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Gelenkkopf zum beweglichen Verbinden von zwei
Maschinenelementen
Die Erfindung betrifft einen Gelenkkopf zur beweglichen Verbindung von zwei Maschinenelementen, insbesondere Hebeln und Gestängen. In bekannter Weise besitzt der Gelenkkopf einen aussen kugelförmi- gen Körper und einen denselben lagernden Käfig aus zwei Teilen, die unmittelbar aneinander anliegende und miteinander verbundene Flanschen und nach aussen gepresste, hohlkugelige Partien aufweisen, zwisehen denen der kugelförmige Körper mit leichter Reibung gehalten ist.
Bei Gelenkköpfen dieser Art ist es sehr schwierig zu erreichen, dass der kugelförmige Körper im Käfig mit leichter Reibung geklemmt ist. Aus diesem Grunde sind bei vielen bekannten Kugelgelenken zwischen dem Käfig und dem kugelförmigen Körper elastische Beläge aus Gummi od. dgl. eingeschaltet.
Abgesehen davon, dass ein solcher elastischer Belag zusätzliche Arbeit und Kosten verursacht, hat er in der Regel den Nachteil, eine gewollte, jedoch gehemmte Drehung des kugelförmigen Körpers im Käfig zu stark zu behindern, da Gummi ausgesprochen schlechte Gleiteigenschaften aufweist.
Es ist schon ein Kugelgelenk bekanntgeworden, bei dem der kugelige Körper und der denselben lagernde Körper aus etwas elastischem Kunststoff bestehen, doch wird die Nachgiebigkeit dieser Teile bei dieser bekannten Ausführung nicht zum Herbeiführen einer leichten Klemmung benutzt, da zwischen dem Käfig und dem kugeligen Körper noch ein Gummipolster eingelegt ist.
Bei einer ganzen Reihe bekannter Kugelgelenke ist der kugelförmige Körper mit einem Bolzen fest verbunden, so dass sich der Bolzen bezüglich des kugelförmigen Körpers nicht drehen lässt. Der Bolzen dient dabei zum Verbinden des Gelenkkopfes mit einem Maschinenelement. In einer bekannten Ausfüh- rungsform ist zwar ein mit dem kugeligen Körper lösbar verbundener Bolzen gezeigt, der zudem gegen- über dem kugeligen Körper drehbar ist. Dies jedoch zum Zwecke, den Bolzen mehr oder weniger weit in den kugeligen Körper einschrauben zu können, um denselben in seinem Käfig festzuklemmen, indem das eine Ende des Bolzens durch den kugeligen Körper hindurch von innen gegen den Käfig gepresst wird. Es ist offensichtlich, dass dabei der kugelige Körper an sich im Käfig nicht geklemmt ist.
Der Gelenkkopf gemäss der Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass der kugelförmige Körper in an sich bekannter Weise aus einem elastisch nachgiebigen Kunststoff besteht und unmittelbar zwischen den hohlkugeligen Partien der Käfigteile angeordnet ist, und dass ein den kugeligen Körper in an sich bekannter Weise diametral durchsetzender Bolzen bezüglich des Körpers leichter drehbar ist als letzterer bezüglich des Käfigs.
Durch diese Ausbildung ist ein elastischer Zwischenbelag zwischen dem kugelförmigen Körper und dem Käfig nicht nötig, um die gewünschte leichte Reibung herbeizuführen, weil der kugelförmige Körper des erfindungsgemässen Gelenkkopfes selbst in geringem Mass elastisch nachgiebig ist. Da der den kugeligen Körper diametral durchsetzende Bolzen erfindungsgemäss leichter drehbar ist als der kugelige Körper selbst, lassen sich beim Gebrauch des Gelenkkopfes in vorteilhafter Weise die Reibungen auf verschiedene Flächen des gleichen Kunststoffkörpers aufteilen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, in welcher rein beispielsweise einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Gelenkkopfes im Schnitt ; Fig. 2 ist eine Ansicht des Gelenkkopfes von links in Fig. 1 gesehen ; Fig. 3 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel des Gelenkkopfes
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im Schnitt dar ; Fig. 4 ist eine Ansicht des gleichen Gelenkkopfes von links in Fig. 3 gesehen ; Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel im Schnitt ; Fig. 6 ist ein Seitenriss des gleichen Gelenkkopfes ohne die in Fig. 5 angedeutete Verbindungsschraube ; Fig. 7 stellt ein viertes Ausführungsbeispiel im Aufriss
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;weiteres Ausführungsbeispiel teils in Ansicht und teils im Schnitt ; Fig. 10 zeigt den gleichen Gelenkkopf in Ansicht von links in Fig. 9.
Der in Fig. 1 und 2 veranschaulichte Gelenkkopf weist einen aussen kugelförmigen Körper 10 mit einer diametralen Bohrung 11 auf. Dieser Körper 10 besteht vorzugsweise aus einem abriebfesten Kunststoff oder aus einem Sintermaterial, wodurch auf eine Schmierung des Gelenkkopfes verzichtet werden kann.
Der Körper 10 ist in einem Käfig 12, 13 drehbar gelagert, der aus zwei gestanzten und gepressten Blechteilen 12 und 13, vorzugsweise Stahlblechteilen zusammengesetzt ist. Die beiden Blechteile 12 und 13 haben vollständig identische Ausbildung und weisen Flanschen 14 auf, die aneinander anliegen und durch Schweisspunkte 15 miteinander verbunden sind. An jedem der Blechteile 12 und 13 ist eine hohlkugelzonenförmige Partie 16 nach aussen gepresst, in deren Mitte eine Durchbrechung vorhanden ist, die den Zugang zum'kugelförmigen Körper 10 ermöglicht. Die hohlkugelförmigen Partien 16 bilden zusammen das Lager für den Körper 10.
Die beiden Blechteile 12 und 13 weisen ausserdem halbzylindrisch nach aussen gepresste Partien 17 auf, die zusammen eine zylindrische Öffnung umschliessen, in welche ein Gewinde 18 geschnitten ist. Zur Versteifung der Blechteile 12 und 13 sind an denselben feiner Rippen 19 nach aussen gepresst.
Der beschriebene Gelenkkopf dient zum gelenkigen Verbinden von zwei Maschinenelementen, z. B. einem Hebel und einem Gestänge. Die Befestigung an den miteinander zu verbindenden Maschinenelementen kann auf die verschiedenste Weise erfolgen und richtet sich von Fall zu Fall nach den vorliegenden Gegebenheiten und den zu lösenden Aufgaben. Beispielsweise kann das Gestänge an seinem einen Ende mit einem Gewindeteil versehen sein, der sich in das Gewinde 18 einschrauben lässt. Der kugelige Körper 10 wird z. B. mittels einer Schraube, die durch die Bohrung 11 hindurchgeht, an dem erwähnten Hebel oder an einem andern Gestänge befestigt. Der Körper 10 könnte aber auch auf einen Kurbelzapfen aufgesetzt werden.
Der kugelförmige Körper 10 kann bezüglich des Käfiges 12, 13 nicht nur um die Achse der Bohrung 11 gedreht werden, sondern es ist auch eine Schwenkung der genannten Achse um den Krümmungsmittelpunkt der kugeligen Aussenfläche des Körpers 10 innerhalb eines gewissen Winkels 20 möglich, wie in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von dem beschriebenen im wesentlichen nur dadurch, dass die beiden Blechteile 12 und 13a nicht vollständig identisch ausgebildet sind, indem der eine Blechteil 13a eine geschlossene halbkugelförmige Partie 16a aufweist, die nicht durchbrochen ist. In die Bohrung 11a des kugelförmigen Körpers 10a ist ferner ein Schraubenbolzen 21 eingesetzt, der durch die Durchbrechung des Blechteiles 12 hindurchgeht und einen im Körper 10a versenkten Kopf 22 aufweist, welcher von der hohlkugeligen Partie 16a des Blechteiles 13a verdeckt ist.
Das zuletzt beschriebene Beispiel erlaubt eine andere, unter Umständen einfachere Art der Befestigung des Gelenkkopfes an dem einen der miteinander gelenkig zu verbindenden Maschinenelemente. Aber auch in diesem Fall ist die Verschwenkbarkeit der Achse der Bohrung lla und somit des Bolzens 21 um den Winkel 20 gegeben.
Der in Fig. 5 und 6 veranschaulichte Gelenkkopf unterscheidet sich von demjenigen gemäss Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, dass das Gewinde 18 nicht in das Material der beiden Teile 12 und 13, sondern in eine Hülse 25 eingearbeitet ist, die sich zwischen den nach aussen gepressten halbzylindrischen Partien 17a befindet. Um der Gewindehülse 25 einen besseren Halt zu verleihen, weist sie aussen eine Umfangsnut 26 auf, in welche ein Teil des Materials der beiden Teile 12 und 13 eingreift. Das eine Stirnende der Gewindehülse 25 steht über die betreffenden Ränder der Teile 12 und 13 vor, damit eine Gegenmutter, welche auf den in das Gewinde 18 einzuschraubenden Gewindebolzen geschraubt wird, den Druck unmittelbar auf die Hülse 25 überträgt. Um ein Drehen der Hülse 25 zu verhindern, kann dieselbe aussen einen unrunden Querschnitt aufweisen.
Zum gleichen Zweck kann gegebenenfalls die Nut 26 sich nicht über den gesamten Umfang der Hülse erstrecken. Die Gewindehülse 25 bringt den Vorteil, dass die beiden Teile 12 und 13 aus verhältnismässig dünnem Material hergestellt werden können, dessen Dicke ein unmittelbares Einschneiden des Gewindes 18 nicht gestattet.
Das in Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen gemäss Fig. 3 und 4 einmal dadurch, dass ebenfalls eine Gewindehülse 25 vorhanden ist und dass die hohlkugelförmige Partie 16a eine schlitzförmige Durchbrechung 28 aufweist, durch welche hindurch mittels eines Schrau-
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benziehers der Bolzen 21 festgehalten und gegen Drehung gesichert werden kann, um eine auf den Gewindeteil des Bolzens 21 aufgeschraubte Mutter fest anziehen zu können. Der Kopf 22 des Bolzens 21 ist mit einem Schlitz 22a versehen, in welchen der erwähnte Schraubenzieher eingeführt werden kann. Nach dem Montieren des Gelenkkopfes wird der Schraubenzieher selbstverständlich wieder entfernt.
Beim letzten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 9 und 10 weisen beide Blechteile 12b und 13b je eine geschlossene, hohlkugelförmig nach aussen gepresste Partie 16a auf. Zwischen den Partien 16a ist wieder ein aussen kugeliger Körper10a gelagert. der von einem Schraubenbolzen 21 durchsetzt ist. Im Gegensatz zu allen übrigen Ausführungsbeispielen verläuft die Längsachse des Bolzens 21 in einer Ebene, welche die Trennfuge zwischen den beiden Teilen 12b und 13b enthält. Um dies zu ermöglichen, ist eine Randpartie 30 jedes Teiles 12b bzw. 13b nach aussen gepresst.
Auf den Gewindeteil des Schraubenbolzens 21 ist eine Gewindehülse 31 aufgeschraubt, die zwischen die beiden Randpartien 30 eingreift und durch dieselben derart geführt ist, dass die Achse des Bolzens 21 und der Hülse 31 im wesentlichen nur in der vorher genannten Ebene um einen gewissen Winkel schwenken kann, wie in Fig. 10 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist.
Der zuletzt beschriebene Gelenkkopf kann an Stelle einer Gelenkgabelverbindung benutzt werden und hat den Vorteil, dass der kugelige Körper 10a praktisch vollständig gekapselt und somit gegen Beschädigung und Verschmutzung weitgehend geschützt ist.
Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Gewindebolzen 21 im kugeligen Körper 10 bzw. 10a leicht drehbar, damit der mit dem Bolzen 21 verbundene Maschinenteil eine Drehbewegung um die Achse des Bolzens 21 ausführen kann. Mit Vorteil ist der kugelige Körper 10 bzw. 10a in dem durch die Teile 12 und 13 bzw. 12 und 13a bzw. 12b und 13b gebildeten Käfig mit verhältnismässig geringem Druck geklemmt, um zu gewährleisten, dass bei der vorher erwähnten Drehung des Bolzens 21 der Körper 10 bzw. 10a nicht mitdreht.
Auf diese Weise werden die Reibung und die daraus resultierende Abnutzung zufolge der Drehung des Bolzens 21 auf die Flächen zwischen diesem Bolzen und dem Körper 10 bzw. 10a beschränkt. wogegen die beim Verschwenken des Bolzens 21 auftretende Reibung und die daraus resultierende Abnutzung auf die Flächen zwischen dem kugeligen Körper 10 bzw. 10a und den hohlkugeligen Partien 16 bzw. 16a beschränkt bleiben. Die gewünschte leichte Klemmung des Körpers 10 bzw. 10a wird durch nicht vollständiges Auspressen der hohlkugeligen Partien 16 bzw. 16a erreicht. Beim Zusammenbau des Gelenkkopfes unter Druck auf die Flansche 14 federn die hohlkugeligen Partien 16 bzw. 16a in geringem Masse elastisch nachgiebig nach aussen. Dmch die dabei auftretende elastische Spannung bleibt der Körper 10 bzw. 10a während einer sehr langen Gebrauchszeit des Gelenkkopfes spielfrei im Käfig.
Dadurch erübrigt sich eine sehr grosse Präzision bei der Herstellung des Gelenkkopfes und führen allfällig unterschiedliche Wärmedilatationen des Körpers 10 bzw. 10a und des Käfiges weder zu einem unzulässig starken Klemmen des Körpers noch zu einem unerwünschten Spiel zwischen dem Körper und dem Käfig.
Sämtliche beschriebenen Ausführungsbeispiele könnten dahin abgeändert sein, dass die beiden Teile 12 und 13 bzw. 12 und 13a bzw. 12b und 13b des Käfiges nicht durch Schweissung, sondern mit Hilfe eines Klebemittels miteinander verbunden sind. Gegebenenfalls können die genannten Teile des Käfiges aus Kunststoff bestehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gelenkkopf zur beweglichen Verbindung von zwei Maschinenelementen, insbesondere Hebeln und Gestängen, mit einem aussen kugelförmigen Körper und einem denselben lagernden Käfig aus zwei Teilen, die unmittelbar aneinander anliegende und miteinander verbundene Flanschen und nach aussen gepresste, hohlkugelige Partien aufweisen, zwischen denen der kugelförmige Körper mit leichter Reibung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der kugelförmige Körper (10 bzw. 10a) in an sich bekannter Weise aus einem elastisch nachgiebigen Kunststoff besteht und unmittelbar zwischen den hohlkugeligen Partien (16 bzw. 16a) der Käfigteile (12 und 13 bzw. 12 und 13a bzw. 12b und 13b) angeordnet ist, und dass ein den kugeligen Körper (10 bzw. 10a) in an sich bekannter Weise diametral durchsetzender Bolzen (21) bezüglich des Körpers (10 bzw.
lOa) leichter drehbar ist als letzterer bezüglich desKäfiges (12, 13 bzw. 12,13a bzw. 12b, 13b).