DE2431418A1 - Kugelgelenk - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk mit zwei Lagerschalen,
welche in der Aufnahmekammer eines Kugelpfannenbolzens den in letzterer dreh- und schwenkbaren Kugelteil eines die
Aufnahmekammer mit Bewegungsspiel durchsetzenden Kugelzapfens
unter elastischem Andruck umschließen.
Zu den wichtigsten Anforderungen, die an Kugelgelenke zu stellen sind, insbesondere an solche für Fahrzeug-Lenkgestänge und
für Fahrzeug-Federungen, gehört die Aufrechterhaltung bestimmter, optimaler Werte für Dreh- und Schwenkmoment während einer
größtmöglichen Nutzungsdauer. Je größer die Betriebszeit beziehungsweise die Gesamtfahrstrecke ist, desto stärker nimmt in
der Praxis, infolge von unvermeidlichem Verschleiß an den Lagerelementen
der Betrag des Lagerflächen-Anlagedruckes ab, so daß die Dreh- und Schwenkmomentwerte zurückgehen und das Lenkungsspiel sowie auftretende Schwingungen immer größer werden.
Um dem Nachteil der Abnahme des Lagerflächen-Anlagedruckes zu begegnen, hat man bei herkömmlichen Kugelgelenk-Konstruktionen
die Anordnung einer Schraubenfeder in dem von der Aufnahme-
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~Z'
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kammer des Kugelpfannenbolzens und einer metallischen Abdeckplatte
gebildeten Hohlraum vorgeschlagen. Hierbei ist jedoch ungünstig, daß für die Unterbringung der Schraubenfeder nur
äußerst wenig Platz zur Verfügung steht und daß wegen des sehr kleinen, z.B. bloß Ec=0,8 kp/mm2 betragenden longitudinalen
Elastizitätsmoduls (Kompression) keine Äistellung eines genügend
großen Drehmoments möglich ist, das die Erzielung cer optimalen Werte für Dreh- und Schwenkmoment gestatten könnte.
Ein anderer früherer Konstruktionsvorschlag sieht das Einzwängen eines Kunststoff-Lagerblocks in dem zwischen Kugelpfannenbolzen
und Metall-Abdeckplatte gebildeten Hohlraum vor, wobei die Elastizität des Lagerblocks selbst ausgenutzt wird. In diesem
Falle ist jedoch der longitudinale Elastizitätsmodul zu groß, beispielsweise bei hochdichtem Polyäthylen in der Größenordnung
von E = 50 kp/mm , so daß schon bei geringen verschleißbedingten Abmessungsänderungen der Lagerflächen-Anlagedruck
erheblich zurückgeht und infolgedessen auch Dreh- und Schwenkmoment stark abnehmen. Sehr störend ist ferner, daß in der
Massenfertigung solcher Kugelgelenke bereits verhältnismäßig
kleine Schwankungen in den Abmessungen der einzelnen Elemente zu großen Streuungen der eingestellten Anfangswerte von Dreh-
und Schwenkmoment führen, wodurch die Mengenerzeugung von Kugelgelenken mit gleichförmigen Momenten kaum durchführbar ist.
Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik mit einfachen und wirtschaftlichen
Mitteln ein Kugelgelenk zu schaffen, das in der Fertigung einen Toleranzausgleich zuläßt, im Betrieb hohen Belastungen
zuverlässig Standhält und eine hohe Nutzungsdauer mit gleichförmigen Dreh- und Schwenkmomentwerten besitzt.
Bei einem Kugelgelenk der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß zwei Druckstücke zusammen mit dßn reibschlüssig
auf dem Kugelteil des Kugelzapfens sitzenden Lagerschalen an letzteren außen fest anliegend in die Aufnahmekammer
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des Kugelpfannenbolzens eingepaßt und mittels einer verbördelten Abdeckplatte darin unter Vorspannung gehalten sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die um bis zu 20 % ihrer entspannten Längenabmessung elastisch
zusammendrückbaren Druckstücke im Einbauzustand eine im wesentlichen
gleichförmige Wandstärke auf. Sie können aus einem Werkstoff mit einem longitudinalen Elastizitätsmodul im Bereich
von etwa 1,5 bis 10,0 kp/mm bestehen, insbesondere aus einem elastomeren Kunststoff wie Polyurethan.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung bestehen die im wesentlichen
halbkugelförmigen, am Kugelteil des Kugelzapfens dicht anliegenden Lagerschalen aus einem selbstschmierenden Werkstoff,
z. B. aus einem Kunststoff wie Polyacetal oder aus einer gesinterten Legierung auf der Basis von Eisen, Kupfer oder dergleichen.
Vorzugsweise sind die Lagerschalen voneinander durch einen
ringförmigen Ausweichraum getrennt.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die Anlageflächen der Druckstücke im entspannten Zustand stärker gekrümmt sind als
die zugehörigen Außenflächen der Lagerschalen.
Noch ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Abdeckplatte zum Rand hin gekröpft ist, und zwar zumindest um
die Dicke der Verbördelung mit dem Rand der Aufnahmekammer des Kugelpfannenbolzens.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
im Vergleich zum Stand der Technik und anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 Ein Diagramm von Messergebnissen des Moments in
Abhängigkeit von der Gesamtzahl der Schwenkbewegungen bei einem Dauer-Vergleichsversuch an einem herkömmlichen
und einem erfindungsgemäßen Kugelgelenk,
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Fig. 2 eine Axialschnittansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks und
Fig. 3 bis 5 Axialschnittansichten entsprechend Fig. 2 in
verschiedenen Stadien der Fertigung.
Das Vergleichsdiagramm der Figur 1 stellt die Ergebnisse einer
Dauer-Schwenkprüfung an einem herkömmlichen Kugelgelenk mit elastisch andrückendem Kuststofflagerblock und an einem erfindungsgemäßen
Kugelgelenk dar. Bei den Versuchen wurden die
Kugelzapfen jeweils mit einer Frequenz von 40 min um einen Winkel von +10° geschwenkt und um + 17° gedreht, wobei eine
Kraft von +_ 150 kp einwirkte. In Fig. 1 sind die mit dem herkömmlichen
Kugelgelenk gemessenen Momentwerte mit gestrichelten Linien und die des erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit ausgezogenen
Linien gezeichnet. Man erkennt, daß bei dem herkömmlichen Kugelgelenk die anfänglich sehr hohen Momentwerte steil abfallen
und daß zwischen Drehmoment und Schwenkmoment während der
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gesamten, 5.10 Schwenkbewegungen umfassenden Prüfzeit große Unterschiede bestehen bleiben.
gesamten, 5.10 Schwenkbewegungen umfassenden Prüfzeit große Unterschiede bestehen bleiben.
Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk für ein Fahrzeug-Lenkgestänge.
Es ist jedoch hervorzuheben, daß das Prinzip der Erfindung allgemein auf die verschiedensten Gelenke
und Lager anwendbar ist.
Im Axialschnitt ist ein Kugelpfannenbolzen 10 gezeichnet, der an einem Ende eine vorzugsweise zylindrische Aufnahmekammer 9
hat. Diese dient zur Aufnahme des Kugelteils 8 eines Kugelzapfens 11, welcher die Aufnahmekammer 9 dreh- und schwenkbar durchsetzt.
Der Kugelteil 8 ist oben und unten von Lagerschalen 12 bzw. umschlossen, die halbkugelförmige Innenflächen haben und bzw.
aus einem Kunststoff wie Polyacetal bestehen. An die obere bzw. untere Lagerschale 12 bzw. 13 schließt jeweils ein elastischer
Block 14 bzw. 15 aus Polyurethan an, wobei der longitudä-
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nale Elastizitätsmodul an dem oberen Druckstück 14 E =3,1 kp/mm2
und am unteren Druckstück 15 E=4,1 kp/mm2 beträgt. Zwischen
der oberen und der unteren Lagerschale 12 bzw. 13 ist ein
ringförmiger Ausgleichraum 16 vorhanden, der durch Verschleiß abgetragenes Material aufzunehmen vermag. Die beiden Lagerschalen
12, 13 können also bei fortschreitendem Abrieb an den Oberflächen der Lagerschalen 12, 13 und des Kugelteils 8 näher zu
dessen Zentrum hin zusammenrücken. Die dazu notwendige Andruckkraft wird von der durch die zusammengedrückten oberen und
unteren Druckstücke 14 bzw. 15 gespeicherten elastischen Energie geliefert.
Für den Lagerflächen-Anlagedruck von Kugelgelenken für Fahrzeug-Lenkgestänge
ist im allgemeinen eine Kraft in der Größenordnung von 50 kp geeignet, welche von den elastisch zusammendrückbaren
Druckstücken 14, 15 erzeugt wird. Zwischen dem Kugelteil
8 und den Lagerschalen 12, 13 ist entweder eine Feststoffschmierung oder ein Schmierfett wirksam, wobei im letzteren
Falle der Reibungskoeffizient in der Größenordnung von 0,1 liegt. Sollen nun Dreh- und Schwenkmoment jeweils einen
konstanten Betrag haben, so ist es notwendig, daß der Laferflächen-Anlagedruck konstant gehalten wird. Da jedoch an den
tragenden Gelenkflachen unvermeidlich eine Materialabarbeitung
stattfindet und die Gelenkelemente infolge dieses Verschleißes allmählich eine andere Lage zueinander annehmen, sinkt der
von den Druckstücken ausgeübte Lagerflächen-Anlagedruck
zwangsläufig ab. Damit dieses Absinken möglichst gering bleibt, muß man den longitudinalen Elastizitätsmodul des Werkstoffs
der elastisch zusammendrückbaren Druckstücke so klein wie möglich halten.
Andererseits ist der Raum begrenzt, der zur Aufnahme eines Druckstücks in der Kammer eines Kugelpfannenbolzens für übliche
Fahrzeug-Lenkgestänge zur Verfügung steht. Wird daher der longitudinale Elastizitätsmodul (Kompression) des Druckstücks
zu klein, so läßt sich die erforderliche Andruckkraft Py von
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zum Beispiel 50 kp nicht mehr erzielen.
Erfindungsgemäß sind deshalb bei einem Kugelgelenk elastisch zusammendrückbare Druckstücke 14, 15 vorgesehen, deren longitudinaler
Elastizitätsmodul jedenfalls zur Verwendung bei Fahrzeug-Lenkgestängen im Bereich von etwa 1,5 bis 10,0 kp/mm2
liegt.
Der Zusammenbau eines Kugelgelenks gem. Fig. 2 erfolgt in verschiedenen Schritten, welche in den Axialschnittansichten
von Fig. 3 bis 5 dargestellt sind. Zunächst wird, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, in die Aufnahmekammer 9 eines Kugelpfannenbolzens
10 ein oberes Druckstück 14 aus Polyurethan mit einem longitudinalen Elastizitätsmodul von 3,1 kp/mm
eingebracht, das nach Fertigstellung des Kugelgelenks optimale Dreh- und Schwenkmomente ergibt. Darauf wird die obere Lagerschale
12, die aus Kunststoff wie Polyacatal bestehen kann und eine halbkugelförmige Innenfläche aufweist, eingeführt.
Unter der Einwirkung einer Axialkraft P wird anschließend der Kugelzapfen 11 mit dem Kugelteil 8 eingeführt, worauf die
untere Lagerschale 13, welche ebenfalls aus Kunststoff wie Polyacatal bestehen kann und eine halbkugelförmige Innenfläche
aufweist, in die Aufnahmekammer 9 des Kugelpfannenbolzens 10 eingesetzt wird (Fig. 4). Sodann wird das untere Druckstück 15,
das zum Erzeugen von optimaler Dreh- und Schwenkmomentwerte aus Polyurethan mit einem longitudinalen Elastizitätsmodul
(Kompression) von 4,1 kp/mm besteht, in die Kammer 9 hineingedrückt
und eine Metall-Abdeckplatte 17 unter der Belastung einer Axialkraft PQ in Richtung der Kugelzapfenachse auf die
vorgenannten Elemente aufgesetzt (Fig. 4).
Um nach dem Einbau optimale Dreh- und Schwenkmomente zu erzielen, ist nahe dem Rand 19 der Aufnahmetammer 9 des Kugelpfannen
bolzens 10 eine Schulter 18 vorgesehen, an der die Abdeckplatte 17 zur Anlage kommt, wobei die beiden Druckstücke 14, 15 die
vorbestimmte elastische Kompression erfahren. Schließlich
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läßt man auf den Rand 19 der Aufnahmekammer 9 des Kugelpfannenbolzens
10 Schrägkräfte P^ über ein Werkzeug 20 einwirken (Fig. 5), um den Rand 19 der Aufnahmekammer 9 in die Gestalt
der Verbördelung 21 zu bringen(Fig. 2) und in dieser Weise die optimalen Dreh- und Schwenkmomentwerte zu sichern.
Man erkennt, daß im gezeichneten Ausführungsbeispiel die obere bzw. untere Lagerschale 12 bzw. 13 außen jeweils vollständig
von dem oberen bzw. unteren Druckstück 14 bzw. 15 umschlossen sind. Es ist jedoch anzumerken, daß erfindungsgemäß ein elastischer
Block auch in mehrere Druckstücke unterteilt sein oder ein einziges Druckstück einen begrenzten Teil der Lagerschalen-Außenflächen
bedecken kann, sofern nur die gleiche Druckkraft ausgeübt wird.
Bei herkömmlichen Kugelgelenken wird der Kugelteil des Kugelzapfens
zwischen halbkugelförmigen Lagerschalen eingeschlossen, von denen die obere üblicherweise aus einem harten, hochmolekularen
Polymeren wie Nylon besteht, während die untere Lagerschale ein weicher, schmiegsamer Werkstoff wie Polyurethan
und schmiermittelimprägniertes Gummi ist. Diese beiden Lagerschalen werden in die Aufnahmekammer eines Kugelpfannenbolzens
eingesetzt und letztere mit einer Abdeckplatte abgeschlossen, so daß die untere Lagerschale elastisch zusammengedrückt gehalten
wird. Demgegenüber umschließen bei einem erfindungsgemäßen Kugelgelenk die beiden halbkugelförmigen Lagerschalen, welche
aus einem selbstschmierenden festen Material bestehen, den Kugelteil 8 des Kugelzapfens 11; je ein elastisch zusammengedrücktes
Druchstück 14 bzw. 15 sitzt auf der oberen bzw. unteren Lagerschale 12 bzw. 13, und alle diese Bestandteile sind in
die Aufnahmekammer 9 des Kugelpfannenbolzens 10 vollständig eingepaßt, die mittels der Metall-Abdeckplatte 17 verschlossen
ist.
Der Grunddafür, daß erfindungsgemäß zwei Lagerschalen und
zwei elastische Druckstücke vorgesehen sind, ist folgender.
A 0 9 8 8 5 / 0 3 9 8
Die Haupt-Einflußgrößen, welche bei einem erfindungsgemäßen Kugelgelenk die optimalen Dreh- und Schwenkmomentwerte bestimmen,
sind der Reibungskoeffizient zwischen den tragenden Gelenkflächen, die Gestaltung des Kugelzapfens und 'die Lagerflächen-Andruckkraft.
Es ist zu erwarten, daß der Reibungskoeffizient und die Kugelzapfengestalt praktisch unveränderlich bleiben; die Andruckkraft
unterliegt jedoch einer Tendenz zur Verringerung infolge einer unvermeidlichen verschleißbedingten Verschiebung
der Lagerflächen und infolge einer auf praktischer Verformung beruhenden Verlagerung der Elemente in der Aufnaheekammer
des Kugelpfannenbolzens.
Um also für Dreh- und Schwenkmoment die jeweiligen Optimalwerte
aufrechtzuerhalten, müsste ein Material gefunden werden, daß gleichzeitig die besten Lagereigenschaften mit geringster
Reibung, die besten Elastizitätseigenschaften mit kleinstmöglichem
1ongitudinalem Elastizitätsmodul (Kompression) und den größtmöglichen Kompressionsbereich aufweist. Es hat sich als
praktisch unmöglich erwiesen, diese drei Bedingungen in einem einzigen Material zu verwirklichen.
Deshalb ist erfindungsgemäß eine Konstruktion gewählt, die von dem herkömmlichen Aufbau darin abweicht, daß das tragende Gelenkteil
in Lagerschalen, die aus reibungsfestem und schmierwirksamem Material bestehen, und elastische Druckstücke unterteilt
wird, für die ein geeignetes Material gewählt werden kann, um Optimalwerte für Dreh- und Schwenkmoment zu erreichen. An jedes
einzelne Gelenkelement werden also nur erfüllbare Funktionsanforderungen gestellt.
Besonders repräsentative, industriell hergestellte Werkstoffe haben folgende longitudinalen Elastizitätsmoduln (einschließlich
des scheinbaren longitudinalen Elastizitätsmoduls):
/+π 9885/0398
~9~ 243H18
Stahl 21,000 kp/mm2
Phenolharz 1,000 kp/mm2
Polyacetalharz 300 kp/mm2
Hochdichtes Polyäthylen 50 kp/mm2
Schraubenfedern 1 kp/mm2
Gummi 0,5 kp/nrn2
Für die Druckstücke eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks werden bevorzugt Materialien benutzt, deren longitudinaler
Elastizitätsmodul (Kompression) im Bereich EQ« 1,5 ...10,0 kp/mm2
liegt. Ein geeigneter Werkstoff ist das Polyurethan-Elastomer Typ M des Elastomer Technical Institute; geeignet ist auch
eine einfache oder kombinierte Belleville-Feder Typ H der
Firma Iwata Denko Co., Ltd. Im Rahmen der Erfindung sind insbesondere Druckstücke 14, 15 mit einer elastischen Kompression
oder Zusammendrückbarkeit von höchstens 20 % verwendbar.
Bei der oben beschriebenen Anordnung werden die Optimalwerte von Dreh- und Schwenkmoment durch die elastische Verspannung
der beiden, die Lagerschalen zwischen sich einschließenden Druckstücke dadurch gesichert, daß erfindungsgemäß für diese
elastischen Druckstücke ein Werkstoff mit longitudinalem Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 1,5 bis 10,0 kp/mm gewählt
wird, was erheblich weniger ist als bei herkömmlichen Kugelgelenken. Bei einer verschleißbedingten Verlagerung der
Lagerschalen tritt wegen der elastischen Speicherenergie der Druckstücke nur eine minimale Verringerung der Verspannung
bzw. der Andruckkraft auf. Selbst wenn in größerem Maße eine Materialabtr ag ung an den Lagerschalen erfolgt, kann ohne merkliche.
Verringerung des Lagerflächen-Anlagedrucks die gesamte Verschleiß-Verlagerung in dem erfindungsgemäß vorgesehenen
Ausweichraum aufgefangen werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in einer Aufnahmekammer sehr kleiner
Abmessungen ein Kugelgelenk mit ausreichend hohem Moment verwirklicht werden kann, da die verwendeten Werkstoffe einen
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wesentlich höheren longitudinalen Elastizitätsmodul haben als Schraubenfedern.
Von Bedeutung ist ferner, daß die elastischen Blöcke bzw. Druckstücke nach der Erfindung eine Zusaaunendrückbarkeit
von 20 % aufweisen und somit andere Elemente in der Aufnahmekammen
des Kugelgelenks nicht plastisch verforet werden, obgleich dennoch ein« genügende elastische Rückstellenergie zur
Verfügung steht, welche jede praktisch mögliche Verschleiß-Verlagerung mehr als auszugleichen vermag.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß bei einem erfindungegemäßen
Kugelgelenk der Kugelteil des Kugelzapfens zwischen zwei Lagerschalen gehalten ist, die halbkugelförmige Innenflächen
aufweisen und vorzugsweise aus festem selbstschmierendem Material wie Polyacetalharz oder Sintermetall auf Eisenoder
Kupferbasis bestehen. An den Außenflächen der Lagerschalen liegen mit teilweiser oder vollständiger Bedeckung elastische
Blöcke oder Druckstücke aus einem Werkstoff auf, dessen longitudinaler
Elastizitätsmodul (Kompression) im Bereich von etwa 1,5 bis 10,0 kp/mm2 liegt. Der Kugelteil, die ihn umschließenden
Lagerschalen und die letztere klemmenden Druckstücke sind im wesentlichen vollständig in der Aufnahmekammer eines Kugelpfannenbolzens
eingeschlossen und von einer Metallplatte abgedeckt. Die Druckstücke sind dabei um höchstens 20 % ihrer entspannten
Abmessungen elastisch zusammengedrückt, so daß Optimalwerte für Dreh- und Schwenkmoment des Kugelgelenks gesichert
sind. Dank der Wahl der genannten Werte von elastischer Kompression und longitudinalem Elastizitätsmodul der Druckstücke
virkt die in ihnen gespeicherte elastische Verformungsenergie in der Weise auf die Kugelmitte, daß jegliche Abnahme des Lagerflächen-Anlagedrucks
infolge von Materialverschleiß an den tragenden Gelenkflächen, d.h. an der Kugelfläche des Zapfen-Kugelteils
einerseits und an den Halbkugelflächen der Lagerschalen andererseits, ausgeglichen wird. Jegliche Herabsetzung
der Dreh- und Schwenkmomente des Kugelgelenks durch Verschleiß ist daher mit Sicherheit verhindert.
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Ein wichtiger Vorzug der Erfindung beruht darauf, daß durch geeignete Auswahl der elastischen Zusanunendrückbarkeit, des
longitudinalen Elastizitätsmoduls (Kompression) sowie der Größe und Form der Druckstücke bei einem erfindungsgemäßen
Kugelgelenk die Dreh- und Schwenkmomente auf beliebige vorgegebene Werte einstellbar sind. Diese Optimalwerte werden während
einer größtmöglichen Betriebsdauer aufrechterhalten, weil durch die oben erwähnte Auswahl von Werkstoffen mit den genannten
Eigenschaften jegliche Abnahme des Anlagedruckes zwischen Lagerschalen und Kugel infolge einer an diesen Flächen auftretenden
Materialabtragung kontinuierlich durch die Freisetzung der in den zusammengedrückten Druckstücken gespeicherten
elastisdBn Energie in überraschend einfacher und wirksamer
Weise ausgeglichen wird.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich
konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in
den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Claims (7)
1.) Kugelgelenk mit zwei Lagerschalen, welche in der Aufnahmekammer
eines Kugelpfannenbolzens den in letzterer dreh- und schwenkbaren Kugelteil eines die Aufnahmekammer mit
Bewegungsspiel durchsetzenden Kugelzapfens unter elastischem Andruck umschließen, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Druckstücke (14, 15) zusammen mit den reibschlüssig
auf dem Kugelteil ® des Kugelzapfens (11) sitzenden Lagerschalen (12, 13) an letzteren außen fest anliegend in die
Aufnahmekammer (9) des Kugelpfannenbolzens (10) eingepaßt und mittels einer verbördelten Abdeckplatte (17) darin
unter Vorspannung gehalten sind.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckstücke (14, 15) aus einem Werkstoff mit einem longitudinalen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa
1,5 bis 10,0 kp/mm bestehen, insbesondere aus einem elastomeren Kunststoff wie Polyurethan.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen halbkugelftirmigen
Lagerschalen (12, 13) aus einem selbstschmierenden Werkstoff
bestehen, z.B. aus einem Kunststoff wie Polyacetal oder
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aus einer gesinterten Legierung auf der Basis von Eisen, Kupfer oder dergleichen.
4. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (12, 13)
von einander durch einen ringförmigen Ausweichraum (16)
getrennt sind.
5. Kugelgelenk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e η η ^
zeichnet, daß die Anlageflächen der Druckstücke (14, 15) im entspannten Zustand stärker gekrümmt sind als
die zugehörigen Außenflächen der Lagerschalen (12, 13).
6. Kugelgelenk nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g„-e kennzeichnet , daß die Abdeckplatte
(17) zum Rand hin gekröpft ist.
7. Kugelgelenk nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die um bis zu
20 % ihrer entspannten Längenabmessung elastisch zusammendrückbaren Druckstücke (14, 15) im Einbauzustand eine im
wesentlichen gleichförmige Wandstärke aufweisen.
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JH
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7367973A JPS5328576B2 (de) | 1973-07-02 | 1973-07-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2431418A1 true DE2431418A1 (de) | 1975-01-30 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2431418A Pending DE2431418A1 (de) | 1973-07-02 | 1974-06-29 | Kugelgelenk |
Country Status (4)
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---|---|
US (1) | US3944376A (de) |
JP (1) | JPS5328576B2 (de) |
DE (1) | DE2431418A1 (de) |
GB (1) | GB1455668A (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2510211A1 (fr) * | 1981-07-24 | 1983-01-28 | Gulf & Western Mfg Co | Joints a calotte spherique amortisseurs de vibrations et hermetiquement scelles |
DE3933163A1 (de) * | 1988-10-27 | 1990-05-03 | Toyoda Gosei Kk | Zylindrische daempfungsbuchse |
EP0707158A3 (de) * | 1994-10-12 | 1997-05-28 | Lemfoerder Metallwaren Ag | Kugelgelenk für Fahrwerksteile in Kraftfahrzeugen |
US6250840B1 (en) * | 1998-09-11 | 2001-06-26 | Trw Inc. | Tie rod end |
WO2002053396A1 (en) * | 2001-01-05 | 2002-07-11 | American Axle & Manufacturing, Inc. | Isolation ball joint for steering and suspension |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS497606A (de) * | 1972-05-23 | 1974-01-23 | ||
JPS5329761B2 (de) * | 1972-05-23 | 1978-08-23 | ||
JPS5329762B2 (de) * | 1972-05-23 | 1978-08-23 | ||
JPS5137365A (de) * | 1974-09-27 | 1976-03-29 | Toshio Hata | |
US4158511A (en) * | 1977-09-28 | 1979-06-19 | Trw Inc. | Pivot joint |
JPS54155A (en) * | 1978-06-02 | 1979-01-05 | Koyo Jidoki | Constant torque ball joint |
US4316379A (en) * | 1978-09-12 | 1982-02-23 | Mts Systems Corporation | Deep drawing press with blanking and draw pad pressure control |
US4248545A (en) * | 1978-09-12 | 1981-02-03 | Mts Systems Corporation | Deep drawing press with blanking and draw pad pressure control |
US4875794A (en) * | 1987-12-23 | 1989-10-24 | Dana Corporation | Preloaded steering ball joint assembly and method |
JP2510261Y2 (ja) * | 1988-06-06 | 1996-09-11 | リズム自動車部品製造 株式会社 | ボ―ルジョイントのソケット |
JPH0545876Y2 (de) * | 1989-10-27 | 1993-11-29 | ||
DE4401639C2 (de) * | 1994-01-21 | 1997-03-20 | Daimler Benz Ag | Traggelenk |
US5573463A (en) * | 1994-05-20 | 1996-11-12 | Continental Emsco Company | Elastomeric drive line coupling for transmitting torque and simultaneously accomodating shaft misalignments and angular deflections |
US6422779B1 (en) * | 2000-01-18 | 2002-07-23 | Trw Inc. | Ball joint |
US6773197B2 (en) | 2002-10-09 | 2004-08-10 | Trw Inc. | Ball joint |
DE10361289B4 (de) * | 2003-12-24 | 2006-05-24 | Daimlerchrysler Ag | Kugelgelenk |
US7559723B2 (en) * | 2006-02-24 | 2009-07-14 | Technip France | Hull-to-caisson interface connection assembly for spar platform |
DE102006015169A1 (de) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Zf Friedrichshafen Ag | Radführungslenker für aktives Fahrwerk |
DE102007016713B4 (de) * | 2007-04-04 | 2011-07-14 | Saint-Gobain Performance Plastics Pampus GmbH, 47877 | Gelenklager |
DE102008049747A1 (de) | 2008-09-30 | 2010-04-01 | Saint-Gobain Performance Plastics Pampus Gmbh | Schwingungsdämpfendes Gleitlager-Verbundmaterial und Gleitlagerbuchse und Gleitlageranordnung |
US10247228B2 (en) | 2015-06-16 | 2019-04-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Ball joint assembly having friction coated components and methods of assembling a ball joint assembly having defined gaps |
US10544824B2 (en) * | 2017-03-10 | 2020-01-28 | Federal-Mogul Motorparts Llc | Ball joint assembly |
DE102018103780A1 (de) | 2018-02-20 | 2019-08-22 | THK RHYTHM AUTOMOTIVE GmbH | Kugelgelenk, insbesondere für Fahrwerksteile eines Kraftfahrzeugs |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2424455A (en) * | 1944-10-16 | 1947-07-22 | Thompson Prod Inc | Joint |
US3007728A (en) * | 1954-05-10 | 1961-11-07 | Roscoe C Hoffman | Joint structures and jointed suspension means |
GB848899A (en) * | 1957-05-20 | 1960-09-21 | Glacier Co Ltd | Ball and socket joints |
US2855232A (en) * | 1957-06-19 | 1958-10-07 | Gen Motors Corp | Resiliently mounted ball joint |
DE1276463B (de) * | 1963-11-22 | 1968-08-29 | Daimler Benz Ag | Elastische Lagerung eines Radfuehrungslenkers |
DE1937933U (de) * | 1965-12-14 | 1966-05-05 | Ehrenreich & Cie A | Druckring fuer kugelgelenke. |
-
1973
- 1973-07-02 JP JP7367973A patent/JPS5328576B2/ja not_active Expired
-
1974
- 1974-06-12 GB GB2611874A patent/GB1455668A/en not_active Expired
- 1974-06-29 DE DE2431418A patent/DE2431418A1/de active Pending
- 1974-07-01 US US05/485,039 patent/US3944376A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2510211A1 (fr) * | 1981-07-24 | 1983-01-28 | Gulf & Western Mfg Co | Joints a calotte spherique amortisseurs de vibrations et hermetiquement scelles |
DE3933163A1 (de) * | 1988-10-27 | 1990-05-03 | Toyoda Gosei Kk | Zylindrische daempfungsbuchse |
EP0707158A3 (de) * | 1994-10-12 | 1997-05-28 | Lemfoerder Metallwaren Ag | Kugelgelenk für Fahrwerksteile in Kraftfahrzeugen |
US6250840B1 (en) * | 1998-09-11 | 2001-06-26 | Trw Inc. | Tie rod end |
WO2002053396A1 (en) * | 2001-01-05 | 2002-07-11 | American Axle & Manufacturing, Inc. | Isolation ball joint for steering and suspension |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5022162A (de) | 1975-03-10 |
JPS5328576B2 (de) | 1978-08-15 |
GB1455668A (en) | 1976-11-17 |
AU7063874A (en) | 1976-01-08 |
US3944376A (en) | 1976-03-16 |
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