DE10244101A1

DE10244101A1 - Kugelgelenk für in Fahrzeugen verwendete Antriebe

Info

Publication number: DE10244101A1
Application number: DE10244101A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Edele; Eckhardt Schmid
Original assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Current assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Priority date: 2002-09-23
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2004-04-01
Also published as: AU2003273883A1; WO2004036070A1

Abstract

Bei einem Kugelgelenk für in Fahrzeugen verwendete Antriebe mit einem an einem ersten Getriebeglied befestigten Kugelzapfen, auf dem eine am zweiten Getriebeglied befestigte Kugelschale aufgesetzt ist, ist eine mit der Kugelschale verbundene Dichtung vorgesehen, die sich dichtend gegen eine dem ersten Getriebeglied zugeordnete Dichtungsfläche abstützt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Kugelgelenke dieser Art, insbesondere zur Verwendung bei Antrieben für Scheibenwischervorrichtungen sind bekannt ( DE 196 47 022 A1 ; DE l96 47 024 A1 ). Zum Abdichten des ein erstes und ein zweites Getriebeglied antriebsmäßig verbindenden Kugelgelenks ist bei diesen bekannten Antrieben als Dichtung eine den Kugelzapfen sowie auch die Kugelschale jeweils teilweise umschließende Balgdichtung vorgesehen, die sich mit Vorspannung an den beiden Getriebegliedern abstützt. Nachteilig ist hierbei u. a., daß die Balgdichtung beim Montieren des Kugelgelenks, d.h. vor dem Aufsetzen oder Aufknöpfen der Kugelschale auf den Kugelzapfen bzw. auf den von diesem Zapfen gebildeten Kugelkopf als gesondertes Bauteil montiert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kugelgelenk der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß eine vereinfachte Montage möglich ist, und zwar bei gleichzeitig verbesserter Abdichtwirkung durch die Dichtung. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kugelgelenk entsprechend dem Patentanspruch l ausgebildet.

Bei der Erfindung ist die Dichtung mit der jeweiligen Kugelschale fest verbunden und wirkt zwischen dieser Kugelschale und einer benachbarten Dichtungsfläche, z.B. einer dem ersten Getriebeglied zugeordneten Dichtungsfläche oder einer Dichtungsfläche einer benachbarten weiteren Kugelschale. Unter „Kugelschale" wird im Sinne der Erfindung generell dasjenige Element des Kugelgelenks verstanden, welches (Element) auf einem als Kugelkopf ausgebildeten Kugelzapfenabschnitt gelagert ist.

Hierdurch ist eine vereinfachte Montage möglich. Weiterhin ergibt sich auch eine verbesserte Dichtungswirkung. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Dichtung so ausgeführt werden kann, daß sie zugleich auch gegen den Kugelkopf des Kugelzapfens anliegt und hierdurch zusätzlich den Spalt abdichtet, der zwischen dem Kugelkopf und einer zugeordneten Kugel- oder Mantelfläche der Kugelschale gebildet ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht eine von einem Kugelgelenk gebildete Gelenkverbindung zwischen einem ersten Getriebeglied in Form einer Kurbel und einem zweiten Getriebeglied in Form einer Gelenkstange;
2 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt ein Kugelgelenk zur Verwendung bei der Gelenkverbindung der 1, bestehend aus einem am ersten Getriebeglied vorgesehenen Kugelzapfen, aus einer am zweiten Getriebeglied befestigten Kugelschale sowie aus einer den Übergang zwischen der Kugelschale und dem ersten Getriebeglied abdichtenden und den Kugelzapfen umschließenden Balgdichtung;
3 die Kugelschale mit der Balgdichtung der 3, bei entspannter Balgdichtung;
4 eine Darstellung ähnlich 2, jedoch bei gegenüber dem zweiten Getriebeglied um den Mittelpunkt der Kugelfläche des Kugelzapfens verschwenktem ersten Getriebeglied;
5 – 7 Darstellungen ähnlich den 2 – 4 bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung;
8 – 10 Darstellungen ähnlich den 2 – 4 bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung;
11 – 13 Darstellungen ähnlich den 2 – 4 bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung;
14 – 16 Darstellungen ähnlich den 2 – 4 bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung;
17 – 19 Darstellungen ähnlich den 2 – 4 bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung;
20 – 22 Darstellungen ähnlich den 2 – 4 bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung;
23 – 25 Darstellungen ähnlich den 2 – 4 bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung;
26 – 28 Darstellungen ähnlich den 2 – 4 bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung;
29 eine Darstellung ähnlich 2 bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung;
30 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt ein Zweifach-Kugelgelenk entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren ist 1 ein erstes Getriebeglied, welches beispielsweise von einer an einer umlaufenden Welle eines Antriebs, beispielsweise eines Antriebs einer Scheibenwischervorrichtung vorgesehen ist, und 2 ein zweites Getriebeglied, welches bei der dargestellten Ausführungsform ein Gelenkarm, beispielsweise ein Gelenkarm einer Scheibenwischervorrichtung ist. Die beiden Getriebeglieder 1 und 2 sind über ein Kugelgelenk 3 gelenkig miteinander verbunden, wobei bei Ausbildung des ersten Getriebeglied 1 als Kurbel das Kugelgelenk 3 exzentrisch in Bezug auf die Kurbelachse angeordnet ist. Die 2 – 29 zeigen verschiedene mögliche Ausführungsformen des Kugelgelenks 3, welches in diesen Figuren mit 3.1 – 3.11 bezeichnet ist.
Die 2 – 5 zeigen die Ausbildung des Kugelgelenks 3.1. Dieses besteht im wesentlichen aus dem Kugelzapfen 4.1, der beispielsweise aus Metall, vorzugsweise aus Stahl gefertigt und in geeigneter Weise, beispielsweise durch Vernieten an dem ersten Getriebeglied 1 befestigt ist, so daß dieser Zapfen 4.1 über eine Seite 1' des Getriebegliedes 1 vorsteht und mit seiner Zapfenachse ZA senkrecht zur Ebene der Seite 1' liegt. Zumindest in einem dem Kugelzapfen 4.1 umgebenden Bereich ist die Oberfläche 1' plan ausgeführt.
Der Kugelzapfen 4.1 bildet mehrere Abschnitte, und zwar den Abschnitt 4.1.1, mit dem der Kugelzapfen 4.1 in einer Bohrung des ersten Getriebegliedes 1 verankert ist, den daran anschließenden bundartigen Abschnitt 4.1.2, mit dem sich der Kugelzapfen 4.1 gegen die Seite 1' abstützt und den daran anschließenden Abschnitt 4.1.3, der den Kugelkopf des Kugelzapfens 4.1 bildet.
Auf dem Kugelzapfen 4.1 ist eine Kugelschale 5.1 aufgesetzt bzw. aufgeknöpft. Diese beispielsweise aus Kunststoff durch Spritzgießen gefertigte Kugelschale besteht aus einem oberen, hauben- oder hutartig ausgeführten und geschlossenen Abschnitt 5.1.1 sowie aus einem im wesentlichen ringförmigen Abschnitt 5.1.2, mit dem die Kugelschale 5.1 in einer Bohrung des Getriebegliedes 2 verankert ist, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform durch Einspritzen. An der Innenfläche ist der Abschnitt 5.1.2 mit einer Kugel- oder Mantelfläche 6 versehen, die konzentrisch oder im wesentlichen konzentrisch zu einem Mittelpunkt 7 des Kugelkopfes bzw. des Abschnittes 4.1.3 ausgebildet ist.
Mit KSA ist in den Figuren eine Kugelschalenachse bezeichnet, die bei der Darstellung der 2 achsgleich mit der Achse ZA liegt und zu der die Kugelschale 5.1 bei der dargestellten Ausführungsform rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Beide Achsen ZA und KSA gehen auch durch den Mittelpunkt 7.
Die zu dem Getriebeglied 1 hin offene Seite der Kugelschale 5.1 ist durch eine Ringfläche 8.1 begrenzt, die bei der dargestellten Ausführungsform in einer Ebene senkrecht zur Achse KSA liegt und von der Fläche 1' des Getriebegliedes beabstandet ist. An die Ringfläche 8.1 schließen sich eine innere Ringfläche 8.2 und eine äußere Ringfläche 8.3 an.
Der zwischen der Ringfläche 8.1 und der Seite 1' gebildete Spalt ist durch eine im wesentlichen ringförmige Balgdichtung 9.1 abgedichtet. Diese Balgdichtung ist z.B. durch Spritzgießen aus einem gummielastischen Material oder Kunststoff bzw. Elastomer hergestellt, und zwar beispielsweise durch Anspritzen an die Kugelschale 5.1 oder in einem Inmold-Verfahren derart, daß die Balgdichtung 9.1 mit der Ringfläche 8.1 fest verbunden ist. Das Material für die Balgdichtung 9,1 ist so ausgewählt, daß es bei ausreichender Elastizität auch eine ausreichende Abriebfestigkeit besitzt. Als Material eignet sich beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer. Um die Verankerung zwischen der Balgdichtung 9.1 und der Ringfläche 8.1 zu verbessern, ist im Bereich der Ringfläche 8.1 eine Nut 10 eingeformt, in die das Material der Balgdichtung 9.1 hineinreicht.
Die Balgdichtung 9.1 besteht aus zwei ringförmigen Abschnitten 11 und 12, die einstückig miteinander hergestellt sind und von denen der Abschnitt 11 sich ausgehend von der Ringfläche 8.1 zu dem Getriebeglied 1 hin im Querschnitt kegelringartig vergrößert, während sich der Abschnitt 12 ausgehend von dem ringförmigen Übergangsbereich 13 zwischen den beiden Abschnitten im Querschnitt zum Getriebeglied 1 hin kegelringartig verkleinert.
Bei auf den Kugelzapfen 4.1 aufgesetzter Kugelschale 5.1 liegt der Abschnitt 12 mit seinem freien, die Achse KSA umschließenden ringförmigen Rand 14 gegen die Fläche 1' mit einer ausreichenden Kraft federnd oder elastisch angepreßt an, und zwar dadurch, daß die Balgdichtung 9.1 gegen die Eigenelastizität des verwendeten Materials beim Einbau der Kugelschale 5.1 elastisch verformt wurde. Die beiden Abschnitte 11 und 12 schließen einen Winkel α miteinander ein, der sich zur Achse KSA öffnet.
Die 3 zeigt die Balgdichtung 9.1 im entspannten Zustand, die beiden Abschnitte 11 und 12 schließen dabei einen Winkel β miteinander ein, der größer ist als der Winkel α.
Die 4 zeigt eine Situation, bei der das Getriebeglied 1 und damit der Kugelzapfen 4.1 gegenüber der Kugelschale 5.1 um den Mittelpunkt 7 verschwenkt sind, so daß die beiden Achsen ZA und KSA einen Winkel miteinander einschließen. Durch die elastische Verformbarkeit der Balgdichtung 9.1 ist auch in diesem Zustand der Übergang zwischen dem Getriebeglied 1 und der Kugelschale 5.1 und damit der Innenraum des Kugelgelenkes 3.1 nach außen hin zuverlässig abgedichtet. Durch die Ausbildung der Balgdichtung 9.1 mit den beiden Abschnitten 11 und 12 ist weiterhin erreicht, daß selbst bei größeren, von außen auf die Balgdichtung 9.1 einwirkenden Kräften, die in der 2 mit dem Pfeil K angedeutet sind, beispielsweise bei einem auf die Balgdichtung 9.1 auftreffenden Wasserstrahl eines Hochdruckreinigers diese Balgdichtung voll funktionstüchtig bleibt. In diesem Fall wird die Balgdichtung 9.1 allenfalls so verformt, daß der ringförmige Rand 14 gegen die kreiszylindrische Umfangsfläche des Bundes bzw. Abschnittes 4.1.2 zur Anlage kommt und sich damit die Balgdichtung 9.1 torbogenartig zwischen dieser Umfangsfläche und der Ringfläche 8.1 abstützt.
Die 5 – 7 zeigen als weitere mögliche Ausführungsform ein Kugelgelenk 3.2, welches sich von dem Kugelgelenk 3.1 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß die der Kugelschale 5.1 entsprechende Kugelschale 5.2 an ihrer Ringfläche 8.1 die Nut 10 nicht aufweist und anstelle der Balgdichtung 9.1 eine Balgdichtung 9.2 vorgesehen ist, die sich von der Balgdichtung 9.1 dadurch unterscheidet, daß an den Abschnitt 11 ein weiterer Abschnitt 15 in Form eines kegelstumpfförmigen Ringes angeformt ist, und zwar mit einem sich mit zunehmendem Abstand vom Getriebeglied 1 verringernden Außen- und Innenquerschnitt. Die Kugelschale 5.2 bildet wiederum einen oberen hauben- oder hutartig ausgeführten Abschnitt 5.2.1 und einen im wesentlichen ringförmigen Abschnitt 5.2.2, der mit der Kugel- oder Mantelfläche 6 versehen ist.
Der Abschnitt 15 umschließt die Achse KSA konzentrisch und liegt mit seiner der Achse KSA abgewandten Außenfläche gegen die Kegelringfläche 8.2 der Kugelschale 5.1 an, die (Kegelringfläche) zwischen der Mantelfläche 6 und der Ringfläche 8.1 gebildet ist und deren Durchmesser sich zu der Ringfläche 8.1 hin vergrößert. Der Abschnitt 15 ist weiterhin so ausgeführt, daß er zugleich als zusätzliche Dichtung zum Abdichten des Spaltes zwischen der Außenfläche des Abschnittes 4.1.3 und der Mantelfläche 6 wirkt.
Die 8 – 10 zeigen als weitere mögliche Ausführungsform ein Kugelgelenk 3.3, welches sich von dem Kugelgelenk 3.1 zunächst durch die Ausbildung des Kugelzapfens 4.2 unterscheidet, d.h. der an dem Getriebeglied 1 vorgesehene Kugelzapfen 4.2 unterscheidet sich von dem Kugelzapfen 4.1 dadurch, daß der Kugelzapfen 4.2 den Bund oder Abschnitt 4.1.2, dessen Außendurchmesser gleich oder sogar geringfügig größer ist als der maximale Durchmesser des Kugelkopfes bzw. des Abschnittes 4.1.3, nicht aufweist. Vielmehr schließt sich an den Abschnitt 4.2.1, der dem Abschnitt 4.1.1 entspricht, ein kreiszylinderförmiger Abschnitt 4.2.2 an, der in den Kugelkopf bzw. in den dem Abschnitt 4.1.3 entsprechenden Abschnitt 4.2.3 übergeht und der einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Abschnittes 4.2.3.
Das Kugelgelenk 3.3 verwendet wieder die Kugelschale 5.1, anstelle der Balgdichtung 9.1 ist aber eine an die Ringfläche 8.1 anschließende Balgdichtung 9.3 vorgesehen. Diese ist aus dem gummielastischen Material hergestellt, und zwar mit einem hohlring- oder reifenartigen, die Achse KSA umschließenden Abschnitt 16, der an seinen der Kugelschale 5.1 bzw. der Ringfläche 8.1 zugewandten Seite und an seiner dem Getriebeglied 1 zugewandten Seite jeweils in einen die Achse KSA konzentrisch umschließenden ringartigen verstärkten Abschnitt 17 bzw. 18 übergeht. Mit dem Abschnitt 17 ist die Balgdichtung 9.3 mit der Ringfläche 8.1 verbunden, wobei das Material der Balgdichtung 9.3 für eine verbesserte Verankerung wiederum in die Nut 10 an der Ringfläche 8.1 hineinreicht. Mit dem ringartigen Abschnitt 18 bzw. mit an diesem Abschnitt gebildeten, die Achse KSA konzentrisch umschließenden Vorsprüngen 19 liegt die Balgdichtung 9.3 angepreßt gegen die Seite 1' des Getriebegliedes 1 an.
In dem in der 8 dargestellten Zustand des montierten Kugelgelenks 3.3 besitzt der im Abschnitt 16 gebildete Ringkanal 20 einen kreisförmigen oder annähernd kreisförmigen Querschnitt. Bei entspannter Balgdichtung, d.h. bei von dem Kugelzapfen 4.3 abgenommener Kugelschale 5.1 besitzt dieser Kanal 20 einen ovalen Querschnitt, und zwar derart, daß die längere Querschnittsseite sich zwischen den Abschnitten 17 und 18 befindet.
Zur Erhöhung des Anpreßdrucks und damit zur Erhöhung der Abdichtwirkung kann der Kanal 20 nach außen hin verschlossen sein, so daß ein in dem Kanal 20 eingeschlossenes Medium oder elastisches Material als zusätzliches Druckmedium zur Unterstützung der Anlage der Balgdichtung 9.3 gegen die Fläche 1' dient, insbesondere auch in der Weise, daß bei einem Verschwenken der Achse ZA gegenüber der Achse KSA (10) die Dichtungswirkung nicht verloren geht.
Durch die hohlringartige oder reifenartige Ausbildung des Abschnittes 16 weist die Balgdichtung 9.3 eine besonders hohe Steifigkeit gegen von außen auf diese Dichtung einwirkende Kräfte (Pfeil K der 8) auf.
Die 11 – 13 zeigen ein Kugelgelenk 3.4, welches sich von dem Kugelgelenk 3.3 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß anstelle der Kugelschale 5.1 die Kugelschale 5.2 verwendet ist, und zwar ohne die Nut 10 an der Ringfläche 8.1.
Weiterhin unterscheidet sich das Kugelgelenk 3.4 von dem Kugelgelenk 3.3 dadurch, daß die Balgdichtung 9.4 an den Abschnitt 17 angeformt einen Abschnitt 21 besitzt, der in Formgebung und Funktion dem Abschnitt 15 der Balgdichtung 9.2 entspricht, ebenso wie der Abschnitt 15 kegelringartig ausgebildet ist und gegen die Kegelringfläche 8.2 anliegt, die zwischen der Mantelfläche 6 und der Ringfläche 8.1 gebildet ist, so daß hierdurch wiederum eine zusätzliche Abstützung, Verbindung und auch Zentrierung der Balgdichtung 9.4 an der Kugelschale 5.2 erreicht sind. Ansonsten entspricht das Kugelgelenk 3.4 hinsichtlich Aufbau und Funktion dem Kugelgelenk 3.3.
Die 14 – 16 zeigen als mögliche Ausführungsform ein Kugelgelenk 3.5, welches sich von dem Kugelgelenk 3.4 lediglich dadurch unterscheidet, daß die Balgdichtung 9.5 geringfügig gegenüber der Balgdichtung 9.4 geändert ist, und zwar in der Weise, daß anstelle des Abschnitts 21 an den Abschnitt 15 ein weiterer ringförmiger Abschnitt 22 angeformt ist, der die bei dem Kugelgelenk 3.5 wiederum verwendete Kugelschale 5.2 an der Ringfläche 8.3, d.h. an einem Umfangsbereich umschließt, der über die dem Getriebeglied 1 zugewandte Seite des Getriebegliedes 2 vorsteht. Die Balgdichtung 9.5 liegt somit mit dem Abschnitt 15 gegen die Ringfläche 8.1 und mit dem Abschnitt 22 gegen die Ringfläche 8.3 an, wobei sich der Abschnitt 22 zugleich auch gegen die dem Getriebeglied 1 zugewandte Seite des Getriebegliedes 2 abstützen kann.
Mit den Vorsprüngen 19 am Abschnitt 18 liegt die Balgdichtung 9.5 wiederum gegen die Seite 1' des Getriebegliedes 1 angepreßt an. Da der Abschnitt 22 außerhalb der Öffnung der haubenartigen Kugelschale 5.2 liegt, kann dieser Abschnitt mit einer relativ hohen Wandstärke gefertigt werden, wodurch sich eine besonders zuverlässige Verbindung zwischen der Balgdichtung 9.5 und der Kugelschale 5.2 ergibt.
Die 17 – 19 zeigen als weitere mögliche Ausführungsform ein Kugelgelenk 3.7, welches sich von dem Kugelgelenk 3.5 im wesentlichen nur durch eine von der Balgdichtung 9.5 unterschiedliche Balgdichtung 9.7 unterscheidet, die wiederum einstöckig aus dem gummielastischen Material hergestellt ist, und zwar insgesamt im wesentlichen kegelringartig mit einem sich zu der Fläche 1' des Getriebegliedes 1 vergrößernden Innen- und Außendurchmesser. Im einzelnen setzt sich die Balgdichtung 9.7 aus einem schürzenartigen Abschnitt 23, der die Achse KSA ringartig umschließt und mit seinem freien Rand 24 gegen die Fläche 1' anliegt, aus einem ringartigen Abschnitt 25 und einem Abschnitt 26 zusammen. Der Abschnitt 25 liegt mit seiner dem Abschnitt 23 abgewandten Seite gegen die Ringfläche 8.1 der Kugelschale 5.2 an. Der Abschnitt 26 liegt ähnlich dem Abschnitt 15 des Kugelgelenks 3.2 gegen die Innenfläche bzw. innere Ringfläche 8.2 der Kugelschale 5.2 an, die (Ringfläche) zwischen der Mantelfläche 6 und der Ringfläche 8.1 vorgesehen ist. Weiterhin liegt der Abschnitt 26 auch gegen den Kugelkopf bzw. den Abschnitt 4.2.3 des Kugelzapfens 4.2 an und bewirkt somit eine zusätzliche Abdichtung des Spaltes zwischen diesem Kugelkopf und der Mantelfläche 6.
Wie dargestellt, sind die Abschnitte 25 und 26 mit einer im Vergleich zum Abschnitt 23 größeren Wandstärke gefertigt, so daß der von den Abschnitten 25 und 26 gebildete Teil der Balgdichtung 9.7 im Vergleich zu dem Abschnitt 23 weniger elastisch ausgeführt ist und das Verformen der Balgdichtung 9.7 bei einem Verschwenken der Achsen ZA und KSA im wesentlichen auf den Abschnitt 23 beschränkt ist. Dieser ist zur Erhöhung der Verformbarkeit bei gleichzeitiger Sicherstellung der Stabilität der Balgdichtung 9.7 gegenüber äußeren Krafteinwirkungen (Pfeil K) an seiner Außenfläche mit die Achse KSA konzentrisch umschließenden ringartigen Vorsprüngen 27 versehen. Die Balgdichtung 9.7 ist weiterhin so ausgeführt, daß der Bereich, an dem der Abschnitt 23 in die Abschnitte 25 und 26 übergeht, an der bezogen auf die Achse KSA innen liegende Seite des Abschnittes 25 vorgesehen ist.
Die 18 zeigt den Zustand der entspannten Balgdichtung 9.7. In diesem Zustand bildet der Abschnitt 23 einen die Achse KSA konzentrisch oder annähernd konzentrisch umschließenden kreiszylinderförmigen Abschnitt.
Die 20 – 22 zeigen als weitere mögliche Ausführungsform ein Kugelgelenk 3.8, welches sich von dem Kugelgelenk 3.7 im wesentlichen durch die von der Balgdichtung 9.7 unterschiedliche Balgdichtung 9.8 unterscheidet. Die wiederum einstückig aus dem gummielastischen Material hergestellte und die Achse KSA ringförmig umschließende Balgdichtung 9.8 liegt mit einem ringförmigen, der Kugelschale 5.2 entfernten und die Achse KSA umschließenden Rand 28 gegen die Fläche 1' des Getriebegliedes 1 angepreßt an. Die Balgdichtung 9.8 ist hohlringartig ausgeführt, wobei das Querschnittsprofil im wesentlichen von vier, sich zu dem geschlossenen Profil ergänzenden, ringförmigen Abschnitten 29 – 32 gebildet ist. Von diesen entsprechen die äußeren Abschnitte 29 und 30 in ihrer Formgebung und Anordnung zueinander den Abschnitten 11 und 12 der Balgdichtung 9.1, d.h. der Abschnitt 29 ist als ein sich mit zunehmendem Abstand von der Kugelschale 5.2 im Querschnitt vergrößernder Kegelring und der daran anschließende Abschnitt 30 als ein sich mit zunehmendem Abstand von der Kugelschale 5.2 im Durchmesser verringender Kegelring ausgebildet, so daß die Abschnitte 29 und 30 den sich zur Achse KSA eröffnenden Winkel α einschließen. Die bezogen auf diese Achse innen liegenden Abschnitte 31 und 32 sind so ausgebildet, daß zumindest bei montiertem Kugelgelenk 3.8 der an die Kugelschale 5.2 anschließende Abschnitt 31 einem Kegelring mit einem sich mit zunehmendem Abstand von der Kugelschale 5.2 verringernden Durchmesser und der anschließende Abschnitt 32 einem Kegelring mit einem sich mit zunehmendem Abstand von der Kugelschale 5.2 vergrößernden Durchmesser entsprechen. Bei montiertem Kugelgelenk 3.8 schließen die Abschnitte 31 und 32 den sich zu den äußeren Abschnitten 29 und 30 hin öffnenden Winkel γ ein.
Am Rand 28 gehen die Abschnitte 30 und 32 ineinander über. Im Bereich des Übergangs zwischen den Abschnitten 29 und 31 liegt die Balgdichtung 9.8 einerseits gegen die Ringfläche 8.1 und andererseits gegen die an diese Ringfläche anschließende Ringfläche 8.2 an.
Die 21 zeigt die Balgdichtung 9.8 im entspannten Zustand. Hier schließen die Abschnitte 29 und 30 den gegenüber dem Winkel α größeren Winkel β und die Abschnitte 31 und 32 den gegenüber dem Winkel γ größeren Winkel δ ein.
Die 23 – 25 zeigen als weitere mögliche Ausführungsform ein Kugelgelenk 3.9, bei welchem an dem Getriebeglied 1 der Kugelzapfen 4.1 vorgesehen ist und auf diesem Kugelzapfen bzw. auf dem den Kugelkopf bildenden Abschnitt 4.1.3 eine Kugelschale 5.9 vorgesehen ist, die sich von den Kugelschalen 5.1 und 5.2 dadurch unterscheidet, daß an der Ringfläche 8.1 eine Nut 33 gebildet ist, in die die Balgdichtung 9.9 mit einem Randbereich bzw. mit einem diesen Randbereich bildenden, die Achse KSA kreisringförmig umschließenden Abschnitt 34 hineinreicht und dort in geeigneter Weise verankert ist. An den Abschnitt 34 schließt sich bei dieser wiederum einstückig aus dem gummielastischen Material hergestellten Balgdichtung 9.9 ein balgartiger Abschnitt 35 an, der sich aus mehreren aneinander anschließenden, sich im Querschnitt abwechselnd vergrößernden und verkleinernden Teilabschnitten zusammensetzt und der schließlich mit einem ringförmigen Abschnitt oder Rand 36 gegen die Seite 1' des Getriebegliedes 1 anliegt, und zwar im Bereich einer von dieser Seite und der Umfangsfläche des Abschnittes 4.1.2 gebildeten Stufe. Der Durchmesser der Balgdichtung 9.9 im Bereich des Randes 36 ist kleiner als der Durchmesser im Bereich des Abschnittes 34.
Die 24 zeigt wiederum die Balgdichtung 9.9 im entspannten Zustand und die 25 in einem Zustand, in dem die Achsen KSA und ZA gegeneinander verschwenkt sind.
Die 26 – 28 zeigen als weitere mögliche Ausführungsform ein Kugelgelenk 3.10, welches sich von dem Kugelgelenk 3.9 im wesentlichen durch die von der Balgdichtung 9.9 unterschiedliche Balgdichtung 9.10 unterscheidet. Während bei der Balgdichtung 9.9 der erste, an den Abschnitt 34 anschließende Teilabschnitt des balgförmigen Abschnittes 35 bezogen auf die Achse KSA nach außen geführt ist, ist bei der Balgdichtung 9.10 der erste auf den Abschnitt 34 folgende Teilabschnitt des dem Abschnitt 35 entsprechenden Abschnittes 37 nach innen geführt. Der Abschnitt 37 endet wiederum in einem dem Rand 36 entsprechenden Rand 38, mit dem die Balgdichtung 9.10 gegen die Seite 1' des Getriebegliedes 1 angepreßt anliegt.
Die 29 zeigt als weitere mögliche Ausführungsform ein Kugelgelenk 3.11, bei dem der Kugelzapfen 4.2 und die Kugelschale 5.1 verwendet sind. Anstelle einer Balgdichtung ist bei dieser Ausführungsform an der Kugelschale 5.1 bzw. an der dortigen Ringfläche 8.1 ein die Achse KSA umschließender und den Abstand zwischen der Ringfläche 8.1 und dem Getriebeglied 1 überbrückender bzw. abdichtender Dichtungsring 39 vorgesehen. Dieser besteht aus einem Kern aus einem weich elastischen Material, beispielsweise Kunststoff, z.B. geschäumtem Kunststoff und aus einer diesen Kern 40 umschließenden, geschlossenen Außenhaut 41, die aus einem verschleißfesten, verformbaren Material, beispielsweise Kunststoff hergestellt ist. An diese Außenhaut 41 ist ein ringförmiger Vorsprung 42 angeformt, der aus dem Material der Außenhaut 41 besteht und mit einem Abschnitt in die an der Ringfläche 8.1 vorgesehene Nut 10 eingreift. Die ringförmige Dichtung 39 ist beispielsweise in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren hergestellt und in geeigneter Weise, beispielsweise durch Anspritzen, Kleben usw. mit der Kugelschale 5.1 verbunden.
Die 30 zeigt schließlich als weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung ein Kugelgelenk 3.12, welches als doppeltes Kugelgelenk oder Zweifach-Kugelgelenk ausgebildet und bei dem ein Kugelzapfen 4.3 verwendet ist, der mit einem kreiszylinderförmigen Kugelzapfenabschnitt 4.3.1 an dem Getriebeglied 1 bzw. von der Fläche 1' wegstehend befestigt ist und in Zapfenlängsrichtung versetzt zwei jeweils einen Kugelkopf bildende Abschnitt 4.3.2 und 4.3.3 aufweist.
Auf dem dem Getriebeglied 1 bzw. der Fläche 1' näherliegenden Abschnitt 4.3.2 ist eine Kugelschale 5.10 vorgesehen, die der Kugelschale 5.2 entspricht, allerdings ohne einen oberen hauben- oder hutartig ausgeführten Abschnitt, sondern lediglich bestehend aus dem im wesentlichen ringförmigen Abschnitt 5.10.2, der dem Abschnitt 5.2.2 der Kugelschale 5.2 entspricht. An der der Fläche 1' zugewandten Unterseite der Kugelschale 5.10 ist wiederum die mit dieser Fläche 1' zusammenwirkende Balgdichtung vorgesehen, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform die Balgdichtung 9.5, die sich u.a. an der Ringläche 8.1 abstützt. An der der Ringfläche 8.1 abgewandten Oberseite bilden die Kugelschale 5.10 bzw. deren Abschnitt 5.10.2 eine weitere plane Ringfläche 8.4, die in einer Ebene senkrecht zur Achse des ringförmigen Abschnittes 5.10.2 liegt und damit in einer Ebene parallel zur Ebene der Ringfläche 8.1.
Auf dem dem Getriebeglied 1 bzw. der Fläche 1' weiter entfernt liegenden, ebenfalls als Kugelkopf ausgebildeten Kugelzapfenabschnitt 4.3.3 ist eine weitere Kugelschale vorgesehen, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform die Kugelschale 5.2, die mit einer Balgdichtung versehen ist, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform ebenfalls mit der Balgdichtung 9.5 und mit dieser Balgdichtung gegen die benachbarte Ringfläche 8.4 der Kugelschale 5.10 anliegt. Beide axial gegeneinander versetzt am Kugelzapfen 4.3 vorgesehene Kugelschalen 5.2 und 5.10 sind jeweils an einem Getriebeglied 2 vorgesehen.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, daß die Kugelschalen 5.1, 5.2 und 5.9 jeweils an ihrer dem Getriebeglied 1 abgewandten Oberseite haubenartige geschlossene Kugelschalen sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, diese Kugelschalen an ihrer dem Getriebeglied 1 abgewandten Seite offen auszubilden.
Weiterhin ist es auch möglich, die Balgdichtungen 9.1 – 9.5 und 9.7 – 9.10 aus wenigstens zwei Materialien mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften herzustellen, beispielsweise in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren aus einem Material, z.B. Kunststoff höherer Elastizität und aus einem verschleißfesten, verformbaren Material, beispielsweise Kunststoff. Das verschleißfeste, formbare Material bildet dann zumindest in demjenigen Bereich, an dem die Balgdichtung gegen die Fläche 1' oder Ringfläche 8.4 anliegt, die Außenfläche dieser Balgdichtung. Weiterhin ist es auch möglich, die jeweilige Balgdichtung 9.1 – 9.5 bzw. 9.7 – 9.10 in der Weise herzustellen, daß sie einen inneren Kern aus einem weichelastischen Material, beispielsweise Kunststoff, z.B. geschäumten Kunststoff aufweist und eine diesen Kern umschließende, geschlossene Außenhaut besitzt, die aus dem verschleißfesten, verformbaren Material, beispielsweise Kunststoff hergestellt ist.
Insbesondere ist es auch möglich, bei der Balgdichtung vorgesehene Hohlräume, beispielsweise den Kanal 20 der Balgdichtung 9.5 oder der Balgdichtung 9.8 mit einem weichelastischen Material, beisielsweise mit geschäumten Kunsttoff auszufüllen.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche weitere Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
So ist es beispielsweise möglich, bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, die den Kugelzapfen 4.1 aufweisen, anstelle dieses Kugelzapfens den Kugelzapfen 4.2 oder umgekehrt bei solchen Ausführungen, die den Kugelzapfen 4.2 aufweisen, den Kugelzapfen 4.1 vorzusehen.

1, 2: Getriebeglied
1': Fläche
3, 3.1 – 3.12: Kugelgelenk
4.1, 4.2, 4.3: Kugelzapfen
4.1.1 – 4.1.3: Kugelzapfenabschnitt
4.2.1 – 4.2.3: Kugelzapfenabschnitt
4.3.1 – 4.3.3: Kugelzapfenabschnitt
5.1, 5.2, 5.9, 5.10: Kugelschale
5.1.1, 5.1.2: Kugelschalenabschnitt
5.2.1, 5.2.2: Kugelschalenabschnitt
5.10.2: Kugelschalenabschnitt
6: Kugel- oder Mantelfläche
7: Mittelpunkt
8.1 – 8.4: Ringfläche
9.1 – 9.5: Balgdichtung
9.7 – 9.10: Balgdichtung
10: Nut
11, 12: Abschnitt
13: Übergang
14: Rand
15: ringförmiger Abschnitt
16: hohlringartiger Abschnitt
17, 18: ringförmiger Abschnitt
19: Vorsprung
20: Kanal
21 – 23: Abschnitt
24: Rand
25, 26: Abschnitt
27: ringartiger Vorsprung
28: Rand
29 – 32: Abschnitt
33: Nut
34, 35: Abschnitt
36: Rand
37: Abschnitt
38: Rand
39: Dichtungsring
40: Kern
41: geschlossene Außenhaut
42: Befestigungsabschnitt
α, β, γ, δ: Winkel zwischen Abschnitten der Balgdichtung
K: äußere Krafteinwirkung
ZA: Kugelzapfenachse
KSA: Achse der Kugelschale

Claims

Kugelgelenk für in Fahrzeugen verwendete Antriebe, insbesondere für Antriebe von Scheibenwischervorrichtungen, mit einem an einem ersten Getriebeglied (1) befestigten Kugelzapfen (4.1, 4.2, 4.3), auf dem wenigstens eine an einem zweiten Getriebeglied (2) befestigte Kugelschale (5.1, 5.2, 5.9, 5.10) aufgesetzt bzw. aufgeknöpft ist, mit wenigstens einer Dichtung (9.1 – 9.10; 39), die sich mit Vorspannung zumindest an einander gegenüberliegenden und den Getriebegliedern (1, 2) zugeordneten Dichtungsflächen (1', 8.1, 8.4) eine Achse (ZA) des Kugelzapfens (4.1, 4.2, 4.3) umschließend abstützt und dabei einen zwischen der Kugelschale (5.1, 5.2, 5.9, 5.10) und einer benachbarten Dichtungsfläche (1', 8.4) gebildeten Spalt abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß die dem jeweiligen zweiten Getriebeglied (2) zugeordnete Dichtungsfläche von wenigstens einer eine offene Seite der Kugelschale (5.1, 5.2, 5.9, 5.10) umschließenden Ringfläche (8.1 – 8.4) gebildet ist, und daß die Dichtung (9.1 – 9.10; 39) an dieser wenigstens einen Ringfläche (8.1 – 8.4) mit der Kugelschale (5.1, 5.2, 5.9, 5.10) fest verbunden ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung unter Verwendung wenigsten eines gummielastischen Werkstoffs, beispielsweise eines Kunststoffs oder eines Kuststoffelastomers gefertigt ist.
Kugelgelenk nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (9.1 – 9.10) einstückig aus wenigsten einem gummielastischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Kunststoffelastomer gefertigt ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (9.1 – 9.10; 39) zumindest an ihrer Außenfläche aus einem widerstandsfähigen, abriebfesten Material besteht.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (39) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt ist, wobei ein Werkstoff einen die Elastizität der Dichtung (39) sicherstellenden Dichtungsabschnitt oder -kern (40) und ein Werkstoff eine geschlossene, verschleißfeste Außenfläche (41) bildet.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mehreren Werkstoffen oder Komponenten hergestellte Dichtung (39) im Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren gefertigt ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (9.1, 9.10; 39) mit der Kugelschale (5.1, 5.2, 5.9, 5.10) durch Kleben und/oder Verschweißen und/oder mechanisch durch formschlüssiges Verbinden gehalten ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (9.1 – 9.10; 39) durch An- oder Umspritzen an der Kugelschale (5.1, 5.2, 5.9, 5.10) gehalten ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (9.3) mit mehreren, die Achse (ZA) des Kugelzapfens (4.1, 4.2, 4.3) umschließenden ringartigen Vorsprüngen (19) gegen die dem ersten Getriebeglied (1) zugeordnete Fläche (1') anliegt.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Getriebeglied (1) zugeordnete Dichtungsfläche (1') von einer den Kugelzapfen (4.1, 4.2, 4.3) umgebende Fläche dieses Getriebegliedes (1) ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (9.1 – 9.10; 39) mit wenigstens einem Halteabschnitt an der wenigstens einen Ringfläche (8.1 – 8.3) der Kugelschale (5.1, 5.2, 5.9, 5.10) gehalten ist und mit wenigstens einem ringförmigen Rand (14, 19, 24, 28, 36, 38) gegen die dem ersten Getriebeglied (1) zugeordnete Dichtungsfläche (1') anliegt und dazwischen eine Verformungszone bildet.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (9.1, 9.2, 9.9, 9.10) mit einem Dichtungsrand (11, 36, 38) an der dem ersten Getriebeglied (1) zugeordneten Fläche (1') im Bereich einer von dieser Fläche und einer die Kugelzapfenachse (ZA) umschließenden Zylinderfläche gebildeten Stufe anliegt.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (9.2, 9.4, 9.5, 9.7) an ihrem Haltebereich gegen wenigstens zwei einen Winkel miteinander einschließenden Ringflächen (8.1 – 8.3) der Kugelschale (5.1, 5.2) anliegt.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (9.1, 9.9, 9.10, 39) mit einem Abschnitt in eine Ausnehmung (10, 33) der Kugelschale (5.1, 5.9) hineinreicht.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Kugelzapfen (4.3) in Richtung der Achse (ZA) dieses Kugelzapfens gegeneinander versetzt wenigstens zwei Kugelschalen (5.2, 5.10) vorgesehen sind, und daß zwischen den wenigstens zwei Kugelschalen (5.2, 5.10) eine die Achse (ZA) des Kugelzapfens (4.3) umschließende Dichtung (9.5) vorgesehen ist, die sich mit Vorspannung aneinander gegenüberliegenden Ringflächen (8.1 – 8.4) der einander benachbarten Kugelschalen (5.2, 5.10) abstützt.
Kugelgelenk nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kugelschale (5.2, 5.10) an einem zweiten Getriebeglied (2) befestigt ist
Kugelgelenk nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den beiden benachbarten Kugelschalen (5.2, 5.10) angeordnete Dichtung (9.5) an der wenigstens eine Ringfläche (8.1 – 8.4) einer Kugelschale (5.2, 5.10) befestigt ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den benachbarten Kugelschalen ( 5.2, 5.10) vorgesehene Dichtung an der wenigstens einen Ringfläche (8.1 – 8.3) der dem ersten Getriebeglied (1) entferntliegenden Kugelschale (5.2) befestigt ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kugelschale (5.1, 5.2) an ihrer dem ersten Getriebeglied (1) abgewandten Seite geschlossen ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kugelschale (5.10) an ihrer dem ersten Getriebeglied (1) abgewandten Seite offen ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine Balgdichtung (9.1 – 9.10) ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszone von wenigstens zwei in Richtung einer Kugelkopfachse (KSA) aufeinander folgenden und einen Winkel miteinander einschließenden ringförmigen Abschnitten (11, 12; 29, 30; 31, 32) gebildet ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Balgdichtung (9.1, 9.2, 9.8) zumindest am Übergang zwischen zwei Abschnitten (29, 30) einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Balgdichtung im Bereich des Randes (14, 28).
Kugelgelenk nach Anspruch 21 – 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszone von wenigstens zwei äußeren Abschnitten (29, 30) und wenigstens zwei inneren Abschnitten (31, 32) gebildet ist, wobei die äußeren und inneren Abschnitte zu der einstückigen Balgdichtung (9.8) verbunden sind und wenigstens einen die Kugelschalenachse (KSA) umschließenden ringförmigen Kanal bilden.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 21 – 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszone von einem als Hohlring ausgeführten Abschnitt (16) gebildet ist.
Kugelgelenk nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der als Hohlring ausgebildete Abschnitt (16) an wenigstens einer Seite mit einem Befestigungsabschnitt (17, 21, 22) zum Befestigen an der wenigstens einen Ringfläche (8.1 – 8.3) der Kugelschale (5.1, 5.2) versehen ist.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 21 – 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszone von einem ringförmigen Abschnitt, vorzugsweise von einem sich zu der im ersten Getriebeglied (1) zugeordneten Fläche (1') im Querschnitt erweiternden ringförmigen Abschnitt (23) gebildet ist, und daß der Abschnitt (23) an seiner Außenfläche mit mehreren, die Kugelschalenachse (KSA) umschließenden ringartigen Vorsprüngen (27) versehen ist.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 21 – 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszone von einem balgartigen Wandabschnitt (35, 37) gebildet ist.