DE2838745A1

DE2838745A1 - Kugelanlenkung

Info

Publication number: DE2838745A1
Application number: DE19782838745
Authority: DE
Inventors: Andre Chevallier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-08
Filing date: 1978-09-06
Publication date: 1979-03-22
Also published as: JPS5449439A; FR2402797A1; GB2003970A; IT1098816B; FR2402797B1; IT7827406A0; JPS629764B2; US4260275A

Description

PATE N TA N WA LT
HANS-JOACHIM KANTNER

DIPLOM-INGENIEUR _/ 6070 LANGEN. 4. $e._Vl, kV\*

DARMSTÄDTER STRASSE 8 TELEPHON: (06103) -J 30 29 Ktr./st

PATENTANWALTDIPU-NCH-U-KANTNEr · TELEGRAMM: KANTNERPATENTE

DAliUSTAHTfR STR B. 607 LANGEN/HESSEN LANGENHESSEN

Neue Telegrammanschrift: New telegram address:

Andre Chevallier
- COEENC LE HAUT -

LA TEONCHE - Isere
Frankreich.

Kugelanlenkung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelanlenkung und betrifft insbesondere eine Kugelanlenkung mit einem starren Käfig, in dem eine Lagerpfanne aus Kunststoffmaterial angeordnet ist, die eine auf einer Seite offene sphärische Aufnahme für einen Kugelkopf eines an dem den Käfig tragenden Bauteil für allseitige Verschwenkung anzulenkenden Bauteils bildet.

Bei bekannten Ausführungen von Kugelanlenkungen ist der Arbeitsaufwand für die Einführung des Kugelkopfes ins Innere der Lagerpfanne gleich dem,der für das Zurückhalten des Kugelkopfes in der Lagerpfanne erforderlich ist. Die Montage bietet Schwierigkeiten. Sie muß häufig von Hand und in einer unbequehmen Arbeitsstellung durchgeführt werden, während man für die Demontage im allgemeinen über eine Auflagefläche verfügt, um über eine Hebelwirkung das Herausziehen des Kugelkopfes zu erleichtern. Weiterhin erfordert die Einführung des Kugelkopfes im Zuge der Erstellung der Kugelanlenkung auf Seiten des Arbeiters eine erhebliche widerholte Kraftanstrengung.

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BANKKONTO: DRESDNER BANK AC. FRANKFURT AM MAIN NR 4-112 519 POSTSCHECKKONTO NR. 285560 FRANKFURT

Zur Vermeidung dieser Nachteile und Unbequehmlichkeiten ist es· bekannt, Kugelanlenkungen zu verwenden, die einen demontierbaren Stift oder Dübel aufweisen, der den Kugelkopf in der Lagerpfanne hält. Diese Art der Kugelanlenkung ist sehr kostspielig, und der Rückhaltestift bzw. -dübel kann erfahrungsgemäß leicht verlorengehen. Eine weitere bekannte Art von Kugelanlenkungen besteht darin, die Lagerpfanne in zwei relativ zueinander beweglichen Halbteilen auszubilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter möglichst weitgehender Vermeidung der Nachteile bekannter Ausführungen mit höchst einfachen und kostengünstigen Mitteln eine Kugelanlenkung zu schaffen, bei welcher der Kraftaufwand für die Einführung des Kugelkopfes in die Lagerpfanne vergleichsweise wesentlich reduziert ist, während der für das Herausziehen des Kugelkopfes erforderliche Arbeitsaufwand auf dem benötigten hohen Maß gehalten wird, dabei aber während der Demontage die Schwenkbeweglichkeit beider Teile und damit auch der sie tragenden Bauteile, wie beispielsweise eines Gestänges, erhalten bleibt.

Dies wird durch die Erfindung in überraschend einfacher Weise dadurch erreicht, daß bei einer Kugelanlenkung mit einem starren Käfig,in dem eine Lagerpfanne aus Kunststoffmaterial angeordnet ist, die eine auf einer Seite offene sphärische Aufnahme für einen Kugelkopf eines an dem den Käfig tragenden Bauteil für allseitige Verschwenkung anzulenkenden Bauteils bildet, die Lagerpfanne einstückig ausgebildet und zumindest mit ihrem die Einführöffnung für den Kugelkopf aufweisenden Bereich gegen eine elastische Rückstellkraft bezüglich der Wandungsinnenseite des starren Käfigs verschiebbar ist.·

Diese elastische Rückstellkraft kann gemäß einem untergeordneten Erfindungsgedanken durch die Lagerpfanne selbst aufbringbar sein.

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In erfinderischer Fortbildung dieses Erfindungsgedankens kann ferner die Außenoberfläche der Lagerpfanne aus Kunststoffmaterial Ausnehmungen und/oder Hinterschneidungen aufweisen, die einen flachen Rückwandbereich vom mit ihm über eine_ WandungsSchwächung zusammenhängenden Hauptbereich der Lagerpfanne trennen. Alternativ zu dieser Ausführungsform oder aber in Vervollständigung derselben kann je nach den konstruktiven Anforderungen und den materialmäßigen Gegebenheiten die Innenoberfläche der Lagerpfanne aus Kunststoffmaterial Ausnehmungen und/oder Hinterschneidungen aufweisen, die einen flachen Rückwandbereich vom mit ihm über eine Wandungsschwächung zusammenhängenden Hauptbereich der Lagerpfanne trennen. In beiden Fällen kann es zweckmäßig sein, wenn der ringförmige freie Randbereich des flachen Rückwandbereiches sich etwa napfförmig entgegen der Öffnungsrichtung der Einführöffnung für den Kugelkopf wegerstreckend gewölbt ist. Hierdurch wird nämlich eine besonders gute Rückstell- . wirkung für die Lagerpfanne erreicht, die allein aus deren Material resultiert.

Andererseits kann gemäß einem alternativen Erfindungsgedanken allerdings auch zwischen der rückwärtigen Oberfläche der Lagerpfanne und der rückwärtigen Innenoberfläche des Käfigs ein elastisches Organ angeordnet sein, welches eine Federkraftwirkung auf die sich ihm gegenüber abstützende Rückseite der Lagerpfanne ausübt. Dabei ist hervorzuheben, daß es im Rahmen der Erfindung durchaus möglich ist, die elastische Rückstellkraft durch kooperierende Kombination des Materials der Lagerpfanne mit einem zusätzlichen separaten Federungsorgan zu erzeugen.

Gemäß einem anderen untergeordneten Erfindungsgedanken kann zweckmäßig die sphärische Aufnahme in der Lagerpfanne einen einführöffnungsfernen Oberflächenbereich halbkugeliger Kontur aufweisen, wobei die Einführöffnung der Lagerpfanne einen im

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Vergleich, zum Durchmesser dieser Halbkugelkontur geringeren Durchmesser aufweist und gegenüber einer durch eine Einziehung. der Wandung des starren Käfigs begrenzten Öffnung angeordnet ist.

In erfinderischer Fortbildung dieses Gedankens können die Außenoberfläche der Lagerpfanne im Bereich von deren Einführöffnung und die Innenoberfläche des Käfigs im Bereich, von · dessen Öffnung jeweils komplementäre Kegelstumpfform aufweisen. Andererseits kann mit Vorteil die Einziehung der Käfigöffnung auch, durch, eine Umbördelung des umlaufenden Randes des zylindrischen Querschnitt aufweisenden Käfigs in eine Querebene gebildet sein.

Für besonders zweckmäßig wird es nach der Erfindung gehalten, wenn der Durchmesser des lösbar einführbaren und haltbaren Kugelkopfes zwischen dem Wert des Durchmessers der eingezogenen Käfigöffnung und dem des Durchmessers der Einführöffnung der Lagerpfanne liegt.

Ein weiterer übergeordneter Erfindungsgedanke ist auf ein Verfahren zur Erstellung einer Kugelanlenkung der beschriebenen Art unter Erzielung der "gleichfalls bereits beschriebenen Vorteile gerichtet und kennzeichnet sich dadurch, daß ein zylindrischer Käfig gefertigt und an einer Schub- oder Zugstange oder einem anderen mit einer Schwenkanlenkung zu versehenden Bauteil befestigt, ferner eine Lagerpfanne aus Kunststoffmaterial durch bäspielsweise Spritzgießen in einem Stück gefertigt und im Inneren des Käfigs in Arbeitsstellung, in der die Einführöffnung der Lagerpfanne mit einer Käfigöffnung ausgerichtet ist, gebracht und in dieser mit einem Freiheitsgrad für Axialverschiebung flächennormal zu diesen Öffnungen fixiert wird und daß der Kugelkopf des anderen für Schwenkbewegung .anzulenkenden Bauteils an die Begrenzung der Einführöffnung der Lagerpfanne angelegt und durch Aufbringung verhältnismäßig

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geringen Druckes dieser eine Axialverschiebung im Käfig vermittelt wird, während derer sich diese Einführöffnung spreizt, um den Kugelkopf passieren zu lassen.

In weiterer zweckmäßiger Fortbildung dieses Verfahrens kann die Lagerpfanne von der Rückseite des Käfigs her bis zur Anlage an einer Randeinziehung der Käfigöffnung in den Käfig eingeführt werden. Ferner kann mit Vorteil zur Fixierung der Lagerpfanne im Käfig der freie rückwärtige Endbereich seiner Wandung etwa in eine Querebene radial nach innen gebogen oder gebördelt werden, um eine ringförmige Widerlagerfläche für die Lagerpfanne zu bilden.

Andererseits kann es aber in manchen Fällen auch zweckmäßig sein, wenn die Lagerpfanne von der Vorderseite des Käfigs

her bis zur Anlage an einer Widerlagefläche in seinem rückwärtigen Bereich in den Käfig eingeführt und danach der vordere Bereich des Käfigs mit einer das Austreten der Lagerpfanne verhindernden Einziehung oder Verengung versehen wird.

In jedem Falle sieht ein anderer untergeordneter, auf die Vervollkommnung des Verfahrens nach der Erfindung gerichteter Gedanke vor, daß zumindest der vordere Randbereich der Wandung der Lagerpfanne durch Aufbringung eines etwa flächennormal zu deren Einführöffnung wirkenden Druckes gegen eine elastische Rückstellkraft in das Käfiginnere hinein verschoben und dadurch ein Spiel zwischen diesem vorderen Rand der Lagerpfannenwandung und dem Käfig geschaffen wird, welches ein Spreizen der Einführöffnung der Lagerpfanne ermöglicht, wenn der Kugelkopf des anderen für Schwenkbewegung anzulenkenden Bauteils auf die diese Einführöffnung begrenzenden Wandungsteile der Lagerpfanne gedrückt wird, die nach Passieren des Kugelkopfes dessen Hinterseite hintergreifen, während er in Anlage am Hinterbereich der sphärischen Aufnahme der Lagerpfanne kommt.

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Al

Zweckmäßig kann der Käfig am Ende einer Zug- oder Druckstange einer mittels Gestängeverbindung arbeitenden Betätigungsoder Steuereinrichtung befestigt werden.

Ein auf ein Verfahren zur Trennung einer Kugelanlenkung beschriebener Art gerichteter weiterer übergeordneter Erfindungsgedanke kennzeichnet sich dadurch, daß durch Aufbringung einer etwa flächennormal zur Einführöffnung der Lagerpfanne gerichteten Zugkraft auf den in der Lagerpfanne gehaltenen Kugelkopf der vordere Randbereich der Wandung der Lagerpfanne zwischen dem Kugelkopf und einem eingezogenen Wandungsbereich des die Lagerpfanne haltenden Käfigs zu einem Wulst zusammengedrückt und dadurch ein Widerstand gegenüber einem Entfernen des Kugelkopfes aus der Lagerpfanne geschaffen wird, der eine im Vergleich zur für das Einführen des Kugelkopfes in die Lagerpfanne erforderlichen Druckkraft wesentlich höhere Zugkraft erfordert. In jedem Falle ist es erfindungsgemäß möglich, daß der für das Einführen des Kugelkopfes in die Lagerpfanne erforderliche Kraftaufwand nach Wahl beliebig im Verhältnis zu dem für das' Herausziehen des Kugelkopfes erforderlichen Kraftaufwand bestimmt werden kann (beispielsweise 10/_o, 25^ oder 50$).

Im folgenden wird die Erfindung auch hinsichtlich weiterer untergeordneter Merkmale und durch diese vorteilhaft gelöster untergeordneter Aufgaben anhand einiger in den Zeichnungen lediglich schematisch dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele rein beispielweise näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig.1 einen Axialschnitt durch den Käfig und die Ausnehmungen bzw. Hinterschneidungen aufweisende Lagerpfanne nach der Erfindung vor der Montage der Lagerpfanne,

Fig.2 den mit der Lagerpfanne ausgerüsteten Käfig,

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Fig.3 die Stellung der Lagerpfanne bei Einführung des Kugelkopfes,

Fig.4 in der Darstellung gemäß Fig.3 entsprechender Darstellung die Kugelanlenkung nach der Erfindung in Arbeitsstellung,

Fig.5 in der Darstellung gemäß Fig.3 und 4 entsprechender Darstellung die Kugelanlenkung nach der Erfindung unter zum Zwecke des Trennens von Kugelkopf und Lagerpfanne auf den Kugelkopf aufgebrachter Zugwirkung,

Fig.6 eine Konstruktionsvariante des Käfigs,

Fig.7 eine Variante der Einrichtung zur Aufbringung der elastischen Rückstellkraft, und

Fig. 8 bis 10 jeweils ein anderes' Ausführungsbeispiel der Erfindung mit unterschiedlicher Ausführung von Lagerpfanne und/oder Käfig.

Fig.1 zeigt eine Schubstange oder ein Gestänge 1, an deren bzw. dessen Ende ein Käfig 2 in Form einer zylindrischen Kappe befestigt ist. Der Käfig ist zu seiner Hinterseite hin offen, während sein vorderer Rand eine Einschnürung aufweist, die durch einen kegelstumpfförmigen Bereich 5 gebildet ist. Eine aus Kunststoffmaterial gearbeitete Lagerpfanne ist dafür bestimmt, im Inneren des Käfigs angeordnet zu werden, und weist mehrere Bereiche bzw. Partien auf, nämlich

einen hinteren Bereich T₁

Ausnehmungen 8 und 9, die zwischen dem hinteren Bereich und dem zentralen Hauptbereich 10 vorgesehen sind, welcher die eigentliche Lagerpfanne bildet,

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eine sphärische Aufnahme 11, welche etwa in der Mitte des Zentralbereiches 10 angeordnet und zur Vorderseite hin außerhalb ihres größten Kugeldurchmessers offen ist.

Die Lagerpfanne 6 wird dadurch im Käfig in Arbeitsstellung gebracht, daß man sie von der offenen Rückseite 3 desselben in Axialrichtung, die durch den Pfeil 12 angedeutet ist, einführt, wobei die Abmessungen beider Bauteile so gewählt worden sind, daß sie deren präzise Zuordnung zueinander gestattet. Wenn der kegelstumpfförmige vordere Rand der Lagerpfanne 6 zur Anlage an dem konischen Bereich 5 des Käfigs reicht, reicht der hintere Rand 3 desselben über den Hinterbereich 7 der Lagerpfanne 6 hinweg.

Wunmehr wird der überstehende Bereich des Käfigs beispielsweise durch Kumpeln oder Umbördeln umgelegt, um ihn in eine Querebene zu bringen und eine Anlageiläche 3a für die Rückseite der Lagerpfanne zu bilden. Danach ist der mit der Lagerpfanne ausgerüstete Käfig fertig zur-Aufnahme eines Kugelkopfes (Fig.2).

Diese Ausführungsform ist wohlverstanden in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung gedacht, vielmehr können für das erfindungsgemäße Verfahren zur Erstellung einer Kugelanlenkung manche Abwandlungen bezüglich der Ausführung des Käfigs vorgesehen werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann beispielsweise der Käfig gemäß Fig.6 ausgeführt werden, und zwar durch rechtwinkliges Umbördeln des vorderen Randes 5a einer zylindrischen Kappe, um die vordere Einschnürung 4 zu bilden, oder aber man kann einen Käfig _mit vollwandigem Hinterteil verwenden, wobei der Kegelstumpfbereich 5 nach der Einführung der Lagerpfanne gebildet wird, und schließlich kann als Käfig ein Gußteil zur Verwendung kommen, wobei der Kegelstumpfbereich 5 durch Gießformen oder durch Verformung nach Einführung der Lagerpfanne oder durch Hinzu-

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fügung eines Tiefziehteils oder eines spanabhebend geformten Teils in Form eines kegelstumpfförmige Innenkontur aufweisenden Teils gebildet sein kann.

Ein in die Aufnahme 11 der Lagerpfanne 6 (Fig.3) einzuführender Kugelkopf 13 weist einen Durchmesser auf, der als Untergrenze zwischen dem Durchmesser der eingezogenen Einführöffnung 4 des Käfigs und als Obergrenze dem Durchmesser der Einführöffnung in die Aufnahme der Lagerpfanne liegen sollte.

Wenn man den Kugelkopf 13 in Axialrichtung, die durch den Pfeil 14 angedeutet ist, einschiebt, übt er somit eine Druckwirkung auf den vorderen Rand der Lagerpfanne aus. Der zentrale Hauptbereich ist aufgrund der Hinterschneidungen und Ausnehmungen der Kontur der Lagerpfanne in der Lage, sich weiter ins Käfiginnere hinein zu verschieben. Diese Versatzbewegung ermöglicht dem eingezogenen vorderen Rand der Lagerpfanne, längs des kegelstumpfförmigen Bereiches 5 des Käfigs zu gleiten. Das "Spiel", welches hieraus resultiert, und die Elastizität der Lagerpfanne ermöglichen es dem Kugelkopf 13, die Kontur der Eintrittsöffnung der Aufnahme derselben zu spreizen, wobei die diese Kontur bestimmende^Bereiche an einem größeren Durchmesser aufweisenden Bereich des Käfigs zur Anlage gebracht werden. Der Durchmesser der Eintrittsöffnung vergrößert sich so ausreichend, um die Passage des größeren Durchmesser aufweisenden Kugelkopfes freizugeben.

Insgesamt gesehen bewirkt der auf den Kugelkopf 13 aufgebrachte und von diesem weitergeleitete Axialdruck beim Einführungsvorgang ein axiales Ausweichen der Lagerpfanne, welches eine erleichterte radiale Verschwenkbewegung in Richtung der Pfeile 15 ermöglicht, die ihrerseits eine Reduzierung des für die Einführung des Kugelkopfes erforderlichen Arbeitsaufwandes gestattet.

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Nachdem der große Durchmesser des Kugelkopfes die Einführöffnung der Aufnahme 11 der Lagerpfanne 6 passiert hat, gelangen die Ränder 16 in ihre Ausgangsstellung zurück, während der Kugelkopf sich korrekt in seine Arbeitsstellung in der Lagerpfanne 6 aus Kunststoffmaterial begibt, was seiners-eits dazu führt, daß diese ihre ursprüngliche Form und ihre Ausgangsstellung im Inneren des Käfigs wieder einnimmt. Die auf diese Weise erzielte Kugelanlenkung ist in Fig.4 gezeigt, wo der Kugelkopf sich mit mehr als der Hälfte seiner sphärischen Oberfläche in Berührungskontakt mit der Lagerpfanne befindet.

Der Herausziehvorgang des Kugelkopfes ist in Fig.5 dargestellt. Wenn man in Richtung des Pfeiles 17 an dem Kugelkopf zieht, hebt sich dieser von der rückwärtigen Fläche der Aufnahme 11 ab. Sein großer Durchmesser übt eine Druckwirkung auf einen kleineren Durchmesser der Lagerpfanne, die sich nicht spreizen kann, weil sie durch die starren Wandungen des Käfigs 2 zurückgehalten wird, aus und drückt diesen zusammen. Das so zusammengedrückte Kunststoffmaterial tendiert, während der Kugelkopf seine Verschiebebewegung in der durch den Pfeil 17 angedeuteten Richtung .durchmacht, dazu, in der Zone der Öffnung des Käfigs aufgrund der elastischen Deformierung der Lagerpfanne einen leichten Wulst 18 zu bilden. Der für das Herausziehen des Kugelkopfes erforderliche Arbeits- bzw. Kraftaufwand ist somit erheblich größer als der für das Einführen des Kugelkopfes in die Lagerpfanne erforderliche Druck.

Lediglich zur Verdeutlichung der Anwendungsweise einer erfindungsgemäßen Kugelanlenkung und der mit dieser beispielsweise zu beherrschenden Kräfteverhältnisse sei hier erwähnt, daß die Kugelanlenkung nach der Erfindung au dem Schaltgestänge eines Getriebes eines Automobils oder dergleichen vorgesehen sein kann. Der für das Einführen des Kugelkopfes aufzubringende Druck liegt dann beispielsweise bei etwa

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8 bis 15 daN (Dekanewton) was dazu führt, daß die Montage leicht und bequem durchführbar ist. Diese Anlenkung ist demontierbar, aber der für das Herausziehen des Kugelkopfes erforderliche Kraftaufwand ist gleich oder größer als 50 daN. Es sind bereits Teste durchgeführt worden, welche gezeigt haben, daß die Anlenkung ohne-Änderung ihrer Eigenschaften mindestens 10 Demontagen auszuhalten in der Lage ist, was für den vorliegend dargestellten Anwendungsfall in Verbindung mit einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges mehr als ausreichend ist.

Es ist ersichtlich, daß man, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, auch die Einrichtung für die Aufbringung der elastischen Rückstellkraft auf die Rückseite der Lagerpfanne modifizieren kann. In Fig.7 ist ein bevorzugtes· Beispiel einer solchen Abwandlungsform gezeigt, bei welcher eine Lagerpfanne ohne Ausnehmungen oder Hintersehneidungen irgendwelcher Art zur Verwendung kommt, v/elcher jedoch eine elastische .Federtellerscheibe beispielsweise der unter der Bezeichnung "Belleville" bekannten Art zugeordnet ist, wobei diese Federtellerscheibe 19 zwischen der Rückseite der Lagerpfanne 6 und den eingezogenen Rändern 3a des Käfigs angeordnet ist. Diese Federtellerscheibe bildet eine Flachfeder, welche die Verschiebung der Rückseite der Lagerpfanne ermöglicht, welch letztere bei diesem Ausführungsbeispiel keiner Verkürzung ihrer Gesamtlänge unterworfen ist, sondern deren Rückseite hier auf einem elastischen Organ aufliegt.

Die Federtellerscheibe vom "Belleville" -typ kann auch ersetzt werden durch eine Wellenscheibe oder durch eine Flügelscheibe oder eine Scheibe aus Kautschuk oder jedem anderen elastischen Material, wobei diese Scheibe einstückig mit oder unabhängig von der Lagerpfanne aus Kunststoffmaterial sein kann, welche auf diese Weise jedoch in jedem Falle so gehalten ist, daß sie sich im Inneren des Käfigs verschieben kann.

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Weiterhin ist es verständlich, daß bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung durchaus mit Vorteil die durch besondere Ausnehmungen bzw. Hinterschneidungen des Kunststoffmaterials erbrachte Elastizität nLt der Elastizität des eigenständigen Federorgans, beispielsweise der Federtellerscheibe, kombiniert werden kann, um den für das Einbringen des Kugelkopfes in seine Arbeitsstellung erforderlichen Druck auf ein Minimum zu reduzieren, ohne jedoch den für das Herausziehen des Kugelkopfes erforderlichen Kraftaufwand zu verringern.

In Fig.8 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher zwar auch die Lagerpfanne 6 dafür dient, die elastische Rückstellkraft aufgrund der Eigenelastizität ihres Materials aufzubringen, wobei jedoch anders als beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 bis 5 diese elastische Rückstellkraft überhaupt nicht oder zumindest doch im wesentlichen nicht durch Verformung der den/ninteren Bereich der Lagerpfanne 6 bildenden Bereich 7 mit dem zentralen Hauptbereich verbindenden Lappenbereiche erbracht wird, wie in Fig.3 beispielsweise dargestellt, · sondern durch den·hinteren Bereich 7 der Lagerpfanne 6 selbst, der sich nach hinten hin etwa napfförmig wegwölbend ausgebildet ist und bei Ausübung von Druck von der Einführungsöffnung der Lagerpfanne 6 her sich elastisch verformt und durchfedert. Es ist ersichtlich, daß bei diesem Ausführungsbeispiel auch in der gleichen Weise das Spiel für die Verschiebebewegung der Lagerpfanne 6 in Axialrichtung nicht durch die Verbindungslappenbereiche auf Höhe der Hinterschneidungen bzw. Ausnehmungen erbracht wird, sondern durch die gewölbte Ausführung des Hinterbereiches 7 der Lagerpfanne 6.

Hervorzuheben ist im übrigen, daß nicht nur Ausnehmungen von der Außenseite der Lagerpfanne 6 her vorgesehen sein müssen, um zu ausreichenden Wandstärkenschwächungen der Lagerpfanne zu führen, die eine elastisch federnde Verformung

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dieser Bereiche ermöglichen, sondern auch von der Innenseite der Lagerpfanne her bei den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils eine Ausnehmung 8 vorgesehen ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Pig.9 ist diese von der Innenseite her kommende Ausnehmung beachtlich ausgedehnt, während von der Außenseite her keine Ausnehmung bzw. Hinterschneidung vorhanden ist. Der Verschiebevorgang der Lagerpfanne 6 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel unter der Wirkung aufgebraäiten Druckes dadurch, daß sich der hinterste lappenförmige Bereich 7 derselben in den Raum der Ausnehmung 8 hineinverschwenkt und gleichzeitig zur Mittelachse hin verschiebt. Hieedarch wird für die Verschiebung der Lagerpfanne im Käfig 2 ausreichendes Spiel frei.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Pig.10 ist eine Kombination zwischen den Ausführungen gemäß Pig.8 und 9 getroffen, welche für eine Käfigausführung besonders geeignet ist, deren Rückwandbereich geschlossen ist, so daß die Lagerpfanne 6 von vorn in den Käfignapf eingeschoben wird und dessen vordere Randbereiche 5 erst nach dem Einschieben der Lagerpfanne zu einem etwa kegelstumpfförmigen Gebilde verformt werden. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Pig.8 die Lappen la. stützen sich beim Ausführungsbeispiel gemäß Pig.10 die Lappen 7b gegenüber der (hier allerdings geschlossenen) Rückwand 3b des Käfigs 2 ab und federn bei Aufbringung von Druck auf die Lagerpfanne 6 in der gleichen Weise durch" und in die von der Innenseite her kommende Ausnehmung 8 hinein, wie das im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Pig.9 bereits beschrieben ist.

Unter den aufgabengemäß zu erzielenden Vorteilen der Erfindung sind folgende wesentliche Eigenschaften besonders hervorzuheben:

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Die Einfachheit und Leichtigkeit der Montage der Kugelanlenkung, wobei diese Montage lediglich eine im übrigen auch noch wunschweise wählbare reduzierte Druckwirkung erfordert,

der gute Halt der Anlenkung unter diversen Belastungen, denen sie ausgesetzt werden kann, wobei dieser gute Halt einerseits durch das Fehlen äußerer Hilfsbauteile am Käfig und andererseits durch den Widerstand des Kugelkopfes gegenüber der Abziehbewegung ermöglicht wird, im übrigen jedoch dieser Kugelkopf stets demontierbar bleibt,

der erheblich verringerte Gestehungspreis für eine Kugelanlenkung dieser Qualität, wobei hervorzuheben ist, daß der Arbeitsaufwand für die Herstellung des Käfigs, für das Einbringen der (beispielsweise als Gießling ausgebildeten) Lagerpfanne, die Herstellung der rückwärtigen peripheren Anlageverbindung der Lagerpfanne sehr einfach sind und vollständig automatisiert werden können, und daß weiterhin der vom Arbeiter, welcher den Kugelkopf zu montieren hat, aufzubringende Kraftaufwand besonders gering ist, wodurch Ermüdungserscheinungen wesentlich reduziert werden.

Obgleich die Erfindung vorstehend anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert wurde, ist sie doch nicht auf diese bechränkt, vielmehr stehen dem Fachmann vielfältige Möglichkeiten offen, sie durch andere Kombination ihrer Merkmale oder deren Austausch gegen gleichwertige Mittel an die jeweiligen konstruktiven und insbesondere materialmäßigen und fertigungstechnischen Gegebenheiten und die Forderungen des jeweiligen Einsatzfalles anzupassen, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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-Iff-

Leerseite

Claims

PATENTANWALT
HANS-JOACHIM KANTNER

DIPLOM-INGENIEUR 6070 LANGEN, 7. August 1978

DARMSTÄDTER STRASSE 8 TELEPHON: (06I03) 23029 Ktr./st

PATENTANWALTDIPU-NCH-U-KANTNEr · TELEGRAMM: KANTNERPATENTE

DARMSTADTER STR.8. 607LANCEN/HESSEN LANGENHESSEN

Neue Tebgrammanschrift: New telegram address;

Ansprüche

M.))Kugelanlenkung mit einem starren Käfig, in dem eine Lagerpfanne aus Kunststoffmaterial angeordnet ist, die eine auf einer Seite offene sphärische Aufnahme für einen Kugelkopf eines an dem den Käfig tragenden Bauteil für allseitige Verschwenkung anzulenkenden Bauteils bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerpfanne (6) einstückig ausgebildet und zumindest mit ihrem die Einführöffnung für den Kugelkopf (13) aufweisenden Bereich (10) gegen eine elastische Rückstellkraft bezüglich der Wandungsinnenseite des starren Käfigs (2) verschiebbar ist.
2.) Kugelanlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Rückstellkraft durch die Lagerpfanne (6) selbst aufbringbar ist.
3.) Kugelanlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenoberfläche der Lagerpfanne (6) aus Kunststoffmaterial Ausnehmungen und/oder Hinterschneidungen (9) aufweist, die einen flachen Rückwandbereich (7) vom mit ihm über eine Wandungsschwächung zusammenhängenden Hauptbereich (10) der Lagerpfanne (6) trennen.

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BANKKONTO: DRESDNER BANK AG. FRANKFURT AM MAIN NR 4-112 519 POSTSCHECKKONTO NR. 285560 FRANKFURT
4.) Kugelanlenkung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche der Lagerpfanne (6) aus Kunststoffmaterial Ausnehmungen und/oder Hinterschneidungen (8) aufweist, die einen flachen Rückwandbereich (7) "vom mit ihm über eine WandungsSchwächung zusammenhängenden Hauptbereich (10) der Lagerpfanne (6) trennen.
5.) Kugelanlenkung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, ■daß der ringförmige freie Randbereich (7a bzw. 7b) des flachen Rückwandbereiches (7) sich etwa napfförmig entgegen der Öffnungsrichtung der Einführöffnung für den Kugelkopf (13) wegerstreckend gewölbt ist.
6.) Kugelanlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der rückwärtigen Oberfläche der Lagerpfanne (6) und der rückwärtigen Innenoberfläche des Käfigs (2) ein elastisches Organ (19) angeordnet ist, welches eine Federkraftwirkung auf die sich ihm gegenüber abstützende Rückseite der Lagerpfanne (6) ausübt.
7.) Kugelanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Aufnahme (11) in der Lagerpfanne (6) einen einführöffnungsfernen Oberflächenbereich halbkugeliger Kontur aufweist und daß ihre Einführöffnung einen im Vergleich zum Durchmesser dieser Halbkugelkontür geringeren Durchmesser aufweist - und gegenüber einer durch eine Einziehung (5. bzw. 5a) der Wandung des starren Käfigs (2) begrenzten Öffnung angeordnet ist.
8.) Kugelanlenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenoberfläche der Lagerpfanne (6) im Bereich von deren Einführöffnung und die Innenoberfläche des Käfigs (2) im

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Bereich von dessen Öffnung jeweils komplementäre Kegelstumpfform aufweisen.
9·) Kugelanlenkung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Einziehung der Käfigöffnung durch eine ümbördelung (5a) des umlaufenden Randes des zylindrischen Querschnitt aufweisenden Käfigs (2) in eine Querebene gebildet ist.
10.) Kugelanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des lösbar einführbaren und haltbaren Kugelkopfes (13) zwischen dem Wert des Durchmessers der eingezogenen Käfigöffnung und dem des Durchmessers der Einführöffnung der Lagerpfanne (6) liegt.
11.) Verfahren zur Erstellung einer Kugelanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet', daß ein zylindrischer Käfig (2) gefertigt und an einer Schub- oder Zugstange (1) oder einem anderen mit einer Schwenkanlenkung zu versehenden Bauteil befestigt, ferner eine Lagerpfanne

durch
(6) aus Kunststoffmaterialvbeispielsweise Spritzgießen in einem Stück gefertigt und im Inneren des Käfigs (2) in Arbeitsstellung, in der die Einführöffnung der Lagerpfanne (6) mit einer Käfigöffnung ausgerichtet ist, gebracht und in dieser mit einem Freiheitsgrad für Axialverschiebung flächennormal zu diesen Öffnungen fixiert wird und daß der Kugelkopf (13) des anderen für Schwenkbewegung anzulenkenden Bauteils an die Begrenzung der Einführöffnung der Lagerpfanne (6) angelenkt und durch Aufbringung verhältnismäßig geringen Druckes dieser eine Axialverschiebung im Käfig (2) vermittelt wird, während derer sich diese Einführöffnung spreizt, um den Kugelkopf (13) passieren zu lassen.
12.) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerpfanne (6) von der Rückseite des Käfigs (2) her bis zur Anlage an einer Randeinziehung (5 bzw. 5a) der Käfigöffnung in den Käfig (2) eingeführt wird.

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13.) Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixierung der Lagerpfanne (6)im Käfig (2) der freie rückwärtige Endbereich (3) seiner Wandung etwa in eine Querebene radial nach innen gebogen oder gebördelt wird, um eine ringförmige Widerlagerfläche (3a) für die Lagerpfanne (6) zu bilden.
14.) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerpfanne (6) von der Vorderseite des Käfigs (2) her bis zur Anlage an einer Widerlagerfläche (3a bzw. 3b) in seinem rückwärtigen Bereich in den Käfig (2) eingeführt und danach der vordere Bereich des Käfigs (2) mit einer das Austreten der Lagerpfanne (6) verhindernden Einziehung oder Verengung (5) versehen wird.
15.) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der vordere Randbereich der Wandung der Lagerpfanne (6) durch Aufbringung eines etwa flächennormal zu deren Einführ öffnung wirejknden Druckes gegen eine elastische Rückstellkraft in das Käfiginnere hinein verschoben und dadurch ein Spiel zwischen diesem vorderen Rand der Lagerpfannenwandung und dem Käfig (2) geschaffen wird, welches ein Spreizen der Einführöffnung der Lagerpfanne (6) ermöglicht, wenn der Kugelkopf (13) des anderen für Schwenkbewegung anzulenkenden Bauteils auf die diese Einführöf-fnung begrenzenden Wandungsteile der Lagerpfanne (6) gedrückt wird, die nach Passieren des Kugelkopfes (13)'dessen Hinterseite hintergreifen, während er in Anlage am Hinterbereich der sphärischen Aufnahme (11) der Lagerpfanne (6) kommt.
16.) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2) am Ende einer Zug- oder Druckstange (1) einer mittels Gestängeverbindung arbeitenden Betätigungs- oder Steuereinrichtung befestigt wird.

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17·) Verfahren zur Trennung einer Kugelanlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch Aufbringung einer etwa flächennormal zur Einführöffnung der
Lagerpfanne (6) gerichteten Zugkraft auf den in der Lagerpfanne (6) gehaltenen Kugelkopf (13) der vordere Randbereich der Wandung der Lagerpfanne (6) zwischen dem Kugelkopf (13) und einem eingezogenen Wandungsbereich (5 bzw. 5a) des die Lagerpfanne (6) haltenden Käfigs (2) zu einem Wulst (18) zusammengedrückt und dadurch ein Widerstand gegenüber einem •Entfernen des Kugelkopfes (13) aus der Lagerpfanne (6) geschaffen wird, der eine im Vergleich zur für das Einführen des Kugelkopfes (13) in die Lagerpfanne (6) erforderlichen Druckkraft wesentlich höhere Zugkraft erfordert.

Pat entanwalt

009812/0829