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Schwenkgelenk mit Rastereinstellung
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Schwenkgelenk mit Rastereinstellung Es ist bekannt, bei Trageinrichtungen
für Geräte, Plattformen, Klemmitteln und dergl. Gelenkverbinder mit zwei zueinander
in bestimmter Weise verschwenkbaren Basisteilen zu verwenden, die durch Dreh- ader
Schwenkverriegelungselemente in einer gelMnschten Relativstellung festgehalten werden.
Zu solchen Gelenkverbindungen zählen sowohl Kugelgelenke, die vorzugsweise durch
Reibungseingriff zwischen Kugelkopf und Gelenkpfanne in einer vorgewählten Relativstellung
arretierbar.sind, als auch Gelenkelemente, bei welchen komplementäre Flächen durch
Spannmittel in gegenseitigen Bremst oder Verriegelungseingriff bringbar sind.
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Gelenkverbinder der letztes Art unterscheiden sich weiterhin in solche,
die nach Wahl der gewünschten Relativstellung fixierbar und erst nach Aufhebung
des Fixiereingriffs weiter verstellbar sind, und in solche, bei welchen die Basisteile
durch reinen gegenseitigen Reibungseingriff unter einer praktisch konstanten Anpresskraft
in einer ersten Stellung festgehalten Werden5 und nach Ueberwindung einer Losbrechkraft
in eine gewünschte weitere Stellung bringbar sind, Die yerstellbewegung hört be-;
den letztern auf, sobald die Verstellkraft entfällt oder unter die Gelenk-Haltekraft
absinkt, Eine auf diese Weise wirkende Sonderart von Gelenkyerbindern enthält Schwenkgelenke,
bei welchen durch die Losbrechkraft vorerst ein elastischer
Kupplungseingriff
gelöst werden muss, und für die Verstellbewegung nachher praktisch nur eine Flächenreibungs-Verstellkraft
aufzuwenden ist. Schwenkgelenke dieser Art, besitzen vorzugswçeise Mittel zur Erzielung
einer Rasteinstellung.
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Be solchen Schlfenkgelenken kann die Losbrechkraft gegenüber derjenigen
bei reinen ReibungseIngriff-Schwenkgelenken erheblich gesteigert werden, ohne dass
gleichzeitig für die Verstellbewegung selbst eine ezesentlich höhere Kraft aufzubringen
ist, Sie eignen stich deshalb besonders für Anwendungen, wo auch bei häufigen Stellungsveränderungen
eine gute Stabilität der jeweils gewählten Verschwenkstellung gefordert wird. Nachteilig
ists wenn Partien der Gelenkbasisteile selbst als Reibungs- oder Rastelemente gestaltet
sind und somit partielle Abnützungsschäden an diesen Teilen oft das ganze Schwenkgelenk
beeinträchtigen.
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Das Ziel der Erfindung ist deshalb ein Schwenkgelenk mit Rasteinstellung
zu schaffen, bei welchem die Basisteile selbst keine gegenseitig wirksamen Eingriffspartien
besitzen, sondern nur als Aufnahmeelemente von leicht auswechselbaren Reibungs-
und Einrastgliedern dienen, durch deren wechselseitige Beziehung sowohl das Losbrech-
als auch das Verstelldrebmoment und die Lage der Einraststellun gen bestimmbar sind,
Das errindungsgemässe Schwenkgelenk ist nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gekennzeichnet. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen
An-
sprühen Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist
nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt 5 Fig. 1 das Schwenkgelenk
im Gehäuse-Grundriss mit abgewinkelt gezeigten Anschlussenden, Fig. 2 das Sehwenlcgrelenk
nach Fib. 1 im Seitenriss und mit "gestreckten" Anschlussenden, Fig. 3 einen Schnitt
durch das Gelenkgehäuse nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 die in Fig. 3 rechtsseitige
Gehäusehälfte, in Richtung der Pfeile IV-IV gesehen, im Grundriss, und Fig, 5 eine
partielle Grundrissansicht einer Ausführungsform der Brems- und Rasterplatte in
der linksseitigen Gehäusehälfte der Fig. 3.
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In den Fig. 1 bis 3 bezeichnet 1 ein aus zwei komplementär gestalteten
Hälften 1.1 und 1.2 bestehendes Gehäuse. Jede dieser Hälften ist mit einem rohr-
oder hülsenförmigen Anschlussende 2.1, 2.2 zur Aufnahme einer Tragstütze oder eines
Tragarmes 3 versehen. Die Achsen der Anschlussenden können - wie in den Fig. 1 und
2-gezeigt, - in der gleichen Ebene liegen, oder so in zwei. unter sch parallelen
Ebenen angeordnet sein, dass die Gehäusehälften 1.1, 1.2 gegenseitig rundum drehbar
sind. Für den Fall, dass das Schwenkgelenk Bestandteil einer Einrichtung zur Halterung
eines Gerätes oder dergl, mit Zu- und Ableitungen ist, welche durch die Oeffnung
in einer rohrförmigen Tragstütze oder einem rohrförmigen Tragarm 3 geführt werden
sollen,
ist jede der Gehäusehälften mit einem Zutrittskanal Ij in das Innere des Gehäuses
1 versehen. Wenn die Anschluse enden 2.1, 2.2 in der gleichen Ebene liegen, sind
die beiden Gehäusehälften 1,1, 1.2 um die Rotationsachse A so weit gegenseitig verschwenkbar,
bis sich die Anschlussenden in ihren Extremstellungen bei Links- oder Rechtsverschwenkung
berren. Die gegenseitige Verschwenkbarkeit der beiden Gehäusehälften 1,1, 1,2 beträgt.dann
je nach dem Aussendurchmesser der Anschlussenden 2.1, 2,2 maximal 200 - 2100. Soll
bei Anordnung der Anschlussenden 2.1, 2.2 in zwei parallelen Ebenen ein Kabel oder
eine Schlauchleitung durch das Schwenkgelenkgehäuse 1 hindurchgeführt werden, so
muss der Verschwenkbereich angemessen, d,h. vorzugsweise auf maximal 3600 beschränkt
werden, um ein Mehrwindungswickeln im Gehäuseinnern zu vermeiden.
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Fig. 3 zeigt das aus den beiden Hälften 1.1 und 1,2 bestehende Gehäuse
1 im montierten Zustand. Die vorzugsweise-mit symmetrischen Aussenkonturen versehenen
Gehäusehälften sind durch eine umlauSendeNlt-Ring-Zentrierung 5 gegenseitig gelagert
und durch eine zentrale Verschraubung miteinander verbunden. Letztere besteht im
wesentlichen aus einer im Gehäuseteil 1.1 verankerten Eingiessmutter 6 und einer
von der Aussenseite des Gebäuseteils 1.2 her in die Mutter 6 eingeschraubten Schraube
7, deren Kopf-Aussenfläche vorzugsweise mit der benachbarten Gehäusekontur bündig
ist, Die Schraubverbindung der beiden Gehäusehälften 1,1, 1.2 sorgt zwar für ein
praktisch spielfreies Aneinanderliegen der beiden Gehäusehälften, bewirkt aber selbst
nur einen vernachlässIgbar kleinen Bremseffekt zwischen den beiden Hälften, Die
Abstützung des Schraubenkopfes an der Gehäuse-
hälfte 1.2 erfolgt
über eine Bronzeschtibe.8, die auf dem Grund der Schraubenkopfsenkung 9 in der Gehäusehälfte
1.2 aufliegt. Damit ist ein verschleiss-begünstigender Kontakt zwischen der-Schraubenkopf-Auflagefläche
10 und der genannten Gehäusehälfte vermieden. Die Auflagefläche 10 ist fer ner gegen
das Aussenende des Eingussmutter-Schaftes 6.1 festgezogen, um eine Beeinflussung
der Beweglichkeit zwischen den Gehäusehälften durch die Schraubverbindung 616.1,
7 auszuschliessen, Die Gehäusehälfte 1.1 enthält eine ringförmige, gegen die Gehäusehälfte
1.2 hin offene Kammer 11 für die Aufnahme einer Schleife eines (nicht gezeigten)
Zuleitungsmittels (Kabel, Schlauch etc.), Der Kammergrund ist mittels radialer Rippen
12 ausgesteift. Konzentrisch zur Kammer 11 Ist eine umlaufende Nut 13 eingeformt,
die im wesentlichen der Wandstärkenreduzierung im Material der Gehäusehälfte 1.1
dient. Eine rechtwinklig zur Rotationsachse A liegende Ringfläche 14 in der Nähe
der Trennebene zur benachbarten Gehäusehälfte 1.2 und von dieser Ebene axial zurückgesetzt,
ist als Auflage einer ringförmigen Brems- und Rasterplatte 15 gestaltet. Ein Ausführungsbeispiel
einer solchen Brems-und Rasterplatte wird später anhand der Fig. 5 beschrieben.
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Die Gehäusehä.lfte 1,2 enthält ebenfalls eine ringförmige Kammer
16 für die Aufnahme einer Schle-ife eines (nicht gezeigten) Zuleitungsmittels (Kabel,-Schlaueh
etc.).
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Sie ist gegen die Kammer 11 bzw, die benachbarte Gehäusehälfte 1t1
hin offen, und br Grund ist mittels radialer Rippen 17 ausgesteift.' Flg, 4 zeigt
eine Ansicht auf die Innenseite der Xehäusehälfte 1,1. Radial auswärts von der
Kammer
16 befindet sich eine ebenfalls rSngfdrmig,e Bloclczone 18, in welcher eine Anzahl
zylindrischer Ausnehmungen 19 eingeformt sind. Diese liegen auf einem zur Kammer
16 konzentrischen und im Durchmesser etwa auf die Breitenhalbietende der Brems-
und Rasterplatte 15 ausgerichteten Teilkreis 20, In die zylindrischen Ausnehmungen
19 sind zylinfrische Reibbolzen 21 in der Form von Kolben- bzw. Führung gliedern
eingesetzt, die In den Ausnehmungen 19 mit angemessenem Spiel verschiebbar und gegen
ein im Ausnehmungsgrund eingelegtes Federglied 22 abgesützt sind. Als Federglied
22 wird vorzugsweise ein Tellerfeder-Paket verwendet, um eine möglichst geringe
Einbauhöhe zu erzielen.
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Die vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Reibbolzen 21 besitzen
auf ihrem einen Axialende eine plane (Reib)-Fläche 23 und auf ihrem andern Axialende
eine Kugelführung 24 zur Halterung einer Kugel 25, und liegen bei zusammengebauten
Gehäusehälften 1.1,-1.2 genau der Brems-und Rasterplatte 15 gegenüber. Diese besteht
zweckmässig aus Stahl oder einem andern harten Material und enthält gemäss Fig.
5 auf der als Brems- und Rastfläche 15.1 gestalteten planen Plattenoberseite eine
Anzahl Kugelkalotten- oder konusförmige Vertiefungen oder Einprägungen 26, deren
Randdurchmesser bzw. wirksame Tiefe so auf den Durchmesser der Kugel 25 abgestimmt
ist, dass die gewünschte Losbrechkraft des Schwenkgelenkes erzielbar ast. Ihre Anzahl
rIchtet sich sowohl nach dem gewünschten wnkelorpentierten Einstellprogramm, als
auch nach deren vom Kugeldurchmesser und der Kugel-Eintauchtiefe beeinflussten Durchmesser,
Fig. 5 zeigt
ein kontInuierliches Muster von in 5°-Abständen angeordne-
-ten Ausnehmungen 26. Zwischen je zwei der Einprägungen 26 ist ein definierter flächiger
Bereich vorhanden, der zweckmAssi.g mit der RingflJ'ciio der Platte 15 bündig ist.
Es versteht sich, dass die Einprägungen 26 auf einem Teilkreis 26,1 liegen, dessen
Durchmesser gleich dem Durchmesser des Teilkreises 20 (Fig. 4)ist.
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Zur Erzielung eines bestimmten Reibungseingriffs zwischen den beiden
Gehäusehälften 1,1 rund 1.2 ist einerseits die Brems- und Rasterplatte 15 im Gehäuseteil
1.1 durch in radiale Ausnehmungen 27 (Fig. 5) ragende Nocken 28 (Fig. 3) praktisch
spielfrei mit der Gehäusehälfte 1.1 verbunden. Andererseits sind ein Teil der in
den zylindrischen Ausnehmungen 19 federnd sitzenden Reibbolzen 21 so eingesetzt,
dass ihre plane Endfläche 23 auf der Plattenoberseite 15.1 aufliegt. In einem andern
Teil der bzw. in den restlichen) Ausnehmungen 19. in der rechtsseitigen Gehäusehälfte
1.2 sind die Reibbolzen 21 so eingesetzt, dass ihre Kugelführungen 24 mit je einer
Kugel 25 versehen werden können, deren überstehende Kalotte mit einer der Einprägungen
26 in der Platte 15 in Rast-Eingriff bringbar ist.
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Ein Muster für die Verteilung der zylindrischen Ausnehmungen 19 in
derBlockzone 18 der Gehäusehälfte 1.1 geht aus Fig. 4 hervor Während der IV. Quadrant
der Blockzone 18 im wesentlichen durch den Einlaufabschnltt 11.1 des Zutrittskanals
4 beansprucht wird, befinden sich in den Hauptachsenkreuzungen mit dem Teilkreis
20 jeweils Teibbolzen 21' mit dem Betrachter bzw. der --Brems- und Rasterplatte
15 (Fig. 3) zugewandten Kugelführungen. Dazwischen liegen
im I,
und III. Quadrant so in die Ausnehmungen 19 eingesetzt te Reibbolzen 21", dass deren
plane bzw. Reibflächen 23 dem Betrachter bzw. der Brems- und Rasterplatte 15 zugewandt
sind. Im ii. Quadranten ist eine Ausnehmungsart gezeigt, die einesteils als schwach
auflagedruck-dotierte Zone dametral gegenüber dem Einlaufabschnitt 4.1 aufgefasst,
andernteils als Variante zu den Bolzenanordnungen in den Quadranten I und 71I betrachtet
werden kann. Zwischen den auf den Hauptachsenkreuzungen befindlichen Rasterbolzen
21' liegt zunächst je eine aterial-Aussparung 29, und dazwischen ein einzelner Bremsbolzen
21", Die Materialaussparung 29 braucht nicht rund bzw. zylindrisch zu sein. Sie
kann vielmehr jede passende Form besitzen.
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Für die Drehmoment-Klassierung der erfindungsgemäss gestalteten Schwenkgelenke
mit Rastereinstellung sind folgende Kriterien und ihre Beeinflussungsgrössen von
Bedeutung; 1, DaS Losbrechdrehmoment, abhängig von der Anzahl gleichzeitig wirksamer
Eingriffstellen zwischen Kugeln 25 und Ausnehmungen 26 in der Bremst und Rasterplatte
15, der Kugelandruckkraft durch die Federglieder 22 und die Dimenionen der Kugeln
25 und der Ausnehmungen 26, vermebrt um de beim Ausheben der Kugeln 25 aus den zugeordneten
Ausnehmungen 26 progressv abnehmende Bremskraft der planen Reibbolzen--Flächen 23
auf der Brems- und Rasterplatte 15, und 2. Das Verstellbewegungs-Drehmoment, abhängig
von
der (Rest-)Brem-skraft der planen Reibbolzen-Flächen 23 auf
der Brems- und Rasterplatte (15), vermehrt um die Kraft aus dem vorübergehenden
Einrasten der Kugeln 25 in bei der Verstellbewegung zu überfahrende Ausnehmungen
27.
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Daraus ergibt sich, dass für gleiche Gehäusegrössen und die gleiche
Anzahl yon ReLbbolz en-Au snehmungen 19 in Abhängigkeit von der Andruckkraft der
Federglieder 22 ein grosser Drehmomentbereich gedeckt werden kann, indem die Anzahl
der für den Reib- und den Einrastbetrieb vorgesehenen Reibbolzen 21 bedarfsweise
wählbar. ist. Durch die Festlegung von diversen Standartgrössen bei den Kugeln 25
und bei den Rasterplatten-Einprägungen 26 ist eine weitere Verbreiterung des Drehmoment-Ueberdeckungsbereichs
erzielbar.