DE4032541A1 - Kugelgelenk - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem einen Kugelkopf
und einen Gelenkzapfen aufweisenden Kugelzapfen, der in einem
innen topfartig ausgebildeten Gelenkgehäuse schwenkbeweglich
gelagert ist.
Aus der DE-OS 31 03 954 ist bereits ein gattungsgemäßes Kugel
gelenk mit einer in einem Kunststoffgehäuse ausgebildeten Kugel
schale bekannt. Das Gelenkgehäuse weist eine sich konisch
erweiternde Öffnung auf, die das Einführen des Kugelkopfes
gestattet. Der die Öffnung umschließende Teil des Gehäuses hat
eine parallel zur Äquatorebene umlaufende Nut, in die ein über
die Öffnung geschobener Ring eingreift. Durch den Ring wird das
konische Ende der Öffnung radial nach innen gepreßt, so daß der
Gelenkzapfen bei in axialer Richtung auftretenden Kräften nicht
aus der Kugelschale herausrutschen kann.
Bei dem vorbekannten Kugelgelenk ist es nachteilig, daß die
Einzelteile sehr paßgenau ausgebildet sein müssen, um eine
sichere Funktion des Kugelgelenks zu gewährleisten. Ferner ist
es bei diesem Kugelgelenk nachteilig, daß die aus Kunststoff
bestehenden Einzelteile ungünstige Gleit-, Abnutzungs- und
Ermüdungseigenschaften aufweisen, die zu einer Veränderung der
Vorspannung und der Betriebskennwerte des Kugelgelenkes führen
können. Durch diese Eigenschaften kann sich der Ring nach einer
gewissen Betriebsdauer von dem Gelenkgehäuse lösen. Auch ist das
vorhekannte Kugelgelenk nicht ausreichend gegen den Eintritt von
Staub zwischen Kugelkopf und Kugelschale geschützt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein einfach herstellbares und
montierbares Kugelgelenk zu schaffen, welches eine sichere,
luft- und staubdichte Verbindung zwischen Lagerschale und
Gelenkgehäuse aufweist.
Zur technischen Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen,
daß der Kugelkopf mit einer einteilig ausgebildeten Lagerschale
aus Kunststoff im Gelenkgehäuse gelagert ist, daß die Lager
schale einen zapfenseitig angeordneten, sich radial nach außen
erstreckenden, ringförmigen Ansatz aufweist und daß der Ansatz
an der öffnungseitigen Stirnfläche des Gelenkgehäuses befestigt
ist.
Dieses erfindungsgemäße Kugelgelenk besteht aus nur drei Einzel
teilen und ist einfach herstellbar und montierbar, wobei die
Lagerschale sicher, luft- und staubdicht mit dem Gelenkgehäuse
verbunden ist. Die Lagerschale kann beispielsweise in einfacher
Weise mit dem Gelenkgehäuse dadurch verbunden werden, daß der
Ansatz der Lagerschale mit der Stirnfläche des Gelenkgehäuses
verklebt wird. Diese Verbindung ist auch dann möglich, wenn das
Gelenkgehäuse beispielsweise aus Metall und die Lagerschale aus
Kunststoff besteht. Durch die einteilige Ausbildung der Lager
schale und des ringförmigen Ansatzes ist eine kostengünstige
einfache Herstellung und Montage dieses Bauteils im
Gelenkgehäuse möglich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verbindung des
Ansatzes mit dem Gelenkgehäuse im Ultraschallschweißverfahren.
Hierbei ist es notwendig, daß sowohl die Lagerschale und der
Ansatz als auch das Gelenkgehäuse aus einer identischen Kunst
stoffmatrix bestehen. Durch das Verschweißen der Bauteile mit
Ultraschall wird auch bei unterschiedlichen Toleranzen der
Bauteile eine spielfreie Lagerung zwischen dem Gelenkgehäuse und
der Lagerschale gewährleistet.
Eine Vereinfachung der Montage der Bauteile und eine
Verbesserung der Verbindung zwischen dam Ansatz und dem
Gelenkgehäuse wird bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform
dadurch erzielt, daß der Ansatz mit einem umlaufenden Steg in
eine in der Stirnfläche des Gelenkgehäuses angeordnete Nut
eingreift. Durch den umlaufenden Steg wird die lagegenaue
Anordnung der Lagerschale innerhalb des Gelenkgehäuses
wesentlich vereinfacht. Ferner werden die Verbindungsflächen
zwischen dem Ansatz und dem Gelenkgehäuse vergrößert, so daß
eine größere Festigkeit der verbundenen Bauteile sowohl in
axialer als auch in radialer Richtung des Kugelzapfens erreicht
wird.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
daß das Gelenkgehäuse mit einem umlaufenden Steg in eine im
Ansatz angeordnete Ringnut eingreift. Ein erfindungsgemäßes
Kugelgelenk dieser zweiten Ausführungsform weist ebenfalls die
bereits oben beschriebenen Vorteile auf.
Der Kugelkopf ist unter Vorspannung in der Lagerschale gelagert,
so daß das Kugelgelenk auch nach einer längeren Einsatzzeit ein
ausreichendes Drehmoment aufweist. Ferner wird durch die
Vorspannung der Verschleiß der Lagerschale und eventuelle
Fertigungstoleranzen ausgeglichen. Eine Erleichterung der
Montage wird bei einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen
Kugelgelenks dadurch erzielt, daß die Lagerschale am inneren
Rand in meridionaler Richtung verlaufende Schlitze aufweist.
Vorzugsweise hat die Lagerschale vier jeweils um 90° versetzt
angeordnete Schlitze.
Ferner ist es bei einer weiteren Ausgestaltung des Kugelgelenks
vorteilhaft, daß der Ansatz einen radial nach außen gerichteten
Bund hat, der mit der Stirnfläche des Gelenkgehäuses eine
umlaufende Nut für einen Dichtungsbalg bildet. Dieser
Dichtungsbalg ist in vorteilhafter Weise mit einem Spannring in
der Nut befestigt.
Schließlich ist es bei einer weiteren Ausgestaltung des
Kugelgelenkes vorteilhaft, daß die Lagerschale im Bereich ihres
inneren Randes einen im Vergleich zum Radius des Kugelkopfes
kleineren Radius aufweist. Hierdurch weicht die Innenkontur der
Lagerschale vor dem Zusammenbau des Kugelgelenkes von der
Außenkontur des Kugelkopfes ab. Durch diese Abweichung wird
bereits durch das Einsetzen des Kugelkopfes, noch vor dem Einbau
der Schale in das Gelenkgehäuse eine Vorspannung zwischen dem
Kugelkopf und der Lagerschale erzielt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen zwei
bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Kugelgelenkes dargestellt worden sind. In den Zeichnungen
zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines zusammen
gesetzten Kugelgelenkes im Längsschnitt;
Fig. 2 dasselbe Kugelgelenk geschnitten als Sprengbild;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines zusammen
gesetzten Kugelgelenks im Längsschnitt und
Fig. 4 dasselbe Kugelgelenk geschnitten als Sprengbild.
Das Kugelgelenk hat einen einen Kugelkopf 1 und einen Gelenk
zapfen 2 aufweisenden Kugelzapfen 3. Der Gelenkzapfen 2 weist an
seinem Ende 4 ein Gewinde 5 auf.
Der Kugelkopf 1 ist schwenkbeweglich in einer Lagerschale 6
gehalten, welche in einem Gelenkgehäuse 7 angeordnet ist. Die
Lagerschale 6 weist an ihrem inneren Rand 8 vier jeweils um 90°
versetzt angeordnete, in meridionaler Richtung verlaufende
Schlitze 9 auf. An diesem inneren Rand 8 der Lagerschale 6 ist
der Radius r der Lagerschale 6 vor dem Zusammenfügen der Lager
schale 6 und des Kugelkopfes 1 kleiner als der Radius R des
Kugelkopfes 1. Durch diese Ausgestaltung wird eine Vorspannung
der Lagerschale 6 auf den Kugelkopf 1 erzielt. Am zapfenseitigen
Rand 10 der Lagerschale 6 ist ein sich radial nach außen
erstreckender, ringförmiger Ansatz 11 angeordnet, der an
öffnungsseitigen Stirnflächen 12 des Gelenkgehäuses 7 befestigt
ist.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungs
beispiel weist der Ansatz 11 einen umlaufenden Steg 13 auf, der
in eine in der Stirnfläche 12 des Gelenkgehäuses 7 angeordnete
Ringnut 14 eingreift.
Am zapfenseitigen Rand 10 des Ansatzes 11 ist ein radial nach
außen gerichteter Bund 15 angeordnet, der mit der Stirnfläche 12
des Gelenkgehäuses 7 eine umlaufende Nut 16 bildet. In der Nut
16 ist ein Dichtungsbalg 17 mit einem Spannring 18 am Gelenk
gehäuse 7 und dem Ansatz 11 der Lagerschale 6 befestigt. Mit
seinem zapfenseitigen Ende 19 ist der Dichtungsbalg 17 staub
dicht mit einem zweiten Spannring 20 am Gelenkzapfen 2
befestigt. Unterhalb des zapfenseitigen Endes 19 des
Dichtungsbalges 17 ist eine Mutter 21 auf das Gewinde 5 des
Kugelzapfens 3 geschraubt. Es ist auch möglich, daß unterhalb
des zapfenseitigen Endes 19 des Dichtungsbalges 17 ein
angeformter Sechskant-Bund bzw. Schlüsselflächen-Bund angeordnet
ist.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsform
des Kugelzapfens unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen
ersten Ausführungsform dadurch, daß das Gelenkgehäuse 7 mit
einem an der Stirnfläche 12 umlaufenden Steg 13 in eine im
Ansatz 11 angeordnete Ringnut 14 eingreift.
Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, wird beim Zusammen
bau des Kugelgelenks zunächst der Kugelzapfen 3 mit seinem
Kugelkopf 1 durch die am Rand 8 der Lagerschale 6 angeordnete
Öffnung in die Lagerschale gedrückt. Anschließend wird die
Lagerschale 6 zusammen mit dem Kugelzapfen 3 derart in das
Gelenkgehäuse 7 geschoben, daß der Steg 13 in die Ringnut 14
eingreift. Hieraufhin wird die aus Kunststoff gefertigte Lager
schale 6 mit dem ebenfalls aus Kunststoff gefertigten Gelenk
gehäuse 7 im Ultraschallschweißverfahren verbunden, so daß sich
auch bei unterschiedlichen Toleranzen der Bauteile eine spiel
freie Lagerung sowohl des Kugelkopfes 1 in der Lagerschale 6 als
auch der Lagerschale 6 im Gelenkgehäuse 7 ergibt. Letztlich wird
dann noch der Dichtungsbalg 17 mit den Spannringen 18 und 20 an
dem Ansatz 11 der Lagerschale 6 und am Gelenkzapfen 2 des
Kugelzapfens 3 befestigt.
Bezugszeichenliste
1 Kugelkopf
2 Gelenkzapfen
3 Kugelzapfen
4 Ende
5 Gewinde
6 Lagerschale
7 Gelenkgehäuse
8 Rand
9 Schlitz
10 Rand
11 Ansatz
12 Stirnfläche
13 Steg
14 Ringnut
15 Bund
16 Nut
17 Dichtungsbalg
18 Spannring
19 Ende
20 Spannring
21 Mutter
r Radius am inneren Rand der Lagerschale
R Radius des Kugelkopfes
2 Gelenkzapfen
3 Kugelzapfen
4 Ende
5 Gewinde
6 Lagerschale
7 Gelenkgehäuse
8 Rand
9 Schlitz
10 Rand
11 Ansatz
12 Stirnfläche
13 Steg
14 Ringnut
15 Bund
16 Nut
17 Dichtungsbalg
18 Spannring
19 Ende
20 Spannring
21 Mutter
r Radius am inneren Rand der Lagerschale
R Radius des Kugelkopfes
Claims (9)
1. Kugelgelenk mit einem einen Kugelkopf (1) und einen Gelenk
zapfen (2) aufweisenden Kugelzapfen (3), der in einem innen
topfartig ausgebildeten Gelenkgehäuse (7) schwenkbeweglich
gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kugelkopf (1) mit einer einteilig ausgebildeten Lagerschale (6) aus Kunststoff im Gelenkgehäuse (7) gelagert ist,
daß die Lagerschale (6) einen zapfenseitig angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden, ringförmigen Ansatz (11) aufweist und
daß der Ansatz an der öffnungseitigen Stirnfläche (12) des Gelenkgehäuses (7) befestigt ist.
daß der Kugelkopf (1) mit einer einteilig ausgebildeten Lagerschale (6) aus Kunststoff im Gelenkgehäuse (7) gelagert ist,
daß die Lagerschale (6) einen zapfenseitig angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden, ringförmigen Ansatz (11) aufweist und
daß der Ansatz an der öffnungseitigen Stirnfläche (12) des Gelenkgehäuses (7) befestigt ist.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindung des Ansatzes (11) mit dem Gelenkgehäuse (7) im
Ultraschallschweißverfahren erfolgt.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ansatz (11) mit einem umlaufenden Steg (13) in eine in der
Stirnfläche (12) des Gelenkgehäuses (7) angeordnete Ringnut
(14) eingreift.
4. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gelenkgehäuse (7) mit einem an der Stirnfläche (12)
umlaufenden Steg (13) in eine im Ansatz (11) angeordnete
Ringnut (14) eingreift.
5. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagerschale (6) am inneren Rand (8) in meridionaler Richtung
verlaufende Schlitze (9) aufweist.
6. Kugelgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagerschale (6) vier jeweils um 90° versetzt angeordnete
Schlitze (9) aufweist.
7. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ansatz (11) einen radial nach außen gerichteten Bund (15)
hat, der mit der Stirnfläche (12) des Gelenkgehäuses (7)
eine umlaufende Nut (16) für einen Dichtungsbalg (17)
bildet.
8. Kugelgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Dichtungsbalg (17) mit einem Spannring in der Nut (16)
befestigt ist.
9. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagerschale (6) im Bereich ihres inneren Randes (8) einen im
Vergleich zum Radius (R) des Kugelkopfes (1) kleineren Radius
(r) aufweist.
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US07/770,856 US5152628A (en) | 1990-10-13 | 1991-10-03 | Ball-and-socket joint |
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JP3264054A JP2603014B2 (ja) | 1990-10-13 | 1991-10-11 | 玉継手 |
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---|---|---|---|
DE4032541A DE4032541A1 (de) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | Kugelgelenk |
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DE4032541C2 DE4032541C2 (de) | 1992-07-16 |
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ID=6416224
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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EP (1) | EP0481212B1 (de) |
JP (1) | JP2603014B2 (de) |
BR (1) | BR9104327A (de) |
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