DE19754433A1 - Kugelgelenk und Verfahren zum Zusammenbauen desselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, das bei­ spielsweise zum Verbinden einer Gelenkverbindungsstange mit einem Motorarm bzw. einem Schwenkarm eines Wischergelenkme­ chanismus verwendet wird, um die Drehkraft eines Wischermo­ tors in eine oszillierende Bewegung bzw. eine Schwenkbewegung eines Wischerblatts zu wandeln, und ein Verfahren zum Zusam­ menbauen eines derartigen Kugelgelenks.

Kugelgelenke der vorstehend genannten Art, die auf einem Wi­ schergelenkmechanismus anwendbar sind, um die Drehung des Wi­ schermotors in eine hin- und herlaufende Oszillationsbewegung des Wischerblatts umzusetzen, sind bekannt und weisen einen Kugelzapfen auf, der an einem Ende des Motorarms befestigt ist, der an der Motorwelle des Wischermotors befestigt ist, und einen Halter, der an einem Ende der Gelenkverbindungs­ stange befestigt und mit dem Kugelzapfen durch ein sphäri­ sches Paar bzw. sphärisches Oberflächenpaar bzw. ein sphäri­ sches Oberflächengelenkpaar verbunden ist. Außerdem ist ein Kugelgelenk bekannt, das mit einem Halter versehen ist, der am gegenüberliegenden Ende der Gelenkverbindungsstange befe­ stigt ist, wobei ein Kugelzapfen am freien Ende des Schwenk­ arms befestigt ist, der an der Schwenkwelle befestigt ist, und der mit dem Halter über ein sphärisches Oberflächenpaar verbunden ist.

Bei den vorstehend genannten Kugelgelenken ist eine Gelenk­ dichtung, bestehend aus einem Gummi zwischen dem Halter und dem Kugelzapfen zum Abdecken des Halters und des Kugelzapfens sowie zum Wasserdichtmachen des Kugelgelenks angeordnet, weil der Gelenkmechanismus in einer Position montiert ist, in wel­ cher Regenwasser oder Waschwasser verspritzt wird. Die Ge­ lenkdichtung hat die Form eines bodenfreien Sacks mit einer ersten Öffnung, die am Halter an einem ersten Ende anbringbar ist, und einer zweiten Öffnung, die an einem Schaft des Ku­ gelzapfens am gegenüberliegenden Ende anbringbar ist.

Beim Anordnen bzw. Festsetzen der Gelenkdichtung am Halter und am Kugelzapfen ist es erforderlich, die zweite Öffnung der Gelenkdichtung am Schaft dicht anzubringen, nachdem sie einen sphärischen Abschnitt des Kugelzapfens überwunden hat, der einen Durchmesser hat, der größer ist als derjenige des Schafts, und zwar über die zweite Öffnung durch Vergrößern derselben, weshalb es nicht möglich ist, die Gelenkdichtung zum selben Zeitpunkt anzuordnen wie der Kugelzapfen mit dem Halter verbunden wird.

Demnach ist es erforderlich, die zweite Öffnung der Gelenk­ dichtung am Schaft des Kugelzapfens anzuordnen, bevor die Verbindung des Kugelzapfens mit dem Halter erfolgt, um das Kugelgelenk des vorstehend genannten Aufbaus zusammenzubauen, und außerdem ist es erforderlich, die erste Öffnung der Ge­ lenkdichtung am Halter anzuordnen, nachdem der Kugelzapfen mit dem Halter verbunden wurde, so daß das Problem besteht, daß es nicht möglich ist, die Effizienz des Herstellungsver­ fahrens des Kugelgelenks zu verbessern.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, ein Kugelgelenk zu schaffen, das einfach bzw. problem­ los zusammengebaut werden kann, indem die Gelenkdichtung zur selben Zeit angeordnet wird wie der Kugelzapfen mit dem Hal­ ter verbunden wird. Außerdem soll durch die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbauen eines derartigen Kugelgelenks bei verbesserter Produktivität geschaffen werden.

Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Kugelgelenks durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Zusammen­ bauverfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 3. Vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Demnach schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt ein Kugelgelenk aufweisend: Einen kappenförmigen Halter mit einer luftdichten sphärischen Vertiefung, einen Kugelzapfen, der mit einem zylindrischen Schaft und einer sphärischen Ku­ gel versehen ist, die dazu bestimmt ist, in die sphärische Vertiefung des Halters eingesetzt zu werden und mit dem Hal­ ter durch ein sphärisches Oberflächenpaar verbunden ist, und eine elastische Gelenkdichtung, die mit einer ersten Öffnung versehen ist, die an dem Halter an einem Ende anbringbar ist, und mit einer zweiten Öffnung, die an dem zylindrischen Schaft des Kugelzapfens an einem gegenüberliegenden Ende an­ bringbar ist, um zwischen dem Halter und dem Kugelzapfen eine Abdeckung bereitzustellen, wobei der Halter mit einem Dicht­ paßabschnitt versehen ist, der an der ersten Öffnung der Ge­ lenkdichtung, eine Öffnung umschließend bzw. umgebend ange­ bracht ist, die mit der sphärischen Vertiefung in Verbindung steht, und mit einem Rand, um zu verhindern, daß die Gelenk­ dichtung vom freien Ende des Dichtpaßabschnitts freikommt bzw. abgelöst wird, wobei die Gelenkdichtung außerdem mit einem zylindrischen Abschnitt versehen ist, der einen halb­ kreisförmig gekrümmten Querschnitt hat, der sich auswärts auf einer Seite der ersten Öffnung erstreckt, und einen gestuften Abschnitt, der in den Zylinderabschnitt auf Seiten der zwei­ ten Öffnung übergeht und einen S-förmigen Querschnitt hat.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelge­ lenks ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die sphärische Kugel des Kugelzapfens einen Außendurchmesser hat, der um das 1,5 bis 1,7-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung der Gelenkdichtung, und wobei der zylindri­ sche Schaft des Kugelzapfens einen Außendurchmesser hat, der um das 1,1 bis 1,3-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung der Gelenkdichtung.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Kugelgelenks, das aus einem kappenförmigen Halter mit einer luftdichten sphärischen Vertiefung, einem Kugelzapfen mit einem zylindrischen Schaft und einer sphärischen Kugel, die mit dem Halter durch ein sphärisches Oberflächenpaar verbunden ist, und einer elasti­ schen Gelenkdichtung besteht, die an beiden Enden erste und zweite Öffnungen aufweist, um zwischen dem Halter und dem Ku­ gelzapfen eine Abdeckung bereit zustellen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Anbringen der ersten Öffnung der Ge­ lenkdichtung an einem Dichtungspaßabschnitt, welcher eine Öffnung umgibt, die mit der sphärischen Vertiefung des Hal­ ters in Verbindung steht, Auftragen eines Schmiermittels auf die zweite Öffnung am gegenüberliegenden Ende der Gelenkdich­ tung oder an der sphärischen Kugel des Kugelzapfens, Anordnen des Kugelzapfens und des Halters, angebracht an der Gelenk­ dichtung derart, daß die sphärische Kugel des Kugelzapfens in Richtung auf die Öffnung des Halters gerichtet ist und die Achsen des Kugelzapfens und des Halters miteinander fluchten bzw. zusammenfallen, und Pressen des Kugelzapfens und des Halters relativ (zueinander) mit einer vorbestimmten Relativ­ geschwindigkeit größer als 20 cm/s, wodurch die sphärische Kugel des Kugelzapfens in die sphärische Vertiefung des Hal­ ters durch die zweite Öffnung der Gelenkdichtung eingeführt wird und die zweite Öffnung der Gelenkdichtung am zylindri­ schen Schaft des Kugelzapfens angebracht bzw. in Paßsitz ge­ bracht wird.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Zusammenbauen eines Kugelgelenks ist die Gelenkdichtung außerdem mit einem Zylinderabschnitt versehen, der einen halbkreisförmig gekrümmten Querschnitt hat, der sich auf Sei­ ten der ersten Öffnung auswärts erstreckt, und einen gestuf­ ten Abschnitt, der in den Zylinderabschnitt auf Seiten der zweiten Öffnung übergeht und S-förmigen Querschnitt hat. Ge­ mäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zu­ sammenbauverfahrens ist der Kugelzapfen so gebildet, daß der Außendurchmesser der sphärischen Kugel bzw. des zylindrischen Schafts um das 1,5 bis 1,7-fache bzw. um das 1,1 bis das 1,3-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öff­ nung der Gelenkdichtung.

Das erfindungsgemäße Kugelgelenk besteht aus einem Halter mit einer sphärischen Vertiefung, wobei der Kugelzapfen durch das sphärische Oberflächenpaar mit dem Halter verbunden ist, und wobei die elastische Gelenkdichtung zum Abdecken des Halters und des Kugelzapfens dient. Wenn der Kugelzapfen mit dem Hal­ ter verbunden werden soll, wobei die erste Öffnung der Ge­ lenkdichtung am Paßabschnitt angebracht ist, welche die Öff­ nung des Halters umgibt, gelangt die sphärische Kugel des Ku­ gelzapfens in Berührung mit der zweiten Öffnung am gegenüber­ liegenden Ende der Gelenkdichtung vor Einführen der zylindri­ schen Kugel in die sphärische Vertiefung des Halters.

Zu diesem Zeitpunkt ergibt sich ein Festsetzen bzw. Blockie­ ren der zweiten Öffnung auf der Innenseite der Gelenkdich­ tung, und die sphärische Kugel des Kugelzapfens kann nicht durch die zweite Öffnung der Gelenkdichtung geschoben werden, wenn der Kugelzapfen gegen die Gelenkdichtung und den Halter mit vergleichsweise niedriger Relativgeschwindigkeit gepreßt wird. Wenn jedoch der Kugelzapfen gegen die Gelenkdichtung mit einer Relativgeschwindigkeit gepreßt wird, die höher ist als eine vorbestimmte Geschwindigkeit, wirkt Luft, die in der Gelenkdichtung und der sphärischen Vertiefung des Halters eingeschlossen ist und durch die sphärische Kugel und den Ku­ gelzapfen zusammengedrückt wird auf die Innenfläche der Ge­ lenkdichtung, wodurch die Gelenkdichtung seitlich ausgebaucht wird, wobei der Rand der zweiten Öffnung daran gehindert wird, zu blockieren, und die zweite Öffnung der Gelenkdich­ tung wird elastisch vergrößert. Die sphärische Kugel des Ku­ gelzapfens durchsetzt deshalb mit hoher Geschwindigkeit die zweite Öffnung, die durch die Luft vergrößert ist, und sie wird in die sphärische Vertiefung des Halters daraufhin ein­ geführt; d. h. die Gelenkdichtung wird auf dem Halter und dem Kugelzapfen problemlos angeordnet bzw. festgesetzt, und zwar zur selben Zeit wie der Kugelzapfen mit dem Halter verbunden wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk ist die Gelenkdichtung mit einem gestuften Abschnitt gebildet, der einen S-förmigen Querschnitt auf Seiten der zweiten Öffnung hat. Der Rand der zweiten Öffnung wird deshalb kaum bzw. nicht auf der Innen­ seite der Gelenkdichtung festgesetzt bzw. blockiert und die zweite Öffnung der Gelenkdichtung wird durch den Luftdruck problemlos vergrößert, der an den gestuften Abschnitt ange­ legt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelgelenks ist der Kugelzapfen mit einer sphärischen Kugel versehen, deren Außendurchmesser um das 1,5 bis 1,7-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung der Gelenkdichtung, und mit einem zylindrischen Schaft, dessen Außendurchmesser um das 1,1 bis 1,3-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung der Gelenkdichtung, so daß die zweite Öffnung der Gelenkdichtung dichter am zylin­ drischen Schaft des Kugelzapfens anliegt, nachdem sie glatt bzw. gleichmäßig über die sphärische Kugel des Kugelzapfens geschoben wurde, indem der Kugelzapfen gegen den Halter ge­ drückt wird, und zwar mit einer Relativgeschwindigkeit, die höher ist als die vorbestimmte Geschwindigkeit.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Zusammenbauen des Kugelgelenks wird der Kugelzapfen beispielsweise gegen den Halter gepreßt, der mit der ersten Öffnung der Gelenkdichtung versehen bzw. durch diese umschlossen ist, und zwar mit einer vorbestimmten Relativgeschwindigkeit, die größer ist als 20 cm/s, nachdem Schmiermittel auf die zweite Öffnung der Ge­ lenkdichtung oder auf die sphärische Kugel des Kugelzapfens aufgetragen wurde. In der Gelenkdichtung und in der sphäri­ schen Vertiefung des Halters eingeschlossene Luft wirkt dem­ nach auf die Innenfläche der Gelenkdichtung, um diese zu dem Zeitpunkt aufzublähen, wenn sie über den Freiraum ausgesaugt wird, der zwischen der sphärischen Kugel des Kugelzapfens und der zweiten Öffnung der Gelenkdichtung gebildet ist, und zwar aufgrund des Drucks, der durch die sphärische Kugel und den Kugelzapfen verursacht ist, wodurch der Rand der zweiten Öff­ nung daran gehindert wird, auf der Innenseite der Gelenkdich­ tung festzusitzen, und wodurch die zweite Öffnung der Gelenk­ dichtung elastisch vergrößert wird.

Infolge davon wird die sphärische Kugel des Kugelzapfens mit großer Geschwindigkeit durch die zweite Öffnung der Gelenk­ dichtung geschoben, während die zweite Öffnung durch Hin­ durchtritt der Luft vergrößert wird, so daß die Gelenkdich­ tung auf dem Halter und dem Kugelzapfen zu dem Zeitpunkt pro­ blemlos angeordnet bzw. festgesetzt wird, wenn der Kugelzap­ fen mit dem Halter eine Verbindung eingeht.

Wenn zu diesem Zeitpunkt der Kugelzapfen gegen die Gelenk­ dichtung mit einer Relativgeschwindigkeit nicht größer als 20 cm/s gepreßt wird, ist es nicht möglich, das große Luftvo­ lumen zwischen der sphärischen Kugel des Kugelzapfens und der zweiten Öffnung (gleichzeitig) zu durchsetzen, so daß die zweite Öffnung der Gelenkdichtung nicht ausreichend vergrößert wird und der Rand der zweiten Öffnung auf der Innenseite der Gelenkdichtung festgesetzt bzw. blockiert wird, wodurch es unmöglich ist, die sphärische Kugel des Kugelzapfens in die zweite Öffnung der Gelenkdichtung einzuführen.

Außerdem ist es bevorzugt, die Relativgeschwindigkeit mit etwa 30 cm/s zu wählen, um den Kugelzapfen und den Halter er­ findungsgemäß zu pressen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zusammenbauverfahrens gelangt eine Gelenkdichtung zum Ein­ satz, die mit einem gestuften Abschnitt auf Seiten der zwei­ ten Öffnung versehen ist. Der Luftdruck wirkt dabei auf den gestuften Abschnitt der Gelenkdichtung ein, wodurch die zweite Öffnung der Gelenkdichtung problemloser vergrößert bzw. erweitert werden kann, und wodurch das Kugelgelenk ein­ facher zusammengebaut werden kann. Gemäß einer weiteren Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Zusammenbauverfahrens wird ein Kugelzapfen verwendet, der mit einer sphärischen Kugel versehen ist, deren Außendurchmesser um das 1,5 bis 1,7-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung, und mit einem zylindrischen Schaft, dessen Außendurchmesser um das 1,1 bis 1,3-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung der Gelenkdichtung. Die zweite Öffnung der Gelenkdichtung gelangt deshalb an dem zylindrischen Schaft des Kugelzapfens in dichterem Dichtsitz, nachdem sie über die sphärische Kugel des Kugelzapfens hinweggelaufen ist, wodurch das Kugelgelenk ausgezeichnete Wasserdichtigkeit aufweist und einfach zusammenbaubar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel­ haft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Kugelgelenk gemäß einer bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Scheibenwischerge­ lenkmechanismus, der mit dem in Fig. 1 gezeigten Kugelgelenk versehen ist,

Fig. 3 bis Fig. 7 Schnittansichten des Zusammenbauvorgangs des in Fig. 1 gezeigten Kugelgelenks in Zusammenbauabfolge, und

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Beispiels eines für das erfindungsgemäße Verfahren genutzten Zusammenbauwerk­ zeugs.

Wie in Fig. 1 bis 8 gezeigt, besteht das Kugelgelenk 1 aus einem Kugelzapfen 2 mit einer sphärischen Kugel 2a und einem zylindrischen Schaft 2b, einem Halter 3 mit einem sphärischen Holraum bzw. einer sphärischen Vertiefung 3b, der bzw. die mit dem Kugelzapfen 2 über ein sphärisches Oberflächenpaar verbunden ist, und einer Gelenkdichtung 4, die zwischen dem Kugelzapfen 2 und dem Halter 3 angebracht ist.

Der Kugelzapfen 1 gelangt beispielsweise an einem Wischer- Verbindungs- bzw. Gelenkmechanismus 50 zum Einsatz, wie in Fig. 2 gezeigt. Der Wischergelenkmechanismus 50 ist mit einem Motorarm 10 versehen, der mit einer Motorwelle 52 eines Wi­ schermotors 51 verbunden ist, einem Schwenkarm 12, der mit der Schwenkwelle 53 verbunden ist, und einer Gelenkverbin­ dungsstange 11, die zwischen den Motorarm 10 und den Schwenk­ arm 12, diese verbindend geschaltet ist. Der Motorarm 10 und der Schwenkarm 12 sind fest mit den Kugelzapfen 2, 2 verbun­ den, und die Gelenkverbindungsstange 11 ist fest mit den Hal­ tern 3, 3 an beiden Enden verbunden. Die Kugelzapfen 2, 2 sind mit dem Motorarm 10 verbunden und der Schwenkarm 12 ist drehbar in die jeweiligen Halter 3, 3 eingesetzt. Die jewei­ ligen Halter 3 und der jeweilige Kugelzapfen 12, die in den Halter 3 eingesetzt sind, sind mit der Gelenkdichtung 4 ver­ sehen. Die Schwenkwelle 53 des Wischergelenkmechanismus 50 ist mit einem Wischerarm 55 verbunden, der mit einem Wischer­ blatt 54 auf der Außenseite der Fahrzeugkarosserie versehen ist.

Der Kugelzapfen 2 ist mit einer sphärischen Kugel 2a verse­ hen, die in sphärischer Form gebildet ist, und einem zylin­ drischen Schaft 2b, der in zylindrischer Form auf der Unter­ seite der sphärischen Kugel 2a gebildet ist, wie ebenfalls in Fig. 5 gezeigt, und außerdem ist ein Positioniervorsprung 2c auf der Oberseite der sphärischen Kugel 2a gebildet. Die sphärische Kugel 2a des Kugelzapfens 2 hat einen Außendurch­ messer D1 und der zylindrische Schaft 2b hat einen Außen­ durchmesser D2.

Der Kugelzapfen 2 ist an einem Positionierloch 10a bzw. 12a befestigt, das an einem Ende des Motorarms 10 oder am Schwenkarm 12 gebildet ist, und zwar durch Verstemmen an der Unterseite des zylindrischen Schafts 2b.

Der Halter 3 ist mit einer sphärischen Vertiefung 3b auf der Innenseite eines Halterkörpers 3a gebildet, der in Kappenform gebildet ist, wie in Fig. 3 beispielsweise gezeigt. Die sphä­ rische Vertiefung 3b ist luftdicht verschlossen und hat einen Innendurchmesser D3, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser D1 der sphärischen Kugel 2a des Kugelzap­ fens. Der Halter 3 ist außerdem mit einer Öffnung 3c gebil­ det, die in Verbindung mit der sphärischen Vertiefung 3b steht, um die sphärische Kugel 2a aufzunehmen. Die Öffnung 3c hat einen Innendurchmesser D4, der geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser D1 der sphärischen Kugel 2a des Ku­ gelzapfens 2, und ein Randteil der Öffnung 3c ist elastisch in Richtung zur Außenseite verformbar.

Der Halter 3 ist an einem Befestigungsteil 11a bzw. 11b, der in jeweiligen Enden der Gelenkverbindungsstange 11 gebildet ist, an bzw. in einer Armbefestigungsnut 3d befestigt, die am Außenrand des Halterkörpers 3a gebildet ist.

Der Halter 3 ist außerdem mit einem Dichtsitzabschnitt 3e versehen, welcher die Öffnung 3c auf der Unterseite der Arm­ befestigungsnut 3d umgibt, um mit der Öffnung 4a zusammenge­ paßt zu werden, die an einem Ende (am oberen Ende in den Fi­ guren) der Gelenkdichtung 4 gebildet ist, wie nachfolgend er­ läutert. Der Dichtsitzabschnitt 3e besteht aus einer Paß- bzw. Sitzfläche 3e1, die über den gesamten Umfang des Halter­ körpers 3a gebildet ist, und einem Rand 3e2, der auswärts ausgehend vom gesamten Umfang des Halterkörpers am freien Ende des Dichtsitzabschnitts 3e so vorspringt, daß ein Frei­ kommen der Gelenkdichtung 4 verhindert wird.

Die Gelenkdichtung 4 ist aus gummiartiger Substanz in eine bodenfrei sackartige Gestalt gebildet und mit einem Zylinder­ abschnitt 4a versehen, der einen halbkreisförmig gekrümmten Querschnitt hat der sich auswärts erstreckt, und mit einem Stufenabschnitt 4b, der S-förmigen Querschnitt hat, und zwar in einem durchgehenden einstückigen Körper, wie in Fig. 3 ge­ zeigt. Der Stufenabschnitt 4b der Gelenkdichtung 4 dient dazu, die Vergrößerung der zweiten Öffnung 4d zu dem Zeit­ punkt zu erleichtern, zu welchem die sphärische Kugel 2a des Kugelzapfens 2 durch die zweite Öffnung 4d der Gelenkdichtung 4 hindurchtritt, wie nachfolgend erläutert. Die Gelenkdich­ tung 4 ist außerdem mit einer ersten Öffnung 4c gebildet, um an dem Dichtpaßabschnitt 3e des Halters 3 am Ende auf der Seite des Zylinderabschnitts 3a (auf der Oberseite in den Fi­ guren) angebracht zu werden, und mit einer zweiten Öffnung 4d, die an dem zylindrischen Schaft 2b des Kugelzapfens 2 an dem Ende auf der Seite des gestuften Abschnitts 3b anzubrin­ gen ist (auf der unteren Seite in den Figuren). Die zweite Öffnung 4d ist mit einer Ölnut 4d2 auf einer Innenumfangsflä­ che gebildet. Die zweite Öffnung 4d wird mit Schmiermittel, wie etwa Öl, Fett oder dergleichen auf dem Innenumfang bzw. dem Innenrand versehen, so daß das aufgetragene Schmiermittel in die Ölnut 4d2 übertragen wird. Die erste Öffnung 4c der Gelenkdichtung 4 hat einen Innendurchmesser D5 und die zweite Öffnung 4d hat einen Innendurchmesser D6 im Zustand vor der Installation auf dem Halter 3 und dem Kugelzapfen 2, wie in Fig. 3 gezeigt.

Die erste Öffnung 4c der Gelenkdichtung 4 hat einen Innen­ durchmesser D5, der kleiner ist als die Außendurchmesser der Paßfläche 3e1 und des Rands 3e2 des Dichtungspaßabschnitts 3e, gebildet auf dem Außenrand des Halters 3 in dem Zustand vor der Installation der Gelenkdichtung 4, und sie so ausge­ legt, daß sie auf der Paßfläche 3e1 angebracht ist, nachdem sie über den Rand 3e2 geschoben wurde. Die Gelenkdichtung 4 sitzt demnach auf dem Halter 3 durch ihre eigene Elastizität, um aus dem Dichtungspaßabschnitt 3e des Halters 3 nicht her­ auszugelangen.

Bei dieser Ausführungsform ist der vorstehend genannte Außen­ durchmesser D1 der sphärischen Kugel 2a des Kugelzapfens 2 so gewählt, daß er einen Wert hat, der dem 1,6-fachen Wert des Innendurchmessers D6 der zweiten Öffnung 4d der Gelenkdich­ tung 4 entspricht, und der Außendurchmesser D2 des zylindri­ schen Schafts 2b des Kugelzapfens 2 ist so gewählt, daß er einen Wert hat, der dem 1,2-fachen des Innendurchmessers D6 der zweiten Öffnung 4d entspricht.

Das Kugelgelenk 1 mit dem vorstehend genannten Aufbau wird entsprechend dem in Fig. 3 bis Fig. 7 gezeigten Vorgang zu­ sammengebaut.

Zunächst wird die Gelenkdichtung 4 am Halter 3 angebracht, der an dem Befestigungsteil 11a bzw. 11b der Gelenkverbin­ dungsstange 11 an der Armbefestigungsnut 3d angebracht wird, indem die erste Öffnung 4c der Gelenkdichtung 4 auf der Paß­ fläche 3e1 des Dichtungspaßabschnitts 3e angebracht wird, der am Außenrand des Halters 3 gebildet ist, nach Überwinden des Rands 3e2 des Dichtpaßabschnitts 3e, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Gelenkdichtung 4 ist dazu ausgelegt, von dem Dichtsitzab­ schnitt 3e durch den Hub bzw. die Bewegung des Rands 3e2 nicht freizukommen.

Nach dem Anordnen der Gelenkdichtung 4 wird die Gelenkdich­ tung 4, die auf dem Halter 3 an der ersten Öffnung 4c ange­ bracht bzw. festgesetzt ist, mit Fett 70 als Schmiermittel auf der Innenrandfläche der zweiten Öffnung 4d gefüllt, wobei das Fett in die Ölnut 4d1 ausgetragen bzw. überführt wird, wie in Fig. 4 gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Fett 70 auf eine Oberfläche der sphärischen Kugel 2a des Kugelzapfens 2 aufgetragen werden.

Als nächstes wird der Kugelzapfen 2, der an dem Positionier­ loch 10a bzw. 12a des Motorarms 10 oder des Schwenkarms 12 am zylindrischen Schaft 2b befestigt ist auf bzw. an der Unter­ seite des Halters 3 so positioniert, daß er der sphärischen Kugel 2a zu der zweiten Öffnung 4d der Gelenkdichtung 4 weist, wie in Fig. 5 gezeigt. Bei diesem Schritt des Zusam­ menbauvorgangs wird die Ausrichtung der Achsen der Gelenk­ dichtung 4 (bzw. des Halters 3) und des Kugelzapfens 2 ausge­ führt, indem der Positioniervorsprung 2c positioniert wird, der am oberen Ende der sphärischen Kugel 2a der Kugelgelenk­ dichtung 4 gebildet ist.

Zu diesem Zeitpunkt kann ein Zusammenbauwerkzeug 30, das in Fig. 8 gezeigt ist, verwendet werden, welches Werkzeug mit einem oberen Halter 31 und einem unteren Halter 32 versehen ist, das in Auf/Abwärtsrichtung gegen den oberen Halter 31 durch eine Preßvorrichtung angetrieben werden kann, wie etwa durch einen Hydraulikzylinder 33. Der Motorarm 10 bzw. der Schwenkarm 12, der mit dem Kugelzapfen 2 fest verbunden ist, wird durch den unteren Halter 32 gehalten, und die Gelenkver­ bindungsstange 11, die mit dem Halter 3 fest verbunden ist, wird durch den oberen Halter 31 in einem Zustand gehalten, in welchem die Achsen der sphärischen Kugel 2a des Kugelzapfens 2 und der sphärischen Vertiefung 3b des Halters 3 miteinander ausgerichtet sind.

In diesem Zustand startet der untere Halter 32 des Zusammen­ bauwerkzeugs 30, der den Motorarm 10 bzw. den Schwenkarm 12 hält, der am Kugelzapfen 2 befestigt ist, mit der Hubbewegung gegen den oberen Halter 31 unterhalten, der Gelenkverbin­ dungsstange 11, die fest mit dem Halter 3 verbunden ist, und die sphärische Kugel 2a des Kugelzapfens 2 gelangt in Berüh­ rung mit der zweiten Öffnung 4d der Gelenkdichtung 4, wie in Fig. 6 gezeigt, und zwar über kurz oder lang. Die zweite Öff­ nung 4d gelangt in Berührung mit der sphärischen Kugel 2a durch das Fett 70, das in die Ölnut 4d1 der zweiten Öffnung 4d gefüllt ist, und Luft in der Gelenkdichtung 4 und dem sphärischen Hohlraum 3b des Halters 3 wird von der Außenseite isoliert.

Der Innendruck der Luft, die in der Gelenkdichtung 4 und der sphärischen Vertiefung 3b des Halters 3 eingeschlossen ist, wächst durch die Kompression an, die durch ein weiteres Anhe­ ben des Kugelzapfens 2 zusammen mit dem unteren Halter 32 des Zusammenbauwerkzeugs 30 verursacht ist, und der Luftdruck wird an die Innenfläche der Gelenkdichtung 4 angelegt, wie in Fig. 7 mit Pfeilen gezeigt, wodurch die Gelenkdichtung ela­ stisch verformt und auswärts gebläht wird.

Wenn zu diesem Zeitpunkt der Kugelzapfen 2 gegen den Halter 3 und die Gelenkdichtung 4 mit einer vorbestimmten Geschwindig­ keit größer als 20 cm/s, d. h. beispielsweise 30 cm/s gedrückt bzw. gepreßt wird, wird die zweite Öffnung 4d durch die Luft vergrößert, die schlagartig durch einen Freiraum ausgetragen wird, der zwischen der zweiten Öffnung 4d und der sphärischen Kugel 2a des Kugelzapfens 2 gebildet ist, ohne daß sie am Rand der zweiten Öffnung 4d festsitzt. Demnach kann die sphä­ rische Kugel 2a des Kugelzapfens 2 in die Gelenkdichtung 4 rasch über bzw. durch die zweite Öffnung 4d gelangen, während die zweite Öffnung 4d durch Hindurchtritt der Luft vergrößert wird. Beim Pressen des Kugelzapfens 2 wirkt der gestufte Ab­ schnitt 4b der Gelenkdichtung 4 dahingehend, die zweite Öff­ nung 4d zu vergrößern, weil der Luftdruck an dem gestuften Abschnitt 4d in seitlicher Richtung angelegt wird.

Die sphärische Kugel 2a des Kugelzapfens 2 wird in die sphä­ rische Vertiefung 3b des Halters 3 unter Druck eingeführt, indem der periphere Teil der Öffnung 3c des Halters 3 elas­ tisch verformt wird.

Auf diese Weise wird der Kugelzapfen 2 drehbar mit dem Halter 3 durch das sphärische Oberflächenpaar verbunden und die Ge­ lenkdichtung 4 wird zwischen dem Halter 3 und dem Kugelzapfen 2 zur selben Zeit festgesetzt, d. h. das in Fig. 1 gezeigte Kugelgelenk 1 kann problemlos bzw. in einfacher Weise mittels des erfindungsgemäßen Zusammenbauverfahrens zusammengebaut werden. Die zweite Öffnung 4d wird auf der äußeren Peripherie bzw. dem Außenumfang des zylindrischen Schafts 2b dicht mit­ tels des Fetts 70 angebracht bzw. in Sitz gebracht, das in die Ölnut 4d1 auf der Innenumfangsfläche der Öffnung 4d ein­ gebracht ist, wodurch das Eindringen von Wasser, Staub und dergleichen in die sphärische Vertiefung 3b des Halters 3 verhindert wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Zusammenbauverfahren ist es außer­ dem möglich, den Halter 3 gegen den Kugelzapfen 2 in statio­ närem Zustand zu pressen bzw. zu drücken, und zwar im Gegen­ satz zu der vorstehend genannten Ausführungsform, wobei es außerdem möglich ist, den Halter 3 und den Kugelzapfen 2 in der Schließrichtung gleichzeitig zu drücken. Das Zusammen­ bauen kann manuell ohne Verwendung des vorstehend genannten Zusammenbauwerkzeugs 3 ausgeführt werden, solange der Kugel­ zapfen 2 und der Halter 3 mit einer vorbestimmten Relativge­ schwindigkeit größer als 20 cm/s miteinander verpreßt bzw. aneinander gedrückt werden.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Gelenkmechanismus 50, der mit dem Motorarm 10 versehen ist, mit der Gelenkverbindungsstange 11 und dem Schwenkarm 12, die durch das vorstehend genannte Ku­ gelgelenk 1 verbunden sind, wird dann, wenn die Motorwelle 52 des Wischermotors 51 beginnt, sich bei Stromzufuhr zum Wi­ schermotor 51 zu drehen, die Drehung der Motorwelle 52 in eine hin- und herlaufende Bewegung der Gelenkverbindungs­ stange 11 umgesetzt, die über dem Motorarm 10 mit der Motor­ welle 52 verbunden ist, und die hin- und herlaufende Bewegung der Gelenkverbindungsstange 11 wird in eine hin- und herlau­ fende Bewegung der Schwenkwelle 53 über den Schwenkarm 12 um­ gesetzt, der min der Schwenkwelle 53 verbunden ist, wodurch das Wischerblatt 54, das mit der Schwenkwelle 53 über den Wi­ scherarm 55 verbunden ist, die Windschutzscheibe 60 wischt, indem es zwischen dem oberen Umkehrpunkt A und dem unteren Umkehrpunkt B auf der Windschutzscheibe 60 hin- und her­ schwenkt.

Wie vorstehend erläutert, besteht das Kugelgelenk gemäß der vorliegenden Erfindung aus dem Halter, dem Kugelzapfen, der mit dem Halter durch das sphärische Oberflächenpaar verbunden ist, und der elastischen Gelenkdichtung mit den ersten und zweiten Öffnungen und dem gestuften Abschnitt bzw. dem Stu­ fenabschnitt auf der Seite der zweiten Öffnung, der am Kugel­ zapfen angebracht werden soll. Es ist deshalb möglich, den Kugelzapfen durch die zweite Öffnung hindurchzuführen, welche durch den Hindurchtritt von Luft durch Pressen des Kugelzap­ fens gegen die Gelenkdichtung vergrößert ist, und gegen den Halter mit einer Relativgeschwindigkeit, die größer als ein vorbestimmter Wert ist, wodurch es möglich ist, die Gelenk­ dichtung auf dem Kugelzapfen und dem Halter gleichzeitig mit der Verbindung zwischen dem Kugelzapfen und dem Halter derart festzusetzen bzw. anzuordnen, daß dahingehend eine hervorra­ gende Wirkung erzielt wird, so daß es möglich ist, das Kugel­ gelenk sehr einfach zusammenbauen zu können.

Bei dem Verfahren zum Zusammenbauen des Kugelgelenks gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden der Kugelzapfen und der Halter, die vorausgehend mit der Gelenk­ dichtung versehen wurden, gegeneinander mit einer vorbestimm­ ten Relativgeschwindigkeit größer als 20 cm/s gedrückt bzw. gepreßt, nachdem das Schmiermittel auf die zweite Öffnung der Gelenkdichtung oder die sphärische Kugel des Kugelzapfens aufgetragen wurde. Daraufhin wird die zweite Öffnung durch Hindurchtritt von Luft zum Zeitpunkt des Hindurchtritts des Kugelzapfens durch die zweite Öffnung vergrößert, und es ist möglich, die zweite Öffnung der Gelenkdichtung zu durchset­ zen, und die Gelenkdichtung auf dem Kugelzapfen und dem Hal­ ter gleichzeitig mit der Verbindung zwischen dem Kugelzapfen und dem Halter anzuordnen bzw. festzusetzen, wodurch eine hervorragende Wirkung erzielt werden kann, demnach es möglich ist, das Kugelgelenk in einfacher Weise zusammenzubauen und die Produktivität des Kugelgelenks dieser Art zu verbessern.

Claims (5)

1. Kugelgelenk aufweisend:
Einen kappenförmigen Halter mit einer luftdichten sphä­ rischen Vertiefung,
einen Kugelzapfen, der mit einem zylindrischen Schaft und einer sphärischen Kugel versehen ist, die dazu be­ stimmt ist, in die sphärische Vertiefung des Halters eingesetzt zu werden und mit dem Halter durch ein sphä­ risches Oberflächenpaar verbunden ist, und
eine elastische Gelenkdichtung, die mit einer ersten Öffnung versehen ist, die an dem Halter an einem Ende anbringbar ist, und mit einer zweiten Öffnung, die an dem zylindrischen Schaft des Kugelzapfens an einem ge­ genüberliegenden Ende anbringbar ist, um zwischen dem Halter und dem Kugelzapfen eine Abdeckung bereitzustel­ len,
wobei der Halter mit einem Dichtpaßabschnitt versehen ist, der an der ersten Öffnung der Gelenkdichtung, eine Öffnung umschließend bzw. umgebend angebracht ist, die mit der sphärischen Vertiefung in Verbindung steht, und mit einem Rand, um zu verhindern, daß die Gelenkdich­ tung vom freien Ende des Dichtpaßabschnitts freikommt bzw. abgelöst wird,
wobei die Gelenkdichtung außerdem mit einem zylindri­ schen Abschnitt versehen ist, der einen halbkreisförmig gekrümmten Querschnitt hat, der sich auswärts auf einer Seite der ersten Öffnung erstreckt, und einen gestuften Abschnitt, der in den Zylinderabschnitt auf Seiten der zweiten Öffnung übergeht und einen S-förmigen Quer­ schnitt hat.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, wobei die sphärische Kugel des Kugelzapfens einen Außendurchmesser hat, der um das 1,5 bis 1,7-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung der Gelenkdichtung, und wobei der zylindrische Schaft des Kugelzapfens einen Außendurch­ messer hat, der um das 1,1 bis 1,3-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung der Gelenk­ dichtung.

3. Verfahren zum Zusammenbauen eines Kugelgelenks, das aus einem kappenförmigen Halter mit einer luftdichten sphä­ rischen Vertiefung, einem Kugelzapfen mit einem zylin­ drischen Schaft und einer sphärischen Kugel, die mit dem Halter durch ein sphärisches Oberflächenpaar ver­ bunden ist, und einer elastischen Gelenkdichtung be­ steht, die an beiden Enden erste und zweite Öffnungen aufweist, um zwischen dem Halter und dem Kugelzapfen eine Abdeckung bereit zustellen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Anbringen der ersten Öffnung der Gelenkdichtung an einem Dichtungspaßabschnitt, welcher eine Öffnung um­ gibt, die mit der sphärischen Vertiefung des Halters in Verbindung steht,
Auftragen eines Schmiermittels auf die zweite Öffnung am gegenüberliegenden Ende der Gelenkdichtung oder an der sphärischen Kugel des Kugelzapfens,
Anordnen des Kugelzapfens und des Halters, angebracht an der Gelenkdichtung derart, daß die sphärische Kugel des Kugelzapfens in Richtung auf die Öffnung des Hal­ ters gerichtet ist und die Achsen des Kugelzapfens und des Halters miteinander fluchten bzw. zusammenfallen, und
Pressen des Kugelzapfens und des Halters relativ (zueinander) mit einer vorbestimmten Relativgeschwin­ digkeit größer als 20 cm/s, wodurch die sphärische Ku­ gel des Kugelzapfens in die sphärische Vertiefung des Halters durch die zweite Öffnung der Gelenkdichtung eingeführt wird und die zweite Öffnung der Gelenkdich­ tung am zylindrischen Schaft des Kugelzapfens ange­ bracht bzw. in Paßsitz gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Gelenkdichtung außerdem mit einem Zylinderabschnitt versehen ist, der einen halbkreisförmig gekrümmten Querschnitt hat, der sich auf Seiten der ersten Öffnung auswärts erstreckt, und einen gestuften Abschnitt, der in den Zylinderab­ schnitt auf Seiten der zweiten Öffnung übergeht und S-förmigen Querschnitt hat.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die sphärische Kugel des Kugelzapfens einen Außendurchmesser hat, der um das 1,5 bis 1,7-fache größer ist als der Innendurch­ messer der zweiten Öffnung der Gelenkdichtung, und wo­ bei der zylindrische Schaft des Kugelzapfens einen Außendurchmesser hat, der um das 1,1 bis 1,3-fache größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung der Gelenkdichtung.