DE2154103A1 - Kugelgelenk - Google Patents

Description

Patentanwalt*

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Noc 34-6, Hondo 1-Chome, Svaicia-lr^

Tokyo₅ Japan

. Kugelgelenk

Die Erfindung betrifft ein !.Kugelgelenk.

Bei . Kugelgelenken war es bisher üblich, am Kopfstück eines Schaftes einen in Lagergliedern gehaltenen flanschformigen Aufnahmesitz so vorzusehen, daß sine auf. den Schaft in axialer Richtung wirkende Druckkraft von diesem Sitz aufgenommen wurde. Eine derartige Ausbildung beinhaltet jedoch einige Nachteile. Wirkt auf einen derartigen Schaft beispiels weicje eine Schwenkkraft, so schwenkt der flanychförmige Aufnahmenitζ relativ zum Tragelement des Lagergliedeß, wobei der flanr;chförmige Aufnahmesitz bzw. Aufnahmeflansch in örtlich begreiizten Bereichen mit den Lagergliedern in f/aiikt-

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oder linienförmige Berührung kommt. Auf die wirken dabei extrem hohe Druckkräfte, welche das Auftreten von Verschleiß an dieser Flache erheblich beschleunigen.

Es ist daher ein wichtiges Ziel der Erfindung«, die obenbeschriebenen' und weitere Nachteile des Standes der TcchriTi;-durch die Verwendung einfacher und zuverlässiger Mitt'eT r,u überwinden und ein elastisches und haltbares ' Ei ige!gelenk au schaffen, welches sich ruckfrei bewegt, die ihm erteilton Stoßkräfte aufnimmt und bei Aufheben einer auf.den Schaft wirkenden Schwenkkraft selbsttätig in 'seine anfängliche Stellung zurückkehrt.

Ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk besitzt ein zwischen einem oberen zylindrischen Schaftabschnitt und einem unteren zylindrischen Schaftabschnitt eines Schaftes angeordnetes im wesentlichen kugelförmiges Glied, welches in einem Lagerelement aufgenommen ist und aufruht, wobei ein oberer Abschnitt der Kugel und der daran anschließende zylindrische Schaftabschnitt in einem ringförmigen oberen Lagerglied und ein unterer Abschnitt der Kugel und der daran anschließende zylindrische Schaftabschnitt in einem ringförmigen unteren Lagerglied aufgenommen sind, sowie ein Gehäuse, in welchem das obere und das untere Lagerglied gehaltert sind.

Derartige !Kugelgelenke finden vorzugsweise Anwendung bei Schwenkgliedern eines Verbindungsgestänges und können mit besonderem Vorteil zum Übertragen einer Lenkbewegung in der Lenkung eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise zum Verbinden eines Spurstangenhebels mit der Spurstange oder einem Lenkstockhebel -bsw.der Lenkstange verwendet .werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist ein Kugel-gelenk der genannten Art .'· so ausgebildet, daß das an einem Endstück des zylindrischen Abschnittes des Schaftes ausgeformte größere kugelförmige Element zusammen mit den oberen und unteren zylindrischen Abschnitten des

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BAD O»»G!NAL

Schäften drehbar u-tc] unter Ausschluß von Pendelbewegurigon in aus einem Elawi.oraer—WorkBtofi hergestellten L&gergliede-rR gc-maltert sind.

V/eitere Merkmale* Einzelheiten -und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines -Ausführungs--· beispielc anhand der Zeichnung. Darin zeigt die einzige Figur eine senkrechte, seitliche Schnittansicht eines Kugelgelenkes nach der Erfindung.

Entsprechend dieser Zeichnung woist ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk insbesondere oinen aus einem Metall hergestellten Schaft 1 auf, an dessen einem Endstück ein Gewindeteil"2 zum schraubenden Verbinden des Gelenkes mit einem anderen Gebilde vorgesehen ist. An den Gewindeteil 2 schließt sich ein kegelförmiger Schaftabschnitt 3 an, welcher als Verbindungselement zu einem Verbindungsgestänge dient und im Bereich seines größten Durchmessers in ein Endstück eines zylindrischen Sche.ftabschnittes 4 übergeht. Am anderen Endstück des zylindrischen Schaftabschnittes 4 ist ein im wesentlichen kugelförmiges Glied 5 angeformt _f welches koaxial mit dem Schaftabschnitt 4 angeordnet ist und einen größeren Durchmesser als dieser aufweist. An das andere Endstück des kugelförmigen Gliedes bzw. der Kugel 5 schließt sich ein weiterer zylindrischer Schaftabschnitt 6 an, welcher seinerseits koaxial mit dem zylindrischen Schaftabschnitt 4 angeordnet ist.

Das Gelenk besitzt weiterhin zwei übereinander angeordnete ringförmige Lagerglieder 7 und 8, welche aus einem Elastomer-Werkstoff, beispielsweise aus Polyurethan, Nylon oder ähnlichem hergestellt sind. An den inneren Umfangsflächen der Lagerglieder 7 und 8 ist jeweils eine hohl gewölbte Fläche bzw. 10 und eine zylindrische Fläche 11 bzw. 12 ausgebildet, wobei die Hohlfläche 9 und die Zylinderfläche 11 des ringförmigen Lagergliedes 7 in ihrer Form einem oberen Abschnitt 5a

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der Kugel 5 und dem daran anschließenden zylindrischen Schaftabsehnitt 4 entsprechen, während die Hohlfläche ■und die Zylinderfläche 12 des ringförmigen Lagergliedes "bzw, Lagerringes 8 in ihrer Porm einem unteren Abschnitt 5 b der Kugel 5 und dem daran anschließenden zylindrischen Schaftabschhitt 6 entsprechen. Die oberen und unteren Lager-ringe 7 bzw. 8 umschließen in inniger Anlage den zylindrischen Schaftabschnitt 4? die Kugel 5 und den zylindrischen Schaftabschnitt 6.

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Zwischen dem oberen und dem unteren Lagerring 7 bzw« 8 ist ein die Kugel 5 umschließender Ring 13 angeordnet, welcher aus Polyacetal oder einem anderen Hartkunststoff hergestellt ist. Ring 13 dient als Lager zur Aufnahme"senkrecht zur Längsachse des Schaftes 1 wirkender Pendelkräfte.

Für das Gelenk ist außerdem ein Gehäuse 14 vorgesehen, welches an seiner inneren Umfangsflache ein zylindrisches Plächengebilde 15 mit im wesentlichen demselben Durchmesser wie die Lagerringe 7 und 8 aufweist. Weiterhin besitzt das Gehäuse 14 im Bereich eines Endstückes eine obere Öffnung 16, deren Durchmesser größer ist als der des zylindrischen Schaftabschnittes 4 des Schaftes 1, sowie eine nach innen gerichtete Schulter 17· An der Innenseite des fc Gehäuses 14 ist unterhalb der Zylinderfläche 15 eine untere Zylinderfläche 18 ausgebildet, deren Durchmesser größer ist als der der Zylinderfläche 15 sowie, an diese Pläche anschließend, eine nach außen gerichtete Schulter 19.

Die den oberen Abschnitt 5a der Kugel 5 und den daran anschließenden zylindrischen Schaftabschnitt 4 sowie den unteren Abschnitt 5t> der Kugel 5 und den an diesen sich anschließenden zylindrischen Schaftabschriitt 6 unterstützend umschließenden Lagerringe 7 und 8 sind im Innern des Gehäuses 14 so befestigt, daß ihre äußeren Umfangsflächen mit inniger Berührung an der Zylinderfläche 15 des Gehäuses anliegen und der zylindrische Abschnitt 4 des Schaftes durch die am oberen Endstück des Gehäusen 14 «ungebildete

Öffnung 16 herausragt. ■ '■■'.

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In eine am unteren Endstück des Gehäuses 14 ausgebildete Öffnung, welche der Öffnung 16, durch die der zylindrische Schafta.bschnitt 4 nach außen ragt, gegenüberliegt, ist ein Abdeck- bzw. Verschlußglied oder Verschlußdeckel 20 mit Kraftsitz so eingesetzt, daß er in eine von einer Schulter gebildete Aussparung eingreift und so die Öffnung abschließt. Dabei bewirkt ein nach innen gerichtete. Anschlag; 17 des Gehäuses 14 zusammen mit dem Verschlußdeckel 20 ein Vorspannen der oberen und unteren Lagerririge 7 bzw. 8, die dadurch in Anlage an das Kugelglied 5 des Schaftes 1 gepreßt werden. Damit ist ein ...Kugelgelenk geschaffen, in yjelchem ein vorbestimmtes Betriebsdrehmoment zur Verfugung steht.

Beim Zusammenbauen des. Kugelgelenkes wird in einen von den Lagerringen 7 und 8 und vom Schaft 1 begrenzten Zwischenraum 21 sowie in einen den 'Verschlußdeckel 20 vom Lagerring 8 trennenden Zwischenraum 22 ein geeignetes Schmiermittel eingefüllt. Schmiermittel wird vor dem Zusammenbau auch auf die Gleitflächen der einzelnen Bauteile des Gelenkes aufgetragen.

Die Arbeitsweise eines wie vorbeschrieben ausgebildeten neuartigen Kugelgelenkes nach der Erfindung ist wie folgt. Bei Einwirkung einer axial gerichteten Druckkraft auf den Schaft 1 wirken das Kugelglied 5 des Schaftes 1 und die Hohlflächen 9 bzw. 10 der aus einem Elastomer-Werkstoff hergestellten Lagerringe 7 und 8 wie ein Drucklager, während gleichzeitig die Lagerringe 7 und 8 die Stoßbelastung aufnehmen. Greift am Schaft 1 eine Schwenkkraft an, so wirkt diese als Sehwenkmoment und bewirkt ein Drehen der Kugel 5 um ihren Mittelpunkt, wobei deren äußere Umfangsflache an den Hohlflächengliedern 9 und 10 der Lagerringe 7 bzw. 8 entlanggleitet. Das Sehwenkmoment wird dadurch an den Zylinderflächengliedern 11 und 12 der Lagerringe' 7 bzw. 8 aufgenommen, welche an den zylindrischen Abschnitten 4 und 6 dee Schaftes 1 anliegen und als deren Lager dienen. ■

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Daraus folgt, daß zwischen den einzelnen Gliedern eines erfindungsgemäß ausgebildeten·' Kugelgelenkes keine· örtlich begrenzte punkt- oder linienförmige Berührung zustandekormn.t f \ ^s· so daß das Auftreten extrem hoher Druckkräfte ausgeschlossen/"™-' ist.

Da die Lagerringe 7 und 8 aus einem Elastömer-V/erkstoff, beispielsweise Polyurethan, Nylon oder ähnlichem hergestellt sind, unterliegen sie nicht nur einer elastischen Verformung, sondern kehren infolge ihrer Elastizität bzw. Federkraft in ihre anfängliche Stellung zurück und dämpfen, wie oben beschrieben, die*bei Fallast auftretenden Stoßkräfte.

'Selbst bei Drehung des Schaftes 1 in geneigter Stellung während des Betriebes treten an keinem der beteiligten Bauteile ectrem hohe Drücke auf. Daher kann der Schaft auch in geneigter Stellung ruckfrei gedreht werden, ohne daß an den Gleitflächen des Lagers abnormaler Verschleiß verursacht würde.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und,Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims (7)

1. 215Λ103

   P A T E N T A Ή S P Ii Ü C Π Ε

   \1y Kugelgelenk, g e k e η η ζ e i c h η e t durch ein zwischen einem oberen zylindrischen Schaftabschnitt (4) und einem unteren zylindrischen Schaftabschnitt (6) einec Schaftes (1) angeordnetes im wesentlichen kugelförmiges Glied (5)i welches in einem Lagereieraent aufgenommen ist und aufruht, wobei ein oberer-Abschnitt (5a) der Kugel (5) und der daran anschließende zylindrische Schaff,abschnitt (4) in einem ringförmigen oberen Lagerglied (7) und ein unterer Abschnitt (5b) der Kugel (5) und der daran anschließende untere zylindrische Schaftabschnitt (6) in einem ringförmigen unteren Lagerglied (8) aufgenommen sind,· und durch ein Gehäuse (14), in welchem das obere und.das untere Lagerglied (7 bzw. 8) gehaltert sind.
2. 2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß im Bereich eines Endstückes des Gehäuses (14) eine Öffnung (16) ausgebildet ist, durch welche der obere zylindrische Schaftabschnitt (4) des Schaftes (1) hindurchragt, und daß im Bereich des anderen Endstückes des Gehäuses (I4) eine mittels eines Abdeckbzw. Verschlußelementes (20) verschließbare Öffnung vorgesehen ist.
3. 3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das obere und das untere Lagerglied (7 bzw. 8) aus einem Elastomer-Werkstoff hergestellt sind.

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   215A103
4. 4. Kugelgelenk nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch "g ek ennz.o i chne t, daß das obere und das untere lagerglied (7 bzw. 8) im Gehäuse (14) mit Kraftsitz und unter Vorspannung aufgenommen sind*
5. 5.' Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des oberen und unteren Lagergliedes (7 bzw. 8) mittels des Abdeck- bzw. Verschlußelementes (20) erzielt ist.
6. 6. Kugelgelenk nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5»

   dadurch gek ennz eichnet, daß als Aufnahmeelement für das obere und untere Lagerglied (7 bzw. 8) ein zwischen diesen angeordneter Ring (13) vorgesehen ist.
7. 7. ^r " Kugelgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (13) aus einem Hartkunststoff hergestellt ist.

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