DE3532769C2

DE3532769C2 -

Info

Publication number: DE3532769C2
Application number: DE3532769A
Authority: DE
Inventors: Georg 7000 Stuttgart De Kehl; Arnold 7145 Markgroeningen De Pahl; Ernst-Dieter 7401 Pliezhausen De Schaefer; Heinz 7000 Stuttgart De Siegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-09-13
Filing date: 1985-09-13
Publication date: 1993-08-19
Also published as: DE3532769A1; JPH0749803B2; JPS62132024A; US4650363A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kugelgelenk nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Durch die GB-PS 15 11 672 ist ein Kugelgelenk bekannt, das aus einem ersten eine Betätigungsstange bildenden Bauteil mit angeformtem Kugelkopf, einem zweiten Bauteil, das zum Bremskraftverstärker gehört und eine Einstecköffnung mit einer Ringnut hat, und aus einem radial elastischen Sicherungsring besteht, der in die Ringnut des zweiten Bauteils einrastbar ist und den Kugelkopf in der Einstecköffnung hält. Der Kugelkopf hat eine sehr komplizierte Form. Zum Einschieben des Sicherungsrings in die Einstecköffnung und zum Verschieben des Sicherungsringes bis zum Einrasten in die Ringnut ist ein kompliziertes Montagewerkzeug notwendig. Dies erschwert das automatische Montieren. Des weiteren ist dieses Kugelgelenk nur dann verwendbar, wenn es im eingebauten Zustand des Bremskraftverstärkers für das Montagewerkzeug zugänglich ist. Bei einem durch die US-PS 37 33 966 bekannten Kugelgelenk ist die Einstecköffnung im Bereich ihres Anfangs trichterähnlich ausgebildet. Dies erleichtert das Einschieben des Sicherungsrings. Es ist wiederum ein besonderes Montagewerkzeug notwendig. Auch dieses Kugelgelenk ist nur dann verwendbar, wenn es nach dem Einbau des Bremskraftverstärkers in ein Fahrzeug mittels eines Montagewerkzeugs erreichbar ist.

Durch die US-PS 42 98 219 ist ein Kugelgelenk zum gelenkigen Verbinden von Rohrenden der Rohre von solchen Rohrleitungen bekannt, die im freien Gelände von Hand zu verlegen sind. Das Kugelgelenk besitzt einen hohlen offenen und dadurch durchströmbaren Kugelkopf, der an ein Rohrende dicht anschließt, und ein weiteres Bauteil, das eine Einstecköffnung hat, die sich vom äußeren Rand dieser Öffnung ausgehend im Bereich ihres Anfangs trichterähnlich verengt, am Ende des Trichters in einen Hohlzylinder übergeht und im Anfangsbereich mit einer ersten Ringnut für einen radial elastischen Sicherungsring versehen ist, und eine den Kugelkopf formschlüssig und gleitbeweglich umfassende Hülse, die in einer von der Mitte des Kugelkopfes entfernten Zone am Umfang mit einer zweiten Ringnut für den radial elastischen Sicherungsring versehen ist, wobei die aus dem Kugelkopf und der Hülse bestehende Anordnung in vormontiertem Zustand soweit in die Einstecköffnung einschiebbar ist, bis ein zum Kugelgelenk gehörender Sicherungsring sowohl in die erste als auch die zweite Ringnut einrastet, so daß der Kugelkopf mit der Hülse gegen Herausziehen aus dem zweiten Bauteil gesichert sind. Ausgehend von einer quer zur Längsachse der Hülse ausgerichteten und durch die Mitte des Kugelkopfes sich erstreckenden Bezugsebene ist die Hülse zur zweiten Ringnut hin und jenseits dieser Ringnut zylindrisch ausgebildet. Dies hat den Nachteil, daß zum Einstecken der Hülse in den Hohlzylinder die Längsachse der Hülse von Hand parallel zur Längsachse des Hohlzylinders sehr genau ausgerichtet werden muß, denn sonst tritt Verklemmung auf, die das Einstecken der Hülse erschwert oder gar verhindert. Eine solche Verklemmung tritt um so ausgeprägter auf, je weniger Radialspiel zwischen der Hülse und dem Hohlzylinder zugelassen wird. Infolge der Ausbildung der zweiten Ringnut muß der Sicherungsring vor dem Einstecken der Hülse in den Hohlzylinder eingeführt und bis zur Ausrichtung mit der ersten Ringnut verschoben werden.

Es stellte sich deshalb die Aufgabe, ein Kugelgelenk so zu verbessern, daß es zum lagegenauen Einbau einer vormontierten Baugruppe aus Kugelkopf mit Hülse geeignet ist und dabei eine automatische Montage (Blindmontage) möglich macht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kugelgelenk mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die vormontierte Baugruppe aus Kugelkopf und Hülse automatisch montierbar ist, wobei das Einstecken der Baugrppe in die Einstecköffnung maschinell durchführbar ist und hierbei ohne weiteres Dazutun die Hülse sich selbsttätig zur Längsachse des Hohlzylinders ausrichtet. Das erfindungsgemäße Kugelgelenk ist also blind montierbar.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kugelgelenks möglich. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs verbessern die Selbstausrichtung der Hülse relativ zur Längsachse des Hohlzylinders. Denn schon unmittelbar nach dem Einführen des ersten Längenabschnitts der Hülse wird eine Art Windfahneneffekt wirksam. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 ergeben den Vorteil einer raumsparenden Bauweise der Hülse in radialer Richtung, was zusätzlich die Selbstausrichtung der Hülse beim Einstecken fördert, weil die Selbstausrichtung der Hülse gegebenenfalls störende Kräfte gegenüber dem Stand der Technik verminderte Entfernungen relativ zum Kugelkopf haben. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 geben ein Ausführungsbeispiel an, das unzerlegbar ist und deshalb bei einem gewaltsamen Versuch der Zerlegung zerstört wird, beispielsweise durch Abreißen des Kugelkopfes von seinem stangenförmigen Bauteil. Diese Art der Unzerlegbarkeit ist aus Sicherheitsgründen erwünscht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kugelgelenks ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Kugelgelenk 2 umfaßt ein erstes Bauteil 3, ein zweites Bauteil 4, einen Sicherungsring 5 und eine Hülse 6.

Das Bauteil 3 ist im wesentlichen stangenartig ausgebildet und hat an einem Ende ein Gewinde 7, mittels dem es bei spielsweise in einen Stößel 8 eingeschraubt ist. Der Stößel 8 ist gelenkig mit einem nicht dargestellten Bremspe dalhebel verbunden. Dieser Bremspedalhebel gehört zu einer ebenfalls nicht dargestellten Pedalmontagegruppe. Am gegen überliegenden Ende ist an das stangenartige Bauteil 3 ein Kugelkopf 9 angeformt. Im Bereich unmittelbar an den Kugel kopf 9 angrenzend weist aus Gründen einer guten Verschwenk barkeit das stangenartige Bauteil 3 einen Abschnitt 10 mit kleinerem Durchmesser auf. Der Kugelkopf 9 besitzt einen Radius R1.

Das zweite Bauteil 4 ist Bestandteil eines nicht dargestell ten Bremskraftverstärkers und hat eine Einstecköffnung 11. An ihrem Anfang hat die Einstecköffnung 11 eine trichterar tige Verengung 12, an die sich eine zylindrische Bohrung 13 anschließt. Die trichterartige Verengung 12 kann beispiels weise kegelig oder, wie dies in der Figur dargestellt ist, gerundet ausgebildet sein. Die Rundung mit einem Radius R2 hat Krümmungsmittelpunkte, die auf einem Kreis außerhalb der trichterartigen Verengung 12 liegen. Nahe bei der trichterar tigen Verengung 12 ist in das zweite Bauteil 4 eine Ringnut 14 eingearbeitet, die von der zylindrischen Bohrung 13 aus geht. In das zweite Bauteil 4 ist ein Druckstück 15 ein gebaut, das gegen den Kugelkopf 9 gerichtet ist, mit diesem zusammen eine gelenkige Druckverbindung bildet und an eine Stange 15′ angearbeitet ist. Das Druckstück 15 ist in dem Bauteil 4 beispielsweise mittels eines Drahtringes 16 fix iert. Das Druckstück 15 dient zur Übertragung von Kräften über die Stange 15′ und beispielsweise über einen nicht dar gestellten Wegsimulator auf ein Bremsventil des Bremskraft verstärkers und im Notbremsfall auf einen Verstärkerkolben, der seinerseits wenigstens einen Hauptzylinderkolben ver schieben kann.

Die Hülse 6 nimmt den Kugelkopf 9 unverlierbar und gelenkig auf und ist in das zweite Bauteil 4 eingeschoben. Im Bereich des Kugelkopfes 9 hat die Hülse 6 einen ersten Längenab schnitt A1, an den sich in Richtung zur trichterartigen Ver engung 12 ein zweiter Längenabschnitt A2 und schließlich ein dritter Längenabschnitt A3 anschließen. Der Längenabschnitt A1 hat eine kugelig gekrümmte Außenkontur 17 mit dem Radius R3. Der Krümmungsmittelpunkt K3 dieser Außenkontur 17 liegt in der Längsachse der Hülse 6. Vom Krümmungsmittelpunkt K1 des Kugelkopfes 9 mit dem Radius R1 hat der Krümmungsmittel punkt K3 einen Abstand B in Richtung zur trichterartigen Verengung 12. Der Radius R3 ist so groß gewählt, daß die Hülse 6 mit ihrem Längenabschnitt A1 im wesentlichen spiel frei in der zylindrischen Bohrung 13 ruht. Der zweite Län genabschnitt A2 hat ebenfalls eine kugelig gekrümmte Außen kontur 18. Zwischen den Außenkonturen 17 und 18 befindet sich ein gerundeter Übergang 19. Die Außenkontur 18 hat ei nen Krümmungsradius R4, der beispielsweise gleich groß wie der Radius R3 ist. Der dritte Längenabschnitt A3 ist zylind risch ausgebildet und weist an seinem Umfang eine Ringnut 20 auf. Die Ringnut 20 hat eine Nutflanke 21, die beispiels weise einen Kegelmantel bildet. Dieser Kegelmantel schließt beispielsweise einen Winkel in der Größenordnung von 80° ein. Der Winkel öffnet sich zum Kugelkopf 9. Der dritte Längenabschnitt A3 findet Platz in der zylindrischen Boh rung 13. Abweichend von der dargestellten Hülse 6 könnten auch die Längenabschnitte A2 und A3 einen größeren Durch messer aufweisen als der Längenabschnitt A1. Demgemäß wäre dann anstelle der zylindrischen Bohrung 13 eine Stufenboh rung anzuordnen, deren größerer Durchmesser von der trich terartigen Verengung 12 ausgeht.

Das Kugelgelenk 2 wird in der folgenden Weise zusammenge baut. Zuerst wird das stangenförmige Bauteil 3 mit dem Ge winde 7 voraus in die Hülse 6 eingesteckt. Dabei hat die Hülse 6 abweichend von der dargestellten Form ein Hülsen ende 22, das im Ursprungszustand innen zylindrisch ist, so daß auch der Kugelkopf 9 in die Hülse 6 einsteckbar ist. Nach dem Einstecken wird durch Bördeln dem Hülsenende 22 die in der Zeichnung dargestellte Form gegeben. Dadurch umgreift das Hülsenende 22 den Kugelkopf 9 wie eine Kugel pfanne, so daß der Kugelkopf nicht mehr aus dem Hülsenende 22 heraus gelangen kann. Anschließend wird der Sicherungs ring 5, der beispielsweise aus Federstahldraht besteht und im Ursprungszustand einen Außendurchmesser von mindestens dem Durchmesser der Ringnut 14 des Bauteils 4 hat, über die Hülse gestreift, bis er in der Ringnut 20 der Hülse 6 Platz findet. Dabei ragt der Sicherungsring 5 in radialer Rich tung aus der Ringnut 20 hervor. Dadurch sind das Bauteil 3 mit seinem Kugelkopf 9, die Hülse 6 und der Sicherungsring 5 zum Vereinigen mit dem Bauteil 4 vorbereitet. Nun kann der nicht dargestellte Bremskraftverstärker, zu dem das Bau teil 4 gehört, auf der fahrgastfernen Seite einer Schottwand eines Kraftfahrzeugs befestigt werden. Wie bereits erwähnt, ist der Stößel 8 Bestandteil einer Pedale enthaltenden Bau gruppe, die in einen Fahrgastraum einzubauen und an der erwähnten Schottwand gegenüberliegend zum Bremskraftverstär ker zu befestigen ist. Diese Baugruppe kann beispielsweise von Hand oder mittels eines Roboters in Ausrichtung zu dem Bremskraftverstärker gegen die Schottwand bewegt und dort befestigt werden. Dabei trifft zunächst der Längenabschnitt A1 der Hülse 6 in die trichterartige Verengung 12 der Ein stecköffnung 11. Weil in Einsteckrichtung der Krümmungsmit telpunkt K1 des Kugelkopfes vor dem Krümmungsmittelpunkt K3 des Längenabschnitts A1 liegt, entstehen beim Einstecken an der Hülse 6 keine störenden Kippkräfte. Die kugelige Außen kontur 17 sorgt dafür, daß die Hülse 6, auch wenn deren Längsachse nicht mit der Längsachse des Bauteils 4 überein stimmt, nicht in der zylindrischen Bohrung 13 verklemmt. Beim weiteren Einstecken der Hülse 6 in die Einstecköffnung 11 gelangt schließlich der zweite Längenabschnitt A2 in Kontakt zur trichterartigen Verengung 12. Dadurch wird die Längsachse der Hülse 6 gleichachsig zur Längsachse der Ein steckbohrung 11 ausgerichtet. Schließlich gelangt die Hülse 6 so tief in die zylindrische Bohrung 13, daß der Sicherungs ring 5, der beim Einführen der Hülse 6 in die Einstecköff nung 11 radial zusammengedrückt wurde, in die Ringnut 14 des Bauteils 4 einrastet. Der Abstand der Ringnut 14 von dem Druckstück ist unter Berücksichtigung der gewählten Abmes sungen der Hülse 6 und des Kugelkopfes 9 so gewählt, daß der Kugelkopf 9 das Druckstück 15 erst dann berührt, wenn sicher gestellt ist, daß mittels der Hülse 6 über eine Nutflanke 23 der Ringnut 20 der Sicherungsring 5 soweit verschoben ist, daß er mit Sicherheit in die Ringnut 14 des Bauteils 4 ein rastet. Im Betrieb auftretende Druckkräfte werden überwie gend über den Kugelkopf 9 auf das nach Art einer Kugelpfanne geformte Druckstück 15 übertragen. Dadurch kann die Hülse 6 insbesondere im Bereich ihres Hülsenendes 22 verhältnismäßig dünnwandig und raumsparend ausgebildet werden. Dadurch kann das Hülsenende 22 ohne Schwierigkeit durch Bördeln oder Pressen an die Kontur des Kugelkopfes 9 angeformt werden.

Wie bereits erwähnt, werden Druckkräfte, die über das stan genförmige Bauteil 3 auf den Kugelkopf 9 wirken, von dem Kugelkopf 9 über das Druckstück 15 an den Bremskraftver stärker bzw. sein Bremsventil weitergegeben. Wenn Zugkräfte am Bauteil 3 angreifen, so schiebt der Kugelkopf 9 die Hül se 6 mit deren Nutflanke 21 gegen den Sicherungsring 5, der in der Ringnut 14 des Bauteils 4 Widerstand findet. Infolge der kegelmantelartigen Ausbildung der Nutflanke 21 wirkt diese Nutflanke 21 im Sinne einer Aufweitung auf den Siche rungsring 5, so daß dieser gegen den Grund der Ringnut 14 gedrückt wird. Dies verwehrt dem Sicherungsring 5 ein Aus weichen in die Ringnut 20 der Hülse 6 mit dem Vorteil, daß die Hülse 6 und dadurch auch der Kugelkopf 9 nicht aus dem Bauteil 4 herausziehbar sind. Dadurch ist das Kugelge lenk 2 immer funktionsfähig. Außerdem ist ein Zerlegen des Kugelgelenkes 2 ohne Zerstörung von irgendwelchen Bauteilen nicht möglich. Infolgedessen ist auch ein erneuter Zusam menbau des Kugelgelenks 2 praktisch nicht möglich. Dies ist aus sicherheitstechnischen Gründen erwünscht, weil nicht ausgeschlossen werden kann, daß in Werkstätten auch unge schultes Personal Wartungs- oder Reparaturarbeiten ausführt.

Claims

1. Kugelgelenk, insbesondere zur Betätigung eines Bremskraftverstärkers, mit einem ersten im wesentlichen stangenförmigen Bauteil, das einen Kugelkopf besitzt, mit einem zweiten Bauteil, das eine Einstecköffnung hat, die sich vom äußeren Rand dieser Öffnung ausgehend, im Bereich ihres Anfangs trichterähnlich verengt, am Ende des Trichters in einen Hohlzylinder übergeht und im Anfangsbereich dieses Hohlzylinders mit einer Ringnut versehen ist für einen radial elastischen Sicherungsring, mit einer den Kugelkopf formschlüssig und gleitbeweglich umfassenden Hülse, die in einem über den Kugelkopf hinaus verlängerten, in radialem Abstand das erste stangenförmige Bauteil umgebenden Bereich an ihrem äußeren Umfang mit einer zweiten Ringnut für den radial elastischen Sicherungsring versehen ist, wobei die aus dem ersten Bauteil und der Hülse bestehende Anordnung in vormontiertem Zustand soweit in die Einstecköffnung einschiebbar ist, bis ein beigegebener Sicherungsring sowohl in die erste als auch zweite Ringnut einrastet, so daß der Kugelkopf mit der Hülse gegen Herausziehen aus dem zweiten Bauteil gesichert ist, und mit den weiteren Merkmalen, daß die Hülse (6) in einem im Bereich des Kugelkopfes liegenden Längenabschnitt (A1) zumindest eine annähernd kugelig gekrümmte Außenkontur (17) hat, daß an den Längenabschnitt (A1) in Richtung zum Anfang der Einstecköffnung (11) ein weiterer Längenabschnitt (A2) der Hülse mit einer im wesentlichen kugelig gekrümmten Außenkontur (18) sich anschließt, der sich in einen zylindrischen Längenabschnitt (A3) fortsetzt, in den die Ringnut (20) eingearbeitet ist, und da die radial äußeren Bereiche der beiden kugelig gekrümmten Außenkonturen und der zylindrische Längenabschnitt an dem Hohlzylinder der Einstecköffnung anliegen.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, mit der weiteren Ausbildung, daß der Krümmungsmittelpunkt (K3) der Außenkontur (17) der Hülse im Bereich des Kugelkopfes in der Längsachse der Hülse liegt und vom Krümmungsmittelpunkt (K1) des Kugelkopfes (9) einen Abstand (B) in Richtung des Anfangs der Einstecköffnung hat.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, mit der weiteren Ausbildung, daß das dem ersten Längenabschnitt (A1) entsprechende vor dem Einführen des Kugelkopfes innen zylindrische Hülsenende nach dem Einführen des Kugelkopfes (9) in die Hülse (6) an dem Kugelkopf, diesen umschließend, anliegt.

4. Kugelgelenk nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit der weiteren Ausbildung, daß die Ringnut (20) der Hülse (6) eine im wesentlichen einen Kegelmantel bildende Nutflanke (21) hat, wobei sich der Kegelmantel in Richtung zum ersten Längenabschnitt (A1) der Hülse (6) öffnet mit einem Winkel vorzugsweise in der Größenordnung von 80°.