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Drehverbindung zwischen einem inneren und einem äusseren Zylinderteil
Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung zwischen einem inneren und einem äusseren Zylinderteil, wobei das Ende des Innenteiles vom Aussenteil aufgenommen ist, mit einer Anzahl von Kugeln zwischen diesen Teilen zur Ermöglichung einer relativen Drehbewegung derselben, wobei der Aussenteil eine Kugeleinführungsöffnung und einen Verschlusskörper hiefür besitzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine billige Verschlusseinrichtung für die Kugeleinführungsöffnung des Kugellagers bei solchen Drehverbindungen zu schaffen, u. zw. eine solche Verschlusseinrichtung, die rasch, einfach und mit unkomplizierten Werkzeugen installiert und geöffnet werden kann. Ausserdem wird weiter die Forderung gestellt, dass der Verschluss an den Kugeln des Lagers nachgiebig anliegt und diese Kugeln innerhalb der Lagerringe führt.
Die erfindungsgemässe Drehverbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss-einen Teil aus nachgiebigem Werkstoff, wie Gummi, Gummiersatzstoff oder Kunststoff, aufweist, der an den im Bereich der Kugeleinführungsöffnung liegenden Kugeln des Kugellagers anliegt.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Die Figuren der Zeichnung zeigen Ausführungsformen der Erfindung, u. zw. Fig. l einen Axialschnitt durch eine Drehverbindung mit einer Kugeleinführungsöffnung eines in der Gelenkverbindung verwendeten Kugellagers, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie li-li der Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht eines Verschlusskörpers. wie er in der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 zur Anwendung kommt, Fig. 4 einen axialen Teilschnitt durch eine Drehverbindung mit einer zweiten Ausführungsform, Fig. 5 eine Ansicht des in der Ausführungsform der Fig. 4 verwendeten Verschlusskörpers, Fig. 6 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, darstellend eine dritte Ausführungsform, Fig.
7 eine Draufsicht auf einen Teil einer Drehverbindung sowie die Verschlusseinrichtung gemäss Fig. 6, Fig. 8 eine Ansicht der Verschlusseinrichtung gemäss den Fig. 6 und 7, Fig. 9 eine Ansicht einer vierten Ausführungsform, Fig. 10 eine weitere Ansicht der Verschlusseinrichtung gemäss Fig. 9, Fig. 11 eine fünfte Ausführungsform, Fig. 12 eine sechste Ausführungsform, Fig. 13 eine Draufsicht auf die Drehverbindung und die Verschlusseinrichtung gemäss Fig. 12, Fig. 14 einen Schnitt durch eine Gelenkverbindung bei einer siebenten Ausführungsform, Fig.15 eine Ansicht der Verschlusseinrichtung gemäss Fig. 14 und die Fig. 16 und 17 eine Ansicht bzw. einen vertikalen Schnitt bei einer achten Ausführungsform.
In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gelenkverbindung 20 wird eine Verschlusseinrichtung 21 gemäss der Erfindung verwendet, um eine Kugeleinführungsöffnung 22 zu verschliessen, welche die Einführung von Kugeln zwischen die Laufringe des die Gelenkverbindung bildenden Kugellagers gestattet. Die Gelenkverbindung 20 besteht aus zwei relativ zueinander verdrehbaren inneren und äusseren Zylindern 23 und 24. Diese Zylinder sind gegeneinander abgedichtet, so dass kein Strömungsmittel an der Gelenkstelle entweichen kann ; die Abdichtung ist durch Dichtungsringe 25a und 25b mit kreisförmigem Querschnitt bewirkt.
Eine Axialverschiebung zwischen den beiden Zylindern 23 und 24 wird durch eine Vielzahl von Kugeln 26 verhindert, die in einem Kugelkranz 27 angeordnet sind ; der Kugelkranz ist definiert durch eine Laufrinne 28 in der äusseren Umfangsfläche des inneren Zylinders 23 und eine Laufrinne 29 in der inneren Umfangsfläche des äusseren Zylinders 24 ; die beiden Laufrinnen sind durch gemeinsame Radialebenen festgelegt. Eine Kugeleinführungsöffnung 22 durchsetzt die Wand des äusseren Zylinders 24 in raiialer Richtung ; in diese Kugeleinführungsöffnung ist bei 30 ein Gewinde eingeschnitten ; ausserdem ist eine ringförmige Schulterfläche 31 in der Kugeleinführungsöffnung ausgebildet.
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Ein Verschlusskörper 21 umfasst einen Sechskantkopf 21a (Fig. 3) und einen Gewindeschaft 21b ; der
Gewindeschaft ist in das Innengewinde der Einführungsöffnung eingeschraubt. Ein Dichtungsring 32 mit kreisförmigem Querschnitt ist zwischen den Kopf 21a des Verschlusskörpers 21 und die ringförmige Schul- terfläche 31 eingepresst, so dass der Verschlusskörper dicht in der Kugeleinführungsöffnung sitzt. Eine Scheibe 21c aus nachgiebigem Werkstoff, z. B. aus Gummi, Gummiersatzstoff, nachgiebigem Kunst- stoff, z. B. Polytetrafluoräthylen ist in eine axiale Ausnehmung 21d des Schafts 21b des Verschlusskörpers
21 eingesetzt.
Die Scheibe 21c ist in axialer Richtung etwas länger als die Ausnehmung 21d in. dem
Schaft des Verschlusskörpers tief ist ; wenn der Verschlusskörper 21 innerhalb der Kugeleinführungsöffnung sitzt, so bildet die über den Rand des Schafts vorstehende Fortsetzung der Scheibe eine Ergänzung der
Laufrinne 29, die das innere Ende der Kugeleinführungsöffnung überbrückt und dafür Sorge trägt, dass die
Kugeln 26 an der Kugeleinführungsöffnung vorbeirollen.
Die verschiedenen Teile sind so bemessen, dass die Kugeln 26 an der Scheibe 21c mit ausreichendem
Druck anliegen, um eine geringfügige Deformation der Scheibe zu bewirken ; es wird dann eine (nicht eingezeichnete) Rinne in die innere Stirnfläche der Scheibe eingedrückt, wenn der Verschlusskörper an
Ort und Stelle sitzt ; diese Rinne kann eine bleibende oder eine nur vorübergehend bleibende sein, je nachdem, in welchem Masse der für die Herstellung der Scheibe verwendete Werkstoff nachgiebig ist.
Eine der hervorstechenden Eigenschaften des Polytetrafluoräthylens, im Handel auch Teflon genannt, ist es, dass es nur eine geringe Elastizität besitzt ; dieses Material ist deshalb besonders zur Herstellung der
Scheibe 21c geeignet, weil eine in der Stirnfläche der Scheibe einmal ausgebildete Rinne nur geringe
Tendenz zeigt, wieder zu verschwinden ; die Kugeln rollen deshalb nach Ausbildung dieser Rinne an- nähernd oder völlig frei über diese Rinne hinweg, gleich als ob sie in Berührung mit den metallischen Tei- len der Kugelführung stünden.
Gleichgültig, wie gross der Grad der Elastizität des für die Herstellung der Scheibe 21c verwendeten
Materials ist, ermöglicht diese Elastizität die Kompensation von Ungenauigkeiten bei der Herstellung der verschiedenen Teile der Verschlusseinrichtungen ; die Tiefe bis zu welcher die Scheibe 21c in den Weg der
Kugeln 26 hereinragt, wenn die Verschlusseinrichtung montiert ist, spielt deshalb keine Rolle.
Der in der hier besprochenen Ausführungsform verwendete Verschlusskörper kann rasch und billig als
Massenartikel hergestellt werden. Besondere Fabrikationstoleranzen brauchen nicht eingehalten zu wer- den. Keine Abmessung des Körpers braucht besonders genau zu sein, da der deformierbare nachgiebige
Einsatz, d. h. die Scheibe 21c alle innerhalb vernünftiger Grenzen liegenden Toleranzen aufnimmt.
Ein Schmiernippel 33 ist in den Verschlusskörper 21 eingeschraubt ; dieser Schmiernippel fluchtet mit einer kleinen zentralen Bohrung 21e in der Scheibe 21c, so dass Schmiermittel durch den Nippel 33 und die Bohrung 21e in das Kugellager eingeführt werden kann und die Kugeln 26 geschmiert werden können.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Verschlusseinrichtung 41 bei einer
Gelenkverbindung 40 dargestellt. Auch hier wieder erkennt man einen inneren Zylinder 42 und einen äusseren Zylinder 43 ; diese beiden Zylinder sind gegen Entweichen von Strömungsmittel durch Dichtungs- ringe 44a und 44b mit kreisförmigem Querschnitt in an sich bekannter Weise abgedichtet. Eine Laurin- ne 46 in der äusseren Umfangsfläche des inneren Zylinders 42 und eine Laufrinne 47 in der inneren Um- fangsfläche des äusseren Zylinders 43 bilden zusammen eine Kugelführung 48. Eine Kugeleinführungsöffnung 50 (s. Fig. 4) durchsetzt in radialer Richtung die Wandung des äusseren Zylinders 43 ; durch diese Ku- geleinführungsöffnung 50 können Kugeln 52 in die Kugelführung 48 eingebracht werden.
Die Einführung- öffnung 50 ist eine zylindrische Bohrung mit einer Hinterschneidung oder Ringnut 53 nächst dem äusseren Ende in der Begrenzungswand der zylindrischen Bohrung.
Die Einführungsöffnung 50 ist durch den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Verschlusskörper 41 verschlossen ; der Verschlusskörper 41 besitzt zylindrische Form und ist aus deformierbarem oder nachgiebigem Werkstoff hergestellt. Ein ringförmiger Kopfrand 55 in der Aussenseite der zylindrischen Begrenzungwand des Verschlusskörpers 41 sitzt in der Ringnut 53, wie aus Fig. 4 ersichtlich. In die innere Stirnfläche des Verschlusskörpers 41 ist eine im Querschnitt halbzylindrische quer durch diese Stirnfläche verlaufende Rinne 56 eingelassene wenn der Verschlusskörper 41 an Ort und Stelle in der Kugeleinführungsöffnung 50 sitzt, so schliesst sich die Rinne 56 an die Laufrinne 47 des äusseren Zylinders an.
Wenn eine Relativverdrehung zwischen den beiden Zylindern 42 und 43 stattfindet, so laufen die Kugeln 52 nacheinander über die Rinne in der inneren Stirnfläche des Verschlusskörpers 41 ; diese Rinne ist in ihrem Querschnitt der Kugelgrösse angepasst, so dass die Wandung der Rinne 56 tatsächlich eine Fortsetzung der äusseren Laufrinne 47 darstellt. Durch den Verschlusskörper 41 werden die Kugeln 52 auch an der Stelle der Kugeleinführungs- öffnung an Ort und Stelle gehalten.
Eine Axialbohrung 57 in dem Verschlusskörper 41 nimmt eine kleine Metallkugel 58 auf ; diese Me-
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tallkugel besitzt einen grösseren Durchmesser als die Bohrung 57. Wenn die Kugel 58 in die Bohrung des
Verschlusskörpers 41 eingesetzt wird, so drängt sie den Werkstoff des Verschlusskörpers nach aussen, so dass sich dieser dicht an die Seitenwandung der Kugeleinführungsöffnung 50 anlegt und durch Reibung an die- ser festgehalten wird. Der Kopfrand 55 stellt eine weitere Sicherung gegen Verlust des Verschlusskörpers aus der Kugeleinführungsöffnung 50 dar.
In den Fig. 6-8 ist eine Gelenkverbindung 60 mit einer dritten Ausführungsform einer erfindungs- gemässen Verschlusseinrichtung 61 dargestellt. Die Gelenkverbindung umfasst auch hier einen inneren Zy- linder 62 und einen äusseren Zylinder 63. Der innere und der äussere Zylinder sind relativ zueinander ver- drehbar ; sie sind gegeneinander durch Dichtungsringe 64a und 64b von kreisförmigem Querschnitt in an sich bekannter Weise abgedichtet. Der innere Zylinder 62 weist zwei Laufrinnen 65 in seiner äusseren
Umfangfläche auf, wogegen der äussere Zylinder 63 zwei innere Laufrinnen 66 besitzt ; die Laufrinnen beider Zylinder liegen einander gegenüber und bilden somit Führungen 67,68 für Kugelkränze.
Zu den Führungen 67 und 68 ist Zutritt durch eine zylindrische Kugeleinführungsöffnung 69 herge- stellt, die durch eine Seitenwand des äusseren Zylinders 63 hindurchgeht. Durch die Kugeleinführungsöff- nung werden so viele Kugeln 70 in beide Kugelführungen eingeführt, dass zwei komplette Kugellager ent- stehen.
Die Kugeleinführungsöffnung ist durch eine Verschlusseinrichtung 61 (Fig. 6, 7 und 8) verschlossen ; die Verschlusseinrichtung umfasst einen kegelstumpfförmigen Verschlusskörper 72 aus nachgiebigem Werk- stoff, etwa aus Gummi oder Teflon ; der kegelstumpfförmige Verschlusskörper 72 ist auf seiner grösseren
Grundfläche mit einer Stützscheibe 73 aus starrem Werkstoff, z. B. aus Metall oder nicht plastifiziertem
Polyvinylchlorid verbunden. Während der Verschlusskörper mit seiner kleineren Grundfläche auf dem
Durchmesser der zylindrischen Kugeleinführungsöffnung 69 abgestellt ist, ist die grössere Grundfläche des
Körpers 72 in ihrem Durchmesser grösser als die Kugeleinführungsöffnung 69 an der entsprechenden Stelle.
Wenn der Verschlusskörper deshalb in die Kugeleinführungsöffnung eingesetzt wird, so wird der Verschluss- körper zusammengedrückt, kommt also dicht an die Seitenwandung der Kugeleinführungsöffnung zu lie- gen. In die nach den Kugeln hinweisende Stirnfläche des Verschlusskörpers ist eine Rinne 72a und eine
Rinne 72b, beide mit halbzylindrischem Querschnitt eingelassen ; in diesem Rinnen können die Kugeln 70 der Kugellager 67 und 68 laufen, wenn eine Relativbewegung zwischen den die Gelenkverbindung bilden- den Zylindern eintritt. Der Verschlusskörper stellt also eine nachgiebige leicht elastische Stützfläche dar, welche die Kugeln in den Kugelführungen hält, auch dann, wenn eine Relativbewegung eintritt.
Der Verschlusskörper wird in der Kugeleinführungsöffnung 69 durch einen Sicherungssplint 74 gehal- ten (Fig. 6 und 7). Der Sicherungssplint 74 ist in eine Bohrung 75 eingeführt, die stirnseitig in den äusseren Zylinder 63 gebohrt ist und von der Stirnseite des Zylinders nach der Kugeleinführungsöffnung 69 führt. Die Bohrung 75 setzt sich jenseits der Kugeleinführungsöffnung 69 als Madenbohrung 76 (Fig. 6 und 7) fort. Der Splint 74 reicht durch die Bohrung 75 hindurch und greift mit seinem Ende 74a in die Madenbohrung 76 ein.
Nach der Einführung des Splints wird dieser in seinem mittleren Abschnitt, d. h. dem im Bereich der Kugeleinführungsöffnung liegenden Abschnitt gespreizt, d. h. die Schenkel des Splints bleiben dabei in Kontakt mit der nach oben weisenden Fläche der metallischen Stützscheibe 73 der Verschlusseinrichtung 61. Der Splint 74 hält die Verschlusseinrichtung fest, so dass der Verschlusskörper eine bestimmte Tiefe in der Kugeleinführungsöffnung 69 einnimmt.
Die Verschlusseinrichtung 61 der Kugeleinführungsöffnung 69 wird dadurch gelöst, dass zunächst der Sicherungssplint 74 herausgezogen wird, worauf mit einem spitzen (nicht eingezeichneten) Werkzeug in eine zentrale Bohrung 77 der metallischen Stützscheibe 73 eingefahren wird. Mittels des Werkzeugs wird diese metallische Scheibe 73 und der mit ihr vereinigte Verschlusskörper 72 sodann aus der Kugeleinführungsöffnung 69 entnommen. Selbstverständlich können auch mehrere Sicherungssplinte über die metallische Stützscheibe 73 hinweggeführt werden, um den Verschlusskörper in der richtigen Position innerhalb der Kugeleinführungsöffnung zu halten.
In den Fig. 9 und 10 ist eine vierte Ausführungsform einer Verschlusseinrichtung 81 wieder bei einer Gelenkverbindung bestehend aus einem inneren Zylinder 82 und einem äusseren Zylinder 83 dargestellt. Der innere und der äussere Zylinder sind frei gegeneinander verdrehbar ; sie sind auch gegen Entweichen von Strömungsmittel abgedichtet, u. zw. durch Dichtungsringe 84a und 84b von kreisförmigem Querschnitt. Eine Laufrinne 85 in dem inneren Zylinder und eine Laufrinne 86 in dem äusseren Zylinder bilden eine Kugelführung 87. Der äussere Zylinder 83 ist von einer Kugeleinführungsöffnung 88 durchsetzt, so dass die Kugelführung 87 zugänglich ist und Kugeln 89 eingeführt werden können.
Bei der Verschlusseinrichtung 81 der Fig. 9 und 10, die in der Kugeleinführungsöffnung 88 sitzt, ist eine flache Metallscheibe 91 mit einer zentralen Durchbrechung 92 vorgesehen, sowie ein kegelstumpf-
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förmiger Verschlusskörper 93 aus Kunststoff, Gummi oder Gummiersatzstoff. Der kegelstumpfförmige Verschlusskörper 93 weist eine diametrale Rinne 94 in seiner inneren Stirnfläche auf ; der Querschnitt dieser Rinne ist halbkreisförmig. Kugeln 89, die sich gerade im Bereiche der Kugeleinführungsöffnung 88 befinden, liegen an dem Verschlusskörper 93 an, u. zw. in der Rinne 94, so dass die Kugeln stets in Berühi rung mit der Rinne 85 des inneren Zylinders 82 bleiben.
An seinem erweiterten Ende ist der Verschlusskörper 93 deformiert, d. h. zusammengepresst, wenn er in die zylindrische Kugeleinführungsöffnung 88 eingesetzt ist ; der Verschluss ist deshalb dicht.
Die Kugeleinführungsäffnung 88 zeigt eine ringförmige Hinterschneidung oder Nut 95 nächst ihrem oberen Ende. Geschmolzenes Metall 96, etwa Weissmetall oder Blei ist in das obere Ende der Kugeleinführungsöffnung 88 eingegossen und füllt auch die ringförmige Nut 95 aus. Wenn das eingegossene Metall 96 erhärtet ist, so hält es den Verschlusskörper an Ort und Stelle innerhalb der Kugeleinführungsöffnung 88 fest.
In Fig. 11 ist eine Gelenkverbindung 100 mit einer Verschlusseinrichtung 101 dargestellt. Dies ist die fünfte Ausführungsform der Erfindung ; auch hier erkennt man einen inneren Zylinder 102 und einen äusseren Zylinder 103. Die Zylinder 102 und 103 können relativ zueinander frei verdreht werden und sind abgedichtet, so dass keine Flüssigkeit und kein Gas zwischen ihnen entweichen kann ; die Dichtung ist durch Ringe 104a und 104b von kreisförmigem Querschnitt hergestellt. Ringförmige Laufrinnen 105 und 106 sind in die innere und die äussere Umfangsfläche der Zylinder 102 bzw. 103 eingeschnitten, so dass eine Kugelführung 107 definiert ist.
Die Kugelführung 107 kommuniziert mit der Kugeleinführungsöffnung 108, welche die Wandung des äusseren Zylinders 103 durchsetzt. Die Kugeln 110 werden in die Kugelführung 107 durch die Kugeleinführungsöffnung 108 eingeführt und bilden nach ihrer Einführung ein Lager, das eine Relativverdrehung der zylindrischen Teile gestattet.
Die Verschlusseinrichtung 101 ist in der Ausführungsform gemäss Fig. 11 derjenigen in der Ausführungs- form der Fig. 10 ähnlich. Es ist wieder eine im Querschnitt halbkreisförmige Rinne 111 in die innere Stirnfläche des aus Kunststoff oder Gummi bestehenden Verschlusskörpers 109 eingelassen. Die Kugeln 110 laufen über diese Rinne hinweg und werden durch den Verschlusskörper gegen die Laufrinne 105 gehalten.
Die Verschlusseinrichtung 101 umfasst eine metallische Scheibe 112, die mit dem nachgiebigen Verschlusskörper 109 vereinigt ist. Der Aussendurchmesser der metallischen Scheibe 112 ist annähernd der gleiche, wie der Durchmesser der Kugeleinführungsöffnung 108. Der Verschlusskörper wird in der Kugeleinführungsöffnung dadurch gehalten, dass zwischen der äusseren Kante der Metallscheibe 112 und den Wänden der Kugeleinführungsöffnung 108 eine Schweiss-oder Lötverbindung 114 hergestellt ist.
In den Fig. 12 und 13 ist als sechste Ausführungsform eine Verschlusseinrichtung wieder bei einer Gelenkverbindung zwischen einem Zylinder 122 und einem äusseren Zylinder 123 dargestellt. Die Zylinder sind gegeneinander durch Dichtungsringe 124 und 125 abgedichtet. Die Zylinder können in axialer Richtung nicht gegeneinander verschoben werden, wohl aber können sie gegeneinander verdreht werden. Dies dank eines Kugellagers 126, dessen Kugeln in einer ringförmigen Laufrinne 127 des inneren Zylinders und einer ebenfalls ringförmigen Laufrinne 128 des äusseren Zylinders geführt sind. Die Laufrinnen 127 und 128 der beiden Zylinder bilden zusammen eine Kugelführung 129. Zutritt zu der Kugelführung 129 erhält man durch eine radiale Kugeleinführungsöffnung 130, die den äusseren Zylinder 123 durchsetzt.
Die Kugeleinführungsöffnung 130 ist durch eine Verschlusseinrichtung 121 verschlossen ; die Verschlusseinrichtung 121 umfasst eine flache Metallscheibe 131 mit einer zentralen Bohrung 132 und einem kegelstumpfförmigen Verschlusskörper 133 aus nachgiebigem Kunststoff, Gummi oder Gummiersatzstoff. Die Verschlusseinrichtung weist ferner eine halbzylindrische Rinne 136 an der inneren Stirnfläche des Verschlusskörpers 133 auf. Wenn die Verschlusseinrichtung montiert ist, so liegen die Kugeln, die sich im Bereich der Kugeleinführungsöffnung 130 befinden, an der Rinne 136 an, so dass sie durch diese gegen die Laufrinne 127 gedrückt werden. Der Durchmesser des kegelstumpfförmigen Verschlusskörpers 133 an seiner grösseren Grundfläche ist grösser als der Durchmesser der Kugeleinführungsöffnung.
Der Verschlusskörper 133 wird deshalb bei seiner Einführung in die Kugeleinführungsöffnung 130 deformiert und liegt dicht an der Wandung der Kugeleinführungsöffnung 130 an. Es kann natürlich eine kleine Bohrung zentral durch den kegelstumpfförmigen Verschlusskörper 133 hindurchgehen, um dem Schmiermittel Zutritt zu dem Kugellager 129 zu gewähren.
Eine Hinterschneidung oder Ringnut 134 ist in die Kugeleinführungsöffnung 130 nächst deren oberem Ausgang eingeschnitten. In diese Ringnut greift ein Seegerring 135 (Fig. 12 und 13) ein ; dieser Seegerring hält den Verschlusskörper in der Kugeleinführungsöffnung fest. Der Seegerring spreizt sich in der Ringnut 134 auseinander, so dass der Verschlusskörper unverrückbar an den Kugeln 126 der Kugelführung 129 an-
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liegt. Der Verschlusskörper kann dadurch entnommen werden, dass zunächst der Seegerring herausge- nommen, sodann ein Werkzeug in die zentrale Bohrung 132 der Metallscheibe 131 eingeführt und schliess- lich der Verschlusskörper mittels dieses Werkzeuges herausgezogen wird.
Als siebente Ausführungsform erscheint in den Fig. 14 und 15 eine Verschlusseinrichtung 140, bei einer Gelenkverbindung 141. Die Verschlusseinrichtung 140 umfasst einen kegelstumpfförmigen Verschluss- körper 142 aus nachgiebigem Werkstoff mit einer flachen Metallscheibe 143 an seiner nach aussen wei- senden grösseren Grundfläche. Der Verschlusskörper 140 wird in die Kugeleinführungsöffnung 144 des äusse - ren Zylinders 145 der Gelenkverbindung 141 (Fig. 14) eingesetzt und in dieser durch einen Seegerring 146 in ähnlicher Weise festgehalten, wie in der Ausführungsform der Fig. 12. Auch der Verschlusskörper 140 ist dem in Fig. 12 dargestellten Verschlusskörper 121 ähnlich, mit folgender Ausnahme : Der Verschluss- körper 140 weist eine gekrümmte Rinne 147 auf, keine geradlinig verlaufende Rinne 136.
Die gekrümmt verlaufende Rinne 147 bildet die Fortsetzung der Laufrinne 148 im äusseren Zylinder 145. Die gekrümmte
Rinne 147 stützt die Kugeln 149 beim Vorbeilaufen an der Kugeleinführungsöffnung gegen die innere
Laufrinne 150 des inneren Zylinders 151 ab.
Eine achte Ausführungsform einer Verschlusseinrichtung ist in den Fig. 16 und 17 dargestellt. Die Ver- schlusseinrichtung 160 dieser Ausführungsform umfasst eine flache Metallscheibe 161 mit einer zentralen
Bohrung 162 für die Einführung eines scharfen Entnahmewerkzeuges. Ein zylindrischer Verschlusskörper 163 aus elastischem Werkstoff, etwa aus Gummi, ist an der Scheibe 161 befestigt. Die nach innen weisende
Fläche 164 des Verschlusskörpers 163 ist eben und besitzt keine Rinne, wie in verschiedenen Ausführungs- formen angegeben wurde. Der elastische Verschlusskörper 163 ragt ein ganzes Stück in die Kugelführung hinein, so dass die vorbeilaufenden Kugeln an die flache Stirnfläche 164 angedrückt werden.
Der Körper
163 wird deformiert, aber er ist elastisch und nimmt nach dem Durchgang jeweils einer Kugel seine ur- sprüngliche Form wieder an.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehverbindung zwischen einem inneren und einem äusseren Zylinderteil, wobei das Ende des In- nenteiles vom Aussenteil aufgenommen ist, mit einer Anzahl von Kugeln zwischen diesen Teilen zur Er- möglichung einer relativen Drehbewegung derselben, wobei der Aussenteil eine Kugeleinführungsöffnung und einen Verschlusskörper hiefür besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (21,41, 61, 81,
101,121, 140 und 160) einen Teil (21c, 41,72, 93,109, 133,142, 163) aus nachgiebigem Werkstoff, wie Gummi, Gummiersatzstoff oder Kunststoff, aufweist, der an den im Bereich der Kugeleinführungsöff- nung liegenden Kugeln des Kugellagers anliegt.
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Rotary connection between an inner and an outer cylinder part
The invention relates to a rotary connection between an inner and an outer cylinder part, the end of the inner part being received by the outer part, with a number of balls between these parts to enable a relative rotational movement thereof, the outer part having a ball insertion opening and a locking body for this.
The invention has for its object to provide a cheap closure device for the ball insertion opening of the ball bearing in such rotary joints, u. between such a locking device that can be installed and opened quickly, easily and with uncomplicated tools. In addition, the requirement is that the closure rests resiliently on the balls of the bearing and that these balls guide within the bearing rings.
The rotary joint according to the invention is characterized in that the closure has a part made of flexible material, such as rubber, rubber substitute or plastic, which rests against the balls of the ball bearing located in the area of the ball insertion opening.
Further features emerge from the following description. The figures of the drawing show embodiments of the invention, u. Between FIG. 1 an axial section through a rotary connection with a ball insertion opening of a ball bearing used in the articulated connection, FIG. 2 a section along line li-li in FIG. 1, FIG. 3 a view of a closure body. as used in the embodiment of FIGS. 1 and 2, FIG. 4 shows an axial partial section through a rotary connection with a second embodiment, FIG. 5 shows a view of the closure body used in the embodiment of FIG. 4, FIG. 6 shows one of the Fig. 4 similar view showing a third embodiment, Fig.
7 shows a plan view of part of a rotary joint and the locking device according to FIG. 6, FIG. 8 shows a view of the locking device according to FIGS. 6 and 7, FIG. 9 is a view of a fourth embodiment, FIG. 10 shows a further view of the locking device according to FIG 9, 11 a fifth embodiment, FIG. 12 a sixth embodiment, FIG. 13 a plan view of the rotary connection and the locking device according to FIG. 12, FIG. 14 a section through an articulated connection in a seventh embodiment, FIG. 15 a View of the closure device according to FIG. 14 and FIGS. 16 and 17 a view and a vertical section in an eighth embodiment.
In the articulated connection 20 shown in FIGS. 1 and 2, a closure device 21 according to the invention is used to close a ball insertion opening 22 which allows the introduction of balls between the races of the ball bearing forming the articulated connection. The articulated connection 20 consists of two inner and outer cylinders 23 and 24 which can be rotated relative to one another. These cylinders are sealed against one another so that no fluid can escape at the joint; the seal is effected by sealing rings 25a and 25b with a circular cross-section.
An axial displacement between the two cylinders 23 and 24 is prevented by a multiplicity of balls 26 which are arranged in a ball ring 27; the ball ring is defined by a raceway 28 in the outer peripheral surface of the inner cylinder 23 and a raceway 29 in the inner peripheral surface of the outer cylinder 24; the two troughs are defined by common radial planes. A ball insertion opening 22 penetrates the wall of the outer cylinder 24 in the radial direction; in this ball insertion opening a thread is cut at 30; in addition, an annular shoulder surface 31 is formed in the ball insertion opening.
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A closure body 21 comprises a hexagonal head 21a (FIG. 3) and a threaded shaft 21b; of the
The threaded shaft is screwed into the internal thread of the insertion opening. A sealing ring 32 with a circular cross-section is pressed in between the head 21a of the closure body 21 and the annular shoulder surface 31, so that the closure body sits tightly in the ball insertion opening. A disc 21c made of resilient material, e.g. B. made of rubber, rubber substitute, flexible plastic, z. B. polytetrafluoroethylene is in an axial recess 21d of the shaft 21b of the closure body
21 used.
The disk 21c is somewhat longer in the axial direction than the recess 21d in the
Shank of the closure body is deep; when the closure body 21 is seated within the ball insertion opening, the continuation of the disk protruding over the edge of the shaft forms a supplement to the
Runner 29, which bridges the inner end of the ball insertion opening and ensures that the
Roll balls 26 past the ball insertion opening.
The various parts are dimensioned so that the balls 26 on the disc 21c with sufficient
Apply pressure to cause slight deformation of the disc; a groove (not shown) is then pressed into the inner face of the disc when the closure body is on
Sits in place; this groove can be permanent or only temporary, depending on the extent to which the material used for the manufacture of the disc is flexible.
One of the outstanding properties of polytetrafluoroethylene, also known in the trade as Teflon, is that it has only a low level of elasticity; this material is therefore particularly suitable for the production of
Disc 21c suitable because a groove formed in the end face of the disc is only slight
Shows tendency to disappear again; the balls therefore roll almost or completely freely over this groove after this groove has been formed, as if they were in contact with the metallic parts of the ball guide.
No matter how great the degree of elasticity of the used for the manufacture of the disc 21c
Material, this elasticity makes it possible to compensate for inaccuracies in the manufacture of the various parts of the closure devices; the depth to which the disc 21c in the path of the
Balls 26 protruding when the locking device is mounted therefore does not matter.
The closure body used in the embodiment discussed here can be quickly and cheaply as
Mass-produced items. Special manufacturing tolerances do not need to be observed. No dimension of the body needs to be particularly precise, since the deformable resilient one
Use, d. H. the disk 21c accommodates all tolerances lying within reasonable limits.
A grease nipple 33 is screwed into the closure body 21; this grease nipple is aligned with a small central bore 21e in the disc 21c so that lubricant can be introduced into the ball bearing through the nipple 33 and the bore 21e and the balls 26 can be lubricated.
4 shows a further embodiment of the closure device 41 according to the invention in a
Articulated connection 40 shown. Here, too, one recognizes an inner cylinder 42 and an outer cylinder 43; These two cylinders are sealed against the escape of fluid by sealing rings 44a and 44b with a circular cross-section in a manner known per se. A laurine 46 in the outer circumferential surface of the inner cylinder 42 and a running channel 47 in the inner circumferential surface of the outer cylinder 43 together form a ball guide 48. A ball insertion opening 50 (see FIG. 4) penetrates the wall of the cylinder in the radial direction outer cylinder 43; Balls 52 can be introduced into ball guide 48 through this ball insertion opening 50.
The insertion opening 50 is a cylindrical bore with an undercut or annular groove 53 next to the outer end in the boundary wall of the cylindrical bore.
The insertion opening 50 is closed by the closure body 41 shown in FIGS. 4 and 5; the closure body 41 has a cylindrical shape and is made of deformable or resilient material. An annular head edge 55 in the outside of the cylindrical delimitation wall of the closure body 41 sits in the annular groove 53, as can be seen from FIG. 4. In the inner end face of the closure body 41 a semi-cylindrical cross-section running transversely through this end face groove 56 is let.If the closure body 41 is in place in the ball insertion opening 50, the groove 56 connects to the running groove 47 of the outer cylinder.
When a relative rotation takes place between the two cylinders 42 and 43, the balls 52 run one after the other over the channel in the inner end face of the closure body 41; this channel is adapted in its cross-section to the size of the ball, so that the wall of the channel 56 actually represents a continuation of the outer running channel 47. The balls 52 are also held in place at the location of the ball insertion opening by the closure body 41.
An axial bore 57 in the closure body 41 receives a small metal ball 58; this me-
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tall ball has a larger diameter than the bore 57. When the ball 58 in the bore of the
Closure body 41 is used, it pushes the material of the closure body outward so that it rests tightly against the side wall of the ball insertion opening 50 and is held on by friction. The head edge 55 represents a further safeguard against loss of the closure body from the ball insertion opening 50.
6-8 show an articulated connection 60 with a third embodiment of a closure device 61 according to the invention. The articulated connection here also comprises an inner cylinder 62 and an outer cylinder 63. The inner and outer cylinders can be rotated relative to one another; they are sealed from one another by sealing rings 64a and 64b of circular cross-section in a manner known per se. The inner cylinder 62 has two grooves 65 in its outer
Circumferential surface, whereas the outer cylinder 63 has two inner runners 66; the grooves of the two cylinders are opposite one another and thus form guides 67, 68 for ball races.
The guides 67 and 68 are accessed through a cylindrical ball insertion opening 69 which passes through a side wall of the outer cylinder 63. So many balls 70 are inserted through the ball insertion opening into both ball guides that two complete ball bearings are created.
The ball insertion opening is closed by a closure device 61 (FIGS. 6, 7 and 8); The closure device comprises a frustoconical closure body 72 made of a flexible material, such as rubber or Teflon; the frustoconical closure body 72 is larger on its
Base with a support disc 73 made of rigid material, for. B. made of metal or non-plasticized
Polyvinyl chloride connected. While the closure body with its smaller base on the
Diameter of the cylindrical ball insertion opening 69 is turned off, the larger base area of the
Body 72 larger in diameter than the ball insertion opening 69 at the corresponding point.
When the closure body is therefore inserted into the ball insertion opening, the closure body is compressed, that is to say it comes to lie close to the side wall of the ball insertion opening. In the end face of the closure body pointing towards the balls there is a groove 72a and a
Channel 72b, both let in with a semi-cylindrical cross-section; The balls 70 of the ball bearings 67 and 68 can run in this groove when a relative movement occurs between the cylinders forming the articulated connection. The closure body thus represents a flexible, slightly elastic support surface that holds the balls in the ball guides, even when a relative movement occurs.
The closure body is held in the ball insertion opening 69 by a locking pin 74 (FIGS. 6 and 7). The cotter pin 74 is inserted into a bore 75 which is drilled on the front side in the outer cylinder 63 and leads from the front side of the cylinder to the ball insertion opening 69. The bore 75 continues beyond the ball insertion opening 69 as a grub bore 76 (FIGS. 6 and 7). The cotter pin 74 extends through the bore 75 and engages with its end 74a in the grub bore 76.
After the introduction of the splint this is in its middle section, i. H. the section lying in the area of the ball insertion opening spread, d. H. the legs of the split pin remain in contact with the upwardly facing surface of the metallic support disk 73 of the locking device 61. The split pin 74 holds the locking device tight so that the locking body assumes a certain depth in the ball insertion opening 69.
The locking device 61 of the ball insertion opening 69 is released by first pulling out the locking pin 74, whereupon a pointed tool (not shown) is inserted into a central bore 77 of the metallic support disk 73. This metallic disk 73 and the closure body 72 combined with it are then removed from the ball insertion opening 69 by means of the tool. Of course, several locking pins can also be passed over the metallic support disk 73 in order to hold the locking body in the correct position within the ball insertion opening.
In FIGS. 9 and 10, a fourth embodiment of a closure device 81 is shown again with an articulated connection consisting of an inner cylinder 82 and an outer cylinder 83. The inner and outer cylinders are freely rotatable against each other; they are also sealed against leakage of fluid, u. between. By sealing rings 84a and 84b of circular cross-section. A running channel 85 in the inner cylinder and a running channel 86 in the outer cylinder form a ball guide 87. The outer cylinder 83 is penetrated by a ball insertion opening 88, so that the ball guide 87 is accessible and balls 89 can be inserted.
In the closure device 81 of FIGS. 9 and 10, which is seated in the ball insertion opening 88, a flat metal disk 91 with a central opening 92 is provided, as well as a truncated cone
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shaped closure body 93 made of plastic, rubber or rubber substitute. The frustoconical closure body 93 has a diametrical groove 94 in its inner end face; the cross-section of this channel is semicircular. Balls 89, which are currently in the area of the ball insertion opening 88, rest on the closure body 93, u. zw. In the channel 94, so that the balls always remain in touch with the channel 85 of the inner cylinder 82.
At its enlarged end, the closure body 93 is deformed, i. H. compressed when inserted into cylindrical ball insertion opening 88; the closure is therefore tight.
The ball insertion opening 88 shows an annular undercut or groove 95 next to its upper end. Molten metal 96, such as white metal or lead, is poured into the upper end of the ball insertion opening 88 and also fills the annular groove 95. When the cast metal 96 has hardened, it holds the closure body in place within the ball insertion opening 88.
In FIG. 11, an articulated connection 100 with a locking device 101 is shown. This is the fifth embodiment of the invention; Here, too, an inner cylinder 102 and an outer cylinder 103 can be seen. The cylinders 102 and 103 can be rotated freely relative to one another and are sealed so that no liquid and no gas can escape between them; the seal is made by rings 104a and 104b of circular cross-section. Annular grooves 105 and 106 are cut into the inner and outer circumferential surfaces of the cylinders 102 and 103, so that a ball guide 107 is defined.
The ball guide 107 communicates with the ball insertion opening 108, which penetrates the wall of the outer cylinder 103. The balls 110 are inserted into the ball guide 107 through the ball insertion opening 108 and, after their insertion, form a bearing which allows relative rotation of the cylindrical parts.
The closure device 101 in the embodiment according to FIG. 11 is similar to that in the embodiment of FIG. A channel 111 with a semicircular cross section is again embedded in the inner end face of the closure body 109 made of plastic or rubber. The balls 110 run over this channel and are held against the running channel 105 by the closure body.
The closure device 101 comprises a metallic disc 112 which is combined with the flexible closure body 109. The outer diameter of the metallic disc 112 is approximately the same as the diameter of the ball insertion opening 108. The closure body is held in the ball insertion opening by a welded or soldered connection 114 being made between the outer edge of the metal disc 112 and the walls of the ball insertion opening 108.
In FIGS. 12 and 13, as a sixth embodiment, a closure device is shown again with an articulated connection between a cylinder 122 and an outer cylinder 123. The cylinders are sealed from one another by sealing rings 124 and 125. The cylinders cannot be moved against each other in the axial direction, but they can be rotated against each other. This is thanks to a ball bearing 126, the balls of which are guided in an annular raceway 127 of the inner cylinder and a likewise annular raceway 128 of the outer cylinder. The grooves 127 and 128 of the two cylinders together form a ball guide 129. The ball guide 129 is accessed through a radial ball insertion opening 130 which penetrates the outer cylinder 123.
The ball insertion opening 130 is closed by a closure device 121; The closure device 121 comprises a flat metal disc 131 with a central bore 132 and a frustoconical closure body 133 made of flexible plastic, rubber or rubber substitute. The closure device furthermore has a semi-cylindrical channel 136 on the inner end face of the closure body 133. When the closure device is mounted, the balls that are located in the area of the ball insertion opening 130 rest on the channel 136 so that they are pressed against the channel 127 by this. The diameter of the frustoconical closure body 133 on its larger base area is greater than the diameter of the ball insertion opening.
The closure body 133 is therefore deformed when it is introduced into the ball insertion opening 130 and lies tightly against the wall of the ball insertion opening 130. Of course, a small hole can pass centrally through the frustoconical closure body 133 in order to allow the lubricant access to the ball bearing 129.
An undercut or annular groove 134 is cut into the ball insertion opening 130 next to its upper exit. A Seeger ring 135 (FIGS. 12 and 13) engages in this annular groove; this circlip holds the closure body firmly in the ball insertion opening. The Seeger ring spreads apart in the annular groove 134, so that the locking body immovable on the balls 126 of the ball guide 129
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lies. The closure body can be removed by first removing the circlip, then inserting a tool into the central bore 132 of the metal disk 131 and finally pulling out the closure body by means of this tool.
A closure device 140 appears as a seventh embodiment in FIGS. 14 and 15 with a hinge connection 141. The closure device 140 comprises a frustoconical closure body 142 made of flexible material with a flat metal disc 143 on its larger base area facing outwards. The locking body 140 is inserted into the ball insertion opening 144 of the outer cylinder 145 of the articulated connection 141 (FIG. 14) and is held in this by a circlip 146 in a similar manner as in the embodiment of FIG. 12. The locking body 140 is also the same The closure body 121 shown in FIG. 12 is similar, with the following exception: The closure body 140 has a curved channel 147, not a straight channel 136.
The curved groove 147 forms the continuation of the running groove 148 in the outer cylinder 145. The curved
Channel 147 supports the balls 149 as they pass the ball insertion opening against the inner one
Runner 150 of the inner cylinder 151 from.
An eighth embodiment of a closure device is shown in FIGS. 16 and 17. The closure device 160 of this embodiment comprises a flat metal disc 161 with a central one
Bore 162 for the introduction of a sharp removal tool. A cylindrical closure body 163 made of elastic material, for example made of rubber, is attached to the disk 161. The one pointing inwards
The surface 164 of the closure body 163 is flat and has no groove, as has been indicated in various embodiments. The elastic closure body 163 projects quite a bit into the ball guide, so that the balls passing by are pressed against the flat end face 164.
The body
163 is deformed, but it is elastic and assumes its original shape again after each passage of a ball.
PATENT CLAIMS:
1. Rotary connection between an inner and an outer cylinder part, the end of the inner part being received by the outer part, with a number of balls between these parts to enable a relative rotational movement of the same, the outer part having a ball insertion opening and a locking body for this , characterized in that the closure (21, 41, 61, 81,
101, 121, 140 and 160) has a part (21c, 41, 72, 93, 109, 133, 142, 163) made of flexible material, such as rubber, rubber substitute or plastic, which rests against the balls of the ball bearing located in the area of the ball insertion opening.