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Zapfenlager mit zur Lagerachse schräger Winkelbeweglichkeit, insbesondere für Lenkge-
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Die Erfindung'bezieht sich auf ein Zapfenlager mit zur Lagerachse schräger Winkelbeweglichkeit, insbesondere zur Verwendung beim Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen, vorzugsweise in der Ausführungsform eines Bundzapfenlagers, bei welchem der zylindrische Zapfen drehbar durch einen in einer Hohlkugelfläche des Gehäuses ruhenden Kugelabschnitt gesteckt ist und auf der der Austrittsöffnung des Zapfens aus dem Gehäuse abgewandten Seite einen Bund aufweist, über welchen sich der Zapfen auf den Kugelabschnitt abgestützt und zwischen einander zugewandten Flächen von Zapfen und Kugelabschnitt, u. zw. zwischen der Zapfenbundfläche und der Flachfläche des Kugelabschnittes eine Zwischenlage vorgesehen ist.
Die Lager oder Gelenke der bevorzugten Ausführungsform weisen den Vorteil auf, dass die Winkelausschlagbewegung und die Drehbewegung des Zapfens voneinander getrennt sind, indem sich der Zapfen in dem Kugelabschnitt drehen kann, während für die Winkelbewegung eine Verschwenkung des Kugelabschnitts stattfindet.
Bei diesen Zapfenlagern, wie auch bei Kugelgelenken, die zwei aufeinander ruhende, gegebenenfalls sich gegeneinander drehende ebene Flächen aufweisen, die in ihrer Form und Lage genau übereinstimmen müssen, ist es schwierig, die Bearbeitung der sich gegeneinander legenden Flächen so genau vorzunehmen, dass die geforderte übereinstimmung der Flächen erreicht wird. Soll das Lager oder Gelenk beispielsweise auch tragende Funktionen erfüllen, dann haben die fast unvermeidbaren Ungenauigkeiten stellenweise unzulässig grosse spezifische Flächendrücke zur Folge. Ebenso leidet, namentlich bei belastetem Lager, die Drehfähigkeit des Zapfens im Kugelabschnitt unter den Ungenauigkeiten.
Auch für Zapfenlager der bevorzugten Ausführungsform ist bereits vorgeschlagen worden, Zwischenkörper zwischen dem Zapfenbund und dem Kugelabschnitt anzuordnen. Die Zwischenkörper sollen als reibungsmindernde Mittel dienen und können die Form von Kugeln haben. Der Ersatz solcher reibungsmindernder Mittel in Form von Kugeln durch reibungsmindernde Zwischenscheiben, wie es bei allseitig beweglichen Gelenken zwischen sich drehenden Flachteilen bekannt ist, ist auch schon für Bundzapfenlager vorgesehen worden. Die reibungsmindernden Mittel beheben selbst in Scheibenform die erwähnten Bearbeitungsschwierigkeiten und die
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benden Folgen nicht.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile. dadurch, dass die Zwischenlage in sich elastisch bzw. plastisch verformbar ist und zwischen der Zwischenlage und einer der beiden einander zugewandten Flächen des Kugelabschnittes und des Bundes eine besondere Gleitscheibe, u. zw. eine Metall-oder Stahlscheibe bzw. eine Scheibe aus nichtmetallischem Werkstoff von besonders guten Gleiteigenschaften und vorzugsweise grosser
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Zwischenlage gleichen sich die Ungena. uigkeit, en selbsttätig aus und kann die Fläche, für welche sich ein Gleiten vermeiden lässt, sogar unbearbeitet sein. Als Werkstoffe zur Bildung der Zwischenlage kommen beispielsweise Gummi, elastische Kunststoffe u. dgl. in Frage. Auch an bei' der Abkühlung erhärtende thermoplastische Werkstoffe ist zu denken.
Bei der Anwendung der letztgenannten Werkstoffe wird eine Passung in noch plastischem Zustand vorgenommen, so dass später die aufeinander gleitenden Flächen genau miteinander übereinstimmen. Die Gleitscheibe bietet hiebei den Vorteil, dass kein Gleiten auf dem die Ungenauigkeiten ausgleichende Zwischenkörper zu erfolgen braucht, so dass bei der Auswahl des Werkstoffes für die Zwischenlage keine Rücksicht auf die Gleiteigenschaften dieses Werkstoffes genommen zu werden braucht und die Reibungsverhältnisse beim Drehen des Zapfens die gleichen wie sonst sind oder sogar noch verbessert sein können.
Die Gleitringscheibe kann mit dem plastisch verformbaren oder elastischen Werkstoff armiert sein und der plastisch verformbare oder elastische Werkstoff hiebei die Form von an der Gleitringscheibe vorgesehenen Warzen, Segmenten od. dgl.
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aufweisen, wobei vorzugsweise in der Gleitringscheibe Nuten zur Aufnahme von Schmiermittel vorgesehen sind. Bei der Wahl von Gummi als elastischen Werkstoff und einer Gleitringscheibe aus Metall kann die Armierung durch Anvulka- nisieren des Gummis bewirkt sein.
Die Erfindung ermöglicht auch, der Gleitringscheibe auf der der Zwischenlage abgewandten Seite einen weiteren Gleitring zuzuordnen, der aus anderem Werkstoff als die Gleitringscheibe bestehen kann, um hiedurch günstige Gleitverhältnisse zu erzielen. Die Werkstoffauswahl kann so vorgenommen sein, dass Stahl auf Stahl, Stahl auf Bronze, Stahl auf Sintereisen, Stahl auf 01bronze, Stahl auf Kunststoff, Kunststoff auf Kunststoff usw. gleiten.
Wenigstens eine der einander zugewandten Flächen des Kugelabschnittes und des Bundes können durch eine die Zwischenlage ergebende Umhüllung aus plastisch verformbaren oder elastistischem Werkstoff des sie aufweisenden Teiles
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aus plastisch verformbarem oder elastischem Werkstoff mit einer federnd zusammendrückbaren Umhüllung aus Blech versehen sein. Hiebei kann die Umhüllung einen U-förmigen Querschnitt mit den einander zugewandten Flächen von dem Bund mit dem Kugelabschnitt parallel- len Schenkeln aufweisen.
Der Gleitkörper ist gegenüber der von ihm durch den ausgleichenden Zwischenkörper getrennten Fläche gegen Drehen gesichert. Die Folge hievon ist, dass der ausgleichende Zwischenkörper und die an ihm anliegende Flachs gleichsam eine Einheit bilden und eine Sicherung gegenüber einem Gleiten auf dem Ausgleichkörper besteht, so dass der Ausgleichkörper nur die ihm zugedachte ausgleichende Wirkung erfüllt und keinen weiteren Beanspruchungen unterworfen ist. Der Ausgleichkörper weist auch noch den Vorteil auf, dass er ein Dämpfungsglied gegen Stö- sse und Schwingungen in Achsrichtung des Zap- fens ist.
Der am Zapfenbund anlegende Gleitschsiben- ring kann auf der dem Zapfen zugewandten Seite zu einer im Durchlass des Kugelabschnittes für den Zapfen liegenden Hülse verlängert sein. welche vorzugsweise vor der dem Bund abgewand- ten Seite aus mit Einschlitzungen versehen ist und federnd am Zapfen anliegt.
Es kann zweckmässig sein, in dem vom Zapfen durchgriffenen Durchlass des Kugelabschnittes zwischen dem Zapfen und der Durchlasswand eine elastische Zwischenlage aus Kunststoff oder anderem Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, z. B. in Form eines Zylinders. vorzusehen. Hiedurch wird zusätzlich zur dämpfenden Wirkung des Ausgleichkörpers und in Verbindung mit dieser eine Dämpfung der Winkelbewegungen oder Ausschläge erzielt. K1 einere Winke ! bewe- gungen können von der elastischen Zwischenlage absorbiert werden, was zur Schonung des Lagers beiträgt.
Vorzugsweise weisen die Umfangsfläche des Zwischenzylinders die Form eines Kegelstumpfes mit auf der Austrittsseite des Zapfens aus dem Durchlass des Kugelabschnittes liegender grösserer Grundfläche und der Durchlass m Kugelabschnitt eine dementsprechende Hohlkegelform auf. Auf diese Weise wird die grösste Elastizität an die Stelle gelegt, wo die Wegstrecke einer Winkelbewegung im Lager am grössten ist.
Der elastische Zwischenkörper im Durchlass des Kugelabschnittes für den Zapfen kann ein- stückig mit dem aus elastischem Werkstoff bestehenden Zwischenkörper zwischen den einander zugewandten Flächen der Zapfenbundes und des Kugelabschnittes sein.
Die dem Kugelabschnitt zugewandte Fläche des Zapfenbundes kann leicht kegelig mit Steigung nach dem Zapfen zu sein und die dem
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bietetgrösste Nachgiebigkeit des elastischen Zwischenkörpers an der Stelle liegt, wo der Weg des Bun-
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keit beider Zwischenkörper wird eine scharfe Abwinkelung zwischen beiden vermieden ; ausserdem wird durch die kegeligen Flächen erreicht, dass unter einem Winkel angreifende Kräfte den Zapfenhals entlasten.
Der elastische Zwischenkörper im Durchlass des Kugelabschnittes für den Zapfen kann auch aus einer den Zapfen umhill nden Gummihülse in einer Metallhülse, einem sogenannten Silentblock, bestehen.
Der Zwischenkörper gemäss der Erfindung lässt sich sinngemäss auch bei andern, Winkelbewe-
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Die Zeichnung veranschaulicht verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung. Fig. 1-4 Jnd Ssnkrechtschnitte durch Ausführungsformen von hängenden Traglagern für Lenkteile von Kraftfahrzeugen ; Fig. 5 gibt einen Kugelabschnitt, von der Austrittsseite des Zapfens gesehen, wieder : Fig. 6 und 7 zeigen die Ausführungsform einer zusätzlichen Gleitscheibe für die Traglager; Fig. 8-14 geben im S ; nkrechrschn ! tt weitere Ausführungsmöglichkeiten d ; r Traglager wieder.
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2 als Kopf einen Kugelabschnitt 3, der aus Stahl, Bronze, Phenolharz mit Gewebe.
Perlitguss u. dgl. bestehen kann und der in einer Hohlkur ; elfläche
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der S3 kann, wie es die Ausführungsbeispiels zeigen. unmittelbar durch das Gehäuse 4 gebildet sein.
Es ist aber auch möglich, zur Bildung der Hohl-
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kugelfläche Einsätze in Schalenform im Gehäuse vorzusehen. Diese Einsätze können aus verschleissfesten metallischen Werkstoffen oder auch aus bildsamen Nichtmetallwerkstoffen bestehen. Zwischen dem Kugelabschnitt 3 und dem Bund 2 ist ein Zwischenkörper 5 aus elastischem Werkstoff angeordnet, der Ungenauigkeiten in den einander zugewandten Flächen des Bundes 2 und des Ku- ge1a ! bschnitts 3 ausgleicht. Zwischen der einen dieser Flächen und dem Ausgleichkörper 5 ist eine Zwischenringscheibe 6 als Gleitscheibe vorgesehen, welche bei den Ausführungsbeispielen aus Stahlblech besteht und einen Einfassungsrand 23 für den Ringscheibenform aufweisenden Zwischenkörper haben kann.
In Fig. 1 und 2 liegt die Gleitscheibe 6 zwischen dem Bund 2 und dem Zwischenkörper.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich dadurch von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, dass der Bund 2 einschliesslich des im Kugelabschnitt befindlichen Zapfenteils zusätzlich von einem elastischen Kunststoff 24 umhüllt ist ; ausserdem besteht der Kugelabschnitt 3 aus einem geeigneten Kunststoff.
Gemäss Fig. 3 ist der Zwischenkörper 5 in Form einer Ringscheibe von einem federnden Blechmantel 7, U-förmigen Querschnitts umgeben, dessen Schenkel parallel zu den sich gegenüberliegenden Flächen des Kugelabschnitts und des Bundes 2 sind, so dass sowohl für die Fläche des Kugelabschnittes als auch für die Fläche des Bundes eine metallene Anlagefläche vorhanden ist.
An einer Stelle ist der U-Bogen aufgetrennt und zu einer Zunge 8 abgebogen, die in eine entsprechende Randausnehmung des Bundes 2 eingreift, so dass der Zwischenkörper mit seinem Mantel gegen Drehen gegenüber dem Bund gesichert ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, linke Hälfte, sowie Fig. 8-12 liegt die Gleitscheibe 6 zwischen dem Zwischenkörper 5 und dem Ku-
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Fig. 4, linke Hälfte, Fig. 9, Fig. 10 und 11 zu einem den Bund des Zapfens 1 umgebenden Ring abgewinkelt. Der Ring kann an dem Bund 2 festgelegt sein. Der Bund weist zu diesem Zweck eine oder mehrere Randeinbuchtungen 10 (Fig. 11) auf, in welche sich der Ringrand der Scheibe 6 eindrücken lässt.
In Fig. 4 besitzt der Kugelabschnitt einen Kern 11 aus Stahl, Bronze, Sintereisen oder aus mit Harz durchsetztem Gewebe od. dgl., der mit einer Umhüllung 25 aus elastischem Kunststoff versehen ist. Der ausgleichende Zwischenkörper 5 besteht aus Gummi und ist an die Scheibe 6 anvulkanisiert. In der rechten Hälfte von Fig. 4 ist der Zwischenkörper unmittelbar durch die elastische Umhüllung 25 des Kugelabschnitts gebildet. Die kugelige Aussenfläche des Kugelaib- schnittes kann mit einer Spiralnut 12 versehen sein, die der Zuführung und Vorratshaltung von Schmiermittel dient, wie es Fig. 5 erkennen lässt ; auch die Gleitscheibe 6 lässt sich mit eingedrück- ten Schmiernuten 13 versehen. Solche Schmiernuten sind in Fig. 6 und 1 gezeigt.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen dem Zapfen 1 und der Wand des Durchlasses 5 im Kugelabschnitt für den Zapfen 1 eine elastische Zwischenlage 14 angeordnet ist. Die Umfangsfläche der elastischen Zwischenlage Ist kegelig, wobei die grössere Grundfläche des Kegels auf der dem Austritt des Zapfens aus dem Kugelabschnitt zugewandten Seite liegt. Der Durchlass 15'besitzt eine der Kegelform der Aussenfläche der Zwischenlage entsprechende Hohlkegelform. Auch die dem Kugelabschnitt zugewandte Bundfläche 6 hat kegelige Form mit
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dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 haben die einander zugewandten Flächen des Kugelabschnittes und des Bundes gleichlaufende Kegelform.
Der elastische Zwischenkörper 14 im Durchlass des Kugelabschnittes für den Zapfen kann einstückig mit dem Ausgleichskörper 5 zwischen dem Bund und dem Kugelabschnitt sein, wie aus Fig. 12 ersichtlich ist. Dort ist auch zwischen der Gehäuseverschlussplatte 17 und der gerundeten Oberfläche 18 des Bundes ein elastischer Zwischenkörper 26 angeordnet. Im Durchlass des Kugelaibschnittes kann entsprechend Fig. 12 zwischen dem elastischen Zwischenkörper 14 und der Durchlasswand eine Metallhülse 35 angeordnet sein. Diese Metalilhüls, c und die Gleitscheibe 6 können aus einem Stück bestehen.
Nach Fig. 10 ist der elastische Zwischenkörper im Durchlass, des Kugelabschnittes für den Zapfen durch eine Gummihülse 19 und eine diese enthaltende Metallhülse 20 gebildet. Der Kugelabschnitt besteht aus einem geeigneten Kunststoff. Die Me- tallbülse 20 und die Gleitscheibe 6 können auch hier aus einem Stück bestehen. In diesem Fall wird bei dem Zusammenbau des Gelenkes zu- nächst die Metallhülse 20 mit der Gummihülse 19 nach dem Auflegen des elastischen Zwischenkörpers 5 auf den Gleitscheibenteil 6 auf den Gelenkzapfen aufgeschoben und hienach die Metallhülse 20 in den Kugelabschnitt 3 eingesteckt bzw. der Kugelabschnitt 3 auf die Metallhülse 20 bis zur Anlage, an die Gleitscheibe 6 aufgeschoben.
Die Fig. 11, linke Hälfte, entspricht der Fig. 4, linke Hälfte ; nur besteht in Fig. 11, linke Hälfte, der Kugelabschnitt aus Stahl ohne Umhüllung.
Auch sind im Durchlass des Kugelabschnittes für den Zapfen 1 Schmiernuten 21 in Form einer Schraubenlinie vorgesehen.
Aus Fig. 9 ist ein Ausführungsbeispiel ersicht- lich, bei welchem der Kugelabschnitt 3 aus Kunststoff oder aus andern bereits genannten Werkstoffen besteht und in seiner dem Bund zugewandten Fläche einen Gleitring 22 enthält, der
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aus einem andern Werkstoff als der Scheibenkörper 6 bestehen kann.
Wie Fig. 13 erkennen lässt, ist auch eine solche Ausführungsform möglich, bei welcher der elastische Zwischenkörper 5 zwischen zwei Blechscheibenringen 36 liegt ; hiebei kann der Zwischenkörper an beiden Scheibenringen anvulkanisiert sein.
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gegen den der Bund 2 des Zapfens 1 anliegt, einstückig mit einer den Zapfen im Durchlass des Kugelabschnittes umgebenden Hülse 40 ausgebildet, die federnd am Zapfen anliegt und zu diesem Zweck mit Schlitzen 38 versehen ist ; auch am Kugelabschnitt liegt eine Gleitscheibe 39 an.
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39. befindetZwischenkörper 5. Er ist aus Gummi und durch Vulkanisieren mit beiden Gleitscheibenringen ver- bunden, so dass die Gleitscheiben mit dem Zwi- schenkörpsr und die Hülle 40 einen zusammenhängenden Einsatz bilden.
Durch die Zunge 41 sind die Scheibe 37 und die Hülse 40 gegen Drehen gegenüber dem Zapfen gesichert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zapfenlager mit zur Lagerachse schräger Winkelbeweglichkeit, insbesondere für Lenkge-
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Ausführungsform eines Bundzapfenlagers, bei welchem der zylindrische Zapfen drehbar durch einen in einer Hohlkugelfläche eines Gehäuses ru-
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gesteckt ist und auf der derAustrittsöffnung des Zapfens aus dem Gehäuse abgewandten Seite einen Bund aufweist, über welchen sich der Zapfen auf dem Kugelabschnitt abstützt, und zwischen einander zugewandten Flachen von Zapfen und Kugelabschnitt, u. zw. zwischen der Zapfenbundfläche und der Flachfläche des Kugelabschnittes eine Zwischen lage vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
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: chen ! as :
e verformbar ist und zwischen der Zwischenlage (5) und einer der beiden einander zugewandten Flächen des Kugelabschnittes f3) und des Bundes
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Gleitscheibe (6), u.Metall-oder Stahlscheibe bzw. eine Scheibe aus nichtmetallischem Werkstoff von besonders guten Gleiteigenschaften und grosser Verschleissfestigkeit vorgesehen ist.