DE3527870A1 - Nachgiebige kugelgelenkanordnung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

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Nachgiebige Kugelgelenkanordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft Universalgelenke und insbesondere Kugelgelenkanordnungen in nachgiebiger Ausführung zur Anwendung in Kraftfahrzeug-Aufhängungen, -Lenkungsgelenken und ähnlichen Anwendungen, bei denen beträchtliche Schwingungs- und Stoßbelastungen aufgenommen werden müssen. Die Erfindung erstreckt sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Kugelgelenkanordnungen.

Es ist eine Vielzahl von Konstruktionen für die oben beschriebenen Anwendungen bekannt, z.B. Konstruktionen, wie sie in den US-Patenten 2,328,330 (Edington), 2,970,853 (Baker) and 3,495,858 (Kindel) beschrieben und beansprucht sind. Solche Konstruktionen gleichen sich mehr oder weniger insofern, als der Kugelkopf eines Kugelzapfens mit einer Buchse oder Buchsen aus Gummi oder ähnlichem Werkstoff versehen sind, um nachgiebig in einem Gehäuse oder einem Buchsenteil aufgenommen zu werden. Die Gummibuchse oder -büchsen sollen Schwingungen oder Stöße auffangen, die im Betrieb auf die Gelenke ausgeübt werden.

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Ein den oben beschriebenen konventionellen Gummibuchsengelenken anhaftender, gemeinsamer Nachteil besteht darin, daß der Kugelzapfen und das Buchsenteil unter Zugbelastung sich relativ zueinander aufgrund der leichten elastischen Verformung der Buchse oder Buchsen verschieben können. Die relative Verlagerung von Kugelzapfen und Buchsenteil unter Drucklast und seitlicher Last sind ebenfalls unerwünscht groß. Diese Schwächen der bekannten Vorrichtungen führten zu geringer kommerzieller Akzeptanz in nur sehr begrenzten Anwendungsfeldern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher und für die Praxis geeigneter Weise bei einer Kugelgelenkanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art die relative Verlagerung von Kugelzapfen und Gelenkgehäuse in verschiedenen Richtungen zu beschränken.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ragt ein Kugelzapfen durch das offene Ende eines Gelenkgehäuses. Der Kugelzapfen hat einen Abschnitt großen Durchmessers, der in dem Gehäuse aufgenommen ist und eine Ringschulter um den Zapfen herum bildet. Ferner ist in dem Gehäuse eine Schale aufgenommen, die als Kugelsegment gestaltet ist und koaxial und lose den Kugelzapfen umgibt. Die Schale weist an ihrem einen axialen Ende einen nach innen abgebogenen Ringrand auf, welcher in axialer Richtung des Kugelzapfens gesehen gegenüber der Ringschulter des Kugelzapfens angeordnet ist. Kugelzapfen und Schale sind in der oben beschriebenen Anordnung miteinander über eine einstückige Buchse aus einem Elastomer oder einem ähnlichen Werkstoff verbunden, welche nicht nur den Raum zwischen dem Kug,elzapfen und der Schale, sondern auch den Spalt

zwischen der Ringschulter am Kugelzapfen und dem nach innen abgebogenen Ringrand der Schale ausfüllt. Ferner ist im Gelenkgehäuse ein Lager zum unterstützen des Kugelzapfens vorgesehen, um eine Winkelverlagerung des Kugelzapfens relativ zum Gelenkgehäuse zu gestatten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kugelgelenkanordnung der beschriebenen Konstruktion vorgesehen. Das Verfahren umfaßt das Formen der einstückigen Buchse an Ort und Stelle zwischen dem Kugelzapfen und der Hülse, wobei diese beiden Teile im oben beschriebenen Zustand relativ zueinander in einer Formmaschine gehalten werden. Ein Elastomer wird in den Zwischenraum zwischen dem Kugelzapfen und der Schale sowie in den Spalt zwischen der Kugelzapfenschulter und dem Schalenringrand eingefüllt. Nachdem diese Teile somit durch die Elastomerbuchse verbunden sind, können Kugelzapfen und Schale zusammen mit dem Lager an Ort und Stelle mit dem Gehäuse montiert werden.

Ein wichtiges Merkmal der Kugelanordnung nach der Erfindung besteht in dem Ausfüllen des Spaltes zwisehen der Ringschulter am Kugelzapfen und dem Ringrand an der Schale, wobei diese beiden Teile in Axialrichtung gesehen des Gelenkes einander gegenüberstehen, mit einem Teil der einstückigen Elastomerbuchse. Dies führt zu einer merklichen Verringerung der axialen Verlagerung des Kugelzapfens relativ zum Gelenkgehäuse unter Zugbelastung. Da ferner der nach innen gebogene Ringrand der Schale mit seinem Innenrand sehr nahe dem Umfang des Kugelzapfens zu liegen kommt, wird auch die relative seitliche Verlagerung des Kugelzapfens und des Gelenkgehäuses vermindert. Diese Ergebnisse werden darüberhinaus erzielt, ohne daß die gewünschten Gelenkeigenschaften hinsichtlich

Schwingungs- und Stoßdämpfung in irgendeiner Weise verschlechtert werden.

Es ist ferner von Vorteil, daß die Gelenkanordnung nach der Erfindung sehr einfach und leicht herstellbar ist. Der Kugelzapfen selbst braucht nicht eine besonders aufwendige Gestalt zu haben; lediglich die Schale muß an ihrem einen Ende oder beiden Enden nach einwärts abgebogen werden, um den Ringrand zu schaffen. Die Gelenkanordnung gemäß der Erfindung kann sehr viel einfacher und billiger hergestellt werden als Gelenkanordnungen mit komplizierten Kugelzapfengestaltungen.

Vorzugsweise sollte mindestens derjenige Abschnitt der Elastomerbuchse, welcher den Spalt zwischen der Ringschulter des Kugelzapfens und dem Ringrand der Schale ausfüllt, in axialer Richtung des Kugelzapfens gesehen vorkomprimiert werden. Der Grund hierfür ist, daß diese Teile der Buchse dem zusätzlichen Zweck zur Aufnahme von Verschleiß dienen und somit Lose bei Verschleiß der Gelenkanordnung im Gebrauch vermieden ist. Der fragliche Buchsenabschnitt kann leicht vorbelastet werden, indem Kugelzapfen und Schale nach dem Einfüllen des Elastomers axial zueinander bewegt werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Kugelgelenkanordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht des Kugelzapfens der Kugelgelenkanordnung nach Fig. 1 mit seiner Ausrichtung

gegenüber der in Phantom-Darstellung gezeichneten Schale;

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 mit dem Unterschied, daß die linke Hälfte der Kugelgelenkanordnung im Normalzustand und die rechte Hälfte unter Zugbelastung dargestellt sind, um das Maß der axialen Verlagerung des Kugelzapfens relativ zum Gelenkgehäuse unter Zugbelastung deutlich zu machen;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Formmaschine zur Anwendung bei der Herstellung der Kugelgelenkanordnung nach den Figuren 1 bis 3, wobei die Maschine zusammen mit dem Kugelzapfen

und der Schale der Gelenkanordnung in einer Position zum Formen der diese Teile verbindenden einstückigen Buchse dargestellt ist;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Presse,

die auch zur Herstellung der Kugelgelenkanordnung nach den Figuren 1 bis 3 verwendet werden kann;

Fig. 6 einen axialen Schnitt durch eine alternative Ausführung einer Kugelgelenkanordnung gemäß der Erfindung, und

Fig. 7 einen Axialschnitt durch eine weiter abgewandel te Ausführungsform einer Kugelgelenkanordnung nach der Erfindung.

Die Erfindung sei nun anhand der Kugelgelenkanordnung 10 nach Fig. 1 beschrieben, welche eine erste vorteilhafte Ausführung der Erfindung darstellt. Die gezeigte, im Betrieb einer Zugbelastung auszusetzende Kugelgelenkanordnung 10 umfaßt ein Gelenkgehäuse 12 und einen Kugelzapfen 14, die miteinander zu einer relativen Winkelverlagerung zueinander gekuppelt sind, wie im folgenden noch detailliert beschrieben ist. Das Gelenkgehäuse 12 hat die Gestalt eines starren Hohlzylinders mit einer Öffnung 16 an einem Ende und einer Verschlußplatte 18, welche das andere Ende verschließt. Die Öffnung 16, durch welche sich der Kugelzapfen 14 in das Gelenkgehäuse 12 hinein erstreckt, ist abgeschrägt, um einen größeren Winkelbereich für die Relativbewegung des Kugelzapfens bezüglich dem Gelenkgehäuse zu erlauben.

Der Kugelzapfen 14 hat einen Abschnitt großen Durchmessers, der hier als kugelsegmentförmiger Kopf 20 ausgebildet ist, an seinem äußersten, im Gelenkgehäuse 12 aufgenommenen Ende. Der Kopf 20 hat eine ebene Ringschulter 22, die rechtwinklig zur Achse des Kugelzapfens 14 steht und zur Öffnung 16 des Gelenkgehäuses 12 hinweist.

Der Abschnitt des Kugelzapfens 14, der im Gelenkgehäuse 12 aufgenommen ist, ist von einer konzentrischen Schale 24 aus Blech umgeben, die als von zwei parallelen Ebenen begrenztes Kugelsegment gestaltet ist. Die Schale 24 hat einen nach innen abgebogenen Ringrand 26 an einem Ende, der zur Verschlußplatte 18 hin weist. Der Ringrand 26 der Schale 24 steht der Ringschulter 22 des Kugelzapfens 14 gegenüber und hat davon in Axialrichtung der Kugelgelenkanordnung 10 gesehen einen Abstand. Der Innendurchmesser des Ringrandes 26 ist größer als der Außendurchmesser

des Kugelzapfens 14, so daß der Ringrand außer Kontakt mit dem Umfang des Kugelzapfens, gleichwohl nahe diesem Umfang angeordnet ist. Das andere Ende der Schale 24 umgibt den Kugelzapfen 14 in gleicher Weise mit einem Spiel.

! Eine einstückige Buchse 28 aus einem Elastomer füllt

den gesamten Zwischenraum zwischen dem Kugelzapfen ϊ 14 und der Schale 24 wie auch den Spalt zwischen

10 der Ringschulter 22 des Kugelzapfens und dem Ringrand 26 der Schale aus. Bezugszeichen 30 bezeichnet den-

• jenigen Teil der Elastomerbuchse 28, welcher den

'■ Raum zwischen der Ringschulter 22 und dem Ringrand

. 26 ausfüllt. Ein Kunststofflager 32 ist im Gelenkge-

häuse 12 aufgenommen, so daß es nahezu vollständig den Kopf 20 des Kugelzapfens und die Schale 24 in Gleitkontakt mit dieser umschließt derart, daß es eine Winkelbewegung des Kugelzapfens 14 relativ zum Gelenkgehäuse 12 gestattet.
20

Vorzugsweise sind mindestens der Buchsenabschnitt 30 zwischen der Ringschulter 22 und dem Ringrand 26 zum Erzielen optimaler Betriebseigenschaften der

·■ Gelenkanordnung 10 vorkomprimiert. Fig. 2, in welcher

t 25 nur der Kugelzapfen 14 und die Schale 24 der Gelenkanordnung 10 dargestellt ist, verdeutlicht die Vorkompression des Buchsenabschnittes 30. Die Buchse 28 wird zwischen dem Kugelzapfen 14 und der Schale 24 wie im folgenden erläutert an Ort und Stelle geformt. aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Kopf 20 des Kugelzapfens und die Schale 24 wie komplementäre Segmente einer Kugel gestaltet sind. Vor und während dem Formvorgang der Buchse 28 sind der geometrische Mittelpunkt 01 der kugelsegmentförmigen Schale 24 und der geometrische Mittelpunkt 02 des kugelsegmentförmigen Kopfes 20 in axialer Richtung des Kugelzapfens 14 zueinander versetzt. Der Mittelpunkt 01 ist vom Mittel-

punkt 02 in Richtung vom Kopf 20 weg verlagert. Der Mittelpunkt 01 muß mit dem Mittelpunkt 02 zusammenfallend bei Montage des Kugelzapfens 14 und der Schale 24 im Gelenkgehäuse 12 bei Vollendung des Formvorganges der Buchse 28 gebracht werden. Der Buchsenabschnitt 30 kann dann in einem Ausmaß komprimiert werden, das von der anfänglichen Verlagerung L des Mittelpunktes 01 bezüglich des Mittelpunktes 02 abhängt.

Im Betrieb der Kugelgelenkanordnung 10 des beschriebenen Aufbaus erzeugen die Gleitflächen des Lagers 32 der Schale 24 einen Verschleiß, so daß die Gelenkanordnung eine Lose entwickelt. Jedoch nimmt der vorkomprimierte Buchsenabschnitt 30 einen solchen Verschleiß auf, indem er eine Verlagerung der Schale 24 vom Kopf 20 des Kugelzapfens weg erzeugt und somit die Lose auf ein Minimum reduziert.

wie ferner aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Verlagerung D des Kugelzapfens 14 vom Gelenkgehäuse 12 unter Zugbelastung T viel kleiner als diejenige der vergleichbaren Gelenkanordnung nach dem Stand der Technik. Dies ist auch dadurch begründet, daß der vorgespannte Buchsenabschnitt 30 zwischen der Schulter 22 des Kugelzapfens und dem Ringrand 26 der Schale eingeklemmt ist. Bei einer Querbelastung wird die seitliche Verlagerung des Kugelzapfens 14 minimiert, weil die Innenkante des Ringrandes 26 der Schale nahe am Schaftabschnitt des Kugelzapfens 14 vermittels der einstückigen Buchse 28 gehalten wird.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine Formmaschine 34, welche zum Formen der einstückigen Elastomer-Buchse 28 an Ort und Stelle zwischen dem Kugelzapfen 14 und der Schale 24 gemäß dem Verfahren nach der Erfindung geeignet ist. Eiese Figur zeigt den Kugelzapfen

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14 und die Schale 24 aufgenommen in Formhohlräumen 36 zweier Formhälften 38 und 40. Sowohl der Kugelzapfen 14 als auch die Schale 24 können in allgemein üblicher Weise vorgefertigt sein. Zum Beispiel kann der Kugelzapfen 14 geschmiedet sein, worauf das Gewinde nachträglich geschnitten wird. Die Schale 24 kann durch plastische Verformung einer angemessenen Länge eines Metallrohres in die beschriebene kugelsegmentförmige Gestalt geformt werden. Ein Ende des so verformten Rohres kann zur Bildung des Ringrandes 26 rechtwinklig zur Rohrachse verformt werden.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Kugelzapfen 14 mit seinem kugelsegmentförmigen Kopf 20 am Boden des unteren Formhohlraumes 40 durch die Kraft einer Druckfeder 42 gehalten ist, die über einen Rückhalter 44 auf den Kugelzapfen aufgebracht wird. Die Schale 24 ist in Anlage an einem passenden Kugelsegment-Abschnitt der Formhohlräume 36 gehalten, die durch die beiden Formhälften 38 und 40 gebildet sind. Die Relativlagen von Kugelzapfen 14 und Schale 24 entsprechen den anhand von Fig. 1 beschriebenen Lagen. Wie anhand der Fig. 2 erläutert wurde, ist der Mittelpunkt 01 der Schale 24 um den Abstand L gegenüber dem Mittelpunkt 02 des Kopfes 20 des Kugelzapfens in Richtung vom Kopf weg verlagert.

über Eingießkanäle 46 wird ein Elastomer im flüssigen Zustand in die Formhohlräume eingefüllt, wodurch der Raum 48 zwischen dem Kugelzapfen 14 und der Schale 24 sowie der Spalt 50 zwischen dem Kopf 20 und dem Ringrand 26 ausgefüllt werden. Daraufhin wird das Formteil vulkanisiert und darüberhinaus Kugelzapfen 14 und Schale 24 durch Backen oder Zementieren fest

miteinander verbunden, wodurch die einstückige Elastonierhülse 28 unlösbar mit dem Kugelzapfen und der Schale verbunden wird.

Darauf wird die Anordnung aus Kugelzapfen und Schale in das Kunststofflager 32 eingesetzt, und diese Teile werden gemeinsam im Gelenkgehäuse 12 über das durch die Verschlußplatte 18 abzuschließende Ende eingesetzt. Beim Montieren der Anordnung aus Kugelzapfen und Schale werden die Relativstellungen von Kugelzapfen 14 und Schale 24 zueinander in axialer Richtung so korrigiert, daß der Schalenmittelpunkt 01 mit dem Kugelzapfenkopf-Mittelpunkt 02 zusammenfällt, wodurch eine Vorkomprimierung des Buchsenabschnittes 30 zwischen der Ringschulter 22 des Kugelzapfens und dem Ringrand 26 der Schale stattfindet. Die Herstellung der Gelenkanordnung 10 wird durch Montieren der Verschlußplatte 18 im entsprechenden Ende des Gehäuse 12 und durch Befestigen derselben durch Bördein oder Festklemmen in anderer Weise des Endes des Gelenkgehäuses über die Außenkanten der Platte abgeschlossen.

Fig. 5 zeigt ein leicht abgewandeltes Verfahren zum Herstellen der Kugelgelenkanordnung 10 gemäß den Figuren 1 bis 3. Bezugszahl 52 bezeichnet in dieser Figur eine Presse zum Formen der kugelsegmentförmigen Schale 24 an Ort und Stelle auf dem Kugelzapfen 14. Die Schale 24 ist hier als im wesentlichen rohrförmiger Vorformling 24· dargestellt, wobei nur dessen unterer Endabschnitt abgerundet und mit dem nach innen gebogenen Ringkragen 26 versehen ist. Dieser Schalenvorformling 24' und der Kugelzapfen 14 werden zusammen mit der Elastomerbuchse 28, die schon vorgeformt und zwischen diesen beiden Teilen vulkanisiert ist, in einen Hohlraum 54 einer Formplatte 56 der Presse 52 eingelegt.

Ein Stempel 58 mit kugelsegmentförmigem Hohlraum 60 wird auf die Form 56 abgesenkt, um den nach^oben weisenden Abschnitt des Vorformlings 24· in die gewünschte Kugelgestalt zu bringen und gleichzeitig eine Vorkompriinierung der Elastomerbuchse 28 zu erzielen. Das Maß der Vorkompression hängt von der anfänglichen Größe der Buchse 28 ab.

In Fig. 6 ist eine geringfügige Abwandlung der Kugelgelenkanordnung 10 nach den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Die insgesamt mit 110 bezeichnete abgewandelte Anordnung hat ein Kunststofflager 132, welches nur mit dem Kopf 20 des Kugelzapfens 114 sowie mit einem benachbarten Abschnitt der Schale 124 in Gleitkontakt steht, so daß diese Schale direkten Gleitkontakt mit dem Gelenkgehäuse 12 an und benachbart dessen offenen Endes hat. Anders als die Schale 24 der Gelenkanordnung 10, welche aus Metall bestand, ist die Schale 124 aus einem verschleißarmen, hochfesten Kunststoff, vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, geformt. Die Gelenkanordnung 110 unterscheidet sich ferner von der vorher beschriebenen Gelenkanordnung insofern, als die Verschlußplatte 118 in Nuten 62 im Gehäuse 12 eingepreßt ist. Andere Details der Ausgestaltung der Gelenkanordnung 110 können so ausgeführt sein wie bei der Gelenkanordnung 10. Die Gelenkanordnung 110 kann im wesentlichen im gleichen Verfahren wie die Gelenkanordnung 10 mit Ausnahme der Formung der Schale 124 aus Kunststoff gefertigt werden.

Die in Fig. 7 dargestellte Gelenkanordnung nach der Erfindung ist zur Anwendung an ein Zug- bzw. Spurstangenende eines Kraftfahrzeug-Lenkungsgestänges bestimmt, wobei die Gelenkanordnung sowohl eine Zug-

als auch eine Druckbelastung aushalten können muß. Die Schale dieser Gelenkanordnung 210 ist in ein Paar Hälften 224a und 224b längs einer normal zur Achse der Gelenkanordnung verlaufenden Ebene aufgeteilt. Wie bei den vorangehenden Ausführungen bilden jedoch die Paare von Schalenhälften 224a und 224b gemeinsam ein Kugelsegment, das von zwei parallelen Ebenen eingegrenzt ist. Die obere Schalenhälfte 224a schließt die Öffnung 16 in einem Gelenkgehäuse 212 ab, das einstückig mit der Zugstange bzw. Spurstange 64 ist. Dieses Schalenende hat einen nach innen gebogenen Ringrand 226a an seinem oberen axialen Ende. Die untere Schalenhälfte 224b ist ebenfalls mit einem nach innen gebogenen Ringrand 226b an seinem Ende versehen, das zur Verschlußplatte 18 des Gelenkgehäuses 212 hinweist.

Der Kugelzapfen 214 dieser Gelenkanordnung 210 weist den Abschnitt mit großem Durchmesser in Gestalt einer Umfangsrippe 220 auf, die mit Abstand von dem äußersten Ende des Kugelzapfens und benachbart der öffnung 16 des Gelenkgehäuses 212 angeordnet ist. Die Umfangsrippe 220 bildet eine Ringschulter 222a, welche zur Gehäuseöffnung 16 hinweist und gegenüber dem Ringrand 226a der oberen Schalenhälfte 224a steht. Der Kugelzapfen 214 hat einen Ansatz 66 kleineren Durchmessers, der von dem Stirnende zur Verschlußplatte 18 des Gelenkgehäuses 212 hinragt und ümfangsspiel zum Ringrand 226b der unteren Schalenhälfte 224b hat. Der Ansatz 66 schafft eine weitere Ringschulter 222b am oder benachbart dem Ende des Kugelzapfens 214. Diese Ringscbulter 222b ist entgegengesetzt und axial im Abstand vom Ringrand 226b der unteren Schalenhälfte 224b angeordnet.

Der gesamte Zwischenraum zwischen dem Kugelzapfen 214 und dem Paar Schalenhälften 224a und 224b wie auch die Spalte zwischen der Schulter 222a und dem Ringrand 226a sowie zwischen der Schulter 222b und dem unteren Ringrand 226b ist von einer einstückigen Elastomerbuchse 228 ausgefüllt. Diejenigen Abschnitte 230a und 230b der 3uchse 228, welche die Spalte zwischen den Schultern 222a und 222b sowie den Schalenringrändern 226a und 226b ausfüllen, sind axial bezüglieh des Kugelzapfens 214 bei der Montage dieser Lenkanordnung 210 vorkomprimiert. Das Kunststofflager 232 schließt das Kugelende des Kugelzapfens 214 nahezu vollständig ein.

Es ist nun deutlich, daß die Gelenkanordnung 210 Schwingungen und Stöße sowohl unter axialer Druckais auch unter axialer Zugbelastung mit minimaler Verlagerung des Kugelzapfens 214 relativ zum Gelenkgehäuse 212 aufnehmen kann. Diese Gelenkanordnung 210 kann ebenfalls mit im wesentlichen dem gleichen Verfahren wie die Gelenkanordnung 10 nach den Figuren 1 bis 3 hergestellt werden.

Selbstverständlich sind verschiedene Abwandlungen hinsichtlich Form, Einzelheiten, Anordnung und Dimensionierung der Teile der gezeigten Gelenkanordnungen 10, 110 und 210 möglich, und ebenso Abwandlungen bei dem beschriebenen speziellen Verfahren zur Herstellung, ohne daß dadurch der Rahmen dieser Erfindung verlassen wird. Z.B. kann die Verschlußplatte des Gelenkgehäuses weggelassen sein, um das andere Ende des Gehäuses offen zu haben, und ein weiterer Zapfen kann durch das andere Ende koaxial und in Richtung entgegengesetzt zum Kugelzapfen sich erstrecken.

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Claims (15)

Patentansprüche

1. Nachgiebige Kugelgelenkanordnung, bei der ein Kugelzapfen (14; 114; 214) in ein Gelenkgehäuse (12; 212) durch eine Öffnung (16) an einem Ende des Gehäuses hineinragt und von einem Lager (32; 132; 232) relativ zum Gelenkgehäuse zu einer Winkelverlagerung unterstützt ist, und wobei eine kugelsegmentformige Schale (24; 124; 224a, 224b) den Kugelzapfen innerhalb des Gehäuses koaxial umgibt und mit dem Kugelzapfen über eine einstückige Elastomerbuchse (28; 228) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Kugelzapfen einen Abschnitt (20; 220) großen Durchmessers hat, der innerhalb des Gehäuses liegt und eine Ringschulter (22; 222a, 222b) an dessen einem axialen Ende bildet, daß die Schale einen nach innen abgebogenen Ringrand

(26; 226a, 226b) an ihrem einen axialen Ende gegenüberliegend der Ringschulter am Kugelzapfen aufweist und daß die einstückige Elastomerbuchse einen Spalt (50) zwischen der Ringschulter des Kugelzapfens und dem Ringrand der Schale ausfüllt.

2. Kugelgelenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß derjenige Abschnitt (30; 230a, 230b) der Elastomerbuchse (28; 228), welcher den Spalt (50) zwischen der Ringschulter (22; 222a; 222b) des Kugelzapfens (14; 114; 214) und dem Ringrand (26; 226a, 226b) der Schale (24; 124; 224a, 224b) ausfüllt, in axialer Richtung des Kugelzapfens vorkomprimiert ist.

3. Kugelgelenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Abschnitt der Elastomerbuchse (28), welcher den Raum zwischen dem Kugelzapfen (14) und der Schale (24) ausfüllt, vorkomprimiert ist.

4. Kugelgelenkanordnung nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschulter (22; 222a, 222b) des Kugelzapfens (14; 114; 214) und der Ringrand (26; 226a, 226b) der Schale (24; 124; 224a, 224b) beide rechtwinklig zur Achse des Kugelzapfens liegen.
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5. Kugelgelenkanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt großen Durchmessers des Kugelzapfens die Gestalt eines kugelsegmentförmigen Kopfes (20) am Ende des Kugelzapfens (14; 114) hat und an dem Ende entgegengesetzt zu

dem die öffnung aufweisenden Ende des Gelenkgehäuses (12) gehalten ist.

6. Kugelgelenkanordnung nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, daß die Ringschulter (22) des Kugelzapfens (14; 114) zum offenen Ende des Gehäuses (12) hinweist und daß der Ringrand (26) an demjenigen axialen Ende der Schale (24; 124) angeformt ist, welches zum anderen Ende des Gehäuses hinweist.

7. Kugelgelenkanordnung nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt großen Durchmessers des Kugelzapfens (214) die Gestalt einer Umfangsrippe (220) am Kugelzapfen aufweist.

8. Kugelgelenkanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzei chnet, daß die Umfangsrippe (220) des Kugelzapfens (214) benachbart dem offenen Ende des Gehäuses (212) angeordnet ist, wobei die Ringschulter (222a) zum offenen Ende des Gehäuses hinweist, und daß der Ringrand (226a) an demjenigen axialen Ende der Schale (224a, 224b) angeformt ist, welches zum offenen Ende des Gehäuses hinweist.

9. Kugelgelenkanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Kugelzapfen (214) eine zweite Ringschulter (222b) benachbart demjenigen Ende des Gelenkgehäuses (212) aufweist, das entgegengesetzt dem die öffnung aufweisenden Ende des Gelenkgehäuses angeordnet ist, daß die Schale (224b) einen zweiten nach innen abgebogenen Ringrand (226b) an ihrem anderen axialen

Ende und gegenüberliegend der zweiten Ringschulter des Kugelzapfens aufweist, und daß die einstückige Elastomerbuchse ferner den Spalt (230b) zwischen der zweiten Ringschulter des Kugelzapfens und dem zweiten Ringrand der Schale ausfüllt.

10. Kugelgelenkanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Abschnitte (230a, 230b) der Elastomerbuchse (228), welche die Spalte zwischen der ersten Ringschulter (222a) des Kugelzapfens (214) und dem ersten Ringrand (226a) der Schale (224a) sowie zwischen der zweiten Ringschulter (222b) des Kugelzapfens und dem zweiten Ringrand (226b) der Schale (224b) ausfüllen, in axialer Richtung des Kugelzapfens vorkomprimiert sind.

11. Kugelgelenkanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale in ein Paar Halbschalen (224a, 224b) längs einer normal zur Achse des Kugelzapfens (214) liegenden Teilungsebene unterteilt ist.

12. Verfahren zum Herstellen einer nachgiebigen Kugelgelenkanordnung, gekennzeichnet durch Vorsehen eines Kugelzapfens mit einem Abschnitt großen Durchmessers, der an seinem einen Ende eine Schulter hat; Vorsehen einer hohlen Schale mit einem nach innen abgebogenen Ringrand an ihrem einen Ende; Halten des Kugelzapfens und der Schale in vorbestimmten Positionen zueinander, so daß der Kugelzapfen von der Schale koaxial mit einem Abstand dazwischen angeordnet wird, wobei die Ringschulter des Kugelzapfens gegenüber und mit Abstand vom Ringrand der Schale

f in axialer Richtung des Kugelzapfens gesehen liegt; Einfüllen eines Elastomers in den Raum zwischen dem Kugelzapfen und der Schale und in einen Spalt zwischen der Ringschulter des Kugel-Zapfens und dem Ringrand der Schale, wodurch eine einstückige Elastomerbuchse geschaffen wird, die den Kugelzapfen mit der Schale zu einer Einheit verbindet; und Positionieren und Montieren der miteinander vereinigten Teile Kugelzapfen und Schale in einem Lager im Gelenkgehäuse zum unterstützen des Kugelzapfens so, daß eine Winkelverlagerung des Kugelzapfens relativ zum Gelenkgehäuse ermöglicht ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Montieren des Kugelzapfens und der Schale im Gelenkgehäuse der Kugelzapfen und die Schale relativ zueinander axial verlagert werden, um denjenigen Abschnitt der Elastomerbuchse, welcher den Spalt zwischen der Ringschulter des Kugelzapfens und dem Ringrand der Schale ausfüllt, vorzukomprimieren.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Abschnitt großen Durchmessers des Kugelzapfens und die Schale als komplementäre Segmente einer Kugel ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die geometrischen Mittelpunkte (01, 02) des Abschnittes großen Durchmessers des Kugelzapfens und der Schale relativ zueinander in axialer Richtung des Kugelzapfens verlagert werden, wenn das Elastomer dazwischen eingefüllt wird, und daß die geometrischen Mittelpunkte des Abschnittes großen Durchmessers des Kugelzap-

fens und der Schale nach der Schaffung der Elastomerbuchse miteinander in Deckung gebracht werden, wodurch derjenige Abschnitt der Elastomerbuchse, welcher den Spalt zwischen der Ringschulter des Kugelzapfens und dem Ringrand der Schale ausfüllt, vorkomprimiert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Schale beim Einfüllen des Elastomers zwischen den Kugelzapfen und die Kugelschale im wesentlichen rohrförmige Gestalt hat und daß die Schale in die Form eines Kugelsegmentes nach dem Einfüllen des Elastomers gebracht wird, um dadurch die Elastomerbuchse vorzukomprimieren.