DE2337147A1

DE2337147A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE2337147A1
Application number: DE19732337147
Authority: DE
Inventors: Edward John Herbenar; Kenneth Roy Pozolo
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1972-08-10
Filing date: 1973-07-20
Publication date: 1974-02-28
Also published as: GB1392885A; DE2365662A1; CA959667A; IT992892B; US3813178A; FR2196051A5; DE2337147B2; DE2365662C2; JPS5316056B2; JPS4945261A

Description

TRW INC. ·

23555 Euolid Avenue
Cleveland, Ohio 44117 /V.St.A.

Unser Zeichen; T 1427

Kugelgelenk

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk.

Durch die Erfindung sollen Beurteilungsfehler von Kugelgelenken ausgeschaltet werden und durch die Erfindung xvird eine Sichtanzeige geschaffen, die zeigt, wenn ein Kugelgelenk beginnt, spannungslos zu werden oder ein Spiel zu entwickeln.

Gemäß der Erfindung ist das Kugelende eines Kugelzapfens in einem Gelenkgehäuse angeordnet und wird von einer Lastaufηahmelagerschale oder von einem Lastaufnahmelagerring getragen. Ein Verschleißaufhollagerring oder eine Verschleißaufhollagerschale, die gleitbar im Gehäuse angeordnet ist, wird gegen das Kugelende des Kugelzapfens durch federnde oder elastische Einrichtungen gedrückt. Diese Verschleißaufhollagerschale weist einen Vorsprung auf, der sich durch eine öffnung in der Abschlußplatte des Gehäuses erstreckt. Der Grad der Erstreckung

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dieses Vorsprunges über die Abschlußplatte hinaus zeigt die Lage der Verschleißaufhollagerschale im Gehäuse an und da federnde oder elastische Einrichtungen dauernd die Verschleißaufhollagerschale gegen die Kugel drücken, ermöglicht der Verschleiß des Lagers oder der Kugel der Feder, die Verschleißaufhollagerschale weiter in das Gehäuse hinein zu bewegen, wodurch die Strecke, um die der vorspringende Teil des Lagers herausragt, abnimmt. Der Abstand des Endes des Vorsprunges relativ zur Verschlußplatte gibt eine unmittelbare sichtbare Anzeige des Verschleißgrades des Lagers oder der Kugel und zwar von der Außenseite des Gehäuses aus.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Vorsprung eine aufgepreßte Kappe tragen, die sich an der Verschlußplatte oder Abschlußplatte abstützt. Wenn sich der Vorsprung in das Gehäuse zurückzieht, fällt die Kappe ab und dadurch wird eine unmittelbare Anzeige gegeben, daß das Gelenk ersetzt werden muß. Die Kappe und der Vorsprung können kontrastierende Farben haben. Beispielsweise kann der Vorsprung rot gefärbt sein und die Kappe kann grün gefärbt sein.

Der Vorsprung kann eine doppelte Funktion ausüben. Er kann einen Schmiernippel tragen und die Verschleißaufholfeder kann die Form eines Kautschuk- oder Gummi-O-Ringes haben, der sowohl als Feder als auch als Dichtung dient«

Die' Bauteile des Kugelgelenkes sind im Gehäuse vorbelastet und zwar dadurch, daß die Abschlußplatte in das Gehäuse hinein gegen die Verschleißaufhollagerschale gepreßt wird und dadurch wird die Feder abgeflacht oder gespannt und der Grad der Zusammenpressung ergibt sich als direkte Beziehung aus dem Grad des Hervorragens des Vorsprunges der Lagerschale aus der Verschlußplatte. Ein Verschleiß von inneren Gelenkbauteilen führt zu einer Bewegung der Verschleißaufhollagerschale von der Verschlußplatte fort und zwar durch die Einwirkung der Feder und

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die Größe des Verschleißes kann gemessen werden durch die relative Lage der Bauteile, wobei eine Anzeige geschaffen werden kann, die anzeigt, wenn das Gelenk ersetzt werden sollte,

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines Kugelgelenkes mit einer erfindungsgemäßen Verschleißanzeige, wobei die relative Lage der Bauteile dargestellt ist, wenn das Kugelgelenk neu ist,

Fig. 2 eine Teilansicht ähnlich der Fig. 1, wobei jedoch eine ausgeschnappte Kappe vorgesehen ist,

Fig. 3 ist eine Bodenansicht des in Fig. 2 dargestellten Kugelgelenkes,

Fig. 4 ist eine Teilschnittansicht, die'die Lage der Bauteile zeigt, wenn im Gelenk ein Verschleiß aufgetreten ist,

Fig. 5 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. ¹J, bei der eine Ausfuhrungsform einer abgeänderten Feder dargestellt ist

und

Fig. 6 ist eine Ausführungsform, bei welcher die Verschleißaufhollagerschale eine integrale Feder aufweist.

Das in den Fig. 1 bis ^ dargestellte Kugelgelenk 10 weist ein ir.i allgemeinen zylindrisches geschmiedetes Metallgehäuse aufj einen Kugelzapfen 12, einen Lastaufnahmelagerring 13» einen Verschleißaufhollagerring 14, eine Abschlußplatte 15 im Boden des Gehäuses und eine Verschleißaufholringfeder aus Kautschuk oder Gummi.

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Das Gehäuse 11 weist eine zylindrische Bohrung 17 auf, die gleitbar die Verschleißaufhollagerschale lh aufnimmt. Ferner hat das Gehäuse eine Bohrung 18 mit kleinerem Durchmesser, die mit festem Sitz das Lager 13 aufnimmt. Eine nach innen umgebogene Schulter 19 liegt gegen das Lager 13 in der Bohrung 18 an und eine verbreiterte Einsenkung 20 unterhalb der Bohrung 17 nimmt die Verschlußplatte 15 auf. Der Randa'oschnitt 21, der die Einsenkung 20 umgibt, ist in radialer Richtung verformbar und weist einen umgedrückten Lippenabschnitt 22 über dem Umfang der Verschlußplatte 15 auf, dessen Zweck im folgenden noch erläutert werden soll. Der Kugelzapfen 12 weist ein im wesentlichen komplettes Kugelende 23 auf, welches einen flachen Boden 24 und einen zylindrischen Schaft 25 hat, der sich von dem Ende der Kugel aus erstreckt, der dem Boden 2k gegenüberliegt. Dieser Schaft 25 erstreckt sich zu einem konischen Schaft 26, der zu einem äußeren Gewindeende 27 hin konvergiert. Das obere Ende des Gehäuses 11 weist eine kreisförmige öffnung 28 auf, die von der nach innen umgebogenen Schulter 19 umgeben wird und die ausreichend groß ist, so daß der obere Abschnitt der Kugel 23 durch diese öffnung sich hindurch erstrecken kann und der zylindrische Schaft 25 einen ausreichenden Betriebsspielraum aufweist, so daß der Kugelzapfen 12 innerhalb eines weiten Winkelbereiches relativ zum Ge?~äuse 11 verschwenkt werden kann.

Die Lagerschale 13 besteht aus einem starren, verschleißfesten Material, wie beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, und weist eine teilsphärische oder toroidale innere Lagerwandung 29 auf, die den oberen Abschnitt der Kugel 23 aufnimmt und dadurch wird der Zapfen für eine Drehung und eine Schwenkbewegung gelagert.

Die Verschleißaufhollagerschale I¹J weist eine teilsphärische oder toroidale innere Lagerwandung 30 auf, die den unteren Abschnitt der Kugel 23 aufnimmt. Die Bodenwandung des Lagers

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14 weist eine Ringnut 31 auf, welche den Kautschuk- oder Gummifederring 16 aufnimmt. Die Lagerschale 1*1 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, welches Stöße aufnehmen kann und elastische Eigenschaften hat, wie beispielsweise ein Fluor-Carbon-Kunststoff, Nylon, Polyolefin od. dgl. Alternativ kann die Lagerschale I¹I auch aus einem Metall, wie beispielsweise Stahl, hergestellt sein.

Die Lagerschale 14 weist einen zylindrischen Vorsprung 32 auf, der sich von einem mittleren Abschnitt der Bodenwandung der Lagerschale aus erstreckt und zwar durch eine kreisförmige Öffnung 33 in der Verschlußplatte 15 hindurch. Eine Bohrung 34 erstreckt sich durch diesen Vorsprung 32 hindurch und fluchtet mit dem flachen Boden 24 des Kugelendes 23 und ein Schmiernippel 35 ist in den Boden dieser Bohrung hineingeschraubt, um Schmiermittel zu den Lagerobecflächen der Lagerschalen und des Kugelendes zu fördern.

Beim Zusammenbau der Kugelgelenkbestandteile wird der Lagerring 13 zuerst in die Bohrung 18 eingesetzt. Der Schaft wird dann durch die Lagerschale 13 hindurch geführt und der benachbarte Abschnitt der Kugel 23 gleitet auf der Lagerwandung 29· Dann wird die Verschleißaufhollagerschale 14 in die Gehäusebohrung 17 eingesetzt. Der Kautschuk- oder Gummifederring 16 wird in die Nute 23 eingesetzt und die Verschlußplatte

15 wird in die Einsenkung 20 eingelegt. Die so zusammengebauten Bauteile werden dann im Gehäuse vorbelastet und zwar dadurch, daß eine axiale Kraft auf die Verschlußplatte 15 ausgeübt wird. Die auf die Verschlußplatte 15 einwirkende Kraft bewirkt, daß diese eine bestimmte Lage in der Einsenkung 23 einnimmt, um der Belastung zu widerstehen und die Lage der Verschlußplatte unter dieser Belastung in der Einsenkung ändert sich von der gestapelten oder zusammengebauten Höhe der Bauteile unter dieser Last. Dann wird der deformierbare Abschnitt 21 des Gehäuses, der die Verschlußplatte umgibt, radial eingedrückt

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und die Lippe 22 wird über den Umfang der Verschlußplatte umgedrückt.

Wenn die unter der gewünschten Vorbelastung zusammengebauten Bauteile sich im Gehäuse 11 befinden, flacht die Verschlußplatte 15 die Feder 16 in der Nute 31 ab und die Verschlußplatte liegt gegen die Verschleißaufhollagerschale 14 an. Unter diesen Umständen erstreckt sich der Vorsprung 32 über die Bodenfläche der Verschlußplatte hinaus, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Um eine leichte Ablesung zu ermöglichen, kann der Vorsprung 32 oder kann die gesamte Lagerschale 14 rot gefärbt sein oder mit einer anderen auffälligen Farbe.

Falls gewünscht, kann, wie Fig. 2 zeigt, der vorspringende Teil des Vorsprunges 32 eine Metall- oder Kunststoffkappe 36 mit Preßsitz oder Schnappsitz aufnehmen, wobei diese Kappe eine öffnung 37 aufweist, die frei den Schmiernippel 35 hat. Ein Wandabschnitt 38 umgibt den Umfang des Vorsprunges 32 und liegt gegen die Verschlußplatte 15 an. Wenn sich ein Verschleiß zwischen der Kugel 23 und den Lagerschalen 13 und 14 ausbildet, so drückt die Feder 16 die Lagerschale 14 nach oben in das Gehäuse hinein, fcib die Feder vollständig ausgedehnt ist, wie es Fig. 4 zeigt. In diesem Betriebszustand schneidet der Vorsprung 32 bündig mit der Verschlußplatte 15 ab und es kann sofort festgestellt werdeb, daß das Kugelgelenk verschlissen ist. Ehe jedoch dieser Zustand erreicht wird, wird durch das Zurückziehen des Vorsprunges 32 in die Bohrung 33 der Verschlußplatte 15 die Kappe 36 vom Vorsprung abgestreift oder freigegeben, da nämlich diese Kappe sich an der Verschlußplatte 15 abstützt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn also die Kappe 36 von dem Vorsprung 32 herunterfällt, so kann die Signalfarbe dieses Vorsprunges leicht festgestellt werden. Die Kappe 36 kann mit einer kontrastierenden Farbe gefärbt sein, wie beispielsweise grün.

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Die Kautschuk- oder Gummifeder 16 dient als Dichtung, die ' einen Eintritt von Schmutz in das Gehäuse 11 verhindert und sie verhindert ebenfalls das Austreten von Schmiermittel. Falls gewünscht, können die Lagerschalen 13 und I¹I in ihren Lageroberflächen 29 und 30 mit Nuten versehen sein, um das Schmiermittel vom Schmiernippel 35 über die gesamten Lageroberflächen hinweg zu verteilen.

Die Kautschuk- oder Gummifeder 16 kann durch eine Metallfeder ersetzt sein, wie es im Ausführungsbeispiel 10a in Fig. 5 gezeigt ist. Es ist ein metallischer Federteller oder eine konische Scheibe 38 vorgesehen, deren äußerer Umfang in einer Aussparung 39 in der Bodenwandung der Versehleißaufhollagerschale I¹Ia sitzt und deren innerer Umfang eine Schulter 40 an der Verschlußplatte 15a umgibt. Dieser Federteller 38 sorgt für eine Verschleißaufholbewegung der Lagerschale I¹Ia in der gleichen Weise wie die Kautschuk- oder Gummifeder 16.

Die Verschleißaufhollagerschale kann eine integrale Feder aufweisen, wie es bei dem Ausführungsbeispiel 10b von Pig. 6 gezeigt ist. Diese Figur zeigt eine Verschleißaufhollagerschale I¹Jb, die ähnlich den Lagerschalen I¹I und l*ia ist und diese Lagerschale weist einen integralen konischen Ring Ml auf, der frei in der Gehäuseeinsenkung 20 des Gehäuses 11 sitzt und der sich gegen die Abschlußplatte 15 anlegt. Ein Vorsprung 22, der dem Vorsprung 32 der Lagerschalen I¹I und I¹Ja entspricht, erstreckt sich durch eine Öffnung 33 in der Verschlußplatte. Ein Lagerschalenabschnitt 43 nimmt das untere Ende der Kugel 23 auf und ist in der Lageroberfläche mit Nuten versehen, um das Schmiermittel vom Nippel 35 aus zu verteilen. Das Kunststoffmaterial der Lagerschale 1Mb ist wenigstens im Ringabschnitt ¹Il elastisch. Wenn dieser konische Ringabschnitt kl durch die Platte 15 abgeflacht wird, so hat dieser die Neigung, einen konischen freien Zustand wieder einzunehmen. Dadurch wird die Lagerschale ^3 gegen die Kugel 23 gedrückt.

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und der Verschleiß wird aufgeholt. Wenn, wie bei den anderen Ausführungsformen, der Vorsprung 42 bündig mit der Platte 15 abschließt oder wenn er ausreichend zurückgezogen ist, um eine nicht dargestellte Kappe, die aufgepreßt ist, abzustreifen,
so wird eine Sichtanzeige für den Verschleiß im Gelenk gegeben, so daß dieses ausgetauscht werden kann, ehe Gefahrenzustande sich einstellen können.

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Claims

Patentansprüche

.. Kugelgelenk, dadurch gekennzeichnet, daß eine von außen sichtbare Verschleißanzeige vorgesehen ist.
2. Kugelgelenk mit einem Gehäuse und mit verschleißbaren Bauteilen im Gehäuse und mit Verschleißaufholeinrichtungen für diese Bauteile, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschleißanzeige vorgesehen ist, die von der Außenseite des Gehäuses lesbar ist.
3. Kugelgelenk mit einem Gehäuse,, einem Zapfen, der sich aus dem Gehäuse heraus erstreckt. Lagerschalen, welche den Zapfen im Gehäuse tragen und mit Verschleißaufholeinrichtungen, die die Lagerschalen zur Kompensation des Verschleißes verschieben, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung an der Lagerschale vorgesehen ist, der sich aus dem Gehäuse heraus erstreckt, um den Grad des Verschleißes anzuzeigen.
4. Kugelgelenk mit einem Gehäuse, einem Kugelzapfen mit einem Kugelende im Gehäuse und einem Schaft, der sieh aus dem Gehäuse heraus erstreckt, gekennzeichnet durch eine Lastaufnahmelagerschale im Gehäuse, die das Kugelende des Zapfens neben dem Schaft umgibt, eine Verschleißaufhollagerschale -im Gehäuse, die das freie Ende des Kugelendes umgibt, eine Feder, die die Verschleißaufhollagerschale zur Lastaufnahmelagerschale hin vorspannt, einen Vorsprung an der Verschleißaufhollagerschale, eine Verschlußplatte im Gehäuse, die die Bauteile bis zu einem vorbestimmten Grad vorbelastet, viobei sich der Vorsprung durch diese Verschlußplatte hindurch erstreckt, um die Lage der Verschleißaufhollagerschale im Gehäuse anzuzeigen und um dadurch eine Sichtanzeige für den Verschleißzustand der Teile im Gehäuse zu geben.

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5. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtanzeige ein Vorsprung an einem federbelasteten Lagerelement im Gelenk ist.
6. Kugelgelenk nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung eine Kappe trägt, die freigegeben wird, wenn ein Verschleiß im Kugelgelenk sich ausbildet.
7. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißanzeige sich durch ein Verschlußglied des Gehäuses hindurcherstreckt.
8. Kugelgelenk nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung eine lösbare Kappe trägt, die sich gegen den Verschluß abstützt.
9. Kugelgelenk nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mittels einer Platte verschlossen ist und daß der Vorsprung sich durch eine Öffnung in dieser Platte hindurcherstreckt .
10. Kugelgelenk nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß dieser Vorsprung einen Schmiernippel trägt.
11. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder ein Kautschuk- oder Gummi-O-Ring ist, der in einer Nute in der Verschleißaufhollagerschale sitzt und gegen die Verschlußplatte anliegt.
12. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder ein konischer Federteller ist, bei dem ein Umfang gegen die Verschleißlagerschale anliegt und der andere Umfang gegen die Verschlußplatte.

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13· Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung am Verschleißaufhollager eine Bohrung aufweist und daß ein Schmiernippel sich von diesem Vorsprung aus erstreckt.
14. Kugelgelenk nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen einen Schaft mit einer Kugel im Gehäuse aufweist, daß die Lagerschalen einen starren Lagerring aufweisen, der den
Teil der Kugel neben dem Schaft umgibt und einen Kunststofflagerring, der das freie Ende der Kugel aufweist und der den Vorsprung hat.
15. Kugelgelenk nach Anspruch Ik, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Vorsprung durch eine Verschlußplatte des Gehäuses hindurcherstreckt.
16. Kugelgelenk nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußscheibe ausreichend weit in das Gehäuse hineingedrückt ist, um eine gewünschte Vorbelastung für die Gelenkbestandteile im Gehäuse zu erzeugen.
17. Kugelgelenk nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißaufholeinrichtung integral mit den Lagerschalen
ausgebildet ist.
18. Kugelgelenk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die integrale Verschleißaufholeinrichtung ein geneigter konischer Rand an der Lagerschale ist.

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