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Die
Erfindung betrifft eine Gelenk- und/oder Lageranordnung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Herstellungsverfahren nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 13 und ein Kraftfahrzeug mit einer
oder mehreren derartigen Gelenk- und/oder Lageranordnung(en), insbesondere
in Fahrwerks- und/oder Lenkungsteilen.
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Bei
Gelenkanordnungen, die einen Zapfen aufweisen, der mit seinem Kopfbereich
in einer Gelenkschale beweglich zu halten ist, wobei die Gelenkschale
ihrerseits in einem Gehäuse
aufgenommen und dort gegen Auszug gesichert ist, stellt sich bei der
Montage die Schwierigkeit, nach Einbringen des Kopfbereichs und
der Gelenkschale in das Gehäuse dieses
derart auszubilden, dass ein axialer Auszug des Zapfens zuverlässig vermieden
ist. Hierfür
ist es bekannt, durch Roll-, Taumel-, Verstemm- oder andere mechanische
Umformverfahren, wie etwa Umbördeln,
die der Durchtrittsöffnung
des Zapfens zugewandte Kante des Gehäuses derart umzuformen, dass
eine anschließende
axiale Ausziehbarkeit des Kopfbereiches verhindert wird. Ebenso
sind Verschlussringe oder -deckel bekannt, die nachträglich aufzubringen
sind. In jedem Fall sind aufwendige Montageeinrichtungen erforderlich,
die sich erheblich kostensteigernd auf die gefertigten Gelenke aufweisen.
Bei separaten Verschlussteilen muss zudem nachträglich ein weiterer kostensteigernder
Korrosionsschutz aufgebracht werden.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kostensenkung von Gelenk-
und/oder Lageranordnungen zu erreichen.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem durch eine Gelenkanordnung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 sowie durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des Anspruchs 13 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen
des Anspruchs 15. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis
12 verwiesen.
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In
der Ausbildung nach Anspruch 1 ist durch die eingebrachte klebende
Masse ein fester Sitz der Gelenkschale in dem Gehäuse erreicht,
ohne dass ein Umbördeln
oder dergleichen Umformung des Gehäuserandes erforderlich wäre. Die
Herstellungskosten sinken dadurch deutlich. Im einfachsten Fall
kann ein Gehäuse
Verwendung finden, dessen Innenwände
in axialer Richtung bis zum Rand ohne jede Nachbearbeitung geradlinig
durchlaufen. Die klebende Masse kann sowohl Rotationsbewegungen
als auch axiale Bewegungen der Gelenkschale verhindern.
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Sofern
in einem Aufnahmebereich zwischen Gehäuse und Gelenkschale eine elastisch
verformbare Masse befindlich ist, ist dadurch schon ein Toleranzausgleich
ermöglicht,
so dass auch bei recht hohen Abweichungen vom Idealmaß eine ungehinderte Beweglichkeit
des Kopfbereichs, beispielsweise eines Kugelkopfes, sichergestellt
ist, ohne dass dieser geklemmt werden könnte.
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Für einen
sicheren Halt auch bei einer nicht oder nur einseitig klebenden
Masse ist es dabei sehr vorteilhaft, wenn die Gelenkschale mit radial
ausgreifenden Ringanformungen versehen und darüber in das Gehäuse eingepresst
ist. Insbesondere können eine
obere und eine untere Ringanformung vorgesehen sein, die zwischen
sich einen Ringspalt belassen, der mit der Masse befüllt ist.
Dann ist der Kopfbereich einerseits sicher im Gehäuse gehalten,
andererseits ist dieser im Bereich seiner größten Erstreckung gegen die
elastische Masse beweglich, so dass eine Einschränkung der Beweglichkeit vermieden
ist.
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Eine
vorteilhafte Aushärtbarkeit
der Masse stellt sicher, dass die Montage vereinfacht ist und die Masse
zum Beispiel als Flüssigkeit
eingespritzt werden kann und dennoch am fertigen Gelenk die benötigte Stabilität erreicht
ist.
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Zur
Abdichtung insbesondere gegen eine beim Einbringen flüssige oder
gelartige Masse ist vorteilhafterweise die Gelenkschale als außerhalb
einer Durchtrittsöffnung
für den
Gelenkzapfen geschlossener Körper
ausgebildet.
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Wenn
die Gelenkschale außenseitig
mit eine formschlüssige
Halterung der Masse erlaubenden Strukturen, insbesondere Rippen,
Sicken oder dergleichen umlaufenden dreidimensionalen Strukturen, versehen
ist, kann zum Beispiel eine Masse verwendet werden, die sich zwar
klebend mit den Gehäuseinnenwandungen
verbindet, nicht jedoch mit einem Kunststoff der Gelenkschale, zum
Beispiel einem POM oder Polyamid. Die Gelenkschale kann dann von
der ausgehärteten
Masse formschlüssig
gegen axialen Auszug und/oder Rotationsbewegung gesichert sein.
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Eine
große
Montageerleichterung ergibt sich, wenn das Gehäuse mit zumindest einer Einspritzöffnung für die einzubringende
Masse versehen ist.
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Insbesondere
können
zwei einander gegenüber
gelegene und das Gehäuse
radial durchdringende Öffnungen
vorgesehen sein. Dann kann die Masse durch eine der Öffnungen
des Gehäuses
eingebracht werden und in diesem mit einer Bewegungskomponente umfangsseitig
auf der Gelenkschale in Richtung einer vorzugsweise gegenüberliegenden
Auslassöffnung
ablaufen. Dabei ist es sehr günstig,
wenn die Einspritzung lotrecht zur Umfangsfläche der Gelenkschale verläuft, so
dass die flüssige Masse
den Umfang zu beiden Seiten gleichverteilt umläuft. Sobald aus der zum Beispiel
gegenüberliegenden Öffnung,
die auch als Entlüftungsöffnung dient,
Masse austritt, ist der Aufnahmeraum hinreichend befüllt. Alternativ
ist es auch möglich,
Ein- und Auslassöffnung
benachbart, jedoch gegeneinander abgeschottet durch einen Steg im
Ringspalt anzuordnen, so dass die eingebrachte Masse den Ringspalt zwischen
Ein- und Auslassöffnung
vollständig
umläuft.
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Bei
diesem Verfahren können
auch nebeneinander mehrere Gelenke gleichzeitig mit Klebmasse befüllt werden,
so dass ein verdoppelter Produktionstakt eingestellt werden kann
und damit die Herstellung drastisch beschleunigt ist.
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Zudem
ist es günstig,
einen Dichtungsbalg, der am Rand des Gehäuses mit radialer Klemmung gehalten
ist, vorzusehen. Ein gehäuseseitiger Spannring
ist entbehrlich, was die Montage weiter vereinfacht.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung
dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes
der Erfindung.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Übersichtszeichnung
einer erfindungsgemäßen Gelenk- und/oder Lageranordnung
mit einem ringförmig
umlaufenden Aufnahmeraum für
eine (Kleb-)masse und mit zwei den Aufnahmeraum axial begrenzenden
Ringanformungen an der Gelenkschale,
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2 eine
querschnittliche Ansicht, etwa entsprechend der Linie II-II in 1 mit
einer Ausschnittsvergrößerung.
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Die
im gezeichneten Ausführungsbeispiel dargestellte
Gelenkanordnung 1 umfasst einen axial erstreckten Gelenkzapfen 2 mit
einem erweiterten und beispielsweise durch eine im Wesentlichen
kugelförmige
Ausformung gebildeten Kopfbereich 3. Dieser kann in und
gegenüber
einer Gelenkschale 4 beweglich gehalten sein, die ihrerseits
zumindest radial außen
teilweise von einem Gehäuse 5 umgeben ist.
In der Zeichnung ist das Gehäuse 5 einstückig, was
produktionstechnisch besonders einfach ist, und im Querschnitt U-förmig ausgebildet,
so dass es den Kopfbereich 3 auf der einer Durchtrittsöffnung 6 für den Zapfen 2 gegenüber gelegenen
Seite einfasst.
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Um
die im Betrieb auftretenden axialen und radialen Kräfte abfangen
zu können,
ist ein fester Sitz der Gelenkschale 4 im Gehäuse 5 zu
gewährleisten.
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Hierfür ist in
einer Ausführung
der Erfindung eine in einen Aufnahmebereich 7 zwischen
Gehäuse 5 und
Gelenkschale 4 verklebende Masse eingebracht. Diese Masse
kann sich sowohl mit dem Gehäuse 5 als
auch mit der Gelenkschale 4 haftend verbinden und daher
beide Teile miteinander verkleben. Dies ist jedoch nicht zwingend,
wie unten noch näher ausgeführt ist.
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Die
gezeichnete Gelenkschale 4 ist außenseitig mit zwei Ringanformungen 8, 9 versehen,
die axial zueinander beabstandet sind und den als Ringspalt ausgebildeten
Aufnahmeraum 7 beidseits axial begrenzen. Über diese
Ringanformungen 8, 9 kann ein Presssitz der Gelenkschale 4 im
Gehäuse 5 bewirkt
sein, wobei im axial dazwischen liegenden Bereich die Gelenkschale 4 radial
nach außen
nachgiebig ist und somit Bewegungsraum für den Kopfbereich 3 des
Zapfens 2 bildet.
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Der
Ringspalt 7 zwischen den Ringanformungen 8, 9 ist über eine
radial einwärts
weisende Einspritzöffnung 10 im
Gehäuse 5 mit
der (klebenden) Masse befüllbar.
Zur Montage wird der Gelenkzapfen 2 mit seinem Kopfbereich 3 in
die Gelenkschale 4 eingebracht, anschließend werden
die so montierten Teile in das Gehäuse 5 eingesetzt.
Dann kann in den Aufnahmebereich zwischen Gehäuse 5 und Gelenkschale 4 die
diese miteinander verklebende Masse eingespritzt werden: Diese Masse
wird dazu in flüssiger
oder gelartiger Konsistenz durch die Einspritzöffnung 10 unter Druck,
zum Beispiel zwei bis drei bar, eingebracht, läuft in beiden Richtungen am
Außenumfang
der Lagerschale 4 im Aufnahmeraum 7 zur gegenüberliegenden Öffnung 11 – so lange,
bis dort Masse austritt und damit anzeigt, dass der Ringspalt 7 befüllt und
keine Luft eingeschlossen ist.
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Die
Montage ist daher besonders schnell und kostengünstig. Vorrichtungen zur mechanischen
Umformung des Gehäuserandes
sind gänzlich
entbehrlich.
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Die
Gelenkschale 4 ist außerhalb
der Durchtrittsöffnung 6 für den Gelenkzapfen
als dichter, geschlossener Körper
ausgeführt,
um zu vermeiden, dass ein Teil dieser Masse in den Bereich zwischen Gelenkschale 4 und
Kopfbereich 3 eintreten und dort die benötigte Beweglichkeit
einschränken
könnte. Die
eingebrachte Masse ist aushärtbar
und verändert dabei
ihre Konsistenz in Richtung eines jedoch immer noch elastischen
Festkörpers.
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Um
eine hohe thermische Beanspruchbarkeit und Stabilität sicherstellen
zu können,
besteht die Gelenkschale 4 vorteilhaft aus einem elastischen Kunststoff,
insbesondere POM oder Polyamid.
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Derartige
Kunststoffe sind häufig
nicht ideal, um sich mit einem üblichen
Kleber haftend zu verbinden. Um auch in diesem Fall einen sicheren
Halt der Gelenkschale 4 im Gehäuse 5 zu gewährleisten,
ist es möglich,
die Gelenkschale 4 außenseitig
mit Strukturen wie etwa Rippen, Sicken oder dergleichen Anformungen,
zu versehen, die der eingebrachten und ausgehärteten Masse formschlüssig gegenüberstehen.
Sofern nur an der Gelenkschale 4 solche Strukturen vorgesehen
sind, kann das Gehäuse 5 hiervon
unbeeinflusst verbleiben. Daher kann ein unverändertes Standardgehäuse Verwendung
finden. Dennoch ist alternativ oder zusätzlich auch die Ausbildung ähnlicher
Strukturen an der Gehäuseinnenwandung
möglich.
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In 2 sind
beispielsweise über
den Umfang der Gelenkschale 4 mehrere axiale Sicken 12 gezeichnet,
die nach Aushärten
der Masse eine Verdrehsicherung der Gelenkschale 4 im Gehäuse 5 bewirken,
und zwar auch dann, wenn die Gelenkschale 4 mit der eingebrachten
Masse keine Haftverbindung eingeht. Die Sicken 12 haben
eine Tiefe von typisch wenigen Zehntelmillimetern. Umlaufend bleibt
auch zwischen den Bereichen größter radialer
Erstreckung und der Innenwandung des Gehäuses 5 ein Spalt mit einer
radialen Erstreckung von je nach Konsistenz der eingebrachten Masse
typisch wenigen Zehntelmillimetern. Es versteht sich, dass neben
den hier gezeigten axial erstreckten Strukturen auch über den Umfang
laufende Strukturen vorgesehen sein können, die dann formschlüssig mit
der eingebrachten Masse eine axiale Auszugssicherung bewirken.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
hat die eingebrachte Masse keine klebende Funktion, so dass die
Gelenkschale 4 dann zum Beispiel nur über die Einpressung mit Gehäuse 5 gehalten
ist. Die Masse bildet dann – ebenso
wie eine zumindest einseitig klebende Masse – nach Aushärten einen elastischen Puffer
für die
Gelenkschale 4, so dass eine Beweglichkeit des Kopfbereiches 3 in
der Gelenkschale 4 begünstigt
ist. Die erfindungsgemäßen Gelenke 1 arbeiten
daher besonders leichtgängig,
weil es zu keinem Verklemmen und nachfolgenden Losbrechen des Kopfbereichs 3 von
der Gehäuseschale 4 kommt.
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An
der Durchgangsöffnung 6 des
Zapfens 2 zur Gelenkschale 4 und zum Gehäuse 5 schließt an dieses
ein Dichtungsbalg 13 an, der mit dem Gehäuse 5 verbunden
ist, vorteilhaft derart, dass er zwischen Gehäuse 5 und Gelenkschale 4 geklemmt
gehalten ist. Ein bisher erforderlicher gehäuseseitiger Spannring kann
dann entfallen, wodurch die Herstellung weiter vereinfacht ist.
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Derartige
Gelenk- und/oder Lageranordnungen 1 können in erfindungsgemäßer Ausbildung
vorteilhaft insbesondere innerhalb von Fahrwerks- und/oder Lenkungsteilen
von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Die gewonnene hohe Beweglichkeit des
Kopfbereichs 3 bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten
erweisen sich dabei als sehr vorteilhaft.
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- 1
- Gelenk-
oder Lageranordnung
- 2
- Zapfen
- 3
- Kopfbereich
- 4
- Gelenkschale
- 5
- Gehäuse
- 6
- Durchtrittsöffnung
- 7
- Aufnahmeraum
- 8
- Ringanformung
- 9
- Ringanformung
- 10
- Einspritzöffnung
- 11
- zweite Öffnung
- 12
- Sicken
- 13
- Dichtungsbalg