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  • 法律状态
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    • 专利摘要:
    Ein Kugelgelenk, vorzugsweise zum Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere im Bereich des Fahrwerkes von Kraftfahrzeugen, mit einem eine Gelenköffnung aufweisenden Kugelgelenkgehäuse, mit einem im Kugelgelenkgehäuse angeordneten, sich durch die Gelenköffnung erstreckenden Kugelzapfen, an den ein Schaft angeformt ist, mit einem auf dem Schaft des Kugelzapfens angeordneten Stützring und einem Dichtelement, das zwischen dem Stützring und einem den Schaft des Kugelzapfens umschließenden Anschlussbauteil angeordnet ist, soll dahingehend weiterentwickelt werden, dass dessen Funktionsfähigkeit über vergleichsweise lange Zeiträume erhalten bleibt, ohne durch Korrosionserscheinungen im Bereich des Kugelzapfens negativ beeinflusst zu sein. DOLLAR A Hierfür ist erfindungsgemäß das Dichtelement als elastisch und/oder plastisch verformbarer Profilkörper (15) ausgebildet, dessen wirksamer, krafteinwirkungsfreier Querschnitt von einer stetig verlaufenden, gekrümmten Kontur (19) begrenzt ist, die im eingebauten Zustand eine Deformation unterliegt, im Ergebnis derer zumindest ein Teilbereich der Kontur (19) an den angrenzenden und abzudichtenden Bereichen (10, 13, 14) anliegt.
    公开号:DE102004001465A1
    申请号:DE200410001465
    申请日:2004-01-08
    公开日:2005-10-27
    发明作者:Manfred Heidemann；Helmut Noe；Anja Wehrsse
    申请人:ZF Friedrichshafen AG；
    IPC主号:F16C11-06
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Kugelgelenk, vorzugsweise zum Einsatz inFahrzeugen, insbesondere im Bereich des Fahrwerkes von Kraftfahrzeugen, miteinem, eine Gelenköffnungaufweisenden Kugelgelenkgehäuse,mit einem im Kugelgelenkgehäuse angeordneten,sich durch die Gelenköffnungerstreckenden Kugelzapfen, an den ein Schaft angeformt ist, miteinem, auf dem Schaft des Kugelzapfens angeordneten Stützring undeinem Dichtelement, das zwischen dem Stützring und einem den Schaftdes Kugelzapfens umschließendenAnschlussbauteil angeordnet ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs1.
    [0002] BeiKugelgelenken besteht regelmäßig die Notwendigkeit,die Relativbewegung der Gelenkteile zueinander ohne Funktionseinschränkungenzumindest übereine vorgegebene Einsatzdauer fürden betreffenden Kugelgelenktyp zu gewährleisten. Dabei muss einehinreichende Abdichtung gegen äußere Einflüsse, insbesonderegegen das Eindringen von Fremdkörpernund Feuchtigkeit, gegeben sein. Hierfür sind auf dem Kugelzapfendes Kugelgelenkes angeordnete Stützringeim Einsatz, auf denen das zapfenseitige Dichtlabyrinth eines Dichtungsbalgesdichtend fixiert werden kann.
    [0003] Indiesem Zusammenhang ist aus der DE-OS 37 05 847 ein Kugelgelenkfür Kraftfahrzeuge bekannt,welches zwischen dem Gehäusedes Kugelgelenkes und einem die Gelenkkugel tragenden Kugelzapfeneine Dichtungsmanschette aus einem elastisch verformbaren Werkstoffaufweist. Zwischen der Lagerflächeder Dichtungsmanschette und dem Kugelzapfen ist ein auf dem Kugelzapfenhaftend angeordneter Stützringeingesetzt, der mit der Lagerflächeder Dichtungsmanschette formschlüssigim Eingriff steht.
    [0004] DieAbdichtung im Bereich des Stützringes erfolgtbei dieser Lösung,indem der Stützringmit einer Beschichtung aus einem elastischen Werkstoff versehenist.
    [0005] Ausder DE 103 00 678A1 ist weiterhin ein Kugelgelenk bekannt, das im Wesentlichenaus einem Kugelzapfen und einer Kugelpfanne zum Halten des Kopfesdes Kugelzapfens mit einem dazwischen eingefügten Lager besteht. Des Weiterenverfügtdas Kugelgelenk übereinen Haltering, der ein zylindrisches Teil, das an einer Außenumfangsfläche des Schaftesdes Kugelzapfens angebracht ist, und einen Flansch umfasst, dervom einem Ende des zylindrischen Teils des Halterings absteht undmit einem Befestigungswulst einer Muffe in engen Kontakt gelangt.
    [0006] ImRahmen dieser Lehre wird der Bereich, in welchem der Haltering andem Schaft des Kugelzapfens angebracht ist, mit einem Dichtungsmittelgefüllt,das als Flüssigkeitin Ausnehmungen in diesem Bereich eindringt.
    [0007] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk derart weiterzu entwickeln, dass dessen Funktionsfähigkeit unabhängig vonder konkreten Bauform des Gelenkes über vergleichsweise lange Zeiträume erhaltenbleibt, ohne durch Korrosionserscheinungen im Bereich des Kugelzapfensnegativ beeinflusst zu sein.
    [0008] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe an einem Kugelgelenk der beschriebenen Art dadurch gelöst, dassdas der Abdichtung des Schaftes des Kugelzapfens dienende Dichtelementals elastisch und/oder plastisch verformbarer Profilkörper ausgebildetist, dessen wirksamer, krafteinwirkungsfreier Querschnitt von einerstetig verlaufenden, gekrümmtenKontur begrenzt ist, die im eingebauten Zustand einer Deformationunterliegt, im Ergebnis derer zumindest ein Teilbereich der Konturan den angrenzenden und abzudichtenden Bereichen anliegt.
    [0009] DieErfindung ist mit dem Vorteil verbunden, dass auf der Grundlageder gegebenen elastischen und/oder plastischen Verformbarkeit desProfilkörpersinsbesondere dessen Materialeigenschaften und geometrische Ausgestaltung,wie etwa die Kontur des Querschnittes, derart gezielt gewählt werden, dassin Abhängigkeitvon der Einbaulage und der auf den Profilkörper ausgeübten Vorspannung die geforderteDichtwirkung erzielt wird.
    [0010] ZurRealisierung einer selektiven Dichtfunktion des als Profilkörper ausgeführten Dichtelementes weistin Ausgestaltung der Erfindung der elastisch und/oder plastischverformbare Profilkörpereinen Profilgrundkörperund Dichtsegmente auf. Das betreffende Dichtsegment kann somit unteranderem überdie Art seiner Anordnung am und Verbindung zum Profilgrundkörper derjeweils zu erbringenden Dichtfunktion speziell angepasst sein. Bevorzugterstreckt sich dabei zumindest eine Teilanzahl der Dichtsegmentebezogen auf den Profilgrundkörperin im Wesentlichen radialer Richtung.
    [0011] Für eine verwendungsabhängige Steuerung desAuslenkungsverhaltens der Dichtsegmente, gegebenenfalls für Schaffungeines übereinstimmendenAnsprechverhaltens füreine bestimmte Anzahl von Dichtsegmenten, können zur Verbindung des Profilgrundkörpers mitden Dichtsegmenten Übergangsbereichevorgesehen sein, deren Gestaltung und Materialauswahl derart erfolgt,dass eine elastische und vorspannungsbezogene Auslenkung des anden jeweiligen Übergangsbereichangrenzenden Dichtsegmentes gegeben ist.
    [0012] Inbevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist der Profilkörper eineVerbindungsflächeauf, überdie der Profilkörpermit einem angrenzenden Bauteil verbunden ist.
    [0013] Beidem angrenzenden Bauteil handelt es sich vorzugsweise um den aufdem Kugelzapfen des Kugelgelenkes anzuordnenden Stützring.Die Verbindung des Profilkörpersmit dem Stützringkann dabei durch Vulkanisation oder durch Verkleben hergestellt sein.
    [0014] Auchbesteht die Möglichkeit,den Profilkörperin Vorbereitung der Montage des Kugelgelenkes auf dem Schaft desKugelzapfens oder dem Stützring zupositionieren. Die Positionierung des Profilkörpers kann zweckmäßig im Ergebniseines radialen Aufweitens desselben durch Form- und/oder Kraftschlussauf dem betreffenden Bauteil erfolgten.
    [0015] Inweiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist der Stützring einenradial verlaufenden Flansch auf, an dem zumindest ein Dichtsegmentdes Profilkörpersunter Vorspannung anliegt. Ergänzendwie auch alternativ hierzu kann an der radial außenliegenden Stirnfläche desFlansches des Stützringeszumindest ein Dichtsegment des Profilkörpers unter Vorspannung anliegen,so dass auf dieser Grundlage ein redundantes Dichtsystem geschaffenwerden kann.
    [0016] ZurSchaffung definierter Elastizitäts-und Dichtverhältnissekann der ProfilkörperStabilisierungselemente aufweisen, die als Band- oder Rundmaterialausgeführtsein könnenund der Stabilisierung der Kernstruktur der Übergangsbereiche zu den Dichtsegmentenund der Dichtsegmente selbst dienen.
    [0017] DieErfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungennäher erläutert werden.
    [0018] Eszeigen
    [0019] 1 eine Übersichtsdarstellungeiner als Kugelgelenk ausgeführtenGelenkverbindung mit erfindungsgemäßem Profilkörper,
    [0020] 2 – 4 Darstellungender Einzelheit X gemäß 1 mitim eingebauten und damit vorgespannten Zustand befindlichen, jeweilssich in ihrer Querschnittskontur voneinander unterscheidenden Profilkörpern und
    [0021] 5 eineSchnittdarstellung von weiteren, nicht vorgespannten Profilkörpern.
    [0022] Beider in 1 schematisch dargestellten Gelenkverbindung handeltes sich um ein dem Fachmann an sich bekanntes Kugelgelenk. Die Darstellungdes Aufbaus des Kugelgelenkes kann sich daher auf die wichtigstenElemente beschränken.
    [0023] DasKugelgelenk besteht im Wesentlichen aus einem Kugelzapfen 1,einer Lagerschale 2 und einem Gehäuse 3, das Kugelzapfen 1 undLagerschale 2 zumindest teilweise umschließt. DieAbdichtung des Kugelgelenkes im Übergangsbereichvom Gehäuse 3 zumKugelzapfen 1 erfolgt durch einen Dichtungsbalg 4,der mittels Stützring 5,Rundspannring 6 und Flachspannring 7 in Dichtpositiongehalten wird und eine Relativlageänderung des Kugelzapfens 1 zumGehäuse 3 ermöglicht.
    [0024] DasGehäuse 3 seinerseitsist zweiteilig ausgeführtund umfasst einen Gehäusegrundkörper 8 undeinen Verschlussdeckel 9, der nach Einsetzen des Kugelzapfens 1 inden Gehäusegrundkörper 8 dasGehäuse 3 aufder dem Kugelzapfen 1 abgewandten Seite verschließt.
    [0025] DerKugelzapfens 1 verfügt über einenkonisch verlaufenden Schaft 10, der form- und kraftschlüssig miteinem Anschlussbauteil 11 verbunden ist und den Stützring 5 trägt, derseinerseits aus einem, am Schaft 10 des Kugelzapfens 1 anliegenden Basissteg 12 undeinen zum Basissteg 12 im Winkel verlaufenden Flansch 13 gebildetist.
    [0026] DerFlansch 13 des Stützringes 5 undeine Bezugsfläche 14 desAnschlussbauteiles 11 sind durch ein vorgespanntes Dichtelementzumindest teilweise getrennt, das als Profilkörper 15 ausgebildetist. Da die Dichtwirkung des Profilkörpers 15 in radialemAbstand zur Umfangsflächedes Schaftes 10 des Kugelzapfens 1 eintritt, wirdein wirkungsvoller Schutz des Kugelzapfens 1 vor Korrosionerreicht.
    [0027] Inden 2 bis 4 sind verschiedene Profilkörper 15 sowohlim spannungsfreien Zustand als auch in vorgespannter Einbaulageim Kugelgelenk dargestellt. Sie bestehen jeweils aus einem Profilgrundkörper 16 mit Übergangsbereichen 17,an die sich Dichtsegmente 18 anschließen. Von den Dichtsegmenten 18 wirddie bezüglichder Dichtwirkung relevante, stetig verlaufende Kontur 19 desDichtquerschnittes des Profilkörpers 15 bestimmt.So wird beispielsweise bei dem in 2 dargestelltenProfilkörper 15 einebesonders effiziente Dichtwirkung erzielt, indem die zwei radial außen liegendenDichtsegmente 18 gemeinsam eine erste zwischen dem Flansch 13 desStützringes 5 undder Bezugsfläche 14 desAnschlussbauteils 11 erzeugte Barriere bilden und eineMehrfach-Redundanz dadurch gegeben ist, dass ein drittes und viertesDichtsegment 18 dichtend unter Vorspannung am Schaft 10 desKugelzapfens 1 anliegen.
    [0028] EineAbdichtung des Schaftes 10 des Kugelzapfens 1 wirdbei mit Dichtsegmenten 18 versehenen Profilkörpern 15 imWesentlichen durch unter Krafteinwirkung erfolgender Stauchung oderDurchbiegung des betreffenden Dichtsegmentes 18 erreicht,wie auch bei Vorhandensein von Übergangsbereichen 17 durcheine Auslenkung der Dichtsegmente 18 infolge der elastischenEigenschaften der Übergangsbereiche 17.
    [0029] Beidem in 3 dargestellten, langgestreckt ausgebildeten Profilkörper 15 sinddie Dichtsegmente 18 großvolumig gestaltet, so dasseinerseits ein Dichtsegment 18 flächig zur Anlage am Schaft 10 desKugelzapfens 1 gebracht ist und andererseits das diesemgegenüberliegendeDichtsegment 18 den Flansch 13 des Stützringes 5 umgreift undan der Stirnfläche 20 desFlansches 13 zur Anlage kommt.
    [0030] Dabeiliegt es unabhängigvon der gewählten Ausführungsformim Rahmen der Erfindung, unterschiedlich gestaltete Dichtsegmente 18 aneinem Profilkörper 15 zukombinieren, um an der jeweiligen Dichtposition des Dichtsegmentes 18 diegewünschteDichtwirkung zu erzielen und überdas Zusammenwirken der Dichtsegmente 18 ein redundantesDichtsystem zu schaffen.
    [0031] DieBesonderheit des in 4 erfassten Profilkörpers 15 liegtinsbesondere darin, dass die Übergangsbereiche 17 mitstetig verlaufenden Krümmungsradiusin den Profilgrundkörper 16 undin die Dichtsegmente 18 übergehen, so dass die elastischenEigenschaften des Profilgrundkörpers 16 die Dichtwirkungdes gesamten Profilkörpers 15 mitbestimmen.
    [0032] In 5 isteine Auswahl weiterer bevorzugter Querschnittsformen von Profilkörpern 15 dargestellt,die eine effiziente Dichtwirkung erreichen lassen. Es sind Formengewähltworden, die wahlweise Dichtsegmente 18 und Übergangsbereiche 17 zum Profilgrundkörper 16 enthalten,wie auch solche, bei denen mit Bezug auf den Einsatzfall des Profilkörpers 15 Dichtsegmente 18 entfallenkönnen.In Abhängigkeitvom konkreten Einsatzfall und der gewünschten Dichtwirkung liegtes im Rahmen der Erfindung, die Profilkörper 15 mit Stabilisierungselementen 21 zu versehen.
    [0033] Aufder Grundlage der im Rahmen der Erfindung vorgestellten, als Profilkörper ausgeführten Dichtelementebesteht die Möglichkeit,in Abhängigkeitvom Einbauort des Kugelgelenkes und der erforderlichen Dichtfunktiondas jeweils geeignete Dichtelement auszuwählen.
    1 Kugelzapfen 2 Lagerschale 3 Gehäuse 4 Dichtungsbalg 5 Stützring 6 Rundspannring 7 Flachspannring 8 Gehäusegrundkörper 9 Verschlussdeckel 10 Schaft 11 Anschlussbauteil 12 Basissteg 13 Flansch 14 Bezugsfläche 15 Profilkörper 16 Profilgrundkörper 17 Übergangsbereiche 18 Dichtsegmente 19 Kontur 20 Stirnfläche 21 Stabilisierungselement
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Kugelgelenk, vorzugsweise zum Einsatz in Fahrzeugen,insbesondere im Bereich des Fahrwerkes von Kraftfahrzeugen, miteinem, eine Gelenköffnungaufweisenden Kugelgelenkgehäuse,mit einem im Kugelgelenkgehäuseangeordneten, sich durch die Gelenköffnung erstreckenden Kugelzapfen,an den ein Schaft angeformt ist, mit einem, auf dem Schaft des Kugelzapfensangeordneten Stützring undeinem Dichtelement, das zwischen dem Stützring und einem den Schaftdes Kugelzapfens umschließendenAnschlussbauteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,dass das Dichtelement als elastisch und/oder plastisch verformbarerProfilkörper(15) ausgebildet ist, dessen wirksamer, krafteinwirkungsfreierQuerschnitt von einer stetig verlaufenden, gekrümmten Kontur (19)begrenzt ist, die im eingebauten Zustand einer Deformation unterliegt,im Ergebnis derer zumindest ein Teilbereich der Kontur (19)an den angrenzenden und abzudichtenden Bereichen (10, 13, 14)anliegt.
    [2] Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der elastisch und/oder plastisch verformbare Profilkörper (15)einen Profilgrundkörper (16)und Dichtsegmente (18) aufweist.
    [3] Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass sich die Dichtsegmente (18) bezogen auf den Profilgrundkörper (1G)radioalorientiert erstrecken.
    [4] Kugelgelenk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,dass zur Verbindung des Profilgrundkörpers (16) mit denDichtsegmenten (18) Übergangsbereiche(17) vorgesehen ist.
    [5] Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass fürden Übergangsbereich(17) ein Material oder eine Materialkombination vorgesehenist, die eine elastische Auslenkung der an den Übergangsbereich (17)angrenzenden Dichtsegmente (18) zulässt.
    [6] Kugelgelenk nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Profilkörper(15) eine Verbindungsflächeaufweist, über dieder Profilkörper(15) mit einem angrenzenden Bauteil (5, 13)verbunden ist.
    [7] Kugelgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass es sich bei dem angrenzenden Bauteil um den Stützring (5)handelt.
    [8] Kugelgelenk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Verbindung des Profilkörpers(15) mit dem angrenzenden Bauteil (5, 13)durch Vulkanisation oder durch Verkleben hergestellt ist.
    [9] Kugelgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass der Profilkörper(15) in Vorbereitung der Montage des Kugelgelenkes aufdem Kugelzapfen (1) oder dem Stützring (5) positioniertist.
    [10] Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Positionierung des Profilkörpers (15) im Ergebniseines radialen Aufweitens des Profilkörpers (15) durch Form-und/oder Kraftschluss auf dem betreffenden Bauteil (1, 10, 5, 13)erfolgt.
    [11] Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Stützring(5) einen radial verlaufenden Flansch (13) aufweist,an dem zumindest ein Dichtsegment (18) des Profilkörpers (15)unter Vorspannung anliegt.
    [12] Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet,dass der Stützring(5) einen radial verlaufenden Flansch (13) aufweist,an dessen radial außenliegenderStirnfläche(20) zumindest ein Dichtsegment (18) des Profilkörpers (15)unter Vorspannung anliegt.
    [13] Kugelgelenk nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Profilkörper(15) mindestens ein Stabilisierungselement (21)aufweist.
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    PCT/DE2005/000004| WO2005066509A1|2004-01-08|2005-01-05|Kugelgelenk, vorzugsweise zum einsatz in fahrzeugen|
    BRPI0506692| BRPI0506692A|2004-01-08|2005-01-05|articulação esférica, de preferência para a utilização em veìculos|
    JP2006548098A| JP2007518029A|2004-01-08|2005-01-05|有利には車両に使用するためのボールジョイント|
    US10/597,057| US7441979B2|2004-01-08|2005-01-05|Ball and socket joint, for use in vehicles|
    AT05700519T| AT446455T|2004-01-08|2005-01-05|Kugelgelenk, vorzugsweise zum einsatz in fahrzeugen|
    EP20050700519| EP1702166B1|2004-01-08|2005-01-05|Kugelgelenk, vorzugsweise zum einsatz in fahrzeugen|
    CNB2005800020767A| CN100443747C|2004-01-08|2005-01-05|最好用于汽车的球窝关节|
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