DE69507997T2

DE69507997T2 - Nicht schwingendes Gelenk

Info

Publication number: DE69507997T2
Application number: DE69507997T
Authority: DE
Inventors: Garth Delta Ohio 43515 Maughan
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2015-07-21
Also published as: AU684182B2; US5607249A; EP0693413A1; CA2154210A1; DE69507997D1; BR9503384A; CA2154210C; AU2507195A; EP0693413B1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit nichtoszillierenden Kugelgelenkverbindungen mit begrenztem endseitigen Spiel in Längrichtung oder Radialrichtung.
Nichtoszillierende Gelenkverbindungen werden bei vielen Anwendungsgebieten eingesetzt, welche Lenkhebel von Lenkverbindungen bei Kraftfahrzeugen umfassen. Derartige Gelenke umfassen typischerweise ein zylindrisches Gehäuseteil, welches derart beschaffen und ausgelegt ist, daß ein Lager zusammen mit einem Abschnitt des Ansatzbolzens aufgenommen werden kann. Das Lager reduziert die Größe der Reibung zwischen dem Gehäuse und dem Ansatzbolzen und häufig ist die Auslegung derart getroffen, daß man einen Verschleißausgleich zwischen dem Ansatz und den Gehäuseteilen verwirklicht.
Derartige Gelenke haben mehrere Nachteile. In typischer Weise muß der Ansatzkopf in das Lager gedrückt werden und/oder das Lager wird in die Aufnahme gedrückt. Extrem enge Toleranzen sind erforderlich. Selbst beim Einhalten derartiger Toleranzen können einige Lager bei dem Zusammenbau brechen, insbesondere dann, wenn sehr starre, steife, unelastische Materialien eingesetzt werden. Um das Brechen zu reduzieren, werden häufig schwere Materialien zusammen mit Schlitzen in dem Lager selbst eingesetzt. Die Lastverteilung bei derartigen geschlitzten Lagern führt typischerweise zu einem unerwünschten Verschleiß zwischen den verschiedenen Komponenten. Ferner sind die Lager derartiger Verbindungen nur für einen begrenzten Verschleiß ausgelegt, was zu einem Versagen des Gelenks führen kann, wenn das Ansatzkopf- Drehmoment kleiner wird und das axiale Endspiel größer wird.
In US-A-1 985 781 ist eine Kugelgelenkverbindung nach dem einleitenden Teil des Anspruches 1 beschrieben.
Nach der Erfindung wird ein nichtoszillierendes Kugelgelenk bereitgestellt, dessen Merkmale im Patentanspruch 1 angegeben sind.
Eine nichtoszillierende Kugelgelenkverbindung gemäß den bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung umfaßt einen halbstarren, zweiteiligen oder dreiteiligen Lagersatz, welcher die einfache Montage der Gelenkverbindung erleichtert. Hierdurch erhält man ein Gelenk, welches extrem eng mit keinem Längsspiel oder einem Radialspiel sitzt, wobei aber dennoch bei dem erforderliche Ansatzbolzen Drehbewegungen um eine Längsachse möglich sind, und ein Verschleiß selbstnachstellend kompensiert werden kann, welche im Zusammenhang mit dem Abnehmen einer Druckvorspannung mit dem Lagersatz steht. Die Verbindung läßt sich auf vielen Anwendungsgebieten einschließlich für Lenkhebel bei Lenkverbindungen für Kraftfahrzeuge einsetzen.
Der Durchmesser der radial äußeren Fläche der Hülse ist geringfügig größer als ein Durchmesser des Gehäusehohlraums, um einen Festsitz oder eine Keilwirkung zwischen der Hülse und dem Gehäuse zu erhalten, welche in einer radialen Druckvorbelastung resultiert. Eine solche Keilwirkung ermöglicht einen Abgleich von größeren Toleranzbereichen bei den Komponenten.
Das ringförmige Randkeillager kann eine Zentriernase haben, welche derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie in einer in Längrichtung verlaufenden Öffnung auf der in Längsrichtung verlaufenden, äußeren Lagerfläche des Einsatzbolzens aufgenommen werden kann. Eine Dichtscheibe kann zwischen dem Randkeillager und der Öffnung des Gehäuses angeordnet sein, um eine Abdichtung sicherzustellen. Gegebenenfalls kann ein Bellville-Dichtungsring oder eine wellenförmige Feder zwischen dem Randkeillager und der Dichtscheibe angeordnet sein, um das Drehmoment zu erhöhen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dann, wenn der Lagersatz einmal in das Gehäuse eingebaut ist, das Gehäuse verschlossen, und es wird eine in Längsrichtung wirkende Druckkraft auf die Dichtscheibe aufgebracht, welche über dem starren Ansatzbolzen und dem halbstarren Lagersatz aus den Gehäuseboden übertragen wird. Die Längsbelastung führt zu einer zusätzlichen Druckvorbelastung an dem Lagersatz.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung sind die radial innere Fläche der Hülse und die radial äußere Fläche des Ansatzbolzens in dem Gehäuse im allgemeinen konisch ausgebildet, wobei die radial äußere Fläche des Ansatzbolzens eine Keilverbindung in der Hülse mit Hilfe eines Festsitzes bildet. Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Lagersatz ein Keillager, welches zwischen der Hülse und dem Ansatzbolzen aufgenommen ist. Ein Festsitz wird zwischen dem Keillager und der Hülse sowie zwischen dem Ansatzbolzen und dem Keillager gebildet.
Die radialen und die in Längsrichtung wirkenden Druckvorbelastungen des Lagersatzes führen zu einem einzigartigen selbstabstimmenden Verhalten. Wenn Verschleiß auftritt, folgt eine gewisse Entlastung der Kompressionsvorbelastung des Lagersatzes, aber zugleich wird bei einem zusammengesetzten Bauteil ein axiales und radiales Spiel mit Null aufrechterhalten. Somit kann das Kugelgelenk hohen radialen und in Längsrichtung wirkenden Belastungskräften über die Standzeit hinweg Stand halten, wobei Elemente eingesetzt werden können, welche die weniger empfindlich hinsichtlich Toleranzabweichungen sind und die sich daher mit niederen Kosten verbunden herstellen lassen. Auch können sie ein geringeres Gewicht als bei üblichen Kugelgelenkverbindungen haben.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung an Hand von Beispiel näher erläutert. Darin gilt:
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines nichtoszillierenden Kugelgelenks nach der Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische, auseinandergezogene Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,
Fig. 3 ist eine vergrößerte und auseinandergezogen dargestellte Teilschnittansicht des Teils der ersten bevorzugten Ausführungsform.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht der zusammengesetzten Verbindung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform.
Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Fig. 6 ist eine perspektivische, auseinandergezogene Ansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform eines nichtoszillierenden Kugelgelenks 20 ist in den Fig. 4 bis 4 dargestellt. Das Kugelgelenk 20 umfaßt ein starres, metallisches Aufnahmeteil 22 und ein schwenkarmähnliches, zylindrisch ausgebildetes, starres metallisches Teil in Form eines Ansatzbolzens 24. Der Ansatzbolzen 24 ist in einem Gehäuse 26 des Aufnahmeteils 22 aufgenommen.
Eine auseinandergezogene Ansicht der Kugelgelenkverbindung 20 ist in der Fig. 2 gezeigt. Der Ansatzbolzen 24 umfaßt ein Schwenkarmbefestigungsteil 28, welches in Längrichtung von einem ersten Ende 30 aus weg verläuft, und einen ringförmigen Lagerflansch 32, welcher an einem zweiten Längsende 34 vorgesehen ist. Das Schwenkarmbefestigungsteil 28 ändert sich in Abhängigkeit von dem Einsatzgebiet des Kugelgelenks 20. Der Lagerflansch 32 umfaßt einen Außendurchmesser 36, eine in Längsrichtung verlaufende, innere Lagerfläche 38 und eine in Längsrichtung verlaufende, äußere Lagerfläche 39. Zwischen dem Lagerflansch 30 und dem Befestigungsabschnitt 28 ist eine ringförmige Lagerfläche 40 angeordnet. Der Lagerflansch 32 und die ringförmige Lagerfläche 40 sind derart beschaffen und ausgelegt, daß sie in dem Gehäuse 26 aufgenommen sind. Der Durchmesser der Lagerfläche 40 ist in typischer Weise kleiner als jener des Befestigungsabschnittes 28 und des Lagerflansches 32.
Um den Ansatzbolzen 24 in dem Gehäuse 26 festzulegen, nutzt die Gelenkverbindung 20 einen zylindrischen, randgestützten, dreiteiligen Lagersatz 41, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Dieser Lagersatz 41 weist eine Hülse 42, ein zylindrisches Keillager 43 und ein ringförmiges Randkeillager 44 auf. In Verbindung mit dem Stahlgehäuse 26 bildet der Lagersatz 41 das Kugelgelenk 20 mit extrem engem Sitz ohne axiales oder radiales Spiel, es wird aber die erforderliche Drehbewegung des Ansatzbolzens um eine Längs achse zugelassen. Der Lagersatz 41 kompensiert den Verschleiß gemäß einem selbstabstimmenden Verhalten, was nachstehend noch näher erläutert wird, und welches im Zusammenhang mit der Herabsetzung der Vorbelastung in dem Lagersatz steht.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, verläuft die Hülse 42 in Längsrichtung von einem ersten Ende 45 zu einem zweiten Ende 46 und umfaßt einen Hohlraum 47, welcher von einer radial inneren Fläche 48 eines Randes 49 gebildet wird. Die Hülse 42 umfaßt auch eine radial äußere Fläche 50. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die innere Fläche 48 der Hülse 42 zylindrisch, während die äußere Fläche 50 geringfügig sich verjüngend oder konisch ausgebildet ist. Der Durchmesser der äußeren Fläche 50 ist am Ende 46 der Hülse 42 am größten. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind sowohl die innere Fläche 48 als auch die äußere Fläche 50 radial konisch und im Ende 45 nach außen ausgebildet, wobei der Rand 49 eine konstante Materialdicke hat.
Das Gehäuse 26 hat einen in Längsrichtung verlaufenden Hohlraum 52. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat der Hohlraum 52 keinen einzigen Durchmesser zwischen einem einstufigen Boden oder Decke 54 an einem ersten Längsende 56 und einer zylindrischen Öffnung 58 an einem zweiten Längsende 60. An Stelle hiervon hat der Hohlraum 52 zwei vorbestimmte Abschnitte, welche durch eine Übergangszone 62 getrennt sind. Der erste Abschnitt ist eine konusförmige Aufnahme 64 mit einer radial inneren Fläche 66 in der Nähe des Bodens 54. Die Aufnahme 64 bildet einen Konuswinkel vorzugsweise zwischen 1º und 3º relativ zu einer Längsachse, wobei die Fläche 66 radial von dem Ende 56 nach außen verläuft. Ein Zweck dieses Kegelwinkels ist in der Unterstützung bei der Ausformung des Aufnahmeteils 22 zu sehen. Der zweite Abschnitt ist eine äußere, zylindrische Bohrung 70, welche eine radiale innere Fläche 72 und einen im allgemeinen konstanten Durchmesser hat, welcher sich von der Übergangszone 62 zu dem Ende 60 erstreckt. In typischer Weise entspricht der Durchmesser der Innenfläche 72 dem größten Durchmesser der inneren Fläche 66 der Aufnahme 64.
Die Hülse 42 ist in dem Hohlraum 52 des Gehäuses 26 aufgenommen. Vorzugsweise berührt die Hülse 42 weder den Gehäuseboden 54 noch verläuft sie über die gesamte Längserstreckung des Hohlraums 52. Die äußere Fläche 50 hat einen größeren Durchmesser als ein zugeordneter Abschnitt des Hohlraums 52. Wenn daher die Hülse 42 in dem Hohlraum 52 aufgenommen ist, wird ein leichter bis mittelmäßiger Festsitz zwischen der Fläche 50 der Hülse 42 und den Flächen 66 und 72 des Gehäuses 26 gebildet, wodurch man eine Keilwirkung erhält, um eine im allgemeinen radiale Druckvorbelastung aufzubringen. Eine solche Keilwirkung gestattet, daß größere Toleranzen abgeglichen werden können, und daß sich auch aufsummierende Montagetoleranzen ausgleichen lassen. Um das Einführen der Hülse 42 in den Hohlraum 52 zu erleichtern, kann der radial äußere, untere Rand 74 des Hülsenendes 45 abgeschrägt oder geringfügig mit einem Radius versehen sein. Der Konuswinkel der inneren Fläche 66 trägt zu der Keilwirkung bei.
Das zylindrische Keillager 43 ist derart beschaffen und ausgelegt, daß es an der Lagerfläche 40 des Ansatzbolzens 24 aufgenommen werden kann. Das Lager 43 umfaßt eine radiale, innere Hauptlagerfläche 76, welche die Lagerfläche 40 berührt, und eine radial äußere, Lagerfläche 78, welche derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie einen geringfügig größeren Durchmesser als ein zugeordneter Abschnitt der inneren Fläche 48 der Hülse 42 hat. Somit erhält man eine Keilwirkung oder eine radiale Druckvorbelastung zwischen dem Lager 43 und der Hülse 42, welche ähnlich jener zwischen der Hülse 42 und dem Gehäuse 26 ist. Um das Einführen des Lagers 43 in die Hülse 42 zu erleichtern, sind die Ränder der Hülse und des Lagers entsprechend abgeschrägt oder mit einem kleinen Radius versehen.
Das Lager 43 ist nach Fig. 2 an einem Längsschlitz 80 angelenkt, welcher auf einer Seite eines Längsgelenks 82 gegenüberliegend ausgebildet ist. Ein solches Gelenk ist erforderlich, um das Lager 43 bezüglich des Ansatzbolzens 24 in geeigneter Weise zu positionieren, da die größeren Durchmesser des Befestigungsabschnittes 28 und des Lagerflansches 32 vorhanden sind. Bei gewissen Anwendungsfällen kann es erwünscht sein, die Gelenkhülse 42 auf ähnliche Weise auszulegen. Das Lager 43 umfaßt auch eine in Längsrichtung verlaufende, größere Lagerfläche 84, welche in der Nähe der in Längsrichtung verlaufenden, inneren Lagerfläche 38 des Lagerflansches 32 liegt.
An einem in Längsrichtung verlaufenden Hals oder einem Ende 88, welches der Lagerfläche 84 gegenüberliegt, hat das Lager 43 eine Dichtlippe 90. Die Lippe 90 hat einen Durchmesser, welcher kleiner als der Durchmesser der äußeren Lagerfläche 58 ist. Ferner wird eine Aufsetzunterlage oder ein Schenkel 91 zwischen der Lippe 90 und der Fläche 78 gebildet. Wenn nach Fig. 4 das Lager 43 einmal im Hohlraum 52 des Gehäuses 26 aufgenommen ist, arbeitet die Dichtlippe 90 mit einer Öffnung 92 zusammen, welche in dem Boden 54 ausgebildet ist, und der Schenkel 91 arbeitet mit der Stufe 93 des Bodens 54 zur Abdichtung des Kugelgelenks 20 zusammen. Das Schwenkarmbefestigungsteil 28 verläuft in Längsrichtung aus dem Gehäuse 26 heraus. Um das Einführen des Lagers 43 in die Hülse 42 und die Öffnung 92 des Gehäuses 26 zu erleichtern, können ein radial äußerer Rand des Endes 88, ein hierzu passender Rand der Öffnung 92, der Rand der Lippe 90 und ein hierzu passender innerer Rand des Hülsenendes 46 abgeschrägt oder mit einem kleinen Radius versehen sein. Das Randkeillager 44 umfaßt eine äußere radiale Fläche 96 mit einem Durchmesser, welcher größer als jener der Innenfläche 48 der Hülse 42 ist. Das Lager 44 ist derart beschaffen und ausgelegt, daß es in die Hülse 42 einsetzbar ist, um eine Keilwirkung und eine hierdurch bewirkte Vorbelastung ähnlich jener zwischen der Hülse 42 und dem Lager 43 zu erzeugen. Wiederum können zugeordnete Paßränder des Lagers 44 und der Hülse 42 abgeschrägt ausgebildet sein.
Das Lager 44 umfaßt eine Zentriernase 98, welche in Längrichtung von einer in Längsrichtung verlaufenden, inneren Lagerfläche 100 weg verläuft. Die Zentriernase 98 verkeilt sich gegen die Ringwand 101 in einer Öffnung 102, welche in Längsrichtung von dem Ende 34 des Ansatzbolzens 24 weg verläuft. Die Lagerfläche 100 des Lagers 44 berührt die äußere Lagerfläche 39 des Lagerflan sches 32, während die innere Lagerfläche 38 des Lagerflansches 32 die äußere Lagerfläche 84 des Lagers 43 berührt. Der Schenkel 91 berührt die Stufe 93 des Bodens 54 des Gehäuses 26. Ein Druckrand 104, welcher der Lagerfläche 100 gegenüberliegend angeordnet ist, ist derart beschaffen und ausgelegt, daß er mit einer Dichtscheibe 106 zusammenarbeitet, welche als eine Dichtung wirkt. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist eine Bellville-Dichtscheibe oder eine wellenförmige Feder 108 zwischen dem Druckrand 102 und der Dichtscheibe 106 angeordnet, wie dies in gebrochener Linie in Fig. 2 eingetragen ist. Eine Feder oder eine Bellville-Dichtscheibe kann eingesetzt werden, um das Drehmoment zu vergrößern, wenn dies bei speziellen Anwendungsgebieten erforderlich ist.
Eine Querschnittsansicht der zusammengesetzten Kugelgelenkverbindung 20 ist in Fig. 4 gezeigt. Das Kugelgelenk wird durch Schließen des Gehäuses 26 dicht verschlossen. Das Gehäuse 26 ist in typischer Weise ein Schmiede- oder Gußteil. Eine ringförmige Lippe 110 des Gehäuses 26 wird um die Dichtscheibe 106 umgebogen. Die Lippe 110 ist derart bemessen, daß man einen adäquaten Widerstand gegen eine starke Belastung zum "Ausschieben" sicher entgegensetzen kann. Wenn ferner das Gehäuse 26 geschlossen ist, wirkt eine Kompressions-Längsbelastung auf die Dichtscheibe 106 ein, welche über das Lager 44, den Lagerflansch 32, das Lager 43 auf den Boden 54 des Gehäuses 26 übertragen wird. Die Längsbelastung stellt eine zusätzliche Kompressionsvorbelastung für den Lagersatz 41 bereit.
Die radiale Druckvorbelastung ist zwischen den inneren Flächen 66 und 72 des Gehäusehohlraums 52 und der äußeren Fläche 50 der Hülse 42 vorhanden. Dann wird ein Teil der radialen Druckvorbelastung zwischen der inneren Hülsenfläche 48 und den radialen Flächen 78 und 76 des Lagers 43 aufgenommen und auf die Lagerfläche 40 des Ansatzbolzens 24 übertragen. Ein weiterer Teil der radialen Druckvorbelastung wird zwischen der inneren Hülse 48 und der äußeren radialen Fläche 96 des Lagers 44 und zwischen der Zentriernase 98 und der Paßwand 101 der Ansatzbolzenöffnung 102 aufgenommen. Ein restlicher Teil der radialen Druckvorbelastung kann zwischen der Hülseninnenfläche 48 und dem äußeren Durchmesser 36 des Ansatzbolzen-Lagerflansches 32 aufgenommen werden.
Der Lagersatz 41 arbeitet mit dem Ansatzbolzen 24 und dem Gehäuse zusammen, um eine extrem eng sitzende Gelenkverbindung 20 bereitzustellen, während zugleich eine Drehbewegung zugelassen wird. Die Hülse 42, das Keillager 43 und das Randkeillager 44 sind vorzugsweise halbstarr ausgelegt und gestatten eine konstante Selbstnachstellung (oder eine automatische Aufnahme) hinsichtlich des Verschleißes. Dieser tritt nur in geringem Umfang zwischen den verschiedenen Komponenten in dem Gehäusehohlraum 52 auf. Wenn ein Verschleiß auftritt, wird eine gewisse Druckvorbelastung des Lagersatzes 41 herabgesetzt, während man nach wie vor noch in Längsrichtung oder in radialer Richtung ein Spiel von Null von Ansatzbolzen 24 und dem Hohlraum 52 beibehalten kann. Somit kann das Kugelgelenk 20 hohen radialen und axialen Belastungskräften bei einer verlängerten Standzeit Stand halten, wobei Elemente eingesetzt werden, welche weniger empfindlich gegenüber Toleranzabweichungen sind, und die sich mit geringeren Kosten und geringerem Eigengewicht als bei üblichen Gelenkverbindungen herstellen lassen.
Das nichtoszillierende Kugelgelenk kann auf einem weiten Einsatzgebiet eingesetzt werden, welches Lenkhebel bei Lenkverbindungen von Kraftfahrzeugen umfaßt. Während ein Hochleistungs- Kunsttofflagersatz 41 im allgemeinen in Betracht kommt, können mögliche halbstarre Lagermaterialien, wie Polyethylentherephthalat, welches unter der Handelsbezeichnung "ERTALYTE" vertrieben wird, aramitaromatische Polyamidpolymerfasern, welche unter dem Markennamen "KEVLAR" vertrieben werden und kombiniert mit 6,6 Polyamid, welches unter dem Markennamen "NYLON" vertrieben wird, und einem Erzeugnis vertrieben unter dem Markennamen "HYD- LAR" oder "KEVLAR-NYLON", 6, 6 Polyamid, vertrieben unter der Handelsbezeichnung "NYLON" und kombiniert mit einem Schmiermittel, wie Molybdändisulfid und vertrieben unter dem Markennamen "NYLATRON" und "MDS NYLON", Polyformaldehyd (Polyacetal) Polymer mit linearer Oxylenstruktur, an welcher Ester oder Endgruppen angebracht sind und unter dem Markennamen wie "DELRIN" und "CEL- CON" vertrieben werden, lineare, amorphe Polyester (Polyacrbona), welche unter dem Markennamen "LEXAN" und "HYZOD" vertrieben werden, polymerisiertes Acrylnitrid-Butadien-Styrol, welches unter dem Markennamen "ABS" vertrieben wird, lineares Polyethylenelastomer mit einer hohen Dichte, und einem Härtebereich von 75 "Shore D" vertrieben unter der Handelsbezeichnung "POLYURET- HANE", Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, vertrieben unter dem Handelsnamen "UHMWPE", chloriniertes Polyvinylchlorid, vertrieben unter dem Handelsnamen "CPVC", Ethylenhexan-1-Copolymer, vertrieben unter dem Handelsnamen "MARLEX", Polytetrafluorethylen (gefüllt), vertrieben unter dem Handelsnamen "RULON", Polypropylen (Polyolefin) und Polyformaldehydpolymer gefüllt mit Polytetrafluorethylenfasern, vertrieben unter dem Handelsnamen "DELRIN-AF" in Betracht kommen.
Das Kugelgelenk 20 kann eine "lebenslange Schmierung" haben oder nachfettbar sein. Eine Vorfettung mit hoher Scherwirkung ist bei einigen Arten von Kugelgelenken erforderlich. Wenn ein nachfettbares Kugelgelenk eingesetzt wird, sind Schmiermittelzufuhröffnungen und Nuten erforderlich. In Fig. 2 sind beispielsweise Nuten 111 entlang der Oberfläche 100 des Lagers 44 vorgesehen, welche radial von der Zentriernase 98 weg verlaufen. Ferner sind Nuten 112 gezeigt, welche entlang der Oberfläche 76 des Lagers 43 verlaufen. Eine ringförmige Nut 113 verläuft um die ringförmige Lagerfläche 40. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, erstreckt sich eine Zufuhröffnung 114 durch das Lager 44 und den Ansatzbolzen 24. Ein Querdurchgang 115 erstreckt sich von der Zufuhröffnung 114 zu der ringförmigen Lagerfläche 40, an welcher die Nut 112 geschnitten wird. Eine Öffnung 116 verläuft durch die Dichtscheibe 106 und eine Öffnung 118 verläuft durch die wellenförmige Feder 108, um die Zufuhröffnung 114 zu schneiden. Beim Montieren der Gelenkverbindung 20 wird die Hülse 42 zuerst in dem Hohlraum 52 verkeilt. Das Lager 43 ist offen und wird dann um die Lagerfläche 40 des Ansatzbolzens 24 geschlossen. Der Ansatz bolzen 24 wird in die Hülse 42 eingekeilt, während der Schwenkarmbefestigungsabschnitt 28 durch die Öffnung 58 des Gehäuses 26 durchgehen kann. Dann wird das Lager 44 in der Hülse 42 verkeilt, wobei die Zentriernase 98 in der Ansatzbolzenöffnung 102 verkeilt ist. Eine gegebenenfalls vorgesehene, wellenförmige Feder 108 und die Dichtscheibe 106 werden in den Hohlraum 52 eingebracht, und die Lippe 110 wird umgebogen, um die Gelenkverbindung dicht zu verschließen und abschließend eine Druckvorbelastung auf den Lagersatz 41 aufzubringen.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in. den Fig. 5 und 6 gezeigt und dort insgesamt mit 200 bezeichnet. Die Einrichtung 200 umfaßt zwei nichtoszillierende Kugelgelenke 202 und 204 an gegenüberliegenden Enden eines Verbindungselements 210. Das Kugelgelenk 202 umfaßt einen zylindrisch ausgebildeten Ansatzbolzen 214, wobei der Ansatzbolzen 214 in einem Gehäuse 217 ähnlich dem Gehäuse 16 des Kugelgelenks 20 aufgenommen ist, aber die Stufe 93 fehlt. Das Kugelgelenk 204 umfaßt einen zylindrisch ausgebildeten Ansatzbolzen 216, wobei der Ansatzbolzen 216 in einem Gehäuse 217 aufgenommen ist. Die Abschnitte 218 und 220 der Ansatzbolzen 214 und 216 verlaufen jeweils in Längsrichtung von dem Gehäuse 217 nach außen und unterscheiden sich voneinander beträchtlich. Um jedoch die zugeordneten Ansatzbolzen in dem zugeordneten Gehäuse 217 festzulegen, nutzt jedes Kugelgelenk einen zweiteiligen Lagersatz 222, welcher eine Hülse 224 und ein Randkeillager 44 aufweist. Das Radkeillager 44 ist gleich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Kugelgelenks 20 ausgelegt. Der Lagersatz 222 arbeitet mit dem Gehäuse 217 zusammen, um den Bewegungsfreiheitsgrad der Ansatzbolzen 214 und 216 auf eine Drehbewegung um eine Längsachse zu begrenzen.
In Fig. 6 ist eine auseinandergezogene Ansicht des Kugelgelenks 202 gezeigt. Der Ansatzbolzen 214 umfaßt einen Abschnitt 218, welcher von einem ersten Ende 226 und von dem Gehäuse 217 in Längsrichtung wegverläuft. Ferner ist eine konische Lagerfläche 228 vorgesehen, welche sich von einem zweiten Längsende 230 wegerstreckt. Der Durchmesser der Fläche 228 ist an dem Ende 230 am größten. Das Ende 230 umfaßt eine in Längsrichtung verlaufende, äußere Lagerfläche 232 und eine radiale Mittelöffnung 233, welche in Längsrichtung zu dem Ansatzbolzen 214 verläuft.
Die Hülse 224 umfaßt einen Hohlraum 234, welcher von einer inneren, radialen Fläche 235 eines Randes 236 gebildet wird und sich von einem ersten Längsende 237 zu einem zweiten Längsende 238 erstreckt. Die Hülse 224 ist derart beschaffen und ausgelegt, daß sie in dem Hohlraum 52 des Gehäuses 217 aufgenommen ist. Der Hohlraum 52 hat eine Decke oder einen Boden 54 an einem ersten Längsende 56 und eine zylindrische Öffnung 58 an einem zweiten Längsende 60. Die Hülse 224 kann einstückig ausgelegt sein oder gelenkig ausgelegt sein, ähnlich wie das Lager 43 gemäß der voranstehenden Beschreibung.
Der Hohlraum 52 hat zwei unterschiedliche Abschnitte, welche durch eine Übergangszone 62 getrennt sind. Wie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 3 und dem Kugelgelenk 20 erläutert worden ist, ist der erste Abschnitt eine konusförmige Aufnahme 64 mit einer radial inneren Fläche 66 in der Nähe des Bodens 54. Der zweite Abschnitt ist eine äußere, zylindrische Bohrung 70, welche eine radial innere Fläche 72 hat, welche sich von der Übergangszone 62 zu dem Ende 60 erstreckt.
Ein im allgemeinen zylindrische, radial äußere Lagerfläche 239 der Hülse 224 hat einen größeren Durchmesser als ein zugeordneter Abschnitt des Hohlraums 52. Wenn daher die Hülse 224 in dem Hohlraum 52 aufgenommen ist, erhält man einen geringen oder mittelmäßigen Festsitz bei einer zylindrischen Keilwirkung zwischen der Fläche 239 und sowohl der inneren Fläche 66 als auch der inneren Fläche 72 des Gehäuses 217, um eine im allgemeinen radiale Druckvorbelastung aufzubringen. Eine solche Keilwirkung ermöglicht das Zulassen von größeren Toleranzen und größeren Abweichungen bei den Montagetoleranzen, welche sich aufsummieren, wie dies zuvor erörtert worden ist. Zugeordnete oder passende Ränder der Hülse 224 und des Gehäuses 217 können abge schrägt sein, um das Einführen der Hülse 224 in den Hohlraum 52 zu erleichtern. Ein Konuswinkel der inneren Aufnahmefläche 66 kann einen Beitrag zu der Keilwirkung leisten.
Das Ende 237 der Hülse 224 umfaßt eine zweite Dichtlippe 240, wobei die Lippe 240 einen Durchmesser hat, welcher kleiner als der Durchmesser der äußeren Lagerfläche 239 ist. Eine Aufsatzunterlage oder ein Schenkel 242 wird zwischen der Lippe 240 und der äußeren Fläche 239 gebildet. Wenn die Hülse 224 einmal in dem Hohlraum 52 des Gehäuses 217 aufgenommen ist, arbeitet die Dichtlippe 240 mit einer Öffnung 92 zusammen, welche in dem Boden 54 ausgebildet ist, um eine Dichtverbindung 202 zu bilden, während dennoch ein Abschnitt 218 in Längsrichtung aus dem Gehäuse 217 herausverlaufen kann.
Die innere Fläche 235 der Hülse 224 ist konisch ausgebildet und derart ausgelegt, daß sie engsitzend an einen Paßteil der Ansatzbolzen-Lagerfläche 228 angepaßt ist. Die zugeordneten Durchmesser der Ansatzbolzen-Lagerfläche 228 und der Hülsenfläche 235 sind derart dimensioniert, daß man eine Keilwirkung zwischen der Hülse und dem Ansatzbolzen erhält, welche sowohl eine radiale als auch eine Längskomponente hat.
Am Ende 238 der Hülse 224 ist eine zylindrische Öffnung 244 in der Nähe der Fläche 235 mit einer inneren, radialen Fläche 246 ausgebildet, welche sich um eine kurze Längsstrecke in die Hülse 224 hin erstreckt. Der Hohlraum 244 ist derart beschaffen und ausgelegt, daß das zylindrische Randkeillager 44 aufgenommen werden kann. Das Randkeillager 44 umfaßt eine äußere, radiale Fläche 96. Die Fläche 96 hat einen Durchmesser, welcher größer als die Fläche 246 des Hohlraums 244 ist, um eine Keilwirkungs- Druckvorbelastung zu erzeugen.
Das Lager 44 umfaßt eine Zentriernase 98, welche in Längsrichtung von einer Lagerfläche 100 wegverläuft. Der Zentrieransatz 98 ist unter Einsatz eines Festsitzes gegen eine ringförmige Wand 248 in der Öffnung 233 verkeilt. Ein Kompressionsrand 104, welcher der Lagerfläche 100 des Lagers 44 gegenüberliegt, ist derart beschaffen und ausgelegt, daß er mit einer Dichtscheibe 106 zusammenarbeitet.
Sowohl das Lager 44 als auch die Hülse 224 sind halbstarr ausgelegt. Wenn daher das Kugelgelenk 202 durch Verschließen des Gehäuses 217 mit Hilfe der Lippen 110 dicht verschlossen ist, wird ein Teil einer Längsdruckvorbelastung durch den Ring 106 in das Lager 44 übertragen. Die Längsdruckvorbelastung im Lager 44 ergibt sich nach der Keilverbindung des Ansatzbolzens 214 in der Hülse 224. In der Hülse wird sowohl eine in Längsrichtung als auch in radialer Richtung wirkende Druckvorbelastung erzeugt, was auf die konische Auslegung der Ansatzbolzenfläche 228 der Hülsenfläche 235 zurückzuführen ist. Die Hülse wird somit zusammengedrückt, wenn das Gehäuse 217 und der Ansatzbolzen 214 starr sind. Eine zusätzliche, in Längsrichtung wirkende Druckvorbelastung auf der Hülse 224 resultiert aus dem direkten Kontakt zwischen der Dichtscheibe 106 und dem Ende 238, wobei diese Belastung durch die Hülse auf den Boden 54 übertragen wird. Als Folge hiervon ermöglicht das Kugelgelenk 202 eine konstante Selbstnachstellung bei Verschleiß. Ein Verschleiß tritt zwischen dem Lagersatz 222 und entweder dem Ansatzbolzen 214 oder dem Gehäuse 217 auf. Ein gewisser Teil der Druckvorbelastung der Hülse 224 oder des Lagers 44 wird hierbei herabgesetzt, und dennoch wird ein Längsspiel oder ein Radialspiel des Ansatzbolzens in dem Gehäuse mit Null beibehalten. Somit kann das Kugelgelenk 202 hohen radialen Belastungen und Längsbelastungen mit einer verlängerten Standzeit Stand halten. Hierbei werden Elemente eingesetzt, welche weniger empfindlich hinsichtlich Toleranzen sind, und die sich mit geringeren Kosten sowie mit einem geringeren Gewicht verbunden als bei üblichen Kugelgelenken herstellen lassen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wurden zuvor erläutert. Natürlich sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

1. Nicht schwingendes Kugelgelenk (20), welches folgendes aufweist:

ein Gehäuse (26) mit einer ringförmigen Innenfläche, einem Boden (54) an einem Längsende (56) des Gehäuses (26) mit einer Öffnung (92), welche mittig in dem Boden (54) angeordnet ist, und einer Öffnung (58) an einem zweiten Längsende (60) des Gehäuses (26);

eine ringförmige Hülse (42), welche in dem Gehäuse (26) angeordnet ist, wobei die Hülse (42) wenigstens einen Hohlraum hat, welcher von einem Rand (74) gebildet wird, die Hülse (42) eine radial innere Fläche und ein radial äußere Fläche (50) umfaßt, welche derart beschaffen und ausgelegt sind, daß sie an die Innenfläche des Gehäuses (26) angepaßt sind, und wobei ein Durchmesser der Hülse (42) geringfügig größer als ein Durchmesser des Gehäuses (26) ist, um einen Festsitz zwischen der Hülse (42) und dem Gehäuse (26) zu bilden;

ein Ansatz Bolzen (24) mit einem ersten Abschnitt, welcher an dem Gehäuse (26) aufgenommen ist, und einem zweiten Abschnitt, welcher durch die Öffnung (92) des Bodens (54) des Gehäuses (26) geht, wobei eine radial äußere Lagerfläche (40) des Ansatzbolzens (24) in der Nähe der radial inneren Fläche der Hülse (42) angeordnet ist, und der erste Abschnitt des Ansatzbolzens (24) eine in Längsrichtung verlaufende, äußere Lagerfläche (39) hat; und

ein ringförmiges Lager (44), welches in der Hülse (42) angeordnet ist, wobei eine radial äußere Fläche des ringförmigen Lagers (44) einen Durchmesser hat, welcher geringfügig kleiner als ein Durchmesser der radial inneren Fläche der Hülse (42) ist, um einen Festsitz zwischen den ringförmigen Lagern (44) und der Hülse (42) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Lager (44) eine in Längsrichtung verlaufende, innere Lagerfläche (100) hat, welche die in Längsrichtung verlaufende äußere Lagerfläche (39) des Ansatzbolzens (24) berührt; und

ein Verschluß (108, 106) vorgesehen ist, um die Hülse (42), das ringförmige Lager (44) und den ersten Abschnitt des Ansatzbolzens (24) in dem Gehäuse (26) zu halten, welcher eine in Längsrichtung wirkende Druckbelastung auf die Hülse (42) des Lagers (44) aufbringt.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (108, 106) eine Dichtung (106) umfaßt, welche in Kontakt mit der in Längsrichtung verlaufenden, äußeren Fläche des ringförmigen Lagers (44) angeordnet ist.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (106) mittels einer Ringlippe (110) des Gehäuses (26) an Ort und Stelle gehalten ist.

4. Kugelgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine Dichtscheibe (106) aufweist.

5. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine wellige Feder oder einen Bellville-Dichtungsring aufweist, welcher zwischen dem ringförmigen Lager (44) und der Dichtscheibe (106) angeordnet ist.

6. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Lager (44) eine Zentriernase (98) aufweist, und daß der erste Abschnitt des Ansatzbolzens (24) eine in Längsrichtung verlaufende Öffnung (114) umfaßt, wobei die Zentriernase (98) in der Öffnung (114) des Ansatzbolzens (24) aufgenommen ist.

7. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (44) und die Hülse (42) aus einem halbstarren Material bestehen.

8. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Fläche (36) des ersten Abschnitts des Ansatzbolzens (24) einen Durchmesser hat, welcher geringfügig größer als jener der radial inneren Fläche der Hülse (42) ist, wodurch ein Festsitz zwischen der Hülse (42) und dem ersten Abschnitt des Ansatzbolzens (24) gebildet wird.

9. Kugelgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innere Fläche (235) der Hülse (224) und die radial äußere Fläche (228) des ersten Abschnitts des Ansatzbolzens (214) im allgemeinen konisch ausgebildet sind.

10. Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (224) eine zylindrische Öffnung (233) in der Nähe der radial inneren Fläche an einem äußeren Längsende umfaßt, und daß die zylindrische Öffnung (233) der Hülse (224) derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie das Lager (244) aufnimmt.

11. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (42, 224) den Boden (54) des Gehäuses (26, 217) berührt.

12. Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (42, 224) eine Lippendichtung (90) an einem inneren Längsende dem äußeren Längsende gegenüberliegend hat, welche derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie in der Öffnung (92) des Bodens (54) des Gehäuses (26, 217) aufnehmbar ist.

13. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk ein zweites Lager (43) umfaßt, das zweite Lager (43) zwischen der Hülse (42) und dem ersten Abschnitt des Ansatzbolzens (24) aufgenommen ist, das zweite Lager (43) eine radial äußere Fläche (78) mit einem Durchmesser hat, welcher größer als ein zugeordneter Durchmesser der radial inneren Fläche der Hülse (42) ist, ein Festsitz zwischen dem zweiten Lager (43) und der Hülse (42) gebildet wird, und daß das zweite Lager (43) eine radial innere Fläche (76) mit einem Durchmesser hat, welcher kleiner als ein zugeordneter Durchmesser der radial äußeren Fläche (40) des ersten Abschnitts des Ansatzbolzens (24) ist, um einen Festsitz zwischen dem zweiten Lager (43) und dem Ansatzbolzen (24) zu bilden.

14. Kugelgelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (43) eine Lippendichtung (90) an einem inneren Längsende umfaßt, die derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie in der Öffnung (92) des Gehäuses (26) aufnehmbar ist.

15. Kugelgelenk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (43) den Boden (54) des Gehäuses (26) berührt.

16. Kugelgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des Ansatzbolzens (24) einen Lagerflansch (32) an einem Längsende umfaßt, und die radial äußere Lagerfläche des Ansatzbolzens (24) zwischen dem Flansch (32) und dem zweiten Abschnitt des Ansatzbolzens (24) in der Nähe der radial inneren Fläche der Hülse (42) verläuft, und daß die in Längsrichtung verlaufende äußere Lagerfläche (39) des Ansatzbolzens (24) von dem Flansch (32) gebildet wird; und daß die in Längsrichtung verlaufende, innere Lagerfläche (100) des ringförmigen Lagers (44) die in Längsrichtung verlaufende äußere Lagerfläche (39) des Flansches (32) berührt.

17. Kugelgelenk nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Lagerfläche des Ansatzbolzens (24) einen Durchmesser hat, welcher kleiner als ein radial äußerer Durchmesser des Flansches (32) des zweiten Abschnittes ist, daß das zweite Lager (43) einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz (80) und ein Gelenk (82) dem Schlitz (80) gegenüberliegend hat, um eine geeignete Positionierung des zweiten Lagers (43) bezüglich der äußeren Lagerfläche (40) des Ansatzbolzens (24) zu ermöglichen.

18. Kugelgelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (108, 106) in Längsrichtung eine Druckbelastung wenigstens auf das zweite Lager (43) aufbringt.