Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Kugelhülsengelenk nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Kugelhülsengelenke werden insbesondere in Kraftfahrzeugen zur dreh- und schwenkbaren Verbindung wenigstens zweier Bauteile in einer Radaufhängung verwendet. Kugelhülsengelenke weisen einen größeren Schwenkbereich auf, als beispielsweise Elastomerlager, wobei Elastomerlager jedoch Vorteile bei der Dämpfung auftretender Schwingungen zeigen. Es gibt auch Lösungsansätze, bei denen versucht wurde, beide Vorteile miteinander zu kombinieren. So ist aus der DE 10 2007 016 172 Al ein Kugelhülsengelenk bekannt, dessen mit einem kugeligen Lagerabschnitt versehener Hülsenzapfen mittels einer Lagerschale dreh- und schwenkbar in einem Gehäuse gelagert ist. Zum Schutz der inneren Gelenkbauteile vor dem Eindringen von Feuchtigkeit oder Verunreinigungen dient ein gleichzeitig zur Schwingungsdämpfung verwendeter Dichtungsbalg, der über Randbereiche verfügt, die dichtend an der Außenoberfläche des Hülsenzapfens angesetzt sind. Zur Verbesserung der Abdichtung sind hier zusätzlich Spannringe als Spannelemente erforderlich, die auf den Randbereich des Dichtungsbalges aufgesetzt werden und diesen gegen die Oberfläche des Hülsenzapfens pressen. Nachteilig ist neben dem hierfür erforderlichen Material- und Herstellungsaufwand auch die notwendige Montage der Spannringe.

Aus der DE 101 60 990 B4 geht ebenfalls ein Kugelhülsengelenk hervor, bei dem der Hülsenzapfen mehrteilig ausgeführt ist, wobei in den kugeligen Lagerabschnitt koaxial zwei Zapfen eingeführt werden. Bei dieser Ausführungsform verfügt das Kugelhülsengelenk über zwei Dichtungsbälge, die baugleich ausgeführt werden, jedoch an dem Kugelhülsengelenk spiegelbildlich montiert sind und die jeweils über zwei unterschiedliche Randbereiche verfügen. Der am Hülsenzapfen anliegende, erste Randbereich des Dichtungsbalges wird in der zuvor bereits beschriebenen Weise mittels eines Spannringes befestigt, um eine ausreichende Abdichtung zu gewährleisten. Der diesem ersten Randbereich gegenüberliegende, zweite Randbereich des Dichtungsbalges ist an einen Ring anvulkanisiert. Dieser Ring wird in eine im Gehäuse vorhandene Aufnahme des Kugelhülsengelenkes eingesetzt und durch die Verformung eines Teils des Gehäuses darin fixiert. Zur Verbesserung der Abdichtung zwischen dem Gehäuse und dem Ring des Randbereiches des Dichtungsbalges wird ferner vorgeschlagen, dass der Ring zumindest teilweise mit dem Werkstoff des Dichtungsbalges überzogen ist. Somit ist eine Stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Ring und dem Dichtungsbalg gegeben. Auch bei dieser Lösung ist es nachteilig, dass zumindest ein Randbereich jedes Dichtungsbalges mittels eines Spannringes befestigt werden muss, weil neben dem für die Spannringe erforderlichen Materialaufwand auch die Montage zu einer Erhöhung der Herstellungskosten des Kugelhülsengelenkes führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelhülsengelenk bereitzustellen, das insgesamt sehr einfach aufgebaut ist und bei optimaler Abdichtung eine vereinfachte Montage aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabenstellung mit den technischen Merkmalen des Patentanspruches 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den sich anschließenden Unteransprüchen wiedergegeben.

Ein Kugelhülsengelenk mit einem Hülsenzapfen, einem an dem Hülsenzapfen vorhandenen kugeligen Lagerabschnitt, einem auf dem kugeligen Lagerabschnitt mittels einer Lagerschale dreh- und schwenkbar gelagerten Gehäuse und wenigstens einem Dichtungsbalg mit zwei zur Abdichtung geeigneten Randbereichen wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass zumindest ein Randbereich des Dichtungsbalges um eine Stirnseite des Hülsenzapfens herumgeführt ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wurden überraschenderweise gleich mehrere sehr wesentliche Vorteile erzielt. Einerseits ist ein derartig ausgestattetes Kugelhülsengelenk in seinem Aufbau insgesamt vereinfacht ausgeführt. Die zur Befestigung der Randbereiche bislang erforderlichen Spannelemente oder Spannringe können gänzlich entfallen. Damit reduzieren sich auch die für die Montage des Kugelhülsengelenkes notwendigen Aufwendungen .

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Herumführen des Randbereiches des Dichtungsbalges um die Stirnseite des Hülsenzapfens eine Körperschall- und Schwingungsisolierung erreicht wird. Durch diese Maßnahme besteht nämlich kein unmittelbarer Kontakt mehr zwischen dem das Kugelhülsengelenk aufnehmenden Bauteil und dem Hülsenzapfen. Damit konnte zusätzlich eine Verbesserung der Komforteigenschaften erreicht werden.

Eine Befestigungsbohrung ist bei den meisten Hülsenzapfen als Durchgangsbohrung ausgeführt und nimmt später beispielsweise einen Befestigungsbolzen auf, sodass eine erste Ausgestaltung der Erfindung darin besteht, dass der um die Stirnseite des Hülsenzapfens herumgeführte erste Randbereich des Dichtungsbalges in der im Hülsenzapfen vorhandenen Befestigungsbohrung endet. Durch diese Maßnahme wird der Randbereich des Dichtungsbalges vollständig und nicht nur teilweise um die Stirnseite des Hülsenzapfens herumgeführt. Damit kann die Körperschall- und Schwingungsisolierung verbessert und bei eingebautem Kugelhülsengelenk ein Festsitz des Randbereiches des Dichtungsbalges auch in extremen Situationen gewährleistet werden.

Zur Wirkungsverbesserung wird ferner vorgeschlagen, dass der erste Randbereich des Dichtungsbalges unter einer Vorspannung sowohl an der Stirnseite des Hülsenzapfens anliegt als auch unter einer Vorspannung in der Befestigungsbohrung des Hülsenzapfens endet. Auf diese Weise wird eine optimierte Dichtung gebildet.

Bei einem Kugelhülsengelenk nach der Erfindung wird bevorzugt der erste Randbereich des Dichtungsbalges klemmend zwischen der Stirnseite des Hülsenzapfens und einem das Kugelhülsengelenk aufnehmenden Bauteil eingesetzt. Dadurch kann eine Steigerung der Dichtungswirkung erreicht werden, da nicht nur aus dem Elastomermateπal des Dichtungsbalges heraus, sondern auch durch die Wirkung angrenzender Bauteile auf Teile des Dichtungsbalges eine Abdichtung erreicht wird.

Eine spezielle Ausführungsvariante eines Dichtungsbalges für ein erfindungsgemäßes Kugelhülsengelenk besteht darin, dass der erste Randbereich des Dichtungsbalges einen Klemmring aufweist. Dieser kann als hohler Kreiszylinder oder im Querschnitt L-förmig ausgeführt sein. Er wird auf den Befestigungsbolzen aufgeschoben, der zur Montage des Kugelhülsengelenkes in die Befestigungsbohrung des Hülsenzapfens eingeführt wird und dient beispielsweise dazu, Beschädigungen des Randbereiches des Dichtungsbalges zu vermeiden. Zudem ergibt sich eine Montagevereinfachung. Von besonderem Vorteil ist es auch, wenn der Klemmring Stoffschlüssig an dem Dichtungsbalg befestigt ist, also zum Beispiel bereits bei der Herstellung des Dichtungsbalges in diesen integriert wird.

Der zweite Randbereich des Dichtungsbalges liegt gemäß einem weitergehenden Vorschlag dichtend an dem Gehäuse an oder er ist dichtend mit dem Gehäuse verbunden.

Um die Spannringmontage zu vermeiden ist es von Vorteil, wenn der zweite Randbereich des Dichtungsbalges eine Stoffschlüssige Verbindung mit einem in eine korrespondierende Nut des Gehäuses eingesetzten Ring aufweist. Ein derartiger Ring lässt sich innerhalb des Gehäuses auf einfache Weise fixieren, indem beispielsweise ein Randbereich des Gehäuses umgeformt wird. Diese Art der Befestigung des Randbereiches des Dichtungsbalges ist einfach und zuverlässig. Wird darüber hinaus ein Teil des Werkstoffes des Dichtungsbalges um den Ring herum angeordnet, so kann damit die Dichtungswirkung noch weiter verbessert werden, weil auf diese Weise eine zusätzliche Dichtung geschaffen wird. Ein derartiges Kugelhülsengelenk zeichnet sich durch eine sehr lange Lebensdauer und seine einfache, robuste Bauweise aus. Spannelemente oder Spannringe sind für einen derartigen Dichtungsbalg nicht mehr erforderlich.

Eine Optimierung der Montage und Befestigung des Kugelhülsengelenkes wird durch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung erreicht, die darin besteht, dass der um die Stirnseite des Hülsenzapfens herumgeführte erste Randbereich des Dichtungsbalges einen zu seinem offenen Ende hin abnehmenden Querschnitt aufweist. Diese Ausführung des ersten Randbereiches des Dichtungsbalges ist deshalb von Vorteil, weil bei der Montage, das heißt, bei dem Einsetzen des Kugelhülsengelenkes in ein dieses aufnehmendes Bauteil ein Befestigungsbolzen in die Befestigungsbohrung des Hülsenzapfens eingeführt wird. Durch die Gestaltung des Randbereiches mit abnehmendem Querschnitt kann dabei eine mechanische Beschädigung des Randbereiches durch den Befestigungsbolzen vermieden werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelhülsengelenkes kann darin bestehen, dass dieses zwei baugleiche Dichtungsbälge aufweist, die koaxial und spiegelbildlich zueinander zwischen Gehäuse und Hülsenzapfen angeordnet sind und deren erste Randbereiche um je eine Stirnseite des Hülsenzapfens herum und schlauchartig bis in die Befestigungsbohrung des Hülsenzapfens hineingeführt sind. Durch die schlauchartige Ausführung des in die Befestigungsbohrung des Hülsenzapfens hinein geführten Randbereiches des Dichtungsbalges passt sich dieser Randbereich optimal der Befestigungsbohrungsoberflache an .

Für den Fall der Verwendung eines erfindungsgemäßen Kugelhülsengelenkes in einem Kraftfahrzeug wird ferner vorgeschlagen, dass der Hülsenzapfen in einem Achsträger und das Gehäuse des Kugelhülsengelenkes in einem mit dem Achsträger korrespondierenden Lenker eines Kraftfahrzeuges aufgenommen sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, ist in den Figuren nur eine vereinfachte Pπnzipdarstellung gezeigt, bei der auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind. Es zeigen: Figur 1 : einen Schnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes

Kugelhülsengelenk, und Figur 2 : ausschnittsweise einen Schnitt durch eine weitere Ausführung eines Kugelhülsengelenkes.

In der Figur 1 ist ein Kugelhülsengelenk beispielhaft und teilweise im Schnitt dargestellt. Dieses weist zunächst einen Hülsenzapfen 1 auf. Der Hülsenzapfen 1 verfügt etwa mittig über einen kugeligen Lagerabschnitt 2, wobei der Hülsenzapfen 1 und der kugelige Lagerabschnitt 2 hier einstückig ausgebildet sind. Zur Lagerung eines Gehäuses 4 ist in das Gehäuse 4 eine Lagerschale 3 aus einem Kunststoff eingesetzt. Die Lagerschale 3 gleitet auf der Oberfläche des kugeligen Lagerabschnittes 2 des Hülsenzapfens 1. Somit ist das Gehäuse 4 dreh- und schwenkbar auf dem kugeligen Lagerabschnitt 2 des Hülsenzapfens 1 gelagert. Zur Abdichtung der Gelenkbauteile verfügt das dargestellte Kugelhülsengelenk über zwei Dichtungsbälge 5 und 6. Diese sind baugleich ausgeführt, jedoch mit einem Abstand und spiegelbildlich zueinander montiert. Die Dichtungsbälge 5 und 6 weisen jeweils einen ersten Randbereich 7, 8 und einen zweiten Randbereich 9, 10 auf. Die erfindungsgemäße Besonderheit besteht darin, dass der jeweilige erste Randbereich 7, 8 der Dichtungsbälge 5, 6 vollständig um je eine Stirnseite 11 beziehungsweise 12 des Hülsenzapfens 1 herumgeführt ist, sodass das schlauchartige Ende des Randbereiches 7, 8 bis in die Befestigungsbohrung 13 des Hülsenzapfens 1 hineinragt. Zu ihrem offenen Ende hin weisen die Randbereiche 7 und 8 einen sich reduzierenden Querschnitt auf. Dieser reduzierte Querschnitt erleichtert das Einführen eines Befestigungsbolzen 18, der die Befestigungsbohrung 13 des Hülsenzapfens 1 vollständig durchsetzt, so dass das Kugelhülsengelenk in eine Aufnahme eines Achsträgers 21 eingesetzt werden kann, wobei die Verschraubung des Befestigungsbolzen 18 mittels einer Befestigungsmutter 19 erfolgt. Die Randbereiche 7 und 8 sind dabei mit Bezug zur nicht näher bezeichneten Längsmittenachse des Kugelhülsengelenkes zwischen dem Befestigungsbolzen 18 und dem Hülsenzapfen 1 in radialer Richtung unter einer Vorspannung sowie klemmend gehalten. Ferner sind die Randbereiche 7 und 8 der Dichtungsbälge 5 und 6 in axialer Richtung zwischen den Stirnseiten 11, 12 des Hülsenzapfens und dem Achsträger 21 ebenfalls unter einer Vorspannung und klemmend angeordnet. Es versteht sich von selbst, dass diese Art der Befestigung eine Dichtung darstellt.

Die zweiten Randbereiche 9 und 10 der Dichtungsbälge 5 und 6 sind jeweils Stoffschlüssig mit einem Ring 16 beziehungsweise 17 verbunden. Der Ring 16, 17 ist dabei in je eine Nut 14, 15 des Gehäuses 4 eingesetzt und in dem Gehäuse 4 fixiert. Die Fixierung der Ringe 16, 17 im Gehäuse 4 erfolgt durch eine Umformung eines Teilabschnittes des Gehäuses, was beispielsweise mit einem Rollverfahren erreicht werden kann. Durch die Ringe 16 und 17 kann darüber hinaus die Lagerschale 3 in ihrer Lage im Gehäuse 4 positioniert und fixiert werden. Eine alternative Ausführung eines Kugelhülsengelenkes zeigt die Figur 2. Darin ist ein verglichen mit der Variante in Figur 1 im Aufbau grundsätzlich gleiches Kugelhülsengelenk dargestellt, wobei aus Vereinfachungsgründen nur eine Seite des Kugelhülsengelenkes zu sehen ist. Die gegenüber liegende und spiegelbildlich ausgeführte Seite weist folglich den gleichen Aufbau auf.

Der Unterschied des Kugelhülsengelenkes besteht bei der Lösung nach Figur 2 darin, dass hier zwischen dem Randbereich 7 des Dichtungsbalges 5 und dem Befestigungsbolzen 18 zur Montage des Kugelhülsengelenkes in einem Achsträger 21 eines Kraftfahrzeuges ein Klemmring 22 vorhanden ist. Dieser Klemmring ist im Querschnitt L-förmig ausgeführt. Er liegt mit seinem kurzen Schenkel am Achsträger 21 und mit seinem langen Schenkel am Befestigungsbolzen 18 an. Darüber hinaus ist der Klemmring 22 stoffschlüssig mit dem Randbereich 7 des Dichtungsbalges 5 verbunden, weil er bei der Herstellung des Dichtungsbalges 5 an diesen anvulkanisiert wurde.

Bezugszeichenliste

Hulsenzapfen

Kugeliger Lagerabschnitt

Lagerschale

Gehäuse

Dichtungsbalg

Dichtungsbalg

Erster Randbereich

Erster Randbereich

Zweiter Randbereich

Zweiter Randbereich

Stirnseite

Stirnseite

Befestigungsbohrung

Nut

Nut

Ring

Ring

Befestigungsbolzen

Befestigungsmutter

Lenker

Bauteil (Achsträger)

Klemmring