DE2942800C2 - Kugelgelenk, insbesondere zur Anlenkung von Gasfedern an zugehörige Geräteteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Kugelgelenk ist aus der GB-PS 3 23 976 und aus der GB-PS 6 67 073 bekannt Bei dem bekannten Kugelgelenk sind an der Außenseite der Kugelpfanne Lösehebel abgestützt, welche an mittlerer Stelle ihrer Länge je ein Durchtrittsloch aufweisen und in diesem Durchtrittsloch je einen Teil der C-förmigen Federklammer aufnehmen, und zwar einen nahe dem Übergang von der jeweiligen Klaue zu dem Rücken gelegenen Teil der Federklammer. Im normalen Betriebszustand sind die Lösehebel an die Kugelpfanne beigeklappt, im wesentlichen parallel zu der Achse des Kugelkopfeinführungskanals. Durch Umklappen der Lösehebel um ca. 90° können die Klauen innerhalb der Klauendurchtrittsschlitze aus dem Eingriffsbereich mit dem Kugelkopf zurückgezogen werden, so daß der Kugelkopf eingeführt und entnommen werden kann. Will man also bei der Montage den Kugelkopf in die Kugelpfanne einführen, so ist es notwendig, die Lösehebel um 90" zu verschwenken, danach den Kugelkopf durch den Kugelkopfeinführungskanal zu der Lagerfläche hinzuführen und schließlich die beiden Lösehebel wieder zurückzustellen in die an die Achse des Kugelkopfeinführungskanals im wesentlichen parallel beigeklappte Stellung, in der die Klauen den Kugelkopf untergreifen. Wollte man versuchen, Kugelkopf und Kugelpfanne zusammenzuführen, ohne vorher die Lösehebel umzuklappen, so würde dies — wenn überhaupt möglich — einer großen Axialkraft bedürfen, weil wegen der Orientierung der Klauen und der ihnen anliegenden Flächen der (Cugel pfanne eine Spreizwirkung im wesentlichen nur von dem Kugelkopfscheitel ausgehen könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kugelgelenk gattungsgemäßer Art das Einführen des Kugelkopfes in die mit der Federklammer vormontierte Kugelpfanne ohne zusätzliche Manipulationen an der Federklammer bei- geringem Einführungswiderstand durch einfaches Zusammenstecken der Teile möglich zu machen. Daboi soll die Gefahr eines Umbiegens der

ίο Klauenenden in Einschubrichtung ausgeschaltet jein. Ferner soll eine Kontrollmöglichkeit für den ordnungsgemäßen Zusammenbau des Kugelgelenks gegeben sein. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Ausbildung des Kugelgelenks nach dem kennzeichnenden Teil des AnspDichs 1 vorgeschlagen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird durch die Spreizkeilwirkung eine druckknopfartige Montage mit geringer Axialkraftanwendung ermöglicht, wobei keine Verbiegungsgefahr für die Federklammer und keine Verkratzungsgefahr für den Kugelkopf besteht, auch wenn dieser nicht gehärtet ist Gleichwohl ist durch die Wechselwirkung der Federklammer mit den kanalartig geschlossenen Klauendurchtrittsschlitzen ein hoher Ausziehwiderstand gegen Ausziehen des Kugelkopfes aus der Kugelpfanne gegeben.

Die Kontrollmöglichkeit für den ordnungsgemäßen Zusammenbau ergibt sich aus der Beobachtung der Lage des Rückens der Federklammer relativ zu den Sei- tenflächen der Nut

Aus der DE-GM-Schrift 19 12 738 ist ein Kugelgelenk bekannt, bei dem auf Lösehebel zum Auslenken der Klauen aus dem Eingriff mit dem Kugelkopf verzichtet ist Dabei läuft eine C-förmige Federklammer mit ihrem Rücken auf der Außenseite der Kugelpfanne über den Scheitelbereich der Lagerfläche und durchsetzt mit ihren Klauen randseitig offene Schlitze der Kugelpfanne, um den Kugelkopf zu übergreifen. Es ist dabei nicht zu erkennen, ob die Federklammer an der Kugelpfanne durch einen Niet vorfixiert wird oder ot die Federklammer erst nach dem Einführen des Kugelkopfes in die Kugelpfanne angebracht wird. Wegen der randseitigen öffnung der Schlitze läßt sich ein ausreichender Auszugswiderstand allenfalls durch vergrößerte Spannkraft der C-förmigen Federklammer erreichen; dies dürfte es aber bei den gegebenen geometrischen Verhältnissen schwierig machen, den Kugelkopf nach erfolgter Vormontage der Federklammer auf die Kugelpfanne in letztere druckknopfartig einzuführen.

Durch die Maßnahme des Anspruchs 2 wird erreicht daß die Federklammer im vormontierten Zustand eine definierte Lage gegenüber der Kugelpfanne einnimmt DadiTch ist sichergestellt, daß der Kugelkopf bei der Montage die Federklammer in einer solchen Lage an trifft, daß die Abspreizung der Klauenenden voneinan der zustande kommt und keine Verbiegung der Federklammer eintreten kann.

Die Figuren erläutern die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Kugelpfanne, teilweise geschnitten;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Kugelpfanne, wobei einige Teile zur klareren Darstellung weggebrochen sind;

F i g. 3 eine Seitenansicht senkrecht zu derjenigen der Fi

F i g. 4 einen Schnitt durch die Kugelpfanne mit eingesetzter Federklammer, welcher die Achse des Kugel-

kopfeinführungskanals enthält und durch die Klauendurchtrittsschliize hindurchgeht;

Fig.5 einen Schnitt entsprechend demjenigen der F i g. 4 nach Einsetzen des Kugelkopfs und

Fig.6 einen Schnitt entsprechend dem Teilschnitt aus F i g. 2 bei eingesetzter Federklammer.

Die Kugelpfanne des Ausführungsbeispiels kann aus irgendeinem festen Material mit vernünftiger Haltbarkeit bestehen, ist aber bevorzugt aus einem geeigneten, harten, formbaren Polymermaterial (KunststoffJ, beispielsweise Nylon, gegossen. Die äußere Form der Kugelpfanne ist so konstruiert, daß die Materialmenge möglichst klein gehalten wird, ein attraktives Aussehen erreicht wird und die erforderliche Festigkeit erzielt wird. Der Boden 10 und die Seitenwände 12,14 sind im wesentlichen flach und gehen in abgerundeten Ecken ineinander über. Die Gestalt der Seitenwand 20 ergibt sich aus den F i g. 2, 3 und 6. Eine Rippe 16 dient der Versteifung. Eine Nut 18 dient zur Aufnahme der Federklammer. Die der Seitenwand 20 gegenüberliegende Endfläche 22 ist im wesentlichen plan.

Eine Bohrung 24, die von der planen Endfläche 22 ausgeht, dient zur Aufnahme des Endes einer Verbindungsstange oder einer Kolbenstange einer Gasfeder oder eines anderen Geräteteils, an dem die Kugelpfanne angefügt werden solL Zwei Löcher 26 durchziehen die Kugelpfanne nächst diametral einander gegenüberliegenden Bereichen der Bohrung 24 und dienen zur Aufnahme von Spiralfederstiften, die jeweils in eine Nut an der Verbändungsstange oder Kolbenstange eingreifen, um die Kugelpfanne daran zu befestigen.

Der Hohlraum 30 der Kugelpfanne setzt sich aus einem zylindrischen Kugelkopfeinführungskanal 32 und einer teilsphärischen Lagerfläche 34 zusammen, wobei der Kugelkopfeinführungskanal 32 in den Boden 10 ausläuft Der Kugelkopfeinführungskanal 32 ist an seinem Eingang bei 35 konisch angefast, um die Einführung der Kugel zu erleichtern und den Kippausschlag zu vergrößern.

Ein zweiter Bestandteil des Kugelgelenks ist eine im wesentlichen C-förmige Federklammer 40. Die Federklammer 40 ist symmetrisch zu einer Symmetrieebene, die in den F i g. 4 und 5 die Achse des Kugelkopfeinführungskanals 32 enthält und senkrecht zur Zeichenebene steht Die Federklammer 40 weist einen Rücken 42 auf, der in der Nut 18 der Kugelpfanne eingebettet ist; ferner weist jede Hälfte der Federklammer einen gestreckten Teil 44 und eine Klaue 46 auf. Die Klaue 46 weist mit einer konvex gekrümmten Seite auf eine plane Fläche 48 eines Klauendurchtriusschlitzes 50 hin. Die plane Fläche 48 schneidet die Achse des Kugelkopfeintrittskanals32 unter einem Winkel von 55°. Die planen Flächen 48 der beiden Klauendurchtrittsschlitze 50 schneiden sich in einer Geraden, welche die Achse des Kugelkopfeinführungskanals 3?.schneidet und auf dieser senkrecht steht

Die Klauendurchtrittsschlitze 50 sind, wie aus F i g. 3 ersichtlich, in Richtung auf die Seitenwand 20 hin fortgesetzt so daß die Federklammer 40 von dieser Seitenwand 20 her aufgeschoben werden kann und somit bei der Montage lediglich bis zu einem Maß aufgespreizt werden muß, das annähernd dem Maß D gemäß F i g. 1 entspricht. Die Federklammer kann dann von der Seitenwand 20 her verschoben werden (in F i g. 3 betrachtet vertikal nach unten), bis sie sich im Bereich der Nut befindet, worauf dann die Klauen durch die Klauendurchtrittsschlitze hindurchtreten und in den zylindrischen Kugelkopfeinführungskanal 32 hineinragen können. Die Ausdehnung der Schlitzprofile in Längsrichtung bis in den Bereich der Seitenwand 20 bietet außerdem eine bequeme Möglichkeit, den Gelenkzustand visuell zu überprüfen, um festzustellen, ob die Federklammer die richtige Lage hat indem man auf die Seitenwand 20 blickt mit Blickrichtung vertikal nach unten, bezogen auf F i g. 3.

Jeder Klauendurchtrittsschlitz 50 hat in Dickenrichtung der Federklammer eine Ausdehnung, die etwas größer ist als die Dicke der Federklammer. Die Dicke und die Breite der Klammer sind auf ihrer gesamten Länge annähernd konstant Der große Spielraum zwischen jeder Klaue 46 und dem Schlitz 50 in Dickenrichtung der Federklammer erhöht den Bewegungsspielraum der Federklammer, wenn die Kugelpfanne und der Kugelkopf zusammengesteckt werden und wenn die Kugelpfanne im Gebrauch gegenüber dem Kugelkopf pendeln soll. Die Breite jedes Klauendu/chtrittsschlitzes 50 (das ist das in Fig.2 mit Wbezeichnete Maß) ist praktisch gleich der Breite der Federklammer. Demzufolge werden die Klauen 46 der Fed"/-klammer durch die Klauendurchtrittsschlitze in der vertika^:en Richtung der F i g. 3 festgelegt Die Schultern 18a und 186 (F i g. 2) zu beiden Seiten der Nut 18 sind ebenfalls praktisch gleich der Breite der Federklammer, so daß sie den außen liegenden Teil der Federklammer in der ordnungsgemäßen Stellung halten und gegen vertikale Verschiebung in F i g. 3 sichern.

Wie aus Fig.4 ersichtlich, weist die Kugelpfanne spitzwinkelig konvergierende Abflachungen 52 auf, die unter den gestreckten ebenfalls spitzwinkelig konvergierenden Bereichen 44 der Federklammer 40 liegen. Die Abflachungen 52 laufen spitzwinkelig in Achsrichtung des Kugelkopfeinführungskanals 32 zu dessen offenem Ende hin zusammen. Die gestreckten Bereiche 44 der Federklammer haben die Tendenz, sich selbsttätig auf die Abflachungen 52 aufzusetzen; aufgrund der leichten Konvergenz der Abflachungen 52 nach unten (F i g. 4 und 5) führt der Kontakt zwischen den gestreckten Bereichen 44 und den Abflachungen 52 unter der Vorspannung der Federklammer dazu, daß die Federklammer selbsttätig in die Lage der Fig.4 übergeht, wenn sie auf der Kugelpfanne installiert wird.

Jedes Ende 60 der Federklammer 40 erfaßt den Hals eines Kugelzapfens B. Das Ende ist so gerundet, daß es etwa der Querschnittskrümmung des Zapfens B im Halsbereich entspricht (siehe F i g. 6). Der Abstand zwischen den Enden 60 der Federklammer nach dem Einsetzen in die Kugelpfanne ist, wie F i g. 4 zeigt, etwas kleiner als der Durchmesser des Kugelzapfens B im Halsbereich, so daß nach dem Einsetzen des Kugelkopfes in die Kugelpfanne eine gewisse Spreizung der Federklammer 40 eingetreten ist Wie aus F i g. 5 ersichtlich, ist die Federklammer nach erfolgter Montage so erweitert, daß sie gegenüber der Kugelpfanne, d. h. insbesondere gegenüber den Abflachungen 52 und gegenüber den Begrenzungsflächen der Klauendurchtrittsschlitze 50 frei beweglich ist, solange keine Kraft im Sinne einer Trennung des Kugelgelenks angelegt wird. Diese freie Beweglichkeit innerhalb eines gewissen Spielraums erlaubt es der Federklammer, der Bewegung des Kugelzapfens zu folgen und dabei mit ihren Enden 60 in Kontakt mit dem Halsbereich des Kugelzapfens zu bleiben. Unter einer Trennkraft drückt der Kugelkopf die Klauen 46 gegen die schrägen planen Flächen 48. Aufgrund des Zusammenwirkens der schrägen planen Flächen 48 und der konvexen Außenkrümmung der Klauen 46 bleibt auch unter hoher Trennkraft

der Kontakt der Klauenenden 60 mit dem Kugelzapfen B im Halsbereich erhalten, wobei auch jetzt die Federklammer 40 der Bewegung des Kugelzapfens B folgt. Damit ist es ausgeschlossen, daß sich die Federklammer unter einer Trennkraft spreizt, den Kontakt mit dem s Kugelzapfen verliert und den Kugelkopf freigibt.

Um das Kugelgelenk zu montieren, braucht lediglich die Pfanne mit einer Kraft, die etwa in Richtung der Achse des Kugelkopfeinführungskanals verläuft, auf den Kugelkopf aufgedrückt zu werden. Wenn der Kugefkopf auf die Enden 60 der Federklammer trifft, steuert die sphärische Oberfläche des Kugelkopfs die Federklammer nach außen und drückt die Klauen 46 aus dem Hohlraum der Kugelpfanne zurück in die Klauendurchtrittsschlitze, bis der Kugelkopf an den Klauenenden is vorbeigehen und sich vollständig in dem Hohlraum der Kugelpfanne einbetten kann. Die schräge Ausrichtung der Schlitze 50 in der Kugelpfanne und die allgemeine Orientierung der Klanen 46 der Federklammer schräg zur Achse des Kugelkopfeinführungskanals liefern eine günstige resultierende Widerstandskraft, so daß das Zurückschieben der Klauen der Federklammer aus dem Hohlraum der Kugelpfanne in die Klauendurchtrittsschlitze erleichtert wird.

Wenn auf das Kugelgelenk eine Trennkraft ausgeübt wird, die den Kugelkopf aus der Kugelpfanne herausziehen will, kommt die ringförmige Abflachung an der Unterseite des Kugelkopfes mit den Endteilen der Federklammer in Kontakt Diese Abflachung an dem Kugelkopf ist allerdings fakultativ; der Kugelkopf kann auch mit einer sphärischen Fläche an den Halsbereich des Kugelzapfens angeschlossen sein. Da die Federklammer in Breitenrichtung eben ist, während die Teile des Kugelkopfs, die mit der Federklammer in Kontakt kommen, kreisbogenförmig gekrümmt sind, findet die Be- rührung zwischen den Enden der Klauen und dem Kugelkopf im mittleren Bereich der Federklammer ein kurzes Stück einwärts von der Zylinderfläche des Kugelkopfeinführungskanals statt. Durch eine Trennkraft, welche den Kugelkopf aus der Kugelpfanne herausziehen will, werden die Federklammerklauen 46 entlang den Planflächen 48 deformiert und abgelenkt und praktisch in Längsrichtung etwas abgeflacht. Durch eine mehr oder weniger rollende Bewegung der Klauen 46 entlang der Planflächen 48 der Klauendurchtrittsschlitze 50 kommt eine Kontaktzone zustande. Die Streckung und Rollbewegung der Klauen 46 an den Planflächen 48 sorgt für eine gute Verteilung der Last und setzt lokalisierte Spannungsspitzen auf ein Minimum herab.

Die Schnittlinie zwischen der Planfläche 48 jedes KIauendurchtrittssch>>tzes 50 und der zylindrischen Wand des Kugelkopfeinführungskanals bildet eine gebogene Kante, die in einer zur Achse des Kugelkopfeinführungskanals schiefen Ebene liegt. Wenn das Klauenende so weit abgeflacht wird, daß es den unteren Rand der Planfläche 48 berührt, so überspannt ein Teil der Klaue unmittelbar neben dem Schlitzende der Breite nach die Enden dieses Randes (siehe F i g. 6). Bedenkt man nun, daß der Kugelkopf an einer Stelle nahe der Mitte der Federklammer und nahe dem Schlitzrand mit der Federklammer Kontakt hat, so wird klar, daß der Kugelkopf eine Becherform der Federklammer in Querrichtung erzeugen will, eine Form also, die von Natur aus höhere Biegefestigkeit hat als eine flache Feder. Die Verformung der Klauen liefert also eine verhältnismäßig hohe Biegesteifigkeit und erhöht somit den Ausziehwiderstand, der einer Trennung des Kugelkopfs und der Kugelpfanne unterhalb der Bruchgrenze entgegenwirkt.

Zu einer Zerstörung des Kugelgelenkes kommt es durch einen Bruch der Querschnittsbereiche der Kugelpfanne zwischen dem Boden 10 und den Planflächen 48 der Schlitze. Die diesem Brechen entgegenwirkenden Querschnittsflächen der Kugelpfanne sind verhältnismäßig groß, so daß der Bruch erst bei sehr hoher Trennkraft eintritt.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung ist, daß einerseits mit einer verhältnismäßig kleinen Aufschubkraft der Kugelkopf in die Kugelpfanne eingeschoben werden kann und andererseits das Kugelgelenk doch gegen hohe Trennkräfte widerstandsfähig ist. Die Herabsetzung der zum Zusammenbau notwendigen Aufschiebekraft kommt zustande durch das Zurücktreten der Klauenenden 60 voneinander, wenn der Kugelkopf auf diese Klauenenden einwirkt. Das Zurücktreten der Klauenenden voneinander ist zurückzuführen auf die Wechselwirkung der Abflachungen 52 mit den gestreckten Bereichen ^W und gegebenenfalls der konkaven Klaueninnenseiten mit den in Fig.4 oberen Schlitzbegrenzungsflächen 50. Der erhöhte Widerstand gegen ein Trennen des Kugelgelenks kommt zustande durch das Zusammenwirken der Klauen 46 mit den Planflächen 48 und gegebenenfalls die becherartige Verformung der Klauen 46.

Die Zuverlässigkeit beim Zusammenbau des Kugelgelenks ist rrhöht, weil die Gefahr einer Beschädigung der Federklammer beim Ausüben der zusammendrükkenden Montagekraft ausgeschaltet ist. Das zusammengebaute Kugelgelenk läßt sich leicht visuell überprüfen. Ein Auseinandernehmen des Gelenks zur gegebenen Zeit ist wesentlich erleichtert. Infolge der günstigen Spannungsverteilung lassen sich billige Werkstoffe, insbesondere Kunststoffe, für die Herstellung des Kugelgelenks, insbesondere für die Herstellung der Kugelpfanne, verwenden.

Die erfindungsgemäßen Kugelgelenke sind insbesondere geeignet, um pneumatische Federn zwischen Wagenkarosserien und zugehörigen Heckklappen, Kofferraumdeckeln und Motorhauben einzubauen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kugelgelenk, insbesondere zur Anlenkung von Gasfedern an zugehörige Geräteteile, umfassend einen Kugelkopf, welcher in einen Kugelzapfen übergeht, eine Kugelpfanne, insbesondere aus Kunststoff, mit einer teilsphärischen Lagerfläche und einem an diese anschließenden, annähernd zylindrischen Kugelkopfeinführungskanal und eine auf der Kugelpfanne vor der Einführung des Kugelkopfes vormontierte C-förmige, mit ihrem Rücken auf der Außenseite der Kugelpfanne über den Scheitelbereich der teilsphärischen Lagerfläche hinweglaufende, bügelartige Federklammer, welche mit ihren Klauen durch kanalartig geschlossene Klauendurchtrittsschiitze der Kugelpfanne hindurch in den Kugelkopfeinführungskanal hineinragend den Kugelkopf untergreift, wobei die Klauendurchtrittsschlitze in Richtung auf den Ausgang des Kugelkopfeinführungskanafc aufeinander zulaufen, dadurch gekennzeichnet, daS die Federklammer (40) mit den Innenflächen von an ihren Rücken (42) anschließenden gestreckten und zum Ausgang des Kugelkopfeinführungskanals hin konvergierenden Bereichen (44) spreizkeilartig an der Kugelpfanne anliegt und daß der Rücken (42) der C-förmigen Federklammer von einer Nut (18) an der Außenseite der Kugelpfanne aufgenommen ist

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gestreckten Bereiche der Federklammer (40) in! vormontierten Zustand federnd an Abflachungen (52) der Kugelpfanne anliegen.