfänglichen Ringbund 11' aufweist, gehalten, indem der Verschlussring 11 mit dem Ringbund 11' unlösbar in einen umlaufend umgebördelten Randabschnitt 10' des Gehäuses 10 eingeklemmt wird.
Der gummielastische Dichtungsbalg 3 ist einerseits an dem Gelenkgehäuse 10, etwa mit einer Federscheibe 12 wie in 1 und 2 skizziert, und andererseits nicht wie bislang am Gelenkzapfen 2, sondern erfindungsgemäß an dem Laufring 4 befestigt, um das Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Innere des Kugelgelenks zu verhindern. Dabei ist ein Dichtungsbalg-Abschnitt 3', der an dem von dem Gelenkgehäuse 10 abgewandten Ende des Dichtungsbalgs 3 vorliegt, in dem Ringkanal 4' des Laufrings 4 aufgenommen.
Wie zu sehen ist, ist vorliegender Dichtungsbalg 3 mittels eines Spannrings 5, der um den Abschnitt 3' des Dichtungsbalgs 3 angeordnet ist, mit dem Laufring 4 verpresst. So ist ein sicherer Halt des Dichtungsbalgs 3 auf dem Laufring 4 gewährt. Wie weiter zu sehen ist, hat der Laufring 4 einen dem Gelenkgehäuse 10 zugewandten radialen Ringflansch 7 und einen dem Hebelauge 6 zugewandten Ringflansch 8, die den Ringkanal 4' begrenzen, in dem der Abschnitt 3' des Dichtungsbalges 3 angeordnet ist.
Wie 2 zeigt, sitzt der Laufring 4 fest auf dem Gelenkzapfen 2, so dass ein Verdrehen nur zwischen Dichtungsbalg 3 und Laufring 4 erfolgt. Wie in 1 und 2 zu sehen ist, weist der Dichtungsbalg 3 erfindungsgemäß einen Überstand 9 auf, der an den Abschnitt 3' angrenzt. Er geht über den dem Hebelauge 6 zugewandten Ringflansch 8 in axialer Richtung hinaus und grenzt in abdichtender Weise an das Hebelauge 6 an. So wird unabhängig von einer Verbindung zwischen Laufring 4 und Dichtungsbalg 3 eine abgedichtete Verbindung zwischen Dichtungsbalg 3 und Hebelauge 6 erreicht. Der radiale Ringflansch 7 des Laufrings 4, der dem Gelenkgehäuse 10 zugewandt ist, kann eine größere radiale Ausdehnung haben, als der dem Hebelauge 6 zugewandte Ringflansch 8, was insbesondere dann günstig ist, wenn der überstand 9 des Dichtungsbalgs 3 den Ringflansch 8 einfassen soll, um die Stärke der Dichtfähigkeit zu vergrößern. Diese hängt von der Größe des Überstandes 9 des Dichtungsbalgs 3 ab, da dieser durch das Aufbringen des Hebelauges 6 auf den Zapfen 2 verquetscht wird. Die Verquetschung wird dabei durch den Laufringflansch 8 begrenzt. Insbesondere, wenn der Überstand 9 den Ringflansch 8 nicht einfasst, kann das Hebelauge 6 an den Laufringkragen anschlagen.
So wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kugelgelenks, insbesondere durch die Anordnung des Dichtungsbalgs 3 und des erfindungsgemäß ausgestalteten Laufrings 1 auf einfache Weise ein dauerhaft abgedichtetes Kugelgelenk bereitgestellt.

Claims

Kugelgelenk, das eine in einem Gelenkgehäuse (10) drehbeweglich liegende Gelenkkugel (1) aufweist, die in einen sich von der Gelenkkugel (1) weg erstreckenden, konisch verjüngenden Gelenkzapfen (2) übergeht, an dem ein Hebelauge (6) befestigt ist, wobei ein Dichtungsbalg (3) an dem Gelenkgehäuse (10) befestigt ist, welcher an einem von dem Gelenkgehäuse (10) abgewandten Ende einen Abschnitt (3') aufweist, der in einem Ringkanal (4') eines auf dem Gelenkzapfen (2) angeordneten Laufrings (4) aufgenommen ist, der durch einen dem Gelenkgehäuse (10) zugewandten radialen Ringflansch (7) und einen dem Hebelauge (6) zugewandten Ringflansch (8) begrenzt ist, wobei der Laufring (4) fest auf dem Gelenkzapfen (2) aufgebracht ist und der Dichtungsbalg (3) zumindest einen Überstand (9) aufweist, der an den Abschnitt (3') angrenzt und der über den dem Hebelauge (6) zugewandten Ringflansch (8) in axialer Richtung hinaussteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (9) den dem Hebelauge (6) zugewandten Ringflansch (8) einfasst.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufring (4) auf dem Gelenkzapfen (2) kraftschlüssig angeordnet, insbesondere aufgepresst ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (9) als eine oder mehrere Dichtlippen ausgebildet ist.
Kugelgelenk nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Ringflansch (7) des Laufrings (4), der dem Gelenkgehäuse (10) zugewandt ist, eine größere radiale Ausdehnung hat als der dem Hebelauge (6) zugewandte Ringflansch (8).
Kugelgelenk nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsbalg (3) mittels eines Spannrings (5), der um den Abschnitt (3') des von dem Gelenkgehäuse (10) abgewandten Ende des Dichtungsbalgs (3) angeordnet ist, mit dem Laufring (4) verpresst ist.