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Kugelgelenk, insbesondere für Lenker und Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk, welches insbesondere für Lenker und Lenkgestänge, Radaufhängungen u. dgl. von Kraftfahrzeugen bestimmt ist und aus einem Gelenkgehäuse und einem Gelenkzapfen mit Kugelkopf besteht, der im Gelenkgehäuse allseitig beweglich gelagert ist, wobei die eine der relativ zueinander beweglichen Lagerflächen aus Kunststoff besteht.
Es ist bekannt, bei Kugelgelenken wenigstens die eine der relativ gegeneinander beweglichen Lagerflächen aus einem nicht metallischen Werkstoff zu bilden. Als solcher Werkstoff kann ein mehr
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B.kautschukelastischen Kunststoffen, die zur Gruppe der Polyadditionsprodukte gehören, wie Polyurethan, ist zur Bildung der nicht metallischen Lagerfläche bereits vorgeschlagen worden. Die andere Lagerfläche bestand hiebei aus Stahl.
Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, ein leichtgängiges, relativ billiges, auch für wartungsfreien Betrieb geeignetes Kugelgelenk verhältnismässig grosser Trag- und Belastungsfähigkeiten und von gutem Verschleissverhalten zu schaffen.
Nach der Erfindung wird überraschenderweise gefunden, dass sich ein solches Gelenk ergibt, wenn eine der sich relativ zueinander bewegenden Lagerflächen aus sogenannter Kunstkohle und die andere Lagerfläche aus Kunststoff besteht.
Kunstkohle ist ein aus pulverförmigem Kohlenstoff hergestellter Werkstoff. Der Kohlenstoff wird z. B. in Form natürlicher Stoffe, so gemahlener Kohle, Graphit oder bei andern Prozessen anfallender künstlicher Stoffe, wie Koks, Russ, Retortenkohle, mit Bindemitteln, wie Teer usw., vermischt und beispielsweise gebrannt sowie gegebenenfalls noch graphitiert. Elektrodengraphit hat sich als zu wählende Kunstkohle besonders geeignet erwiesen. Die Lagerfläche aus Kunstkohle kann entweder aus Vollmaterial oder durch spanlose Verformung gebildet werden.
Durch die Erfindung werden die günstigen Eigenschaften der Kunstkohle mit den günstigen Eigenschaften des Kunststoffes kombiniert. Die Paarung von Kunstkohle mit Kunststoff bringt auch den Vorteil mit sich, dass die namentlich bei elastischem Kunststoff sich entwickelnde Wärme über die Kunstkohle gut abgeleitet wird und nicht der Fall eintreten kann, dass z. B. bei sehr schlechter Fahrstrecke die Wärme in dem Gelenk hochgeschaukelt wird, d. h. der Erwärmungsgrad des Kunststoffes infolge der mangelhaften Wärmeabfuhr ständig steigt und schliesslich eine Höhe erreicht, die dem Kunststoff abträglich ist oder ihn zerstört. Die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff ist bekanntlich schlecht.
Deshalb kann bei schnell aufeinander erfolgenden Verformungen, die bei den bei Kraftfahrzeugen auftretenden Wechselbelastungen nicht ungewöhnlich sind, verbunden mit einer Wärmeentwicklung, der Fall eintreten, dass die Erwärmung des Kunststoffes auf einen für ihn unerträglich hohen Hitzegrad steigt. Eine künstliche Wärmeabfuhr ist aber bei den Kugelgelenken kaum möglich. Hier wird durch die Lagerfläche aus Kunstkohle, welche neben den besonders guten Gleiteigenschaften eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, die Wärme schnell nach aussen abgeführt
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und einer abträglichen Erwärmung vorgebeugt. Diese vorteilhafte Wirkung erweitert den Anwendungsbereich der mit Kunststofflagerflächen ausgerüsteten Kugelgelenke und erhöht deren Sicherheit.
Besonders zweckmässig ist es, der Lagerfläche aus Kunstkohle eine Lagerfläche aus kautschukelastischem Werkstoff, der zur Gruppe der Polyadditionsprodukte mit vernetzter Struktur gehört, so Polyurethan, zuzuordnen. Bei einer solchen Paarung gesellt sich zu der überraschenden Leichtgängigkeit, die sich durch die Kunstkohle ergibt, ein Loslösemoment, herrührend von der Kunststofflagerfläche, was in manchen Fällen erwünscht ist. Vor allen Dingen kommt den an sich bewährten Kugelgelenken mit Lagerflächen aus kautschukelastischem Kunststoff bzw. mit Lagerflächen aus Polyurethan-Kunststoff mit vernetzter Struktur die gute Wärmeabfuhr durch die Lagerfläche aus Kunststoff zugute, welche hier gleichsam einen Überhitzungsschutz bildet und diesen Kugelgelenken einen grösseren Anwendungsbereich verschafft.
Auch Lagerflächen aus anderem Kunststoff, so Acetalharz, können mit einer Lagerfläche aus Kunstkohle gepaart sein.
Die Zeichnungen veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Fig. 1 ist der Senkrechtschnitt durch ein Kugelgelenk, bei welchem der Kugelkopf des Gelenkzapfens zwischen zwei Lagerpfannen ruht und Fig. 2 gibt ein Kugelgelenk im Senkrechtschnitt wieder, bei welchem der Kugelkopf des Gelenkzapfens durch einen Kugelabschnitt gebildet ist.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist das Gelenkgehäuse mit-l-und der Gelenkzapfen mit --2-- bezeichnet.
In Fig. 1 ist der Kugelkopf --3-- des Gelenkzapfens mit einer Umhüllung --15-- aus Kunststoff, insbesondere Kunststoff auf der Basis der Polyurethane mit vernetzter Struktur, versehen.
Die beiden Lagerpfannen-4 und 5-bestehen aus Kunstkohle. Es können auch die Lagerpfannen aus Kunstkohle und die Umhüllung des Kugelkopfes aus Kunstkohle bestehen. In diesem Fall ist der Kugelkopf mit Kunstkohle umpresst.
Bei dem Kugelgelenk nach Fig. 2 weist der Gelenkzapfen--2--einen Kopf--9--mit
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Schulter abstützt. Der Kugelabschnitt --10-- besteht aus Kunstkohle. Er ruht in einer Schale - 16-- aus Kunststoff, z. B. aus Acetalharz, vorzugsweise aus Kunststoff auf der Basis der Polyurethane mit vernetzter Struktur. Es ist auch möglich, dass die Schale--16--aus Kunstkohle und der Kugelabschnitt aus Kunststoff bestehen. Das Gehäuse ist durch einen Deckel--11-- verschlossen, der in das Gehäuse eingewalzt ist. Der Deckel weist eine der Rundung des Kopfes des Gelenkzapfens entsprechende Hohlkugelfläche auf.
Naturgemäss sind auch andere Ausführungen des Kugelgelenks in der erfindungsgemässen Ausbildung möglich.
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Ball joint, in particular for handlebars and steering linkages of motor vehicles
The invention relates to a ball joint which, in particular, for handlebars and steering linkages, wheel suspensions and. Like. Is determined by motor vehicles and consists of a joint housing and a pivot pin with ball head, which is mounted movably on all sides in the joint housing, one of the bearing surfaces movable relative to one another being made of plastic.
It is known in ball joints to form at least one of the bearing surfaces that are movable relative to one another from a non-metallic material. As such a material can do more
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B. rubber-elastic plastics that belong to the group of polyadducts, such as polyurethane, has already been proposed to form the non-metallic bearing surface. The other storage area was made of steel.
The invention is essentially based on the object of creating a smooth-running, relatively inexpensive ball joint which is also suitable for maintenance-free operation, has a relatively large load-bearing capacity and a good wear behavior.
According to the invention, it is surprisingly found that such a joint results when one of the bearing surfaces moving relative to one another is made of so-called carbon and the other bearing surface is made of plastic.
Artificial charcoal is a material made from powdered carbon. The carbon is z. B. in the form of natural substances, such as ground coal, graphite or other processes occurring artificial substances, such as coke, soot, retort coal, mixed with binders such as tar, etc. and, for example, burned and optionally graphitized. Electrode graphite has proven to be particularly suitable as an artificial carbon to be chosen. The charcoal bearing surface can either be made of solid material or by non-cutting deformation.
The invention combines the favorable properties of the charcoal with the favorable properties of the plastic. The pairing of charcoal with plastic also has the advantage that the heat that develops in the case of elastic plastic is well dissipated via the charcoal and the case that z. B. when the route is very poor, the heat in the joint is rocked up, d. H. the degree of warming of the plastic due to the inadequate heat dissipation increases constantly and finally reaches a level that is detrimental to the plastic or destroys it. The thermal conductivity of plastic is known to be poor.
Therefore, in the case of deformations occurring quickly one after the other, which are not unusual with the alternating loads occurring in motor vehicles, combined with heat generation, the case may arise that the heating of the plastic increases to an unbearably high level of heat. Artificial heat dissipation is hardly possible with the ball joints. Here, the heat is quickly dissipated to the outside through the bearing surface made of synthetic carbon, which, in addition to its particularly good sliding properties, has very good thermal conductivity
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and prevent harmful heating. This advantageous effect expands the area of application of the ball joints equipped with plastic bearing surfaces and increases their safety.
It is particularly useful to assign a storage surface made of rubber-elastic material, which belongs to the group of polyadducts with a crosslinked structure, such as polyurethane, to the storage surface made of synthetic carbon. In such a pairing, the surprising ease of movement that results from the synthetic carbon is accompanied by a detachment torque, originating from the plastic bearing surface, which is desirable in some cases. Above all, the well-proven ball joints with bearing surfaces made of rubber-elastic plastic or with bearing surfaces made of polyurethane plastic with a cross-linked structure benefit from the good heat dissipation through the bearing surface made of plastic, which forms an overheating protection, as it were, and gives these ball joints a wider range of applications.
Bearing surfaces made of other plastic, such as acetal resin, can also be paired with a bearing surface made of synthetic carbon.
The drawings illustrate two embodiments of the invention. Fig. 1 is the vertical section through a ball joint in which the ball head of the pivot pin rests between two bearing sockets and Fig. 2 shows a ball joint in vertical section, in which the ball head of the pivot pin is formed by a spherical section.
In both exemplary embodiments, the joint housing is labeled -l- and the pivot pin is labeled --2--.
In Fig. 1, the ball head --3-- of the pivot pin is provided with a covering --15-- made of plastic, in particular plastic based on the polyurethane with a cross-linked structure.
The two bearing pans - 4 and 5 - are made of charcoal. The bearing sockets can also be made of carbon and the casing of the ball head made of carbon. In this case, the ball head is pressed with synthetic carbon.
In the ball joint according to FIG. 2, the pivot pin - 2 - has a head - 9 -
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Shoulder. The spherical section --10-- is made of charcoal. It rests in a plastic bowl - 16 - e.g. B. from acetal resin, preferably made of plastic based on the polyurethanes with a crosslinked structure. It is also possible for the shell 16 to be made of charcoal and the spherical section to be made of plastic. The housing is closed by a cover - 11 - which is rolled into the housing. The cover has a hollow spherical surface corresponding to the rounding of the head of the pivot pin.
Of course, other designs of the ball joint are also possible in the design according to the invention.