Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem Gehäuse, einem Kugelzapfen, der einen Kugelkopf aufweist, der im Gehäuse gelagert ist, und mit einem Dichtungsbalg, der einen ringförmigen gehäuseseitigen Anschlussbereich aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks.

Kugelgelenke weisen häufig einen Dichtungsbalg auf, der das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Kugelgelenkgehäuse verhindert. Der Dichtungsbalg ist schlauchartig ausgebildet und mit einem kugelzapfenseitigen Anschlussbereich dicht am Kugelzapfen montiert, sodass das Eindringen von Feuchtigkeit oder Schmutz verhindert ist. Mit einem zweiten, gehäuseseitigen Anschlussbereich ist der Dichtungsbalg dicht am Gehäuse befestigt. Die Befestigung erfolgt üblicherweise über einen Spannring oder einen Krallenring, der den gehäuseseitigen Anschlussbereich in Umfangsrichtung umschließt und diesen gegen einen ringförmigen Bereich des Gehäuses klemmt. Die Montage solcher Spannringe oder Krallenringe ist aber sehr aufwendig. Zudem ist die Haltefunktion dieser Spann- oder Krallenringe häufig nicht ausreichend.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kugelgelenk mit einem Dichtungsbalg bereitzustellen, das eine verbesserte Abdichtung sowie eine bessere Halte- Wirkung des Dichtungsbalgs bereitstellt. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kugelgelenks bereitzustellen.

Zur Lösung der Aufgabe ist bei einem Kugelgelenk der eingangs genannten Art am Gehäuse ein ringförmiger Kanal vorgesehen, in dem der gehäuseseitige Anschlussbereich aufgenommen ist, wobei der äußere Radius des Kanals am Kanalboden größer ist als der äußere Radius am freien Ende des Kanals. Des Weiteren ist am gehäuseseitigen Anschlussbereich des Dichtungsbalgs zumindest ein Halteelement aus einem steifen Material vorgesehen, das insbesondere in einer Draufsicht in Längsrichtung des Kugelzapfens zumindest teilweise vom freien Rand des Kanals überdeckt wird. Die Klemmung bzw. die Befestigung des Dichtungsbalgs am Gehäuse erfolgt erfindungsgemäß im Wesentlichen durch Formschluss oder Klemmung des gehäuseseitigen Anschlussbereichs im Kanal. Dieser Kanal ist ringförmig ausgebildet und an einer axialen Stirnseite geöffnet, sodass dieser den ring- förmigen Anschlussbereich des Dichtungsbalgs aufnehmen kann. Durch das Halteelement, das am Dichtungsbalg vorgesehen ist, wird eine zusätzliche Haltekraft bereitgestellt, indem dieses so angeordnet ist, dass es aufgrund der Überdeckung mit dem freien Rand des Kanals nicht in Längsrichtung aus dem Kanal herausgezogen werden kann. Der Anschlussbereich des Dichtungsbalgs wird bei Zugbelastung in Längsrichtung zusätzlich zwischen Halteelement und Kanal geklemmt und somit an einem Herausziehen gehindert. Dadurch ist eine verbesserte Haltekraft gegeben. Zudem ist durch den Kanal eine Labyrinthdichtung bereitgestellt, durch die der potentielle Fließweg für Flüssigkeiten durch den Anschlussbereich verlängert ist, sodass eine bessere Abdichtung des Dichtungsbalgs erfolgt. Darüberhinaus ist die wirksame Dichtfläche gegenüber dem Stand der Technik wesentlich vergrößert.

Das Halteelement ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und verläuft in Umfangsrichtung um den gehäuseseitigen Anschlussbereich. Dadurch ist umlaufend eine Überdeckung mit dem freien Rand des Kanals sichergestellt, sodass das Halteelement auch durch eine Verschiebung quer zur Längsrichtung nicht aus dem Kanal herausgezogen werden kann. „Ringförmig umlaufend" bedeutet hier, dass das Halteelement ringförmig im Kanal verläuft, wobei dieses auf der Innenseite oder der Außenseite des ringförmigen Anschlussbereichs angeordnet sein kann. Insbesondere ist der äußere Radius des Halteelements größer als der äußere Radius am freien Rand des Kanals, sodass ein Herausziehen des Halteelements aus dem Kanal sicher ausgeschlossen ist.

Der Haltering kann beispielsweise ein Spannring sein, der elastisch nachgeben kann, sodass dieser eine zusätzliche Klemmwirkung durch diese Federwirkung bereitstellen kann. Zudem kann dieser durch die Federwirkung elastisch verformt werden, sodass eine bessere Anpassung des Halteelements an die Form des Kanals bzw. des Dichtungsbalgs möglich ist.

Es ist auch möglich, dass mehrere Halteelemente vorgesehen sind, die verteilt am Anschlussbereich angeordnet sind, wobei durch die Anordnung der Halteelemente eine verbesserte Haltewirkung erzielt werden kann. Insbesondere können die Halteelemente in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein.

Das Halteelement kann alternativ auf der Innenseite oder der Außenseite des gehäuseseitigen Anschlussbereichs des Dichtungsbalgs vorgesehen sein. Durch eine Anordnung auf der Innenseite wird beispielsweise keine zusätzliche Klemmwirkung auf den Anschlussbereich ausgeübt, sodass dieser nicht gequetscht wird. Eine Anordnung auf der Außenseite ermöglicht dagegen eine zusätzliche Klemmwirkung, durch die eine zusätzliche Haltekraft bereitgestellt werden kann.

Zur Aufnahme des Halteelements kann beispielsweise auf der Innenseite oder der Außenseite des gehäuseseitigen Anschlussbereichs eine Nut vorgesehen sein, in der das Halteelement angeordnet ist. Dadurch ist eine formschlüssige Verbindung des Dichtungsbalges in Längsrichtung des Kugelzapfens hergestellt, sodass bei einer Zugbelastung des Dichtungsbalgs aus dem Kanal das Halteelement nicht vom Dichtungsbalg abrutschen kann.

Es ist auch denkbar, dass das Halteelement stoffschlüssig oder formschlüssig mit dem Dichtungsbalg verbunden ist. Insbesondere kann das Halteelement im Dichtungsbalg angeordnet sein, beispielsweise durch Einspritzen, Vulkanisieren oder andere bekannte Verbindungsarten.

Um den Dichtungsweg zu verlängern und um den Dichtungsbalg am Gehäuse zu positionieren, kann am Dichtungsbalg ein radial abstehender Steg vorgesehen sein, der in Längsrichtung des Kugelzapfens, also bezüglich des Kanals in axialer Richtung, am freien Rand des Kanals anliegt. Insbesondere kann der Steg in Umfangsrichtung umlaufend am Dichtungsbalg vorgesehen sein.

Das Halteelement ist aus einem Material hergestellt, das steifer ist als Material des Dichtungsbalgs. Das Material kann beispielsweise Metall, Kunststoff oder Gummi mit einer größeren Härte als derjenigen des Material des Dichtungsbalges sein.

Vorzugsweise ist das Gehäuse einstückig mit dem Kanal ausgebildet, wodurch eine stabilere Verbindung zwischen Kanal und Gehäuse und somit zwischen Dichtungsbalg und Gehäuse hergestellt ist. Außerdem ergeben sich dadurch geringere Herstellungskosten.

Das Gehäuse ist beispielsweise aus Blech hergestellt und der Kanal durch Umformen des Blechs gebildet. Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist: Es wird ein Gehäuse mit einem Kanal bereitgestellt, der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und an einer axialen Seite offen ist. Der Kugelzapfen wird im Gehäuse positioniert. Dann wird der Dichtungsbalg mit dem gehäuseseitigen Anschlussbereich im Kanal des Gehäuses positioniert. Anschließend wird die radial äußere Wand des Kanals umgeformt, sodass der äußere Radius des Kanals am Kanalboden größer ist als der äußere Radius am freien Rand des Kanals, und das Halteelement insbesondere in einer Draufsicht in Längsrichtung des Kugelzapfens zumindest teilweise vom freien Rand des Kanals überdeckt wird.

Der Dichtungsbalg bzw. der gehäuseseitige Anschlussbereich des Dichtungsbalgs kann mit dem Halteelement widerstandsfrei in den im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Kanal eingeführt und in diesem positioniert werden. Erst wenn die endgültige Position des Dichtungsbalges 18 bzw. des gehäuseseitgen Anschlussbereichs 20 erreicht ist, wird der Kanal so umgeformt, dass eine stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Anschlussbereich hergestellt ist, wodurch dieser nicht aus dem Kanal herausgezogen werden kann.

Der Dichtungsbalg ist beispielsweise am Kugelzapfen vormontiert, sodass der Dichtungsbalg gemeinsam mit dem Kugelzapfen montiert werden kann.

Das Umformen des Kanals kann durch einen Stempel erfolgen, der in Längsrichtung des Kugelzapfens gegen das Gehäuse verschoben wird, wobei der Stempel insbesondere ein konusförmiges Ende aufweist, das das freie Ende des Kanals radial nach innen verformt und dadurch das freie Ende des Kanals verengt.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen: - Figur 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks,

- Figur 2 eine Detailansicht des Kugelgelenks aus Figur 1 ,

- Figur 3 einen ersten Montageschritt des Kugelgelenks aus Figur 1 ,

- Figur 4 einen zweiten Montageschritt des Kugelgelenks aus Figur 1 , - Figur 5 einen dritten Montageschritt des Kugelgelenks aus Figur 1 ,

- Figur 6 einen vierten Montageschritt des Kugelgelenks aus Figur 1 ,

- Figur 7 eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform eines Dichtungsbalges für ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk, und

- Figur 8 eine Schnittansicht durch den gehäuseseitigen Anschlussbereich des Dichtungsbalges aus Figur 7.

In Figur 1 ist ein Kugelgelenk 10 mit einem Gehäuse 12 gezeigt, in dem ein Kugelzapfen 14 mit einem Kugelkopf 16 gelagert ist. Das Kugelgelenk 10 weist des Weiteren einen Dichtungsbalg 18 auf, der mit einem gehäuseseitigen Anschlussbereich 20 dicht am Gehäuse 12 befestigt ist und mit einem kugel- zapfenseitigen Anschlussbereich 22 umlaufend dicht am Kugelzapfen 14 anliegt. Der Dichtungsbalg 18 verhindert das Eindringen von Schmutz und Wasser in das Gehäuse 12, sodass eine reibungsarme Lagerung des Kugelkopfs 16 an einer Gleitfläche 24 des Gehäuses 12 möglich ist.

Sowohl der gehäuseseitige Anschlussbereich 20 wie auch der kugelzapfen- seitige Anschlussbereich 22 sind ringförmig ausgebildet und umschließen den Kugelzapfen 14 in Umfangsrichtung.

Der kugelzapfenseitige Anschlussbereich 22 wird durch einen Sicherungsring 26 umlaufend gegen den Kugelzapfen 14 gedrückt, sodass dieser dicht am Kugelzapfen 14 anliegt. Zur Aufnahme des gehäuseseitigen Anschlussbereichs 20 ist am Gehäuse 12 ein ringförmiger Kanal 28 vorgesehen, der einstückig mit dem Gehäuse 12 ausgebildet ist. Wie in den Figuren 1 und 2 zu sehen ist, ist der Kanal 28 an einer vom Gehäuse 12 wegweisenden Stirnseite 30 offen, sodass der Dichtungsbalg 18 mit dem gehäuseseitigen Anschlussbereich 20 in den Kanal 28 hineinragen kann.

Das Gehäuse 12 ist einstückig mit dem Kanals 28 aus Blech hergestellt, wobei der Kanal 28 durch Umformen des Blechs gebildet ist, wodurch eine sichere Verbindung zwischen Dichtungsbalg 18 und Gehäuse 12 hergestellt ist.

Der gehäuseseitige Anschlussbereich 20 ist zum Gehäuse 12 hin konisch aufgeweitet. Der Kanal 28 ist so ausgebildet, dass dieser den gehäuseseitigen Anschlussbereich 20 formschlüssig hält bzw. klemmt, sodass ein Abziehen des Dichtungsbalgs 18 entgegen einer Längsrichtung L des Kugelzapfens 14 nicht möglich ist. Die äußere Wand 42 des Kanals 28 ist dazu ebenfalls konisch ausgebildet, wobei der äußere Radius R am Kanalboden 32 größer ist als der äußere Radius r am freien Rand 34 des Kanals 28.

Wie insbesondere in Figur 2 zu sehen ist, ist am gehäuseseitigen Anschlussbereich 20 des Weiteren ein Halteelement 36 vorgesehen, das in der gezeigten Ausführungsform durch einen ringförmig umlaufenden Metallring gebildet ist. Auf der Innenseite 40 des gehäuseseitigen Anschlussbereichs 20 ist für das Halteelement 36 eine umlaufende Nut 38 vorgesehen, in der das Halteelement 36 formschlüssig aufgenommen ist.

Wie insbesondere in Figur 2 zu sehen ist, ist der äußere Radius R _H des Halte- elements 36 so groß, dass das Halteelement 36 in Längsrichtung L des Kugelzapfens 14 betrachtet teilweise vom freien Rand 34 des Kanals 28 überdeckt wird. Der äußere Radius R _H des Halteelements 36 ist also größer als der äußere Radius r am freien Ende 34 des Kanals 28.

Der Dichtungsbalg 18 bzw. der gehäuseseitige Anschlussbereich 20 wird durch den Form- sowie Kraftschluss zwischen Kanal 28 und gehäuseseitigem Anschlussbereich 20 gehalten.

Durch das Halteelement 36 wird zusätzlich eine Haltekraft bereitgestellt, da bei einer Zugkraft entgegen der Längsrichtung L das Halteelement 36 gegen die äußere Wand 42 bzw. den freien Rand 34 gedrängt wird, wobei der gehäuseseitige Anschlussbereich 20 gegen diesen gedrängt bzw. zwischen diesem und dem Halteelement 36 geklemmt wird. Da der Radius R _H des Halteelements 36 größer ist als der äußere Radius r am freien Rand 34 des Kanals 28, kann das Halteelement 36 und somit der gehäuseseitige Anschlussbereich nicht aus dem Kanal 28 herausgezogen werden, sodass eine zuverlässige Befestigung des Dichtungsbalgs 18 gewährleistet ist.

Durch den verlängerten Fließweg ist zudem eine Labyrinthdichtung hergestellt, durch die eine sehr gute Abdichtung zwischen Gehäuse 12 und gehäuseseitigem Anschlussbereich 20 erfolgt.

Um den Fließweg zusätzlich zu verlängern und um einen zuverlässigen Sitz des gehäuseseitigen Anschlussbereichs 20 zu gewährleisten, ist am Dichtungsbalg 18 am Übergang zum gehäuseseitigen Anschlussbereich 20 ein umlaufender, radial abstehender Steg 44 vorgesehen, der am freien Rand 34 des Kanals 28 anliegt.

Die Montage des Kugelgelenks 10 ist in den Figuren 3 bis 6 dargestellt. In einem ersten Montageschritt werden der Sicherungsring 26 und das Halteelement 36 am Dichtungsbalg 18 montiert (Figuren 3 und 4). Zu diesem Zeitpunkt kann der Dichtungsbalg 18 bereits am Kugelzapfen 14 vormontiert sein, sodass der Dichtungsbalg 18 und der Kugelzapfen 14 eine vormontierte Einheit bilden.

Anschließend wird der Kugelzapfen 14 mit dem Kugelkopf 16 in das Gehäuse 12 eingesetzt und der gehäuseseitige Anschlussbereich 20 in den Kanal 28 eingeführt, bis der Steg 44 an der äußeren Wand 42 bzw. am freien Rand 34 anliegt.

Wie in Figur 5 zu sehen ist, ist der Kanal 28 bzw. die äußere Wand 42 in einem Vormontagezustand im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und nicht konisch zulaufend. Das heißt, die äußere Wand 42 verläuft im Wesentlichen in Längsrichtung L.

Anschließend wird der freie Rand 34 bzw. die äußere Wand 42 des Kanals 28 radial nach innen umgeformt, sodass der äußere Radius r am freien Rand 34 geringer ist als der äußere Radius R am Kanalboden 32. Der Anschlussbereich 20 kann dabei entweder geklemmt werden oder es kann lediglich ein Formschluss zwischen dem gehauseseitigen Anschlussbereich 20 und der äußeren Wand 42 bzw. dem Kanal 28 hergestellt werden.

Der freie Rand 34 muss lediglich so weit umgebogen werden, dass eine teilweise Überdeckung des freien Randes 34 und des Halteelements 36 in Längsrichtung L vorhanden ist.

Um die äußere Wand 42 mit geringem Aufwand umzubiegen, wird ein Werkzeug mit einem Stempel 46 verwendet, der in Längsrichtung L verschoben werden kann (Figur 6). Der Stempel 46 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, mit einem im Wesentlichen ringförmigen Ende 48, dessen Innenwand entgegen der Längsrichtung L, also vom Gehäuse 12 weg, konisch zuläuft.

Das Ende 48 wird auf den freien Rand 34 der äußeren Wand 42 aufgesetzt und der Stempel 46 gegen das Gehäuse 12 verfahren. Dabei wird der freie Rand 34 durch den konischen Bereich des Endes 48 radial nach innen gedrängt, sodass der äußere Radius r des freien Randes 34 reduziert wird.

Unabhängig von der gezeigten Ausführungsform kann die Anzahl und die Form der Halteelemente 36 beliebig variiert werden. Es ist lediglich sicherzustellen, dass die Halteelemente in einer Draufsicht in Längsrichtung L des Kugelzapfens 14 zumindest teilweise vom freien Rand 34 des Kanals 28 überdeckt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass mehrere, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Halteelemente 36 vorgesehen sind.

Eine zweite Ausführungsform eines Dichtungsbalgs 18 für ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk 10 ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt. In dieser Ausführungsform sind die Halteelemente 36 Kunststoffelemente, die in den gehäuseseitigen Anschlussbereich 20 des Dichtungsbalgs 18 eingespritzt, also stoffschlüssig mit diesem verbunden sind. Die Halteelemente 36 sind gleichmäßig auf dem Innenumfang des gehäuseseitigen Anschlussbereichs 20 verteilt (siehe Figur 8). In dieser Ausführungsform sind die Halteelemente 36 aus Kunststoff hergestellt. Das Material der Halteelemente 36 kann aber beliebig variiert werden. Es ist lediglich sicherzustellen, dass das Material der Halteelemente 36 steifer ist als das Material des Dichtungsbalgs 18. Das Material kann beispielsweise Metall, Kunststoff oder ein Gummimaterial sein, dessen Härte höher ist als die Härte des Dichtungsbalges 18.

Anders als in den hier gezeigten Ausführungsformen kann das Halteelement 36 auch am Außenumfang des gehäuseseitigen Anschlussbereichs 20 angeordnet sein oder vollständig vom Material des Dichtungsbalgs 18 umschlossen sein. Das Halteelement 36 kann beispielsweise auch ein Spannring sein, der eine zusätzliche Haltekraft bereitstellt.