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Kugelgelenk, insbesondere für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen Die
Erfindung bezieht .sich auf ein Kugelgelenk, insbesondere für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen,
mit einer aus .elastomerem. Kunststoff bestehenden Auskleidung der Kugelpfanne.
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Bei den bisher bekannten Kugelgelenken von Kraftfahrzeuglenkgestängen
erweist es sich als nachteilig, daß die Kugel des Kugelbolzens entweder schwer in
die Kugelpfanne eingefügt wenden kann oder :daß die Kugel nach längerem Gebrauch
nicht mehr völlig fest in der vorgesehenen Lagerung bleibt. Um diese Nachteile zu
beseitigen, wurde bereits die Ausnehmung der Kugelpfanne an der Bolzenseite ellipsenförmig
gestaltet. Diese Anordnung hat jedoch insofern einen Nachteil, als der Kugelbolzen
nicht in jeder Richtung gleich weit ausschlagen kann. Manschetten, die zum Verhindern
der Verschmutzung vorgesehen sind, werden bei stärkeren Ausschlägen daher an der
Kragenkante der Kugelpfanne verhältnismäßig häufig beschädigt. Treten diese Schäden
auf, so ist ,auch das Kugelgelenk in kürzester Zeit nicht mehr gebrauchsfähig, da
infolge Verschmutzung die völlige Warüungsfr@eiheit aufgehoben ist. Ferner sind
Kugelgelenke für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen mit einer aus elastomerem Kunststoff
bestehenden Auskleidung des -Gelenkgehäuses nicht mehr neu, bei denen die Auskleidung
durch eine metallene zylindrische Zwischenlage verstärkt .ist, die sich bis etwa
in Höhe des metallenen Kragens des Gelenkgehäuses erstreckt. Ferner ist :es nicht
mehr neu, an .der Austrittsseite des Kugelbolzens aus dem Gelenkgehäuse für die
elastische Lagerschicht einen Abschlußring vorzusehen. Bei Kugelgelenken mit einer
metallischen Zwischenlage in der Auskleidung muß entweder der Winkelausschlag des
Kugelzapfens verhältnismäßig klein sein oder die Zugbeanspruchung am Bolzen in engen
Grenzen gehalten werden, da sonst der Kugelbolzen in der Pfanne gelockert wird oder
sogar heraustreten kann. Ist die Auskleidung mit einem metallischen Abschlußring
versehen, so fehlt die weitgehende Wartungsfreiheit. Die verhältnismäßig .begrenzten
Winkelausschläge sind im Anschlag völlig starr und :daher nicht ungefährlich wegen
der Bruchgefahr. Nach neueren Erkenntnissen sind mit dem Kugelkopf .in Berührung
stehende metallische Ringzonen außerdem unerwünscht, da :sie infolge :der an sich
schon ungünstigen Reibung zwischen Metallen die Übertragtuig von Erschütterungen
fördern und dadurch auch nachteilig :sind. Setzt sich die Kunststoffauskleidung
als Schutzmanschette gegen Verschmutzung nach außen fest, um die Wirkung des Kugelgelenkes
zu verringern oder ganz zu vermeiden, so wird diese Manschette bei stärkeren Ausschlägen
bald schadhaft und wirkungslos, da sie zwischen Kragen und Kugelbolzenhals einsgeklemmt
wird. Dieses isst um so mehr der Fall, als bei,dem begrenzten Winkelausschlag an
eine Möglichkeit, den Anschlag weich oder überhaupt zu begrenzen, nicht gedacht
ist. Da aber von den Eigenarten des Kugelgelenkes die Fahrsicherheit :des Kraftwagens
in hohem Maße abhängt, isst die absolut sichere Wartungsfreiheit von großer Bedeutung.
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Zur Beseitigung dieser Nachteile besteht,die Erfindung darin, daß
die innere Ringkante der Metallringeinlage den Anschlag des Kugelzapfens an den
Kragen der Kugelpfanne bei Winkelausschlägen etwa im Abstand der Wandstärke des
an sich bekannten verlängerten Manschettenringes vom Kugelpfannenkragen begrenzt.
Die Wirkung dieser Metallringeinlage besteht darin, daß die Ausfütterung aus elastomerem
Material, insbesondere Polyesterurethan, wesentlich fester in der Kugelpfanne liegt.
Gleichzeitig wird :dem Kugelkopf ein höherer Widerstand entgegengesetzt, sofern
dieser auf Zug beansprucht wird. Der Kragen der Kugelpfanne kann bei passender Ausgestaltung
des Ringes aus einem verhältnismäßig kleinem Vorsprung bestehen. Ein Abgleiten der
Metallringeinlage über :den Kragen ist so lange nicht zu befürchten, wie der Ring
wenigstens an seinen äußeren Umfang mindestens ebenso groß ist wie der innere Durchmesser
des Kragens. Der zwischen dem Kragen liegende Kunststoff ist verhältnismäßig dünn,
damit auch eine feste Anlage gegeben ist, immerhin aber so -dick, da:ß eine Schlagbeanspruchung
der Pfanne oder des Bolzens nicht zu einer Beschädigung führen kann.
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In diesem Zusammenhang ist nach der Erfindung die Metallringeinlage
in ihrer Gestaltung am äußeren Umfang der Kragenform der Kugelpfanne iangepaßt.
Durch diese Gestaltung wird vermieden, daß bei Schlagbeanspruchung am Lenkgestänge
K @erbbeanspruchungen an der Auskleidung der Kugelpfanne eintreten können, :die
einen vorzeitigen Verschleiß zur Folge hätten. Im gleichen Sinne l'i'egt .es, wenn
die
Metallringeinlage am inneren Umfang der Kugelform des Kugelbolzens
angepaßt ist. Diese Maßnahme beseitigt ebenfalls die Gefahr von Kerbwirkungen von
seiten der Kugel her. Es erweist sich als praktisch, die Kunststoffstärke zur Kugel
hin etwas stärker zu gestalten als die auf der Pfannenseite. Bei einer derartigen
Ausgestaltung der Ringeinlage kann der Kragen verhältnismäßig weit sein, um dem
Kugelbolzen eine wesentlich größere Winkelverstellung gewähren, als es bei den bisherigen
Bolzen der Fall war. Ohne Gefahr für die Lebensdauer des Kugelgelenkes kann die
Kunststoffeinlage nun auch in bekannter Weise einen manschettenartigen Fortsatz
tragen. Eine Beschädigung dieser Manschette bei starkem Auswinl<eln ist völlig
unmöglich, da der Anschlag des Bolzens am Kragen vorzeitig durch .den Ring unterbrochen
wird. Bei bestimmten Ausführungsarten kann daher mit Rücksicht auf diesen Vorteil
die Ringeinlage auch zur Kugel hin eine andere Ausgestaltung haben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Nach Abb. 1 liegt ein Kugelbolzen 1 in einer Auskleidung 2, welche aus elastomerem
Material, insbesondere Polyesterurethan, besteht. Um diese Auskleidung herum liegt
die Kugelpfanne 3, welche mit der Spurstange 4 verbunden ist. . An der anderen Seite
des Kugelbolzens 1 ist der Zapfen 5 mit .dem Lenkgestänge 6 durch eine Schraubverbindung
7 verbunden. Eine metallische Ringeinlage 8 liegt am Kragen 9 der Kugelpfanne 3
an. Die Ringeinlage 8 besteht aus Stahl, gegebenenfalls aus hartem Kunststoff oder
einem Werkstoff mit ähnlichen Eigenschaften. Die Ringeinlage ist in die Auskleidung
2 so eingelegt, daß zum Kugelkopf 1, und Kragen 9 eine Schicht Kunststoff bestehenbleibt.
Die zur Kugelfläche des Kugelbolzens 1 hin liegende Ringeinlagenfläche ist der Form
des Kugelbolzens angepaßt. Die gegenüberliegende Seite -der Ringeinlage ist der
Pfannenform entsprechend ausgebildet. Die an der inneren Seite der Ringeinlage liegende
Kante ragt über den Kragen 9 hinaus und dient als Anschlag für den Bolzen 1 beim
Ausschlagen. Am unteren Ende der Auskleidung 2 ist eine manschettenartige Verkleidung
10 vorgesehen, welche mittels einer Verdickung 11 eine Abdichtung am Kugelbolzen
bewirkt. Diese Manschette 10 kann durch seitliche Ausschläge des Kugelbolzens nicht
abgeklemmt werden, da der Ring 8 dies durch vorzeitigen Anschlag verhindert.
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Abb. 2 zeigt das Kugelgelenk nach Abb. 1 kurz vor dem äußersten Anschlag.
Bei weiterem Verstellen des Kugelbolzens 1 klemmt die Ringeinlage 8 die Verkleidung
10 in die Kehlung des Kugelbolzenhalses ein. Dieser Raum ist, wie die Zeichnung
erkennen läßt, früher ausgefüllt, als der Kragen 9 die Verkleidung 10 gegen den
Kugelbolzenhals pressen kann. Ist der Hohlraum ausgefüllt, so ist im wesentlichen
die äußerste Winkelstellung erreicht, ohne jedoch metallisch hart zu sein. Der Ring
8 läßt sich nämlich noch unter zunehmendem Widerstand weiter zurückdrängen, wobei
.die dem Ring 8 als Widerlager dienende Fläche der Auskleidung 2 etwa mit der Fläche
der Verkleidung 10, die sich dem Ring 8 auflegt, übereinstimmt. Dadurch wird der
Anpreßdruck auf den Ring 8 an die Kunststoffauskleidung 2 weitergegeben und die
Gefahr, die Verkleidung 10 zu beschädigen, weitgehend beseitigt. Da der Durchmesser
des Kragens 9 nur mindestens den äußeren Durchmesser des Ringes 8 .aufweisen muß,
kann bei entsprechender Gestaltung des Kragens 9 der Winkelausschlag noch wesentlich
vergrößert werden. Außerdem kann notfalls der Kragen 9 auch noch in der äußersten
Stellung des Kugelbolzens 1 zusätzlich als Anschlag dienen und dadurch den spezifischen
Anpreß-druck auf die Verkleidung 10 weiter vermindern.