DE1877300U

DE1877300U - Dauermagnetisches kugelgelenk.

Info

Publication number: DE1877300U
Application number: DED19577U
Authority: DE
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1959-12-24
Filing date: 1959-12-24
Publication date: 1963-08-08

Description

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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Mißerfolge mit bekannten dauermagnetischen Kugelgelenken im wesentlichen darauf zurückzuführen sind, daß die durch die verwendeten Werkstoffe gegebenen.mechanischen Reibwerte nicht oder zumindest in nicht ausreichendem Maße berücksichtigt und ausgenutzt wurden.

Die Erfindunghat es sich zum Ziel gesetzt, diesen Mangel zu beseitigen und ein Kugelgelenk, bei welchem die Kugel durch dauermagnetische Kräfte gehalten wird, zu schaffen, das bei möglichst geringem.Aufwand an dauermagnetischem Werkstoff ein sicheres Halten der Kugel im Sitz gewährleistet, und zwar auch dann, wenn das Kugelgelenk- beim Gebrauch Erschütterungen unterworfen ist. Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, die Kugel ausschließlieh in einem mnter der Kugelmittelebene liegenden Winkelbereich mechanisch zu tragen. Dieser Winkelbereich muf gleich oder kleiner sein als der als Zentrumswinkel angetragene Winkel der- Selbsthemmung der miteinander in Gleitreibung stehen-| den Werkstoffe. Es wird auf diese Weise eine Art keilförmiger Sitz für die Kugel geschaffen und in diesen keilförmigen Sitz wird die Kugel durch mindestens einen Dauermagnetpolschuh hineingezogen. Dieser Dauermagnetpolschuh ist der unteren Kugelhäl: te so zugeordnet, daß zwischen ihm und der Kugeloberfläche ein eine mechanische Berührung ausschließender, geringer luftspalt vorhanden ist. Der Luftspalt zwischen Polschuhoberfläche und Kugeloberfläche, der vom magnettechnischen Standpunkt aus als ungünstig zu bezeichnen ist, weil er zu Streuflüssen Veranlass sung" gibt, ist erfindungsgemäß für die funktion des Systems von außerordentlicher Bedeutung, Wird der Luftspalt, der an sich nuxj 1/1 ο mm zu betragen braucht, nicht gewahrt, und liegt die Kugel daher auf dem Polschuh auf, so wird die selbsthemmende Trag— wirkung an der eigentlichen Sitzfläche der Kugel aufgehoben. Die Kugel haftet dann zwar noch mehr oder minder stark im Sitz-£ ist aber leicht beweglich und jedenfalls nicht mehr standfest, wenn das gesamte Gebilde Erschütterungen unterworfen ist oder starke Kräfte an einem Hebelarm angreifen.

Das Gelenk kann hierbei so ausgebildet- sein, daß das mechanische Auflager der Kugel vom Magnetsystem getrennt ist, so daß an dieser Stelle dauermagnetische Kräfte auf die Kugel nicht ausgeübt werden. Es ist aber auch möglich, das mechanische Auflager als einen Heil des Dauermagnetsystems auszubilden, d.h. also, daß die Sitzfläche einen Polschuh des Dauermagnetsystems darstellt. In jedem Fall muß aber gewährleistet sein, daß eine dauermagnetische Kraft komponente vorhanden ist, die die Kugel in den Sitz hineinzieht, wo sie sich-infolge der selbsthemmenden Anordnung der Kugeloberfläche und der Sitzfläche festsetzt.

Hiervon ausgehend, ergeben sich für die praktische Verwirklichung verschiedene Ausführungsformen· Vier solcher bevorzugter Ausführungsformen sind als Beispiele in den Zeichnungen jeweils -in senkrechten Schnitten dargestellt. Anhand dieser Ausführungsformen wird der Erfindungsgedanke nachfolgend näher erläutert und dabei, ν werden weitere Erfindungsmerkmale aufgezeigt. . . ■ ...".._

In Abb. 1 ist ein axial magnetisierter Dauermagnet 1 vorgesehen., der unter Zwischenschaltung einer nicht-ferromagnetischen Hülse "2, beispielsweise aus Messing, in einen_ferromagnetischen Topf so eingesetzt ist, daß er mit seinem einen Pol den Boden des Topfes berührt. Die Wirkfläehe dieses Magnetsystems ist, wie bei 4 gezeigt, kugelabschnittförmig ausgebildet.

Den Topf 3 umschließt eine weitere, nicht-ferromagnetische Hülse 5, vorzugsweise aus Messing. An ihrem, oberen Ende bildet sie das. mechanische Auflager 6 für die Kugel 7. Dieses mechanische Auflager für die Kugel muß sich gemäß der Erfindung unterhalb der Kugel- / mittelebene 8 und in einem Winkelbereich liegend befinden, der gleich oder kleiner ist als der Winkel«£, der als. Zentrumswinkel angetragen.ist. Dieser Winkel «d ist so zu wählen, daß er dem Winkel der Selbsthemmung entspricht, der für.die. miteinander in Gleit-, reibung stehenden Werkstoffe gültig ist. Im gewählten Beispiel somit dem Winkelet -.»der für die Gleitreibung von Stahl oder Bisen

auf Messing selbsthemmend-wirkt. IDa".zwischen der Oberflache der unteren Hälfte der Kugel 7 einerseits und der Wirkfläche des Dauermagnetsystems andererseits ein luftspalt 9 vorhanden ist, wirkt zwar eine kräftige dauermagnetische Kraftkomponente in senkrechter Sichtung auf die Kugel, ohne daß jedoch die Kugel mit dieser Wirkfläche in. Berührung geraten kann. Infolgedessen wird die Kugel keilförmig in das Auflager 6 hineingezogen, Auf diese· Weise wird gleichzeitig die dauermagnetische Kraft und die Selbsthemmung voll wirksam mit der Folge, :daß die Kugel einen außerordentlich festen Sitz erhält.

In an sich "bekannter Weise kann die Kugel 7 mit einem einge schraubten Stutzen 1o o.dgl. versehen werden, an welchem der Gegenstand, das Q-erät ο.dgl. "befestigt wird, dessen einstellbare Halterung durch das Kugelgelenk gewährleistet werden soll.

Die Auflagefläche β für die Kugel ist in Abb,1 eine Ringfläche. Sie kann praktisch so gestaltet werden, daß zwischen Kugeloberflache und dem Auflager nur linienförmige Berührung stattfindet. Is ist ferner möglich, den Sing an einzelnen Stellen aufzutrenr nen, so daß in diesen Bereichen ein Verschwenken des Ansatzes 1o über 18o hinaus möglich ist. ■

Während in der Ausführungsform nach Abb. 1 das mechanische Auflager von einem Element gebildet ist, das vom Magnetsystem getrennt ist, weist die Ausführungsform nach Abb. 2 ein Auflager auf, das Bestandteil des Dauermagnet systems ist. Der Dauermagnet 11 ist in diesem Fall scheibenförmig und in Richtung seiner geringsten Abmessung magnetisiert. Is sind zwei Polschuhkörper 12 vorgesehen, die an ihren Enden eine"kugelabsshnittförmige- Vertiefung 13 aufweisen. Der obere Band dieser Vertiefung bildet den mechanischen Kugelsitz 14, der entsprechend den Darlegungen zu Abb. 1 im Bereich des Winkels oG .liegt. Es ist zweckmäßig, den plattenförmigen Dauermagneten 11 -mit einem nicht—ferromagnetischen Stück 15 abzudecken· Wie nach den Darlegungen in Yer -

auch bindung mit Abb· 1 ohne weiteres verständlich, wird/hier die Kugel 7 von den Kraftlinien des Dauermagneten in den Sitz 14 hineingezogen, wobei die bei 14 übergehenden Kraftlinien.für eine zusätzliche.Haftwirkung sorgen. Zwischen der Vertiefung 13 in den Polschuhen 12 und der unteren fläche der Kugel 7 ist auch hier der Luftspalt 9 gewahrt. ■ ■

Die beiden Ausführungsformen gemäß Abb. 1 und 2 haben eine ver hältnismäßig große Bauhöhe, was in gewissen Fällen unzweckmäßig sein kann. Die Ausführungsformen nach Abb. 3 und 4 dagegen-weisen eine geringere Bauhöhe auf, dafür aber im Bereich des Dauermagnetsystems einen größeren Durchmesser als die Kugel.

Gemäß Abb. 3 ist ein ringförmiger Dauermagnet 16 vorgesehen, der in axialer Richtung magnetisiert und mit Polbedeckungsplatten ver-* sehen ist. Die obere Platte 17 is"b zur Bitldung des mechanischen Kugelsitzes 18 durchbrochen, und,die untere 19 trSgt einen in den Innenraum des Dauermagnetringes 16 hineinragenden Polschuh.2o. Zwischen dem Polschuh 2o und der unteren Halfte.der Kugel 7 befinde sich der Luftspalt.9. Im Kugelsitz 18 wird die Kugel 7 nur im Bereich des Winkels e& -getragen, und es ergibt sich dem Grundsätze nach die gleiche magnetmechanische Anordnung wie in Verbindung mit Abb. 1 und 2 beschrieben. Die aus Weicheisen bestehenden Polbedeckungsplatten 17 und 19 sowie der Polschuh 2o sorgen für die möglichst streuungsfreie Verteilung des Kraftflusses, der sieh über die Kugel 7 schließt. Dabei wird die Kugel in den Satz-magnetisch hineingezogen. ".."..-

Die Abb.4 stellt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Abb. 3 dar. Der Aufbau ist, wie durch gleiche Bezugszeichen angedeutet, . praktisch der gleiche wie in Abb.3, jedoch wird der mechanische; Sitz für die Kugel nicht von der Oberplatte t7 gebildet, sondern von einem auf diese Platte 17 aufgesetzten Bing 21, der im;Bereich des Winkels-O^ den eigentlichen Sitz ffr die. Kugel bei 22 bildet.

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Diese Anordnung hat den Yorzug, daß für den Hing 21 ein "beliebiger Werkstoff eingesetzt werden kann, der nur nach den Gesichtspunkten des gegenüber Stahl gegebenen Reibwertes ausgesucht wird. So ist..es beispielsweise möglich, ihn aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, herzustellen oder auch Kunststoff oder Gummi zu verwenden, je nachdem, welche selbsthemmenden Wirkungen an der Auflagestelle erzielt werden sollen. Wichtig ist, daß nicht nur der Polschuh 2o einen luftspalt. 9 gegenüber der Kugel wahrt, sondern daß auch in diesem lalle die Polbedeckungsplatte 17 einen solchen luftspalt, der bei 9¹ angedeutet ist, aufrecht erhält.

Pie dauermagnetischen Kugelgelenke gemäß der Erfindung sind für die verschiedensten Zwecke geeignet, wo mit Gelenken geasarbeitet. wird, so z.B. zur Halterung von !leuchten, optischen und physikalischen Geräten, Meßinstrumenten und dgl.. Infolge der sicheren. Halterung der Kugel in ihrem Sitz ist es möglich, diese Kugelgelenke auch dort zu verwenden, wo Erschütterungen auftreten, so z.B. in fahrzeugen aller Art, insbesondere in Kraftfahrzeug·en. Ein besonderer Anwendungsfall ist die einstellbare Halterung der Rückspiegel in Kraftfahrzeugen.

Claims

984*2U259 »#ans prüche

1. Kugelgelenk, bei welchem die Kugel-durch dauermagnetische Kräfte,gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel ausschließlich in einem unter der Kugelmittelebene (8) liegenden Winkelbereich mechanisch getragen wird, der gleich oder kleiner ist als der als Zentrumswinkel angetragene Winkel der Selbsthemmung der miteinander in Gleitreibung stehenden Werkstoffe und <iäaß der unteren Kugelhälft^) mindestens· ein die Kugel gegen den Sitz ziehender Dauermagnetpolschuh mit einem eine mechanische Berührung ausschließenden geringen Luftspalt zugeordnet ist.

2. Kugelgelenk nation" Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen axial magnetisierten, unter Zwischenschaltung ein©r nicht-ferro magnetischen Hülse (2) in.einen ferromagnetischen Topf (3) eingesetzten Dauermagneten (1) mit kugelabsehnittförmig ausgebildeter Wirkfläche (4) und eine den Topf (3) umschließende nichtferromagnetische (Hülse (5), vorzugsweise aus Messing, zur Bildung des mechanischen, vorzugsweise ringförmigen Auflagers (6) für die Kugel (7).

3. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

mechanische, vorzugsweise ringförmige Sitzfläche einen Polschuh

systems
des Dauermagnete)! bildet·

4. Kugelgelenk nach Anspruch 1 und 3₍ gekennzeichnet durch einen scheibenförmigen in Richtung seiner geringsten Abmessung magnetisierten Dauermagneten (11) und zwei Polschuhkörper (12), die an ihren Snden eine kugelabschnittförmige Vertiefung (14) aufweisen, deren oberer Rand den mechanischen Kugelsitz (13) bildet.

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5. Kugelgelenk nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch einen axial magnetisieren Hingmagneten (16) mit Polbedeckungs platten, von denen die obere (17) zur Bildung des mechanischen Kugelsitzes (18) durchbrochen ist und die untere (19) einen in' den Ringinnenraum hineinragenden Polschuh (2o) trägt. ..

6. Kugelgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der oberen Polbedeckungsplatte (17) ein Hing (21), vorzugsweise aus einem Werkstoff mit hohem Beibwert, aufgesetzt ist, der die Kugel unter Vermeidung einer Berührung mit der Polplatte trägt.