BESONDERHEITEN VON KUGELKOPF-ANLENKUNGEN - Heli Shop

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Kugelkopf
Gabelkopf
Bei herkömmlichen Gabelkopf-Anlenkungen wird die Kraft über den
Die Prinzipskizze verdeutlicht die Vorteile einer
verhältnismäßig kleinen Bolzen des Gabelkopfs weitergeleitet. Bei
einem Kugelkopf-Anlenkung. ist die belastbare Der Fläche kugelförmige aufgrund des Eingriff großen von
Umfangs Kugelkopf der Anlenkkugel zu Anlenkkugel weitaus größer. verteilt Dies die verringert Kräfte über den
entstehenden einen weitaus Druck größeren und damit die Bereich Reibung als enorm. beim Das Bolzen ist nötig,
um die beim Heli auftretenden Wechselbelastungen dauerhaft
eines herkömmlichen Gabelkopfes
bedienen zu können
Besonders hochwertige Anlenkkugeln sind hochglanz-vernickelt und
haben dadurch eine sehr harte Oberfläche. Für einen optimalen Sitz
besitzen sie eine ebene Aufstandsfläche unten sowie eine Passung für
den jeweiligen Schraubenkopf oben
BESONDERHEITEN VON KUGELKOPF-ANLENKUNGEN
KOPF BALL
Die verhältnismäßig hohe Anzahl sowie die unterschiedlichen Einbaubedingungen sämtlicher
mechanischen Anlenkungen im Heli erfordert die Verwendung eines universell einsetzbaren
Gelenktyps. Bereits in den Anfangsjahren des Modellhubschraubers hielten Kugelgelenke in
verschiedensten Ausführungen den Einzug und verdrängten Gabelköpfe oder gar abgekröpfte
Gestängeanschlüsse vollständig.
von Wolfgang Maurer
Das fast grenzenlose Einsatzspektrum hat zu immer unterschiedlicheren
Materialkombinationen und Ausführungen geführt. In der
Folge kommt es daher nun auch häufiger zu Inkompatibilitäten
zwischen den einzelnen Kugelkopftypen. Zudem sind je nach Art
des Kugelkopfs auch bestimmte Montagetechniken anzuwenden.
Nur mit dem nötigen Know-How kann ein sicherer Betrieb über
viele Flugstunden gewährleistet werden.
Warum Kugelköpfe?
Die Kugelkopf-Anlenkung gilt gemein hin als eine der sichersten
überhaupt. Der kugelförmige Eingriff von Kugelkopf zu Anlenkkugel
verteilt die Kräfte über einen weitaus größeren Bereich als dies zum
Beispiel beim Bolzen eines herkömmlichen Gabelkopfes der Fall
wäre. Des Weiteren arbeiten die gewählten Material-Kombinationen
von Kugelkopf und Kugelbolzen in der Regel auch ohne besondere
Schmierung oder Wartung äußerst reibungsarm. Dies lässt eine
standfeste und wartungsarme Gelenkverbindung entstehen. Hinzu
kommt noch der nicht unerhebliche Pluspunkt, dass Kugelkopfgelenke
sowohl horizontale als auch vertikale Versätze der Gestänge
ausgleichen können und es kommt erst bei extremen Auslenkungen
zu einem mechanischen Anschlag der umliegenden Bauteile. Damit
qualifiziert sich das Kugelgelenk praktisch für alle helitypischen
Anwendungen.
Die beiden Hauptteile der Kugelkopfanlenkung werden häufig
verwechselt. Ein Kugelgelenk besteht im wesentlichen aus einer
Anlenkkugel oder einem Kugelbolzen. Der Kugelbolzen besteht in
den meisten Fällen aus Metall, der Kugelkopf ist üblicherweise aus
Kunststoff gefertigt. Er wird auf das Gestänge aufgedreht.
Entscheidende „Kleinigkeiten“
Es gibt nun eine ganze Reihe von entscheidenden Kleinigkeiten,
auf die wir achten sollten. Fehler können sich sowohl bei der
Montage als auch bei der Kombination verschiedener Gelenkteile
einschleichen. Ein Fehler mindert die Qualität der Anlenkung und
führt zu einem erhöhten Verschleiß. Im absolut ungünstig sten Fall
könnte ein Kugelkopf bei der Montage sogar beschädigt werden
und während des Betriebs abspringen. Gehen wir also im Folgenden
gemeinsam durch, wie wir es richtig machen.
Werkstoff-Kombination
Die Werkstoffe von Anlenkkugel beziehungsweise Kugelbolzen
(im Folgenden Anlenkkugel genannt) und Kugelkopf sind stets
aufeinander abgestimmt. Bei hochwertigeren Modellen besteht
die Kugel zumeist aus vernickeltem Messing und besitzt dadurch
eine sehr harte, glatte Oberfläche. Damit ist sie mit den meisten
Kunststoffarten – also Nylon, Polyamid und vielen mehr, aus denen
die verschiedenen Kugelköpfe bestehen – einsetzbar. Besteht
hingegen die Kugel selbst aus Kunststoff, blankem Messing oder
Aluminium, so dürfen stets nur die original zugehörigen Kugelköpfe
verwendet werden, da diese auf die Material-Eigenschaften
abgestimmt sind (oder zumindest sein sollten).
Maß-Kombination
Selbstverständlich entscheidet auch der Nenndurchmesser, ob
eine Kugel-Kopf-Kombination verwendet werden kann oder nicht.
Man möchte meinen, dass dies an sich jedem klar sein sollte.
Doch die Praxis bringt wie immer anderes zu Tage. Ohne Skrupel
werden fallweise Kugeln mit einem Nenndurchmesser von 4,8
Millimeter an einen 4,7-Millimeter-Kugelkopf verbaut. In der Folge
erhält man – wie könnte es auch anders sein – ein schwergängiges
Gelenk, auf das der „menschliche Verursacher“ auch noch Stolz ist
– da spielfrei. Natürlich gibt es auch den umgekehrten Fall. Dieser
Gängige Anlenkungs-Komponenten (von links): Kugelbolzen
mit angeflanschtem M3-Gewinde, Anlenkkugel mit dazu passender
M2-Verschraubung und Kunststoff-Kugelkopf
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Der folgende Bericht ist in RC-Heli-Action,
Ausabe 3/2010 erschienen.
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geschnittenes Gewinde
gerolltes Gewinde
Selbst Die geschnittene Prinzipskizze Gewinde verdeutlicht sind aufgrund die Vorteile der entstehenden von
Kerbwirkung und der damit verbunden Bruchgefahr nicht zu empfehlen.
gerollten Weitaus Gewinden, sicherer sind industriell die nicht aufgerollte zuletzt wegen Gewinde. desDiese
passen Durchmessers dann auch direkt weniger in den Kerbwirkung Aufnahmeschaft als der gerollte zumeist in M2,3
ausgeführten Gewinde Kugelköpfe haben (es gibt natürlich auch M2,5-Kugelköpfe)
führt dann eben zu einer schlabberigen Anlenkung und kann
ebenso nicht gut geheißen werden. Resümee: Man muss strikt
auf den Nenndurchmesser von Kugel und Kugelkopf achten!
Von Gestängen und Gewinden
Unser Kugelkopf verfügt aber noch über einen weiteren Nenndurchmesser,
nämlich der des Gestänge-Anschlusses. Je nach
Modellgröße variiert der Durchmesser der Anlenkgestänge. Bei
Hubschraubern der Sportklasse – also Modellen von 1.000 bis
etwa 1.600 Millimeter Rotordurchmesser – haben sich in der
Regel Anlenkgestänge mit einem M2,3-Gewinde durchgesetzt.
Kleine Auswahl an diversen
gerollten Gestängen und
Kunststoff-Kugelgelenken
Diese auf den ersten Blick exotisch anmutende Dimension
entsteht durch den fertigungsbedingten Gewinde-Rollvorgang.
Ein gerolltes Gewinde reduziert die Kerbwirkung zwischen den
einzelnen Gewindegängen und ist daher weitaus haltbarer als ein
geschnittenes M2,5-Gewinde. In der Folge erhält man ein merklich
leichteres und wesentlich haltbareres Gestänge.
Die Königsklasse aller Kugelköpfe besitzt ein angespritztes Pressbündchen.
Je weiter das Bündchen eingepresst wird, um so strammer sitzt der
Kugelkopf. Optimalerweise legt man derartige Kugelköpfe vorher einige
Minuten in kochendes Wasser. Das sorgt für Dauerelastizität
Attention: Self-Made
Dennoch werden in vielen Fällen Anlenkgestänge selbst hergestellt,
wogegen grundsätzlich natürlich nichts einzuwenden ist. Leider werden
jedoch im Home-Build-Segment aufgrund fehlender Werkzeuge
zumeist gewöhnliche M2,5-Gewinde auf einen entsprechenden
Draht aufgeschnitten und anschließend in diese M2,3-Kugelköpfe
eingedreht. Dadurch entsteht jedoch ein gefährlicher Doppeleffekt.
Einerseits brechen geschnittene Gewinde aufgrund der entstanden
Kerbwirkung sehr schnell ab, andererseits wird der kleinere M2,3-
Kugelkopf überdehnt und kann sich in der Folge im Bereich des
Gewindes spalten. Aus diesem Grunde ist bei Kugel köpfen auch auf
den Nenndurchmesser des Gestänges zu achten.
Die richtige Montage
Fast alle Kugelköpfe besitzen eine Vorzugs-Montagerichtung. Jeder
Kugelkopf ist also mit dem größeren Ende der Kugelbohrung voran
zu montieren. Anderenfalls besteht die Gefahr, den Kopf während
der Montage zu weit zu dehnen und dadurch zu schädigen. In
den meisten Fällen ist die Außenseite des Kugelkopfs mit einem
Schriftzug gekennzeichnet. Dies vereinfacht die Erkennung der
Zu streng sitzende Kugelköpfe sind
mindestens ebenso schädlich wie zu
lockere. Mit einer Kugelkopf-Reibahle
gibt man streng sitzenden Kugelköpfen
den letzten Schliff. Meist genügt eine
Umdrehung der Reibahle, um einen
perfekten Sitz herzustellen
Werden Anlenkkugeln ohne Passsitz verwendet, so ist stets eine
hochwertige Schraube, passend zum jeweiligen Bauteil, zu verwenden.
In jedem Falle ist aber auf einen festen Sitz der Befestigungsschraube
zu achten. Lose Schrauben könnten im Betrieb
verbiegen, abreißen oder sich einfach heraus drehen.
Optimierung
Ein Kugelgelenk ist optimal ausgelegt, wenn es möglichst spielarm
und leichtgängig ist. Beide Parameter, also Leichtgängigkeit und
Spielarmut, besitzen dieselbe Priorität. Zudem sollte man auf einen
möglichst direkten Verlauf der Gestänge achten. Es gibt nun also
einige Möglichkeiten, die Anlenkung diesbezüglich zu optimieren.
Je nach Hersteller sind ausgeprägte Maßtoleranzen bei Kugelbolzen
keine Seltenheit. Durch Selektion – also dem nacheinander
Durchprobieren verschiedener Kugelbolzen – kann der jeweils am
besten passende Kugelbolzen gefunden werden.
Eine Kugelkopfzange erleichtert die Montage ungemein.
Doch Vorsicht! Die Kugeln dürfen keinesfalls zerkratzt werden.
Oftmals kann es sehr hilfreich sein, die
Kugelkopfzange etwas an die Gegebenheiten der
Modelle anzupassen. Dies kann durch leichtes
Biegen der Gabeln oder auch durch einen
leichten Anschliff des Ausrückzapfens geschehen
Besonders gedrehte Kugelbolzen können oftmals Maßtoleranzen aufweisen.
Es kann sich unter Umständen lohnen, die Kugeldurchmesser zu bestimmen,
um anschließend die bestmöglichen Paarungen zu erstellen
Montagerichtung. Dabei gilt: Der Schriftzug muss stets von
außen lesbar sein.
Wird zur Montage oder Demontage eine Kugelkopfzange verwendet,
so ist dabei höchste Vorsicht geboten. Keinesfalls darf
die Anlenkkugel verkratzt oder der Kugelkopf beschädigt werden.
Zerkratzte Anlenkkugeln führen zu einem extremen Verschleiß und
unnötigem Spiel in der Anlenkung.
Nicht weniger wichtig ist die korrekte Verschraubung der Anlenkkugel
mit dem jeweiligen Bauteil. Während Kugelbolzen über ein
angeflanschtes Gewinde verfügen, benötigen Anlenkkugeln eine
passende Befestigungsschraube. Hochwertige Exemplare besitzen
am oberen Ende einen Passsitz für den jeweils in Frage kommenden
Schraubenkopf. Dies verbessert den Sitz der Kugel erheblich, erfordert
im Gegenzug aber auch die genaue Einhaltung der vorgegebenen
Schraubenspezifikation.
Anpassung durch Ausreiben
Sehr oft kommt es vor, dass Kugelgelenke schwergängig oder
ruckelig laufen. Um den Kugelkopf optimal anzupassen, bedient
man sich in diesem Falle einer so genannten Kugelkopf-Reibahle.
Dabei handelt es sich um einen kleinen Kugelfräser mit Handgriff.
Mittels einer kleinen Stellschraube am vorderen Ende des Werkzeuges
kann die Vorspannung eingestellt werden. Meist genügt
eine einzige Umdrehung, um den Kugelkopf auf das optimale
Maß zu trimmen. Mit diesem Werkzeug ist jedoch Vorsicht
geboten. Übertriebt man es mit dem Ausreiben, so ist der
Kugelkopf dem Mülleimer geweiht.
Justierbare Kugelköpfe
Ja, auch das gibt es! Zweifelsohne die eleganteste Variante, eine
optimale Verbindung herzustellen, sind verformbare Kugelköpfe
mit Fransen-Bündchen. Das Fransen-Bündchen wird herstellerseitig
maschinell beim Spritzvorgang in den Kugelkopf eingelassen. Es
befindet sich auf der Innenseite der Kugelbohrung. Das bedeutet,
ein derartiger Kugelkopf wird mit dem Bündchen voran auf die
Kugel montiert. Für den Fall dass der Kugelkopf zu locker sitzt,
wird das Fransenbündchen mit einem Schraubstock vorsichtig
tiefer in die Bohrung gepresst.
Optimalerweise werden verstellbare Kugelköpfe vorher etwa fünf
Minuten in klarem Wasser gekocht; so wird die Elastizität des
Kunststoffes über einen langen Zeitraum hinweg gewährleistet.
Das bedeutet im Gegenzug, dass trockene Heizungsluft generell
nicht besonders zuträglich für viele Kunststoffarten ist. n
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