DE823369C

DE823369C - Ball joint

Info

Publication number: DE823369C
Application number: DED7567A
Authority: DE
Inventors: Herbert Closset
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1950-12-17
Filing date: 1950-12-17
Publication date: 1951-12-03

Description

Kugelgelenk Die Erfindung betrifft Kugelgelenke, wie sie im allgemeinen Maschinenbau, Instrumentenbau, Feinmechanik, Spielzeugindustrie u. dgl. im großen Umfange benutzt werden, und die grundsätzlich so aufgebaut sind, daß eine Kugel in einer Kugelschale nach allen Richtungen beweglich angeordnet ist. ht vielen Fällen werden auch I#edernutführungen vorgesehen, um eine Bewegung in nur einer Richtung bzw. einer Ebene zu gestatten.Ball Joint The invention relates to ball joints such as those in general Mechanical engineering, instrument making, precision mechanics, toy industry and the like on a large scale Scope are used, and which are basically constructed so that a ball is arranged movable in all directions in a spherical shell. ht many cases groove guides are also provided to allow movement in only one direction or one level.

Damit Kugel und Kugelschale bzw. Kugelpfanne sich nicht voneinander trennen und das Gelenk die einmal eingestellte Lage so lange beibehält, bis die Teile in eine neue Lage zueinander gebracht werden, sind an derartigen Kugelgelenken je nach ihrem Verwendwlgszweck mehr oder minder kräftig wirkende "Zusatzelemente vorhanden, wie l@e<len@, aufgeschraubte Kugelsegmente o. dgl., die die Kugel in die Schale pressen und so eine Haftreibung hervorrufen. Abgesehen davon, daß diese zusätzlichen Einrichtungen einen erhöhten Raumbedarf bedingen, haben sie durchweg den Nachteil, daß sie bei Erschütterungen die GelenIkteile nicht unverrückbar festhalten. Zwar kann dieser Nachteil dadurch beseitigt werden, daß je-Nveils nach einer Einstellung der Gelenkteile zueinander die neue Lage durch Anziehen von Schrauben einer Klemmplatte u. d.gl. gesichert wird. Dies ist aber umständlich und zeitraubend. Bei reiner Federbelastung des Gelenkes kommt der Nachteil hinzu, daß bei langem Gebnauch die Federkraft nachläßt und daher eine Sicherung der gegenseitigen Lage der Einzelteile nicht mehr gegeben ist.So that the ball and ball socket or ball socket do not differ from each other separate and the joint maintains the position once set until the Parts are brought into a new position to each other, are on such ball joints Depending on their intended use, additional elements that act more or less powerfully present, such as l @ e <len @, screwed-on ball segments or the like, which the ball Press into the shell and thus cause static friction. Besides that These additional facilities require more space, they all have the disadvantage that they do not hold the GelenIkteile immovable in the event of vibrations. It is true that this disadvantage can be eliminated by always following a setting the joint parts to each other the new position by tightening the screws of a clamping plate and the like is secured. However, this is cumbersome and time-consuming. With pure spring loading of the joint has the additional disadvantage that the spring force decreases after prolonged use and therefore the mutual position of the individual parts is no longer guaranteed is.

Alle diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß zum Zwecke der Haftung von Kugel und Kugelschale ineinander in der Kugelschale und/oder der Kugel mindestens ein Dauermagnet vorgesehen ist. Sofern die Kugel bzw. die Kugelschale aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt ist, ergibt sich eine sichere Haftverbindung zwischen den beiden Gelenkteilen, die durch Erschütterungen nicht beeinflußt wird. Die Kraft, mit der die beiden Teile des Gelenkes zum Haften aneinandergebracht werden, hängt von der Stärke des verwendeten Magnets ab, die jeweils so groß gewählt werden kann, daß sie den gestellten Forderungen entspricht. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, sowohl in der Kugel als auch in der Kugelschale Dauermagnete vorzusehen, um die Haftkraft zu erhöhen. Die Magnete in der Schale müssen in diesem Falle so magnetisiert bzw. angeordnet sein, daß die in der Kugel gegenüberstehenden Magnete entgegengesetzt polarisiert sind. Wenn sowohl in der Kugelschale als auch in der Kugel Dauermagnete untergebracht werden, die in Wechselwirkung zueinander treten, so ist es gleichgültig, ob der Werkstoff für Kugel und Schale ferromagnetisch ist oder nicht.All these disadvantages are avoided according to the invention by that for the purpose of the adhesion of ball and ball socket into one another in the spherical shell and / or the ball at least one permanent magnet is provided. Provided the ball or the ball socket is made of ferromagnetic material, results in a secure adhesive connection between the two joint parts, which through Vibration is not affected. The force with which the two parts of the joint to adhere to each other depends on the strength of the magnet used from, which can be chosen so large that they meet the requirements is equivalent to. In some cases it can be useful both in the sphere as well to provide permanent magnets in the spherical shell to increase the adhesive force. The magnets in this case must be magnetized or arranged in the shell that the opposing magnets in the sphere are polarized in opposite directions. If both Permanent magnets are housed in the spherical shell as well as in the sphere, which interact with one another, it does not matter whether the material is used for Sphere and shell are ferromagnetic or not.

Magnetisch haftende Kugelgelenke gemäß der Erfindung 'können die verschiedensten Ausführungsformen annehmen, wobei es möglich ist, sich an bewährte bekannte Muster zu halten oder sinnentsprechend neue Arten aufzubauen. Kugel und Kugelschale können dabei so ausgebildet sein, daß eine Bewegung in jeder Richtung möglich ist oder gewisse Einstellungsrichtungen ausgeschlossen werden, indem Federnutführungen vorgesehen werden o. dgl. In jedem Falle entfallen Verschraubungen, Federbelastungen u. dgl., um die Klemmwirkung sicherzustellen.Magnetically adhering ball joints according to the invention can be of the most varied Assume embodiments, where it is possible to adhere to well-known patterns to keep or to build up new species accordingly. Ball and ball socket can be designed so that a movement is possible in any direction or certain adjustment directions can be excluded by providing keyway guides are o. the like. In any case, screw connections, spring loads and the like are omitted, to ensure the clamping effect.

Die magnetischen Kräfte, die zwischen Kugel und Kugelschale @ wirken, können so groß gestaltet werden, daß eine Bewegung der Teile des Gelenkes gegeneinander von Hand nicht mehr möglich ist. In diesem Falle wird ein Magnet vorgesehen, der mit Polschuhen ausgerüstet ist. Durch Verdrehen des Magnets kann der in den Polschuhen wirkende Magnetismus ganz oder teilweise ausgeschaltet werden, so daß die gewünschte Einstellung leicht durchgeführt werden kann. Ist die Einstellung erfolgt, werden die Polschuhe durch einfaches Verdrehen des Magnets wieder erregt. Insbesondere wenn die Einrichtung so getroffen wird, daß der Magnetismus an den Polschuhen nur teilweise aufgehoben wird, ist Sicherheit dafür gegeben, daß auch beim Einstellen die Haftverbindung zwischen Kugelschale und Kugel nicht aufgehoben ist, wohl aber die erforderlichen Verstellkräfte wesentlich verringert sind. Die Verdrehung des Magnets ist ein einfacher Schaltgriff, der praktisch keine Zeit erfordert.The magnetic forces that act between the sphere and the spherical shell @, can be made so large that a movement of the parts of the joint against each other is no longer possible by hand. In this case a magnet is provided which is equipped with pole pieces. By turning the magnet, the one in the pole pieces acting magnetism can be completely or partially switched off, so that the desired Adjustment can be done easily. Once the setting has been made, will the pole pieces are re-energized by simply twisting the magnet. In particular if the device is made so that the magnetism on the pole pieces only is partially canceled, there is security that also when setting the adhesive connection between the spherical shell and the sphere is not broken, but it is the required adjustment forces are significantly reduced. The twist of the Magnets is a simple switch handle that takes practically no time.

In der Zeichnung sind drei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung jeweils in senkrechten Schnitten schematisch dargestellt. An Hand dieser Ausführungsformen wird die Erfindung näher erläutert, und es werden weitere Erfindungsmerkmale aufgezeigt.In the drawing are three preferred embodiments of the invention each shown schematically in vertical sections. Using these embodiments the invention is explained in more detail, and further features of the invention are shown.

Gemäß Abb. i ist in einer Grundplatte i die Kugelschale 2 vorgesehen, in der die Kugel 3 des Gelenkes liegt. Die Kugel 3 kann eine Platte tragen, auf der irgendein Gegenstand befestigt wird, der mittels des Kugelgelenkes zur Grundebene einstellbar gemacht werden soll.According to Fig. I, the spherical shell 2 is provided in a base plate i, in which the ball 3 of the joint lies. The ball 3 can carry a plate which any object is attached to the ground plane by means of the ball joint should be made adjustable.

In der Grundplatte i sind zwei Dauermagnete 5 vorgesehen, die bis in die Kugelschalenfläclie 2 hineinragen. Die Oberfläche der Magnete wird zweckmäßigerweise der Kugelform angepaßt.In the base plate i two permanent magnets 5 are provided, which up to protrude into the spherical shell surface 2. The surface of the magnets is expedient adapted to the spherical shape.

Im gewählten Beispiel sind zwei solcher i\lagnete 5 vorgesehen, die radial zur Kugeloberfläche stehen. Selbstverständlich wäre es möglich, auch mit einem einzigen Magnet zu arbeiten, der alsdann zweekmäßigerweise senkrecht von unten zu wirken hätte, außerdem ist es naturgemäß auch möglich, mehr als zwei Magnete zu benutzen, die in irgendeiner Art, gleichmäßig über die Kugelfläche wirkend, verteilt sind.In the example chosen, two such magnets 5 are provided are radial to the spherical surface. Of course, it would also be possible with to work with a single magnet, which then works vertically from below to work, it is of course also possible to have more than two magnets to use, which in some way, acting evenly over the spherical surface, distributed are.

Im Ausführungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, daß die Magnete nur in der Schale wirken. Es könnten selbstverständlich die Magnete sinnentsprechend auch in der Kugel 3 angeordnet sein, und darüber hinaus ist es möglich, sowohl in der Schale 2 als auch in der Kugel 3 Magnete vorzusehen, und zwar dann so magnetisiert, daß sich ungleichnamige Pole gegenüberstehen.In the exemplary embodiment, the arrangement is made so that the magnets only work in the shell. Of course, the magnets could be used accordingly also be arranged in the ball 3, and moreover it is possible both in to provide magnets in the shell 2 as well as in the ball 3, then magnetized in such a way that that opposite poles face each other.

Es ist besonders vorteilhaft, die Dauermagnete so auszubilden, daß ein stabförmiger 1Vlagnet in eine Weicheisenhülse eingesetzt wird. Die Form eines solchen Magnetsystems ergibt sieh aus Abb. 2, die eine weitere Ausführungsform des gesamten Kugelgelenkes zeigt.It is particularly advantageous to design the permanent magnets so that a rod-shaped 1Vlagnet is inserted into a soft iron sleeve. The shape of a Such a magnet system is shown in Fig. 2, which shows a further embodiment of the shows the entire ball joint.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Grundplatte i vorgesehen, in die ein solcher Dauermagnet mit Weicheisenhülse eingesetzt ist. Im eSizelnen besteht er aus dem stabförmigen Dauermagnet 6, der, wie durch die Buchstaben gekennzeichnet, magnetisiert ist. Mit seinem Südpol steht er magnetisch leitend auf der unten geschlossenen Weicheisenhülse 7 auf. Der offene Rand der Hülse ist bis zur Oberkante des Magnets hochgezogen, und zwischen Hülse und Magnet ist ein nichtferromagnetischer Werkstoff 8 eingefüllt. Dieser Magnet,dessen Form grundsätzlich der Form der Magnete 5 nach Abb. i entspricht, ersetzt in der Ausführungsform nach Abb. 2 die Kugel des Gelenkes. Hülse, Magnet und nichtferromagnetischer Werkstoff sind daher an der oberen Fläche kugelförmig gestaltet. Auf dieser kugelförmigen Endfläche des Magnetsystems ist die Kugelschale 9 aufgesetzt. Wie ersichtlich, wird sie durch den Magnetismus festgehalten und kann außerdem in jede beliebige Lage gebracht werden. :@n der Kugelschale wird der Gegenstand, dessen gelenkige Einstellung erwünscht ist, in beliebiger Weise befestigt. Im Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck ein Gewindebolzen io vorgesehen.In this embodiment, a base plate i is provided in which such a permanent magnet with a soft iron sleeve is used. In the eSizelnen there is he consists of the rod-shaped permanent magnet 6, which, as indicated by the letters, is magnetized. With its south pole it is magnetically conductive on the closed one below Soft iron sleeve 7. The open edge of the sleeve is up to the top of the magnet pulled up, and between the sleeve and the magnet is a non-ferromagnetic material 8 filled. This magnet, the shape of which is basically the shape of the magnets 5 Fig. I, replaces the ball of the joint in the embodiment according to Fig. 2. The sleeve, magnet and non-ferromagnetic material are therefore on the upper surface designed spherical. On this spherical end face of the magnet system is the spherical shell 9 is placed. As can be seen, it is held in place by magnetism and can also be placed in any position. : @n the spherical shell is the object whose articulation is desired in any way attached. In the exemplary embodiment, a threaded bolt is provided for this purpose.

Die in den beiden Ausführungsformen dargestellten Magnete haben den Vorzug, nur an dem oberen offenen Ende der Hülse Magnetismus zu zeigen, während im übrigen der i\iagnetismus abgeschirmt ist, so daß, selbst wenn der Trägerkörper i der Magnete aus ferromagnetischem Werkstoff besteht, dieser keinen 'Magnetismus zeigt. abgewichen würde. Beispielsweise ist es möglich, Magnete von Hufeisenform zu verwenden, deren Schenkelenden in die Kugelflächen der Schalen hineinragen. Es ist ferner möglich, in Fällen, in denen Magnete ohne Weicheisenhülle verwendet werden, die Magnete mit Hilfe von nichtferromagnetischen Körpern in den ferromagnetischen Trägerkörper einzusetzen, um unmittelbaren Kurzschluß der magnetischen Kraftlinien zu vermeiden. Diese Maßnahme erübrigt sich dann, wenn der Trägerkörper selbst aus nichtferromagnetischem Werkstoff, wie beispielsweise Messing, Holz o. dgl., hergestellt ist.The magnets shown in the two embodiments have the Preference to show magnetism only at the upper open end of the sleeve while otherwise the magnetism is shielded, so that even if the carrier body i the magnets are made of ferromagnetic material, this no 'magnetism shows. would deviate. For example, it is possible to use magnets of horseshoe shape to use, whose leg ends in the spherical surfaces of the shells protrude. It is also possible in cases where magnets without a soft iron sheath are used, the magnets with the help of non-ferromagnetic bodies in the ferromagnetic carrier body used to direct short circuit of the magnetic Avoid lines of force. This measure is unnecessary if the carrier body even made of non-ferromagnetic material, such as brass, wood, etc. Like., is made.

Es ist ohne weiteres verständlich, daß das Kugelgelenk gemäß der Erfindung jedem Anwendungszweck zugänglich ist, d. h. also für den Maschinenbau, den Apparatebau, die Feinmechanik, Spielzeugindustrie, für Schaufensterwerbung u. dgl. mehr.It is readily understood that the ball joint according to the invention is accessible for any purpose, d. H. So for mechanical engineering, apparatus engineering, precision mechanics, the toy industry, for shop window advertising and the like.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Ball joint, characterized in that at least one permanent magnet is provided in the ball socket and / or ball for the purpose of adhering the ball and ball socket to one another.

2. Ball joint according to claim i, characterized in that the permanent magnets are arranged radially to the spherical surfaces are.

3. Ball joint according to claim i and 2, characterized in that the permanent magnet magnetically conductive inserted into a magnetically insulated soft iron sleeve surrounding it whose edge is pulled up to the upper edge of the magnet.

4. Ball joint after Claim i to 3, characterized in that the magnets and soft iron sleeves to protrude into the spherical surfaces and their shape are adapted.

5. Ball joint after Claims i to 4, characterized in that the ball or ball socket are replaced by one or more free-standing holding magnets, consisting of a magnetic Conductive permanent magnet inserted into a soft iron sleeve.

6. Ball joint according to claim i to 5, characterized in that the. Permanent magnet is provided with pole pieces, which protrude into the spherical surface and between which the magnet is completely or partial elimination of the adhesive force is rotatable or displaceable.

7th Ball joint according to Claim 6, characterized by a stationary one with pole pieces equipped permanent magnet and a resting magnet with its pole pieces encompassing rotatable permanent magnet ring. The ball 3 according to Fig. 1 and the shell 9 according to Fig. 2 must be ferromagnetic in every hall or at least in the marble run have a ferromagnetic pad. Only if simple unprotected magnets both in ball as well as ball shell are used in such a way that unlike poles opposite, the material for the actual joint parts can be any. When very strong magnetic forces appear necessary to shell and sphere to hold together, for example when the articulated object is a large one Has weight, so it may be difficult to adjust against the magnetic Perform forces by hand. In this case, an embodiment can be selected according to Fig.3, in which the magnetic force is wholly or partially canceled can be. In the arrangement according to Dep. 3, i i from are not on a base plate magnetic material, an annular permanent magnet 15 and a disk-shaped Permanent magnet 16 is provided. Pole shoes 12 protrude between the two magnets, whose cut surfaces appear at 13 in the illustration. Outside on the pole pieces 12 bodies 14 are provided, which together with the upper edges of the pole pieces form a spherical cap with an inner recess. Filler pieces by type of pieces 14 could also be attached inside the curved pole pieces 12 so as to To reduce the recess of the spherical cap surface. On the spherical cap surface the magnetically held shell of the ball joint is placed so that the Lines of force enter this shell from within, according to the principle as is also the case with the embodiment according to FIG. The magnets 15 and 16 are bipolar radially magnetized, as indicated by the drawn letters is indicated. If now by turning the annular magnet 15 a pole position is achieved, as shown in Fig. 3, the pole pieces show that magnetic potential o, and the spherical shell of the joint can be moved freely. If the ring 15 is rotated so that poles of the same name are opposite each other, then the full magnetic force is exerted between the joint parts. By setting on intermediate layers the magnetic force can also only be weakened. The parts of the joint are in this way they can easily move against each other without falling apart or to break away from each other. The device according to the invention can be in manifold Way can be modified without thereby departing from the basic idea of the invention