Winkelgelenke DIN 71802 Form CS mit Gewindezapfen

Winkelgelenk

Ein Winkelgelenk (auch bekannt als Kugelgelenk oder Faudigelenk, siehe auch Wikipedia) ist eine Eckverbindung zur Kraftübertragung. Es dient als Verbindungs- und Führungselement für bewegliche Teile.

Bei einem Winkelgelenk handelt es sich um eine Baugruppe. Die nachfolgende Aufzählung beschreibt die Einzelteile der klassischen Ausführung nach DIN 71802:

1. Kugelpfanne DIN 71805
2. Kugelzapfen DIN 71803
3. Sprengring
4. Sicherungsbügel DIN 71805
5. Sechskantmutter DIN 934
6. Schmierfett

Durch die Anordnung der Bauteile tritt die Bewegungsreibung hauptsächlich zwischen Kugelzapfen und Kugelpfanne auf. Um diese zu minimieren, kommt zusätzlich das Schmierfett zum Einsatz.

Übersichtsvideo

Die untenstehenden Informationen haben wir für Sie auch bequem in einem Video zusammengefasst:

Montage eines Winkelgelenkes

Die Montage eines Winkelgelenkes nach DIN 71802 in der Form CS wird in folgenden Schritten durchgeführt:

1. Schmierfett in die Kalotte der Kugelpfanne einbringen
2. Sprengring in die Nut der Kugelpfanne eindrücken, sodass dieser sich darin frei bewegen kann
3. Kugelzapfen durch den Sprengring hindurch nach unten in die Kugelpfanne drücken, bis er darin einrastet
4. Sicherungsbügel montieren
5. Optional: Sechskantmutter auf das Gewinde des Kugelzapfens aufschrauben (nach DIN 71802 wird die Mutter lose beigelegt)

Übersicht der relevanten Ausführungen

Am Markt hat sich in den letzten Jahren eine Reihe von Winkelgelenk-Ausführungen durchgesetzt. Der Rückgriff auf diesen Standard garantiert ein günstiges Preisniveau, eine langfristige Verfügbarkeit der Bauteile sowie breit gefächerte Sourcing-Möglichkeiten.

Winkelgelenk nach DIN 71802 Kugelzapfen mit Schlüsselfläche

Die am weitesten verbreitete Ausführung ist die Variante nach DIN 71802 in der Form CS. Dank des Einsatzes eines zusätzlichen Sicherungsbügels bietet dieses Gelenk eine erhöhte Sicherheit gegen unerwünschten Abzug, beispielsweise verursacht durch eine hängende Montage.

Durch die Ausführung der Kugelpfanne mit Innengewinde sowie des Kugelzapfens mit Außengewinde ist eine einfache Kombination mit anderen Bauteilen sichergestellt. Der Schwenkwinkel beträgt dabei ±18°.

Winkelgelenk nach DIN 71802 Nietzapfen

Die Baureihe Form BS nach DIN 71802 ist grundsätzlich mit der oben beschriebenen Form CS identisch. Der Unterschied besteht darin, dass anstelle des Kugelzapfens ein Nietzapfen eingesetzt wird. Dieser eignet sich vor allem dann, wenn das Gelenk dauerhaft mit einem anderen Bauteil verbunden werden soll.

Axialgelenk ähnlich DIN 71802

Durch die Nutzung einer Axialpfanne ermöglicht diese Variante eine lineare Kraftübertragung. Der Schwenkwinkel liegt auch hier bei ±18°.

Auf Grund der Geometrie kann in dieser Ausführung jedoch kein zusätzlicher Sicherungsbügel eingesetzt werden. Dadurch reduzieren sich die Abzugskräfte des Kugelzapfens entsprechend. Abgeleitet aus der DIN 71805 liegen diese je nach Größe mindestens zwischen 30 und 100 Newton.

Axialgelenk ähnlich DIN 71802 erhöhte Abzugskräfte

Diese Baureihe wird individuell nach Einbaubedingungen ausgelegt und ermöglicht eine Verwendung mit höherer Zug- und Druckbelastung.

Winkelgelenk ähnlich DIN 71802 Form CS kurze Ausführung

Diese Variante erlaubt den Einsatz bei reduzierter Einbauumgebung bei voller Funktionsfähigkeit. Abgesehen von der kürzeren Auslegung der Kugelpfanne entspricht das Gelenk der DIN 71802 Form CS.

Winkelgelenk ähnlich DIN 71802 Form CS lange Ausführung

Diese Variante eignet sich wenn konstruktionsbedingt, beispielsweise zum Justieren oder Einstellen, zusätzliche Gewindegänge an der Kugelpfanne benötigt werden. Abgesehen von der längeren Auslegung der Kugelpfanne entspricht das Gelenk der DIN 71802 Form CS.

Winkelgelenk mit Schlitzpfanne

Im Automotivbereich haben sich in den letzten Jahren Varianten für Kugelpfannen mit Schlitz, bzw. Schlitzpfanne und Sicherungsklammer etabliert. Der Vorteil liegt dabei in der schnellen Montage der Schlitzpfanne mit dem Kugelzapfen.

In der Regel werden Schlitzpfanne und Kugelzapfen getrennt voneinander in den einzelnen Baugruppen verbaut und erst später vereint. Der Kugelzapfen wird zum Beispiel an der Heckklappe eines Fahrzeuges montiert, die Schlitzpfanne an einer Gasfeder. Dies führt zu einem optimierten Prozessfluss in der Montage. Zudem lassen sich dank der Bauweise einzelne Komponenten auch nachträglich jederzeit problemlos tauschen.

Für die Demontage wird ein geeignetes Werkzeug und entsprechender Bauraum benötigt. Auch ist zu beachten, dass die Sicherungsklammer im Anschluss nicht mehr wiederverwendbar ist.

Winkelgelenk Schnellwechselgelenk

Stehen eine häufige Montage und Demontage des Gelenks im Vordergrund, so bietet sich diese Schnellwechselvariante an. Sie wird normalerweise individuell auf den jeweiligen Anwendungsfall optimiert und garantiert einen werkzeuglosen Ein- und Ausbau.

Optionen

Alle der oben aufgeführten Baureihen können zusätzlich um die folgenden Optionen ergänzt werden. Dadurch können Spezialanforderungen abgebildet oder die Lebensdauer des Gelenks in bestimmten Umgebungen maßgeblich erhöht werden.

Gewinde

Grundsätzlich sind die Standardvarianten sowohl an der Kugelpfanne als auch an dem Kugelzapfen mit einem Rechtsgewinde versehen. Jeder Baugröße ist dabei durch die Norm eine entsprechende Gewindegröße zugeordnet.

Sofern es die Teilegeometrie des jeweiligen Bauteils zulässt, sind abweichend hiervon auch abweichende Gewindegrößen oder ein metrisches Linksgewinde möglich. Zudem kann für Anwendungen mit der Anforderung an eine präzisere Einstellmöglichkeit das Bauteil auch mit einem entsprechenden Feingewinde mit geringerer Gewindesteigung ausgelegt werden. Selbstverständlich sind alle diese genannten Optionen für das Gewinde auch beliebig kombinierbar.

Schlüsselfläche an der Pfanne

Eine zusätzliche Schlüsselfläche an der Pfanne erlaubt eine einfachere Montage durch Verwendung eines Gabel- oder Maulschlüssels mit dem Gegenstück.

Dichtkappe für Winkelgelenke / Axialgelenke

Dichtkappen verhindern das Eindringen von Staub, Schmiermitteln oder Dämpfen in das Gelenk. Durch ihren Einsatz wird die Öffnung zwischen Kugelpfanne und Kugelzapfen abgedeckt und dadurch verschlossen.

Die Dichtkappen können sowohl für Winkelgelenke als auch für Axialgelenke in den Werkstoffen Stahl sowie Edelstahl eingesetzt werden. Sie sind aus Neopren und im Temperaturbereich von -30°C bis +110°C, bzw. kurzfristig auch bis +140°C einsetzbar.

Gehärtete Pfanne

Eine gehärtete Kugelpfanne erhöht den Verschleißwiderstand des Winkelgelenkes. Die Pfanne weist dabei durch den Härteprozess eine erhöhte Dauerfestigkeit auf. Sie verlängert dadurch die Lebensdauer des Gelenkes speziell bei widrigen und fordernden Anwendungsfällen.

Leichtgängiges Gelenk

Durch den Einsatz einer leichtgängigen Version reduziert sich der Reibungswiderstand zwischen Kugelpfanne und Kugelzapfen. Allerdings weisen diese Gelenke funktionsbedingt gegenüber der Standardvariante ein erhöhtes Kugelspiel auf.

Spielarmes Gelenk

Für besonders sensible Anwendungen mit einer erhöhten Anforderung an ein reduziertes Kugelspiel sind Winkelgelenke in den Standardausführungen nicht ausgelegt. Zwar ist ein komplett spielfreies Gelenk mit dem aktuellen Stand der Technik nicht herstellbar. Durch eine Anpassung der Fertigungstoleranzen kann das Gelenk jedoch in diesen Fällen individuell auf diese Anforderung optimiert werden.

Erhöhter Schwenkwinkel

Zur Steigerung der Beweglichkeit des Kugelzapfens in der Kugelpfanne kann eine konstruktive Anpassung der Bauteile erfolgen. Dadurch kann ein Schwenkwinkel bis zu 25° erreicht werden.

Einbau

Winkelgelenke werden in der Regel mit den angrenzenden Bauteilen fest verbunden. Die einfachste Form der Verbindung findet dabei zwischen den entsprechenden Gegenstücken über das Innengewinde der Kugelpfanne, bzw. das Außengewinde des Kugelzapfens statt. Zu beachten ist hierbei lediglich eine gewisse Maßtoleranz des jeweiligen Gegenstücks.

Kommt anstelle von Gewindezapfen ein Nietzapfen zum Einsatz, so werden entsprechende Maschinen und Vorrichtungen für den Einbau benötigt. In diesem Fall wird der Zapfen vorab dauerhaft an das entsprechende Bauteil angenietet. Die zugehörige Kugelpfanne wird dann im Nachhinein aufgesteckt.

Speziell bei Anwendungen im Automotivbereich hat sich zuletzt auch die Pressverbindung bewährt. Dafür wird die Kugelpfanne exakt auf das zu verpressende Element angepasst. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Welle oder einen Draht handeln. Das Pressverfahren bietet eine schnelle und dauerhafte Bauteilverbindung.

Anwendungen

Verwendung finden Winkelgelenke bevorzugt in Anwendungsgebieten, bei welchen die Kraftübertragung als Eckverbindung stattfindet. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass das Gelenk durch die Bauteilgeometrie in allen Richtungen beweglich ist. Die Kraftübertragung findet dadurch in der Anwendung manchmal nur punktuell statt. Zudem wird das Winkelgelenk häufig zusätzlich für einen Winkel- sowie Spielausgleich eingesetzt.

Typische Anwendungsfelder sind in der Automobil- und Bahnindustrie, in Land- oder Baumaschinen sowie im Maschinen- und Anlagenbau zu finden.