DE1286340B

DE1286340B - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE1286340B
Application number: DEL49595A
Authority: DE
Inventors: Meyer Georg
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 1964-12-23
Filing date: 1964-12-23
Publication date: 1969-01-02
Also published as: FR1458003A; US3370872A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk mit einem im Gelenkgehäuse elastisch abgestützten Gelenkzapfen, dessen Kugelkopf allseitig beweglich im Gehäuse gelagert ist und wobei zwischen dem Zapfenkopf und dem Gehäuseverschlußteil ein unter Vorspannung stehender Druckkörper aus Gummi oder elastischem Kunststoff vorgesehen ist um den Zapfenkopf nach allen Seiten spielfrei festzulegen und eine möglichst selbsttätige Nachstellung des Gelenks zu erzielen.
Solche Gelenke sind in unterschiedlicher Ausführung beispielsweise aus der deutschen PatentschrIft 808 014, der USA-Patentschrift 2 569 823 oder- auch der britischen Patentschrift 737 81.1 bekannt. Die bekannten Gelenke sind jedoch teilweise baulich sehr aufwendig und haben sämtlich den Nachteil, daß der elastische Druckkörper nicht aus dem Gelenkgehäuse entfernt werden kann, ohne die fest in das Gelenkgehäuse eingebördelte Verschlußplatte gewaltsam zu entfernen. Auf diese Weise wird aber das Gehäuse so beschädigt, daß das ganze Gelenk unbrauchbar ist.
Es ist der Zweck der Erfindung, solche Kugelgelenke zu vervollkommnen. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, den Zusammenbau des Gelenks zu erleichtern und insbesondere die Möglichkeit zu schaffen, den elastischen Druckkörper im Fall einer die Selbstnachstellung des Gelenks gefährdenden Abnutzung oder gar völligen Zerstörung in einfacher Weise aus dem Gelenkgehäuse entfernen und durch einen neuen Druckkörper ersetzen zu können. Ein weiteres erfinderisches Ziel liegt in der Vereinfachung des Gelenkaufbaus und in der Einsparung von Material und Arbeit. Insgesamt soll der Aufbau des Gelenks auf möglichst wenig Einzelteile beschränkt sein.
Diese Aufgabe löst die Erfindung im wesentlichen dadurch, daß der Zapfenkopf mit seiner der Austrittsöffnung des Gelenkgehäuses gegenüberliegenden Fläche gegen einen Druckkörper aus elastischem Werkstoff abgestützt ist der in eine öffnung des Gehäuseverschlußdeckels unter vorübergehender elastischer Verformung von außen lösbar eingesetzt ist.
Auf diese Weise ist es möglich, das Gelenk bis auf den Einsatz des Druckkörpers zusammenzubauen, woraus sich eine beachtliche Vereinfachung bei der Montage ergibt. Der Druckkörper kann nach dem Zusammenbau aller -übrigen Teile leicht von oben her durch die im Verschlußteil des Gelenkgehäuses befindliche öffnung in das Gehäuse eingedrückt werden, wobei gleichzeitig eine Zentrierung der aufeinander einwirkenden Gelenkteile ermöglicht wird. Wenn der Druckkörper unbrauchbar geworden ist, so kann er wiederum unter elastischer Verformung schnell von oben her mit einem Werkzeug aus der Verschlußöffnung gezogen und durch einen neuen Druckkörper ersetzt werden. Das Gelenk selbst braucht zu diesem Zweck nicht demontiert zu werden. Dabei ist der Druckkörper vorteilhaft so ausgebildet, daß er im eingebauten Zustand unter Vorspannung steht, durch die einerseits der erforderliche Anpreßdruck zur Erzielung einer spielfreien Lagerung und selbsttätigen Nachstellung aller Gelenkteile erreicht und ein dichter Abschluß des Gelenkgehäuses am Verschlußdeckel herbeigeführt wird.
Um den Druckkörper sicher in seiner Lage zu halten, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung im oberen Teil des Druckkörpers eine Ringnut angebracht, in der sich der Rand der Durchtrittsöffnung im Verschlußdeckel beim Einbringen unter vorübergehender elastischer Verformung des Druckkörpers fest cinfügt, so daß der Druckkörpgr sich während des Betriebes, d. h. bei normaler Beanspruchung des Gelenks nicht aus seiner Halterung lösen kann, Um eine molekulare Beanspruchung des Druckkörpers zu verhüten, ist dieser aus einem gleitfähigen Werkstoff, vorzugsweise einem Polyurethankunststoff, hergestellt. Zu diesem Zweck kann nach einem anderen Merkmal der Erfindung auch lediglich die o druckbeaufschlagte Fläche des Druckkörpers und gegebenenfalls die entsprechende Gegenfläche des Zapfenkopfes mit einer Gleitschicht versehen sein.
Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Druckkörper aus mehreren Schich-5 ten von verschiedener Härte. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, den in der Gleitzone des Druckkörpers befindlichen Teil aus einem härteren Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften zu bilden, während für den Abschnitt, der dem Gehäuseo verschluß zugekehrt ist, ein weicherer Werkstoff mit höherer Elastizität verwendet werden kann. Aus den gleichen Gründen kann der Druckkörper auch aus Werkstoffen mit unterschiedliche r Struktur bestehen. So kann der untere Abschnitt des Druckkörpers aus einem homogenen Werkstoff gebildet sein und der dem Verschlußdeckel zugekehrte Oberteil aus einem zellelastischen Werkstoff bestehen.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist zwischen dem Verschlußdeckel des Gelenkgehäuses und der Oberfläche des Zapfenkopfes ein Schmiermittelraum vorgesehen. Für manche Gelenke ist eine Intervallschmierung erwünscht, um den Abrieb der aufeinandergleitenden Gelenkteile herabzusetzen und die Gleitfähigkeit zu erhöhen. Für diesen Fall kann im Gelenkgehäuse eine für die Dauerschmierung benötigte größere Schmiermittelmenge untergebracht werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Ab b. 1 zeigt das Gelenk teilweise im Schnitt, und die Ab b. 2 und 3 stellen den elastischen Druckkörper in vergrößertem Maßstab im Schnitt dar.
In Ab b. 1 ist das Gehäuse des Gelenks mit 1 bezeichnet, in dem ein Gelenkzapfen 2 mit seinem halbkugeligen Kopf 3 unter Zwischenschaltung einer Lagerschale 4 aus Metall oder einem anderen geeigneten Werkstoff allseitig beweglich im Gehäuse gelagert ist. Das Gelenkgehäuse 1 ist gegenüber seiner Zapfenaustrittsöffnung 5 durch- eine Platte 6 abgeschlossen, die mit dem Gehäuse durch Schweißung, Bördelung odet in anderer Weise fest und abdichtend verbunden ist.
In der Gehäuseverschlußplatte 6 ist eine Offnung 7 vorgesehen, in die nach dem kompletten Zusammenbau der übrigen Gelenktelle und damit nach der Verbindung der Verschlußplatte 6 mit dem Gehäuse 1 der aus elastischem Werkstoff bestehende Druckkörper 8 unter vqräbergehender# elastischer Verformung hineingedrückt wird. Im oberen Teil 8 a des Druckkörpers ist nahe seiner Endfläche eine Ringnut 9 angebracht, in die der Rand der öffnung 7 eingreift, sobald der Druckkörper seine Endlage im Gehäuse eingenommen hat. Auf diese Weise wird der zweckmäßig unter entsprechender Vorspannung stehende Druckkörper so fest in der Einsteeköffnung 7 gehalten, daß er sich unter den während des Betriebes auftretenden Belastungen nicht aus seiner Fassung zu lösen vermag, dagegen mit Hilfe eines einfachen Werkzeuges wiederum unter vorübergehender elastischer Verformung seines Werkstoffes aus der Verschlußplatte 6 nach außen herausgezogen werden kann, so daß letztere nicht entfernt zu werden braucht, wenn der Druckkörper durch einen anderen ersetzt werden soll. Infolge des auch radial wirksamen Vorspanndruckes wird gleichzeitig eine sichere Abdichtung zwischen dem Rand der öffnung 7 und der Ringmit 9 unter Einschluß der durch diese gebildeten Bunde erzielt.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gelenks ist der Kopf 3 des Gelenkzapfens 2 halbkugelförmig ausgebildet und weist eine zentrale hohlkugelige Ausnehmung 10 auf, in die der Druckkörper 8 mit seinem unteren Ab- schnitt 8 b eingreift, der dabei entsprechend der Hohlkugelfläche des Zapfenkopfes geformt ist. Hierdurch wird eine genaue Zentrierung der Gelenkteile ermöglicht; gleichzeitig wird eine niedrige Bauhöhe für das Gelenk erzielt.
Zwischen der Verschlußplatte 6 und der Oberfläche des Zapfenkopfes 3 bzw. einer Lagerschale 4 ist ein Raum belassen, der eine Schmiermittelkammer 11 bildet, die den Druckkörper ringförmig umgibt, und zur Aufnahme eines Dauerschmierfettes dient.
Um den Abrieb der aufeinander gleitenden Gelenkteile zu verringern und die Gleitfähigkeit zu erhöhen, kann der Druckkörper entweder insgesamt aus einem gleitfähigen Werkstoff gebildet werden, gegebenenfalls unter Zusatz von Gleitmitteln, wie Molybdändisulfid od. dgl., oder es wird im Bereich der Berührungsfläche mit der im Zapfenkopf 3 befindlichen Hohlkugelfläche eine dünne Schicht 12 aus gleitfähigem Material aufgetragen oder eingearbeitet, wie in Ab b. 2 gezeigt. Auf diese Weise wird neben einer leichten Gängigkeit des Gelenks gleichzeitig erreicht, daß der Druckkörper so wenig wie möglich verwalkt wird. Dies hat außer einer größeren Haltbarkeit den Vorteil, daß der Druckkörper im wesentlichen in axialer Richtung beansprucht wird, so daß dieser während der Winkelbewegungen des Gelenkzapfens nicht aus seiner Fassung in der Verschlußplatte herausgezerrt werden kann.
Wie A b b. 2 zeigt, kann der Druckkörper auch aus mehreren Schichten 13, 13 a bestehen, wobei dann der Werkstoff der einzelnen Schichten unterschiedliche Härte oder auch unterschiedliche Struktur aufweisen kann. So ist es im Sinn der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, für den unteren Abschnitt 8 b des Druckkörpers einen härteren und gleitfähigen Werkstoff zu verwenden, während der obere Abschnitt 8 a des Druckkörpers aus einem elastischen Werkstoff, bzw. mit zellelastischer Struktur gebildet ist.
Zwecks Herstellung einer geeigneten Verbindung zwischen einem vorzugsweise schraubenzieherartigen Lösewerkzeug und dem elastischen Druckkörper ist in letzterem eine mit einem Innengewinde versehene Hülse 14 aus Metall oder einem anderen geeigneten Werkstoff, beispielsweise einem harten Kunststoff, fest verankert, in die das mit einem Außengewinde versehene Werkzeug einschraubbar ist. Der Druckkörper enthält eine nicht durchgehende Bohrung 15, die zur Aufnahme der Metallhülse 14 dient und die dabei eine Erweiterung aufweisen kann, wenn die Gewindehülse gemäß A b b. 2 und 3 an ihrem einen Ende mit einem Kopf 16 versehen ist. Unter bestimmten Voraussetzungen ist es auch möglich, ein Schraubgewinde an der Innenwandung der Bohrung, d. h. unmittelbar im elastischen Kunststoff des Druckkörpers anzubringen. Zu diesem Zwecke kann der Druckkörper in der an das Innengewinde grenzenden Zone aus einem Kunststoff von härterer Einstellung bestehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Kugelgelenk mit einem im Gelenkgehäuse elastisch abgestützten Gelenkzapfen, dessen Kugelkopf allseitig beweglich im Gehäuse gelagert ist und wobei zwischen dem Zapfenkopf und dem Gehäuseverschlußteil ein unter Vorspannung stehender Druckkörper aus elastischem Werkstoff vorgesehen ist, dadurch gekennzei chnet, daß der Druckkörper in eine öffnung des Gehäuseverschlußteils unter vorübergehender elastischer Verformung von außen lösbar eingesetzt ist.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper an seinem oberen Teil mit einer Ringnut versehen ist. 3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper aus einem gleitfähigen fettbeständigen Werkstoff, beispielsweise einem Polyurethan-Kunststoff, besteht. 4. Kugelgelenk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagte Fläche des Druckkörpers und gegebenenfalls auch die entsprechende Gegenfläche des Zapfenkopfes mit einer Gleitschicht versehen sind. 5. Kugelgelenk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper aus mehreren Schichten von verschiedener Härte besteht. 6. Kugelgelenk nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper aus Werkstoffen mit unterschiedlicher Struktur gebildet ist. 7. Kugelgelenk nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper ein Halteelement für die Befestigung eines Lösewerkzeuges enthält. 8. Kugelgelenk nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement aus einer mit Innengewinde versehenen Hülse besteht. 9. Kugelgelenk nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper in der an das Innengewinde der Bohrung angrenzenden Zone aus einem härteren Kunststoff gebildet ist.