DE3532769A1

DE3532769A1 - Kugelgelenk fuer einen bremskraftverstaerker

Info

Publication number: DE3532769A1
Application number: DE19853532769
Authority: DE
Inventors: Georg Kehl; Arnold Pahl; Ernst-Dieter Schaefer; Heinz Siegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-09-13
Filing date: 1985-09-13
Publication date: 1987-03-19
Also published as: DE3532769C2; JPH0749803B2; JPS62132024A; US4650363A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kugelgelenk nach der Gat tung des Hauptanspruchs. Durch die GB-PS 15 11 672 ist ein Kugelgelenk bekannt, das aus einem ersten eine Betätigungs stange bildenden Bauteil mit angeformtem Kugelkopf, einem zweiten Bauteil, das zum Bremskraftverstärker gehört und eine Einstecköffnung mit einer Ringnut hat, und aus einem radial elastischen Sicherungsring besteht, der in die Ring nut des zweiten Bauteils einrastbar ist und den Kugelkopf in der Einstecköffnung hält. Der Kugelkopf hat eine sehr komplizierte Form. Zum Einschieben des Sicherungsrings in die Einstecköffnung und zum Verschieben des Sicherungsrin ges bis zum Einrasten in die Ringnut ist ein kompliziertes Montagewerkzeug notwendig. Dies erschwert das automatische Montieren. Desweiteren ist dieses Kugelgelenk nur dann ver wendbar, wenn es im eingebauten Zustand des Bremskraftver stärkers für das Montagewerkzeug zugänglich ist. Bei einem durch die US-PS 37 33 966 bekannten Kugelgelenk ist die Einstecköffnung im Bereich ihres Anfangs trichterähnlich ausgebildet. Dies erleichtert das Einschieben des Siche rungsrings. Es ist wiederum ein besonderes Montagewerkzeug notwendig. Auch dieses Kugelgelenk ist nur dann verwendbar, wenn es nach dem Einbau des Bremskraftverstärkers in ein Fahrzeug mittels eines Montagewerkzeugs erreichbar ist. Es stellte sich deshalb die Aufgabe, ein verbessertes Kugel gelenk zu schaffen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kugelgelenk mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Siche rungsring gemeinsam mit dem Kugelkopf in die Einsteck öffnung einführbar ist, wobei kein besonderes Montagewerk zeug notwendig ist. Dadurch kann der Bremskraftverstärker ohne das stangenförmige Bauteil vor eine Schottwand eines Fahrzeugs montiert werden; und danach kann das stangenför mige Bauteil, das den Kugelkopf hat, gemeinsam mit einer Pedale einschließenden Baugruppe per Roboter in den Fahr gastraum des Fahrzeugs eingeführt und gegen die andere Seite dieser Schottwand montiert werden, wobei gleichzei tig das Zusammenfügen des Kugelgelenks erfolgt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kugelgelenks möglich. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 schließen Verkan ten und Verklemmen beim Einstecken der Hülse in die Ein stecköffnung aus, so daß Beschädigungen von Bauteilen ver mieden werden. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 begünstigen die Selbstausrichtung der Hülse relativ zur Längsachse der Einstecköffnung. Die kennzeichnenden Merk male des Anspruchs 4 geben ein in vorteilhafter Weise her stellbares Ausführungsbeispiel an. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 geben ein Ausführungsbeispiel an, das unzerlegbar ist und deshalb bei einem gewaltsamen Ver such der Zerlegung zerstört wird, beispielsweise durch Ab reißen des Kugelkopfes von seinem stangenförmigen Bauteil. Die Unzerlegbarkeit des Kugelgelenks ist aus Sicherheits gründen erwünscht. Außerdem wird unsachgemäßer Wiederzu sammenbau verhindert.

Zeichnung

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

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

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

Das Bauteil 3 ist im wesentlichen stangenartig ausgebildet und hat an einem Ende ein Gewinde 7, mittels dem es bei spielsweise in einen Stößel 8 eingeschraubt ist. Der Stößel 8 ist gelenkig mit einem nicht dargestellten Bremspe dalhebel verbunden. Dieser Bremspedalhebel gehört zu einer ebenfalls nicht dargestellten Pedalmontagegruppe. Am gegen überliegenden Ende ist an das stangenartige Bauteil 3 ein Kugelkopf 9 angeformt. Im Bereich unmittelbar an den Kugel kopf 9 angrenzend weist aus Gründen einer guten Verschwenk barkeit das stangenartige Bauteil 3 einen Abschnitt 10 mit kleinerem Durchmesser auf. Der Kugelkopf 9 besitzt einen Radius R 1.

Das zweite Bauteil 4 ist Bestandteil eines nicht dargestell ten Bremskraftverstärkers und hat eine Einstecköffnung 11. An ihrem Anfang hat die Einstecköffnung 11 eine trichterar tige Verengung 12, an die sich eine zylindrische Bohrung 13 anschließt. Die trichterartige Verengung 12 kann beispiels weise kegelig oder, wie dies in der Figur dargestellt ist, gerundet ausgebildet sein. Die Rundung mit einem Radius R 2 hat Krümmungsmittelpunkte, die auf einem Kreis außerhalb der trichterartigen Verengung 12 liegen. Nahe bei der trichterar tigen Verengung 12 ist in das zweite Bauteil 4 eine Ringnut 14 eingearbeitet, die von der zylindrischen Bohrung 13 aus geht. In das zweite Bauteil 4 ist ein Druckstück 15 ein gebaut, das gegen den Kugelkopf 9 gerichtet ist, mit diesem zusammen eine gelenkige Druckverbindung bildet und an eine Stange 15′ angearbeitet ist. Das Druckstück 15 ist in dem Bauteil 4 beispielsweise mittels eines Drahtringes 16 fix iert. Das Druckstück 15 dient zur Übertragung von Kräften über die Stange 15′ und beispielsweise über einen nicht dar gestellten Wegsimulator auf ein Bremsventil des Bremskraft verstärkers und im Notbremsfall auf einen Verstärkerkolben, der seinerseits wenigstens einen Hauptzylinderkolben ver schieben kann.

Die Hülse 6 nimmt den Kugelkopf 9 unverlierbar und gelenkig auf und ist in das zweite Bauteil 4 eingeschoben. Im Bereich des Kugelkopfes 9 hat die Hülse 6 einen ersten Längenab schnitt A 1, an den sich in Richtung zur trichterartigen Ver engung 12 ein zweiter Längenabschnitt A 2 und schließlich ein dritter Längenabschnitt A 3 anschließen. Der Längenabschnitt A 1 hat eine kugelig gekrümmte Außenkontur 17 mit dem Radius R 3. Der Krümmungsmittelpunkt K 3 dieser Außenkontur 17 liegt in der Längsachse der Hülse 6. Vom Krümmungsmittelpunkt K 1 des Kugelkopfes 9 mit dem Radius R 1 hat der Krümmungsmittel punkt K 3 einen Abstand B in Richtung zur trichterartigen Verengung 12. Der Radius R 3 ist so groß gewählt, daß die Hülse 6 mit ihrem Längenabschnitt A 1 im wesentlichen spiel frei in der zylindrischen Bohrung 13 ruht. Der zweite Län genabschnitt A 2 hat ebenfalls eine kugelig gekrümmte Außen kontur 18. Zwischen den Außenkonturen 17 und 18 befindet sich ein gerundeter Übergang 19. Die Außenkontur 18 hat ei nen Krümmungsradius R 4, der beispielsweise gleich groß wie der Radius R 3 ist. Der dritte Längenabschnitt A 3 ist zylind risch ausgebildet und weist an seinem Umfang eine Ringnut 20 auf. Die Ringnut 20 hat eine Nutflanke 21, die beispiels weise einen Kegelmantel bildet. Dieser Kegelmantel schließt beispielsweise einen Winkel in der Größenordnung von 80° ein. Der Winkel öffnet sich zum Kugelkopf 9. Der dritte Längenabschnitt A 3 findet Platz in der zylindrischen Boh rung 13. Abweichend von der dargestellten Hülse 6 könnten auch die Längenabschnitte A 2 und A 3 einen größeren Durch messer aufweisen als der Längenabschnitt A 1. Demgemäß wäre dann anstelle der zylindrischen Bohrung 13 eine Stufenboh rung anzuordnen, deren größerer Durchmesser von der trich terartigen Verengung 12 ausgeht.

Das Kugelgelenk 2 wird in der folgenden Weise zusammenge baut. Zuerst wird das stangenförmige Bauteil 3 mit dem Ge winde 7 voraus in die Hülse 6 eingesteckt. Dabei hat die Hülse 6 abweichend von der dargestellten Form ein Hülsen ende 22, das im Ursprungszustand innen zylindrisch ist, so daß auch der Kugelkopf 9 in die Hülse 6 einsteckbar ist. Nach dem Einstecken wird durch Bördeln dem Hülsenende 22 die in der Zeichnung dargestellte Form gegeben. Dadurch umgreift das Hülsenende 22 den Kugelkopf 9 wie eine Kugel pfanne, so daß der Kugelkopf nicht mehr aus dem Hülsenende 22 heraus gelangen kann. Anschließend wird der Sicherungs ring 5, der beispielsweise aus Federstahldraht besteht und im Ursprungszustand einen Außendurchmesser von mindestens dem Durchmesser der Ringnut 14 des Bauteils 4 hat, über die Hülse gestreift, bis er in der Ringnut 20 der Hülse 6 Platz findet. Dabei ragt der Sicherungsring 5 in radialer Rich tung aus der Ringnut 20 hervor. Dadurch sind das Bauteil 3 mit seinem Kugelkopf 9, die Hülse 6 und der Sicherungsring 5 zum Vereinigen mit dem Bauteil 4 vorbereitet. Nun kann der nicht dargestellte Bremskraftverstärker, zu dem das Bau teil 4 gehört, auf der fahrgastfernen Seite einer Schottwand eines Kraftfahrzeugs befestigt werden. Wie bereits erwähnt, ist der Stößel 8 Bestandteil einer Pedale enthaltenden Bau gruppe, die in einen Fahrgastraum einzubauen und an der erwähnten Schottwand gegenüberliegend zum Bremskraftverstär ker zu befestigen ist. Diese Baugruppe kann beispielsweise von Hand oder mittels eines Roboters in Ausrichtung zu dem Bremskraftverstärker gegen die Schottwand bewegt und dort befestigt werden. Dabei trifft zunächst der Längenabschnitt A 1 der Hülse 6 in die trichterartige Verengung 12 der Ein stecköffnung 11. Weil in Einsteckrichtung der Krümmungsmit telpunkt K 1 des Kugelkopfes vor dem Krümmungsmittelpunkt K 3 des Längenabschnitts A 1 liegt, entstehen beim Einstecken an der Hülse 6 keine störenden Kippkräfte. Die kugelige Außen kontur 17 sorgt dafür, daß die Hülse 6, auch wenn deren Längsachse nicht mit der Längsachse des Bauteils 4 überein stimmt, nicht in der zylindrischen Bohrung 13 verklemmt. Beim weiteren Einstecken der Hülse 6 in die Einstecköffnung 11 gelangt schließlich der zweite Längenabschnitt A 2 in Kontakt zur trichterartigen Verengung 12. Dadurch wird die Längsachse der Hülse 6 gleichachsig zur Längsachse der Ein steckbohrung 11 ausgerichtet. Schließlich gelangt die Hülse 6 so tief in die zylindrische Bohrung 13, daß der Sicherungs ring 5, der beim Einführen der Hülse 6 in die Einstecköff nung 11 radial zusammengedrückt wurde, in die Ringnut 14 des Bauteils 4 einrastet. Der Abstand der Ringnut 14 von dem Druckstück ist unter Berücksichtigung der gewählten Abmes sungen der Hülse 6 und des Kugelkopfes 9 so gewählt, daß der Kugelkopf 9 das Druckstück 15 erst dann berührt, wenn sicher gestellt ist, daß mittels der Hülse 6 über eine Nutflanke 23 der Ringnut 20 der Sicherungsring 5 soweit verschoben ist, daß er mit Sicherheit in die Ringnut 14 des Bauteils 4 ein rastet. Im Betrieb auftretende Druckkräfte werden überwie gend über den Kugelkopf 9 auf das nach Art einer Kugelpfanne geformte Druckstück 15 übertragen. Dadurch kann die Hülse 6 insbesondere im Bereich ihres Hülsenendes 22 verhältnismäßig dünnwandig und raumsparend ausgebildet werden. Dadurch kann das Hülsenende 22 ohne Schwierigkeit durch Bördeln oder Pressen an die Kontur des Kugelkopfes 9 angeformt werden.

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

Claims

1. Kugelgelenk, insbesondere zur Betätigung eines Brems kraftverstärkers, mit einem ersten im wesentlichen stangen förmigen Bauteil, das einen Kugelkopf besitzt, mit einem zweiten Bauteil, das eine Einstecköffnung hat, die sich im Bereich ihres Anfangs trichterähnlich verengt und in einem Abstand von dem Anfang mit einer Ringnut versehen ist, und mit einem radial elastischen Sicherungsring, der in die Einstecköffnung einschiebbar und in die Ringnut einrast bar ist zum Sichern des Kugelkopfes gegen Herausziehen aus der Einstecköffnung, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kugelkopf (9) eine Hülse (6) aufgesetzt ist, die den Kugel kopf (9) gelenkig und unverlierbar umfaßt und am Umfang eine Ringnut (20) aufweist, in der der Sicherungsring (5) liegt, und der Kugelkopf (9) mit der Hülse (6) in die Ein stecköffnung (11, 12, 13) so weit einsteckbar ist, bis der Sicherungsring (5) in die Ringnut (14) des zweiten Bauteils (4) einrastet.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wengistens in einem Bereich nahe bei dem Kugelkopf (9) die Einstecköffnung (13) des zweiten Bauteiles (4) als zylind rische Bohrung (13) ausgebildet ist, daß die Hülse (6) in einem in diesem Bereich liegenden Längenabschnitt (A 1) zu mindest eine annähernd kugelig gekrümmte Außenkontur (17) hat, deren Krümmungsmittelpunkt (K 3) in der Längsachse der Hülse (6) liegt und vom Krümmungsmittelpunkt (K 1) des Ku gelkopfes (9) einen Abstand (B) in Richtung des Anfangs der Einstecköffnung (12) hat.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Längenabschnitt (A 1) in Richtung zum Anfang der Ein stecköffnung (11) ein weiterer Längenabschnitt (A 2) mit ei ner im wesentlichen kugelig gekrümmten Außenkontur (18) sich anschließt, der sich in einen zylindrischen Längenabschnitt (A 3) fortsetzt, in den die Ringnut (20) eingearbeitet ist, und daß die Einstecköffnung (11) auch im Bereich des zylind rischen Längenabschnitts (A 3) zylindrisch ausgebildet ist.

4. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein beim ersten Längenabschnitt (A 1) liegendes Hülsenende (22) nach dem Einführen des Kugel kopfes (9) in die Hülse (6) den Kugelkopf (9) wenigstens teilweise umgreifend an diesen Kugelkopf (9) angeformt ist.

5. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (20) der Hülse (6) eine im wesentlichen einen Kegelmantel bildende Nutflanke (21) hat, wobei sich der Kegelmantel in Richtung zum ersten Längenab schnitt (A 1) der Hülse (6) öffnet mit einem Winkel vor zugweise in der Größenordnung von 80°.