Kugelgelenk, sowie Verfahren zur Herstellung eines Gelenkgehäuses

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, beispielsweise für ein Achssystem, für eine Radaufhängung, oder für eine Pendelstütze an einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkgehäuses für ein Kugelgelenk gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.

Die an gattungsgemäße Kugelgelenke gestellten Anforderungen umfassen insbesondere hohe spezifische Belastbarkeit und geringes Lagerspiel sowohl im statischen als auch im dynamischen Belastungsfall sowie geringes Losbrech- bzw. Betriebsdrehmoment, ferner geringen Wartungsbedarf bzw. Wartungsfreiheit möglichst über die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs bzw. Kugelgelenks, eine möglichst geringe Masse und einen geringen Bauraumbedarf. Darüber hinaus soll die Herstellung nach Möglichkeit kostengünstig erfolgen.

Ein derartiges Kugelgelenk ist beispielsweise aus der DE 101 63 147 Al bekannt. Dieses Kugelgelenk weist ein hohlzylinderförmiges Gelenkgehäuse auf, in dessen Innenraum eine Lagerschale aus Kunststoff zur gleitbeweglichen Aufnahme der auf einem Kugelzapfen angeordneten Gelenkkugel eingesetzt ist. Die Lagerschale des in der genannten Schrift offenbarten Kugelgelenks stützt sich dabei in axialer Richtung

des Gelenkgehäuses mittels zweier umlaufender Ringbünde an den Stirnseiten des Gelenkgehäuses ab.

Der erste der beiden umlaufenden Ringbünde ist bei diesem bekannten Kugelgelenk bereits von vorneherein an die Kunststofflagerschale angeformt, während der dem ersten Ringbund gegenüberliegende zweite Ringbund der Lagerschale bei dem bekannten Kugelgelenk aus geometrischen Gründen erst nach dem Einführen der Lagerschale in das Gelenkgehäuse des Kugelgelenks erzeugt wird.

Mit anderen Worten wird beim Zusammenbau des bekannten Kugelgelenks die Lagerschale - zusammen mit dem darin bereits angeordneten Kugelzapfen - in das Gehäuse eingeführt dergestalt, dass sich der erste Ringbund an einer ersten, zumeist kugelzapfenseitigen Stirnfläche des Gehäuses abstützt. Der in Bezug auf den ersten Ringbund auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnete zweite Ringbund wird sodann mittels eines Umformverfährens aus dem zuvor noch überstehenden Ringkragen der Kugelschale erzeugt. Für das Umformen des Ringkragens zum Ringbund schlägt die zitierte Druckschrift thermische Umformung oder Ultraschallumformung vor.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine dergestalt ausgeführte Verankerung der Kunststofflagerschale im Gelenkgehäuse den zunehmenden Anforderungen an Belastbarkeit, Ausfallsicherheit und Witterungsbeständigkeit bei gattungsgemäßen Kugelgelenken nicht immer gerecht wird. Insbesondere kann es dabei über der Lebensdauer des Kugelgelenks hinweg zu einer Lockerung der Kugelschale im Gelenkgehäuse kommen. Auf diese Weise können sodann unerwünschte Relativbewegungen zwischen Gelenkgehäuse und Kugelschale auftreten, die infolge der damit verbundenen Reibung sowie infolge des Eindringens von Verunreinigungen zwischen Kugelschale und Gelenkgehäuse zu einem Verschleiß insbesondere der Kugelschale im Bereich deren Außenumfangs führen können, wodurch das Kugelgelenk schließlich vorzeitig ausfallen kann.

In der genannten Druckschrift DE 101 63 147 Al wird zur Lösung dieser Problematik vorgeschlagen, im Bereich der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses über die gesamte Höhe des Gehäuses Erhebungen und/oder Vertiefungen wie beispielsweise Innenecken, Schneiden oder Riefen anzuordnen. Bei der Montage des Kugelgelenks wird sodarm die gegenüber dem Gelenkgehäuse ein gewisses übermaß aufweisende Kugelschale, die unverändert eine im Wesentlichen zylindrische Außenmantelfläche aufweist, mit der darin enthaltenen Gelenkkugel in den Innenraum des Gelenkgehäuses eingeführt bzw. eingepresst. Bei diesem Einpressvorgang wird die Außenmantelfläche der Kugelschale entsprechend der Ausprägung bzw. Formgebung der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses in einem gewissen Umfang plastisch verformt, wodurch sich eine verbesserte, formschlüssige Verbindung zwischen Gelenkgehäuse und Kugelschale ergibt.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei dergestalt ausgebildeten Gelenkgehäusen mit auf der Innenmantelfläche angeordneten Erhebungen bzw. Vertiefungen zur formschlüssigen Verzahnung mit der Kugelschale nach wie vor Korrosion zwischen der Außenmantelfläche der Kugelschale und der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses auftrat. Wie die Anmelderin festgestellt hat, hegt dies insbesondere darin begründet, dass gerade aufgrund der über die gesamte Höhe des Gelenkgehäuses durchgehenden Erhebungen bzw. Vertiefungen nach wie vor Wasser bzw. Verschmutzungen zwischen Kugelschale und Gelenkgehäuse eindringen konnte.

Auch die an beiden Enden des Gelenkgehäuses stirnseitig angeordneten Ringbünde der Kugelschale können dies nicht gänzlich verhindern. Dies hängt einerseits damit zusammen, dass eine genügende axiale Vorspannung der Kugelschale im Gelenkgehäuse - nach der Umformung des überstehenden Ringkragens der Kugelschale zum Ringbund - nicht immer gewährleistet werden kann. Andererseits hängen diese Undichtigkeiten zwischen Kugelschale und Gelenkgehäuse, wie die Anmelderin herausgefunden hat, insbesondere damit zusammen, dass aufgrund der im Gelenkgehäuse auf dessen gesamte Höhe angeordneten Erhebungen bzw. Vertiefungen

oftmals eine nicht mehr ausreichend große und glatte stirnseitige Anlagefläche für den entsprechenden Ringbund der Kugelschale zur Verfügung steht.

Auch wird die Qualität der häufig mittels Ultraschall erfolgenden Umbördelung des Ringkragens der Kugelschale zum Ringbund aufgrund der bis zu beiden Stirnseiten des Gelenkgehäuses durchgehenden Vertiefungen bzw. Erhebungen auf der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses potentiell beeinträchtigt, was die Verankerung der Kugelschale im Gelenkgehäuse sowie die Dichtigkeit des Spalts zwischen Gelenkgehäuse und Kugelschale ebenfalls beeinträchtigen kann.

Ein weiterer bei den aus dem genannten Stand der Technik bekannten Kugelgelenken auftretender nachteiliger Effekt der auf der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses angeordneten durchgehenden Erhebungen bzw. Vertiefungen liegt darin, dass diese Erhebungen bzw. Vertiefungen im Stand der Technik erst nachträglich an dem zuvor gefertigten Gelenkgehäuse, beispielsweise mittels Prägen oder Räumen, angebracht werden.

Bei dieser nachträglichen Erzeugung der Erhebungen bzw. Vertiefungen entstehen häufig, entweder aufgrund von Ungenauigkeiten und Toleranzen des nachträglichen Arbeitsgangs, oder aber aufgrund bereits bei der Herstellung des Rohlings für das Gelenkgehäuse aufgetretener unterschiedlicher Materialanhäufungen, entlang des Umfangs des Gelenkgehäuses unterschiedlich hohe Erhebungen bzw. unterschiedlich tiefe Vertiefungen auf der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses. Derartige unterschiedliche Erhebungen oder Vertiefungen bzw. Unrundheiten des Gelenkgehäuses können sodann zu einer ungleichmäßigen bzw. erhöhten radialen Vorspannung zwischen Kugelschale und Gelenkkugel des Kugelgelenks führen.

Auch dies hat - neben der damit verbundenen Schwergängigkeit des Kugelgelenks - wieder einen erhöhten Gelenkverschleiß und damit eine Reduktion der Lebensdauer des Kugelgelenks zur Folge, bzw. bringt die Gefahr des vorzeitigen Versagens des

Kugelgelenks mit sich, die insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen beispielsweise am Kraftfahrzeug nicht in Kauf genommen werden kann.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass eine dergestalt mittels durchgehender Erhebungen bzw. Vertiefungen im Gelenkgehäuse fixierte Kunststofflagerschale die heute bestehenden Anforderungen an Kugelgelenke bezüglich Einhaltung der vorgesehenen Reibmomente und Lebensdauerforderungen oft nicht mehr erfüllen kann. Dies ist umso mehr dann der Fall, wenn während des Einsatzes derartiger Kugelgelenke weitere belastende Einflüsse wie beispielsweise starke Vibrationen, aggressive Medien und/oder Abrasivstoffe wie Schmutz- oder Sandpartikel auf das ^" Kugelgelenk einwirken.

Mit diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kugelgelenk zu schaffen, das die genannten Nachteile überwindet. Das Kugelgelenk soll dabei insbesondere eine gute Verankerung der Kunststofflagerschale im Gelenkgehäuse mit einer besseren Einhaltung der vorgesehenen Gelenkvorspannung bzw. der vorgesehenen Reibmomente zwischen Gelenkkugel und Kugelschale sowie mit einer besseren Langzeit-Dichtigkeit des Spalts zwischen Gelenkgehäuse und Kugelschale ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Kugelgelenk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, bzw. durch ein Herstellungsverfahren für ein Gelenkgehäuse eines Kugelgelenks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.

Das Kugelgelenk gemäß der Erfindung weist dabei in an sich zunächst bekannter Weise ein im Wesentlichen ringförmiges Gelenkgehäuse auf, in dessen im Wesentlichen zylinderförmigem Innenraum eine Kugelschale anordenbar ist. In der Kugelschale ist die Kugel eines Kugelzapfens gleitbeweglich aufnehmbar. Ferner weist das Gelenkgehäuse im Bereich seiner Innenmantelfläche angeordnete Erhebungen und/oder Vertiefungen auf, die zur formschlüssigen Verzahnung zwischen Gelenkgehäuse und Kugelschale dienen.

Erfindungsgemäß zeichnet sich das Kugelgelenk jedoch dadurch aus, dass die Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses in gelenkgehäuseaxialer Richtung in zumindest zwei separate Funktionsabschnitte unterteilt ist. Dabei ist die Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses im Bereich eines gehäusedeckelseitigen Funktionsabschnitts glatt zylindrisch ausgebildet. Gleichzeitig sind Erhebungen und/oder Vertiefungen lediglich im Bereich eines kugelzapfenseitigen Funktionsabschnitts der Gelenkgehäuse- Innenmantelfläche angeordnet.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das Gelenkgehäuse im Bereich des axialen Auslaufs seiner Innenmantelfläche auf der dem Kugelzapfen abgewandten bzw. dem Gelenkgehäusedeckel zugewandten Seite zylindrisch glatt ist und in diesem Bereich keinerlei Erhebungen bzw. Vertiefungen aufweist. Hierdurch wird bei der Montage des Kugelgelenks nicht nur eine bessere und exaktere Führung und Positionierung der Kugelschale im Gelenkgehäuse erreicht, sondern es wird insbesondere auch eine bessere und vollflächigere Anlage des zumeist durch Ultraschallbördelung erzeugten gehäusedeckelseitigen Ringbundes der Kugelschale erzielt. Gleichzeitig wird durch die in dem weiteren, kugelzapfenseitigen Funktionsbereich angeordneten Erhebungen bzw. Vertiefungen der Irmenmantelfläche des Gelenkgehäuses weiterhin eine gute formschlüssige Verzahnung zwischen der Außenmantelfläche der Kugelschale und der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses sichergestellt.

Der nach wie vor vorhandene Auslauf der Erhebungen bzw. Vertiefungen des kugelzapfenseitigen Funktionsbereichs in die kugelzapfenseitige Stirnseite des Gelenkgehäuses ist bezüglich der Dichtigkeit des Spalts zwischen Gelenkgehäuse und Kugelschale dabei unproblematisch. Dies hängt insbesondere damit zusammen, dass der kugelzapfenseitige Spalt zwischen Gelenkgehäuse und Kugelschale durch den zumeist dort angeordneten gelenkseitigen Wulst des Dichtungsbalgs des Kugelgelenks zusätzlich gegen das Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Verunreinigungen abgedichtet und geschützt wird.

Die Erfindung lässt sich zunächst einmal verwirklichen unabhängig davon, wie die Erhebungen bzw. Vertiefungen in dem kugelzapfenseitigen Funktionsabschnitt ausgeformt und angeordnet sind, solange die Geometrie der Erhebungen bzw. Vertiefungen eine sichere und insbesondere drehfeste Verankerung der Kugelschale im Gelenkgehäuse erlaubt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch die Gelenkgehäuse-Innerunantelfläche mit den Erhebungen bzw. Vertiefungen im Bereich des kugelzapfenseitigen Funktionsabschnitts im Wesentlichen prismatisch ausgeformt. Dabei fallen Gelenkgehäuseachse und Höhe des durch die Gelenkgehäuse- Innenmantelfläche im Bereich des kugelzapfenseitigen Funktionsabschnitts gebildeten gedachten Prismas zusammen, bzw. sind parallel zueinander.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Erhebungen bzw. Vertiefungen sich achsparallel über die gesamte Länge des kugelzapfenseitigen Funktionsabschnitts erstrecken und dabei einen unveränderlichen Querschnitt aufweisen. Auf diese Weise werden Hiαterschnitte im Bereich der Erhebungen bzw. Vertiefungen vermieden, und das Gelenkgehäuse kann nach der vorzugsweise durch Kaltfließpressen erfolgten Fertigung leicht entformt werden.

Gemäß weiterer, ebenfalls besonders bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ist die Grundform der Gelenkgehäuse-Innenmantelfläche im Bereich des kugelzapfenseitigen Funktionsabschnitts im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wobei auf der Gelenkgehäuse-Innenmantelfläche eine Vielzahl von schneidenartigen Erhebungen angeordnet bzw. eine Vielzahl von entsprechenden Vertiefungen eingebracht sind.

Schneidenartige Erhebungen sind insofern vorteilhaft, als auf diese Weise eine besonders gute Verdrehsicherung aufgrund der sicheren plastischen Verformung der Außenmantelfläche der Kugelschale durch die schneidenartigen Erhebungen erreicht wird. Schneidenförmige Vertiefungen hingegen führen zu einer besonders geringen

plastischen Verformung der Kugelschale beim Einpressen, in die öffnung des Gelenkgehäuses. Ferner wird die vorgesehene Vorspannkraft des Kugelgelenks auf diese Weise besonders exakt eingehalten, und es ergibt sich eine besonders sichere, flächige Abstützung der Kugelschale bei großen radialen Kräften.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines im Wesentlichen ringförmigen Gelenkgehäuses für ein Kugelgelenk mittels Fließpressen. Dabei weist das Gelenkgehäuse im Bereich seiner Innenmantelfläche angeordnete Erhebungen und/oder Vertiefungen auf, die zur Verzahnung mit der Oberfläche einer im Gelenkgehäuse anzuordnenden Kugelschale dienen.

Erfindungsgemäß zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass die Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses im Bereich eines gehäusedeckelseitigen Funktionsabschnitts glatt zylindrisch ausgebildet ist, während die Erhebungen und/oder Vertiefungen lediglich im Bereich eines kugelzapfenseitigen Funktionsabschnitts der Gelenkgehäuse- Innenmantelfläche angeordnet sind. Zudem werden beide Funktionsabschnitte im Rahmen eines einzigen Fließpressvorgangs erzeugt.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere nicht nur die Grundform des Gelenkgehäuses durch einen Fließpressvorgang erzeugt wird, sondern dass in ein und demselben Fließpressvorgang gleichzeitig auch die Erhebungen bzw. Vertiefungen auf der Irmenmantelfläche des Gelenkgehäuses erzeugt werden. Auf diese Weise lassen sich die Erhebungen bzw. Vertiefungen geometrisch sehr viel exakter fertigen, als dies beim Stand der Technik der Fall ist, wo die Erhebungen bzw. Vertiefungen durch einen nachträglichen Prägebzw. Räumvorgang in das zuvor gefertigte Gelenkgehäuse eingebracht werden. Denn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die maßliche Genauigkeit der Erhebungen bzw. Vertiefungen an der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses im Wesentlichen nur noch durch das Fließpresswerkzeug bestimmt, welches jedoch mit sehr geringen Toleranzen gefertigt werden kann.

In demselben Fließpressvorgang wird ferner nicht nur die Grundform des Gelenkgehäuses sowie der die Erhebungen bzw. Vertiefungen aufweisende kugelzapfenseitige Funktionsabschnitt des Gelenkgehäuses gefertigt, sondern gleichzeitig auch noch der glatt zylindrische gehäusedeckelseitige Funktionsabschnitt, der zur weiter verbesserten Zentrierung der Kugelschale im Gelenkgehäuse sowie insbesondere zur besseren Abdichtung des Spalts zwischen Kugelschale und Gelenkgehäuse dient.

Der glatt zylindrische, gehäusedeckelseitige Funktionsabschnitt des Gelenkgehäuses führt bei der Montage des Kugelgelenks somit nicht nur zu einer besseren und exakteren Führung und Positionierung der Kugelschale im Gelenkgehäuse, sondern erlaubt auch eine bessere und voUflächigere Anlage des im Allgemeinen durch Ultraschallbördelung erzeugten gehäusedeckelseitigen Ringbundes der Kugelschale.

Durch die in dem kugelzapfenseitigen Funktionsbereich angeordneten Erhebungen bzw. Vertiefungen an der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses wird gleichzeitig die formschlüssige Verzahnung zwischen der Außenmantelfläche der Kugelschale und der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses sichergestellt.

Bevorzugt ist dabei die Gelenkgehäuse-Innenmantelfläche, mit den Erhebungen bzw. Vertiefungen im Bereich des kugelzapfenseitigen Funktionsabschnitts, im Wesentlichen prismatisch ausgeformt, wobei Gelenkgehäuseachse und Höhe des Prismas parallel sind bzw. zusammenfallen.

Dadurch werden im Bereich der Erhebungen bzw. Vertiefungen Hinterschnitte in Entformungsrichtung vermieden, und das Gelenkgehäuse kann nach der durch Kaltfließpressen erfolgten Fertigung leicht aus der Fließpressform entfernt werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Kugelgelenk gemäß dem Stand der

Technik im Längsschnitt vor der Ultraschallbördelung;

Fig. 2 in einer Figur 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht das

Kugelgelenk gemäß Figur 1 nach der Ultraschallbördelung;

Fig. 3 in schematischer Darstellung das Gelenkgehäuse eines Kugelgelenks gemäß dem Stand der Technik im Längsschnitt;

Fig. 4 in einer Figur 3 entsprechenden Darstellung und Ansicht einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gelenkgehäuse gemäß Figur 3;

Fig. 5 in schematischer Darstellung das Gelenkgehäuse gemäß Figur 3 und 4 in der Draufsicht;

Fig. 6 in einer Figur 5 entsprechenden Darstellung und Ansicht einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gelenkgehäuse gemäß Figur 5;

Fig. 7 in einer Figur 3 entsprechenden Darstellung und Ansicht ein

Gelenkgehäuse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 in einer Figur 4 entsprechenden Darstellung und Ansicht einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gelenkgehäuse gemäß Figur 7;

Fig. 9 in einer Figur 5 entsprechenden Darstellung und Ansicht das

Gelenkgehäuse gemäß Figur 7 und 8 in der Draufsicht;

Fig. 10 in einer Figur 6 entsprechenden Darstellung und Ansicht einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gelenkgehäuse gemäß Figur 9; und

Fig. 11 in einer schematischen isometrischen Darstellung einen Ausschnitt aus einem Gelenkgehäuse gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Figur 1 und 2 zeigen jeweils in schematischer Schnittdarstellung den Gehäusebereich eines Kugelgelenks gemäß dem Stand der Technik. Dabei befindet sich in der Darstellung der Figur 1 die aus Kunststoff bestehende Kugelschale 1 mit der darin angeordneten Gelenkkugel 2 des Kugelzapfens noch im ursprünglichen, nicht gebördelten Zustand mit dem über das Gelenkgehäuse 3 hinausragenden. Ringkragen 4, während in der Darstellung der Figur 2 der Ringkragen mittels Ultraschallelektrode zum Ringbund 5 umgebördelt wurde.

Man erkennt, dass der nur teilweise dargestellte Dichtungsbalg 6 des Kugelgelenks, verstärkt durch die Ringfeder 7, den kugelzapfenseitigen ringförmigen Spalt zwischen Gelenkgehäuse 3 und Kugelschale 1 optimal gegen eindringende Feuchtigkeit bzw. Verunreinigungen abdichtet und schützt. Dahingegen ist der gehäusedeckelseitige Ringspalt 8 zwischen Gelenkgehäuse 3 und Kugelschale 1 weitgehend ungeschützt den Umgebungseinflüssen ausgesetzt, weshalb es bei den gattungsgemäßen Kugelgelenken gemäß dem Stand der Technik in diesem Bereich zum Eindringen von Fremdstoffen bzw. Verunreinigungen kommen kann, mit den eingangs beschriebenen nachteiligen Auswirkungen bezüglich der Lebensdauer des Kugelgelenks.

Aus den Figur 3 bis 6 geht der Aufbau des Gelenkgehäuses 3 des aus dem Stand der Technik bekannten Kugelgelenks gemäß Figur 1 und 2 vergrößert und weiter verdeutlicht hervor. Man erkennt insbesondere, dass die InnenmanteMäche 9 des Gelenkgehäuses 3 mit kleinen schneidenförmigen Erhebungen 10 versehen ist, wodurch sich zunächst einmal eine effektive Verdrehsicherung zwischen dem Gelenkgehäuse 3 und der darin einzupressenden Kugelschale 1 ergibt.

Zusätzlich weist das dargestellte, aus dem Stand der Technik bekannte Kugelgelenk im Bereich der gehäusedeckelseitigen Stirnseite 11 des Gelenkgehäuses 3 eine Anzahl von regelmäßig entlang des Umfangs verteilten pyramidenförmigen Einprägungen 12 auf, die ebenfalls der weiteren Verbesserung der Verdrehsicherung zwischen Gelenkgehäuse 3 und Kugelschale 4 dienen. Diese beiden Maßnahmen - also die schneidenförmigen Erhebungen 10 und die pyramidenförmigen Einprägungen 12 des Gelenkgehäuses 3 - führen jedoch zu der eingangs beschriebenen Problematik, dass hierdurch die Dichtigkeit

insbesondere im Bereich der gehäusedeckelseitigen Stirnfläche 11 des Gelenkgehäuses 3 gegenüber dem dort bei 8, vgl. Figur 2, anliegenden Ringbund 5 der Kugelschale 1 beeinträchtigt ist.

Dies führt dazu, dass Fremdstoffe, Wasser bzw. Verunreinigungen im. Bereich des gehäusedeckelseitigen Spalts 8 zwischen Gelenkgehäuse 3 und Kugelschale 1 erleichterten Zugang finden, was wie beschrieben zum vorzeitigen Ausfall des Kugelgelenks führen kann.

Demgegenüber weist ein erfindungsgemäß gestaltetes Kugelgelenk mit einem Gelenkgehäuse 3 gemäß Figur 7 bis 10, bzw. mit einem Gelenkgehäuse 3 gemäß Figur 11, verbesserte Eigenschaften insbesondere bezüglich der Dichtigkeit des gehäusedeckelseitigen Spalts 8 zwischen Gelenkgehäuse 3 und Kugelschale 1 auf.

Man erkennt, dass das Gelenkgehäuse 3 gemäß Figur 7 bis 10, wie auch das Gelenkgehäuse 3 gemäß Figur 11, jeweils zwei in gelenkgehäuseaxialer Richtung unterschiedliche Funktionsabschnitte 13 bzw. 14 aufweist. Dabei dient der zeichnungsbezogen untere, im Allgemeinen kugelzapf enseitige Funktionsabschnitt 13, ähnlich wie die gesamte Innenmantelfläche 9 des Gelenkgehäuses 3 gemäß Figur 3 bis 6, anhand von schneidenförmigen Erhebungen 10 (Figur 7 bis 10) bzw. anhand von schneidenförmigen Einprägungen 15 (Figur 11] ebenso wieder der wirksamen Verdrehsicherung zwischen dem Gelenkgehäuse 3 und der darin einzupressenden Kugelschale 1 vorzugsweise aus Kunststoff.

Zusätzlich weisen jedoch die Gelenkgehäuse 3 gemäß Figur 7 bis 11 jeweils einen weiteren Funktionsabschnitt 14 auf. Dieser zeichnungsbezogen obere, im Allgemeinen gehäusedeckelseitig angeordnete Funktionsabschnitt 14 des Gelenkgehäuses 14 ist im Wesentlichen glatt zylindrisch ausgebildet und dient damit einerseits der besonders exakten Aufnahme und Zentrierung der hier nicht eigens dargestellten Kugelschale 1 im Gelenkgehäuse 3. Andererseits wird mit dem glatt zylindrischen Funktionsabschnitt 14 die beim Stand der Technik vorhandene Problematik der Beeinträchtigung der Dichtigkeit des gehäusedeckelseitigen Spalts 8 zwischen Kugelschale 1 und Gelenkgehäuse 3 entschärft bzw. eliminiert.

Denn die Kugelschale 1 kann dank des glatt zylindrischen Funktionsabschnitts 14 zunächst einmal auf ihrem gesamten Umfang nunmehr vollflächig und damit dicht an diesem Funktionsabschnitt 14 der Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses 3 anliegen. Ferner ergibt sich auch eine glatte, ungestörte und breite stirnseitige Anlagefläche 16 für den umgebördelten, gehäusedeckelseitigen Ringkragen bzw. Ringbund 5, vgl. Figur 2, wodurch sich die Dichtigkeit des gehäusedeckelseitigen Spalts 8 zwischen Kugelschale 1 und Gelenkgehäuse 3 weiter verbessern lässt.

Da gemäß der Erfindung beide Funktionsabschnitte 13 und 14, also sowohl der kugelzapfenseitige Funktionsabschnitt 13 mit den schneidenförmigen Erhebungen 10 bzw. Einprägungen 15, als auch der gehäusedeckelseitige Funktionsabschnitt 14 mit der dort glatt zylindrischen Innenmantelfläche des Gelenkgehäuses 3, in ein und demselben Fließpresswerkzeug und bei ein und demselben Fließpressvorgang erzeugt werden, ist zudem stets gewährleistet, dass die schneidenförmigen Erhebungen 10 bzw. Einprägungen 15 maßlich exakt der Vorgabe entsprechen und zudem exakt konzentrisch zur Innenmantelfläche 13, 14 des Gelenkgehäuses angeordnet sind.

Auf diese Weise ergibt sich eine äußerst geringe Streuungsbreite bezüglich der beim Einpressen der Kugelschale 1 in das Gelenkgehäuse 3 resultierenden Vorspannkräfte im Kugelgelenk, womit auch die zwischen Gelenkkugel 2 und Kugelschale 1 auftretenden Reibmomente exakt und reproduzierbar gemäß der konstruktiven Vorgabe eingestellt werden können.

Das Gelenkgehäuse 3 gemäß Figur 11 unterscheidet sich von dem Gelenkgehäuse 3 gemäß Figur 7 bis 10 im Wesentlichen lediglich dadurch, dass - anstelle der bei dem Gelenkgehäuse 3 gemäß Figur 7 bis 10 vorhandenen schneidenförmigen Erhebungen 10 im Bereich des kugelzapfenseitigen Funktionsabschnitts 13 - bei dem Gelenkgehäuse 3 gemäß Figur 11 in demselben Bereich 13 stattdessen schneidenförmige Vertiefungen 15 bzw. Einprägungen 15 angeordnet sind.

Auf diese Weise lässt sich die Kugelschale 1 unter besonders geringen plastischen Verformungen in die öffnung des Gelenkgehäuses 3 einpressen. Ferner lässt sich die vorgesehene Vorspannkraft des Kugelgelenks bei dieser Ausführungsform besonders exakt einhalten, und es ergibt sich eine besonders sichere, flächige Abstützung der Kugelschale 1 mit geringster auf die Kugelschale 1 einwirkender Kerbwirkung, insbesondere bei auftretenden großen radialen Kräften.

Im Ergebnis wird damit deutlich, dass mit der Erfindung ein Kugelgelenk bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung geschaffen wird, durch das sich gegenüber dem Stand der Technik maßgebliche Vorteile aufgrund einer verbesserten Verankerung der Kunststofflagerschale im Gelenkgehäuse, bei gleichzeitiger Verbesserung der Dichtigkeit des Spalts zwischen Gelenkgehäuse und Kugelschale ergeben. Auch mit den erfindungsgemäß genauer reproduzierbaren Toleranzen bezüglich der Gelenkvorspannung bzw. bezüglich der vorgesehenen Reibmomente zwischen Gelenkkugel und Kugelschale werden Verbesserungen in Bezug auf Ausfallsicherheit und Lebensdauer des Kugelgelenks erreicht. Dabei werden jedoch gleichzeitig die Herstellungskosten für das Kugelgelenk nicht erhöht, sondern es ergibt sich aufgrund der Integration zuvor separater Arbeitsgänge sogar vielmehr ein nicht unerhebliches Potenzial zur Kostenreduktion.

Die Erfindung leistet somit einen wichtigen Beitrag hinsichtlich qualitativer und konstruktiver Verbesserungen bei Kugelgelenken, insbesondere von Kugelgelenken am Kraftfahrzeug, beispielsweise für Pendelstützen, sowie hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit solcher Kugelgelenke gegenüber Umgebungsemwirkungen. Auf diese Weise können dank der Erfindung die anwenderseitig permanent steigenden Anforderungen an gattungsgemäße Kugelgelenke besser erfüllt werden, ohne dass damit jedoch Kostensteigerungen in Herstellung und Montage der Kugelgelenke verbunden wären.

Bezugszeichenliste

1 Kugelschale

2 Gelenkkugel

3 Gelenkgehäuse

4 Ringkragen

5 Ringbund

6 Elastomerbalg

7 Ringfeder

8 Spalt

9 Innenmantelfläche

10 Schneidenförmige Erhebung

11 Stirnfläche

12 Pyramidenförmige Einkerbung

13 Innenmantelflächen-Funktionsbereich

14 Innenmantelflächen-Funktionsbereich

15 Schneidenförmige Einprägung

16 Stirnfläche