DE3613808A1 - Kugelgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, insbesonde­ re für mit Lenkern aufgebaute Kupplungen zur win­ keltreuen Übertragung von Drehbewegungen, enthal­ tend

• a) eine Gelenkkugel, die mit Endteilen zur Befestigung an Lenkern versehen ist, und
• b) eine Kugelfassung, in welcher die Gelenkkugel drehbar gelagert ist.

Kupplungen dieser Art sind beispielsweise beschrie­ ben in der DE-PS 24 31 383, der GB-PS 14 66 636 oder der AU-PS 4 89 018. Andere Kupplungen dieser Art sind in der EP-PS 35 283 dargestellt und be­ schrieben.

Um nicht nur einen radialen Wellenversatz zu ermög­ lichen sondern auch axiale Lagefehler oder Bewegun­ gen der miteinander zu kuppelnden Wellen sowie Winkelabweichungen der Wellenachsen ausgleichen zu können, sind die Lenker bei den Kupplungen nach Art der DE-PS 24 31 383 bei einigen Ausführungen all­ seitig beweglich an den Kupplungshälften bzw. Zwischengliedern angelenkt. Dies geschieht entweder über reine Kugelgelenke oder durch Lagerung über verformbare Gummiteile, welche durch elastische Verformung die allseitige Beweglichkeit der ange­ lenkten Lenker in begrenztem Maße zulassen.

Bei den Kupplungen nach Art der EP-PS 35 283 ist die allseitige Beweglichkeit der Lenker um die Anlenkpunkte für die Funktion der Kupplung wesent­ lich. Hier sind die Lenker über Gummikalotten ge­ lagert.

Die Funktion dieser und ähnlicher Kupplungen be­ dingt eine ständige periodische Schwenkbewegung der Lenker zum Ausgleich der verschiedenen Fluchtungs­ fehler. Bei diesen Bewegungen werden die Gummi­ kalotten auf Torsion stark beansprucht, was die Lebensdauer der Kupplung ungünstig beeinflussen kann. Bei Anlenkung z.B. über ein reines Kugel­ gelenk ergibt sich wiederum der Nachteil, daß die Kupplung keine dämpfenden Glieder enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art zu schaffen, welches dämpfende Glieder, z.B. aus Gummi, enthält, bei welchem diese dämpfenden Glieder aber nicht einer Torsionsbelastung und Walkarbeit bei der normalen Funktion unterworfen ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Kugelgelenk der eingangs genannten Art eine Schmierung so vorzusehen, daß ein langer wartungsfreier Betrieb möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

• c) die Kugelfassung in einem Ring aus gummi­ elastischem Material, z.B. Gummi, sitzt und
• d) dieser Ring seinerseits in einer Bohrung eines Teils gehaltert ist, an welchem der Lenker anzulenken ist.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach­ stehend unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Kugelgelenkes; und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Kugelgelenkes.

Das Kugelgelenk nach dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel enthält eine Gelenkkugel 10. Die Gelenkkugel 10 ist mit als Zapfen ausgebildeten Endteilen 12, 14 zur Befestigung an Lenkern versehen. Die Gelenkkugel 10 ist in einer Kugelfassung 16 drehbar gelagert. Die Kugelfassung 16 sitzt ihrerseits in einem Ring 18 aus gummielastischem Material, z.B. Gummi. Dieser Ring 18 ist seinerseits in einer Bohrung 20 eines Teils 22 gehaltert, an welchem der (nicht dargestellte) Lenker anzulenken ist. Die Zapfen 12 und 14 sind gegenüberliegend und fluchtend angeordnet. Zwischen der Kugelfassung 16 und den Zapfen 12 und 14 sind beiderseits der Gelenkkugel 10 Dichtmanschetten 24, 26 vorgesehen. Die Dichtmanschetten 24 und 26 schließen einen die Gelenkkugel 10 enthaltenden Innenraum 28 ab. Innerhalb dieses Innenraums 28 ist ein Schmiermittelreservoir gebildet.

Im einzelnen ist der Aufbau wie folgt:

Die Kugelfassung 16 weist ein Paar von Lagerringen 30, 32 mit sphärischen Lagerflächen 34, 36 auf, die von entgegengesetzten Seiten her um die Gelenkkugel 10 herum zu einem sphärischen Lager zusammengesetzt sind. Weiterhin weist die Kugelfassung 16 einen Blechmantel 38 auf, der die beiden Lagerringe 30, 32 umschließt und mit Randteilen axial über diese vor­ steht. In die äußeren Ränder der Dichtmanschetten 24 und 26 sind Drahtringe 40 bzw. 42 einvulkani­ siert. Die Dichtmanschetten 24 und 26 liegen mit ihren drahtringverstärkten äußeren Rändern an den äußeren Stirnflächen der Lagerringe 30 bzw. 32 an. Die Randteile des Blechmantels 38 sind über die drahtringverstärkten äußeren Ränder der Dichtman­ schetten 24 und 26 bei 44 bzw. 46 umgebördelt. Auf diese Weise hält der Blechmantel die beiden Lager­ ringe 30 und 32 zusammen und gleichzeitig die Ränder der Dichtmanschetten 24 und 26 in form­ schlüssiger dichter Anlage an diesen Lagerringen 30 und 32. An den inneren Rändern 48 und 50 greifen die Dichtmanschetten 24 bzw. 26 in Ringnuten 52 bzw. 54 der Lagerzapfen ein.

Auch an den inneren Rändern der Dichtmanschetten 24 und 26 können Drahtringe nach Art der Drahtringe 40 und 42 einvulkanisiert sein. In einem solchen Fall liegen die Dichtmanschetten 24 und 26 mit ihren inneren Rändern 48 bzw. 50 an einer Schulter der Zapfen 12 bzw. 14 an und sind durch eine auf die Zapfen aufgesetzte Buchse festgeklemmt.

Der Ring 18 aus gummielastischem Material ist mit dem Blechmantel 38, z.B. durch Vulkanisieren, ver­ bunden. Weiterhin ist der Ring 18 aus gummielasti­ schem Material von einem metallischen Außenring 56 umgeben, der mit dem Ring 18 ebenfalls z.B. durch Vulkanisieren verbunden ist. Dieser Außenring 56 sitzt in der Bohrung 20 des Teils 22.

Um eine Schmierung zu gewährleisten, ist in wenig­ stens einem der Lagerzapfen 12 oder 14 (im vorlie­ genden Fall in beiden) ein verschließbarer Längs­ kanal 58 bzw. 60 für die Zufuhr eines Schmier­ mittels gebildet. In der Gelenkkugel verlaufen einander kreuzende und mit dem Längskanal 58 und 60 in Verbindung stehende, radiale Schmiermittelkanäle 62 und 64, die in den Lagerflächen zwischen Gelenk­ kugel 10 und Lager 32, 36 münden. Die Schmiermittel­ kanäle enthalten in der Lagerfläche der Gelenkkugel 10 gebildete Schlitze 66, 68, die im wesentlichen in einer durch die Achse der Zapfen 12, 14 verlaufenden Ebene (z.B. der Papierebene in der Figur) liegen. Die Lagerringe 30, 32 weisen in ihren sphärischen Lagerflächen 34, 36 axiale Schlitze 70 auf, die mit den Schlitzen 66, 68 in der Lagerfläche der Gelenk­ kugel 10 in Verbindung stehen. Weiterhin sind zwei Diagonalkanäle 59 und 61 vorgesehen, welche jeweils diagonal gegenüberliegende Teile des Innenraums 28 miteinander verbinden.

Über die Längskanäle 58, 60, die radialen Schmier­ mittelkanäle 62, 64 und die Schlitze 66, 68 sowie die axialen Schlitze 70 kann der gesamte Innenraum 28 mit einem Schmiermittel, vorzugsweise Schmierfett, gefüllt werden. Die Schlitze 66 und 68 bewirken bei einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung der Lenker und damit der Gelenkkugel 10 gegenüber der Kugelfassung 16 eine gleichmäßige Verteilung von Schmiermitteln über die Lagerfläche.Die Diagonalkanäle 59, 61 erlauben, daß das Schmiermittel beim Nachschmieren auf beiden Seiten des Gelenks nachgepreßt werden kann.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbei­ spiel enthält eine Gelenkkugel 110 üblicher Bauart, an deren mit Gewinde versehenen Endteilen 112 und 114 entsprechende Lenker 111 und 113 mit Muttern 115 bzw. 117 befestigt sind. Diese Gelenkkugel 110 ist in einer Kugelfassung 116 drehbar gelagert, welche ihrerseits in einem gummielastischen Ring 118 sitzt. Dieser Ring 118 ist wie im vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel in einer Bohrung 120 eines Teiles 122 gehaltert, an dem der (nicht dargestellte) Lenker anzulenken ist. Dichtmanschetten 124 und 126 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Gelenkkugel 110 angeordnet und dichten einen Innenraum 128 ab, in dem ein Schmiermittelreservoir gebildet ist.

Das Kugelgelenk nach Fig. 2 ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel. So enthält die Kugelfassung 116 ein entsprechend ausgebildetes Paar von Lagerringen 130, 132 mit sphärischen Lagerflächen 134 bzw. 136, die ein sphärisches Lager bilden. Ein Blechmantel 138 umschließt die Lagerringe 130, 132, und die Dichtmanschetten 124 bzw. 126 liegen mit drahtringverstärkten äußeren Rändern in umgebördelten Randteilen des Blechmantels 138. Die Innenränder der Dichtmanschetten 124, 126 greifen in Ringnuten 152 bzw. 154 der Endteile 112 bzw. 114. Diese Innenränder können ebenfalls einvulkanisierte Drahtringe enthalten; sie liegen dann an einer Schulter der Endteile 112, 114 an und sind durch eine auf diese Endteile aufgesetzte Buchse festgeklemmt.

Der gummielastische Ring 118 ist innen mit dem Blechmantel 138 und außen mit einem Spaltring 156 fest verbunden, z.B. durch Vulkanisieren. Der Spaltring 156 ist in die Bohrung 120 des Teils 122 eingesetzt und sein Spalt 157 gestattet den Zusammenbau unter einer Vorspannung.

Zur Schmierung ist das Endteil 112 mit einem verschließbaren Längskanal 158 für die Zufuhr von Schmiermittel versehen, es können aber auch wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in beiden Endteilen 112, 114 solche Längskanäle vorgesehen werden. Der Längskanal 158 steht mit zwei sich kreuzenden Diametralkanälen 162, 164 in Verbindung, die in die Lagerflächen 134, 136 der Lagerringe 130 und 132 münden. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind in der Darstellung von Fig. 2 nicht sichtbare Schlitze entsprechend Fig. 1 in den Lagerflächen der Gelenkkugel vorhanden, die mit axialen Schlitzen in den Lagerflächen 134, 136 der Lagerringe 130, 132 in Verbindung stehen. Weiterhin können auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel Diagonalkanäle nach Art der Diagonalkanäle 59 und 61 in Fig. 1 vorgesehen werden. Die Schmierung erfolgt bei dem zweitem Ausführungsbeispiel in entsprechender Weise wie bei dem vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.

Claims (9)

1. Kugelgelenk, insbesondere für mit Lenkern aufgebaute Kupplungen zur winkeltreuen Über­ tragung von Drehbewegungen, enthaltend

• a) eine Gelenkkugel (10, 110) die mit Endteilen (12, 14; 112, 114), zur Befestigung an Lenkern versehen ist, und
• b) eine Kugelfassung (16, 116), in welcher die Gelenkkugel (10, 110) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß
• c) die Kugelfassung (16, 116) in einem Ring (18, 118) aus gummielastischem Material, z.B. Gummi, sitzt und
• d) dieser Ring (18, 118) seinerseits in einer Bohrung (20, 120) eines Teils (22, 122) gehaltert ist, an welchem der Lenker anzulenken ist.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) die Gelenkkugel (10, 110) zwei gegenüberliegende fluchtende Endteile (12, 14; 112, 114) aufweist,
• b) zwischen der Kugelfassung (16, 116) und den Endteilen (12, 14; 112, 114) beiderseits der Gelenkkugel (10, 110) Dichtmanschetten (24, 26; 124, 126) vorgesehen sind, die einen die Gelenkkugel (10, 110) ent­ haltenden Innenraum (28, 128) abschließen, und
• c) innerhalb dieses Innenraumes (28, 128) ein Schmiermittelreservoir gebildet ist.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) die Kugelfassung (16, 116) ein Paar von Lagerringen (30, 32; 130, 132) mit sphärischen Lagerflächen (34, 36; 134, 136) aufweist, die von entgegengesetzten Seiten her um die Gelenkkugel (10, 110) herum zu einem sphärischen Lager zusammengesetzt sind,
• b) die Kugelfassung (16, 116) weiterhin einen Blechmantel (38, 138) aufweist, der die beiden Lagerringe (30, 32; 130, 132) umschließt und mit Randteilen axial über diese vorsteht,
• c) in die äußeren Ränder der Dichtmanschetten (24, 26; 124, 126) Drahtringe (40, 42) einvulkanisiert sind,
• d) die Dichtmanschetten (24, 26,124, 126) mit ihren drahtringverstärkten äußeren Rändern an den äußeren Stirnflächen der Lagerringe (30, 32; 130, 132) anliegen und
• e) die Randteile des Blechmantels (38, 138) über die drahtringverstärkten äußeren Ränder der Dichtmanschetten (24, 26; 124, 126) umgebördelt sind.

4. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ring (18, 118) aus gummielastischem Material mit dem Blechmantel (38, 138), z.B. durch Vulkanisieren, verbunden ist.

5. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ring (18, 118) aus gummielastischem Material von einem metallischen Außenring (56, 156) umgeben ist, der damit, z.B. durch Vulkanisieren, verbunden ist.

6. Kugelgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Außenring 156 einen Spaltring bildet.

7. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) in wenigstens einem der Endteile (12, 14; 112, 114) ein verschließbarer Längskanal (58, 60, 158) für die Zufuhr eines Schmiermittels gebildet ist,
• b) in der Gelenkkugel (10, 110) einander kreuzende und mit dem Längskanal (58, 60, 158) in Verbindung stehende, radiale Schmiermittelkanäle (62, 64, 162, 164) verlaufen, die in den Lagerflächen zwischen Gelenkkugel (10, 110)) und Lager münden.

8. Kugelgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schmiermittelkanäle (62, 64, 162, 164) in der Lagerfläche der Gelenkkugel (10, 110) gebildete Schlitze (66, 68) enthalten, die im wesentlichen in einer durch die Achse der Endteile (12, 14, 112, 114) verlaufenden Ebene liegen.

9. Kugelgelenk nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerringe (30, 32, 130, 132) in ihren sphärischen Lagerflächen (34, 36, 134, 136)) axiale Schlitze (70) aufweisen, die mit den Schlitzen (66, 68) in der Lagerfläche der Gelenkkugel (10, 110) in Verbindung stehen.