DE2264236A1

DE2264236A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE2264236A1
Application number: DE2264236A
Authority: DE
Inventors: Raoul Dipl Ing Joern
Original assignee: Individual
Current assignee: JOERN GEB ROTH FRIEDA 7012 FELLBACH DE
Priority date: 1972-01-05
Filing date: 1972-12-30
Publication date: 1973-07-12
Also published as: FR2174516A5; DE2264236B2; US3843272A; AT325431B; DE2264236C3

Description

Dipl.-Ing. Raoul Jörn in Hengnau

Kugelgelenk

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, das insbesondere für die Lagerung von Federbeinen in Kraftfahrzeugen bestimmt ist und aus einer inneren Metall- oder Kunststoffkugel, einer darauf aufvulkanisierten kugeligen Gummischicht und einem umgebenden metallischen Gehäuse besteht. Dabei
trägt die Innenkugel auf einer Seite einen Gummischicht und Außengehäuse durchdringenden, in der Hauptkraftrichtung verlaufenden Befestigungsbolzen und das Gelenkgehäuse ist auf
der dem Befestigungsbolzen gegenüberliegenden Seite um die
Innenkugel und Gummischicht geschlossen.

Es sind wartungsfreie Kugelgelenke mit allseitiger Auslenkmöglichkext bekannt, bei denen die Beweglichkeit

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lediglich durch Molekularverformung einer Gummisofi&Mtf ?ä^ bungs- und wartungsfrei erfolgt. Bei einem dieser Systeme ist eine kugelige Gummischicht zwischen einer metallischen Innenkugel und einem metallischen Außengehäuse unter starker Vorspannung eingeklemmt. Dabei ist das Außengehäuse mit einem radial verlaufenden Befestigungsbolzen versehen, über den die Kraft eingeleitet wird. Die Innenkugel wird mittels seitlicher Befestigungsarme oder mittels Bolzen, die senkrecht zur Richtung des äußeren Befestigungsbolzens verlaufen, angeschlossen. Bei beiden Ausführungen ist die Innenkugel in Richtung der Befestigungsarme oder des Befestigungsbolzens mit zylindrischen Ansätzen versehen, die das Außengehäuse durchdringen. Ringspalte zwischen Innenkugel und Außengehäuse ermöglichen die Auslenkung. Derartige Kugelgelenke sind nur brauchbar, wenn die seitlichen Ringspalte zwischen Innen- und Außengehäuse sehr schmal bemessen sind, da sonst der Gummi bei radialer Belastung herausgedrückt wird. Weil der Ringspalt schmal ist, wird der Gummi bei winkelauslenkungen stark gedehnt, so daß bei größeren Auslenkwinkeln baldige Zerstörung eintritt. Die beschriebenen Kugelgelenke geben daher nur kleine Auslenkungen bis etwa 7° her. Ferner ist dieses System nur in einer symmetrischen Ausführung herstellbar, bei der der Gummi nach beiden Seiten durch den Ringspalt entweichen kann. Das Kugelgelenk kann daher in Richtung der Befestigungsarme oder -bolzen der Innenkugel wesentlich kleinere Kräfte als senkrecht zu dieser Achse aufnehmen.

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Die Federkonstante in dieser Richtung ist ebenfalls nur klein.

Es sind ferner wartungsfreie Gummi-Metall-Kugelgelenke einer weiteren Ausführungsform bekannt/ bei denen eine kugelige Gummischicht zwischen Innenkugel und Außengehäuse festhaftend einvulkanisiert ist. Diese geben größere Auslenkwinkel her als die vorher beschriebenen. Sie sind jedoch ebenfalls beidseitig offen und daher nicht in der Lage, in Richtung der öffnungen größere Kräfte aufzunehmen. Ferner ist diese Bauart teuer, da Innenkugel, Gummischicht und Außengehäuse im Haftverfahren zusammenvulkanisiert werden und nach dem Vulkanisiervorgang durch axiales oder radiales, plastisches Verformen des Außengehäuses eine zur Erzielung der Dauerfestigkeit erforderliche hohe Druckvorspannung aufgebracht werden muß.

In vielen Fällen können diese beschriebenen Kugelgelenke wegen der genannten Mangel, wie großes Rückstellmoment, nicht ausreichender Ausschlagwinkel, geringe Steifigkeit in einer Richtung und hoher Herstellungspreis, im Fahrzeugbau als Gelenk für Lenker oder Federbeinlager nicht verwendet werden.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein nur durch Molekularverformung bewegliches und daher völlig wartungsfreies Kugelgelenk zu schaffen, das bei einfacher Herstellung in der Lage ist, in allen Richtungen sehr große

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Kräfte aufzunehmen und das in jeder radialen Richtung eine hohe Federkonstante besitzt. Es soll ferner große Auslenkwinkel zulassen, aber nur kleine Rückstellmomente aufweisen. Zum Lösen dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Kugelgelenk vor, das aus einer inneren Metall- oder Kunststoffkugel, einer darauf aufvulkanisierten kugeligen Gummischicht und einem umgebenden metallischen Gehäuse besteht, wobei die Innenkugel auf einer Seite eine Gummischicht und Außengehäuse durchdringenden, in der Hauptkraftrichtung verlaufenden Befestigungsbolzen trägt und das Gelenkgehäuse auf der dem Befestigungsbolzen gegenüberliegenden Seite um die Innenkugel und Gummischicht geschlossen ist, und edas Neue besteht darin, daß die mit dem Befestigungsbolzen versehene Innenkugel mit· der aufvulkanisierten Gummischicht und einer auf diese aufvulkanisierten, um den Befestigungsbolzen heraumlaufenden metallischen Kugelschale ein einheitliches Element bildet, das nach der Einführung in das zugehörige äußere Kugelgehäuse durch Anpressen der Kugelschale in Richtung des Befestigungsbolzens kraftschlüssig mit dem Außengehäuse verbunden ist. Bei diesem Kugelgelenk wird das nichtgehaftete äußere Kugelgehäuse durch das Anpressen der äußeren Kugelzonenschale bei der Montage so stark auf die freie Kugeloberfläche des Gummis aufgepreßt, daß eine einwandfreie Haftreibung hervorgerufen und eine Querdehnung sowie ein seitliches Weggleiten des volumbeständigen Gummis an den anliegenden Metallteilen weitgehend verhindert wird. Vor allem aber kann der Gummi nicht

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durch den freien stirnseitigen Ringspalt herausgedrückt werden, da die zur Bolzenöffnung hin liegende Ringzone des Gummis ah der Innenkugel und an der Kugelschale gehaftet ist und sich dem unter der radialen Last verdrängten Gummi entgegenstemmt. Die Gummischicht kann daher dick gehalten werden, ohne daß ein Herausdrängen des Gummis stattfindet, und bietet daher bei Viinkelauslenkungen nur wenig Widerstand. Das Element hat nur kleine Rückstellmomente, ermöglicht aber große Auslenkwinkel bei gleichzeitig auftretender hoher zulässiger Radialbelastung. Da die Auslenkung durch molekulare Verformung des Gummis ermöglicht wird, ist das Gelenk völlig wartungsfrei. Die Herstellung ist nicht nur für die Metallteile, sondern auch für die Gummi-Metall-Verbindung leicht, da nur einfache Vulkanisierwerkzeuge erforderlich sind. Die Montage der Kugelgelenke ist mit geringen Hilfsmitteln schnell und ohne Aufwand durchzuführen.

Es ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Mittelpunkt der äußeren Gummioberfläche zum Mittelpunkt der Innenkugel vor dem Einbau exzentrisch liegt und erst nach dem Einbau durch Anpressen der Kugelschale zentrisch wird. Dadurch wird erreicht, daß winkelige Auslenkungen, die meist gleichzeitig mit einer Radialkraft auftreten, genau um den Kugelmittelpunkt erfolgen. Verschiebungen des Drehpunktes bei Winkelauslenkungen werden vermieden und eine exakte Führung durch das Kugelgelenk erreicht. Ferner wird der Gummi bei Auslenkungen überall gleichmäßig auf Drehschub

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beansprucht, da Innen- und Außenteil im eingebauten Zustand zentrisch liegen und das Verhältnis Gummistärke zu Radius der Gummikugel stets gleich ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Gummi in der mittleren Zone eine breite, gürtelartig um die Innenkugel laufende Aussparung aufweist und die Innenkugel mit einer ebenfalls gürtelartig umgebenden, der Breite der Gummiaussparung entsprechenden Wulst versehen ist und Kugelschale und Außengehäuse in montiertem, aber unbelasteten Zustand des Kugelgelenkes in der beim Einsatz auftretenden Hauptbelastungsrichtung eine Druckvorspannung auf den Gummi ausüben. Mit dieser Ausbildung der Innenkugel und des Gummikörpers wird das Rückstellmoment bei Auslenkungen des Kugelgelenkes weiterhin verkleinert, ohne daß die Aufnahme radialer Kräfte, die im wesentlichen in Richtung des Befestigungsbolzens auftritt, beeinflußt wird. Der bei bekannten Gelenken üblicherweise durchgehende Gummikörper ist in zwei getrennten kalottenförmigen Teilen nur an den Stellen angebracht, die Kräfte in Richtung des Befestigungsbolzens aufnehmen nüssen. Die seitlichen Kugelzonen des Gummis, die an der Aufnahme von Kräften in Bolzenrichtung kaum beteiligt sind, aber das Rückstellmoment erhöhen, entfallen. Die umlaufende Ringwulst an der metallischen Innenkugel verbessert die Dauerfestigkeit, da sich der Gummi bei Winekelauslenkungen gegen das vorspringende Metall abstützt.

Nach einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung des

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Kugelgelenkes weisen die auf verschiedenen Seiten der senkrecht zur Belastungsrichtung stehenden Mittelebene liegenden Teile der Innenkugel, der kugelig begrenzten Gummischichten, der angehafteten äußeren Kugelschale und/oder des Gehäuses bei konzentrischer Lage ungleiche Radien auf. Hierdurch kann die Größe der belasteten Gummiflächen den auftretenden Belastungen in Richtung des Befestigungsbolzens und entgegengesetzt dazu angepaßt werden. Wirken beispielsweise bei der Lagerung eines Federbeines in beiden Richtungen gleich große Kräfte, so ist es zweckmäßig, für die dem Befestigungsbolzen gegenüberliegende, nicht durch den Bolzendurchgang geschv/ächte Gummiauflagefläche einen kleineren Radius zu wählen, Bei dieser Ausführung wird Material und Platz gespart und außerdem das Rückstellmoment durch den verringerten Radius wesentlich verkleinert.

Ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk kann so ausgebildet sein, daß die dem Befestigungsbolzen gegenüberliegende Gummihalbschale auf ihrer Außenfläche mit einer aufvulkanisierten Metallschale oder einem aufvulkanisierten, nur um den zur gürtelartigen Aussparung hin liegenden Rand verlaufenden Metallring mit kugeliger Form versehen ist. Die aufvulkanisierte Metallschale erleichtert in vielen Fällen den Einbau und die Herstellung des Gehäuses, da dieses zur Aufnahme des eigentlichen Gelenkteiles nur mit einer zylindrischen Bohrung versehen werden muß. In Fällen, in denen man das Kugelgelenk beispielsweise direkt in einer Vertiefung des Karosseriebleches anbringen kann, ist es besonders vorteilhaft, anstelle

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der aufvulkanisierten Metallschale lediglich einen Metallring vorzusehen. Der aufvulkanisierte Ring erfüllt ebenso die genannten Aufgaben der Metallschale, da er die Querdehnung des Gummis am Rand und damit auch der dahinterliegenden Gummiteile verhindert. Außerdem kann sich der Ring und die Gummischale der Form des Karosseriebleches besser anpassen und Ungenauigfeiten ausgleichen.

Eine besonders günstige Ausgestaltung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß die Gummihalbschale auf der Seite des Befestigungsbolzens durch einen metallischen, kugelzonenförmigen Zwischenring unterteilt ist. Der Zwischenring ist im Gummi auf der infolge des Bolzendurchgangs geschwächten Seite angebracht. Durch ihn wird die zulässige spezifische Belastung und damit die Kraftaufnahme in Richtung des Befestigungsbolzens erhöht. Ferner können auf diese Weise auch gleiche Federkonstanten für radiale Belastungen in Bolzenrichtung und entgegengesetzt dazu erzielt werden.

Das Gelenk nach der Erfindung kann so ausgebildet werden, daß Innenteil, Gummischichten und Außengehäuse die Form eines Ellypsoides aufweisen. Ein Gelenk dieser Ausführung ist vorteilhaft, wenn besonders hohe radiale Kräfte aufzunehmen sind, aber nur kleine Auslenkungen auftreten.

Bei dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk ist weiterhin vorgesehen, daß die Kugelschalen und Zwischenringe zum Befestigungsbolzen hin zylindrisch auslaufen und vor der Montage

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über den Gummi hervorstehen. Diese Randausbildung der Metaliringe ist für die Dauerfestigkeit des Kugelgelenkes außerordentlich wichtig, da der beim Vorspannen herausgedrängte Gummi auf dem überstehenden Metall einwandfrei abrollen kann und ungünstige Zugspannungen an den Hafträndern vermieden werden.

In wertvoller Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann das Kugelgelenk so gestaltet werden, daß die Außenfläche der die Innenkugel gürtelartig umgebenden Ringwulst Teil einer Kugelfläche ist und sich an die Innenwand einer in das Außengehäuse eingelegten oder dort angehafteten gleitfähigen Kunststoffschicht anlegt. Diese Ausführung ist zweckmäßig, wenn das Kugelgelenk auch gegenüber seitlichen Kräften steif sein soll, ohne daß das Rückführmoment erhöht wird. Es hat sich herausgestellt, daß beispielsweise manche Stoßdämpfer im Befestigungsgelenk auch eine Seitensteifheit benötigen, da sonst Biegeschwingungen im Stoßdämpfer auftreten, die dessen Lebensdauer herabsetzen.

Die Kunststoffschicht ist wenig nachgiebig und wenn sie gleitfähig ausgebildet ist, beeinträchtigt sie die Auslenkungen nicht. Das gleiche wird dadurch erreicht, daß eine gleitfähige Kunststoffschicht mit kugeliger Außenfläche auf die Ringwulst der Innenkugel aufgetragen ist, die sich an die Innenwand des Außengehäuses gleitend anlegt.

Nach der Erfindung kann das Kugelgelenk so ausgebildet sein, daß die Innenkugel auf der dem Befestigungs-

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bolzen gegenüberliegenden Seite mit einer gleitfähigen Kunststoff halbschale bedeckt ist, die mit einer elastischen Gummischicht unterlegt sein kann. Bei Beginn einer Auslenkung verformen sich im Molekulargefüge die Gummischicht auf der Innenkugelseite unter der Kunststoffhalbschale und die beidseitig gehaftete Gummischicht auf der Seite des Befestigungsbolzens. Dabei steigt das Rückstellmoment an, bis die tangential wirkende Rückstellkraft im Gummi zwischen Außengehäuse und Kunststoffhalbschale größer wird als die Reibungskraft zwischen Kunststoff und Metall und die Kunststoffhalbschale im Außengehäuse zu gleiten beginnt. Danach steigt bei zunehmendem Auslenkwinkel die tangential wirkende Rückstellkraft auf dieser Seite nicht weiter an, nut auf der bolzenseitigen Kugelhälfte nimmt die Rückstellkraft weiter zu. Das gesamte Rückstellmoment wächst daher nach Eintreten des Gleitens nur noch mäßig, bedingt durch die Verformung an der gehafteten Kugelseite. Der übergang von reiner Molekularverformung zum Gleiten erfolgt ohne Losbrechmoment. - Bei Fortfall einer Gummischicht unter der Kunststoffhalbschale tritt zu Anfang der Auslenkung ein Losbrechmoment auf. - Die einvulkanisierte Gummischicht auf der Bolzenseite des Kugelgelenkes, die zur Erzielung einer größeren radialen Kraftaufnahme zweckmäßig mit einer metallischen Zwischenschale versehen wird, dient gleichzeitig zur Dichtung der gleitenden Teile auf der gegenüberliegenden Kugelseite. Gleitende Kunststoff-Metall-Gelenke können geschmiert und ungeschmiert arbeiten, sie müssen jedoch in jedem Fall abgedichtet v/erden, da sonst Staub eindringt, der durch

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Schmiergelwirkung bald zur Zerstörung führt, oder Wasser, das zur Rostbildung an der Kugel führt. Auch das Einbringen von Schmierstoffen erfordert eine Dichtung. Dichtungsbälge v/erden leicht durch Steinschlag zerstört, besonders, wenn sie auf schlechten Straßen oder in Steinbrüchen eingesetzt werden. Die Dichtung durch den gleichzeitig tragenden Gummiring an der Bolzenseite des Gelenkes ist wesentlich robuster als ein Dichtungsbalg und praktisch unzerstörbar. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung können ebenfalls zwei konzentrische Kugelhälften mit verschiedenen Radien angeordnet werden.

Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn das Kugelgelenk so ausgebildet wird, daß die Innenkugel auf der dem Befestigungsbolzen gegenüberliegenden Seite in einer im Außengehäuse angebrachten, gegebenenfalls mit Gummi unterlegten, gleitfähigen Kunststoffhalbschale ruht. Bei dieser Ausführung ist im Gegensatz zu der vorhergehenden lediglich die Gleitfläche vom Jifeengehäuse auf die Innenkugel verlegt worden.

Eine v/eitere wirkungsvolle Ausgestaltung des Erfindungsgedankens erhält man dadurch, daß die innere Metallkugel in Höhe der gürtelartigen Aussparung des Gummis mit zur Befestigung dienenden, im wesentlichen radial verlaufenden Armen versehen ist und die Außenschalen miteinander zu einem umgebenden, mit Ausspä&ngen für die Befestigungsarme der Innenkugel versehenen Gehäuse verbunden sind. Die breite, gürtelartig um die Innenkugel laufende Aussparung im Gummi beeinträchtigt die radiale Belastbarkeit des Kugelgelenkes nicht

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wesentlich, setzt aber das Rückstellmoment bei kardanischer Auslenkung bedeutend herab, so daß dieses ca. 40 % kleiner ist, als bei einem entsprechenden Kugelgelenk ohne diese Aussparung. Es erscheint daher oft zweckmäßig, bei einer derartigen /Ausführung die innere Metallkugel mit radial verlaufenden Armen zum Zwecke der Befestigung des Kugelgelenkes zu versehen.

Die radiale Lastaufnahme und damit die radiale Federkonstante kann noch erhöht v/erden dadurch, daß eine öder Leide kalottenförmigen Gummischichten durch konzentrische metallische Zwischenahalen unterteilt sind. Die Zwischenschalen verhindern die Querdehnung des Gummis und erhöhen die radiale Belastbarkeit, haben aber keinen Einfluß auf das Rückstellmoment bei Auslenkungen. Es können daher dicke Gummischichten, unterteilt durch einvulkanisierte Metallzwischenlagen, vorgesehen v/erden und es wird ein Kugelgelenk geschaffen, das einen besonders großen zulässigen Ausschlagwinkel bei nur relativ kleinem Rückführraoiiient erreichen läßt.

Die Zeichnungen erläutern die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen,und zwar zeigt Fig. 1 den Längsschnitt durch das erfindungsgemäße eingebaute Kugelgelenk im vorgespannten Zustand, Fig. 2 das gleiche Kugelgelenk, jedoch vor dem Einbau, Fig. 3 den Längsschnitt durch eine ähnliche Ausführung in eingebautem, vorgespanntem Zustand, Fig. 4 das gleiche Kugelgelenk vor dem Einbau, Fig. 5 den Längsschnitt durch ein Kugelgelenk, das mit einem weiteren Federelement

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verbunden ist, Fig. 6 das Kugelgelenk zu Fig. 5 vor dem Einbau, Fig. 7-10 die Längsschnitte v/eiterer Äusführunysformen des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes, Fig. 11 Querschnitt und Außenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung des Kugelgelenkes, Fig. 12 Längsschnitt und Außenansicht zu Fig. 11, Fig. 13 Querschnitt und Außenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung des Kugelgelenkes und Fig. 14 Längsschnitt und Außenansicht zu Fig.

Hach den Fig. 1 und 2 ist die mit dem Befestigungsbolzen 1 versehene Innenkugel 2 mit der aufvulkanisierten Gummischicht 3 versehen, die äquatorial durch einen Ringspalt unterteilt ist. Die zum Befestigungsbolzen 1 hin liegende Hälfte der Gummischicht 2 ist mit einer aufvulkanisierten metallischen Kugelschale 5 versehen. Nach Einführen der freien Kugeloberfläche in das äußere Kugelgehäuse 6, das eine Vertiefung im Karosserieboden sein kann, wird der Flansch 7 der Kugelschale 5 mittels Schrauben angezogen und dadurch die freie Gummioberfläche kraftschlüssig mit dem Außengehäuse 6 verbunden. Der Ringspalt 4, der ein Einklemmen des Gummis in der Teilfuge verhindern soll, wird dabei geschlossen und der Gummi wird stark auf Druck vorgespannt.

I-Jach den Fig. 3 und 4 ist die mit dem Befestigungsbolzen 1 versehene Innenkugel 2 von einer aufvulkanisierten Gummischicht 3 umgeben. An der zum Befestigungsbolzen 1 hin liegenden Seite der Kugel 2 ist ein Kugelschalenring 8 aufvulkanisiert. Bei der Montage wird die Kugel 2 mit der auf-

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vulkanisierten Guininischicht 7 in das Außengehäuse 9 eingedrückt und durch axiales Andrücken der Kugelschale 8 eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Gummioberfläche und Außengehäuse, sowie eine hohe Druckvorspannung in der Gummischicht 7 erzielt. Die Kugelschale 8 wird durch die Umbördelung 12 im vorgespannten Zustand gehalten. Der Mittelpunkt der äußeren Gummioberfläche liegt vor dem Einbau exzentrisch zum Mittelpunkt 10 der Innenkugel 2. Nach dem Einbau fallen beide Mittelpunkte zusammen.

Nach den Fig. 5 und 6 ist die mit dem Befestigungsbolzen 1 versehene Innenkugel 13 ebenfalls mit einer aufvulkanisierten Gummischicht 14 und einem darauf aufvulkanisierten Kugelschalenring 15 versehen. Dieses Gummi-Metall-Kugelelement wird in das Außengehäuse 16 eingepreßt und durch Verstemmen gesichert. Das Außengehäuse 16 bildet gleichzeitig das konische Innenteil zu einem konischen Gummiring 17 und einem konischen äußeren Metallteil 18. Durch diese Kombination wird ein Kugelgelenk geschaffen, das außerdem eine in Richtung des Federbeines oft erwünschte axiale Weichheit besitzt. Wesentlich ist, daß der Mittelpunkt des Kugelgelenkes im Neutralpunkt des konischen Federelementes liegt. Der Neutralpunkt ist als der Punkt definiert, in dem eine seitliche Kraft angreifen muß, um eine reine Verschiebung im konischen Federelement hervorzurufen.

Nach Fig. 7 ist das kugelige Innenteil 19 mit aufvulkanisierten Gummischicnten 20 und 21 versehen, die durch eine gürtelartig um die Innenkugel laufende Aussparung 23 voneinander getrennt sind. Die Innenkugel trägt die Ring-

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wulst 24, auf der sich die Ränder der Gummischichten bei Winkelaus lenkung en abwälzen können. Die Gummischichten 20 und 21 sind mit anvulkanisierten Kugelschalen 25 und 26 versehen. Nach dem Einschieben in die zylindrische Bohrung des Außengehäuses 27 v/erden die Flansche der Außenschalen 25 und 26 axial zusammengezogen und durch einen Federring 28 gesichert. Die Gummischicht 21 ist durch einen Zv/ischenring unterteilt, um trotz dicker Gummischicht durch verhinderte Querdehnung eine hohe radiale Steifigkeit und Festigkeit zu erzielen, die auf dieser infolge des Bolzendurchgangs geschwächten Seite erforderlich ist. Kugelschale 26 und Zwischenring 29 weisen einen zylindrischen, über den Gummi hervorstehenden Auslauf auf, auf dem der Gummi sich bei Auswinkelung abstützt bzw. abrollt und damit vor Randzugspannungen geschützt wird.

Nach Fig. 8 besteht das Innenteil des Kugelgelenkes aus zwei Kugelhälften 30 und 31 mit verschiedenen Radien, auf die die Guminischichten 32 und 33 aufvulkanisiert sind. Die Gummihalbschale 32 ist mit einem schmalen angehafteten Metallring 34 verbunden, der nur um den zur gürtelartigen Aussparung hin liegenden Rand der Gummihalbschale verläuft. Die Gummihalbschale 33 auf der Seite des Befestigungsbolzens ist mit einer angehafteten Außenschale 35 versehen. Beim Andrücken an das Außengehäuse 36, das mittels Schraubenbolzen über die Flansche der Außenschale 35 erfolgt, legt sich die freie Gummioberflache der kugeligen Gummischicht 32 kraftschlüssig an das Gehäuse 36 an, und da eine Querdehnung durch den Metallring 34 vermieden wird, können große axiale

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Kräfte aufgenommen werden. 2 264 Z Jb

Das Kugelgelenk nach Fig. 9 ist wie das nach Fig. 7 aufgebaut, jedoch ist die Außenfläche 38 der Ringwulst 39 nach außen gezogen und bildet den Teil einer Kugelfläche. Sie legt sich an die Innenwand 40 der gleitfähigen Kunststoffschicht 42 an, die in das Außengehäuse 41 eingelegt wurde.

Das Kugelgelenk nach Fig. 10 ist ebenfalls ähnlich dem in Fig. 7 dargestellten aufgebaut. Abweichend von diesem ist auf die dem Befestigungsbolzen 1 gegenüberliegende Seite der Innenkugel 43 eine gleitfähige Kunststoffhalbschale 44 aufgelegt, die durch eine zwischen Außenschale 45 und Kunststoffhalbschale 44 einvulkanisierte Gummischicht 46 an die Oberfläche der Innenkugel 43 angedrückt wird.

Nach den Fig. 11 und 12 ist der Kugelkörper 47 mit aufvulkanisierten Gummischichten 48, 49 versehen, wobei an die Schicht 48 ein Metallring 50 gehaftet ist. Das obere Gehäuseteil 51 ist glockenförmig ausgebildet und mit Durchbrüchen 52 versehen, durch die an den Kugelkörper,47 angesetzte radial verlaufende Arme 53 ragen. Hierzu weisen die Gummischichten 48, 49 gürtelartige Aussparungen 54 auf. Das Verspannen des oberen Gehäuses 51 mit dem unteren Gehäuse 55 erfolgt durch einen Bördelrand 56.

In den Fig. 13 und 14 ist der Kugelkörper 47 wiederum mit radial verlaufenden Armen 53 versehen. Die aufvulkanisierten kalottenförmigen Gummischichten 57, 58 sind hier

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durch exnvulkanisxerte Zwischenschalen 59, 60 unterteilt und ein besonders großer zulässiger Ausschlagwinkel wird dadurch erreicht, daß das obere Gehäuseteil 61 und das untere Gehäuseteil 62 mit großen Unterbrechungen 63 versehen sind. An diese Gehäuseteile 61 und 62 angesetzte Flansche 64, 65 ermöglichen durch Shrauben 66 ihr Verspannen gegeneinander.

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Claims

Patentansprüche

fl·' Kugelgelenk, insbesondere für die Lagerung von Federbeinen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einer inneren Metall- oder Kunststoffkugel, einer darauf aufvulkanisierten kugeligen Gummischicht und einem umgebenden metallischen Gehäuse, wobei die Innenkugel auf einer Seite einen Gummischicht und Außengehäuse durchdringenden, in der Hauptkraftrichtung verlaufenden Befestigungsbolzen trägt, und das Gelenkgehäuse auf der dem Befestigungsbolzen gegenüberliegenden Seite die Innenkugel und die Gummischicht umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Befestigungsbolzen (1) versehene Innenkugel (2) mit der aufvulkanisierten Guiranischicht (3, 7) und einer auf diese aufvulkanisierten, um den Befestigungsbolzen (1) herumlaufenden metallischen Kugelschale (5, 8) ein einheitliches Element bildet, das nach der Einführung in das zugehörige äußere Kugelgehäuse (6, 9) durch Anpressen der Kugelschale (5, 8) in Richtung des Befestigungsbolzens (1) kraftschlüssig mit dem Außengehäuse (6, 9) verbunden ist.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (11) der äußeren Gummioberfläche zum Mittelpunkt (10) der Innenkugel (2) vor dem Einbau exzentrisch liegt und erst nach dem Einbau durch Anpressen der Kugelschäle (5, 8) zentrisch wird.
3. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch

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gekennzeichnet, daß der Gummi in der mittleren Zone eine breite, gürtelartig um die Innenkugel (19) laufende Aussparung (23) aufweist und die Innenkugel (19) mit einer ebenfalls gürtelartig umgebenden, der Breite der Gummiaussparung (23) entsprechenden Wulst (24) versehen ist und Kugelschale (26) und Außengehäuse (25) in montiertem, aber unbelastetem Zustand des Kugelgelenkes in der beb. Einsatz auftretenden Hauptbelastungsrichtung eine Druckvorspannung auf den Gummi ausüben.
4. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf verschiedenen Seiten der senkrecht zur Belastungsrichtung stehenden Mittelebene liegenden Teile (30, 31) der Innenkugel, der kugelig begrenzten Guramischichten (32, 33), der angehafteten äußeren Kugelschale (35) und/oder des Gehäuses (36) bei konzentrischer La^e ungleiche Radien aufweisen.
5. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Befestigungsbolzen gegenüberliegende Gummihalbschale (20, 32) auf ihrer Außenfläche mit einer aufvulkanisierten Metallschale (25) oder einem aufvulkanisierten, nur um den zur gürtelartigen Aussparung (23) hin liegenden Rand verlaufenden Metallring (34) mit kugeliger Form versehen ist.
6. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummihalbschale (21) auf der Seite

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des Befestigungsbolzens durch einen metallischen, kugelzonenförmigen Zwischenring (29) unterteilt ist.
7. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Innenteil, Gummischichten und Außengehäuse die Form eines Ellypsoides aufweisen.
8. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschalen (26) und Zwischenringe (29) zum Befestigungsbolzen (37) hin zylindrisch auslaufen und vor der Montage über den Gummi hervorstehen.
9. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (38) der die Innenkugel gürtelartig umgebenden Ringwulst (39) Teil einer Kugelfläche ist und sich an die Innenwand (40) einer in das Außengehäuse (41) eingelegten oder dort angehafteten, gleitfähigen Kunststoffschicht (42) anlegt.
10. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleitfähige Kunststoffschicht mit kugeliger Außenfläche auf die Ringwulst der Innenkugel aufgetragen ist, die sich an die Innenwand des Außengehäuses gleitend anlegt.
11. Kugelgelen), nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkugel (43) auf der dem Befestigungsbolzen gegenüberliegenden Seite mit einer gleitfälligen Kunststoffhalbschale (44) bedeckt ist, die mit einer elastischen Gummischicht (46) unterlegt sein kann.

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12. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkugel (43) auf der dem Befestigungsbolzen gegenüberliegenden Seite in einer im Außengehäuse (45) angebrachten, gegebenenfalls mit Gummi (46) unterlegten, gleitfähigen Kunststoffhalbschale (44) ruht.
13. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Metallkugel (47) in Höhe der gürtelartigen Aussparung des Gummis mit zur Befestigung dienenden, im wesentlichen radial verlaufenden Armen (53) versehen ist und die Außenschalen (51, 55) miteinander zu einem umgebenden, mit Aussparungen für die Befestigungsarme (53) der Innenkugel (47) versehenen Gehäuse verbunden sind.
14. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 3 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide kalottenförmigen Gummischichten (57, 58) durch konzentrische metallische Zviischenschalen (59, 6O) unterteilt sind.

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