DE7403480U - Kugelgelenk - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE · Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE . Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

D 5602 LANGENBERG · BÖKENBUSCH 41 Postfach 86 . Telefon: (02127) 4019 . Telex: 8516895

Gebrauchsmusteranmeldung

Automotive Products Limited

Tachbrook Road, Leamington Spa, Warwickshire, England

Kugelgelenk A aag-

Die Erfindung betrifft eine Kugelgelenk zur Verwendung bei Pahrzeuglenkvorrichtungen und Fahrzeugfederungen, mit einem Kugelzapfen bestehend aus einer mit einem Schaft versehenen Kugel, die in einer von einem einteiligen Lagerglied aus elastischem Material gebildeten, teilweise sphärischen "Fläche gehalten ist, bei welchem das einteilige Lagerglied innerhalb eines Hohlraumes einer topfförmigen Pfanne mit seinem elastischen Material unter Druck gehalten ist, so daß die Reaktion der Druckbelastung des elastischen Materials auf die Kugel den Kugelzapfen von den Grunde des Pfannenhohlraumes wegzudrücken sucht, und bei welchem der Schaft des Kugelzapfens durch einen von der topfförmigen Pfanne gebildeten Durchbruch hindurchragt.

Es sind verschiedene Vorschläge gemacht worden sowohl hinsichtlich des Aufbaus als auch des Verfahrens zur Herstellung von Kugelgelenken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kugelgelenk der eingangs definierten Art zur Verwendung an den Enden

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der Zahnstangen einer Zahnstangen-Ritzel Fahrzeuglenkvorrichtung zu schaffen. Es soll jedoch keine Beachränkung auf eine solche Anwendung erfolgen, und das Kugelgelenk kann bei Fahrzeugfederungen oder anderen Anwendungen verwendet werden, wo ein solches Kugelgelenk erforderlich ist.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks der eingangs definierten Art zu schaffen_e

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kugelgelenk der eingangs definierten Art so ausgebildet, daß ein Teil der Wandung der topfförmigen Pfanne der Kontur der Oberfläche der Kugel folgt, welche von der an den Schaft angrenzenden Teilhalbkugel der Kugel gebildet ist, und daß ein Teil des einteiligen Lagergliedes zwischen der Kugel und der Innenfläche des besagten Teils der Wandung der Pfanne angeordnet ist.

Vorzugsweise besteht das einteilige Lagerglied aus Kunststoff. Der Kunststoff kann Nylon, Acetylhara oder Polyäthylen oder Polypropylen oder Polyurethan sein.

Vorzugsweise ist das Lagerglied rohrförmig.

Das Lagerglied kann einen Kanal in der Innenfläche seiner rohrförmigen Wandung aufweisen. Dieser Kanal kann sich axial zwischen den Enden des Rohres erstrecken. Vorzugsweise enthält das Lagerglied vier solche Kanäle in regelmäßiger Anordnung um die Achse des Lagergliedes.

Die Außenfläche der Pfannenwandung kann eine endlose Nut aufweisen, welche die besagte Pfanne umgibt, und ein hohlzylindrisches und elastisches Glied, welches sich zwischen dem besagten Schaft und der besagten endlosen Nut erstreckt, in die dieses elastische Glied eingreift, ist vorgesehen, um Fremdkörper am Eintritt in

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das Kugelgelenk zu hindern.

Der besagte Durchbruch karui oval sein.

Eine oder beide Fläohen des LagergHedes können profiliert oder sich verjüngend ausgebildet sein.

Eine oder beide Wandungsoberfläohen der Pfanne können profiliert sein.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer Pfanne vor ihrer Verbindung+ mit einer Kugel eines Kugelzapfens durch ein erfindungsgemäßes Verfahren.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt eines Lagergliedes vor dem Einsetzen in den Hohlraum der Pfanne von Fig. 1 bei dem gleichen Verfahren.

Fig· 3 ist eine Seitenansicht teilweise im Schnitt eines mit der Pfanne von Fig. 1 durch das gleiche Verfahren verbundenen Kugelzapfens.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht di-S in Fig. 3 dargestellten Kugelgelenks.

Fig. 5 ist ein Längsschnitt einer anderen Ausführungsform eines Kugelgelenks, welches mit einem hohlen und elastischen Glied zum Abhalten von Fremdkörpern von dem Kugelgelenk versehen ist.

Fig. 6 ist eine Endansicht von Fig. 5.

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Fig. 7 ist eine Draufsicht des in Pig. 5 dargestellten Kugelgelenks·

Fig. 8 ist ein Längsschnitt der Pfanne für die Herstellung des in Fig. 6 dargestellten Kugelgelenks nach einem anderen erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar in einem größeren Maßstab als Fig. 6·

Fig. 9 zeigt einen anderen Schnitt der in Fig. 8 dargestellten Pfanne.

Fig·10 ist eine Draufsicht der in Fig. 8 dargestellten Pfanne.

Fig.11 zeigt einen Schnitt eines Lagergliedes vor der Verformung zur Bildung des in Fig. 5 und 6 dargestellten Kugelgelenks nach dem anderen Verfahren, und zwar in • einem größeren Maßstab als Fig. 5 und S₉ und

Fig.12 zeigt eine Draufsicht des in Fig. 11 dargestellten Lagergliedes·

In Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen enthält ein Kugelgelnk 10 einen Kugelzapfen 1t, der mit einer topfförmigen Pfanne 12 verbunden iste Der Kugelzapfen 11 wird gebildet von einem langgestreckten zylindrischen Schaft 13, der in einem Bndteil eine axiale Sacklochbohrung H aufweist. Ein Ende eines Lenkgestänges 15» welches einen Teil einer Fahrzeuglenkvorrichtung bildet, ist in die Bohrung H eingeschraubt. Das andere Ende des Schaftes 13 trägt eine teilweise sphärische Kugel 16. Die Kugel 16 ist in Eingriff mit einer teilweise sphärischen Fläche, die von einem rohrförmigen Lagerglied 1? gebildet ist, welches in dem Hohlraum 18 der ■topfförmigen Pfanne 12 angeordnet ist₀ Vor der Verformung des Kugelgelenks 10 hat die Wandung 19 der Pfanne 12 eine grade sylindrische

innere Wandungsfläche 20 (siehe Pig» 1) die sich zwischen dem Rand 21 der Pfanne 12 und einer gestuften Stirnwandung 22 erstreckt, welche den Grund der Pfanne 12 bildet. Der Rand 21 bildet eine Öffnung der Pfanne 12. Die Pfanne 12 weist eine mit Außengewinde versehene zylindrische Stange 23 auf, mittels welcher ein Ende der Pfanne 12 mit einem anderen Teil der Lenk— Vorrichtung verbindbar ist_e Die Stange 23 erstreckt sich in ^Bezug auf die Pfanne 12 axial nach außen. Der äußere Endteil der Pfanne 12 enthält einen Wandteil 24 mit einer geraden zylindrischen Außenfläche, die sich von dem Rand 21 zu einer Schulter 25 erstreckt. Die Schulter 25 verbindet den Wandteil 24 mit einem anderon Teil 26 von größerem Außendurchmesaer als der Wandteil 24.

Die Außenfläche des Wandt^ils 26 enthält zwei diametral gegenüberliegende Schraubenschlüssel-Abflachungen 27 (siehe Fig. 3) die erforderlich sind, wenn das Kugelgelenk in eine Längsvorrichtung eingebaut wird»

Vor der Verformung des Kugelgelaiks 10 hat das rohrförmige Lagerglied 17 (siehe Fig. 2) einen geraden zylindrischen Außenflächenteil und einen sich verjüngenden Teil 27 an einem Snde desselben. Das Lagerglied 17 hat eine innere Wandungeflache 30, die einen zylindrischen Hauptteil aufweist und deren Durchmesser sich zu dem sich verjüngenden Ende 29 hin vermindert, so daß ein teilweise sphärischer Kugelsitz 31 gebildet wird.

Man sieht aus Fig. 2, daß die Dicke der Wandung des Lagergliedes sich zu dein sich verjüngenden Ende 29 hin erhöht. Das Lagerglied ist aus einem elastischem Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus Nylon, Aoetylharz, Polyäthylen, Polypropylen, Polyurethan oder irgend einem anderen geeigneten Kunststoff.

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Daa Verfahren der Montage des Kugelgelenlcs 10 ist folgendes: Daa Lagerglied 17 wird in den Hohlraum 18 der Pfanne 12 eingesetzt, so daß das sich verjüngende Ende 29 des lagerglieds 17 in der gestuften Stirnwandung 22 angeordnet ist und an dieser anliegt. Die Kugel 16 wird dann durch die öffnung der Pfanne 12 eingeführt und sitzt auf dem teilweise sphärischen Kugelsitz 31 des lagerglieds 17 auf«

Die Pfanne 12 mit dem darin sitzenden Kugelzapfen 11 wird unter einen teilweise halbkugeligen (nicht dargestellten) Aufsatzhammer gebracht, und es wird eine axiale Last aufgebracht, so daß der Wandungsteil 24· innerhalb des Aufsatzhammers verformt wird. Als Ergebnis werden der Wandungsteil 24 und der daran anliegonde Teil des Lagergliedes 17 verformt, so daß sie der Kontur der teilweise halbkugeligen, an den Schaft 13 angrenzenden Oberfläche der Kugel 16 folgen« Die Druckbelastung des Kugelgelenks 10 hängt von der axialen Belastung ab, die während der Verformung des Wandungsteils 24 und des Lagergliedes 17 aufgebracht wird ^ Eine wünschenswerte Belastung ist die, daß bei Aufbringen einer Last von 50 Kilopond in Richtung des Pfeiles U (Fig. 4) und längs der Mittellinie des Kugelzapfens 11 kein Abheben der Kugel 16 von dem verformten Wandungsteil 24 der Pfanne 12 eintritt.

Vor der Montage des Kugelzapfens 11 in der Pfanne 12 wird die Kugel 16 reichlich mit Fett eingeschmiert, wobei das Fett vorzugsweise Molybdändisulfid enthält. Um das Fett in dem Kugelgelenk zu halten und den Eintritt von Fremdkörpern in das Kugelgelenk 10 zu verhindern, kann die Öffnung der Pfanne 12 mit irgendwelchen geeigneter; Mitteln, beispielsweise einer (nicht dargestellten) Manschette abgedeckt sein.

Wenn das Montageverfahren des Kugelgelenks es erfordert, kann eine Oberfläche der Pfannenwandung oder beide Oberflächen sich

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verjüngend oder sonstwie profiliert ausgebildet sein. In dem Falle, wo die innere Wandungsfläohe der Pfannenwandung profiliert oder sich verjüngend ausgebildet ist, sollte eine entsprechende Profilierung oder Verjüngung auch an der Außenfläche der Wandung des entsprechenden Lagergliedes vorgesehen werden. Erforderlichenfalls kann die Innenfläche der Wandung des Lagergliedes sich verjüngend oder sonstwie profiliert ausgebildet sein.

In Fig. 5, 6 und 7 wird der Kugelzapfen 32 eines Kugelgelenks von einem Schaft 34 gebildet, welcher sich von der Kugel 35 weg verjüngt bis zu einem mit Außengewinde versehenen Endteil 36. Der sich verjüngande Schaft 34 wird von einer Mutter 37 in einer sich entsprechend verjüngenden Bohrung 38 in einem Kragen gehalten, der an einem Ende eines (nicht dargestellten) Lenkarmes gebildet ist. Die topf förmige Pfanne 40 hat einen mit Innengewinde versehenen zylindrischen Schaft 41, der duroh einen gekröpften Teil mit dem Unterteil der Pfanne 40 verbunden ist und seitlich von dieser wegragt. Der freie Endteil des Schaftes 41 ist mit Abflachungen 42 für Mutternschlüssel versehen« Der Sohaft 41 ist mit einem anderen Teil der Lenkvorrichtung, beispielsweise dem (nioht dargestellten) Lenkgestänge versohraubt« Die Anordnung ist so, daß der Sohaft 41 eenkreoht zur Pfannenwandung 43 verläuft und gleiohaohsig zu der Kugel 35 liegt· ^a Die Außenfläche der Wandung 43 der Pfanne 40 enthält eine endlose Nut 44, die sich um die Pfanne 40 herum erstreckt und ein Ende eines elastischen hohlzylindrisohen Gliedes 45 aufnimmt. Durch dieses Glied 45 soll der Eintritt von Fremdkörpern, beispielsweise Sand, in das Kugelgelenk 33 verhindert werden« Das andere Ende der Manschette 45 umgibt den Sohaft er zwisohen dem Kragen 39 und der Kugel 35. Die Mansohette 45 enthält einen kegelstumpfförmigen Teil, der sioh zu dem besagten einen Ende der Manschette 45 hin verjüngt und mit einem anderen kegelstumpf förmigen Abschnitt verbunden ist, der sich zu dem anderen Ende der Manschette 45 hin verjüngt. Der besagte andere

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kegelstumpfförmige Abschnitt der Manschette 45 hat einen Maximaldurohmesser, der geringer ist als der Maxiraaldurohmesaer des besagten einen kegelstumpfförmigen Absohnitts_e

Die figuren 8, 9,und 10 zeigen die Pfanne 40 vor der Verformung. Der Rand 46 wird duroh jeweils einen von zwei sioh teilweise längs des Umfanges und axial erstreckenden Ausnehmungen 47 zwischen zv/ei sioh teilweise längs des Umfanges und axial eretreokenden bogenförmigen Vorsprüngen 48 (siehe insbesondere Fig. 10) gebildet. Das Kugelgelenk 33 wird so, wie es oben unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 beschrieben ist, montiert, wobei der halbkugelförmige Aufsatzhammer den Wandungsteil 49 verformt, der die Ausnehmungen 47 und Vorsprünge 48 bildet. Als Ergebnis dieser Verformung wirken diejenigen Teile der Pfanne 40, welohe die Ausnehmungen 47 und Vorsprünge 48 bilden, so zusammen, daß sie einen ovalen Durchbruoh für die Pfanne 40 bilden.

Der ovale Durohbruoh gestattet eine größere relative Schwenkbewegung zwieohen der Pfanne 40 und dem Kugelzapfen 42 in einer die Kugelzapfenaohse und den Schaft 41 enthaltenden Ebene als in einer anderen Ebene, welche die Kugelzapfenachse enthält und senkreoht zu der besagten einen Ebene iat.

In den Figuren 11 und 12 ist das rohrförmige Lagerglied 50 mit vier Kanälen 51 versehen, die sioh von dem freien Ende des Kugelsitzes 52 zu dem freien Ende der inneren Wandungsfläche 53 erstrecken. Die Kanäle 51 sind in regelmäßiger Anordnung um die Längsachse des Lagergliedes 50 herum angeordnet·

Die Kanäle 51 dienen der Verteilung von Fett· in dem ganzen Kugelgelenk und verhindern eine hydraulische Hemmung, wenn die Kugel 35 in der Pfanne 40 montiert wird.

Claims (2)

Schutzansprüche

1. Kugelgelenk zur Verwendung bei Fahrzeuglenkvorrichtungen und Fahrzeugfederungen, mit einem Kugelzapfen "bestehend aus einer mit einem Schaft versehenen Kugel, die in einer von einem einteiligen Lagerglied aus elektrischem Material gebildeten, teilweise sphärischen Fläche gehalten ist, bei welohem das einteilige Lagerglied innerhalb eines Hohlraumes einer topfförmigen Pfanne mit seinem elastischen Material unter Druok gehalten ist, so daß die Reaktion der Druckbelastung des elastischen Materials auf die Kugel den Kugelzapfen von dem Grunde des Pfannenhohlraumes wegzudrücken sucht, und bei welchem der Schaft des Kugelzapfens durch einen von der topfförmigen Pfanne gebildeten Durchbruch hindurchragt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (24, 49) der Wandung (19, 49) der topfförmigen Pfanne (12, 40) der Kontur der Oberfläche der Kugel folgt, welche von der an den Sohaft (13, 34) angrenzenden Teilhalbkugel der Kugel (16, 35) gebildet ist, und daß ein Teil des einteiligen Lagergliedes (17, 50) zwischen der Kugel (16, 35) und der Innenfläche des besagten Teils (24, 49) der Wandung (19, 43) der Pfanne angeordnet ist.

2. Kugelgelenk naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daa einteilige Lagerglied aus Kunststoff besteht..

3· Kugelgelenk naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Durchbruch oval ist.