-
Räumlich bewegliches Gelenk Die Erfindung betrifft ein wartungsloses
Gelenk zur Übertragung hin und her gehender Bewegungen, welches hohe Tragfähigkeit
und gute Winkelbeweglichkeit ohne aufeinandergleitende Teile besitzt..
-
Die bekannten ebenen oder räumlichen Gelenke zeigen zwei grundsätzliche
Bauarten: i. Gelenke mit ineinandergleitenden Bauteilen, Zapfen-, Gleitstein- und
insbesondere Kugelgelenke aus Bolzen und umgebender Schale; diese sind zwar hoch
belastbar; aber ihre Fertigung ist schwierig und erfordert hochwertige Werkstoffe;
sie brauchen dauernde Wartung und bekommen mit der Zeit Spiel.
-
2. Gelenke mit Übertragung durch dabei sich verformende Teile> z.
B. Federn, vorzugsweise aber Gummi -und dessen Austauschstoffe; diese erfordern
weder Präzision noch teure Werkstoffe und brauchen keine Pflege. Bei hoher Belastbarkeit
erlauben sie aber nur kleine Winkelauslenkungen, oder sie sind bei größerer Winkelbeweglichkeit
weniger tragfähig.
-
Außerdem wurden Gelenke vorgeschlagen, welche sowohl aufeinandergleitende
Teile als auch sich verformende Zwischenmittel gleichzeitig enthalten; diese Gelenkbauarten
entsprangen aber anderen Aufgabestellungen als der vorliegenden, nach welcher ein
Gelenk ohne gleitende Teile geschaffen werden sollte.
-
Gelenke nach Bauart 2 bestehen. meist aus einem abgeplatteten Gelenkbolzen,
der im Gehäuse mittels Gummizwischenstücke gehalten ist. Dabei wird versucht, entweder
weiches Gummi durch Einfassung tragfähiger zu machen oder hartes Gummi durch Unterteilung
oder Anordnung von Hohlräumen winkelbeweglicher; beides geht nicht, da es so nicht
gelingt, das auf der zusätzlich gedrückten Seite überflüssige und störende Gummivolumen
nach der gezogenen Seite, an der Gummivolumen fehlt, zu überführen.
-
Hier setzt neun :die vorliegende Erfindung ein. In dem Gummipolster
werden hydraulisch gefüllte Hohlräume angeordnet und quer zur Hauptkraftrichtung
miteinande=r verbunden, z. B. indem ein zur Kraftrichtung etwa konzentrisch liegender
hydraulisch gefüllter Hohlring mit nachgiebiger Wandung verwendet wird. Gegenüber
axialer Last isst der Ring praktisch unnachgiebig wie ein Vollgummiring. Erfolgt
jedoch eine Winkelauslenkung des den Ring belastenden Gegenstücks, dann wird an
der zusätzlich gedrückten Stelle. das hydraulische Füllmittel verdrängt und fließt
an
die entlastete Stelle, so. daß trotz der Winkelauslenkung über den ganzen Ringumfang
gleiche Pressung herrscht, d. h. keine Reaktionskraft und keine Erwärmung auftreten
und die Lebensdauer wächst.
-
Zwei. solcher Ringe in einem Gehäuse, dazwischen ein abgeplatteter
Bolzen, ergeben ein Gelenk, das räumlichen Bewegungen keinen erheblichen Widerstand
entgegensietzt, bei unverminderter Tragfähigkeit.
-
Die Anwendung von Luft- oder flüssigkeitsgefüllten Hohlringen ist
an sich bekannt, doch wird dabei stets dem Ring eine radiale Tragfähigkeit zugemutet,
die er aber nur in geringem Maße hat.
-
An axial zu belastenden Gummikörpern mit quer zur Kraftrichtung sich
erstreckenden bzw. miteinander verbundenen Hohlräumen wurde :ein Schwingungsdämpfer
bekannt, der aus einem mit Gas oder Flüssigkeit gefüllten elastischen flachen Kissen
besteht, dessen Decke und Boden durch eine Anzahl Säulen aus demselben Werkstoff
verbunden sind. Die Einrichtung soll Schwingungen darauf zu lagernder Maschinen
usw. dämpfen, indem das Kissen in Kraftrichtung zusammengedrückt wird und sich wieder
ausdehnt. Winkelstellungen sind dabei weder beabsichtigt noch in nennenswertem Maße
möglich, im Gegensatz. zur vorliegenden Erfindung, bei welcher praktisch keine Nachgiebigkeit
in Kraftrichtung, dagegen eine erhebliche Winkeleinstellbarkeit ohne großen Widerstand
vorhanden sind.
-
Statt Flüssigkeitsfüllung, etwa Glycerin, kann z. B. bei hohen Bewegungsfrequenzen
gespanntes Gas oder Flüssigkeit mit überlagertem Gas verwendet werden. Andererseits
kann die Füllmasse auch eine Paste sein oder körniges, mit Flüssigkeit aufbereitetes
Gut; kleine Kugeln mit :einem Schmiermittelzusatz bilden sozusagen :eine Flüssigkeit
mit s 'hr groß e 'en Molekülen. Solche Gemenge sind an sich bekannt als druckübertragende
Mittel sowie an Stelle einer Kugelgelenkschale, doch bleiben die Kugeln dort während
der Bewegung des Gelenks in Ruhe und ergeben höchstenseine nadellagerartige Wirkung.
-
Die folgenden Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung:
Abb. i senkrechter Längsschnitt durch ein räumlich .bewegtes Gelenk, Abb. 2 Querschnitt
nach Linie A-B der Abb. i, Abb.3 waagerechter Längsschnitt nach Linie C-D der Abb.
i, Abb. 4. senkrechter Längsschnitt durch eine geänderte Gelenkausführung, Abb.5
Ursprungsform .eines Gummikörpers, der durch unter Druck eingebrachte Füllung nachträglich
gedehnt wird, Abb. 6 senkrechter Längsschnitt durch Gelenk, das gegenüber Abb.4
etwas geändert ist, in ausgelenktem Zustand.
-
Das Gelenk (Abb. i) besteht aus Gehäuse i und Bolzen 2: es ist mit
einem Deckel ,, verschlossen. Zwischen dem scheibenförmigen Fortsatz 4, der das
Gelenk auch gegen a useinanderfallen sichert (Abb.2), und dem Gehäuse i sind (Abb.
i und 3) zwei Ringe 5 und 6 aus dehnbarem Werkstoff, insbesondere Gummi, angeordnet,
die in ihrem Innern Kanäle 7, 8 aufweisen. Die Ringe liegen einerseits am Bolzen,
2 bzw. dessen Fortsatz .4 an, andererseits an der Innenseite des Gelenksgehäuses
i und an zwei Zapfen 9, to. Diese bestehen, wenn sie, wie gezeichnet, am Fortsatz
4. anliegen, zweckmäßigerweise aus härterem Gummi und übertragen einen Teil der
auftretenden Kräfte. Die Räume ; , 8 sind mit einem leicht verdrängbaren Mittel
gefüllt, z. B. einer Flüssigkeit, einer Paste oder evtl. auch mit einem körnigen
Gut, z. B. kleinen Kugeln, die zweckmäßig mit einem Schmiermittel aufbereitet sind.
Ferner kann als Ringfüllung vorgespanntes Gas, insbesondere Luft, dienen. Diese
Füllmittel können auch kombiniert werden und auch unter Druckvorspannung stehen.
-
Wird der Gelenkbolzen (Abb. i) z. B. nach links aasgelenkt (wie in
Abb. 6), dann wird der untere Teil des Ringes, 5 und der obere des Ringes 6 zusammengedrückt;
die dort befindlichen Flüssigkeitsmengen wandern durch die Ringkanäle 7 bzw. 8 an
die entgegengesetzten Stellen, an denen der scheibenförmige Bolzenfortsatz .4 Raum
freigegeben hat. Dabei wird Ring 5 oben und Ring 6 unten entsprechend ausgedehnt,
da das Flüssigkeitsvolumen praktisch konstant ist.
-
Da die Ringe allseitig ,am Gehäuse i, Bolzen: 2 mit Fortsatz.4 und
den Zapfen 9 und Io anliegen, kann die Ausdehnung nur in def Richtung erfolgen,
in der bei der Zapfenbewegung Platz geschaffen wird. Dadurch bleibt auch, ohne daß
der Ring mit den anderen Teilen verklebt oder zusammenvulkanisiert ist, eine dauernde
Berührung bestehen und darüber hinaus sogar eine Berührung, die an allen Stellen
praktisch gleiche Druckverhältnisse. aufweist, so daß sich eine sehr hohe Tragfähigkeit
ergibt und keine Reaktionskräfte bzw. -momente auftreten.
-
Zum Anschluß an Gestänge usw. trägt das Gelenkgehäuse i an einer Seite
einen Fortsatz i i, mit dem es etwa in ein Rohr 12 eingeschoben und auf eine bekannte
Art, z. B. durch Aufeinanderpressen, verbunden werden kann.
-
In Abb. 4. sind nachgiebige Körper 13, 14 gezeichnet, die den Raum
zwischen dem Bolzenfo.rtsatz.l und dem Gehäuse i völlig ausfüllen.
Innerhalb
dieser Körper sind wiederum entsprechende Hohlräume 7, 8 angeordnet. Die Teile 13,
14 haben etwa die Form vorn Kugelkalotten und ergänzen sieh zusammen mit dem dazwischenlegenden
Fortsatz 4 etwa zu einer Kugel. Sie sind zur Verhütung des. Wanderns an den Stellen
15, 16 (Abt. 4) in einem kleinen Bereich mit dem Gelenkgehäuse 17, 18 verbunden,
z. B. durch Verkleben. oder Vulkanisieren; es können auch Ansätze i9, 2o (Abt. 6),
etwa in Form aufvulkanisierter Hartgummi- oder Metallplättchen, in Aussparungen
21, 22 des Gehäuses eingreifen. Zwecks einfachen Zusammenhaues des Gelenkes, wird
das Gelenkgehäuse aus zwei Hälften 17, 18 aufgebaut, deren Trennfläche in einer
Ebene senkrecht zur Normallage des Bolzens, 2 liegt. Die Vereinigung kann in einfachster
Weise durch Abschmelzschweißung erfolgen, evtl. um schädliche Auswirkungen der Hitze
auf das Gummi auszuschalten, vor dem Vulkanisieren derselben.. Bis auf die Öffnung
für den Bolzen 2 ist ,das Gelenk dann. völlig in sich geschlossen.
-
Der Gummikörper kann in seinem Urzustand eine Form haben, die der
in eingebautem Zustand entspricht; er kann aber auch, wie in Abb.5 gezeigt, so hergestellt
werden, daß er sich erst .durch das mit einem gewissem Druck :eingebrachte Füllmittel
ausdehnt. Dies hat, wie aus Abb.6 einsichtlich ist, einen Vorteil, da dann bei der
Auslenkung des Bolzens 2 keine Gefahr besteht, daß der zusätzlich gedrückte Teil
der Ringe Falben bildet oder gar aus dem Gehäuse austritt. Bei der Formgebung der
Gummiteile und ihrer Lagerung im Gelenk ist, darauf zu achten, daß sie in ihren
Wandstärken an den verschiedenen Stellen so bemessen sind oder an festen Wänden
so anliegen, daß sie sich nur an deal Stellen ausdehnen können, an denen diese Ausdehnung
erwünscht ist.