DE3239208A1

DE3239208A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE3239208A1
Application number: DE19823239208
Authority: DE
Inventors: Akira Fujisawa Kanagawa Mizusawa; Daiji Chigasaki Kanagawa Nakama
Original assignee: Nifco Inc
Current assignee: Nifco Inc
Priority date: 1981-10-23
Filing date: 1982-10-22
Publication date: 1983-05-05
Also published as: DE3239208C2; GB2111589A; US4568216A; FR2515285B1; US4679958A; GB2111589B; FR2515285A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem Sockel, in dem eine Kugel einer Halbrundkopfschraube oder eines Halbrundkopfzapfens drehbar gelagert ist; der Sockel besteht vorzugsweise aus Kunststoff.

Bei bekannten Kugelgelenken besteht der Sockel aus einem Metall, ähnlich der Halbrundkopfschraube oder dem Halbrundkopfzapfen (nachstehend als Schraube oder Zapfen bezeichnet) und weist am einen Endabschnitt eine Kammer auf, die geringfügig tiefer ist als der Kugelradius der Schraube; der Öffnungsdurchmesser der Kammer ist geringfügig größer als der Hauptdurchmesser der Kugel. Damit ein derartiger Sockel die Kugel der Schraube sicher festhalten kann, ist ein elastischer, metallischer Ring erforderlich, der einen Zwischenraum aufweist und dessen Durchmesser geringfügig

größer ist als der Durchmesser der Kammeröffnung. Das Pesthalten der Kugel im Sockel erfolgt durch Eindrücken des Ringes in die Kammer durch die Öffnung, wobei der Ring über den Zwischenraum zusammengezogen und radial verkleinert wird, und danach wird die Kugel des Zapfens durch die

öffnung in die Kammer gedrückt, so daß sich der Ring aufgrund des Zwischenraums radial ausdehnen kann und über die eingedrückte Kugel bis über deren größten Durchmesser gleitet. Dadurch kann der elastische Ring die Kugel fest innerhalb der Kammer halten und verhindert dadurch ein

Herausbewegen des Zapfens aus dem Sockel. Dieses Eindrük-

ken des elastischen Metallringes in die Kammer durch die . Öffnung, indem der Metallring radial zusammengedrückt wird, erfordert einen erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand. Darüber hinaus hängt die gewünschte Wirkungsweise 35

des Sockels ausschließlich von der Elastizität des Metallringes mit dem Zwischenraum ab, der die gewünschte Halte-

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kraft erzeugt, um ein Lösen des Zapfens aus dem Sockel zu verhindern. Da der Metallring durch Wickeln eines Metalldraht es hergestellt wird, führt dies zu Variationen des Ringdurchmessers und der Größe des Zwischenraums bei den verschiedenen Ringen, so daß sich unterschiedliche Haltekräfte bei verschiedenen Ringen ergeben.

Um ein Herausgleiten des Metallringes aus dem Hohlraum zu verhindern, wird letzterer mit einer Ringstufe versehen, die von der im wesentlichen kugelförmigen Wandung des Hohl-" raums in diesen hineinragt. Da diese Ringstufe wegen Beschränkungen bei der Bearbeitung nicht einstückig mit dem Sockel ausgebildet werden kann, wird die Ringstufe nach dem Ausschmieden des Sockels durch Stirnflächenfräsen oder -drehen auf einer Drehbank hergestellt. Daher beinträchtigt diese Ringstufe den Wirkungsgrad bei der Bearbeitung und er höht die Herstellungskosten.

Um die vorstehenden Probleme zu lösen, sind verschiedene Kugelgelenke mit Sockeln aus Kunststoff entwickelt worden (vgl. z.B. GB-PS 1 535 955)· Obwohl die Verwendung von KunststoffsockeIn bei derartigen Kugelgelenken zu deren Schutz gegen Rosten beigetragen und das Gesamtgewicht der Kugelgelenke reduziert haben, ergaben sich jedoch neue

Nachteile. Derartige Kugelgelenke werden meist als Gasdruckgelenke in den Hecktüren von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Normalerweise werden diese Komponenten relativ stark belastet. Bei Kugelgelenken mit Kunststoffsockeln sind an der Karosserie oder an der Tür Einrichtungen vor-. gesehen, um die Kugeln der Gelenke festzuhalten, und zwar in Form von Klauen, die einstückig mit den Kunststoffsokkeln in den Kugelgelenken ausgebildet sind. Wegen der Brüchigkeit des Kunststoffmaterials ergibt sich häufig ein zufälliges und ungewolltes Lösen der Kugeln aus ih-

ren Kunststoffsockeln.

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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk mit einem Sockel zu schaffen, das im Gegensatz zu Metallsockeln keine Rostneigung zeigt, eine Verringerung des Gesamtgewichts des Kugelgelenks ermöglicht und eine erhöhte Haltekraft zum Festhalten der Kugel im Zapfen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird insbesondere mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
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Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht in Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelgelenks,

Pig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Kugelgelenks gemäß Fig. 1 im zusammengebauten Zustand, Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Ring für das Kugelgelenk gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht in Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelgelenks,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Kugeigelenks gemäß Fig. 4 im zusammengebauten Zustand, Fig. 6 einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform, Fig.. 7 eine Aufsicht des Kugelgelenks gemäß Fig. 6, Fig. 8 einen Querschnitt des Kugelgelenks gemäß Fig. 6 mit gelöster Kappe,

Fig. 9 eine Teilschnittansicht in Explosi onsdarstellung

des Kugelsockels gemäß Fig. 6,

Fig. 10 eine Aufsicht eines Rings für das Kugelgelenk gemäß Fig. 6 und

Fig. 11 eine Teilschnittansicht einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelgelenks.

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In den Fig. 1 bis 5 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelgelenks dargestellt. Eine Kugelschraube oder ein Kugelzapfen 1 weist eine Kugel 2 am freien Ende auf, und ein Sockel J aus Kunststoff hält die Kugel 2 an seinem einen Endabschnitt mit einem elastischen Metallring 4 unlösbar fest. Der Sockel 5 weist einen Hauptkörper 6 mit einer Klemm- oder Halteschraube 5 auf, die am anderen Endabschnitt des Sockels befestigt ist, und zwar entweder durch Einschrauben oder durch Einsetzen während des Spritzgießens. Ferner weist der Sockel einen Hilfskörper 12 auf, der getrennt von dem Hauptkörper 6 ebenfalls aus Kunststoffmaterial hergestellt und am Hauptkörper befestigt ist, so daß man eine Aufnahme zum Festhalten der Kugel 2 erhält. Bei dieser ersten Ausfuhrungsform ist der Hauptkörper β am einen Ende mit einer im wesentlichen zylindrischen Bohrung 7 in Vertikalrichtung versehen. Diese Bohrung 7 besteht aus einem unteren Abschnitt 8, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kugel 2, einem konischen Abschnitt 9* dessen Innendurchmesser sich nach oben allmählich vergrößert, sowie aus einem Zylinderabschnitt 10, der sich nach oben mit einem festen Innendurchmesser vom oberen Erde des konischen Abschnitts 9 aus erstreckt. Bei der dargestellten Ausführungsform'ist an der Innenwandfläche des Zylinderabschnitts 10 etwa in dessen Mitte in Vertikalrichtung gesehen ein geringfügig erhöhter Vorsprung 11 ausgebildet.

Der Hilfskörper 12 besteht aus einer rohrförmigen Wand 13, die nach unten in den Zylinderabschnitt 10 eingeführt wer-

den kann, sowie aus einem Deckel 14 als Begrenzung für das obere Ende der rohrförmigen Wand I^· Der Deckel 14- weist einstückig einen Flansch 14* auf, der sich vom Umfang der Wand 13 aus nach außen erstreckt und auf der Oberseite des Hauptkörpers 6 eng anliegt. Der Innenraum der rohrförmigen

Wand ist kuppeiförmig ausgebildet, so daß die Kugel 2 bis

geringfügig über ihren Äquator 2' eindringen kann, der die L J

Grenzlinie der oberen Halbkugel der Kugel 2 bildet. Die Länge der rohrförmigen Wand 13 nach unten ist so festgelegt, daß ihr unteres Ende direkt auf das obere Ende des konischen Abschnitts 9 oder geringfügig oberhalb von dessen oberen Ende zu liegen kommt, wenn der Plansch 14' in Kontakt mit der Oberseite des Hauptkörpers kommt und die rohrförmige Wand innerhalb des Zylinderabschnitts 10 der Bohrung 7 eingesetzt ist. Damit der Vorsprung 11 ein unbeabsichtigtes Lösen des Hilfskörpers 12 aus dem Zylinderabschnitt 10 verhindert, ist der Außendurchmesser des unteren Halbabschnitts IJa der Wand 13 im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Zylinderabschnitts 10, und oberhalb des unteren Halbabschnitts 13a ist eine Ringnut 14" zur Aufnahme des Vorsprungs 11 ausgebildet. Wenn der Hilfskörper nach unten mit geringer Kraft in den Zylinderabschnitt 10 der Bohrung 7 eingedrückt wird, so gleitet der untere Halbabschnitt 13a der Wand über den Vorsprung nach unten und wird an der unteren Kante des Vorsprungs 11 unlösbar festgehalten, nachdem der Flansch 14' an die obere Oberfläche des Hauptkörpers anstößt.

Zum Zusammenbau des Kugelgelenks wird der Metallring, dessen Innendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Kugel 2 und dessen Außendurchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser am unteren Ende des konischen Abschnitts 9, in die Bohrung 7 eingeführt und liegt bündig an der Innenwand des konischen Abschnitts an dessen unterem Ende an. Danach wird der Hilfskörper nach unten in die Bohrung eingeführt und im Zylinderabschnitt 10 festgelegt; die Kugel 2 des Zapfens wird nach oben in die Bohrung 7 durch den unteren Abschnitt 8 gedrückt. Beim Einführen des Balls 2' wird der Ring 4 im Konusabschnitt durch die Kugel nach oben gedrückt, da der Innendurchmesser des Rings 4 geringfügig kleiner ist als der Hauptdurchmesser der Kugel.

Wenn der Ring das untere Ende des Hilfskörpers erreicht, kann er sich nicht weiter nach oben bewegen. Dadurch er-

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γ π

zwingt die Kugel ihren Weg über den Ring hinaus, indem dieser wegen seines Schnitts 4^!- bis zum Äquatorumfang 2' der Kugel expandiert, die dann über den Ring geringfügig hinausgeht, wobei die Oberseite "der Kugel im wesentlichen in Berührung mit der Unterseite des Deckels 14 kommt. Der Ring zieht sich nun wieder zusammen, gleitet nach unten auf der Oberfläche der unteren Halbkugel und kommt nach Erreichenseines ursprünglichen Durchmessers wieder zur Ruhe entlang der inneren Wandfläche am unteren Ende des Konusabschnittes. 10

Der Ring verhindert in der neuen Position ein Herausfallen der Kugel nach unten, und dementsprechend kann sich der Zapfen 1 gegenüber dem Sockel 3 drehen.

Der elastische Ring 4 kann in einfacher Weise in die Bohrung durch das obere Ende des Zylinderabschnitts 10 eingesetzt werden, ohne daß der Ring radial zusammengedrückt werden muß. Die einander gegenüberliegenden Enden eines gewickelten, elastischen Drahtes, die den Schnitt 4' des Rings bilden, können daher so nahe wie möglich zueinander gebracht werden (vgl. Fig. J5).

Übliche Kugelgelenke verwenden Ringe mit großem Zwischenraum, wobei die einander gegenüberliegenden Enden des aufgewickelten, elastischen Drahtes so weit voneinander getrennt sind, daß sie das Einführen des Rings in die Kammer des Sockels dadurch ermöglichen, daß man den Durchmesser des Rings verringert. Demgegenüber ist beim erfindungsgemäßen Kugelgelenk als vorteilhaft anzusehen, daß der Ring eine stark erhöhte Kraft zum Festhalten der Kugel aufweist. Da ferner die Kugel so festgehalten wird, daß ihre Oberseite im wesentlichen in Berührung mit der Unterseite des Deckels des Hilfskörpers steht, hat der Zapfen in Axialrichtung kein

Spiel, so daß Geräusche verhindert werden. 35

Erfindungsgemäß genügt es, daß lediglich der Hauptkörper L J

r .:.■

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des Sockels aus Kunststoff besteht. Da der Hilfskörper klein ist, kann er aus einem Metall bestehen, ohne daß das Gesamtgewicht des Kugelgelenks erheblich erhöht wird. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der im Hauptkörper befestigte Hilfskörper gegen unbeabsichtigtes Lösen durch den Vorsprung 11 und die ringförmige Nut 14" festgehalten.

Alternativ kann ein unbeabsichtigtes Lösen dadurch verhindert werden, daß man an der Innenfläche des Zylinderabschnitts 10 und an der Außenfläche der Rohrwandung ein Innengewinde bzw. ein Außengewinde vorsieht und den Zylinderabschnitt 10 und die Rohrwand fest miteinander verschraubt; auch ist es möglich, die beiden Bauteile miteinander zu verschweißen oder durch Hochfrequenzerhitzen miteinander zu verschmelzen.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsform ist das Aufnahmeteil des Sockels für die Kugel in zwei gleiche Hälften unterteilt, und zwar entlang einer Ebene senkrecht zum Äquator 2' der Kugel; die eine Hälfte des Sockels ist am Hauptkörper 6 und die andere Hälfte am Hilfskörper 12 ausgebildet. Das Aufnahmeteil erhält man daher durch Verschweißen des Hauptkörpers 6 _vund des Hilfskörpers 12 entlang der Trennebene beispielsweise durch Hochfrequenzerhitzen. '■

Das fertige Aufnahmeteil besteht aus einem nach unten offenen unteren Endabschnitt 15, dessen Innendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Kugel am Ä'quator, aus einem konischen Abschnitt 16, dessen Innendurchmesser sich vom unteren Abschnitt 5 nach oben allmählich vergrößert, und aus einer kugelförmigen Aussparung 17 zur Aufnahme der Kugel von deren Oberseite bis geringfügig un-

terhalb des Kugeläquators. Der Hauptkörper und der Hilfskörper weisen jeweils eine der beiden Hälften des Aufnahme-

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teils auf. Vorzugsweise kann ein Vorsprung an einer geeigneten Stelle an einer der einander gegenüberliegenden Oberflächen des Hauptkörpers und des Hilfskörpers ausgebildet sein, und eine Aussparung zur Aufnahme dieses Vorsprungs kann an der entsprechenden Stelle in der anderen gegenüberliegenden Fläche vorhanden sein.

Bei dieser Ausführungsform wird ebenfalls ein elastischer Metallring 4 verwendet, dessen geschnittene Enden über den Schnitt 4^! eng aneinandergebracht werden. Zum engen Ver-. einigen der einander gegenüberliegenden Flächen des Hauptkörpers und des Hilfskörpers wird der Metallring zwischen die einander gegenüberliegenden Hälften des Konusabschnitts l6 gebracht. Danach werden der Hauptkörper und der Hilfskörper in genau ausgerichtetem Zustand durch Verkleben oder durch Hochfrequenzverschweißen oder -verschmelzen miteinander verbunden. Dabei ist der Innendurchmesser des Rings geringfügig kleiner als der' A'quatordurehmesser der Kugel, und der Außendurchmesser des Rings ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des unteren Abschnitts 15 oder des Innendurchmessers am unteren Ende des Konusabschnitts.

Bei der vorstehenden Ausführungsform schlägt der Ring K am unteren Ende des Konusabschnitts an. Die Kugel des Zapfens wird in den festgehaltenen Ring 4 nach oben in das Aufnahmeteil gedrückt, bis der Äquatorumfang der Kugel nach oben über den Ring 2 hinausgleitet. Bei dieser Ausführungsform dient die Schulterfläche 18 an der Grenzfläche zwischen

dem oberen Ende des Konusabschnitts 16 und der kuppelför-30

migen Aussparung 17 zur Begrenzung der nach oben gerichteten Bewegung des Rings 2, wobei die Kugel den Schnitt V des Rings vergrößern und den Ring radial expandieren kann.

Da bei dieser Ausführungsform der Hauptkörper und der

Hilfskörper des Sockels beide aus Kunststoffmaterial bestehen, ist dessen Gewicht gering» Der Ring kann auch

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völlig ohne Schnitt ausgebildet sein. Bei Fehlen dieses

Schnitts erzeugt der Ring eine größere Kraft zum Festhalten der Kugel. Diese Ausführungsform ist daher ebenso wirksam wie die vorherige Ausführungsform. 5

Bei der in den Fig. 6 bis 10 dargestellten dritten Ausführungsform ist ein elastischer Metallring mit großem ZwI-' schenraum vorgesehen- Wenn der Metallring in das zusammengebaute Kugelgelenk eingesetzt wird, ist der Zwischenraum des Rings kleiner als der des Metallrings im freien Originalzustand. Daher ist die zum Festhalten des Kugelzapfens gegenüber Herausfallen aus dem Kugelgelenk erforderliche Kraft nicht nur abhängig von der Elastizität des Metallrings sondern auch davon, daß der Durchmesser des Rings sowie dessen Zwischenraum vermindert sind.

Gemäß der Zeichnung weist der Kugelzapfen 1 eine Kugel 2 an seinem oberen Ende auf und besteht aus Metall. Der Hauptkörper 6 des Sockels ist am einen Ende mit einem Aufnahmeteil 19 versehen, das zur Aufnahme der Kugel eine Bohrung in Vertikalrichtung aufweist. Eine Kappe 20 als Hilfskörper ist in das Aufnahmeteil 19 nach unten eingeschraubt. Der Hauptkörper 6 und die Kappe 20 werden getrennt aus Kunststoff hergestellt.

Das Aufnahmeteil 19 ist in der oberen Hälfte seines Innenraums mit einem Zylinderabschnitt 21 versehen, in dessen Innenwandung ein Innengewinde 21' ausgebildet, ist. Das untere Ende dieses Zylinderabschnitts setzt sich in eine Konusflache 22 fort, deren Innendurchmesser sich nach unten verringert. Am unteren Ende der Konusfläche 22 ist eine Stufe 22' ausgebildet, die von der Innenwandfläche aus geringfügig vorsteht. Das untere Ende der Stufe geht in eine Zylinderbohrung 2^ über, deren Durchmesser gleich dem oder geringfügig größer als der Durchmesser am Äquator 2' der Kugel 2 ist. Die Kappe 20 ist mit einem Rohr-

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mantel 24 mit einem Außengewinde 24' versehen, das in das Innengewinde 21' paßt; der Innendurchmesser des Rohrmantels . 24 ist gleich dem oder geringfügig größer als der Äquatordurchmesser der Kugel. Das obere Ende des Rohrmantels 24 ist durch eine obere Wand 25 verschlossen, an deren Umfang sich ein Plansch 25' vom Umfang des Rohrmantels 24 nach außen erstreckt« Der Rohrmantel- 24 weist eine Verlängerung 26 auf, die sich über das Ende des Außengewindes 24' nach unten hinaus erstreckt. Die Außenfläche der Verlängerung 26 bildet eine Konusfläche 26', passend zur Konusfläche 22 des Aufnähmeteils.

Die vorliegende Ausführungsform benutzt einen Metallring mit einem Zwischenraum 27' und besteht aus einem elastischen Metalldraht. Drückt man die Kappe in das Aufnahmeteil und den Metallring 27 durch das untere Ende der Verlängerung der Kappe gegen die Stufe 22' am unteren Ende der Konusfläche 22, so werden der Einschnitt im Ring verengt und der

Durchmesser des Rings vermindert.
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Es wird folgendes Zahlenbeispiel gegeben: Am Äquator 2' der Kugel 2 beträgt der Durchmesser 10 mm; der Metallring 12 wird gebildet durch Wickeln eines Metalldrahtes von 1 mm Durchmesser bei einer Zwischenraumgröße von 3*5 mm; der Innendurchmesser des Rings kann dann 9,8 bis 10,2 mm und der Außendurchmesser 11,8 bis 12,2 mm betragen, um leicht über den Äquator der Kugel passen. Der Innendurchmesser des Zylinderabschnitts 21 des Aufnahmeteils beträgt 13,1 mm, der Innendurchmesser der Konusfläche 22 am Verengungsende be-

trägt 10,6 mm, und der Innendurchmesser der Zylinderbohrung 23 beträgt 10,0 mm. Die Tiefe der Stufe 22' beträgt dann 0,3 mm, der Außendurchmesser des Rohrmantels 24 der Kappe beträgt 13 mm, der Innendurchmesser der Kappe, wo

deren Innenfläche mit dem Äquator der Kugel in Berührung 35

kommt,"beträgt von 10,0 bis 10,1 mm, der Innendurchmesser

erhöht sich geringfügig nach unten mit einem Winkel von L j

etwa 5°, und der Außendurchraesser am unteren Ende der Verlängerung, d.h. die Stufe der Konusfläche 26', beträgt von 11,4· bis 11,6 mm.

Das Kugelgelenk dieser Ausführungsform wird in der Weise zusammengebaut, daß man die Kugel 2 nach oben durch das Aufnahmeteil 19 des Hauptkörpers führt, dann den Metallring 27 nach unten auf die Kugel 2 aufpaßt, bis das untere Ende unter den Äquator 2' der Kugel fällt, anschließend wird der Kugelzapfen abgesenkt und schließlich wird die Kappe nach unten in das Aufnahmeteil eingeschraubt. Dieser Zusammenbau kann in anderer Weise dadurch erfolgen, daß man den Metallring 27 nach unten in das Aufnahmeteil 19 einsetzt, danach die Kappe geringfügig einschraubt, anschließend die Kugel nach oben in das Aufnahmeteil einführt, bis der Äquator der Kugel über den Metallxäng hinaus angehoben ist, und anschließendes vollständiges Einschrauben der Kappe.

Da der Innendurchmesser des Metallrings geringfügig größer oder geringfügig kleiner als der Durchmesser am Kugeläquator ist, kann die Kugel praktisch widerstandslos eingeführt werden, wenn der Innendurchmesser des Metallrings größer ist, oder die Kugel wird durch den Metallring unter Aufwendung einer geringen Kraft gedrückt, >die ausreicht, um den Einschnitt des Rings innerhalb des Aufnahmeteils in einem bestimmten Maße aufzuweiten. Wenn die Kappe vollständig in das Aufnahmeteil eingeschraubt ist, wird der Metallring an der Konusfläche 22 durch den Druck nach unten gezogen, der durch das untere Ende der Kappe ausgeübt . wird. Dabei wird der Einschnitt 27' im Ring verengt, und der Innendurchmesser des Rings vermindert sich auf einen Wert unterhalb des Äquatordurchmessers der Kugel. Dadurch wird der Ring unter dem unteren Ende 22' der Konusfläche nach unten gehalten. Im Gegensatz zu Metallringen bei üb-

liehen Kugelgelenken, bei denen man sich ausschließlich auf die Elastizität des Metallrings verläßt, erhält man

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bei dem erfxndungsgemaßen Metallring die zum Festhalten des Kugelzapfens im Sockel erforderliche Kraft von der Kraft, mit der die Kappe den Metallring unterhalb des unteren Endes des Konusfläche nach unten drückt und den Durchmesser des Metallrings verringert. Dadurch kann man eine gewünschte Haltekraft für die Kugel in dem Aufnahmeteil frei wählen von der Elastizität des Rings und von der Druckkraft der Kappe.

Wenn der Einschnitt 27 in dem Metallring 27 bei dessen Herstellung ausgebildet wird, sind die einander gegenüberliegenden Kanten 27a und 27b in der dargestellten Weise zueinander schräg. Wenn die Kappe vollständig in das Aufnahmeteil eingeschraubt ist, werden daher die so schräg zueinander gehaltenen, einander gegenüberliegenden Enden 27a und 27b zwischen d.em unteren Ende der Kappe und der Endfläche an der Unterseite der Konusfläche 22 komprimiert. Da die Kappe elastisch nach oben gedrückt wird, wird jegliches Spiel zwischen der Kappe und dem Hauptkörper des

Sockels eliminiert.
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Wenn sich mechanische Probleme zwischen dem Gegenstand, an dem der Hauptkörper, des Sockels über die Schraube 5 befestigt ist, und dem Gegenstand, an dem der Kugelzapfen 1 befestigt ist, ergeben, z.B. zwischen der Karosserie eines

Kraftfahrzeugs und der Hecktür, so kann es notwendig werden, das Kugelgelenk abzunehmen. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Kappe in gewünschter Weise von dem Aufnahmeteil· gelöst werden. Durch geringfügiges Lösen der Kappe anstelle dem Abnehmen des Kugelzapfens oder des

Hauptkörpers vom Sockel, kann daher der Metallring 27 sich entlang der Konusfläche 22 nach oben bewegen und aufgrund seiner Eigenelastizitat seinen Durchmesser vergrößern. Zieht man dann am Kugelzapfen nach unten, so gleitet die

Kugel durch den Metallring und dann aus dem Aufnahmeteil 35

heraus. So kann das Kugelgelenk zerlegt werden. Nach der Reparatur kann das Kugelgelenk wieder zusammengebaut wer-

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den, indem man die Kugel nach oben in das Aufnähmeteil ein führt und anschließend die Kappe in das Aufnahmeteil einschraubt .

in Pig. 8 ist das Kugelgelenk dieser Ausführungsform mit geringfügig gelöster Kappe 20 dargestellt. Dabei ist der Innendurchmesser des Rings 27 geringfügig kleiner als der Äquatordurchmesser der Kugel. Daher ist der Ring unmittelbar unterhalb des Äquators der Kugel um diese herumgewickelt. Zwischen dem Umfang des Ringes und der Innenfläche des Aufnahmeteils, insbesondere dem oberen Ende der Konusfläche 23 oder dem unteren Ende des Zylinderabschnitts 21 ergibt sich so ein Ringraum. Selbst wenn der Innendurchmesser des Rings geringfügig kleiner ist als der Äquatordurchmesser der Kugel, kann daher beim Herunterziehen des Kugelzapfens der Kugeläquator den Ring expandieren und die Kugel aus dem Ring gleiten. Dadurch löst sich der Kugelzapfen aus dem Aufnahmeteil. Umgekehrt kann das Kugelgelenk wieder zusammengesetzt werden, indem die Kugel des Kugelzapfens nach oben in das Aufnahmeteil eingeführt wird, indem der Kugeläquator den Ring aufweitet und die Kugel durch den Ring gedruckt wird; danach wird die Kappe in das Aufnahmeteil eingeschraubt. Wenn der Innendurchmesser des Rings geringfügig größer ist als der Äquatordurchmesser der Kugel, so kann beim Lösen der Kappe der Äquator der Kugel ohne Widerstand über den Ring laufen. Daher löst sich der Kugelzapfen völlig selbstätig, wenn das Kugelgelenk .zerlegt wird.

Erfindungsgemäß kann der Metallring selbst dann die gewünschte Haltekraft erzeugen, wenn die Abmessungen des Metallrings durch die Herstellung fehlerhaft sind (insbesondere wenn der Durchmesser größer als der Solldurchmesser ist), da die Verlängerung der Kappe den Metallring 35

nach unten auf die Konusfläche des Kugelaufnahmeteils drückt und so den Metallring auf den vorgegebenen Durch-

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, messer zusammendrückt.

Der obere Abschnitt im Innern der Kappe 20 kann so ausgebildet sein, daß die obere■Halbkugel'der Kugel 2 in einer Ringzone mit der Oberfläche oberhalb des Kugeläquators in Berührung kommt. Andererseits können mehrere dreieckige Wände 28 einstückig an der oberen Innenseite wie bei der dritten Ausführungsform einstückig angeformt sein, so daß diese dreieckigen Wände von oben mit der Kugel in Berührung kommen können.

Um ein spontanes Lösen der festgedrehten Kappe 20 zu verhindern, kann diese mit einem flexiblen, vorstehenden Stück 20' versehen sein, das einen nach unten vorstehenden Vorsprung 29a aufweist; dieser Vorsprung 29a kann in eine Bohrung 29b im Hauptkörper 6 des Sockels hineinragen, nachdem die Kappe vollständig eingedreht worden ist. Der Vorsprung 29a sowie die Bohrung 29b dienen als Peststelleinrichtung 29, um ein Verdrehen der Kappe gegenüber dem Sockel zu ver~ hindern. Soll die Kappe vom Sockel gelöst werden, so dreht man das vorspringende Stück 20^! nach oben und zieht den Vorsprung 29a aus der Bohrung 29b. Falls gewünscht, können an der Oberseite der Kappe 20 Eingriffsbohrungen 30 für die Spitzen eines Werkzeugs vorgesehen sein, mit dem man die Kappe in den Sockel einschrauben bzw. von diesem lösen kann. Anstelle der Eingriffsbohrungen 30 können ein Schlitz (-) oder ein Kreuzschlitz (-!-) vorgesehen sein, um beispielsweise in diese einen geeigneten Schraubendreher einzusetzen.

Das Außengewinde 24' am Umfang der Kappe sowie das Innengewinde 21' an der Innenwand des Aufnahmeteils sind vorzugsweise mehrgängige. Schraubengewinde, so daß eine oder zwei vollständige Drehungen der Kappe zum vollständigen Festziehen ausreichen.

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Gemäß der vorstehenden Erläuterungen dieser Ausführungsform ist die Kappe so ausgebildet, daß sie am Sockel durch Schraubendrehen befestigt bzw. von diesem gelöst werden kann. Die Befestigung der Kappe am Sockel kann jedoch auch dadurch erfolgen, daß man einen Vorsprung entweder am Umfang der Kappe und an der Innenwand des Zylinderabschnitts des Aufnahmeteils sowie eine L-förmige Nut an der verbleibenden Fläche vorsieht, die Kappe in das Aufnahmeteil einsetzt, indem man den Vorsprung entlang der Längsseite der L-förmigen Nut bewegt und den Eingriff der Einzelteile der Eingriffseinrichtung 29 dann abschließt, wenn die Bewegung des Vorsprungs in der Seite der L-förmigen Nut beendet ist. Gegebenenfalls kann die Kappe unlösbar mit dem Aufnahmeteil, beispielsweise durch Hochfrequenzerhitzen, verschweißt werden.

Um ein unbeabsichtigtes Lösen der Kappe vom Hauptkörper des Sockels zu verhindern, können ein kleiner Vorsprung 22a innen an der Konusfläche 22 des Kugelaufnahmeteils I9 sowie eine Nut 26a am unteren Ende des Umfangs der Verlängerung 26 der Kappe 20 ausgebildet sein (vgl. Fig. 11); der kleine Vorsprung 22a sollte dabei klein genug sein, um ein Überschneiden mit dem Eintritt der Kugel 2 durch die Zylinderbohrung 23 zu vermeiden» Das Festhalten der Kugel durch den Ring 27 erfolgt dadurch, daß man den Ring 27 in das Aufnahmeteil derart einführt, daß der Zwischenraum 27' im Ring 27 mit dem kleinen Vorsprung 22a ausgerichtet werden kann; danach wird die Kugel in das Aufnahmeteil I9 eingeführt, und anschließend wird die Kappe 20 in das Aufnahmeteil eingeschraubt. Das so zusammengebaute Kugelgelenk kann durch Drehen der Kappe 20 in Löserichtung zerlegt werden, wobei sich ein Zwischenraum zwischen der Konusfläche 22 des Aufnahmeteils I9 und dem unteren Ende der Verlängerung 26 der Kappe 20 ergibt, so daß sich der Zwischenraum 27' im Ring 27 so weit aufweitet, daß die Kugel aus dem Aufnahmeteil freigegeben wird. Die einander gegenüberliegenden Enden 27a und 27b des Rings 27

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werden über den Zwischenraum schräg gehalten, wobei das Ende 27a gegen die Konusfläche 22 des Aufnahmeteils und das andere Ende 27b gegen das untere Ende der Verlängerung der Kappe 20 gedrückt werden. Bei weiterem Drehen der Kappe 20 kommen lediglich die einander gegenüberliegenden Enden 27a und 27b des Rings ein Eingriff mit dem kleinen Vorsprung 22a an der Konusfläche und der Nut 26a am unteren Ende der Verlängerung 26 der Kappe 2Oj, so daß die Kappe am weiteren Verdrehen gehindert wird. Das Lösen des Kugelzapfens vom Aufnahmeteil erreicht man somit durch Drehen der Kappe in Löserichtung. Dasanderenfalls mögliche Verschieben des Rings und der anderen Hilfsteile durch Trennen der Kappe kann daher ausgeschlossen werden. Ferner kann das feste und sichere Einsetzen der Kugel innerhalb des Aufnahmeteils erleichtert werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Kugelgelenk wegen der Herstellung des Sockels aus Kunststoff ein geringes Gewicht aufweist und Rostansatz verhindert. Ferner wurden Versuche mit den erfindungsgemäßen Kugelgelenken durchgeführt, wobei die Zugkraft zum Herausziehen der Kugel bei verschiedenen Versuchsreihen jeweils im Bereich von 200 bis 250 kg lag. Keines dieser Kugelgelenke zeigte Versprödung des Materials. Die erfindungsgemäßen Kugelgelenke waren üblichen Kugelgelenken mit Metallsockeln überlegen.

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Leerseite

Claims

VOSSlUS · VOSSIUS · TAUCH KER-H EU NEMANN · RAUH PATEiMf AN WALTE. SIEBERTSTRASSE 4- ■ 8OOO MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) 47 4O75 CABLE: B E N 2 O LP AT ENT MÜNCHEN · TELEX 5-29 453 VOPAT D u.Z.: S 139 (He/ko) 22' Oktober 1982 Case: 3851-4001 NIPCO INC. Yokohama-Shi, Kanagawa-ken, Japan 10 _ * _.. _ 11 Kugelgelenk " . Patentansprüche

1. Kugelgelenk mit
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a) einem Kugelbolzen (1) mit einer Kugel (2) an seinem freien Ende,

b) einem Sockel (3) mit einem Aufnahmeteil für die Kugel (2) und mit

c) einem elastischen Metallring (4) mit einem Einschnitt (4'), um die Kugel (2) drehbar im Aufnahmeteil festzuhalten, wobei . '

d) das Aufnahmeteil aus einem Hauptkörper (6) und einem Hilfskörper (12)., der am Hauptkörper (6) befestigt ist, besteht,

e) zumindest der Hauptkörper (6) aus Kunststoff besteht,

f) das Festhalten der Kugel (2) im Sockel (6) durch Einsetzen des Metallrings (4) im Aufnahmeteil vor dem Befestigen des Hilfskörpers (12) am Hauptkörper (6) erfolgt,

g) die Kugel (2) in das Aufnahmeteil dadurch eingedrückt wird, daß der Äquator (2') der Kugel (2) den Einschnitt (4^T) des Metallrings (4) aufweitet und wobei

h) die Kugel (2) durch den Ring (4) gleitet, um mit dem Ring (4) die Kugel (2) festzuhalten.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Enden des Metallrings

(4) am Einschnitt miteinander in engem Kontakt gehalten sind.

3. Kugelgelenk mit
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a) einem Kugelbolzen mit einer Kugel am freien Ende,

b) einem aus Kunststoff bestehenden Sockel, an dessen einem Ende eine vertikale Bohrung als Aufnahmeteil zum Einführen der Kugel vorgesehen ist,

c) einem Hilfskörper zum Einführen in das Aufnahmeteil nach unten und Befestigen in diesem und mit

d) einem elastischen Metallring mit einem Einschnitt, wobei

e) der Innendurchmesser des Metailrings geringfügig größer oder geringfügig kleiner ist als der Äquatordurchmesser der Kugel,

f) das Aufnahmeteil mit einer Konusfläche versehen ist, deren Innendurchmesser nach unten allmählich abnimmt, so daß der Innendurchmesser am unteren,Ende gleich ist dem oder geringfügig gröi3er als der Ä'quatordurchmesser der Kugel, .

g) der Hilfskörper im Innern mit einer Rohrwandung versehen ist, die an die Oberfläche der Kugel angepaßt und an ihrem unteren Ende mit einer Verlängerung versehen ist, deren Konusfläche der Konusfläche des Aufnahmeteils entspricht,

h) so daß durch Befestigen des Hilfskörpers im Aufnahmeteil das untere Ende der Verlängerung gegen den Metallring drückt, der über den Äquator der Kugel zum unteren Ende der Konusfläche des Aufnahmeteils gerutscht ist, um den Durchmesser des Metallrings unter den Äqua-

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1 tordurchmesser der Kugel gegen die Elastizität des Metallrings zu verringern.

4. Kugelgelenk nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, 5 daß die einander gegenüberliegenden Enden des Metallrings am Einschnitt relativ zueinander schräg gehalten sind.

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