DE3210953A1

DE3210953A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE3210953A1
Application number: DE19823210953
Authority: DE
Inventors: William H. 48116 Brighton Mich. Trudeau
Original assignee: Gulf and Western Manufacturing Co
Current assignee: Gulf and Western Manufacturing Co
Priority date: 1981-04-06
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1982-10-21
Also published as: FR2503292A1; NO821145L; GB2100789B; SE8201611L; CA1187913A; IT1147836B; IT8248124A0; JPS57177461A; BE892752A; US4419027A; GB2100789A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk und insbesondere eine Balgdichtung für ein Kugelgelenk mit verbesserter Abdichtung zwecks Verhinderung eines Eindringens von Fremdgegenständen.

Kugelgelenke bestehen allgemein aus einem Stumpf, der in einem Kugelglied ausläuft, welches bezüglich eines Sockels verschwenkbar und verschieblich eingreift, wobei der Sockel einen kugelförmigen Konkavabschnitt besitzt, der einem entsprechenden Abschnitt der Kugel angepaßt ist. Kugelgelenke werden üblicherweise in Lenkgestänge-Anordnungen von Kraftfahrzeugen, in Mitnehmerverbindungsstangen, Drehmomentstangen und dergleichen verwendet, die im Betrieb Staub, Schmutz, Spritzwasser und anderen Fremdgegenständen ausgesetzt sind, wobei die Gelenke oftmals mit Dichtungen versehen sind, die ein Eindringen von Fremdgegenständen in die Anordnung verhindern. Balgdichtungen finden allgemein Verwendung, um ein derartiges Eindringen von diesbezüglichen Premdteilchen zwischen den Lageroberflächen an demjenigen Sockelende zu verhindern, aus dem ein Befestigungsstumpf hervorsteht, der mit einem Kugelglied verschweiß^ oder einstückig mit diesem ausgebildet ist, welches eine teilweise kugelförmige Oberfläche im Sockelglied besitzt.

Balgdichtungen sind aus flexiblem Material gefertigt, beispielsweise aus gummiertem Segeltuch, aus dünnem Kautschuk oder vorzugsweise aus synthetischem Gummi, Neopren, Urethan und dergleichen, wobei ein Ende des Balgs in einem festen Eingriff mit einem Abschnitt der Umfangsoberflache des Stumpfs steht, während das andere Balgende mit dem Sockel befestigt ist. Klebstoff, Ringbandfedern, elastische O-Ringe, kreisförmige Klemmen und andere Befestigungseinrichtungen finden bislang Verwendung, um Balgdichtungen mit dem Sockel fest zu verbinden.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die meisten Balgdichtungen sich vom Sockel während eines Gebrauchs infolge eines Versagens der Befestigungsoinrichtungen loslösen, und zwar

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oftmals deutlich vor einer Beschädigung des Balgabschnitts der Dichtung außerhalb der normalen Brauchbarkeit.

Die Erfindung überwindet die Nachteile bekannter Balgdichtungen durch Schaffung einer Balgdichtung bei einem Kugelgelenk, das einen integriert ausgebildeten Halteflansch am Sockel aufweist, um ein entsprechendes Ende des Balgs an seinem Ort am Sockelrand zu halten, wobei die Balgdichtung einen Verstärkungswulst am Rand des Balgendes aufweist, das über den Halteflansch des Sockels gespannt ist»

Aufgrund der sehr guten Befestigung der Balgdichtung ist die erfiadungsgemäße Befestigungsanordnung insbesondere für hochbeanspruchte Elemente wie IEW- oder Traktorverbindungsstangen, Mitnehmergestängen, Drehmomentstangen und dergleichen geeignet» Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine Balgdichtung für ein Schwenkgelenk geschaffen, wobei eine vergleichsweise große Abwinklung der miteinander verbundenen Teile möglich iot.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks,
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Fig. 2 das Kugelgelenk nach Fig. 1 in einer Draufsicht,

Fig. 3 das Kugelgelenk nach Fig. 1 in einer Ansicht von unten,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Kugelgelenk gemäß Fig. längs der Linie 4-4 der Fig. 2,

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Fig. 5 einen Schnitt ähnlich der Fig. 4, wobei das

Kugelgelenk in extremer Winkelstellung gezeigt ist,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung ähnlich der Fig. 4, jedoch längs einer Ebene senkrecht zur Ebene der Fig. 4, und

Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 der Fig.6.

Das Kugelgelenk 10 gemäß Zeichnung, das für sich nicht Teil der Erfindung ist, besteht aus einer kaltangeköpften Kugel 12 mit einem vorstehenden Stumpf 1A-, der einstückig an dem einen Ende der kaltangeköpften Kugel ausgebildet ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Kugel 12 umfaßt einen Hauptabschnitt 15 mit einem vergleichsweise großen Durchmesser in nächster Nähe ihrer einstückigen Verbindungsstelle zum Stumpf 14. Die dem Stumpf 14 diametral entgegengesetzte Seite der Kugel 12 weist einen halbkugelförmigen Vorsprung 16 mit einem Durchmesser auf, der im wesentlichen kleiner ist als der Durchmesser des Hauptabschnitts 15 der Kugel, wobei eine im allgemeinen flache ringförmige Schulter 18 den halbkugelförmigen Vorsprung 16 umschließt. Der Hauptabschnitt 15 der Kugel 12 zwischen der Schulter 18 und dem Stumpf 14 weist eine kugelförmige Oberfläche 19 auf. Die Kugel 12 liegt in einem Sockel 20 mit einer Bohrung 22 und einem einstückig ausgebildeten Schaft 26, welcher von einer äußeren Oberfläche des Sockels hervorsteht. Die Bohrung 22 besitzt eine kugelförmige Oberfläche 23, die mit der kugelförmigen Oberfläche 19 des Hauptabschnitts 15 der Kugel 12 eingreifend zusammenpaßt. Die Sockelbohrung 22 divergiert radial in ihrer ErStreckungsrichtung des Stumpfs 14, so daß ein kegelstumpfförmiger Bohrungsendabschnitt 24 ausgebildet wird, der einem nach außen sich erstreckenden kegelstumpfförmigen einstückig ausgebildeten Halteflansch 28 entspricht, über den ein ringförmiger Wulst

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gespannt ist, der vorzugsweise torusförmig, d„h. im Querschnitt im wesentlichen kreisförmig ist« Der Wulst 30 ist einstückig am Endrand einer flexiblen Ölbeständigen Balgdichtung 32 ausgebildet, deren anderer Endrand einen ringförmigen Plansch 34 besitzt, welcher um den Umfang des Stumpfs 14 gespannt ist. Die Balgdichtung 32 besitzt einen flexiblen balgartigen gefalteten röhrenförmigen Abschnitt 35» der sich zwischen dem ringförmigen Endwulst 30 und dem ringförmigen Endflansch 34- erstreckt, so daß bei befestigten Enden der Dichtung 32 die Dichtung in großem Maße gedreht, gespannt und zusammengedrückt werden kann, ohne daß diese beschädigt wird, wie dies in 5 gezeigt ist.

Der Halteflansch 28 wird durch einen Prägevorgang beim entsprechenden Ende des Schmiedeteils hergestellt, welches den Sockel 20 bildet.

Die ßockelbohrung 22 läuft in einer ringförmigen Schulter 36 und einer ringförmigen Lippe 38 aus, welche eine kreisförmige Nut 39 bilden, die eine im allgemeinen scheibenartige Haltekappe 4-0 aufnimmt. Die Haltekappe 40 ist vorzugsweise ein Stanz- oder Prägeteil aus Federstahl, das mit einem mittig angeordneten Hals 41 versehen ist, der ein Gewinde aufweist. Ferner besitzt die Haltekappe 40 eine teilweise kugelförmige Aussparung 42, die in einem Eingriff mit einem halbkugelförmigen Vorsprung 16 der Kugel steht, sowie einen Umfangsflansch. 44, der sich in der Sockelnut 39 erstreckt, und eine Umkehrkrümmung 46, die zwischen der Aussparung 42 und dem Umfangsflansch 44 ausgebildet ist. Der Hals 41 nimmt eine Schmiervorrichtung 48 über ein Gewinde auf.

einen Zusammenbau der das Kugelgelenk 10 bildenden Elemente wird die ringförmige Lippe 38 durch einen Umschlagevorgang ausgebildet und der Umfangsflansch 44 der Haltekappe 40 in der kreisförmigen Nut 39 zwischen der

ringförmigen Schulter 36 und der ringförmigen Lippe 38 festgehalten. Dabei wird der Umfangsflansch 44 der Haltekappe 40, die gewöhnlich scheibenartig oder kergel stumpf förmig ausgebildet ist, zwangsweise, flach gemacht, wie dies bei 46 gezeigt ist, wodurch die Haltekappe 40 aus Federstahl in elastischer Weise in der geeigneten Richtung vorgespannt wird, in der eine Vorspannung auf sämtliche sich in einem Schwenkeingriff befindlichen kugelförmigen Lageroberflächen ausgeübt wird, nämlich auf die teilweise kugelförmige Oberfläche 19 des Hauptabschnitts 15 der Kugel 12, die in einem Eingriff mit der teilweise kugelförmigen Oberfläche 23 der Sockelbohrung 22 steht, und auf die Oberfläche der halbkugelförmigen Aussparung 42 der Haltekappe, die in einem Eingriff mit der Oberfläche des halbkugelförmigen Vorsprungs 16 der Kugel 12 steht.

Die Haltekappe 40 ist ein wirkungsvoller Verschluß und eine wirkungsvolle Abdichtung und verhindert nach einem Zusammenbau ein Eindringen von Fremdgegenständen in das entsprechende Ende des Gockels 20. Der Raum zwischen der ringförmigen Schulter 18 der Kugel 12 und der inneren Fläche der Haltekappe 40 wird mit Fett oder einem anderen Schmiermittel vorgepackt, und in Konstruktionen, die mit einer Schmiervorrichtung 48 gemäß Zeichnung versehen sind, kann der Raum mit Schmiermittel wiederaufgefüllt werden, wenn die vorgepackte Fettfüllung ausgegangen ist. Die Haltekappe 40 wirkt als Zwei-Weg-Dichtung, die nicht nur ein Eindringen von Fremdgegenständen in die Bohrung 22 des Sockels 20 vom entsprechenden Sockelende her verhindert, sondern auch sicherstellt, daß kein Schmiermittel zur Außenseite des Sockels entweicht.

Die Balgdichtung 32 wird montiert, indem sie über dem Stumpf 14 angeordnet wird, wobei das Randende der Balgdichtung, welches mit dem integralen ringförmigen Randwulst 30 versehen ist, in Richtung des kegelstumpfförmi-

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gen nach außen hin erweiterten Halteflansches 28 des entsprechenden Endes der Sockelbohrung 22 weist. Der ringförmige Plansch 34 am Endrand des gefalteten Teils 35 der Balgdichtung kann elastisch gedehnt werden, wobei die innere Oberfläche 50 des ringförmigen Flansches 34- fest an der Umfangsoberfläche des Stumpfes 14 angreift. Das andere Ende des gefalteten Teils 35 der Balgdichtung, das mit dem integrierten ringförmigen Wulst 30 versehen ist, ist über dem Rand des nach außen erweiterten Halteflansches 28 bis hinter den Flanschrand gespannt. Die äußere Wand des Halteflansches 28 besitzt eine umgekehrte Verjüngung 52, d.lio der Durchmesser der Wand nimmt vom Sockelkörper zum Flanschende progressiv zu, was zur Folge hat, daß der ringförmige Wulst 30 der Balgdichtung und der Abschnitt des Balgfaltenteils 35 in unmittelbarer Nachbarschaft zum ringförmigen Wulst in sämtlichen praktischen Fällen buchstäblich über den Rand des Halteflansches 28 gehakt sind und der Rand des gefalteten Teils 35, der mit dem ringförmigen Wulst 30 versehen ist, gewöhnlich auf dem Boden einer krummlinigen Nut 54 liegt, die an der Verbindungsstelle zwischen dem nach außen erweiterten Halteflansch und dem Hauptabschnitt des Sockels 20 ausgebildet ist.

Der Halteflansch 28 kann mit einem im allgemeinen kreisförmigen Rand versehen sein. Er ist jedoch auf dem Umfang bevorzugterweise nicht kreisförmig, beispielsweise elliptisch ausgebildet, und zwar durch entsprechendes Prägen des Halteflansches 28. Ein derartiger Aufbau ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt, wobei Fig. 6 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk 10 mit der Balgdichtung 32 längs des kleineren Durchmessers des elliptischen Umkreises des Flansches 28 darstellt und der Schnitt längs des kleineren Durchmessers im wesentlichen dem in Fig. 4 gezeigten Schnitt entspricht. Der Hauptvorteil der Ausgestaltung eines Halteflansches 28 mit einem nichtkreisförmigen Umkreis ist eine verbesserte Verankerung

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des Endes der Dichtung 32, das mit dem torusförmigen ringförmigen Wulst 30 versehen ist und die Verhinderung jedweder Relativdrehung zwischen Dichtung 32 und Sockel 20.

Die Balgdichtung 32 ist aus einem geeigneten elastischen dehnbaren Material, vorzugsweise aus geformtem Neopren oder Urethan gefertigt und besitzt eine vergleichsweise dünne Wand, wobei der Kaum zwischen dem kegelstumpfförmigen Endabschnitt 24- der Sockelbohrung 22 und der inneren Oberfläche der Balgdichtung 32 vorteilhafterweise mit einem Schmiermittel vorgepackt sein kann. Für ein Nachfüllen der Gelenkanordnung mit Schmiermittel durch die Schmiervorrichtung 4-8 wird genügend Druck durch bekannte Schmiermittelspritzen erzeugt, um das Schmiermittel (Fett) zwischen die Lageroberflächen zu drängen, und zwar durch Ausgleich des Vorspannungsdrucks, der durch die Haltekappe 4-0 hervorgerufen wird, so daß das Schmiermittel auch den Raum innerhalb der Balgdichtung 32 wieder auffüllt. Die Schmiernuten (nicht dargestellt) können beispielsweise auf der kugelförmigen Oberfläche 23 der Sockelbohrung 22 vorgesehen sein, um eine besserp Schmierung der νerschwenkbaren einander eingreifenden Lageroberflachen zu schaffen und eine Schmiermitbelübertragung zum Raum unter der Balgdichtung 32 zu ermöglichen«

Die Balgdichtung sowie die Befestigung dieser Balgdichtung gemäß der Erfindung können auch in Konstruktionen verwendet werden, die anders als das vorstehend beschriebene Kugelgelenk aufgebaut sind.

Claims

Fat en t an ap rü cn e

!Kugelgelenk mit einer Kugel und einem Sockel in gegenseitigem νerschwenkbarem Verschiebungseingriff, wobei die Kugel einen integriert ausgebildeten Stumpf aufweist, der durch das eine Sockelende nach außen vorsteht, dadurch gekennzeichnet , daß das eine Sockelende einen kegelstumpfförmigen Flansch (28) besitzt, der radial in Erstreckungsrichtung des Stumpfs (14) divergiert, und daß ein elastisches röhrenförmiges Glied (52) um den Stumpf (14) angeordnet ist, wobei das eine offene Ende des röhrenförmigen Glieds (32) um den Stumpf gespannt und das andere offene Ende des röhrenförmigen Glieds mit einem integrierten Verstärkungswulst

(30) versehen ist, der sich in elastischer Weise über denjenigen Abschnitt des kegelstumpfförmigen Flansches (28) erstreckt, der den größten Außendurchmesser aufweist.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß ein integrierter ringförmiger Flansch (3*0 am ersten offenen Ende des röhrenförmigen Glieds (32) angeordnet ist.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärkungswulst (30) im wesentlichen torusförmig ist.
4. Kugelgelenk nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet , daß das röhrenförmige Glied (32) als Balg ausgebildet ist,
5. Anordnung mit einem aus einem Gehäuse hervorstehenden langgestreckten Glied, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen kegelstumpfförmigen Flansch (28) umfaßt, der um das langgestreckte Glied ausgebildet ist, so daß dieser in Richtung des langgestreckten Glieds radial divergiert, und daß ein elastisches röhrenförmiges Glied (32) um das langgestreckte Glied angeordnet ist, wobei das eine offene Ende des röhrenförmigen Glieds um das langgestreckte Glied gespannt und das andere offene Ende des röhrenförmigen Glieds mit einem integriert ausgebildeten Verstärkungswulst (30) versehen ist, welcher sich über denjenigen Abschnitt des kegelstumpfförmigen Flansches (28) in elastischer Weise erstreckt, der den größten Außendurchmesser besitzt.
6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß ein integriert ausgebildeter ringförmiger Flansch (34) beim.ersten offenen Ende des röhrenförmigen Glieds (32) angeordnet ist.
7· Anordnung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärkungswulst (30) im wesentlichen torusförmig ist.

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8. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß das röhrenförmige Glied (32) als Balg ausgebildet ist.
9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Plansch einen nichtkreisförmigen Umkreis besitzt.
10,- Verfahren zum Abdichten einer Verbindungsstelle zwisehen einem langgestreckten Glied und einem Gehäuse, aus dem das langgestreckte Glied hervorsteht, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse mit einem kegelstumpfförmigen Plansch (28) ausgebildet wird, der um das langgestreckte Glied verläuft, so daß der Plansch in Erstreckungsrichtung aus dem Gehäuse radial divergiert, und daß ein elastisches offene Enden aufweisendes röhrenförmiges Glied (32) um das langgestreckte Glied derart angeordnet wird, daß das eine offene Ende des röhrenförmigen Glieds um das langgestreckte Glied gespannt ist und das andere offene Ende des röhrenförmigen Glieds über demjenigen Abschnitt des kegelstumpfförmigen Plansches (28) elastisch gespannt, ist und sich über diesen Abschnitt hinauserstreckt, der den größten Außendurchmesser aufweist.
11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das erste offene Ende des röhrenförmigen Glieds (32) mit einem integriert ausgebildeten ringförmigen Plansch (34) versehen wird.
12.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das andere Ende des röhrenförmigen Glieds (32) mit einem integriert ausgebildeten Verstärkungswulst (30) ausgebildet wird.

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13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das röhrenförmige Glied (32) balgartig ausgebildet wird.