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Kugelgelenk zum Übertragen von Lenk-und Steuerkräften, insbesondere
für die Lenk-und Steuergestänge von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf
ein Kugelgelenk zum albertragen von Lenk- und Steuerkräften, insbesondere für die
Lenk- und Steuergestänge von Kraftfahrzeugen, bei dem der Kugelkopf eines Zapfens
in einem Gelenkgehäuse mit einer ihn im Gehäuse festlegenden Lagerfläche ruht, die
durch einen Hohlkörper bzw. Ringkörper gebildet ist, der durch die zu verschließende,
der Austrittsöffnung für den Kugelkopf aus dem Gehäuse gegenüberliegende Gehäuseöffnung
unter Aufschieben auf den Kugelkopf und Aufspreizen in einen zwischen Kugelkopf
und Gehäuseinnenwand belassenen, sich im Durchmesser entsprechend der Kugelkrümmung
nach der zu verschließenden Gehäuseöffnung zu verringernden Ringspalt eingeführt
ist.
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Bei Kugelgelenken der vorstehenden Art ist es bereits vorgeschlagen
worden, eine Verschlußkappe aus Blech, also starrem Material; in den Spalt zwischen
dem Kugelkopf und dem Gehäuseinneren einzupressen; wobei sich das Kappenmaterial
etwas verdichtet. Die Kappe ist vor dem Einpressen zylindrisch und weist von ihrem
Rand ausgehende Einschlitzungen auf, wodurch sich Rinnenschenkel ergeben. Schon
auf Grund der zu überwindenden Rinnensteifigkeit ist eine verhältnismäßig große
Kraft erforderlich, um die Kappe in das Gehäuse einzudrücken, wobei die Rinnen in
Hohlkugelftachform übergeführt werden müssen. Die Folge hiervon ist, daß damit zu
rechnen ist, daß der Kugelkopf beim Eindrücken der Kappe Beschädigungen erleidet
bzw. Schrammen erhält, welche der Wirkungsweise des Gelenks abträglich sind. Außerdem
liegen die Kappenschenkel Zangenbacken gleich stramm und fest am Kugelkopf an, so
daß das Gelenk verhältnismäßig schwer gängig ist. Daneben ist das Gelenk unnachgiebig.
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Es gibt auch bekannte Kugelgelenke mit einer elastischen Umhüllung
des Kugelkopfes. Bei diesen Kugelgelenken ist beispielsweise der Kugelkopf in das
kappenartig ausgebildete Gelenkgehäuse von der Austrittsseite des Kugelzapfens aus
dem Gelenkgehäuse aus druckknopfartig in den im Gehäuse vorgesehenen elastischen
Umhüllungskörper eingedrückt, oder es ist der Kugelzapfen von der dem Zapfenaustritt
gegenüberliegenden und zu verschließenden Gehäuseseite aus durch einen im Gehäuse
vorgesehenen elastischen Schalenkörper gesteckt und der Kugelkopf in die Schale
eingedrückt.
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Andere Ausführungen von Kugelgelenken weisen auf der Austrittsseite
des Kugelzapfens aus dem Gelenkgehäuse einen den Kugelkopf gegen Austreten aus dem
Gelenkgehäuse sichernden Federring auf, der nach dem Einbringen des Kugelkopfes
in das Gelenkgehäuse in eine Ausdrehung des Gelenkgehäuses an der Austrittsseite
des Kugelzapfens eingesetzt und in der Ausdrehung festgelegt wird oder einen im
Austritt des Gelenkgehäuses gelagerten, im Umfang offenen Ring bildet, welcher sich
in eine Ausdrehung des Gehäuses einfügt und durch eine Einschlitzung des Randes
des Gelenkgehäuses greifende Schenkel aufweist, so daß der Federring über diese
Schenkel zwecks Herausnahme aus- dem Gehäuse zusammengedrückt werden kann.
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Nach der Erfindung ist bei dem Kugelgelenk der eingangs erwähnten
Art der Hohl- oder Ringkörper elastisch. Infolge der Elastizität ist das Einbringen
des Hohl- oder Ringkörpers erheblich erleichtert und sind hierbei schädigende Angriffe
am Kugelkopf nicht zu befürchten. Der Kugelkopf erfährt keine stramme Einspannung
durch den Hohl- oder Ringkörper, welche die Winkelbeweglichkeit und die Drehbewegung
des Kugelzapfens fast unmöglich machen oder sehr erschweren würde. Vielmehr behält
das Gelenk seine gute Gängigkeit.
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Im einzelnen kann der in den Spalt einzuführende Hohl- oder Ringkörper
aus einer Federspirale oder Federringen bestehen.
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Zweckmäßig weist die durch das. Gehäuseinnere gebildete Spaltbegrenzung
die Form eines Hohlkegels auf und ist in dem Spalt eine geschlitzte, dem Hohlkegel
gleichsinnige Kegelringfeder eingesetzt..
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Auch ist es möglich, den in den Spalt einzuführenden Hohl- oder Ringkörper
aus in sich elastischem Werkstoff, so elastischem Kunststoff, zu bilden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erdung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in
Verbindung mit der Zeichnung, welche verschiedene
Ausführungsbeispiele der ErFmdung zeigt. In der Zeichnung zeigt im Senkrechtschnitt
Abb. 1 ein Kugelgelenk mit durch eine Spiralfeder oder einzelne Federringe gebildetem
verschlußseitigem Einsatzkörper sowie durch einen Einsatzkörper gebildetem Kugelsitz
auf der Austrittsseite des Kugelzapfens aus dem Gehäuse, Abb.2 die Hälfte eines
Abb.1 entsprechenden Kugelgelenks mit unmittelbar durch das Gehäuse gebildetem Kugelsitz
auf der Austrittsseite des Kugelzapfens aus dem Gehäuse, Abb. 3 die Hälfte eines
Kugelgelenks, bei welchem der verschlußseitige Einsatzkörper aus einer Kegelringfeder
besteht, Abb. 4 ein dem in Abb. 3 gezeigten Gelenk, gleiches Gelenk, bei welchem
der Kugelkopf auf der dem Gehäuseverschluß zugewandten Seite mit einer Kugelschale
versehen ist, Abb. 5 ein Kugelgelenk entsprechend Abb. 4 mit kappenartigem Gehäuseverschluß,
Abb. 6 ein Kugelgelenk, bei welchem eine besondere Federbelastung für den Einsatzkörper
vorgesehen ist, Abb.7 ein Kugelgelenk mit elastischem Einsatzkörper, Abb. 8 ein
Kugelgelenk mit elastischem Einsatzkörper anderer Ausführungsform, Abb. 9 ein Kugelgelenk
mit gleichfalls elastischem Einsatzkörper, Abb. 10 ein Kugelgelenk, bei welchem
der elastische Einsatzkörper eine zusätzliche federnde Anpressung an den Kugelkopf
aufweist, Abb. 11 ein Abb. 10 entsprechendes Kugelgelenk mit einem zweiten elastischen
Einsatzkörper im Bereich der quer zur Zapfenachse durch die Mitte des Kugelkopfes
gelegten Ebene und Abb. 12 ein Kugelgelenk, bei welchem der elastische Einsatzkörper
einen besonderen Führungskörper für den Kugelkopf umschließt.
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Bei allen Ausführungsbeispielen ist das Gelenkgehäuse mit 1 bezeichnet.
Sein Inneres ist von der dem Kugelzapfen 2 abgewandten Seite aus nach der durch
die Mitte des Kugelkopfes 3 quer zur Achse des Kugelzapfens 2 gelegten Ebene erweitert,
wobei ein mehr oder weniger großer Spalt zwischen dem Kugelkopf und dem erweiterten
Gehäuseinneren belassen ist. In diese Erweiterung ist ein sich auseinanderspreizender
Körper als Führungsfläche für den Kugelkopf 3 eingesetzt.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach Abb. 1, 2 und 6 besteht der Einsatzkörper
aus einer Federspirale oder einzelnen Ringen, während bei den Ausführungsbeispielen
nach Abb. 3 4 und 5 als Einsatzkörper eine geschlitzte Kegelringfeder 6 vorgesehen
ist. Die Ausführungsbeispiele nach Abb. 7 bis 12 zeigen Einsatzkörper aus elastischem
Werkstoff. Die verschlußseitige Erweiterung des Gehäuseinneren kann eine geradlinige
Begrenzungsfläche oder auch eine dem Kugelkopf entsprechend gekrümmte Begrenzungsfläche
aufweisen, je nach der Art des verwandten Einsatzkörpers.
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In Abb. 1 ist zur Bildung des Kugelsitzes im Gelenkgehäuse auf der
Austrittsseite des Kugelzapfens 2 aus dem Gehäuse ein Schalenkörper 5 eingesetzt.
Dieser Schalenkörper kann aus Stahl oder auch aus elastischem Werkstoff bestehen.
Die Ausführungsbeispiele nach Abb. 2 bis 6 besitzen auf der Austrittsseite des Kugelzapfens
2 aus dem Gehäuse einen Kugelsitz 7, der unmittelbar durch das Gehäuse gebildet
ist.
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Die Ausführungsbeispiele nach Abb. 1, 2, 3 und 4 weisen als Gehäuseverschluß
eine Blechscheibe 8 auf, welche auf einer- Absetzung 9 an der Gehäuseöffnung aufruht
und durch eine Umbördelung 10 festgelegt ist. Die Blechscheibe 8 ist der Krümmung
des Kugelkopfes entsprechend nach außen gewölbt. Zwischen der Auswölbung und dem
Kugelkopf ist ein Spalt 11 belassen. Ist der verschlußseitige Einsatzkörper verschlissen,
dann besitzt der Kugelkopf auf der Verschlußseite in dem ausgewölbten Verschlußdeckel8
immer noch eine Führung.
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In Abb. 5 ist das Gehäuse durch eine Kappe 41 verschlossen, welche
eine auf den Kugelkopf 3 wirkende Feder 42 enthält. Die Kappe 41 ist durch einen
eingelassenen Federring 43 festgelegt, welcher auf der Fuge zwischen dem Gehäuse
und der Kappe liegt. Durch Zusammendrücken des Ringes mittels geeigneter Werkzeuge
über die Bohrungen 44, von denen drei oder vier gleichmäßig auf den Umfang verteilt
vorgesehen sind, wird die Verriegelung durch den Federring 43 aufgehoben, so daß
sich die Verschlußkappe herausnehmen läßt.
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Das Kugelgelenk nach Abb. 6 weist zwischen dem aus einer Federspirale
oder einzelnen Ringen bestehenden Einsatzkörper ein Zwischenglied in Form eines
Tellers 12 auf, welches dem Kugelkopf entsprechend ausgewölbt ist und einen Spalt
13 gegenüber dem Kugelkopf beläßt. Der Teller 12 wird durch eine zwischen dem Verschlußdeckel15
und dem Teller 12 vorgesehene Feder 14 gegen den Einsatzkörper 4 gedrückt. Bei einem
fortgeschrittenen Verschleiß des Einsatzkörpers 4 führt sich der Kugelkopf auf der
Verschlußseite immer noch in dem Teller 12.
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Abb. 7 und 8 lassen Einsatzkörper 16 erkennen, welche aus elastischem
Werkstoff, so Kunstwerkstoff, insbesondere aus mit Düsocyanaten, vornehmlich Naphthylen-Diisocyanaten,
umgesetztem Glykol-Polyester, bestehen. Letztgenannter Werkstoff besitzt den Vorteil,
daß er eine große Festigkeit und Alterungsbeständigkeit aufweist. Außerdem weist
er eine hohe Abriebfestigkeit auf und kann die Gleitfähigkeit erhöhende Bestandteile
enthalten. Naturgemäß kann auch Gummi od. dgl. zur Bildung des elastischen Einsatzkörpers
verwandt werden. Aus mit Diisocyanaten, vornehmlich Naphthylen-Diisocyanaten umgesetztem
Glykol-Polyester bestehender Werkstoff, kann für alle aus elastischem Werkstoff
gebildeten Teile des Kugelgelenks vorgesehen sein. Der auf der Austrittsseite des
Kugelzapfens 2 aus dem Gehäuse vorgesehene Sitz ist durch einen Schalenring 17 gebildet,
welcher aus starrem Werkstoff, so z. B. Stahl, bestehen kann, jedoch vorzugsweise
aus elastischem Werkstoff besteht. In letztgenanntem Falle kann er einstückig mit
dem verschlußseitigen Hohl- oder Ringkörper sein.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach Abb. 7 und 8 bildet der verschlußseitige
Ring- oder Hohlkörper gleichzeitig auch den Gehäuseverschluß in Form einer Kappe
18. Die Kappe 18 enthält gemäß Abb. 7 .eine auf den Kugelkopf wirkende Feder 19.
In Abb. 8 ist das federnde Mittel, welches auf den Kugelkopf wirkt, unmittelbar
durch die Kappe 18 gebildet, die zu diesem Zweck auf der dem Kugelkopf zugewandten
Seite einen Ansatz 45 mit der Form des Kugelkopfes angepaßter Anlagefläche an letzterem
aufweist. Zur
Erhöhung der Nachgiebigkeit ist die Kappe auf der
Oberseite mit einer Einwölbung 20 in der Mitte versehen.
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In Abb. 9 ist der elastische Einsatzkörper derart geteilt, daß sein
sich in die Gehäuseerweiterung einlegender Teil 21 den Kugelsitz auf der Austrittsseite
des Kugelzapfens 2 aus dem Gehäuse bildet. In die Gehäuseöffnung ist auf der Verschlußseite
und in den Teil 21 ein elastischer Stopfen 22 eingesetzt, welcher mit einer entsprechend
geformten Fläche am Kugelkopf 3 anliegt und eine mittlere Ausnehmung aufweist, in
der sich eine auf den Kugelkopf wirkende Feder 23 befindet. Als Widerlager für die
Feder 23 und den Stopfen 22 ist eine Scheibe 24 vorgesehen. Um den Stopfen
22 ist ein Federring 25 gelegt, der den Stopfen nach innen zieht.
Der den Kugelsitz bildende Einsatzkörper kann einstückig oder auch unterteilt sein.
Das gleiche gilt für den Stopfen 22, welcher geteilt wiedergegeben ist.
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Gemäß Abb. 10 und 11 besteht der verschlußseitig eingesetzte Hohl-
oder Ringkörper aus einem Ring 26. In Abb. 10 ist im Grund der den Ring aufnehmenden
Erweiterung ein geschlitzter Federring 27 vorgesehen, auf welchen der Einsatzkörper
26 wirkt. An Stelle des Federringes können auch Kugeln vorgesehen sein. Der Einsatzkörper
26 besitzt eine sich in die verschlußseitige Gehäusebohrung erstreckende Verlängerung
28. Diese Verlängerung ist am oberen Rand zur Aufnahme einer Feder 29 im Durchmesser
abgesetzt. In der Mittenausnehmung des Einsatzkörpers 26, 28 ist eine zweite Feder
30 vorgesehen, welche gegebenenfalls über eine Schale 31 auf den Kugelkopf 3 wirkt.
Zwischen dem Einsatzkörper und der Schale 31 ist ein Spalt 32 belassen. Der aus
einer Scheibe 33 bestehende Gehäusedeckel ist topfartig ausgebildet. Gegen seinen
Boden liegen die Verlängerung 28 und die Feder 30 an, während die
Feder 29
sich am Topfrand abstützt.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 11 unterscheidet sich dadurch im
wesentlichen von dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 10, daß die Erweiterung des Gehäuseinneren
sich bis über die quer zum Kugelzapfen 2 durch die Mitte des Kugelkopfes 3 gelegte
Ebene erstreckt und in ihrem dem Austritt des Kugelzapfens 2 aus dem Gehäuse zugewandten
Teil einen elastischen Ring 34 enthält, über welchem der Federring oder die Kugeln
27 angeordnet sind.
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Das Kugelgelenk nach Abb. 12 weist einen eingesetzten Ring oder Hohlkörper
35 in Form einer Ausfütterung auf, in welcher auf der dem Kugelkopf zugewandten
Seite ein geschlitzter Federring oder Kugeln 36 vorgesehen sind, welche durch die
Ausfütterung, die aus elastischem Werkstoff besteht, an den Kugelkopf angedrückt
werden. In der verschlußseitigen Gehäuseöffnung ist als Widerlager für den Kugelkopf
ein topfförmiger Körper 37, vorzugsweise aus Blech, vorgesehen, dessen Öffnung dem
Kugelkopf abgewandt und dessen Boden dem Kugelkopf entsprechend eingewölbt ist.
Der topfartige Körper besitzt Spiel in der Gehäusebohrung und enthält eine Feder
38, welche sich gegen die Deckelscheibe 39 abstützt und den Topf mit seinem Boden
gegen den Kugelkopf drückt.
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Die Ausführungsbeispiele nach Abb. 10 und 11 zeigen Anordnungen, bei
welchen der elastische Einsatzkörper oberhalb der durch die Kugelmitte quer zur
Zapfenachse gelegten Ebene auf den Kugelkopf wirkt, so daß der Kugelkopf sowohl
in senkrechter als auch in waagerechter Richtung kraftschlüssig im Gehäuse festgelegt
ist.
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Wie die Ausführungsbeispiele erkennen lassen, kann der Kugelkopf auf
der Gehäuseverschlußseite mit einer Kugelschale, welche beispielsweise aus besonders
verschleißfestem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften besteht, versehen sein.
Hierbei kann der der Gehäuseverschlußseite zugewandte Kugelteil um die Stärke der
Schale auf einen geringeren Durchmesser abgesetzt sein. Eine solche Schale bietet
den Vorteil, daß sie infolge ihrer guten Gleiteigenschaften eine Drehung des Gehäuses
gegenüber dem Kugelkopf oder umgekehrt nicht hemmt.
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Auch die Schale für den Kugelkopf läßt sich aus elastischem Werkstoff
bilden, welchem gegebenenfalls ein besonderes Gleitmittel zugesetzt ist. Ebenso
ist es möglich, bei aus einzelnen Ringen bestehendem Hohl-oder Ringkörper die Ringe
aus elastischem Werkstoff, dessen Gleitfähigkeit durch geeignete Zusätze erhöht
sein kann, zu bilden.
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Die den Kugelzapfen im Gehäuse lagernden Teile können auch aus Polyurethan
gegebenenfalls mit die Gleitfähigkeit erhöhenden Zusätzen bestehen.