DE10242578B4

DE10242578B4 - Kugelgelenkschutzkappe

Info

Publication number: DE10242578B4
Application number: DE10242578A
Authority: DE
Inventors: Manfred Bohne; Carsten Spremberg
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: Audi AG; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: HK1080536B; CN1639474A; CN1330889C; EP1537338A1; WO2004027275A1; HK1080536A1; DE10242578A1; KR20050065452A; US20050036827A1; JP2005538328A

Abstract

Kugelgelenkschutzkappe zum Abdecken des zapfenförmigen Teilbereiches (7) eines fertig montierten, mit einem Gelenkgehäuse (1), einem darin verschwenkbar aufgenommenen Gelenkzapfen (3) und einem Dichtungsbalg (5) versehenen Kugelgelenkes durch Aufstecken auf den Gelenkzapfen (3) dieses Kugelgelenkes mit mindestens zwei in Axiallängsrichtung der Kugelgelenkschutzkappe (11) benachbart angeordneten Abschnitten (12, 13) unterschiedlicher Geometrie, wobei der Abschnitt mit der größeren Außenabmessung (12) an dem dem Gelenkgehäuse (1) zugewandten Ende der Kugelgelenkschutzkappe (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang der Abschnitte (12, 13) ein im Wesentlichen senkrecht zur Axiallängsrichtung der Kugelgelenkschutzkappe (11) sich erstreckender Übergangsbereich (16} angeordnet ist, wobei die innenliegende Kontaktfläche (17) des Übergangsbereiches (16) an der Anlagefläche (18) des Dichtungsbalges (5) abdichtend anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelgelenkschutzkappe zum Abdecken des zapfenförmigen Teilbereichs eines fertig montierten Kugelgelenkes für den Zeitraum von der Fertigung bis zum Einbau des Kugelgelenkes mit den im gattungsbildenden Teil des Anspruches 1 offenbarten Merkmalen.
Kugelgelenke, bei denen die gattungsgemäße Kugelgelenkschutzkappe Verwendung findet, bestehen üblicherweise aus einem Gelenkgehäuse und einem innerhalb des Gelenkgehäuses mittels einer Lagerschale aufgenommenen Gelenkzapfen. Der Gelenkzapfen besteht aus einer kugelförmigen Lagerfläche sowie einem sich daran in Axiallängsrichtung des Gelenkzapfens erstreckenden zapfenförmigen Teilbereich, welcher in fertig montiertem Zustand des Kugelgelenkes aus dem Gelenkgehäuse herausragt. An diesem zapfenförmigen Teilbereich sind üblicherweise ein kegelförmiger Aufnahmeabschnitt für die Festlegung des Kugelgelenkes an einem weiteren Bauteil, beispielsweise an einem fahrwerkseitigen Bauelement eines Kraftfahrzeuges sowie ein üblicherweise zur Festlegung vorgesehener mit einem Außengewinde versehener Gewindeabschnitt vorhanden. Weiteres Bauteil derartiger Kugelgelenke ist ein Dichtungsbalg, welcher den Spalt zwischen Gehäuse und dem aus einer Öffnung des Gehäuses vorstehenden Gelenkzapfen abdichtet. Der Dichtungsbalg ist üblicherweise am Gehäuse statisch festgelegt und auf dem kegelförmigen Aufnahmeabschnitt des Gelenkzapfens in Axiallängsrichtung des Gelenkzapfens diesen umgreifend verschieblich angeordnet.

Übliche Kugelgelenkschutzkappen besitzen mindestens zwei benachbarte Abschnitte unterschiedlicher Geometrie, wobei der Abschnitt mit der größeren Außenabmessung auf das Gehäuse des zu schützenden Kugelgelenkes, benachbart zum Randbereich der Öffnung für den Gelenkzapfen aufgesteckt ist.

Der Übergangsbereich zwischen den einzelnen Abschnitten kann kegelförmig ausgebildet sein, um einen ausreichenden Abstand zu den zu schützenden Bauteilen des Kugelgelenkes zu gewährleisten. Das äußere freie Ende der Kugelgelenkschutzkappe ist dabei durch einen kappenförmigen Abschnitt verschlossen, so dass sich nach Aufstecken der Kugelgelenkschutzkappe auf das Gelenkgehäuse ein abgeschlossener Innenraum zum Schutz des zapfenseitigen Teilbereiches und des Dichtungsbalges ergibt.

In der Praxis besitzen die bisher bekannten, oben beschriebenen Kugelgelenkschutzkappen den Nachteil, dass insbesondere beim Transport der Kugelgelenke trotz der aufgesteckten Kugelgelenkschutzkappen Feuchtigkeit und Verschmutzungen in das Kugelgelenk eindringen.

Des Weiteren ist aus der EP 0 570 736 A1 ein Gelenk für Fahrwerksteile in einem Kraftfahrzeug bekannt, das aus einem Gehäuse und einem in einer Gelenkschale gelagerten, relativ zum Gehäuse beweglichen Innteil besteht und einen zwischen Gehäuse und Innenteil angeordneten Dichtungsbalg aufweist. Am Gehäuse des Gelenkes ist ein wenigstens in einem Teilbereich des Umfanges abschirmender Schutzschirm befestigt.

Eine solche Lösung dient einem Schutz des Dichtungsbalges und anderer empfindlicher Bereiche des Gelenkes vor unzulässig hoher Wärmeeinwirkung bei Betrieb des Kraftfahrzeuges und bleibt damit auf einen entsprechenden Einsatz begrenzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kugelgelenkschutzkappe der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welche einen zuverlässigen Schutz sowohl des Dichtungsbalges gegen äußere Krafteinwirkung sowie einen zusätzlichen Schutz des Spaltes zwischen Zapfenteil und Gehäuse gegen Eindringen von Verschmutzungen gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Demnach zeichnet sich die Kugelgelenkschutzkappe dadurch aus, dass im Übergang der Abschnitte ein im Wesentlichen senkrecht zur Axiallängsrichtung der Kugelgelenkschutzkappe sich erstreckender Übergangsbereich angeordnet ist.

Durch diese konstruktive Gestaltung wird beim Aufstecken der Kugelgelenkschutzkappe auf den zapfenförmigen Teilbereich des Kugelgelenkes der auf dem Gelenkzapfen befindliche verschiebliche Dichtungsbalg durch den senkrecht zur Axiallängsrichtung verlaufenden Übergangsbereich in Richtung auf das Gelenkgehäuse verschoben; diese Verschiebung führt zu einer Verformung des Dichtungsbalges, wodurch sich eine axiale Vorspannung des Dichtungsbalges und daraus resutierend eine Erhöhnung der Anpresskräfte infolge radialer Vorspannung dieses Bauteils an den Gelenkzapfen des Kugelgelenkes ergeben. Dieses Resultat gewährleistet eine verstärkte Abdichtwirkung und verhindert das Eindringen von Verunreinigungen aller An in das Innere des Kugelgelenkes.

Darüber hinaus wird durch die Anlage des senkrecht zur Axialrichtung verlaufenden Übergangsbereiches der Kugelgelenkschutzkappe an der Aussenkante des Dichtungsbalges eine zusätzliche Abdichtfläche geschaffen, so dass auch der Außenbereich des Dichtungsbalges vor Verunreinigungen geschützt ist, solange sich die Kugelgelenkschutzkappe aufgesteckt auf dem Kugelgelenk befindet, sofern gleichzeitig die Kugelgelenkschutzkappe am Gehäuse anliegt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich in Zusammenschau mit der erfinderischen Lehre des Anspruches 1 aus den darauf rückbezogenen Unteransprüchen.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die Abschnitte der Kugelgelenkschutzkappe hohlzylinderförmig auszubilden, wobei das Maß des Durchmessers des kleineren hohlzylinderförmigen Abschnittes der Kugelgelenkschutzkappe nur geringfügig größer sein sollte, als das Maß des abgedeckten, zapfenförmigen Teilbereiches des Kugelgelenkes.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass auf der axialen Gesamtlänge der Kugelgelenkschutzkappe drei hohlzylinderförmige Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen werden, wobei die Durchmesserwerte der einzelnen Abschnitte sich vom auf das Gehäuse aufzusteckenden Ende hin zum gegenüberliegenden freien Ende der Kugelgelenkschutzkappe jeweils verkleinern und im Übergangsbereich der hohlzylinderförmigen Abschnitte jeweils ein im Wesentlichen senkrecht zur Axiallängsrichtung der Kugelgelenkschutzkappe sich erstreckender Übergangsbereich angeordnet ist.

Auf Grund dieser Gestaltung wird somit ergänzend zu der im Anspruch 1 beschriebenen technischen Lehre ein weiterer Absatz an der Kugelgelenkschutzkappe geschaffen, welcher eine zusätzliche Abdichtwirkung in Verbindung mit dem zu schützenden Kugelgelenk bewirken kann. Dies geschieht dadurch, dass der zusätzlich geschaffene Absatz an einem am Kugelgelenk üblicherweise vorhandenen Rezess im Bereich zwischen dem kegelförmigen Aufnahmeabschnitt des Gelenkzapfens und dem sich daran zum freien Ende anschließenden Gewindeabschnitt vorhanden ist. Somit entstehen zwei ringförmige Dichtflächen zwischen Kugelgelenkschutzkappe und Gelenkzapfen.

Es hat sich darüberhinaus als vorteilhaft erwiesen, dass an der Innenkontur des am dem Gelenkgehäuse abgewandten freien Ende der Kugelgelenkschutzkappe befindlichen hohlzylinderförmigen Abschnittes mindestens eine radial nach innen vorstehende elastische Zunge angeordnet ist, welche gegebenenfalls an der gesamten Innenkontur umlaufend ausgebildet sein kann. Diese Zunge greift in einen Gewindegang des vom betreffenden hohlzylinderförmigen Abschnittumschlossenen Gewindeabschnittes des Gelenkzapfens ein und stellt hiermit eine zuverlässige Festlegung der Kugelgelenkschutzkappe auf dem zapfenförmigen Teilbereich des Gelenkzapfens sicher, somit kann eine Festlegung der Kugelgelenkschutzkappe am Gehäuse entfallen.

Eine Steigerung der Elastizität der umlaufenden Zunge kann als weitere zweckmäßige Ausgestaltung dadurch herbeigeführt werden, dass die radial nach innen vorstehende umlaufend ausgebildete elastische Zunge mehrere über den Gesamtumfang der Zunge verteilte Schlitze aufweist.

Ein Abziehen der Kugelgelenkschutzkappe wird entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch erleichtert, dass an der äusseren Kante des an dem Gelenkgehäuse abgewandten freien Ende der Kugelgelenkschutzkappe befindlichen hohlzylinderförmigen Abschnittes mindestens ein radial nach aussen vorstehender Absatz angeordnet ist, der umlaufend ausgebildet sein kann.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Schnittdarstellung durch ein herkömmliches Kugelgelenk mit darauf aufgesteckter erfindungsgemäßer Kugelgelenkschutzkappe,
2 eine Schnittdarstellung durch die Kugelgelenkschutzkappe allein und
3 eine Draufsicht auf die Kugelgelenkschutzkappe entsprechend dem Pfeil B aus 2.
Das in 1 dargestellte Kugelgelenk ist im Wesentlichen aus einem Gelenkgehäuse 1, einer in einem inneren Hohlraum des Gelenkgehäuses befindlichen Lagerschale 2, einem innerhalb der Lagerschale aufgenommenen Gelenkzapfen 3, einem Verschlussring 4 sowie einem Dichtungsbalg 5 gebildet. Der Gelenkzapfen 3 weist dabei einen Kugelkopf 6 sowie einen zapfenförmigen Teilbereich 7 auf, wobei der zapfenförmige Teilbereich 7 wiederum in einen kegelförmigen Aufnahmeabschnitt 8 sowie einen Gewindeabschnitt 9 untergliedert ist. Nach der Fertigmontage des gesamten Kugelgelenkes sind während des Transportes insbesondere der Hohlraum 10 zwischen Dichtungsbalg 5 und Gelenkzapfen 3 als auch die Außenseite des Dichtungsbalges 5 sowie der zapfenförmige Teilbereich 7 vor Verunreinigungen und Beschädigungen in Folge mechanischer Belastungen zu schützen. Zu diesem Zweck wird nach der Fertigung des Kugelgelenkes dieses mit einer Kugelgelenkschutzkappe 11 versehen. Diese Kugelgelenkschutzkappe 11 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel drei hohlzylinderförmige Abschnitte 12, 13 und 14 auf. Die hohlzylinderförmigen Abschnitte weisen unterschiedliche Durchmesser auf, wobei der hohlzylinderförmige Abschnitt 12 mit dem größten Durchmesser dem Gelenkgehäuse 1 des Kugelgelenkes zugewandt ist. Der holilzylinderförmige Abschnitt 13, der dem Abschnitt 12 benachbart ist, ist dabei im Durchmesser geringfügig größer bemessen als der innenlegende durch diesen Abschnitt der Kugelgelenkschutzkappe 11 überdeckte kegelförmige Aufnahmeabschnitt 8 des Gelenkzapfens 3. Zwischen den hohlzylinderförmigen Abschnitten 12 und 13 ist im Übergang ein im Wesentlichen senkrecht zur Axiallängsrichtung der Kugelgelenkschutzkappe 11 sich erstreckender Übergangsbereich 16 angeordnet Durch diesen Übergangsbereich wird eine Kontaktfläche 17 an der Innenseite der Kugelgelenkschutzkappe 11 geschaffen, die beim Aufstecken der Kugelgelenk- schutzkappe 11 auf das Gelenkgehäuse 1 mit einer korrespondierenden Anlagefläche 18 des Dichtungsbalges 5 in Berührung kommt und auf Grund der Längengestaltung der einzelnen hohlzylinderförmigen Abschnitte den Dichtungsbalg 5 in Richtung der Pfeile P, d.h. in Richtung des Gelenkgehäuses 1 auf dem kegelförmigen Aufnahmeabschnitt 8 des Gelenkzapfens 3 verschiebt. Durch die Verschiebung in Richtung der Pfeile P wird auf Grund der Verformung des Dichtungsbalges an seinem am kegelförmigen Aufnahmeabschnitt 8 anliegenden Innendurchmesser sowie des gewölbten Bereiches 19 infolge der axialen Vorspannung auch die radiale Vorspannung an der Anlagefläche zum zapfenförmigen Bereich 7 erhöht und somit die Dichtwirkung verbessert. Gleichzeitig ist durch die Berührung von Kontaktfläche 17 und Anlagefläche 18 ein Dichtungsspalt geschaffen, der die Außenseite des Dichtungsbalges 5 vor Verunreinigungen schützt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Kugelgelenkschutzkappe im Übergang zwischen dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 13 und dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 14 ebenfalls mit einem im Wesentlichen senkrecht zur Axiallängsrichtung der Kugelgelenkschutzkappe 11 sich erstreckenden Übergangsbereich 20 versehen. Der somit als Absatz gestaltete Übergangsbereich 20 kommt an einem Rezess 21 des Gelenkzapfens 3 zur Anlage, der zwischen dem kegelförmigen Aufnahmeabschnitt 8 und dem Gewindeabschnitt 9 vorhanden ist. Die Berührung im Bereich des Rezesses 21 von Gelenkzapfen 3 und Kugelgelenkschutzkappe 11 bewirkt einen weiteren Dichtungsspalt, durch den ein Eindringen von Verunreinigungen in den Hohlraum 22 zwischen dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 13 und dem kegelförmigen Aufnahmeabschnitt 8 des Gelenkzapfens 3 verhindert wird. Voraussetzung für eine Anlage an den Rezess 21 ist dabei, dass der Durchmesser des hohlzylinderförmigen Abschnittes 14 am freien Ende der Kugelgelenkschutzkappe nur geringfügig größer bemessen ist als der Außendurchmesser des Gewindeabschnittes 9.
Aus der 2 ist ferner ersichtlich, dass zur Festlegung der Kugelgelenkschutzkappe 11 auf dem zapfenförmigen Teilbereich 7 des Gelenkzapfens 3 an der Innenkontur des am dem Gelenkgehäuse 3 abgewandten freien Ende der Kugelgelenk schutzkappe 11 befindlichen hohlzylinderförmigen Abschnittes 14 mindestens eine radial nach innen vorstehende elastische Zunge 24 angeordnet ist, welche an der gesamten Innenkontur umlaufend ausgebildet ist. Diese Zunge greift entsprechend 1 in einen Gewindegang des vom betreffenden hohlzylinderförmigen Abschnitt 14 umschlossenen Gewindeabschnittes 9 des Gelenkzapfens 3 ein und stellt hiermit eine zuverlässige Festlegung der Kugelgelenkschutzkappe 11 auf dem zapfenförmigen Teilbereich 7 des Gelenkzapfens 3 sicher, somit kann eine Festlegung der Kugelgelenkschutzkappe 11 am Gelenkgehäuse 1 entfallen.
Eine Steigerung der Elastizität der umlaufenden Zunge 24 kann dadurch herbeigefürt werden, dass die radial nach innen vorstehende umlaufend ausgebildete elastische Zunge 24 mehrere über den Gesamtumfang der Zunge verteilte Schlitze 26 aufweist, wie dies aus der 3 deutlich wird.
Ein Abziehen der Kugelgelenkschutzkappe vom zapfenförmigen Teilbereich 7 des Kugelgelenkes wird entsprechend der Darstellung der 2 und 3 dadurch erleichtert, dass an der äusseren Kante des am dem Gelenkgehäuse 1 abgewandten freien Ende der Kugelgelenkschutzkappe 11 befindlichen hohlzylinderförmigen Abschnittes 14 mindestens ein radial nach aussen vorstehender Absatz 25 angeordnet ist, der im Ausführungsbeispiel umlaufend ausgebildet ist.

1.: Gelenkgehäuse
2.: Lagerschale
3.: Gelenkzapfen
4.: Verschlussring
5.: Dichtungsbalg
6.: Kugelkopf
7.: zapfenförmiger Teilbereich
8.: kegelförmiger Aufnahmeabschnitt
9.: Gewindeabschnitt
10.: Hohlraum
11.: Kugelgelenkschutzkappe
12.: hohlzylinderförmiger Abschnitt
13.: hohlzylinderförmiger Abschnitt
14.: hohlzylinderförmiger Abschnitt
15.: Absatz
16.: Übergangsbereich
17.: Kontaktfläche
18.: Anlagefläche
19.: gewölbter Bereich
20.: Übergangsbereich
21.: Rezess
22.: Hohlraum
23.: Öffnung
24.: Zunge
25.: Absatz
26.: Schlitz

Claims

Kugelgelenkschutzkappe zum Abdecken des zapfenförmigen Teilbereiches (7) eines fertig montierten, mit einem Gelenkgehäuse (1), einem darin verschwenkbar aufgenommenen Gelenkzapfen (3) und einem Dichtungsbalg (5) versehenen Kugelgelenkes durch Aufstecken auf den Gelenkzapfen (3) dieses Kugelgelenkes mit mindestens zwei in Axiallängsrichtung der Kugelgelenkschutzkappe (11) benachbart angeordneten Abschnitten (12, 13) unterschiedlicher Geometrie, wobei der Abschnitt mit der größeren Außenabmessung (12) an dem dem Gelenkgehäuse (1) zugewandten Ende der Kugelgelenkschutzkappe (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang der Abschnitte (12, 13) ein im Wesentlichen senkrecht zur Axiallängsrichtung der Kugelgelenkschutzkappe (11) sich erstreckender Übergangsbereich (16} angeordnet ist, wobei die innenliegende Kontaktfläche (17) des Übergangsbereiches (16) an der Anlagefläche (18) des Dichtungsbalges (5) abdichtend anliegt.
Kugelgelenkschutzkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Abschnitte (12, 13) hohlzylinderförmig sind, wobei das Maß des Durchmessers des kleineren hohlzylinderförmigen Abschnittes der Kugelgelenkschutzkappe (13) nur geringfügig größer ist als das Maß des abgedeckten zapfenförmigen Teilbereiches (7) des Kugelgelenkes.
Kugelgelenkschutzkappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der axialen Gesamtlänge der Kugelgelenkschutzkappe (11) drei hohlzylinderförmige Abschnitte (12, 13, 14) unterschiedlichen Durchmessers vorhanden sind, wobei die Durchmesserwerte der einzelnen Abschnitte sich vom dem Gelenkgehäuse (1) zugewandten Ende hin zum gegenüberliegenden freien Ende der Kugelgelenkschutzkappe (11) jeweils verkleinern und im Übergang der hohlzylinderförmigen Abschnitte (12, 13, 14) jeweils ein im Wesentlichen senkrecht zur Axiallängsrichtung der Kugelgelenkschutzkappe (11) sich erstreckender Übergangsbereich (16, 20) angeordnet ist, wobei das Maß des Durchmessers des jeweils kleineren hohlzylinderförmigen Abschnittes der Kugelgelenkschutzkappe (11) nur geringfügig größer ist als das Maß des jeweils durch diesen hohlzylinderförmigen Abschnitt (13, 14) abgedeckten Abschnitt (8,9) des zapfenförmigen Teilbereiches (7) des Kugelgelenkes.
Kugelgelenkschutzkappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenkontur des an dem dem Gelenkgehäuse (1) abgewandten freien Ende der Kugelgelenkschutzkappe (11) befindlichen hohlzylinderförmigen Abschnittes (14) mindestens eine radial nach innen vorstehende elastische Zunge (24) angeordnet ist.
Kugelgelenkschutzkappe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Innenkontur des hohlzylinderförmigen Abschnittes (14) angeordnete radial nach innen vorstehende elastische Zunge (24) an der gesamten Innenkontur umlaufend ausgebildet ist.
Kugelgelenkschutzkappe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Innenkontur des hohlzylinderförmigen Abschnittes (14) angeordnete radial nach innen vorstehende umlaufend ausgebildete elastische Zunge (24) mehrere über den Gesamtumfang der Zunge verteilte Schlitze (26) aufweist.
Kugelgelenkschutzkappe nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der äusseren Kante des an dem dem Gelenkgehäuse (1) abgewandten freien Ende der Kugelgelenkschutzkappe (11) befindlichen hohlzylinderförmigen Abschnittes (14) mindestens eine radial nach aussen vorstehender Absatz (25) angeordnet ist.
Kugelgelenkschutzkappe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radial nach aussen vorstehende Absatz (25) umlaufend ausgebildet ist.