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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk mit einer in einem Gelenkpfannenelement ausgebildeten Gelenkpfanne, wobei die Gelenkpfanne einen entsprechenden Gelenkkopf aufnimmt und wobei der Gelenkkopf in der Gelenkpfanne um einen ersten Maximalwinkel um den Kugelmittelpunkt des Gelenkkopfs schwenkbar angeordnet ist.
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Bei einem derartigen Kugelgelenk ist es bekannt, dass den Gelenkkopf um einen bestimmten Maximalwinkel in den Gelenkpfannen schwenkbar angeordnet ist, der bei einem Normalbetrieb ausreichend groß ist. Bei Fehlfunktionen der Kinematik, in der das Kugelgelenk angeordnet ist, können jedoch nicht betriebsübliche Kinematikstellungen angefahren werden. Dies kann zu Beschädigungen des Kugelgelenks führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei nicht betrieblichen Kinematikstellungen Beschädigungen zumindest weitgehend vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gelenkpfannenelement des Kugelgelenks in einem Gelenkpfannenhalter entgegen einer bestimmten Widerstandskraft um einen zweiten Maximalwinkel schwenkbar angeordnet ist.
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Durch diese Ausbildung ist es möglich, dass der Gelenkkopf um einen größeren Winkel geschwenkt werden kann, als es der erste Maximalwinkel ist. Damit können bei nicht betrieblichen Kinematikstellungen Beschädigungen zumindest weitgehend vermieden werden.
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Im Normalbetrieb, in dem die Widerstandskraft nicht überwunden wird, verbleibt das Gelenkpfannenelement aber in seiner Ruheposition.
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Das Gelenkpfannenelement ist vorteilhafterweise um den Kugelmittelpunkt des Gelenkkopfs schwenkbar angeordnet, so dass keine weiteren die Widerstandskraft überwindenden Momente entstehen, die bei einem Normalbetrieb zu einem Verschwenken des Gelenkpfannenelements führen könnten.
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Das Gelenkpfannenelement kann eine äußere radial umlaufende kugelartige Kontur oder teilkugelartige Kontur aufweisen, mit der das Gelenkpfannenelement in einer entsprechenden konkavartigen Kontur der Innenwand einer Ausnehmung des Gelenkpfannenelementhalters schwenkbar angeordnet ist.
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Damit ist ein bauraumsparender flacher Aufbau des Gelenkpfannenelements und Gelenkpfannenelementhalters möglich.
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Die kugelartige Kontur oder teilkugelartige Kontur kann sich dabei konzentrisch zum Kugelmittelpunkt des Gelenkkopfs erstrecken.
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Die teilkugelartige Kontur kann dabei als radial hervorstehender Teilkugelkonturring ausgebildet sein, an dessen beiden Ringflanken jeweils ein Fasenring angeordnet ist, dessen Außenkontur der konkavartigen Kontur an der Innenwand der Ausnehmung des Gelenkpfannenhalters entspricht.
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Die Fasenringe sind dabei gegenüber dem Gelenkpfannenelement verdrehgesichert.
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Die konkavartige Kontur weist vorzugsweise eine radial umlaufende Ringnut und beidseitig der Ringnut jeweils eine radial umlaufende Anlagekontur auf, wobei die Ringnut in ihrer Breite der Breite des Teilkugelkonturrings entspricht und in der Ruhelage des Gelenkpfannenelements die Ringnut dem Teilkugelkonturring radial gegenüber liegt sowie die Fasenringe in Anlage an den Anlagekonturen sind.
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Die radial umlaufende Anlagekonturen können kegelartig ausgebildet und die äußere radial umlaufenden Konturen der Fasenringe entsprechend kegelartig ausgebildet sein.
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Der Kontakt der Fasenringe an den Anlagekonturen hat den Vorteil, dass dadurch gut Kräfte in Achsrichtung bzw. Kräfte quer zu dem Gelenkpfannenelementhalter übertragen werden können und auch hohe Steifigkeiten in diese Richtungen vorhanden sind.
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Ist das Gelenkpfannenelement aus einer Ruheposition um den halben zweiten Maximalwinkel in alle Richtungen schwenkbar, so wird ein hoher Schwenkfreiheitsgrad erreicht.
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Nach einem Verschwenken kann das Gelenkpfannenelement durch eine Federkraft in seine Ruheposition beaufschlagt sein.
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Ist der Gelenkkopf bei einer Verschwenkung um den halben ersten Maximalwinkel mit einem Anschlag an einem Gegenanschlag des Gelenkpfannenelements in Anlage, so kann bei Fehlfunktionen zunächst eine Verschwenkung des Gelenkkopfs um den ersten Maximalwinkel bis zur Anlage des Anschlags an dem Gegenanschlag erfolgen. Bei einem weiteren Verschwenken des Gelenkkopfs nimmt dieser über den Gegenanschlag unter Überwindung der Widerstandskraft das Gelenkpfannenelement mit und verschwenkt auch dieses.
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Der erste Maximalwinkel kann zwischen 20° und 40° und der zweite Maximalwinkel zwischen 10° und 20° betragen.
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Ist der Gelenkpfannenhalter in einer Trennebene geteilt ausgebildet und besteht aus zwei miteinander verbindbaren Gelenkpfannenhalterteile, wobei die Trennebene den Bereich des Kugelmittelpunkts schneidet, so wird die Widerstandskraft durch die Klemmkraft erzeugt, mit der die beiden Gelenkpfannenhalterteile den darin angeordneten Gelenkkopf in ihrer Gelenkpfanne einklemmen.
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Ist in der Trennebene zwischen den beiden Gelenkpfannenhalterteile eine Einschleifplatte angeordnet, so wird durch ihre Dicke die Klemmkraft bestimmt.
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In einfacher Weise sind die Gelenkhalterplattenteile mittels einer Schraubenverbindung miteinander verbindbar und klemmen die beiden Gelenkpfannenhalterteile aufeinander.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Kugelgelenks aus einem Gelenkpfannenelement, einem Gelenkkopf und einem Gelenkpfannenhalter des
- 2 eine Seitenansicht des Kugelgelenks nach 1 in der Seitenansicht mit nicht verschwenktem Gelenkkopf
- 3 einen Querschnitt des Kugelgelenks nach 1
- 4 eine Seitenansicht des Kugelgelenks nach 1 in der Seitenansicht mit um einen ersten Maximalwinkel verschwenktem Gelenkkopf
- 5 einen Querschnitt des Kugelgelenks nach 4
- 6 eine Seitenansicht des Kugelgelenks nach 1 in der Seitenansicht mit über den ersten Maximalwinkel verschwenktem Gelenkkopf
- 7 einen Querschnitt des Kugelgelenks nach 6
- 8 eine Stirnansicht des Kugelgelenks nach 1
- 9 eine Teilqueransicht entlang der Linie B-B in 8
- 10 eine Teilquerschnittansicht entlang der Linie C-C in 8.
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Das in den Figuren dargestellte Kugelgelenk 9 weist einen Gelenkpfannenhalter 10 auf, der mit einer Befestigungsebene 14 mittels Schrauben 11 ortsfest befestigt ist.
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Der Gelenkpfannenhalter 10 ist zweiteilig an einer zur Befestigungsebene 14 parallele Trennebene 15 getrennt aus zwei Gelenkpfannenhalterteile 16 ausgebildet. Zwischen den beiden Gelenkpfannenhalterteile 16 ist eine Einschleifplatte 17 bestimmter Dicke angeordnet. Durch zweite Schrauben 18 sind die beiden Gelenkpfannenhalterteile 16 miteinander verbunden.
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Eine zu der Befestigungsebene 14 rechtwinklige Ausnehmung 12 in dem Gelenkpfannenhalter 10 besitzt eine konkavartige Kontur ihrer Innenwand 13. In der konkavartigen Kontur der Innenwand 13 der Ausnehmung 12 des Gelenkpfannenhalters 10 ist ein Gelenkpfannenelement 19 schwenkbar angeordnet, das mittig eine Gelenkpfanne 20 besitzt. In der Gelenkpfanne 20 ist ein kugeliger Gelenkkopf 21 mit einem radialen Anschlusszapfen 22 schwenkbar gelagert.
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Der Anschlusszapfen 22 ragt radial durch eine Öffnung 23 des Gelenkpfannenelements 19 nach außen und ist um einen ersten Maximalwinkel von 35° in der Gelenkpfanne 20 schwenkbar um dann mit einem radial umlaufenden Anschlag 24 an einem an der radial umlaufenden Mündung der Öffnung 23 gebildeten Gegenanschlag 25 in Anlage zu kommen.
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Das Gelenkpfannenelement 19 weist einen zum Mittelpunkt des Gelenkkopfs 21 konzentrischen, radial hervorstehenden Teilkugelkonturring 26 auf, an dessen beiden Ringflanken jeweils ein Fasenring 27 angeordnet ist, deren radial umlaufende Außenkontur der Anlagekonturen 29 bildende konkavartigen Kontur an der Innenwand 13 der Ausnehmung 12 entspricht, wobei mittig zwischen den Anlagekonturen eine radial umlaufende Ringnut 32 gebildet ist, die in ihrer Breite der Breite des Teilkugelkonturrings 26 entspricht.
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Dabei sind die radial umlaufenden Anlagekonturen 29 sowie die radial umlaufenden Außenkonturen 28 kegelartig ausgebildet.
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Durch die zweiten Schrauben 18 sind die beiden Gelenkplattenhalterteile 16 so miteinander verbindbar, dass die Anlagekonturen 29 mit einer bestimmten Kraft gegen die Außenkonturen 28 der Fasenringe 27 gepresst werden und eine solche Reibung erzeugen, dass das Gelenkpfannenelement 19 nur nach Überwindung einer bestimmten Widerstandskraft verschwenkt werden kann. Durch die jeweilige Dicke der Einschleifplatte 17 ist diese Widerstandskraft variabel einstellbar.
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Um diese Widerstandskraft nicht durch eine Fettbeaufschlagung der Fasenringe und/oder der Innenwand 13 im Betrieb zu beeinflussen, können die Fasenringe und/oder die Innenwand 13 über eine Schmiernippelbohrung 30 und ein Schmiernippel 34 mit Fett schmierbar sein.
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Bis zur radialen Anlage des Anschlusszapfens 22 mit seinem Anschlag 24 an dem Gegenanschlag 25 kann sich der Anschlusszapfen 22 und mit ihm die ihm zugeordnete Koppelstange 3 um den ersten Maximalwinkel weitgehend frei verschwenken. Dies ist im Normalbetrieb der Fall. Treten aufgrund eines Defekts nicht betriebliche Kinematikstellungen auf, die einen größeren Schwenkwinkel erfordern, so kann nach Überwindung der Widerstandskraft, mit der das Gelenkpfannenelement 19 in seiner in den 3 und 4 dargestellten Normalposition gehalten ist, durch den das Gelenkpfannenelement 19 beaufschlagenden Anschlusszapfen 24 um einen zweiten Maximalwinkel von 15° weiterverschwenkt werden und so eine Beschädigung des Kugelgelenks vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelgelenk
- 2
- Gelenkpfannenhalter
- 3
- Schrauben
- 4
- Ausnehmung
- 5
- Innenwand
- 6
- Befestigungsebene
- 7
- Trennebene
- 8
- Gelenkpfannenhalterteile
- 9
- Einschleifplatte
- 10
- zweite Schrauben
- 11
- Gelenkpfannenelement
- 12
- Gelenkpfanne
- 13
- Gelenkkopf
- 14
- Anschlusszapfen
- 15
- Öffnung
- 16
- Anschlag
- 17
- Gegenanschlag
- 18
- Teilkugelkonturring
- 19
- Fasenringe
- 20
- Außenkonturen
- 21
- Anlagekonturen
- 22
- Schmiernippelbohrung
- 23
- Ringnut
- 24
- Schmiernippel
