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Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Kugelgelenke, wie sie insbesondere für die Radaufhängungen in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen können, sind zum Teil extremen Bedingungen wie aggressiven Medien und Temperaturschwankungen ausgesetzt. Aufgrund der hohen Belastung derartiger Kugelgelenke ist ein Verschleiß der relativ zueinander beweglichen Bauteile im Laufe ihres Lebensdauerzyklus kaum zu vermeiden. Von Bedeutung ist es bei Kugelgelenken der in Rede stehenden Art daher, diesen Verschleiß so lange wie möglich hinauszuzögern oder seine Wirkungen zu reduzieren.
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Aus der
DE 201 21 158 U1 ist bereits ein Kugelgelenk mit einem Gehäuse und einer Lagerschale bekannt, wobei in der Lagerschale eine Gelenkkugel eines Kugelzapfens schwenkbar und drehbar aufgenommen ist. Zur Fixierung der Baueinheit, bestehend aus Gelenkkugel des Kugelzapfens und Lagerschale, innerhalb des Gehäuses dient bei dieser Ausführung ein Verschlusselement. Das als Verschlussring ausgeführte Verschlusselement liegt an der Öffnungsseite des Gehäuses an der Lagerschale an und wird durch Umformung eines Teilbereiches des Gehäuserandes mit dem Gehäuse verbunden. In dieser Position fixiert es gleichermaßen die Lagerschale und den innerhalb der Lagerschale aufgenommenen Kugelzapfen innerhalb des Kugelgelenkes. Eine derartige einmalige Fixierung der genannten Bauteile führt jedoch bei sich einstellendem Verschleiß eines derartigen Kugelgelenkes dazu, dass eine Relativbewegung der Bauteile zueinander möglich wird, da kein verschleißabhängiger Ausgleich innerhalb des Kugelgelenkes gegeben ist. Ein Toleranzausgleich ist bei einem derartigen Kugelgelenk lediglich im Bereich der Eigenelastizität des Verschlusselementes beziehungsweise der Lagerschale umsetzbar. Zur Vermeidung einer unerwünschten. Rotationsbewegung der Lagerschale innerhalb des Gehäuses verfügt die Lagerschale nach der
DE 20121 158 U1 über einen Fixierstollen, der in eine korrespondierende Fixierungsnut innerhalb des Gehäuses eingreift. Diese auch als Montagehilfe für die gerichtete und exakt positionierte Montage der Lagerschale innerhalb des Gehäuses dienende Eingriffskontur, bestehend aus dem Fixierstollen und der Fixierungsnut, muss jedoch mit viel Aufwand durch eine spanende Bearbeitung erzeugt werden.
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Darüber hinaus ist aus der
US 4,690,581 A ein Kugelgelenk bekannt, das einen verbesserten Toleranzausgleich der zu lagernden Bauteile ermöglicht. Auch diese Ausführung verfügt über ein Gehäuse sowie eine Lagerschale, in der eine Gelenkkugel eines Kugelzapfens schwenkbar und drehbar aufgenommen ist. Ein Verschlusselement dient der Fixierung der Lagerschale innerhalb des Gehäuses und relativ zu der Gelenkkugel. Das Verschlusselement ist hierbei ein Verschlussdeckel des Kugelgelenkes. Gemäß dem Offenbarungsgehalt der
US 4,690,581 A wird die Lagerschale zweiteilig ausgeführt, wobei die Gelenkkugel des Kugelzapfens innerhalb der Unterschale gelagert ist und durch eine weichelastische Oberschale am Verschlussdeckel abgestützt ist. Aus der Schrift ist es darüber hinaus bekannt, die beiden Lagerschalenteile durch eine korrespondierende Komplementärkontur gegen eine Rotationsbewegung zu sichern. Infolge der weichelastischen Eigenschaften der Oberschale, die als Lagerschale unmittelbar an der Gelenkkugel anliegt, erhöhen sich jedoch die Reibungswerte innerhalb des Kugelgelenkes. Zudem ist ein derartiges Kugelgelenk nicht dazu geeignet, bezogen auf die Kugelzapfenlängsachse, Kräfte in axialer Richtung aufzunehmen.
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Die
US 4,231,673 A zeigt ein Kugelgelenk mit einem Gehäuse und einer zweiteiligen Lagerschale in der eine Gelenkkugel eines Kugelzapfens schwenkbar und drehbar aufgenommen ist Ferner dient ein Verschlussdeckel zur Festlegung der Lagerschale in dem Gehäuse. Zwischen dem Verschlussdeckel und einem Lagerschalenteil ist ein elastische Eigenschaften aufweisender Ring angeordnet. Das Lagerschalenteil ist insgesamt sehr massiv gestaltet und wird von dem Verschlussdeckel gegen die Gelenkkugel angedrückt, wobei der elastische Ring verschleißbedingte Toleranzen ausgleicht und ein erforderliches Drehmoment zwischen der Lagerschale und der Gelenkkugel aufrechterhält.
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Die
DE 1 276 463 B offenbart ein Kugelgelenk mit einer zweiteiligen Lagerschale, in welcher die Gelenkkugel eines Gelenkzapfens schwenk- und drehbeweglich aufgenommen ist. Ein Lagerschalenteil, welches mit einem radialen Abstand in der Ausnehmung des Gelenkgehäuses aufgenommen ist, ist über eine Druckfeder, welche Toleranzen und Verschleiß ausgleichen kann, gegen einen Verschlussdeckel abgestützt und wird hierdurch gegen die Gelenkkugel angedrückt. Eine Verdrehsicherung ist auch hier nicht angegeben.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Kugelgelenk insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen bereitzustellen, bei dem die Lagerung des Kugelzapfens innerhalb einer Lagerschale erfolgt, die eine unerwünschte Rotation der Lagerschalenteile vermeidet als auch einen Toleranzausgleich innerhalb des Kugelgelenkes während der Lebensdauer eines derartigen Kugelgelenkes gestattet Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kugelgelenkes anzugeben.
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Gelöst wird diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den sich jeweils anschließenden Unteransprüchen angegeben.
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Ein Kugelgelenk mit einem Gehäuse und einer Lagerschale, in der eine Gelenkkugel eines Kugelzapfens schwenkbar und drehbar aufgenommen ist und das ein Verschlusselement zur Festlegung der Lagerschale in dem Gehäuse aufweist, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass zwischen dem Verschlusselement und der Lagerschale ein elastische Eigenschaften aufweisendes Mittel angeordnet ist.
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Die Erfinder haben erkannt, dass durch das elastische Mittel zwischen Verschlusselement und Lagerschale auf sehr einfache Weise sowohl eine Fixierung der Lagerschale innerhalb des Gehäuses als auch eine Sicherung derselben gegen eine unerwünschte Rotationsbewegung, das heißt, gegen eine Drehbewegung in dem Gehäuse umgesetzt werden kann. Somit wird eine unerwünschte Rotationsbewegung der Lagerschale relativ zum Gehäuse bereits durch die Verwendung des elastischen Mittels und die damit gegebene Haftreibung zwischen Verschlusselement und elastischem Mittel beziehungsweise zwischen Gehäuse und elastischem Mittel verhindert, ohne dass es zusätzlicher Maßnahmen bedarf.
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Das elastische Mittel hat zudem den entscheidenden Vorteil, dass verschleißbedingte Toleranzen, die sich bei jedem Kugelgelenk einstellen, infolge der Eigenelastizität des elastischen Mittels dauerhaft ausgeglichen werden können.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass bei Verwendung eines elastischen Mittels zwischen Verschlusselement und Lagerschale ein sehr einfach ausgeführtes Gehäuse zum Einsatz kommen kann. Dabei sind keine oder nur geringfügige spanende Bearbeitungen erforderlich, so dass das Gehäuse kostengünstiger erzeugbar ist als bisher bekannte Ausführungen. Das elastische Mittel kann dabei Relativbewegungen in jeglicher Richtung kompensieren.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schlagen die Erfinder darüber hinaus vor, dass die Lagerschale mehrteilig ausgebildet ist. Eine mehrteilige, insbesondere eine zweiteilige Ausbildung der Lagerschale bietet die Möglichkeit einer einfachen Gelenkmontage. Ferner können die verschiedenen Lagerschalenteile optimal an die im Kugelgelenk auf sie einwirkenden Belastungen angepasst werden.
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Ein wesentlicher Vorteil bei Verwendung einer mehrteiligen Lagerschale ist darin zu sehen, dass die Lagerschalenteile gegeneinander fixiert werden können und somit eine Verdrehsicherung aufweisen. Diese Verdrehsicherung kann im Unterschied zu den bisher bekannten Lösungen mit einer Verdrehsicherung im Gehäuse nunmehr auf die Lagerschale selbst übertragen werden. Die Verdrehsicherung innerhalb des Gehäuses erforderte nämlich bislang zumindest einen zusätzlichen spanenden Arbeitsgang, der in einem zeit- und arbeitsintensiven Fräsverfahren bestand. Diese Bearbeitung kann bei der vorliegenden Lösung entfallen, da mit einer mehrteiligen Lagerschale eine Verdrehsicherung direkt in der Lagerschale integriert wird.
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Demgemäß schlagen die Erfinder vor, dass die Komplementärkontur der Lagerschalenteile eine verzahnungsartige Geometrie aufweisen kann. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Teil der mehrteiligen Lagerschale zumindest eine Ausnehmung und ein hierzu korrespondierender weiterer Teil der Lagerschale eine in diese Ausnehmung passende Eingriffskontur aufweist. Eine derartige Verzahnung lässt sich bereits bei der Herstellung der Lagerschalenteile erzeugen und ist somit einfach herstellbar. Zumeist sind die Lagerschalen aus Kunststoffen gefertigt, die durch ein Spritzgussverfahren erzeugt werden können.
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Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, die Lagerschalen aus unterschiedlichen Werkstoffen zu erzeugen. Nur beispielhaft seien hier verschiedene Elastomerwerkstoffe genannt oder Faserverbundwerkstoffe beziehungsweise Metall-Kunststoff-Verbundwerkstoffe. So ist es beispielsweise möglich, einen Teil der Lagerschale aus einem POM-Werkstoff und den anderen Teil der Lagerschale aus einem PEEK-Werkstoff herzustellen. Damit können die Lagerungseigenschaften des Kugelzapfens innerhalb des Kugelgelenkes optimiert werden.
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Das elastische Mittel kann in vorteilhafter Weise aus einem Elastomerwerkstoff erzeugt werden. So kann es beispielsweise aus Gummi bestehen. Dieser weist eine ausreichend hohe Eigenelastizität und Beständigkeit auf, um in dem hier bevorzugt vorgesehenen Anwendungsfall zum Einsatz zu kommen. Der verwendete Elastomerwerkstoff beziehungsweise Gummi für das elastische Mittel weist auch über einen langen Lebensdauerzyklus hinweg die benannte Eigenschaft der Elastizität auf, so dass die toleranzausgleichenden Wirkungen durch das elastische Mittel innerhalb des Kugelgelenkes gewährleistet bleiben.
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Eine sehr einfache Ausführung des elastischen Mittels ist darin zu sehen, dass dieses eine Ringform ausweist. Als Ringform ausgeführte elastische Mittel lassen sich ohne erheblichen Montageaufwand in das Kugelgelenkgehäuse einlegen, so dass damit der Montageprozess vereinfacht werden kann. Hinsichtlich der Geometrien des elastischen Mittels ist festzustellen, dass diese den jeweils innerhalb des Kugelgelenkes vorliegenden Bedingungen anpassbar sind. Von Vorteil sind dabei beispielsweise polygonale oder zykloide Querschnitte, da diese am einfachsten hergestellt werden können und sich auch unkompliziert in das Kugelgelenk einsetzen lassen.
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Die Gestaltung des Verschlusselementes als Verschlussring hat ebenfalls Montagevorteile und ermöglicht darüber hinaus eine einfache Herstellung des Verschlusselementes.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Lagerschale im Kontaktbereich zu dem Verschlusselement einen elastischen Abschnitt aufweist Bei der Montage des Kugelgelenkes wird das Verschlusselement an die Außenoberfläche dieses elastischen Abschnittes angelegt, und durch einen entsprechenden Verschlussvorgang des Gehäuses, bei dem das Verschlusselement in dem Gehäuse fixiert werden kann, erfolgt gleichfalls eine gleichmäßige Anlage dieses elastischen Abschnittes der Lagerschale an die zu lagernde Gelenkkugel.
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Um die Elastizität des vorgenannten elastischen Abschnittes der Lagerschale zu verbessern, können darüber hinaus im Kontaktbereich zum Verschlusselement zumindest teilweise Querschnittsreduzierungen, Ausnehmungen oder Schlitze an der Lagerschale vorgesehen werden. Sind Querschnittsreduzierungen an dem elastischen Abschnitt der Lagerschale angebracht, so ist es von Vorteil, wenn diese innerhalb der Lagerschale, das heißt auf der Lagerungsfläche, angeordnet werden. Somit können diese Querschnittsreduzierungen gleichfalls als Schmiermittelreservoir dienen. Gleiches trifft selbstverständlich auch auf die vorgenannten Ausnehmungen oder Schlitze zu.
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Um eine optimale Anlage des elastischen Bereiches der Lagerschale an die Gelenkkugel des Kugelzapfens zu gewährleisten, schlagen die Erfinder darüber hinaus vor, dass das Verschlusselement einer zumindest teilweise zu der Außenoberfläche der Lagerschale passende Innenoberfläche aufweist Durch diese passgenaue Verbindung zwischen Verschlusselement und Lagerschale wird die optimale Anlage des Lagerschalenabschnittes an die Gelenkkugel ermöglicht.
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Bevor das Kugelgelenkgehäuse mit dem Verschlussring verschlossen wird, erfolgt zunächst die Einlage des elastischen Mittels zwischen Verschlusselement und Lagerschale. Hierfür ist es von Vorteil, wenn die Lagerschale an ihrer Außenoberfläche eine Schulter zur Anlage des elastischen Mittels aufweist. Somit kann das elastische Mittel in einer vordefinierten Position zwischen diesen Bauelementen angeordnet werden. Damit ist eine gleichmäßige Qualität der Kugelgelenke gewährleistbar.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin, dass das Verschlusselement auf seiner mit dem Gehäuse kontaktierenden Seite eine verzahnungsartige, bei der Montage des Kugelgelenkes eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Gehäuse bildende Kontur aufweist. So ist es beispielsweise möglich, das Verschlusselement mittels eines Presssitzes in das Gehäuse einzudrücken. Die kraftschlüssige Verbindung ermöglicht somit einen dauerhaft festen Sitz des Verschlusselementes innerhalb des Gehäuses. Dadurch kann auch vermieden werden, dass sich Bauteile locker und damit unerwünschte Relativbewegungen innerhalb des Kugelgelenkes entstehen. Eine verzahnungsartige Kontur kann dabei eine Sägezahnkontur sein, wobei die Zähne derart ausgerichtet sind, dass sie einer Auszugbewegung des Verschlusselementes aus dem Gehäuse entgegenwirken.
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Das Verschlusselement kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei der Montage des Kugelgelenkes durch Umformung eines Teilbereiches des Gehäuses in seiner Einbaulage fixiert werden. Als Teilbereich des Gehäuses ist zum Beispiel eine an sich bekannte Rollkante anzusehen. Demgemäß erfolgt die Umformung beispielsweise mittels eines Rollverfahrens oder durch Bördelung. Sinnvollerweise kann das Verschlusselement für die Befestigung innerhalb des Gehäuses einen entsprechend geeigneten Flansch aufweisen.
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Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darüber hinaus darin, dass zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Lagerschale eine formschlüssige Verbindung geschaffen wird, so dass beispielsweise in dem Gehäuse eine Fixierungsnut vorgesehen ist, in die ein an der Lagerschale korrespondierend vorgesehener Fixierstollen eingreift. Somit kann bei einem erfindungsgemäßen Kugelgelenk nicht nur die Verdrehung der Lagerschalenteile relativ zueinander vermieden werden, wie dies zuvor bereits beschrieben wurde, sondern es ist darüber hinaus möglich, eine Verdrehsicherung der Lagerschale in Relation zum aufnehmenden Gehäuse zu realisieren. Darüber hinaus ist der Fixierstollen mit der korrespondierenden Fixierungsnut dazu geeignet, während der Montage eine definiert gerichtete Einbaulage der Lagerschale zu gewährleisten. Das derart hergestellte Kugelgelenk entspricht auch höchsten Qualitätsansprüchen, da die Lagerschale hinsichtlich ihrer Belastung optimiert und in dieser optimierten Ausführung auch lagegerecht in das Gehäuse eingesetzt werden kann.
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Es versteht sich auch, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, eine mechanische Umkehr der Funktionen der einzelnen mechanischen Elemente der Erfindung zu bewirken.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk;
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2: den vergrößerten Ausschnitt II aus 1;
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3: ein für ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk geeignetes Gehäuse im Teilschnitt als Einzelteildarstellung;
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4: eine Unterschale im Schnitt;
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5: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes V aus 4;
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6: einen Schnitt durch eine für ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk geeignete Oberschale;
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7: den Schnittverlauf VII-VII aus 6;
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8: eine perspektivische Ansicht der Baueinheit aus Lagerschale und Kugelzapfen in separierter Darstellung.
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In der 1 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk gezeigt. Dieses verfügt über ein Gehäuse 1 mit einem hohlen Innenraum 10. In diesen Innenraum 10 ist eine Lagerschale, die insgesamt mit 2 bezeichnet wurde, eingesetzt. Die Lagerschale 2 besteht ihrerseits aus einer Unterschale 2.1 und einer Oberschale 2.2. Innerhalb der Lagerschale 2 ist ein Kugelzapfen 4 drehbar und schwenkbar gelagert. Dieser Kugelzapfen 4 weist in seinem gelenkseitigen Abschnitt eine Gelenkkugel 3 auf, die unmittelbar in einem Lagerungsbereich der Lagerschale 2 aufgenommen ist. Wie durch die unterschiedlich gewählte Schraffur der Unterschale 2.1 und der Oberschale 2.2 ersichtlich wird, ist die Lagerschale zweiteilig ausgeführt, und die Schalenteile werden aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt. Somit können die Lagerungseigenschaften des zu lagernden Kugelzapfens positiv beeinflusst werden, um die über diesen eingeleiteten Kräfte optimal aufnehmen zu können. Zum Verschluss des Gehäuses 1 sowie zur Positionierung der Lagerschale und des Kugelzapfens innerhalb des Gehäuses dient ein Verschlusselement 5, das durch Umformung eines Teilbereiches 1.1 des Gehäuses 1 mit dem Gehäuse 1 verbunden und innerhalb des Gehäuses fixiert ist. Das Gehäuse 1 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Besonderheit auf, dass es nur einseitig über eine Öffnung verfügt. Es hat somit eine topfförmige Gestalt. Zwischen dem Verschlusselement 5 und der Oberschale 2.2 befindet sich ein elastisches Mittel 6, durch das sowohl eine Verdrehsicherung der Lagerschalenteile als auch ein Toleranzausgleich über die gesamte Lebensdauer des Kugelgelenkes hinweg realisierbar ist. Zur Abdichtung des einseitig offenen Gehäuses 1 dient in an sich bekannter Weise ein in der 1 nur teilweise angedeuteter Dichtungsbalg 7, der mit seinem Randbereich 7.1 dichtend an dem Kugelzapfen 4 anliegt. Der gegenüberliegende Dichtungsbalg-Randbereich wird unmittelbar am Gehäuse 1 angebracht.
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Die in der 1 gezeigte Einzelheit II ist in vergrößerter Darstellung der 2 entnehmbar. Darin wird der obere Bereich des Gehäuses 1 dargestellt. In das Gehäuse 1 ist die Lagerschale 2 eingesetzt. Die Darstellung der 2 zeigt nur den Abschnitt der Oberschale 2.2. Auf der Innenseite der Oberschale 2.2 liegt diese mit ihrem Lagerungsbereich unmittelbar an der Gelenkkugel 3 des Kugelzapfens 4 an. Der Verschlussring 5 verfügt über einen Flansch 5.4, mittels dessen er sich an einer hierzu korrespondierenden Schulter 1.2 des Gehäuses 1 abstützt. Ferner weist das Verschlusselement 5 gehäuseseitig eine Kontur 5.2 auf, die sägezahnartig gestaltet ist. Während der Montage des Kugelgelenkes gräbt sich diese sägezahnartige Kontur 5.2 in den entsprechenden Abschnitt des Gehäuses 1 ein, so dass das Verschlusselement 5 sicher und dauerhaft haltbar in seiner Lage innerhalb des Gehäuses 1 fixiert ist. Die Innenoberfläche 5.1 des Verschlusselementes 5 kommt unmittelbar an einer hierzu korrespondierenden Außenoberfläche 2.2.5 der Lagerschale 2 und im vorliegenden Beispiel insbesondere an der Außenoberfläche 2.2.5 der Oberschale 2.2 zur Anlage. Zwischen dem Verschlusselement 5 und der Oberschale 2.2 ist ein elastisches Mittel eingebracht, das vorliegend als Gummiring ausgeführt wurde. Die Oberschale 2.2 weist in dem Kontaktbereich zum elastischen Mittel 6 eine Schulter 2.2.6 auf, an der das elastische Mittel 6 sich unmittelbar abstützt. Während des Montagevorganges des Kugelgelenkes wird das Verschlusselement 5 in vertikaler Richtung auf das elastische Mittel 6 zu bewegt und presst dieses elastische Mittel begrenzt zusammen, während die sägezahnartige Kontur 5.2 sich in das Gehäuse 1 eingräbt.
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In der 3 ist im Teilschnitt ein Gehäuse 1 dargestellt, wie es für ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk zum Einsatz kommen kann. Das Gehäuse 1 verfügt über einen Innenraum 10, in den die Lagerschale eingesetzt werden kann. An der Außenseite des Gehäuses 1 ist ein Schaft 8 angeformt, der an seinem Ende in einen Anschlussbereich 9 übergeht, welcher vorliegend als ein Anschlussgewinde dargestellt ist. Innerhalb des Innenraumes 10 verfügt das Gehäuse über eine Fixierungsnut 11. In diese Fixierungsnut 11 greift in einer später noch zu erläuternden Weise ein Fixierstollen ein, so dass die Lagerschale gegen eine unerwünschte Drehbewegung innerhalb des Gehäuses gesichert werden kann. Darüber hinaus erfüllt die Fixierungsnut 11 zusammen mit dem Fixierstollen eine weitere Funktion, sie dient nämlich der gerichteten Montage der Lagerschale und stellt somit eine Montagehilfe dar.
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An dem öffnungsseitigen Abschnitt des Gehäuses 1, welches nur einseitig über eine Öffnung verfügt, ist ein Teilbereich 1.1 vorgesehen, der später zur Fixierung des Verschlusselementes 5 umgeformt werden kann. Dieser Teilbereich 1.1 ist entweder in einem spanlosen Herstellungsverfahren an dem Gehäuse 1 anformbar oder wird mittels eines spanabhebenden Verfahrens aus dem Gehäusematerial herausgearbeitet.
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Die 4 zeigt als Einzelteildarstellung einen Schnitt durch die Unterschale eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes. Die insgesamt mit 2.1 bezeichnete Unterschale verfügt über einen Fixierstollen 2.1.4, der in die im Zusammenhang mit der 3 erläuterte Fixierungsnut 11 eingesetzt wird. Darüber hinaus weist das dargestellte Lagerschalenteil 2.1 mehrere, sich miteinander kreuzende Schmiertaschen 2.1.3 auf. Diese dienen in dem montierten Kugelgelenk als Schmiermittelreservoir zur Verminderung der Reibung zwischen Lagerschale 2 und Gelenkkugel 3.
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Die ausschnittsweise Vergrößerung V in 1 ist anschaulich in der 5 dargestellt. Diese zeigt den oberen Randabschnitt der Unterschale 2.1. Dieser Randbereich verfügt über einen Verjüngungsbereich 2.1.1, dessen Außenoberfläche 2.1.2 mit der korrespondierenden Anlagefläche der Oberschale in Kontakt tritt, wenn das Kugelgelenk montiert ist.
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In den 6 und 7 sind zwei verschiedene Schnitte durch eine Oberschale 2.2 veranschaulicht. Die 6 zeigt den Schnittverlauf VI-VI aus 7, während die 7 den Schnittverlauf VII-VII aus 6 darstellt. Wesentlich ist dabei zu erkennen, dass die insgesamt mit 2.2 bezeichnete Oberschale einen elastischen Abschnitt 2.2.4 in dem öffnungsseitigen Bereich aufweist, durch den der Kugelzapfen hindurchragt, wenn das Kugelgelenk montiert ist. An die Außenoberfläche 2.2.5 des elastischen Abschnittes 2.2.4 legt sich die Innenoberfläche 5.1 des Verschlusselementes 5 an. Der elastische Abschnitt 2.2.4 geht etwa mittig der Oberschale 2.2 in eine Schulter 2.2.6 über, an welcher nach der Montage des Kugelgelenkes das elastische Mittel zur Anlage kommt. Die Oberschale 2.2 verfügt darüber hinaus über mehrere, innerhalb ihrer Innenoberfläche angeordnete Schmiertaschen 2.2.3, die in der zuvor bereits beschriebenen Weise als Schmiermittelreservoir dienen.
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Die Oberschale 2.2 weist im Bereich des Kontaktes mit der Unterschale 2.1 einen Verjüngungsbereich 2.2.1 auf. Werden die beiden Lagerschalenteile (Oberschale 2.2 und Unterschale 2.1) zusammengeführt, so tritt die Innenoberfläche 2.2.2 der Oberschale 2.2 mit der Außenoberfläche 2.1.2 der Unterschale 2.1 in Kontakt. Die genannten Bereiche greifen ineinander ein, so dass die Lagerschale 2 außenseitig wie innenseitig insgesamt eine homogene Oberfläche bildet. Auf der Innenseite der Lagerschale 2 ist dies wegen der darin angeordneten Gelenkkugel für die Lagerungseigenschaften des Kugelzapfens von erheblicher Bedeutung. An der Außenseite der Lagerschale muss ein ebener Abschluss deshalb vorliegen, um hier eine optimale Anlage an den Innenraum 10 des Gehäuses 1 zu ermöglichen. Die miteinander in Kontakt tretenden Abschnitte der Oberschale 2.2 und der Unterschale 2.1 können dabei ihrerseits verzahnungsartig ineinander greifen. Dies geht jedoch aus den Darstellungen der 6 und 7 beziehungsweise 4 und 5 nicht unmittelbar hervor.
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Die 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer separierten Baueinheit, die aus der Oberschale 2.2, der Unterschale 2.1 sowie dem innerhalb der Lagerschale 2 aufgenommenen Kugelzapfen 4 besteht. Der Kugelzapfen 4 weist an seinem lagerschalenseitigen Abschnitt eine Gelenkkugel 3 auf, die unmittelbar durch die Lagerschalenteile umschlossen wird. An der Außenseite der Unterschale 2.1 befindet sich ein Fixierstollen 2.1.4, der in eine korrespondierte Fixierungsnut 11 des Gehäuses einsetzbar ist und als Montagehilfe dient. Darüber hinaus ermöglicht dieser Fixierstollen 2.1.4 eine Verdrehsicherung der Lagerschale 2 relativ zum Gehäuse 1. Ferner verfügt die Lagerschale 2 über eine Komplementärkontur, die insgesamt mit 2.3 bezeichnet wurde. Diese Komplementärkontur 2.3 besteht einerseits aus einer Ausnehmung 2.3.1 in der Oberschale 2.2 der Lagerschale 2 und einer hierzu korrespondierenden Eingriffskontur 2.3.2 in der Unterschale 2.1 der Lagerschale 2. Die Eingriffskontur 2.3.2 greift dabei formschlüssig in die Ausnehmung 2.3.1 der Oberschale 2.2 ein. Somit wird eine Verdrehsicherung der Schalenteile 2.2 und 2.1 zueinander gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 1.1
- Teilbereich
- 1.2
- Schulter
- 2.
- Lagerschale
- 2.1
- Unterschale
- 2.1.1
- Verjüngungsbereich
- 2.1.2
- Außenoberfläche
- 2.1.3
- Schmiertasche
- 2.1.4
- Fixierstollen
- 2.2
- Oberschale
- 2.2.1
- Verjüngungsbereich
- 2.2.2
- Innenoberfläche
- 2.2.3
- Schmiertaschen
- 2.2.4
- elastischer Abschnitt
- 2.2.5
- Außenoberfläche
- 2.2.6
- Schulter
- 2.3
- Komplementärkontur
- 2.3.1
- Ausnehmung
- 2.3.2
- Eingriffskontur
- 3
- Gelenkkugel
- 4
- Kugelzapfen
- 5
- Verschlusselement
- 5.1
- Innenoberfläche
- 5.2
- Kontur
- 5.3
- Randbereich
- 5.4
- Flansch
- 6
- elastisches Mittel
- 7
- Dichtungsbalg
- 7.1
- Randabschnitt
- 8
- Schaft
- 9
- Anschlussgewinde
- 10
- Innenraum
- 11
- Fixierungsnut