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Kugelgelenk, insbesondere für die Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen.
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Die Neuerung bezieht sich auf ein Kugelgelenk, insbesondere für die
Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen. Es ist bereits bekannt, derartige Kugelgelenke
mit elastischen Kugelpfanne zu versehen. Diese Ausführungen haben den großen Vorteil,
daß eine besondere Wartung der Gelenke nicht notwendig ist. Die Gelenke können daher
völlig geschlossen ausgeführt werden und brauchen nachträglich nicht mehr geschmiert
zu werden. Es tritt jedoch der Nachteil auf, daß beim Zusammenbau des Lagers ein
zu starker Druck angewandt wird, so daß sich die elastischen Pfannen zwischen dem
Kugelkopf und dem Gehäuse einklemmen können. Hierdurch kann die Reibung eines solchen
Lagers den erforderlichen Wert überschreiten, so daß das Lager unbrauchbar wird.
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Als zum Stande der Technik gehörend ist ein Kugelgelenk zu nennen,
dessen Gelenkzapfen von zwei elastischen Trägerteilen umfaßt wird, während die eine
als Kugelkopf ausgebildete Stirnfläche des Zapfens von einer einteiligen Lagerpfanne
aufgenommen wird* Ferner ist ein Kugelgelenk bekannt, bei dem eine untere Kugelkopfhälfte
von gegenüber dem oberen Kopfteil geringerem Durchmesser in einer starren Pfanne
angeordnet ist, während der obere
im Querschnitt etwa sternförmig
ausgebildete Kopfteil in einer elastischen Pfanne ruht.
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Beim Zusammenbau der genannten Gelenke kann ebenfalls, wie oben erwähnt,
die Reibung der Lagerteile einen solchen vvert annehmen, daß das Lager schnell unbrauchbar
wird. Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform eines Gelenkes sind zwischen
einem kugelkopfähnlichen Zapfenansatz und einem entsprechend ausgebildeten Gehäuse
Gummiring vorgesehen, die auf dem Zapfenansatz fest aufvulkanisiert und in ihrem
Ausgangszustand flacher und von größerem Umfang als im Betriebszustand sind. Die
Verformung der Gummiring im Gehäuse bezweckt die Erzeugung einer derartigen Reibung
zwischen Ringaußenumfang und Gehäuseinnenwandung und ein derartiges Festkeilen des
Zapfenansatzes im Gehäuse, daß eine Relativbewegung zwischen den beiden letztgenannten
Teilen vermieden wird.
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Um den Nachteil der bekannten Gelenke zu vermeiden, wird gemäß der
Neuerung vorgeschlagen, bei Kugelgelenken mit den Kugelkopf umfassenden, elastischen
Kugelpfanne, die beim Einbau in einem bestimmten Maß zusammengedrückt werden, die
Zusammen-* drückung der beiden Kugelpfanne senkrecht zu ihrer Trennfuge unter Gegeneinanderdrücken
der die Trennfuge bildenden stoßflächen erfolgen zu lassen. Hierdurch muß schon
beim Einbau eine gewisse Kraft überwunden werden, damit die Pfannen zur Anlage an
den Kugelkopf kommen. Die Zusammendrückung kann verschieden stark gewählt werden,
je nach den gewünschten Reibungsverhältnissen. Man vermeidet also die starke Keilwirkung
durch dieses
Zusammendrücken der Pfannen, während man andererseits,
je nach dem Grad des Zusammendrückens, die lleibungsgröße einstellen kann.
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Im Gegensatz zu der obengenannten bekannten Ausführungsform, bei welcher
eine Relativbewegung zwischen einem Zapfenansatz und einem entsprechenden Gehäuse
vermieden werden, soll, soll beim Neuerungsgegenstand die umgekehrte Wirkung, nämlich
die Vermeidung einer unzulässigen Reibung, das Ausscheiden eines Festkeilens und
die Erhaltung der relativen Beweglichkeit zwischen Kugelkopf und Gehäuse bzw. Kugeklpfannen
erzielt werden.
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Vorteilhal werden die Pfannen über die Kugelkopfmitte hinaus verlängert,
so daß zur Erzielung einer Anlage an den Kugelkopf diese Verlängerungen der Kugelpfanne
ein Zusammendrücken der Pfannen ermöglichen und andererseits ein Zusammendrücken
der Pfannen über das zulässige Maß hinaus unterbunden wird, wodurch die überhöhte
Reibung und Keilwirkung vermieden wird.
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Statt der Verlängerungen können auch zwischen den beiden Kugelpfannen
bekannte starre oder elastische Zwischenlagen angeordnet werden, deren Stärke ein
Maß für den aufzuwendenden Druck ergibt.
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Will man eine sehr starke Zusammenpressung erhalten, so wird eine
entsprechend dicke Zwischenlage zwischen den beiden Kugelpfannen eingelegt.
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Bei einer weiteren Ausführung eines Kugelgelenkes gemäß der Neuerung
können an der Trennfuge die elastischen Kugelpfanne mit aus sparungen versehen sein.
Hierdurch haben die aneinanderstoßenden Teile der Kugelpfannen die Möglichkeit,
sich auszudehnen. Auch
ist es möglich, die elastischen Kugelpfanne
an ihren Stoßflächen, miteinander zu verzahnen, wobei dann ebenfalls die Möglichkeit
vorhanden ist, die Pfannen beim Einbau zusammenzudrücken. Diese Verzahnung kann
auch nur an einer Pfanne vorgesehen werden, während die andere Pfanne an der Stoßfläche
glatt bleibt.
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Bei einer solchen Ausführung mit ineinander verzahnten Pfannen können
die Kugelpfannen, die mit der Durchtrittsöffnung für den Kugelzapfen versehen sind,
mit nierenförmigen od. dgl. Verlängerungen ausgerüstet sein, die in Aussparungen
des Gelenkgehäuses hineinragen. Eine solche Ausführung hat den großen Vorteil, daß
die Kugelschale auf diese Weise gegen Drehen gesichert sind und daß außerdem der
Kugelzapfen einen elastischen Anschlag erhält, wenn er in seiner Bäuptbewegungsebene
sehr weit ausschlägt.
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Aus der Zeichnung gehen noch weitere Ausführungsbeispiele des neuerungsgemäßen
Kugelgelenkes hervor. Die Zeichnung stellt in den Fig. 1 bis 15 die verschiedensten
Ausführungsformen des Kugelgelenkes, und zwar im wesentlichen durch senkrechte Schnitte
dar.
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Nach Fig. 1 besteht das Kugelgelenk in bekannter Weise aus einem Gehäuse
1, das mit einem Gewindezapfen 2 versehen ist, mit dem das Gelenk an einer Stange
od. dgl. befestigt ist. Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich der Kugelkopf 3
des Kugelzapfens 4t der in einem Auge 5 od. dgl. in bekannter Weise befestigt wird.
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Zur Lagerung des Kugelkopfes 3 dienen zwei elastische Kugelpfannen
6 und 7, die beispielsweise aus Kunststoffen oder ölfesten
Gummi
od. dgl. gefertigt sind. Belastet werden diese Kugelpfanne durch eine Feder 8, die
durch eine Kappe 9 gehalten wird. Diese Kappe kann beispielsweise durch Umwalzen
des oberen Endes 10 des Gehäuses befestigt werden. Ein solches Lager ist wartungslos
und wird während des Gebrauchs nicht mehr geschmiert. Der Kugelzapfen kann in bekannter
Weise durch eine Dichtungskappe 11 od. dgl. bei seinem Austritt aus dem Gehäuse
1 gegen Verschmutzen geschützt werden.
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Um beim Zusammenbau des Lagers ein Einkeilen der Kugelpfanne 6 und
7 zu vermeiden, erhalten diese beiden Pfannen gemäß Fig. 2 jeweils eine Verlängerung
6abzw. 7a, die über die Mitte des Kugelkopfes 3 hinausgeht. wenn zwei derartige
Pfannen gemäß Fig. 1 eingebaut werden, so werden die Pfannen bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel parallel zur Eugelbolzenachse zusammengedrückt.
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Ein Einkeilen wird hierdurch vermieden. Je nach der Größe der Verlängerungen
6a bzw. 7a läßt sich der Reibungsdruck des Gelenkes einstellen.
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Selbstverständlich brauchen nicht beide Kugelpfanne mit derartigen
Verlängerungen versehen zu werden. Es könnte auch nur eine
| Pfanne eine entsprechende Verlängerung erhalten. |
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In Fig. 3 ist dargestellt, daß man statt der Verlängerungen der Kugelpfanne
auch eine ringförmige Zwischenlage 12 zwischen den beiden Kugelpfanne 6 und 7 anordnen
kann. Die Pfannen selbst sind so ausgebildet, daß sie in unbelastetem Zustand etwa
bis zur Mitte des Kugelkopfes 3 reichen. Beim Zusammenbau wird dann die Zwischenlage
12 eingelegt und die Pfannen dann zusammengepreßt,
was in Fig. 3
durch die Pfeile angedeutet ist. Durch die Zwischenlage wird also auch hier eine
Keilwirkung vermieden und die Einstellung eines bestimmten Reibungsverhältnisses
zwischen Pfanne und Kopf je nach der Dicke der Zwischenlage erreicht. Selbstverständlich
brauchen bei der Ausführung nach Fig. 3 die Kugelpfanne in unbelastetem Zustand
nicht bis zur Mitte des Kugelkopfes zu reichen. Sie können auch kürzer sein, als
der Höhe des Kugelkopfes entspricht. In diesem Falle werden die Zwischenlagen entsprechend
stark ausgeführt.
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Nach Fig. 4 erhalten die beiden Kugelpfanne 6 und 7 in der Nähe ihrer
Trennfugen Aussparungen 13 bzw. 14, so daß an dieser Stelle beim Zusammendrücken
der Kugelpfanne eine Ausweichmöglichkeit für das elastische Material besteht. Nach
Fig. 5 kann auch eine weitere Aussparung 15 in dem Gehäuse 1 des Kugelgelenkkes
vorgesehen werden. Bei diesen Fig. 4 und 5 sowie bei den meisten folgenden Figuren
sind die Kugelpfannen in nicht zusammengedrücktem Zustande dargestellt. Im zusammengebauten
Zustande liegen naturgemäß die elastischen Pfannen auf dem Kugelkopf 3 des Bolzens
auf, wobei die gezeichneten Spalten je nach dem gewünschten Reibungswert kleiner
werden bis zur vollständigen Anlage der Pfannen am Kugelkopf. Eine Abwandlung derartiger
Aussparungen zeigt Fig. 6. Hier sind in den beiden Kugeklfannen 6 und 7 ringförmige
Aussparungen 13 bzw. 14 vorgesehen, und zwar auf der Gehäuseseite. Fig. 7 zeigt
ähnliche
Aussparungen 16 und 17, die zwischen der zylindrischen Mittelfläche 18 des Kugelkopfes
3 und den Pfannen 6 und 7 gebildet werden.
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Wenn, wie in Fig. 6 angedeutet ist, die Kugelpfanne zur Anlage an
die zylindrische Mittelfläche 18 kommen, wird hierdurch die Kippbewegung des Gelenkes
gebremst, was gelegentlich erwünscht ist, wärhend die Drehbewegung des Gelenkes
ungehemmt bleibt.
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Die Ausführung nach Fig. 8 zeigt eine Verzahnung zwischen der oberen
Kugelpfanne 6 und der unteren Pfanne 7. Die untere Plan"' ne hat beispielsweise
Zähne 19, die in entsprechende Ausnehmunge der oberen Kugelpfanne eingreifen. Durch
die gestrichelte Doppullinie zwischen den Zähnen soll angedeutet werden, daß hier
das Zusammenpressen der Kugelschale erfolgt. Durch diese Verzhnung wird erreicht,
daß die beiden Kugelpfanne sich nicht gegeneinander drehen können. Die Form der
Verzahnung kann beliebig sein.
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Nach diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 und 9 ist die untere
Kugelpfanne, die die Durchtrittsöffnung für den Kugelzapfen 4 aufweist, mit Ansätzen
20 und 21 versehen. Diese Ansätze ragen durch die untere Öffnung 22 des Gehäuses
1 hindurch, so daß auf diese reise die Pfannen 6 und 7 gegen Verdrehen innerhalb
des Gehäuses in einfachster Weise gesichert sind. Man wird diese Ansätze immer in
die Ebene legen, in der der größte Ausschlag des Gelenkes erfolgt.
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Fig. 10 zeigt eine Abwandlung eines Gelenkes mit einem besonderen
Zwischenring
12, dessen Wirkung in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde. Nach dieser Ausführung
sind die Berührungsflächen zwischen diesem Ring 12 und den Kugelpfanne 6 und
| 7 gewellt, so daß sich der Ring nicht gegenüber den Kugelpfanne |
verdrehen kann.
Nach Fig. 11 erhalten die Pfannen 6 und 7 einen Bund 30, der an nach außen gerichteten
Ringflächen mit einer Wellung 31 ausgerüstet ist. Mit dieser Wellung legt sich der
Bund 30 der unteren Pfanne gegen einen Absatz des Gehäuses 1, der Bund der oberen
Pfanne gegen die Stirnflläche der Abschlußkappe 9.
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Bei den bisher beschriebenen Ausftihrungformen ist die Trennfuge zwischen
den beiden Kugelpfannen in waagerechter Ebene angeordnet, Gemäß Fig. 12 und 13 können
aber diese Trennfuge auch in an sich bekannter weise in senkrechter Ebene angebracht
werden, so daß die Trennfuge 23 ebenfalls in senkrechter Ebene liegt. Wie insbesondere
aus Fig. 13 hervorgeht, werden auch hier die Pfannen 24 und 25 mit Verlängerungen
versehen, um ein Zusammendrücken der Schalen beim Zusammenbau zu erzielen. Im übrigen
ist die Wirkung bei dieser Ausführung die gleiche wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen.
Auch bei einer solchen Anordnung könnte ein Zwischenglied zwischen den beiden Eugelschalen
vorgesehen werden, um das Zusammendrücken in ähnlicher Weise zu erreichen wie bei
einem Ring. Ebenso könnte bei dieser Ausführung eine Verzahnung vorgesehen werden.
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Fig. 14 zeigt ein ausführungsbeispiel mit einem Ring 12 zwischen der
oberen Kugelschale 6 und der unteren Schale 7, ähnlich wie es
in
Fig. 3 angedeutet ist. Bei dieser Ausführung drückt die einzuschraubende Kappe 26
auf die obere Kugelschale 6, um auf diese weise den notwendigen Preßdruck zu erreichen.
Vorteilhaft wird zwischen der Ringfläche der Kappe 26 und der Schulter des Gehäuses
1 ein zweiter Druckring 29 eingelegt, gegen den die Gewindekappe 26 geschraubt wird.
Fig. 15 stellt schließlich noch eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 6
und 7 dar. Auch hier ist der Kugelkopf 3 mit einem zylindrischen Mittelteil 18 versehen,
es können dann durch verschiedenartige Ausbildungen der Kugelpfanne entsprechende
Hohlräume 27 bzw. 28 zwischen dem Kugelkopf 3 und den Pfannen 6 und 7 geschaffen
werden, um beim Zusammendrücken die Ausbauchungen der Schalen aufzunehmen.