DE3151747A1

DE3151747A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE3151747A1
Application number: DE19813151747
Authority: DE
Inventors: Shinji Yokohama Kanagawa Kaneko; Minoru Fujisawa Kanagawa Sugiyama
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1981-12-29
Publication date: 1982-07-08
Also published as: DE3151747C2; US4435101A; GB2092663A; JPS6034824Y2; GB2092663B; JPS57112127U

Description

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. N AT. K. HOFFMAN N · Dl PL.-ING. W. IE H N

DlPt.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. D. HANSEN ARABELIASTRASSE4 . D-8000 MO NCHEN 81 · TELEFON (Ö89) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E)

3-

36 159 ρ/hl

Tokico Ltd.,

I-Sh'!, Kanagawa-ken / Japan

Kugelgelenk

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk mit einem ein kugeliges Ende aufweisendem Kugelglied und einem eine Ausnehmung aufweisenden Aufnahmeglied zum schwenkbaren Aufnehmen des kugeligen Endes des Kugelgliedes.

Üblicherweise ist der Durchmesser der öffnung der Ausnehmung größer als der des kugeligen Endes des Kugelgliedes. Ein ■ringförmiger Rückhaltering ist in die Ausnehmung eingesetzt, um ein Entweichen des kugeligen Endes aus der Ausnehmung zu verhindern. Im Normalzustand ist der Außendurchmesser des Rückhalteringes größer als der Durchmesser der öffnung der Ausnehmung und der Innendurchmesser des Rückhalteringes ist kleiner als der Durchmesser des kugeligen Endes, so daß das kugelige Ende wirksam in der Ausnehmung gehalten wird.

Da jedoch ein wesentlicher Umfangsspalt im Rückhaltering vorgesehen ist, um den Rückhaltering zusammendrücken zu können,

damit dessen Durchmesser beim Einsetzen des Rückhalteringes in die Ausnehmung reduziert wird, kann sich dieser Rückhaltering hinsichtlich seines Durchmessers verkleinern, wenn das Kugelglied in Richtung des Entweichens aus der Ausnehmung stark gezogen wird. Der Rückhaltering kann manchmal in Richtung der Reduzierung des Spaltes zusammengedrückt werden, wodurch der Durchmesser sich reduziert. Dies hat zur Folge, daß Ring und Kugel die Ausnehmung verlassen können. Dies bedeutet, daß bei dem bekannten Kugelgelenk die Verbindung zwisehen dem Kügelglied und dem Aufnahmeglied nicht zuverlässig ist.

Die vorliegende Erfindung hat somit zur Aufgabe, ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Kugelglied bei einwandfreier Gelenkwirkung sicher in der Ausnehmung des Aufnahmegliedes gehalten werden kann, auch wenn eine übermässige Zugwirkung auf das Kugelglied ausgewirkt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß das Aufnahmeglied des Kugelgelenks aus zwei Komponenten, die jeweils aus Kunststoff bestehen und durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden sind. Der Ultraschweißvorgang wird durchgeführt, wenn das Kugelglied und der Rückhaltering zusammengesetzt sind und sich dabei das kugelige Ende des Kugelgliedes in der Ausnehmung des Aufnahmegliedes befindet. Vorzugsweise hat dabei der eigentliche Rückhaltering im eingesetzten Zustand im wesentlichen keinen Umfangsspalt. Dies hat zur Folge, daß sich bei Ausübung einer erhöhten Zugkraft auf das Kugelglied der Ring hinsichtlich seines Durchmessers nicht verkleinern kann.

Eine der beiden Komponenten des Aufnahmegliedes kann eine ringförmige Konfiguration haben, wobei der Innendurchmesser 35

des Aufnahmegliedes eine öffnung in der Ausnehmung des zusammengesetzten Aufnahmegliedes bildet. Alternativ können die beiden Komponenten des Aufnahmegliedes entlang einer Ebene miteinander verschweißt sein, die die Längs- oder Quermittelebene der Ausnehmung einnimmt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es ,zeigt:

Fig« 1 eine Längsschnittansicht eines Aufnahmegliedes

eines Kugelgelenkes gemäß der Erfindung mit einem darin eingesetzten Rückhaltering, 15

Fig. 2 eine explodierte Querschnittsansicht des Gegenstandes der Fig. 1,

Fig» 3 eine Draufsicht auf den Rückhaltering gemäß Fig. 1, ·

Fig„ 4 eine explodierte Querschnittsansicht des Aufnahmegliedes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
25

•Fig. 5 eine Längsschnittansicht eines Aufnahmegliedes

gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Fig. 5, 30

Fig, 7 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines bekannten Aufnahmegliedeü,

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Rückhaltering, welcher in das Aufnahmeglied gemäß Fig. 7 eingebaut ist,

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Kugelgliedes gemäß dem Stand der Technik und

Fig. 10 eine schematische Teilansicht mit der Darstellung der Bewegung des Kugelgiiedes.und des Rückhalte

ringes relativ zum Aufnahmeglied.

Fig. 7 bis 9 zeigen ein typisches bekanntes Kugelgelenk mit einem eine darin befindliche Ausnehmung T aufweisenden Aufnahmeglied/ einem ein kugeliges Ende 8 (Fig. 9) aufweisenden Kugelgiied 7 und mit einem ringförmigen Rückhaltering 2, welcher einen ümfangsspalt 6a aufweist. Der Ring 2 ist in die Ausnehmung 1 eingesetzt. Da jedoch der Durchmesser 4 der öffnung der Ausnehmung 1 kleiner ist als der Außendurchmesser 5 des Rückhalteringes 2, ist es erforderlich, den Rückhaltering 1 beim Einsetzen des Ringes 2 in die Ausnehmung 1 zusammenzudrücken. Der Ümfangsspalt 6a des Ringes 2 erlaubt das Zusammendrücken des Ringes 2. Der Innendurchmesser 5a des Ringes 2 ist im Normalzustand kleiner als der Durchmesser 9 des kugeligen Endes des Kugelgliedes. Beim'Zusammensetzen des Kugelgelenkes wird zunächst der Ring 2 in die Ausnehmung 1 eingesetzt. Beim Zusammenfügen des Kugelgliedes und des Aufnahmegliedes wird der Ring 2 expandiert/ so daß der Innendurchmesser 5a des Rückhalteringes expandiert, damit das kugelige Ende des Kugelgliedes durch den Rückhaltering in die Ausnehmung gelangen kann.

Wenn das kugelige Ende 8 dazu tendiert, die Ausnehmung 1 zu verlassen, bewegt sich der Ring 2 von der Lage A in die Lage B entsprechend der Darstellung in Fig- 10 und berührt dabei die Wand der Ausnehmung 1 und das kugelige Ende 8. Im Normalzustand behält der Ring 2 den Ümfangsspalt 6a bei, wobei der Innendurchmesser 5a kleiner ist als der Durchmesser 9 des kugeligen Endes 8 und der Außendurchmesser 5 größer ist als der Durchmesser 4 der öffnung der Ausnehmung 1,

wodurch das kugelige Ende 8 wirksam in der Ausnehmung 1 gehalten wird. Wegen der geneigten Fläche der Ausnehmung 1 besteht jedoch eine Tendenz dahingehend, daß, wenn das kugelige Ende 8 stark gezogen wird, der Ring 2 hinsichtlich einer Reduzierung des Umfangsspaltes zusammengedrückt wird. Als Resultat dessen nimmt der Außendurchmesser des Ringes 2 ab und das kugelige Ende 8 und der Ring 2 entweichen aus der Ausnehmung 1.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 bis 3 dargestellt. Ein Aufnahmeglied 10, welches in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, besteht aus einer ersten oder Hauptkomponente 12 mit einer Ausnehmung 11 und einer zweiten Ringkomponente 13, die mittels Ultraschallschweißen mit der Hauptkomponente 12 verschweißt ist. Die Komponenten 12 und 13 bestehen aus Kunststoff, wie glasfaserverstärktes Nylon oder einer Mischung aus Polycarbonat und Glasfasern. Ein in der Ausnehmung 11 befindlicher Ring 14 hat einen Umfangsspalt 15, dessen Ausmaß im Normalzustand im wesentlichen gleich Null ist. Der Außendurchmesser 16 des Ringes 14 ist größer als der Innendurchmesser 17 der Ringkomponente 13. Der Innendurchmesser 18 des Ringes 14 ist kleiner als der Durchmesser eines kugeligen Endes eines Kugelgliedes, welches mit dem Äufnahmeglied 10 zusammenwirkt. Das Kugelglied kann auf gleiehe Weise ausgestaltet sein wie das Kugelglied 7 der in Fig. dargestellten Art. Beim Zusammensetzen des Kugelgliedes mit dem Aufnahmeglied 10, wobei der Ring 14 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 angeordnet ist, wird der Ring 14 expandiert, so daß er das kugelige Ende des Kugelteiles durchläßt. Dabei vergrößert sich der Umfangsspalt 15. Wenn das kugelige Ende des Kugelgliedes durch den Ring 14 gelangt ist, zieht sich der Ring 14 aufgrund seiner elastischen Nachgiebigkeit w.todur zurück.

Entsprechend der Erfindung werden die Komponenten 12 und 13 des Aufnahmegliedes 10 durch Ultraschallschweißen miteinander verschweißt- Für diesen Schweißvorgang ist ein Ringvorsprung 20 an einer Ringschulter 19 der ersten Komponente, 12 vorgesehen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Vorsprung 20 schmilzt zuerst beim Uberschallschweißen und fließt entlang der Anlagef lächeh zwischen _den Komponenten 12 und 13 zwischen diese Komponenten. Die beiden Komponenten werden so zuverlässig und fest miteinander verschweißt.

Bei der Aus'führungsform gemäß Fig. 1 und 2 bildet die zweite Komponente 13 des Aufnahmegliedes 10 einen Rückhalteabschnitt, welcherdie durch den Durchmesser 17 bestimmte Öffnung der Ausnehmung 11 begrenzt.Jedoch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 liegen die beiden Komponenten 32 und 33 entlang einer Ebene aneinander, die quer zur Längsachse des. Aufnahmegliedes liegt und durch das Zentrum der Ausnehmung 31 verläuft/ welche das kugelige Ende des Kugelgliedes aufnimmt. Gleicherweise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist ein halbkreisförmiger Vorsprung 35 der gegenseitigen Anlagefläche vorgesehen, und zwar an einer der Komponenten 32 und 33, um so eine zuverlässige Verschweißung zwischen den Komponenten 32 und 33 zu erzielen. Fig. 4 zeigt keinerlei Rückhaltering. Es ist jedoch verständlich, daß ein dem Rückhaltering 14 gleicher Rückhaltering im Ringabschnitt vorgesehen ist, welcher durch das Bezugszeichen 34 in Fig. 4 bezeichnet ist. Die Anordnung des Ringes erfolgt vor dem Ultraschallschweißen. Der Durchmesser des Ringabschnittes 34 erlaubt die Expansion des Rückhalteringes beim Einsetzen des kugeligen Endes des Kugelgliedes in die Ausnehmung 31 des Aufnahmegliedes 30.

Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung. Das Aufnahmeglied 40 der in Fig* 5 dargestellten Art umfaßt auf gleiche Weise wie die Ausführungsform gemäß Fig. und 2 eine erste bzw. Hauptkomponente 42 und eine zweite Kompo-

nente bzw. Ringkomponente 43. Die Komponente 43 hat eine Vielzahl von über den Umfang beabstandeten Vorsprüngen 45, die sich am Innenumfang der Komponente 43 befinden und einen Rückhaltering 44 berühren, um das Entweichen des Kugelgliedes zu verhindern. Weiterhin kann der Raum zwischen den Vorsprüngen 45 als Reservoir für ein Schmiermittel, wie Fett, dienen.

Bei den Ausführungsformen sind die Ausnehmungen 1, 11, 31 und 41 so dargestellt, daß sie eine im wesentlichen zylindrische Form mit einem konusförmigen Boden haben. Diese Ausnehmung kann jedoch auch eine sphärische oder teilsphärische Form haben.

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung besteht das Aufnahmeglied des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes aus zumindest zwei Komponenten, welche aus Kunststoff bestehen und mittels Ultraschallschweißen miteinander verschweißt werden. So ist es möglich, einen Ring zu verwenden, welcher im wesentlichen einen Nullspalt hat, wodurch das Entweichen das Kugclgliedo;; zuverlässig verhindert werden kann. Da das Aufnahmeglied aus Kunststoff besteht, ist der Herstellungsprozeß einfach und verursacht geringe Kosten.

Claims

HOFl'MAKN.f 33IA1LJS -φ PARTNER DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Dl PL.-I NG. W. EITLE · D R. RER. N AT. K. HOFFMAN N . D I PL.-I N G. W. LEHN DIPL.-I NG. K. FOCHSLE · 0 R. RE R. N AT. B. H A N S E N ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 M D NCH EN 81 · TELE FON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH F.) 36 159 p/hl Tokico Ltd., ; Kawasaki-shi, Kanagawa-ken / Japan Kugelgelenk Patentansprüche

1. Kugelgelenk mit einem Kugelglied und einem Aufnahmeglied, dadurch gekennzeichnet , daß das Aufnahmeglied (10) aus zumindest zwei Komponenten (12, 13) aus Kunststoff besteht, die durch Ultraschallschweißen miteinander verschweißt sind.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Ultraschallschweißen durchgeführt wird, wenn das Kugelglied (7) und das Aufnahme-. glied (10) zusammengesetzt sind.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß vor dem Ultraschallschweißen ein ringförmiger Rückhaltering (14; 34; 44) eingesetzt ist.

4. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Rückhaltering im eingesetzten Zustand im wesentlichen einen Nullspalt aufweist.

5. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeglied (10) eine erste Komponente (12;, 32; 42) mit einer Ausnehmung (11; 31; 41) zur Aufnahme des kugeligen Endes (8) des Kugelgliedes (7) und eine ringförmige Rückhaltekomponente (13; 33'; 43) umfaßt, die mit der erstgenannten Komponente verschweißt ist.

6. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeglied (30) zwei Komponenten (32, 33) aufweist, die entlang einer Ebene miteinander verschweißt sind, welche senkrecht zur Längsachse des Aufnahmegliedes (30) liegt und das Zentrum des kugeligen Endes (8) des Kugelgliedes (7) umfaßt.

■