DEP0036510DA - Elastisches Gelenk für Wellen o.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung besteht darin, dass bei einem Kugelgelenk die Kugel von kleinerem Durchmesser als die Kugelpfanne unter Zwischenlage einer Schicht aus flexiblem, elastischem Material, wie z.B. Gummi, synthetische kautschukähnliche Stoffe, die nach bekannten Verfahren zwischen den beiden Metallteilen adhäsiv, z.B. durch Einvulkanisieren, befestigt wird, in der Kugelpfanne gelagert und gehalten ist. Je nach der Dicke und dem Härtegrad der elastischen Schicht wird die allseitige Beweglichkeit zwischen Kugel und Pfanne durch die Rückstell-Federkräfte der elastischen Schicht begrenzt, und nach Entlastung wird die Kugel in die Ruhestellung zurückgedreht.

Ein erfindungsgemäss ausgeführtes Kugelgelenk erfüllt alle Aufgaben, die - unter bestimmten Wirkungsbedingungen - ein normales mechanisches Kugelgelenk leistet. Alle Bewegungen zwischen Kugel und Pfanne, und zwar Winkelstellungen nach allen Seiten sowie gegenseitige Verdrehung sind jedoch durch die steigenden Rückstell-Federkräfte begrenzt. Mechanische Abnutzung durch Reibung zwischen Kugel und Pfanne sind nicht vorhanden; anstelle der Reibungskräfte und -verluste tritt die vom Gummi aufgenommene Walk-Arbeit. Stossweise und rasch wechselnde Belastungen werden weitgehend elastisch aufgenommen und gedämpft; das hohe elastische Formveränderungsvermögen des

Gummis, das innerhalb gewisser Belastungsgrenzen ohne bleibende Formveränderung verläuft, verhindert jede Überlastung und Deformation der Metallteile, die bei deren unmittelbarem Zusammenbau im rein mechanischen Kugelgelenk durch dynamische Dauerwechselkräfte auch ohne Überlastung eintritt. Irgendeine Wartung des erfindungsgemässen Kugelgelenkes durch Schmieren kommt in Fortfall. Beschädigungen durch zwischen Kugel und Pfanne eindringende Fremdkörper (Sand usw.) sind ausgeschlossen.

Kugelgelenke der erfindungsgemässen Bauart sind daher für viele Zwecke geeignet, wo bisher normale Kugelgelenke zur Anwendung kommen und wo die Begrenzung der Winkelstellungen zwischen Kugelpfanne und Kugelschaft durch Rückstellkräfte ohne Bedeutung oder sogar erwünscht ist; anstelle des Anschlages des Kugelschaftes an den oberen Verschlussteil der Kugelpfanne beim normalen Kugelgelenk tritt hier eine mit der Winkelstellung zunehmende Gegenkraft, die wiederum die mechanische Abnutzung durch unmittelbar gegeneinander stossende Metallteile verhindert.

Als eines unter zahlreichen Anwendungsbeispielen aus allen Gebieten der Technik sei hier auf die Verwendung der erfindungsgemässen Kugelgelenke anstelle normaler Gelenke beim Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen hingewiesen, die dynamisch besonders hoch beansprucht werden und bei denen nur verhältnismässig kleine Winkelausschläge und Verdrehungen erforderlich sind. Hier wirken sich die Vorteile der neuen Bauweise besonders eindringlich aus und zwar durch abnutzungs-und wartungsfreie Funktion, völlige Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung, Nässe und Sand, elastische und dämpfende Aufnahme aller dynamischen Wechselkräfte, vor allem der unvermeidlichen stossweisen Höchstbelastungen, dämpfende und daher schwingungsvernichtende Eigenschaften der Gummilagerung. Anstelle einer vollkommen kugelförmigen Ausbildung des mittleren Gelenkteiles kann ein zylindrischer Teil, der nach unten kugelförmig abgerundet ist, in einer ebenfalls zylindrisch geformten und innen unten kugelig gerundeten Pfanne in der beschriebenen Weise adhäsiv gelagert werden, wodurch sich je nach Höhe des zylindrischen Teiles die Gummihaftschicht nach oben verlängern lässt, wodurch die Rückstellkräfte und damit der Grad der allseitigen Beweglichkeit der festen Bauteile zueinander beliebig gewählt werden können. Auch lassen sich Kugel und Pfanne nicht konzentrisch, sondern so asymmetrisch mit der Gummihaftschicht verbinden, dass die allseitige Beweglichkeit der starren Bauteile zueinander in verschiedenen räumlichen Winkelstellungen durch Verschieden grosse Rückstellkräfte begrenzt wird.

Weiter ist das erfindungsgemässe Gelenk z.B. als Universal- oder Kardangelenk zur gelenkigen Verbindung von angetriebenen Wellen und Triebachsen vorteilhaft anwendbar, weil es ausser den zuvor beschriebenen Vorteilen hier mit gleich bleibender Winkelgeschwindigkeit arbeitet (im Gegensatz zum Kreuzgelenk u.ä. mechanischen Gelenken). Hier spielen die Rückstellkräfte eine untergeordnete Rolle, während die schwingungsdämpfenden Vorteile auch bei nicht ausreichend ausgewuchteten Wellen entscheidend in Erscheinung treten.

Die begrenzte Verdrehungsmöglichkeit zwischen Kugel und Pfanne beim erfindungsgemässen Gelenk schliesst dessen Anwendung für manche von normalen Kugelgelenken geleistete Funktionen aus.

Werden jedoch gegen Schmierstoffe unempfindliche elastische Baustoffe bei dem erfindungsgemässen Kugelgelenk verwandt, so lässt sich dieses auch so ausführen, dass beide Wellen gegeneinander unbegrenzt drehbar sind.

In Fig. 1 und 2 sind zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schnitt dargestellt. Die Kugel 1 mit der Welle 2 ist mit der Kugelpfanne 3 durch eine elastische Schicht 4 adhäsiv verbunden. Gemäss Fig. 2 wird z.B. die halbe Kugelpfanne 5 mit der halben Kugelschale 6 durch eine elastische Schicht 7 adhäsiv verbunden, während das Oberteil 8 der halben Kugelpfanne 5 von innen, gleichermassen über eine elastische Schicht 10 adhäsiv gebunden die andere Kugelschalenhälfte 9 trägt. Die Kugel 11 mit der Welle 12 wird durch Zusammenfügen der Pfannenhälften in den Kugelschalenhälften 6 und 9 gehalten. Diese Anordnung entspricht also der Ausführung eines normalen Kugelgelenkes, bei dem sich die Kugel allseitig gegen die Pfanne verdrehen lässt, axial unbegrenzt und in der Winkelstellung durch den Anschlag des Kugelschaftes am Oberteil der Kugelpfanne (Deckel) begrenzt.

Bei dieser Ausführungsform werden also die zuvor beschriebenen Vorteile der Gummilagerung auf ein Kugelgelenk mit normalen Funktionsbereichen angewandt, das überall dort einsetzbar ist, wo die Rückstellkräfte des erfindungsgemässen Gelenkes mit direkter Haftung durch Gummi o.dgl. zwischen Kugel und Pfanne unerwünscht sind.

Claims (3)

1. Elastisches Gelenk für Wellen o.dgl., gekennzeichnet durch eine Kugel von kleinerem Durchmesser als die Kugelpfanne, die beide durch eine Schicht aus elastischem Material, wie Gummi o.dgl. adhäsiv, z.B. durch Vulkanisieren, verbunden sind.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer Kugel eine Halbkugel mit Zylinderfortsatz mit Gummi o.dgl. adhäsiv in einer Pfanne gelagert ist, die entsprechend aus einer hohlen Halbkugel mit anschliessendem Hohlzylinder gleichen Durchmessers besteht, dessen Höhe beliebig sein kann.

3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht nicht unmittelbar an der Kugel haftet, sondern an einer Kugelschale, in der die Kugel mit Welle frei drehbar ist.