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Kugelgelenkgehäuse Kugelgelenkgehättse, insbesondere für Kraftwagensteuermigen
ti. dgl. sind im allgemeinen so aufgebaut, (laß als Sitz für die Kugel eine Schale
vorgesehen ist. Diese Schale bestellt aus einem in Glas (;eliütisc eingelegten,
entsprechetld geforiliten mitl gcll<irteteii Blech oder aus einer aus dein Vollen
ge(lrelitcu I@ugelscliale. Hin derartiger Aufbau eines I@ugclgelenl;cs erfordert
initliin eine ganze Reilie Hilizelteile, was su\\olil hei (leg 1lerstellung als
auch beiiii Zusaminenhati umst:iiidlich ist. Es sind auch schau Gelenke bel<anitt,
die kehle geliiii-teten Kugelsitzsclialeu besitzen. Der Zusammenbau solcher l@tl@clgclenkc
ist zwar einfacher, die unmittelbar in die @ehüttsc@@-antlung cin-earbeitete Sitzfläche
ist aller selig starl:enl \'crschleil@ unterworfen, so daß (las Gclcul< bei sch@@-erer
Heanspruchung frühzeitig (Inl-ili @uf@@-citung des Sitzringes unbrauchbar wird.
Sie I:iillilcti dalicr mir für untergeordnete Zwecke mit nicclrigcr I;cansl»uchulig
verwendet \\erden. Uin ein solches schalenloses Gelenk auch gegen \'ersclileiß zti
sichern und damit auch für schwerere Beanspruchungen geeignet zu machen, miißte
eine I-liitung des Gehäuses vorgenommen werden. Eine solche 1-lärtttiig,
die zu einer erheblichen Zä higkeitserniiii(lerung des Werkstoffgefüges führen maß,
vei-l>ictet sich finit Rücksicht auf die dadurch ini Betrieb gegebene Bruchgefahr,
die vornehmlich an der Stelle des Gelenkhebelansatzes am Geliiiuse besonders groß
ist.
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Uni einerseits die umständliche Verwendung von gehärteten Schalen
zu vermeiden und andererseits citi selbst bei hohen Beacispruchungen nicht gefährdetes
schalenloses Gelenk zu ermöglichen, wird gemäß der Erfindung ein Kugelgelenkgehäuse
vorgeschlagen mit einer elektroinduktiv erhitzten und durch bachfolgendes Abschrecken
geh<irtetenKugelsitzflä ehe. Da die Härtung ausschließlich auf die Sitzfl;iclie
beschränkt bleibt arid die rasche Erhitzung
auf induktivem Wege
sicherstellt, daß das Gefüge des übrigen Gehäuses durch den Härtungsvorgang nicht
in Mitleidenschaft gezogen wird, ergibt sich für das Gelenk beim späteren Gebrauch
ein hohes Maß von Sicherheit, da planmäßig auf holte Zähigkeit des Werkstoffes hingearbeitet
werden kann, die auch nach der Härtung der Sitzfläche erbalten bleibt.
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Es ist zwar bekannt, Härtungen auf elektroinduktivem Wege durchzuführen,
und diese Art des Härtens ist auch schon für Lagerstellen vorgeschlagen worden,
so daß Laufbuchsen aus hochwertigem Stahl in Fortfall kommen können. Dabei handelte
es sich jedoch um verhältnismäßig einfache zylindrische Lager oderKugellagerringe.
Hieraus komite aber nicht geschlossen werden, daß es mit Hilfe des I uduktionserhitzens
möglich wäre, die in Verbindung mit Kugelgelenkgehäusen auftretenden Schwierigkeiten
zu beseitigen. Insbesondere vermochte der bekannte Vorschlag nicht dazu anzuregen,
bei einem Kugelgelenkgehäuse auf die bisher für schwere Beanspruchungen unbedingt
erforderlich gehaltenen gehärteten Schalen zu verzichten und diese zu ersetzen durch
eine induktive Härtung der Gehäusewandung. Es wird gemäß der Erfindung eine wesentliche
Vereinfachung des Zusammenbaues des Gelenkes unter gleichzeitiger hoher Sicherheit
gegen schwere Beanspruchungen erzielt und mithin Ergebnisse, die sich aus den vorbekannten
Maßnahinen an Lagern anderer einfacherer Art nicht ableiten ließen.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Mittelpunkt der Kugelfläche
des gehärteten Sitzes aus der Achse des Gestänges herausgerückt ist. Zwar ist ein
solcher Mittenversatz, meist um geringfügige Beträge, schon angewendet worden, um
Platz für die Gestängebewegungen zu schaffen. Gemäß der Erfindung soll aber ein
beträchtlicher Mittenversatz vorgesehen werden, um zu erreichen, daß die Härtezone
außerhalb des Gebietes der Gestängeansatzstelle liegt; denn dieses Gebiet stellt
einen besonders gefährdeten Querschnitt dar. Die Gefahr von Brüchen ist aberpraktisch
beseitigt, wenn'dieMitten so versetzt sind, daß die Härtezone nur minimal in das
Gebiet hineinragt, in welchem sich der Ansatz des Gestänges befindet.
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In Abb. i ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Gelenkgehäuse
i im senkrechten Schnitt dargestellt, das gemäß der Erfindung eine induktiv gehärtete
Sitzfläche 2 für die Kugel besitzt. Das Gefüge des restlichen Gehäuses und insbesondere
die Stelle, an der das Gelenkgestänge3 am Gehäuse i ansetzt, bleibt von der Härtung
unberührt, so daß die Gefahr von Brüchen auch an dieser kritischen Stelle ausgeschaltet
ist.
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Der Mittelpunkt M dei# Kugelfläche des gehärteten Sitzes 2 liegt um
einen wesentlichen Betrag unter der Mittelachse A-A des Gelenkgestänges 3. Dadurch
ist erreicht, daß die gehärtete Zone nur minimal in den Bereich des Ansatzes des
Gestänges 3 am Gehäuse i hineinragt und damit die Bruchgefahr in diesem Bereich
praktisch beseitigt ist.
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Ein besonders wirksames Verfahren zur Erzeugung einer gehärteten Kugelsitzfläche
an Kugelgelenkgehäusen besteht darin, das Gehäuse in der Zone der Sitzfläche mittels
einer außen herumgelegten Spule aufzuheizen. Mit diesem Verfahren gelingt es, das
Erhitzen, was erforderliche Heizzeit und zu erzielende Temperaturverteilung anlangt,
so zu steuern, daß beim Abschrecken die angestrebte Form der Härtezone 2 in Abb.
i selbst in der Serienstellung mit Sicherheit erzeugt wird. Das Abschrecken erfolgt
von innen her, sobald die Sitzfläche Härtetemperatur erreicht hat. Hierbei muß sichergestellt
sein, d@aß die Abschreckwirkung ausschließlich von innen nach außen fortschreitet.
Auf jeden Fall ist zu vermeiden, daß auch von außen irgendwelche starken Abkühlungen
wirksam werden.
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Das vorzugsweise anzuwendende Verfahren und die dazu benötigte Vorrichtung
sei an Hand der perspektivischen Darstellung in Abb.2 näher erläutert. Die Einzelteile
gemäß Abb. 2 werden bei Ausführng des Verfahrens ineinandergeschoben.
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Die Spule 4 besteht aus einem Vierkantkupferrohr mit Anschlüssen 5'
und 5", die gegeneinander bei 6 isoliert sind und die zum Hochfrequenzerzeuger oder
zum Zwischentransformator führen. Die Spule ist von. Kühlwasser durchflossen, das
durch die Anschlüsse 5' und 5" zu- und abgeleitet wird. Im gewählten Beispiel ist
die Spule einwindig ausgelegt, in gewissen Fällen kann es indes zweckmäßig sein,
zwei- oder mehrwindige Spulen zu benutzen. Die Gestalt der Spule ist der äußeren
Formgebung des Gehäuses i angepaßt, so daß in der Zone der Sitzfläche (s. bei 7)
zwischen Gehäuse i und Spule 4 enge Kopplung besteht, wenn das Gehäuse zum Aufheizen
in die Spule eingeschoben ist. Lediglich in der Nähe der Absatzstelle 8 des Gestänges
3 ist es zweckmäßig, weitere Kopplung zwischen Gehäuse und Spule herzustellen. Im
Ausführungsbeispiel ist dies erreicht durch ein Abbiegen der Spule aus der Kreisform
heraus, wie bei 9 gezeigt.
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Durch die beschriebene Wahl der Kopplungsverhältnisse wird einerseits
erreicht, daß das Werkstück sich in der Erhitzungszone rasch erwärmt und somit auch
die zu härtende Sitzfläche in kürzester Zeit auf Temperatur gebracht ist, ehe eine
nennenswerte Wärmeleitung zum anderen Teil desGehäuses stattgefunden hat, die irgendwie
gearbeitete unerwünschte Gefügeänderungen im restlichen Gehäuse hervorrufen könnten.
Vor allem die Umgebung der Ansatzstelle8 wird so wenig erwärmt, daß in diesem besonders
kritischen Gebiet eine Härtung gar nicht eintreten könnte, selbst wenn unbeabsichtigt
Kühlwasser od. dgl. dorthin gelangte.
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Zum Abschrecken für das Härten dient die Brause io, deren Brausenkorb
i i an einem stopfenartigen Teil 12 mit Zuleitung 13 für das Abschreckwasser 13'
befestigt ist. Sobald die Sitzfläche 2 Härtetemperatur erreicht hat, wird der Strom
abgeschaltet und sofort oder nach kurzer Verweilzeit die Brause io von oben her
in das Gehäuse eingeführt. Der Kragen 14 setzt sich hierbei dichtend auf den oberen
Rand des Gehäuses auf. Hierdurch wird erreicht, daß die Abschreckflüssigkeit unter
erlieblichein
Druck und in großer Menge aus dem Brausenkorb i i
austreten kann, ohne daß die Gefahr eines Überlaufens der Flüssigkeit über den oberen
Rand des Gehäuses besteht und ohne daß somit die Gefahr einer unerwünschten Abschreckwirkung
von außen her auftritt. Hoher Druck und große'#1engen der austretenden Abschreckflüssigkeit
sind deshalb wesentlich, weil es entscheidend darauf ankommt, die Sitzfl<iclie
so rasch wie möglich abzukühlen. Dadurch wird erreicht,daß dieAbschreckwirkting
eine vollkommene ist und weiche Flecken vermieden werden. Darüber hinaus wird sichergestellt,
daß \V;irme in unerwünschtem Maße zu anderen Teilen des \\'erl:stiickes nicht abwandert.
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Die Brause To kann auch schon während des Aufheizens in das zu härtende
Gehäuse eingeführt werden. Sie inuß in diesem Fall jedoch aus wärmebeständigem Werkstoff
hergestellt sein.
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Durch (las Zusammenwirken der einzelnen l\@Iaßnahmen wird ein IHrtebild
erzielt, wie es in Abb. i als anzustreben dargestellt ist. Ein Gelenkgehäuse mit
einer so erzeugten harten Kugelsitzfläche ist selbst st:irksten Beanspruchungen
gewachsen und hat darüber hinaus den Vorzug, im Zusammenbau wesentlich einfacher
und betriebssicherer zu sein als die bekannten Kugelgelenke mit eingelegter Schale.