DE10108902B4

DE10108902B4 - Kugelgelenk mit Dichtungssystem

Info

Publication number: DE10108902B4
Application number: DE10108902A
Authority: DE
Inventors: Ing. Menotti Fabio
Original assignee: Dana Industrial Ltda
Current assignee: Dana Spicer Industria e Comercio de Autopecas Ltda
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2021-02-24
Also published as: DE10108902A1; US20010036385A1; BR0000638A; US6530711B2

Abstract

Kugelgelenk mit einem in einem Rückhaltering (5) integrierten Dichtungssystem, wobei ein Zapfen (1) ein Ende, das für die Befestigung eines Gegenstücks vorgesehen ist, und ein anderes kugelförmiges Ende aufweist, das in einem Lager (3) mit einem inneren, ebenfalls kugelförmigen Profil untergebracht ist, das wiederum in einem becherförmigen Gehäuse (4) durch dessen Öffnung eingesetzt ist, und durch den Rückhaltering (5) mit einem inneren Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Kugel (2), über welcher das Gehäuse (4) geschlossen ist, gedrückt wird, wobei eine äußere Dichtung (6) mit dem Rückhaltering (5) verbunden ist und sich bis zu dem Gehäuse erstreckt und wobei eine innere Dichtung (7) mit dem Rückhaltering (5) verbunden ist und sich bis zum dem Zapfen (1) erstreckt.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für unterschiedliche Anwendungen, bei denen die Verbindung zwischen zwei einzelnen Teilen erforderlich ist, jedoch mit zwischen beiden Teilen geregelten Relativbewegungen, insbesondere für Fahrzeugaufhängungen.
Kugelgelenke bestehen in der Regel aus einem Stift mit einem kugelförmigen Ende, der in einem Lager untergebracht ist, das in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei ein Teil des Stifts und des äußeren Teils des Gehäuses zur Montage und Befestigung in ihren entsprechenden Gegenstücken geeignet sind, so daß zwischen ihnen dann Drehung und Oszillation stattfinden kann, wie in dem deutschen Patent 15 75 684 gezeigt ist.
Es ist ein Verfahren zum Unterbringen einer Kugel eines Stiftes in einem Lager bekannt, das ein inneres, ebenfalls sphärisches Profil hat und dessen Oberfläche als eine Gleitfläche für den Stift dient. Das Lager selbst wird in dem Gehäuse durch dessen Öffnung eingebracht, wobei deren Profile übereinstimmen, wodurch der Montagezustand sichergestellt wird. An dem Lager wird noch durch die Öffnung des Gehäuses hindurch ein Ring befestigt, dessen innerer Durchmesser ein Hindurchgehen des Stiftkörpers, jedoch nicht des kugelförmigen Teils des Stifts ermöglicht, was zur Demontage der Anordnung führen würde. Dieser Ring wird auf das Lager gepreßt, das wiederum die Kugel des Stifts während des Schließvorganges der Anordnung drückt. Dadurch werden die axialen und radialen Bewegungen zwischen den Komponenten verhindert, jedoch ohne auf diese Weise die Dreh- und Oszillationsbewegungen des Stifts auf der inneren Oberfläche des Lagers zu behindern.
Bei dieser speziellen Konstruktion trägt der Ring noch die Dichtungsteile, die aus elastischem Material bestehen und darin eingebettet sein können, deren technischer Standard exakt durch das US-Patent 5,066,159 charakterisiert ist, oder ist der Ring mit seinem Umfang teilweise an den Dichtungsteilen angeheftet, wie dies aus dem Patent PI 9405221-2A bekannt ist.
Die Dichtungsteile, die in der Regel in Kugelgelenken verwendet werden, neigen, wenn sie offen liegen, zu Rissen, Perforationen und einem Zerreißen durch äußere Elemente, nicht nur während des Transports und der Montage, sondern auch während des Betriebs an ihrem Einsatzort, bei dem der innere Bereich einem Eindringen von Verunreinigungen und Verschmutzungen unterworfen ist, was zur Verminderung der Lebensdauer des Kugelgelenks führt.
In dem Fall, in dem der Ring vollständig von einer Schicht des Materials der Dichtungsteile ummantelt ist, wie in dem US-Patent 5,066,159 bereits erwähnt ist, erlaubt das Vorliegen dieser Schicht zwischen dem Lager und dem Ring und zwischen dem Schließrahmen und dem Ring aufgrund der elastischen Eigenschaften dieses Materials eine gewisse unerwünschte Axialbewegung der Teile. Außerdem wird bei dieser Ausführungsform festgestellt, daß die Dichtungsteile im Fall extremer oszillatorischer Bewegungen des Stifts leicht beschädigt werden.
Das vorveröffentlichte Dokument DE 43 44 628 C1 (korrespondierend zur PI 9405221-2A) offenbart ein Gelenk, bei dem eine am Ende eines Zapfens ausgebildete Gelenkkugel in eine Pfanne eingesetzt ist und durch einen Verschlussring gehalten ist, der mit einer Kunststoffdichtung verbunden ist. Laut diesem deutschen Dokument sind die Dichtung, eine zylindrische innere Gehäuseoberfläche sowie ein angrenzender Teil der äußeren Oberfläche des Verschlussrings im rechten Winkel zu der zylindrischen inneren Gehäusewand miteinander vulkanisiert. Eine solche Anordnung allerdings zeigt nicht eine äußere Dichtung, welche mit dem Rückhaltering verbunden ist und sich bis zu dem Gehäuse erstreckt, sowie eine innere Dichtung, welche mit dem Rückhaltering verbunden ist und sich bis zu dem Zapfen erstreckt, zur Sicherstellung einer Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Rückhaltering und in allen Situationen zur Dichtung zwischen dem Zapfen und dem Rückhaltering, wie in der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Für den Fall, daß der Ring mit seinem Umfang teilweise an den Dichtungsteilen angeheftet ist, wie in dem bereits erwähnten Patent PI 9405221-2A offenbart ist, wird der Dichtungsteil in der inneren seitlichen Wand des Rings über seinen gesamten inneren Durchmesser und in einem benachbarten Bereich seines Oberteils vulkanisiert. Er hat im Prinzip aufgrund des Eindringens von Verschmutzungen und Verunreinigungen zwischen dem Stift und dem Ring Nachteile. Aufgrund der geringen Dimensionen der Schließkante auf dem Ring hat dieser letztere jedoch nicht wirkungsvoll Platz für eine Dichtungsschicht und einen Bereich direkten gleichzeitigen Kontakts zwischen der Schließkante und dem Ring, was dazu führt, daß das Eindringen von Schmutz und Verunreinigungen nicht erschwert wird, und kann außerdem noch eine unerwünschte Axialbewegung der Teile ermöglichen, da die Kontrolle dieser Bewegung nicht wirksam ist. Daneben hat diese Erfindung nur dann einen Dichtungseffekt, wenn die Verbindung so konstruiert wird, daß sie ein einzelnes Lager verwendet, wobei ein Sims über den oberen Teil des Gehäuses ragt. Die Dichtung wird durch den Druck des Simses zwischen dem Dichtungsring und dem oberen Teil des Gehäuses getragen.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine technisch und ökonomisch gangbare Lösung für Kugelgelenke zu schaffen, die Verunreinigungen und Verschmutzungen ausgesetzt sind, mit dem Erfordernis, es ohne Einschränkung auf den einzusetzenden Lagertyp während seines Betriebs abzudichten.
Dies kann erreicht werden, durch die Verwendung eines Rückhalterings, dessen Umfang mit zwei getrennten Dichtungsteilen verbunden ist: Die äußere Dichtung, verbunden durch Vulkanisierung entlang des äußeren Durchmessers des Rückhalterings, die sich soweit erstreckt, bis der innere Durchmesser des Gehäuses die Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Rückhaltering sicherstellt, und der innere Ring, der ebenfalls durch Vulkanisierung entlang des inneren Durchmessers verbunden ist, der eine flexible Anlage für den Stift für den Fall einer extremen Bewegung unterstützt, und ein Teil der oberen Oberfläche des Rückhalterings erstreckt sich mit dem Profil bis zu dem Stift, das für die erforderliche Flexibilität an das Dichtungsteil während der unterschiedlichen Situationen der Abwinkelung des Stiftes günstig ist, wodurch in allen Situationen die Dichtung zwischen dem Stift und dem Rückhaltering sichergestellt ist. Die einfache Montage wird beibehalten, und die axiale Bewegung zwischen den Teilen wird dadurch perfekt regelbar, ohne irgendein Teil der Anordnung zu beschädigen.
Die Zeichnungen zeigen ein Beispiel mit den unterschiedlichen Aspekten der Erfindung.
1 zeigt das Kugelgelenk gemäß der Erfindung teilweise im Querschnitt, um deren Konstruktionsdetails sichtbar zu machen.
2 zeigt den Rückhaltering und die Dichtungsteile von 1 in einer vergrößerten Darstellung im Querschnitt.
3 zeigt eine vergrößerte Einzelheit von 1.
Der Stift 1 des Kugelgelenks zeigt ein Ende, das zur Montage in einem ersten (nicht gezeigten) Gegenstück vorgesehen ist und das ein anderes Ende 2 mit kugelförmiger Gestalt. Der Stift ist vorzugsweise aus Metall gefertigt. An dem kugelförmigen Ende 2 des Stifts ist ein Lager 3 mit einem übereinstimmenden inneren kugelförmigen Profil montiert, das vorzugweise aus Kunststoff hergestellt ist und das als Gleitbahn für den Stift dient, wobei es dessen Bewegungen um die Mitte des kugelförmigen Endes 2 ermöglicht. Das Lager 3 ist mit seiner äußeren Oberfläche in einer in dem Gehäuse 4 angeordneten Öffnung untergebracht, das eine becherartige Gestalt hat und vorzugsweise aus Metall hergestellt ist. Der äußere Teil des Gehäuses 4 wird zur Befestigung an einem zweiten (nicht gezeigten) Gegenstück verwendet. Ein Rückhaltering 5 ist durch die Öffnung des Gehäuses 4 hindurch montiert, wobei er auf dem Lager über seine gesamte untere Oberfläche 14 getragen wird, die, wenn sie nicht frei liegen soll, nur mit einer dünnen Schicht aus elastischem Gummi aus dem Vulkanisierungsprozeß versehen sein muß, und muß das Lager 3 und das kugelförmige Ende des Stifts 2 drücken, wobei jede unerwünschte Bewegung zwischen den Teilen in axialer und radialer Richtung verhindert wird. Der Rückhaltering 5 besteht vorzugsweise aus einem Metall mit hohen mechanischen Eigenschaften und muß ebenfalls verhindern, daß die Anordnung auseinanderfällt, da sein innerer Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des kugelförmigen Endes des Stifts 2. Diese beiden Funktionen sind möglich, wenn sie verhindern, daß der Rückhaltering 5 sich durch den Verschluß des Gehäuses 4 bewegt, der in kontrollierter Art und Weise über den Rückhaltering 5 mit seiner oberen Oberfläche 9 zusammengeformt wird, die, wenn sie nicht frei liegt, nur mit einer dünnen Schicht eines elastischen Gummis aus dem Vulkanisierungsprozeß versehen sein muß. Der Rückhaltering 5 trägt außerdem die äußere 6 und die innere Dichtung 7, hergestellt aus elastischen Material, vorzugsweise aus Gummi, das ihnen die Dichtungseigenschaft verleiht. Die äußere Dichtung 6 – am Umfang ihres äußeren Durchmessers, vorzugsweise durch die Vulkanisierung verbunden mit dem Rückhaltering 5 – erstreckt sich bis zu dem inneren Teil des Gehäuses 4, paßt sich dort ein und verhindert dadurch das Eindringen von Verunreinigungen und Verschmutzungen in den Bereich zwischen dem Rückhaltering 5 und dem Gehäuse 4. Die innere Dichtung 7, ebenfalls über den ganzen Umfang seines inneren Durchmessers und als Teil seiner oberen Oberfläche 9 mit dem Rückhaltering vorzugsweise durch Vulkanisierung verbunden, erstreckt sich bis zu dem Stift 1, wobei ihr Profil dafür vorgesehen ist, die Flexibilität zu schaffen, die erforderlich ist, damit die Dichtungsqualität während der unterschiedlichen Situationen, der Bewegung des Stifts 1 aufrecht erhalten wird. Ein Dichtungsring 8, vorzugsweise aus Metall, wird die innere Dichtung 7 über den Stift 1 belasten, wodurch der gewünschte Dichtungseffekt erzeugt wird, nämlich das Verhindern des Eindringens von Verschmutzungen und Verunreinigungen in den Bereich zwischen dem Rückhaltering 5 und dem Stift 1.

Claims

Kugelgelenk mit einem in einem Rückhaltering (5) integrierten Dichtungssystem, wobei ein Zapfen (1) ein Ende, das für die Befestigung eines Gegenstücks vorgesehen ist, und ein anderes kugelförmiges Ende aufweist, das in einem Lager (3) mit einem inneren, ebenfalls kugelförmigen Profil untergebracht ist, das wiederum in einem becherförmigen Gehäuse (4) durch dessen Öffnung eingesetzt ist, und durch den Rückhaltering (5) mit einem inneren Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Kugel (2), über welcher das Gehäuse (4) geschlossen ist, gedrückt wird, wobei eine äußere Dichtung (6) mit dem Rückhaltering (5) verbunden ist und sich bis zu dem Gehäuse erstreckt und wobei eine innere Dichtung (7) mit dem Rückhaltering (5) verbunden ist und sich bis zum dem Zapfen (1) erstreckt.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Dichtung (6) am äußeren Durchmesser des Rückhalterings (5) befestigt ist und sich bis zu einer inneren Wand des Gehäuses (4) erstreckt.
Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Dichtung (7) durchgehend am inneren Umfang des Rückhalterings (5) und an einem Teil des Nachbargebiets der oberen Oberfläche (9) davon befestigt ist und sich bis zu dem Zapfen (1) erstreckt.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein direkter Kontakt zwischen der unteren Oberfläche des Rückhalterings (5) und dem Lager (3) möglich ist.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein direkter Kontakt zwischen der oberen Oberfläche des Rückhalterings (5) und dem Gehäuse (4) möglich ist, nachdem dieses über dem Rückhaltering (5) geschlossen ist.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Dichtungsring (8), der die innere Dichtung (7) zu dem Zapfen (1) hin belastet.