DE2157355A1

DE2157355A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE2157355A1
Application number: DE19712157355
Authority: DE
Inventors: Peter Tattermusch
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1971-11-19
Filing date: 1971-11-19
Publication date: 1973-05-24

Description

"Kugelgelenk" Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk mit einer elastischen Schicht zwischen der Gelenkkugel und einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Gehäuse mit einer dem Gehäuseboden gegenüberliegenden Öffnung für den Kugelbolzen, dessen Achse in der Mittelstellung mit der Gehäuseachse zusammenfällt. Die elastische Schicht derartiger Kugelgelenke hat die Aufgabe, die auf das Kugelgelenk übertragenen Stöße federnd aufzunehmen. Die Nachgiebigkeit der elastischen Schicht ist dabei nach allen itichtullgen gleich groß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk zu schaffen, das zusätzlich noch eine gewisse, in Richtung des Kugelbolzens gerichtete Längsbewegung der Gelenkkugel gegenüber dem Gehäuse zuläl!t. Das kann beispielsweise bei einer in einem Kugelgelenk gelagerten Verbindungsstange zwisdien dem Fahrwerk und dem Aufbau eines Kraftfahrzeuges erwünscht sein.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dicke der elastischen Schicht in der Quermittelebene des Gehäuses einen Kleinstwert hat und unterhalb und oberhalb dieser Ebene anwächst und daß weiter in der elastischen Schicht hohlräume angeordnet sind, so daß die Nachgiebigkeit der elastischen Sicht in lticiitung der Gehäuseacllse einen Größwert und in den dazu senkrechten Richtungen einen Kleinstwert aufweist. Auf diese Weise können vom Kugelgelenk Längsbewe gungen elastisch Aufgenommen werden, ohne daf< der seitliche lIalt der Kugel im Gehäuse verloren geht.
Nach der Erfindung ist die elastische Schicht in der Quermittelebene des Gehäuses in ein Unterteil und ein Oberteil geteilt, in denen jeweils eine Stützschale angeordnet ist. Die Teilung cler Schicht erleichtert deren herstellung und deren Einbau und ermöglicht ferner die Anordnung von Stützschalen, die der elastischen Schicht halt verleihen und die Art der Verformung dadurch günstig beeinflussen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung angegeben.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigern: Fig. 1 ein Kugelgelenk im Schnitt und Fig. 2 eine Draufsicht auf das Unterteil der elastische Sicht.
Das Kugel gelenk besteht iin wesentlichen aus einer Gelenkkugel 11, einem rotations symrn e tris chen Gehäuse 12 und aus einer elastischen Schicht 13 zwischen der Gelenkkugel 11 und dem Gehäuse 12. Die Gelenkkugel lt geht iii einen Kugelbolzen 1 @ iiber, al (lerll eine Stange 15 befestigt ist. Die Achse des Kugelbolzens 14 fällt in dessen Mittelstellung mit der Gehäuseachse 16 zusammen. Das Gehäuse 12 ist zur Aufnalime der Gelenkkugel 11 und der elastischen Schicht 13 iii einen Gehäuseboden 17 und eineil Gehäusedeckel l> geteilt. I)ie durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel 11 führende Quermittelebene 19 des Gehäuses 12 bildet dabei die Teilungsebene. Der Gehäusedeckel 18 weist eine kreisrunde Öfnung 20 auf, durch die der Kugelbolzen 14 geführt ist und die so groß ist, daf? sie eine allseitige Schwenkbewegung des Kugelbolzens 14 erlaubt Der Gehäuseboden 17 und der Gehäusedeckel 18 sind durch Schrauben 21 miteinander verbunden. Die Schrauben 21 dienen außerdem der Befestigung des Gehäuses 12 an einer Strebe 22.
Die elastisdie Scllicht 13 ist in der Quermittelebene 19 des Gehäuses 12 in ein Unterteil 23 und ein Oberteil 24 aufgeteilt, in die jeweils eine Stützsciiale 25 bzw. 26 aus Stahlblech eingebettet ist. Die Dicke der elastischen Scliicht 13 nimmt im Unterteil 23 von einem Kleinstwert im Bereich der Quermittelebene 19 des Gehäuses 12 stetig zu und erreicht im Bereich der Mitte des Gehäusebodens 17 einen Größtwert. Im Oberteil 24 der elastisclieji Schicht 13 nimmt deren Dicke ebenfalls von einem Kleinstwert im Bereich der Quermittelebene 19 stetig zu bis zu einem Großwert im Bereich der Öffnung 20 des Gehäusedeckels 18.
Im Unterteil 23 uiid ini Oberteil 24 der elastischen Schicht 13 sind beiderseits der Stützschalen 25 und 26 Hohlräume 27 bzw. 28 angeordnet, um dir Verformung der elestischen Schicht 13 zu ermöglichen. Die stehengebliebenen Teile haben Rippenform und erlauben damit eine gute Anlage der Gelenkkugel 11 al der elastischen Schicht 13. lJas Uslterteil 23 sowie das Oberteil 24 der elastischen Schicht 13 haben an ihrer Innenseite im Bereich der Quermittelebene 19 das Gehäuses 12 radiale Rippen 29 bzw. 30 und im übrigen ringförmige Rippen 31 bzw. 32, während sie an der lXuRenseite durchweg ringförmige Rippen 33 und 34 bzw. 35 und 36 aufweisen Die im mittleren Bereich des Gehäusebodens 17 angeordneten Rippen 31 und 34 haben als Querschnittsfläche ein Trapez, wobei jeweils eine Flanke .37 einer Rippe 31 bzw. 34 parallel zur Gehäuseachse 16 verläuft.
Die Rippen 29 bis 36 der elastischen Schicht 13 werden im Betrieb auf Druck, Schub und Biegung beansprucht. Die unterschiedliche Dicke der elastischen Schicht 13 und die Gestalt der einzelnen Rippen 29 bis 36 führen dazu, daß die Nachgiebigkeit des Kugelgelenkes in Richtung der Gehäuseachse 16 besonders groß ist. Bewegungen der Stange 15 in axialer Richtung, die über den Kugelbolzen 14 und die Gelenkkugel 11 übertragen werden, werden dabei vorwiegend von den im wesentlichen axial gerichteten, verhaltnismäL<ig hohen ringförmigen Rippen 31 und 34 aufgenommen und weich abgefedert. Die progressive Federkennlinie der mit einem Trapczqucrschnitt versehenen Rippen 31 und 34 trägt dazu bei, daß die Nachgiebigkeit mit steigendem Druck verringert wird, so daf.' auch harte StoNe gut aufgefangen werden. Die Nachgiebigkeit der elastischen Schicht 13 in einer Richtung quer zur Gehäuseaciise 16 ist durch die geringe Schichdickte und die Gestalt der Rippen 29 und 30 sowic 33 und 35 verhältnismäßig gering. Dadurch hat die Gelenkkugel 11 bei ausreidiender Federung einen guten seitlichen halt in der elastischen Schicht 13.
Die radialen Rippen 29 und 30 sowie die parallel zur Gehäuseachse verlaufenden Flanken 37 der ringförmigen Rippen 31 an der Innenseite der elastischen Schicht 13 erleichtern die Herstellung, indem sie ein axiales herausziehen von Formteilen aus dem Unterteil 23 bzw. dem Oberteil 24 zulassen.
Es ist möglich, durch eine andere Gestalt der Rippen die Federkennlinie der elastischen Schicht abzuwandeln. So können beispielsweise jeweils eine oder beide Flanken der radialen Rippen so abgeschrägt werden, daß sich die Rippen in Richtung auf die Gelenkkugel verjüngen.
Dadurch kann die Nachgiebigkeit der elastischen Schicht erhöht und die Drehbarkeit der Gelenkkugel durch die geringere Anlagefläche an der elastischen Schicht erleichtert werden. Die hohlräume in der elastischen Schicht können auch so gestaltet werden, daß keine Rippen entstehen. Es können beispielsweise zylindrische oder konische Vertiefungen unterschiedlichen Durchmessers, unterschiedlicher Tiefe und wechselnder Häufigkeit auf der elastischen Schicht in der Weise angeordnet werden, daß die gewünschte Nachgiebigkeit in Richtung der Gehäuseachse erzielt wird. Statt aus Gummi kann die Schicht auch aus einem anderen elastischen Werkstoff, z. B. einem Elastomer, hergestellt werden. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften der Gelenkkugel kann diese mit einem reibungsarmen Werkstoff beschichtet werden oder es kann zusätzlich eine Fettschmierung angewandt werden.
Ein Mitdrehen der elastischen Schicht kann gegebenenfalls durch einen Ansatz am Gehäuse, der in eine entsprechende Vertiefung in der elastischen Schicht greift, vermieden werden.

Claims

Ansprüche

1. Kugelgelenk mit einer elastischen Schicht zwischen der Gelenkkugel und einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Gehäuse mit einer dem Gehäuseboden gegenüberliegenden Öffnung für den Kugelbolzen, dessen Achse in der Mittelstellung mit der Gehäuseachse zusammenfällt, dadurdi gekennzeichnet, tlalA die Dicke der elestischen Schicht (13) in der Quermittelebene (19) des Gehäuse (12) einen Kleinstwert hat und unterhalb und oberhalb dieser Ebene anwächst und dal weiter iji der elastischen Schicht (13) Hohlräume (27,2k;) angeordnet siiid, so daß die Nachgiebigkeit der elastische Schicht (13) in Richtung der Gehäuseachse (1(:) einen Größwert und in den dazu senkrechten Richtungen einen Kleinswert aufweist.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht (13) in der Quermittelebene (19) des Gehäuses (12) in ein Unterteil (23) uiid ein Oberteil (24) geteilt ist, in denen jeweils eine Stützschale (25 bzw. 26) angeordnet ist.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (27, 2E,) im Unterteil (23) und im Oberteil (24) der elastischen Schicht (13) so angeordnet sind, daß die Innenseite der Schicht (13) im Bereich der Quermittelebene (19) des Gehäuses ( 12) radiale Rippen (29, 30) und im übrigen ringförmige Rippen (31, 32) hat, während die Außenseite durchweg ringförmige Rippen (33 bis 36) aufweist.

4. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die ringförmigen Rippen (31) an der Innenseite des Unterteiles (23) als Querschnittsfläche ein Trapez aufweisen, dessen eine Flenke (37) parallel zur Gehäuseachse (16) verläuft.