DE3730678C2

DE3730678C2 -

Info

Publication number: DE3730678C2
Application number: DE19873730678
Authority: DE
Inventors: Eckart 7000 Stuttgart De Altschwager
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-12
Filing date: 1987-09-12
Publication date: 1990-04-12
Also published as: DE3730678A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kugelgelenk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein bekanntes Kugelgelenk dieser Art (US-PS 7 78 821) um faßt ein Aufnahmeteil in Form eines tassenförmigen Sockels, wobei der Sockelgrund halbkugelförmig ausge bildet ist entsprechend der Außenform einer vom Sockel aufzunehmenden Gelenkkugel. An der Gelenkkugel befindet sich für den speziellen Anwendungsfall der Anlenkung eines Lenkungshebels bei einem Kraftfahrzeug ein Hebel arm, der gegenüber der Sockelaufnahme verschwenkbar ist, weil in dieser ein Längsschlitz angebracht ist, der den Durchtritt des an der Gelenkkugel angebrachten Hebelarms durch die Sockelwandung ermöglicht.

Um die Gelenkkugel in der Sockelaufnahme axial zu sichern, wird in den Sockel ein sich konisch verjüngen der Einsatz geschraubt, der mit einem vorspringenden Endteil auf die Gelenkkugel in deren Äquatorbereich auftrifft und so zwar deren Verschwenkmöglichkeit in der Ebene des an ihr angreifenden Hebelarms ermöglicht, diesen jedoch axial lagesichert. Der so gebildete Gesamt mechanismus wird dann als Spurkopf bei Kraftfahrzeugs lenkungen eingesetzt.

Kugelgelenke für universelle Befestigungszwecke sind dazu bestimmt, einen zu befestigenden Gegenstand an einer stationären Unterlage jeweils in gewünschten Richtungen verschwenkbar zu sichern, so daß der Gebrauch des an der Unterlage befestigten Gegenstand sinnvoll möglich ist, also beispielsweise schwenkbarer Mast bei einem Surf-Brett, bei einem Segelboot u.dgl. Es sind auch An wendungsfälle denkbar, die das Nachführen eines zu be festigenden Gegenstandes je nach funktionellen Erforder nissen ermöglicht, beispielsweise also Verdrehen und gleichzeitig Verkippen von Parabolspiegeln, Sonnensegeln, Antennen u.dgl.

An sich sind solche gleichzeitig eine sichere, auch starken Krafteinflüssen standhaltende Kugelgelenk- Schwenkbefestigungen aufwendig herzustellen, insbeson dere wegen der kugelförmigen, der aufzunehmenden Gelenk kugel angepaßten Sockelaufnahmen, und daher auch entspre chend kostspielig.

In diesen Bereich gehören auch kardanische Lagerungen, die, um eine Verschwenkbarkeit inbeliebige Winkelrichtun gen zu ermöglichen, üblicherweise vier Schwenklagerpunkte aufweisen müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das be kannte Kugelgelenk für universelle Befestigungszwecke dahingehend zu verbessern, daß bei beliebiger Verschwenk möglichkeit in allen Ebenen eine einfach herzustellende und daher auch entsprechend kostengünstige Lagerung für die Gelenkkugel geschaffen wird, die bei nur weni gen und einfach herzustellenden Teilen auch hohen An sprüchen an Genauigkeit, geringer Lagereibung u.dgl. genügt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß aufgrund der Möglichkeit, kostengünstig in großen Serien hergestellte Einzelteile verwenden zu können, trotz be liebiger Verschwenkmöglichkeiten und präziser Lagerung eine in ihrem Grundaufbau besonders einfache Form gefun den ist, die überhaupt nur aus vier Einzelteilen besteht und insbesondere auch im Gebrauch problemlos und auch von Laien ohne Schwierigkeiten gehandhabt und verwendet werden kann.

Ein weiterer besonderer Vorteil bei vorliegender Erfin dung besteht darin, daß im Gegensatz zu bestimmten Mast befestigungen beispielsweise die die Verschwenkbarkeit des Mastes ermöglichende Lagerungs- und Befestigungs einrichtung diesen Mast auch gleichzeitig in allen Rich tungen hält, also auch gegen ein Abziehen nach oben zu verlässig sichert. Hierzu sind lediglich konische Schwenk- und Gleitflächen aufweisende Mastlagerungen nicht geeig net und der Mast muß noch durch spezielle Verbindungs mittel, beispielsweise Spannseile u.dgl. nach unten ge halten und gesichert werden.

Vorteilhaft ist ferner die nur sehr geringe Reibung, die das erfindungsgemäße Kugelgelenk aufweist; da die Berüh rung des beweglichen Teils, nämlich der Gelenkkugel an einer stationären Aufnahme als Basisblock überhaupt nur linienförmig und zwei beidseitigen Arretierbolzen lediglich punktförmig erfolgt, ergeben sich lediglich minimale Reibflächen, so daß auch dann, wenn eine Schmie rung der erfindungsgemäßen Vorrichtung übersehen worden ist, die Leichtgängigkeit im Verschwenkbereich gesichert bleibt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kugelgelenks möglich. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit einer einfachen Entfernung der beidseitig arretierenden Querstifte, so daß eine leichte Entnahme und ein einfaches Einbringen des beweglichen Teils in den stationären Basisblock mög lich ist ohne größere Montagearbeiten.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform eines eine Verschwenkung des beweglichen Teils ermöglichenden Kugelgelenks in einer Ansicht von vorn und

Fig. 2 das Kugelgelenk der Fig. 1 in einer Seitenansicht, während die

Fig. 3 die Ausführungsform des Kugelgelenks in einer Ansicht von oben zeigt;

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Herstellungsmöglichkeit gleichzeitig einer Vielzahl von Basisblöcken als Aufnahmeteile aus einem viereckigen Rohr mit Mittenbohrung und

Fig. 5 zeigt das Rohr der Fig. 4 in Ansicht von vorn.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, in einen Aufnahmeteil 11 als Basisblock eine zylindrische Bohrung einzubringen und in diese eine Gelenkkugel ein zuschieben, wobei die Zylinderbohrung nach oben, also in einer zur Befestigung des Aufnahmeteils an einer Unter lage entgegengesetzten Richtung, offen ist, so daß an der Gelenkkugel ein weiterführendes Teil, beispielsweise Befestigungszapfen als stabförmige Verlängerung ange bracht wird, an der dann wiederum das zu lagernde Ele ment, beispielsweise Mast o.dgl. befestigbar ist.

Da die Gelenkkugel von den Bohrungswänden nach oben über die Halbkreisform der Zylinderbohrung hinaus umfaßt ist, ist sie in ihrer Bewegungsfreiheit nach oben arretiert, und die axiale Verschiebemöglichkeit der Gelenkkugel in der Bohrung wird verhindert durch zwei beidseitig der Kugel die Bohrung durchsetzende und im Aufnahmeteil in Querbohrung verlaufende arretierende Querstifte, die im mittleren Bereich an der Kugelrundung anliegen. Hier durch ist die Gelenkkugel gegen jede Art von translato rischer Bewegung gesichert, kann aber je nach gewünsch tem Ausschnitt im Aufnahmeteil beliebige Schwenkbewegun gen durchführen, wobei der Gesamtaufbau einfach und kostengünstig ist.

In Fig. 1 ist der Aufnahmeteil als Basisblock des Kugel gelenks 10 mit 11 bezeichnet; die Gelenkkugel mit 12 und der an der Gelenkkugel befestigte, zur weiterfüh renden Befestigung eines zu verschwenkenden Teils (Mast) dienende, in der Zeichenebene der Fig. 1 nach oben herausragende, eine stabförmige Verlängerung bildende Befestigungszapfen mit 13.

Man erkennt in Fig. 1, daß die die universale Verschwenk barkeit ermöglichende Gelenkkugel 12 in der sie aufneh menden Zylinderbohrung 14 des Aufnahmeteils 11 mit sehr geringem Spiel sitzt, so daß die Verdreh- und Verschwenk barkeit gesichert ist. Andererseits ergibt sich wegen der axial durchlaufenden Bohrung im Aufnahmeteil lediglich eine linienförmige Anlagemöglichkeit die, je nachdem, von welcher Seite auf den beweglichen Teil aus Gelenkkugel 12 und Befestigungszapfen 13 Druck ausgeübt wird, auch nur einen Teilkreisbereich umfassen kann.

Die die Gelenkkugel 12 im Aufnahmeteil 11 aufnehmende Zylinderbohrung 14 kann von Anfang an so im Aufnahmeteil angeordnet werden, daß diese Bohrung nach einer Seite offen ist, bei der Darstellung der Fig. 1 in der Zeichen ebene nach oben, wobei aber die beidseitigen Wandungen 11 a, 11 b des Aufnahmeteils 11 sich mindestens um einen vorgegebenen Betrag über den Äquator der Gelenkkugel hinaus erstrecken und die Gelenkkugel mit inneren Run dungen umfassen, so daß diese, wenn man zunächst von den weiter unten noch zu erläuternden weiteren Arretierungs möglichkeiten absieht, lediglich den einen Freiheitsgrad der axialen Bewegung innerhalb der Bohrung 14 nach vorn und nach hinten aufweist, bei universeller Verschwenk barkeit.

Man erkennt, daß die Verschwenkmöglichkeit des an der Gelenkkugel 12 befestigten Befestigungszapfen 13 und der mit diesem wiederum verbundenen beweglichen Teile, etwa Masten ihre größte Beschränkung in der Ebene der Zeichnung aufweist, wo sich nach beiden Seiten ein Ver schwenkwinkel von α, insgesamt also von 2 α ergibt, bis der Befestigungszapfen 13 an den oberen Wandabschluß des Aufnahmeteils 11 anschlägt.

Man erkennt aber auch, daß aus dieser Ebene heraus die Verschwenkmöglichkeit zunehmend größer wird, wobei nach vorn und hinten, in der Darstellung der Fig. 2 also ent sprechend dem Pfeil B der Befestigungszapfen 13 bei 13′ sogar mindestens bis in die Horizontale gebracht werden kann.

Dies ist auch der Grund, warum bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel die in Fig. 2 beidseitig lediglich gestrichelt dargestellten, sich axial in Bohrungsrichtung fortsetzenden Wandteile 11 a′ und 11 a′′ sinnvollerweise weggenommen sind, so daß von der Seite der Fig. 2 gesehen die beiden nach oben gerichteten und die Gelenkkugel 12 umgreifenden Wand teile 11 a, 11 b eine ausgeprägt dreieckförmige Form auf weisen. Hierdurch ist es nämlich möglich, den Befestigungs zapfen 13 an der Gelenkkugel wesentlich schräger verlau fend auch in dieser Richtung zu verkippen. Da die Gelenk kugel ohnehin nur längs einer Mittellinie 15 (Fig. 2) an den beidseitigen Wänden 11 a, 11 b des Aufnahmeteils 11 anliegt, sind die weggenommenen Teile 11 a′, 11 a′′ auch entbehrlich; sie tragen auch nicht wesentlich zur Festig keit dieser Wandungsteile bei, da die Basislinie jedes Wanddreiecks 11 a, 11 b hierdurch ja nicht geschwächt wird im Übergang zur unteren Grundplatte 11 c des Aufnahmeteils 11. Bei erhöhten Festigkeitsansprüchen ist es auch mög lich, die Dicke der beiden Wandteile 11 a, 11 b zu ver größern.

Wie der Darstellung der Fig. 1 entnommen werden kann, erstrecken sich die beidseitigen Wandteile 11 a, 11 b be vorzugt etwa noch um die Hälfte eines Radius der Gelenk kugel oder etwas mehr über deren Äquator nach oben und halten so die Gelenkkugel 12 sicher, lassen dennoch hin reichend offenen Raum, um die freie Verschwenkbarkeit zu ermöglichen. Will man die Wandbereiche 11 a, 11 b in ihrem sich nach oben verjüngenden Teil dort, wo die Gelenkkugel effektiv umfaßt wird, verstärken, dann kann man die Wand bereiche auch noch höher ansetzen, beispielsweise um den Teil 16, der in Fig. 1 gestrichelt gezeigt ist, mit einer entsprechenden schräg verlaufenden, inneren Wandungs fläche 16 a. Hierdurch wird der mögliche Verschwenkwinkel hier nicht beeinträchtigt.

Zur axialen Sicherung der Gelenkkugel 12 wird dann so vorgegangen, daß beidseitig der Gelenkkugel 12 deren axiale Verschiebbarkeit arretierende Querstifte durch den Aufnahmeteil 11 geführt sind. Diese Querstifte sind bevorzugt durch Querbohrungen 17, die sich unterhalb des Äquators der Gelenkkugel 12 in Fig. 1 erstrecken, ge führt und in ihrem axialen Abstand C (Fig. 2) so ange ordnet, daß sie innen in der Zylinderbohrung an der Ge lenkkugel 12 beidseitig anliegen, nur mit so viel Spiel, daß deren leichte Verdreh- und Verschwenkbarkeit aufrecht erhalten bleibt.

Man erkennt, daß auf diese Weise die Gelenkkugel 12 in der Zylinderbohrung 14 des Aufnahmeteils 11 vollkommen nach allen Seiten mit nur geringstem Bauelementaufwand gesichert ist, andererseits aber nach praktisch allen Seiten eine optimale Verschwenkbarkeit gegeben ist.

Die Sicherung der arretierenden Querstifte 18 a, 18 b in ihren Querbohrungen kann in beliebiger Weise erfolgen; beispielsweise durch Anordnen von verbreiterten Köpfen 19 an ihren einen Enden, während am jeweils anderen Ende durch eine kleine Querbohrung in jedem Sicherungs- oder Querstift ein Draht, ein Splint oder eine kreisförmige Sicherungsfeder 19 geführt ist.

Auf diese Weise lassen sich die arretierenden Querstifte auch leicht wieder herausziehen, so daß die Gelenkkugel 19 durch axiale Verschiebung vom Aufnahmeteil 11 freikommt.

Dies ist auch deshalb vorteilhaft, weil so eine vorherige Befestigung des Aufnahmeteils, etwa mittels durch geeig nete Bohrungen 20 in dessen Grundfläche geführte und mit der Unterlage verschraubte Schraubbolzen möglich ist; anschließend wird ein sichernder Querstift 18 a, 18 b an Ort und Stelle belassen oder durch seine Basisquerboh rung eingeführt, während die andere Seite offen bleibt. Von dieser Seite wird dann der am Aufnahmeteil 11 schwenk bar zu befestigende Teil, beispielsweise ein mit dem Be festigungszapfen 13 verbundener Mast an den Aufnahmeteil 11 herangeführt, bis die Gelenkkugel 12 axial in die Boh rung 14 eingleiten kann. Eine gesonderte Führung oder konische Aufweitung ist an dieser Stelle nicht erforder lich, da die Kugel durch ihre Kugelform selbst für eine entsprechende Verjüngung in diesem Bereich sorgt, so daß auch bei einem versetzten Heranführen die Gelenkkugel in die richtige Richtung geführt und in die Bohrung ge drückt werden kann.

Sobald dann die Gelenkkugel an den in diesem Fall hinte ren Querstift anschlägt, kann der vordere Querstift ebenfalls eingeführt und gesichert werden und das beweg liche Teil sitzt dann dreh- und schwenkbar, aber trans latorisch unbeweglich in seiner Lagerung.

Der aus der Darstellung der Fig. 3 erkennbare einer ein gedrückten Nierenform ähnelnde Verlauf 21 des oberen Bohrungsausschnittes im Aufnahmeteil 11 ergibt sich von selbst aufgrund der Wegnahme der beiden seitlichen, nicht erforderlichen Wandungsbereiche 11 a′, 11 a′′ und der ur sprünglichen Rundform der Bohrung 14. Man erkennt aus dieser Draufsicht auch sehr gut die arretierende Wir kung, die die beiden Querstifte 18 a, 18 b in axialer Rich tung (der Bohrung 14) auf die Gelenkkugel 12 ausüben.

Eine besonders einfache und daher die Kostengünstigkeit ergänzend unterstützende Herstellungsmöglichkeit für in sofern in ihren Wandungen schon schräg geschnittene Aufnahmeteil läßt sich schließlich noch der Darstellung der Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 5 entnehmen; so kann ein eine beliebige Länge aufweisendes (viereckiges) Rohr 22 mit einer entsprechenden Innenbohrung 23 versehen werden und anschließend durch strichpunktiert darge stellte Schrägschnitte 24 das Rohr 22 so zerlegt werden, daß sich Ausgangs-Aufnahmteile ergeben, bei denen ledig lich noch der sich jeweils verjüngende Bereich der seit lichen Wandungen (in Fig. 1, 11a, 11b) jeweils von oben bis zu der in Fig. 4 angedeuteten horizontalen Linie 25 weggenommen zu werden braucht, damit die von einem solchermaßen hergestellten Aufnahmeteil aufgenommene Gelenkkugel nach oben mit ihrem Befestigungszapfen frei kommt.

Die Befestigung des jeweils dreh- und schwenkbeweglich zu lagernden Teils am Befestigungszapfen kann beispiels weise so erfolgen, daß der Befestigungszapfen 13 als Schraubgewindestift ausgebildet ist und beispielsweise von unten durch axiales Einschrauben mit dem Mastfuß punkt verbunden wird. Hier gibt es aber auch eine Viel zahl von anderen Möglichkeiten, wenn die Verbindung nicht mit rohrförmigen weiterführenden Teilen erfolgen soll, beispielsweise Anschweißen oder Anschrauben an Trägerbleche u.dgl.

Claims

1. Kugelgelenk für Befestigungszwecke, insbesondere zur Befestigung von Mast-Fußpunkten, schwenkbaren Aufla gern, Parabolantennen o.dgl., mit einer Gelenkkugel, einem damit verbundenen Befestigungszapfen und mit einem an anderen Teilen befestigbaren Aufnahmeteil, in dem die Gelenkkugel schwenkbar und gegen Heraus ziehen gesichert gehalten ist, wobei

a) das Aufnahmeteil innen mit einer zylindrischen Bohrung ausgebildet ist und der Bohrungsdurch messer dem um das Gelenkspiel vergrößerten Durch messer der Gelenkkugel entspricht,
b) die Wandung des Aufnahmeteils einen in Richtung der Zylinderbohrung verlaufenden offenen Schlitz aufweist, dessen Breite so bemessen ist, daß die in Bohrungsrichtung in das seitlich offene Auf nahmeteil eingeführte Gelenkkugel bis über ihren Äquator hinaus von der verbleibenden Zylinderwan dung umfaßt ist und daß der durch den Schlitz aus dem Aufnahmeteil hervorstehende Befestigungszapfen mindestens längs zum Schlitz verschwenkbar ist, und wobei
c) Mittel zur axialen Lagesicherung der Gelenkkugel in der Zylinderbohrung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß

die Mittel zur axialen Lagesicherung zwei beidseits der Gelenkkugel (12) den Zylinderraum des Aufnahme teils (11) quer durchdringende, am Aufnahmeteil (11) arretierende Stifte (18 a, 18 b) sind.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Bohrung (14) des Aufnahmeteils (11) und der Schlitz nach beiden Seiten offen sind.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die in Bohrungs-Längsrichtung verlau fenden beidseitigen Wandungsteile (11 a′, 11 a′′) des die Gelenkkugel (12) haltenden Aufnahmeteils (11) weggeschnitten sind derart, daß die verbleibenden Wandungen von der dem Schlitz gegenüberliegenden Seite des Aufnahmeteils (11) zum Schlitz hin drei eckförmig verjüngt verlaufen.

4. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gelenkkugel (12) in der Zylinderbohrung (14) des Aufnahmeteils (11) axial la gesichernden Querstifte (18 a, 18 b) durch unterhalb des Kugeläquators im Aufnahmeteil (11) angeordnete Querbohrungen (17) geführt und gegen ein Herausfallen gesichert sind.

5. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querstifte (18 a, 18 b) beidseitig die Kugelwandung punktförmig berührend im Aufnahmeteil (11) angeordnet sind.

6. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (11) durch Schrägschnitte aus einem längeren Rohr (22) mit Innen bohrung (23) gebildet ist.

7. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gelenkkugel (12) auf bei den Seiten arretierenden Querstifte durch Bildung von Köpfen (19) und Einsatz von Sicherungsringen (19′) in den Querbohrungen (17) des Aufnahmeteils (11) ge halten sind.

8. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Schlitzes größer als die Breite des Befestigungszapfens (13) ist zur Ermöglichung einer Verschwenkbarkeit auch in Querrich tung (Winkel α).