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Kugelgelenk zwischen zwei Hebel-oder Gestängearmen, insbesondere für Kraftfahrzeuglenkungen
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für mechanische Verbindungen und Antriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuglenkungen ; sie bezient sich auf jene Kupplungen, die geeignet sind, eine axiale und/ oder Winkelverschiebung zu Übertragen. ohne dabei eine Übertragung des Drehmoments zu vollziehen.
Kugelgelenkkupplungen dieser Art sind bereits bekannt, wobei das Kupplungselement aus zwei Teilen besteht, zwischen denen einfach eine Feder eingebaut ist, die das Bestreben hat, diese Teile auseinanderzuspreizen. Derartige Kupplungen weisen verschiedene Nachteile auf und können einen einwand- freien Betrieb nicht immer gewahrleisten. Diese Nachteile und Betriebsstörungen werden hauptsächlich dadurch hervorgerufen, dass sich die beiden Kupplungselemente infolge Verschiebung und seitliches und/ oder ungleichmässiges Zusammendrücken der eingesetzten Feder unerwartet aus einer einzigen KugelfIX- che verschieben können.
Es ist einleuchtend, dass bei solchen von der Kugelform abweichenden Verformungen, wobei die Kugelform allein ein einwandfreies und genaues Arbeiten der Kupplung ermöglicht, der Fall eintreten kann, dass sich die Kupplung verklemmt.
Diese und andere Nachteile werden durch die erfindungsgemässe Kugelgelenkkupplung behoben, die folgenden Zwecken dienen soll : die vom Kugelkörper zur Kugelschale abgeleiteten Belastungen, die bisher Über die eingesetzte Feder abgeleitet wurden, zu beseitigen, die Möglichkeit einer Verklemmung der Kupplung zu vermeiden ; ein einwandfreies Arbeiten der Kupplung unter allen Bedingungen und auch bei jeder Winkelbreite zu gewährleisten, die durch die beiden äusseren Kupplungsarme gebildet wird (die für eine normalerweise feste Verbindung mit Antriebsorganen und angetriebenen Organen vorgesehen sind). Schliesslich ist eine derartige Anordnung vorzusehen, dass die eingesetzte Feder nur die Aufgabe einer Abfederung der beiden Kupplungselemente und nicht die einer gegenseitigen FUhrung hat.
Alle diese und andere Effekte werden durch die erfindungsgemässe Kugelgelenkkupplung erzielt, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kugelzone des Kugelkörpers, der mit dem zweiten Arm fest verbunden ist, einen Mittelzapfen besitzt, auf dem die Kugelkalotte des Kugelkörpers teleskopartig verschiebbar geführt ist, wobei zwischen den beiden Teilen des Kugelkörpers auf diesem Zapfen wenigstens eine konische elastische Tellerfederscheibe frei beweglich angeordnet ist, gegebenenfalls zur Einstellung für die Federung zwischen diesen beiden den Kugelkörper bildenden Teilen eine oder mehrere flache Beilagscheiben vorgesehen sind, die als Beilage dienen und ebenfalls frei beweglich auf den Mittelzapfen aufgeschoben sind.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird zur Einstellung zumindest eine weitere konische elastische Scheibe verwendet, die ebenfalls frei geführt auf den Zapfen aufgeschoben und mit umgekehrter Konusfläche auf die konische bzw. auf die konischen Tellerfederscheiben aufgesetzt ist.
Die erfindungsgemässe Kugelgelenkkupplung kann in zahlreichen Ausführungsformen hergestellt werden, wovon mehrere AusfUhrungsbeispiele in der Zeichnung dargestellt sind. Fig. l zeigt in Längsansicht die erfindungsgemässe Kupplung, Fig. 2 gibt in vergrössertem Massstab die Kupplung gemäss Fig. l im Schnitt wieder ; Fig. 3 lässt beispielsweise eine Anwendung der Kugelgelenkkupplung bei Kraftfatazeug- lenkungen, u. zw. an der Lenkeinrichtung für die Vorderräder eines Fahrzeuges erkennen, und Fig. 4 ist eine Variante zur Ausführung nach Fig. 2.
Mit A ist die erfindungsgemässe Kugelgelenkkupplung bezeichnet. Die Kupplung besteht aus den beiden Armen 1 und 2, die an ihrem freien Ende je mit einem Gewinde 3 und 4 für die Verbindung (mot- malerweise feste Verbindung) mit entsprechenden Antriebsorganen und angetriebenen Organen (z. B.. a, b ;
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c, in Fig. 5) versehen sind. Der Arm 1 weist einen kugelförmigen Sitz 5 auf, der oben durch eine Kugelfläche 6 am Deckel 7 ergänzt wird, welcher in einem zylinderförmigen Sitz 8 lagert und durch einen Sprengring 9, der in einem entsprechenden Ringsitz angeordnet ist, gehalten wird. Ein Teil der kugelförmigen Lagerung des Armes 1 besitzt unterhalb eine Schutzhaube 18.
1m kugelförmigen Sitz 5, 6 ist der Kugelkörper 10, der mit dem Arm 2 fest verbunden ist, gelagert.
Dieser Kugelkörper 10 besteht aus zwei Kugelhälften 11 und 12, wobei letztere mit dem Arm 2 einen einzigen Teil bildet. Die Kugelhälfte 11, die zwecks Vermeidung eines gegenseitigen Angreifens vorzugsweise aus einem andern Material als der Sitz 6 besteht, weist erfindungsgemäss eine zentrale Bohrung 13 auf, um dadurch eine Lagerung für einen mit dem Arm 2 gleichachsigen Zapfen 14 zu bilden, auf dem die Kugelhälfte 11 gegen die Wirkung eines Federorganes frei beweglich lagert, wobei dieses Federorgan erfindungsgemäss aus zumindest einer schalenartigen bzw. halbkugelförmigen Feder 15 gebildet ist (Fig. 2). An Stelle von nur einer derartigen schalenförmigen Feder 15 könnten auch zwei solche Federn 15 und 15' (Fig. 3) vorgesehen sein.
Als Variante für die Verwendung der schalenförmigen Feder 15 könnte eine um den Zapfen 14 frei bewegliche Druckfeder 16 vorgesehen sein.
Auf Grund der erfindungsgemässen Anordnung des Zapfens 14 in der-entsprechenden Lagerung 13 wird gewährleistet, dass die beiden Halbkugeln 11 und 12 in der gleichen Achse liegen, wodurch auch ein seitliches Verschieben der Halbkugel 11 zur Halbkugel 12 unmöglich gemacht wird und damit jegliche Abweichung von der genauen Kugelform, wodurch auch ein absolut genaues und sicheres Arbeiten und eine gegenseitige Drehung der beiden Arme 1 und 2 um das Zentrum der aus den Teilen 5-6-11-12 gebildeten Kugel gewährleistet sind.
Weiters ist es möglich, die Federwirkung der schalenförmigen Feder 15 bzw. der Schraubenfeder 16 einzustellen, indem man z. B. auf dem Zapfen 14 selbst eine flache Unterlagscheibe 17 (Fig. 2) anbringt oder aber eine weitere konische Feder 15'vorsieht (Fig. 3). Es ist augenscheinlich, dass der Zapfen 14 mit der Halbkugel 11 (Fig. 3) fest verbunden sein könnte, und die entsprechende Bohrung 13 für die Lagerung könnte an der mit dem Arm 2 in der gleichen Achse liegenden Halbkugel 12 vorgesehen werden.
Die Anordnung eines Zapfens, der in untereinander und zum Arm 2 gleichachsigen, in den Halbkugeln 11 bzw. 12 vorgesehenen Bohrungen frei lagert, wäre weniger rationell und könnte zu Verklem-
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Fall gegen den Deckel 7 stossen würde.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kugelgelenk zwischen zwei Hebel- oder Gestängearmen, insbesondere für Kraftfahrzeuglenkungen, von denen der eine den Kugelsitz für den Kugelkörper aufweist, der aus zwei zusammenarbeitenden kugelförmigen Teilen besteht und vom zweiten Arm gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelzone (12) des Kugelkörpers (10), der mit dem zweiten Arm (2) fest verbunden ist, einen Mittelzapfen (14) besitzt, auf dem die Kugelkalotte (11) des Kugelkörpers teleskopartig verschiebbar geführt ist, wobei zwischen den beiden Teilen des Kugelkörpers auf diesem Zapfen wenigstens eine konische elastische Tellerfederscheibe (15) frei beweglich angeordnet ist, gegebenenfalls zur Einstellung fUr die Federung zwischen diesen beiden, dt :
n Kugelkörper (10) bildenden Teilen (11, 12) eine oder mehrere flaehe Beilagscheiben (17) vorgesehen sind, die als Beilage dienen und ebenfalls frei beweglich auf den Mittelzapfen (14) aufgeschoben sind.