DE2410032A1

DE2410032A1 - Elastisches kugelgelenk

Info

Publication number: DE2410032A1
Application number: DE2410032A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Bauer
Original assignee: Phoenix Gummiwerke AG
Current assignee: Phoenix AG
Priority date: 1974-03-02
Filing date: 1974-03-02
Publication date: 1975-09-11

Description

Elastisches Kugelgelenk Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Eugelgelenk, bei dem zwischen einem im wesentlichen kugeligen zur Befestigung dienenden Innenteil und einem im wesentlichen hohlkugeligen ebenfalls zur Befestigung dienenden Außenteil, das in radialer Ebene in der Mitte geteilt ist, eine kugiwandförmige vorspannbare Gummischicht beidseitig angehaftet angeordnet ist und wobei die Qummischicht unter der radialen Teilung des Außenteils im spannungsfreien Zustand eine V-förmige umlaufende Nut aufweist.
Elastische Kugelgelenke der vorstehenden Bauart finden vielseitige Anwendung im Bau von Maschinen, Kraftfahraugen, Schiffen und anderen Aggregaten. Sie dienen zur gelenkigen Verbindung von verschiedenen Maschinenteilen und ermöglichen eine spezielle Kraftübertragung, in denen das Kugelgelenk Mittler ist. Derartige Kugelgelenke können beträchtliche Größenunterschiede aufweisen. Sie haben den Vorteil einer langen Lebendauer und einer dauerhaften Wartungsfreiheit. Die Winkelausschläge können Je nach Bauart und Verformbarkeit der Gummischicht bis zu 200 betragen. Hierbei ist die Vorspannung der Gu ischicht beim Einsetzen des Kugelgelenkes von Bedeutung, sie muß für den speziellen Anwendungsfall Berücksichtigung finden.
Kugelgelenke dieser Art insbesondere bei größeren Abmessungen sind gewichtsmäßig verhältnismäßig schwer, da die der Gul ischicht benachbarten Teile aus dicken Metallteilen bestehen. Diese mit dem Gummi in Verbindung stehenden Metallteile sind außerdem auch noch verhältnismäßig kostspielig, da sie Qesenkschmiedeteile sind, oder in spanabhebender Bearbeitung hergestellt werden müssen. Tiefgezogene Metallteile können für diesen Zweck nur in A;usnahmefällen Verwendung finden.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei den technisch in vieler Hinsicht nahezu unentbehrlichen elastischen Kugelgelenk den Aufwand für die der Gummischicht benachbarten Metallteilen wesentlich herabzusetzen, dabei sollen die bisherigen Vorteile unverändert erhalten bleiben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem eingangs umrissenen Kugelgelenk erfindungsgemäss vorgesehen, dass das am Gummi angehaftete kugelige Innenteil und Aussnteil aus zähhartem Kunststoff besteht und das Innenteil an der zur Kraftübertragung dienenden Innenfläche mit einer festhaftenden Metallhülse verbunden ist und das hohlkugelig Aussenteil von einer Vorspannhülse umgeben ist1 die in radial geteilter Form angehaftet oder in radial durch-gehender Form ungehaftet ist.
Bei diesen Erfindungsgedanken kommt es auf die gleichzeitige Anwendung von zähharten Kunststofftypen in Verbindung mit der Metallverstärkung auf der Innen- und Aussenseite wesentlich an. Es ist zwar bei elastischen Lagern bekannt dass die mit den Gummi haftend in Verbindung stehenden Teile durch Kunststoff ersetzt werden können. Hierbei ist jedoch nicht berücksichtigt, dass diese Kunststoffe zähharten Charakter und hohe Strukturfestigkeit aufweisen müssen, un den Anfordorungen in erster Näherung genügen zu können Dennoch reichen auch zähharte Kunststoffe für vollwertige elau stipohe Lager allein noch nicht aus1 da die am Kunststoff angreifenden, die Kraft übertragenden Befestigungsteile Verschiebungen erlauben. Dies ist zum Teil auf den kalten Fluss des zähharten Kunststoffes zurückzuführen.
So führt zum Beispiel eine Schraubverspannung, die ssnmittelbar an den Kunststoff angreift, bei einer Dauerbelastung zu einer Lockerung.
Diese Schwierigkeit wird durch die Zwischenschaltung einer angehafteten Metallplatte vermieden0 Diese Platte sollte mit der ganzen Fläche mit dem Kunststoff in Verbindung stehen Mit Rücksicht auf die leichte Verformbarkeit des zähharten Kunststoffes im Spritzgussverfahren kann auch die Metallplatte unterschiedliche und eine der Befestigung angepasste Gestaltung aufweisen.
Als zähharter Kunststoff kommen Polyamid 6 und Polyamid 12 in Betrachte Bevorzugt sind jedoch thermoplastische Polyester und Polyacetale. Um deren Festigkeit zu steigern, können diese zusätzlich mit Glasfasern oder anderen dehnungsarmen Fasermaterialien verstärkt sein.
Bei der Auswahl des Kunststoffes ist auch auf die thermische Unempfindlichkeit und den AusdehnungJkoeffizienten zu achten. Die Innen- und Aussenteile aus zähhartem Kunststoff sind mit hoher dynamischer Festigkeit her stellbar. Sie besitzen ausserdem ein niedriges Gewicht Durch eine Verminderung des Kostenaufwandes und einer Verringerung des Gewichtes wird ein erheblich verbreiterter Anwandungsbereich erschlossen.
Wenn die radial geteilte Aussenhülse mehrere axial verlaufende Unterbrechungen aufweist1 kann auch zasXtzlich eine radiale Vorspannung vorgenommen werden. Die Innen- und Aussenhülsen können mit Löchern versehen sein, um dadurch eine weitere Unterstützung für die Haftung zu erreichen.
Die Erfindung wird in Verbindung mit mehreren Abbildungen beispielsweise beschrieben: Die Abbildungen zeigen zwei Querschnitte und eine axiale Draufsicht zu drei verschiedenen Kugelgelenkausführungsformen. Bei den Abb. i und 2 sind die unteren Hälften der Kugelgelenke in ungespanntem, die obere Hälfte in vorgespanntem Zustand dargestellt.
Nach Abb. 1 ist das wesentliche Teil des Kugelgelenkes aus einem Kugelschalenteil 1 aus Gummi gebildet, das auf dem radialen Umfang eine Aussparung 2 aufweist. Auf der Innen- und Außenseite dieses Gummikörpers sind festhaftend angeordnete kugelige bzw. hohlkugelige Kunststoffformteile 3 und 4 angeordnet. Das äußere Kunststoffteil 4 ist in der Fuge 2 ebenfalls über den ganzen radialen Umfang geteilt. An der Außenseite ist das hohlkugelige Teil 4 mit 2 angehafteten Metallringen 5 und 6 versehen. Diese greifen an den äußeren Rändern um die Stirnseiten des hohlkugeligen Teils 4 herum. Das kugelige Teil 3 ist auf der Innenseite mit einer festhaftend angeordneten Hülse 7 aus Metall verbunden. An dieser Hülse greifen die in das Kugelgelenk eingeleiteten Kräfte an. Die Hülse 7 kann verschiedenartig gestaltet sein. In der oberen Hälfte der Abb. 1 sind das hohlkugelige Teil 4, der kugelschalenförmige Gummikörper 1 und die Metallringe 5 und 6 axial zusammengepreßt, so daß der Gummikörper 1 unter Vorspannung gelangt. Diese Vorspannung ist durch ein Gelenkteil 8 in Verbindung mit einem Spannring 9 bewirkt. In das Gelenkteil 8 werden die Kräfte eingeleitet.
Abb. 2 ist gegenüber Abb. 1 dadurch unterschiedlich, daß der Metallring 10 keine Haftung zum hohlkugeligen Teil 11 aufweist. Die Vorspannung im Gummikörper 12 wird dadurch erreicht, daß der Ring 10 an einer Stirnseite nach Vorspannung durch eine geeignete Vorrichtung umgebördelt wird.
Dies ist bei 13 verdeutlicht zum Ausdruck gebracht.
Die Gummikörper 1 und 12 sind an den äußeren Rändern so gestaltet, daß sie eine erhöhte Spitzenspannung infolge der Vorspannung ohne Schwierigkeiten aufnehmen können.
Die Abb. 3 weist gegenüber der Abb. 2 insofern eine Besonderheit auf, als der Mantel 14 radial aufgeteilt ist, so daß eine radiale Vorspannung in dem Gummikörper hineingebracht werden kann.

Claims

Ansprüche

s Elastisches Kugelgelenk, bei dem zwischen einem im wesentlichen kugeligen zur Befestigung dienenden Innenteil und einem im wesentlichen hohlkugeligen ebenfalls zur Befestigung dienenden Außenteil, das in radialer Ebene in der Mitte geteilt ist, eine kugelwandförmige vorspannbare Guzslschicht beidseitig angehaftet angeordnet ist und wobei die Gummischicht unter der radialen Teilung des Außenteils im spannungsfreien Zustand eine V-förmige umlaufende Nut aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das al Gummi angehaftete kugelige Innenteil (3) und Außenteil (4,11) aus zähbartem Kunststoff besteht und das Innenteil (3) an der zur Kraftübertragung dienenden Innenfläche mit einer festhaftenden Metallhülße (7) verbunden ist und das hohlkugelige Außenteil(4,11) von einer Vorspannungshülse (5,6,10,i4) umgeben ist, die in radial geteilter Form angehaftet oder in radial durchgehender Form ungehaftet ist.
2.) Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile(3,4,1I) mit Fasermaterial verstärkt sind.
3.) Gelenk nachdXRsprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als KunststoffPolyester oder Polyacetal verwendet wird.
4.) Gelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radial geteilte Außenhülse (14) mehrere axiale Unterteilungen aufweist.
5.) Gelenk nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenhülsen (7,5,6,10,14) mit Durchbrechungen versehen sind.