CH660212A5

CH660212A5 - METHOD FOR PRODUCING A BALL JOINT.

Info

Publication number: CH660212A5
Application number: CH4031/82A
Authority: CH
Inventors: Reinhardt W Mueller; Herbert Muennich
Original assignee: Trw Ehrenreich Gmbh
Priority date: 1981-07-14
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1987-03-31
Also published as: ATA240282A; ES266230U; SE452283B; IT1151837B; GB2103532A; AU8574882A; SU1227125A3; DE3127710C2; HU188185B; MX156166A; FR2509814A1; DD202596A5; AR228403A1; SE8204300L; KR840000357A; ZA824810B; PL138640B1; TR21259A; BR8204071A; KR890000224B1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem Gelenkzapfen mit einem einteilig angeformten Kugelkopf, einem Gelenkgehäuse und einer zwischen Kugelkopf und Gelenk-20 gehäuse angeordneten Gleitschicht aus einem Schmiermittel und einer verlorenen Schalung, wobei der Kugelkopf mit einem Schmiermittel beschichtet, auf die Schmiermittelschicht die verlorene Schalung aus einem synthetischen Werkstoff aufgetragen, der Kugelkopf in eine Form für das 25 Gelenkgehäuse eingebracht und der freie Raum zwischen dem Kugelkopf und der Form mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt wird, der daraufhin erstarrt. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein alternatives Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem 30 Gelenkzapfen mit einem einteilig angeformten Kugelkopf, einem Gelenkgehäuse und einer zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse angeordneten Gleitschicht, welche als verlorene Schalung dient, wobei die verlorene Schalung aus einem synthetischen, Schmiermittel enthaltenden Werkstoff auf 35 den Kugelkopf aufgetragen, der Kugelkopf mit der Gleitschicht in eine Form für das Gelenkgehäuse eingebracht und der freie Raum zwischen dem Kugelkopf und der Form mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt wird, der daraufhin erstarrt. The invention relates to a method for producing a ball joint consisting of a joint pin with a one-piece molded ball head, a joint housing and a sliding layer arranged between the ball head and the joint housing made of a lubricant and a lost formwork, the ball head being coated with a lubricant the lubricant layer applied the lost formwork made of a synthetic material, the ball head was placed in a mold for the joint housing and the free space between the ball head and the mold was filled with a synthetic material, which then solidified. The invention further relates to an alternative method for producing a ball joint consisting of a joint pin with a one-piece molded ball head, a joint housing and a sliding layer arranged between the ball head and the joint housing, which serves as lost formwork, the lost formwork being made of a synthetic lubricant-containing Material is applied to the ball head, the ball head with the sliding layer is placed in a mold for the joint housing and the free space between the ball head and the mold is filled with a synthetic material, which then solidifies.

40 Kugelgelenke dieser Konstruktion finden insbesondere in den Lenkgestängen von Kraftfahrzeugen Verwendung und sind beispielsweise aus der DE-PS 15 75 431 bekannt. Der Gelenkzapfen mit dem einteilig angeformten Kugelkopf wird aus einem Rohling durch spanlose Verformung und 45 spanabhebende Nachbearbeitung hergestellt. Das Gelenkgehäuse kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und aus einem Rohling durch Schmieden oder Kaltfliesspressen hergestellt werden. Im allgemeinen ist zwischen dem Kugelkopf und dem Gelenkgehäuse eine Gleitschicht angeordnet, die so im Spritzgiessverfahren aus Kunststoff oder durch Schmieden bzw. Sintern aus Metall hergestellt und zur Bildung eines Fettreservoirs mit mehreren Schmiernuten versehen wird. Um eine ausreichende Passgenauigkeit zwischen Kugelkopf, Gleitschicht und Gelenkgehäuse zu erzielen, ist 55 es notwendig, ausser dem Kugelkopf auch die Innenwand des Gelenkgehäuses spanabhebend zu bearbeiten. 40 ball joints of this construction are used in particular in the steering linkages of motor vehicles and are known for example from DE-PS 15 75 431. The hinge pin with the one-piece molded ball head is made from a blank by non-cutting deformation and 45 machining post-processing. The joint housing can be made in one or more parts and can be produced from a blank by forging or cold extrusion. In general, a sliding layer is arranged between the ball head and the joint housing, which is produced in this way by injection molding from plastic or by forging or sintering from metal and is provided with a plurality of lubrication grooves in order to form a fat reservoir. In order to achieve a sufficient fit between the ball head, sliding layer and joint housing, it is necessary to machine the inner wall of the joint housing in addition to the ball head.

Durch die US-PS 2 944 831 und 2 974 975 sind Kugelgelenke mit mehrteilig ausgebildeten Gelenkgehäusen bekannt geworden, deren Gehäuseteile spanlos geformt sind. Um bei 60 diesen Kugelgelenken eine ausreichende Passgenauigkeit zu erzielen, wird der Ringraum zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse mit einer Gleitschicht aus Kunststoff und Schmiermittel ausgefüttert. Through the US-PS 2 944 831 and 2 974 975 ball joints with multi-part joint housings are known, the housing parts are formed without cutting. In order to achieve a sufficient fit with 60 of these ball joints, the annular space between the ball head and the joint housing is lined with a sliding layer made of plastic and lubricant.

Weiterhin ist aus der DE-OS 1 629 753 ein Verfahren zum 65 Herstellen eines Lagers, beispielsweise eines Kugelgelenkes bekannt, bei dem die Kugel eines Kugelzapfens zunächst mit einer Schicht aus gleitfähigem Material umkleidet und danach in ein teilbares Gesenk eingebracht wird, welches Furthermore, from DE-OS 1 629 753 a method for producing a bearing, for example a ball joint, is known, in which the ball of a ball pin is first covered with a layer of lubricious material and then introduced into a separable die, which

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einen Hohlraum bildet, der mit einem härtbaren Unterlagmaterial ausgespritzt wird, welches dann zusammen mit der Gleitschicht ein Gelenklager für die Kugel bildet. Bei dieser bekannten Verfahrenstechnik wird die Kugel mit der Schicht aus härtbarem Material eng umspritzt. Wenn die Kugel spanabhebend hergestellt worden ist und eine Polfläche besitzt, kann das von der Gleitschicht und der gehärteten Unterlageschicht gebildete Gelenklager nicht mehr relativ zur Kugel bewegt werden. forms a cavity which is sprayed with a hardenable base material, which then forms a joint bearing for the ball together with the sliding layer. In this known process technology, the ball is closely overmolded with the layer of curable material. If the ball has been machined and has a pole face, the spherical bearing formed by the sliding layer and the hardened base layer can no longer be moved relative to the ball.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes mit einteilig und passgenau ausgebildetem Gelenkgehäuse zu schaffen, dessen Innenwand keiner besonderen Bearbeitung bedarf, wenn der Kugelkopf eine durch seine spanabhebende Herstellung bedingte Polfläche besitzt. Starting from this prior art, the invention has for its object to provide a method for manufacturing a ball joint with a one-piece and precisely formed joint housing, the inner wall of which requires no special processing if the ball head has a pole face due to its machining production.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass bei einem Kugelkopf mit einer Polfläche ein die fehlende Kugelkappe ausgleichendes Schmiermittelpolster an der Polfläche gebildet und mit der verlorenen Schalung umhüllt wird bevor das Gelenkgehäuse hergestellt wird. To solve this problem, it is proposed that, in the case of a ball head with a pole face, a lubricant cushion which compensates for the missing ball cap is formed on the pole face and is encased with the lost formwork before the joint housing is produced.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird die an der Polfläche des Kugelkopfes fehlende Kugelkappe durch das vorgeschlagene Schmiermittelpolster ersetzt, so dass beim Herstellen des Gelenkgehäuses eine die erforderliche Bewegungsfreiheit des Kugelkopfes gewährleistende Kugelkalotte im Gelenkgehäuse entsteht. Die verlorene Schalung umhüllt das Schmiermittelpolster und verhindert seine Verdrängung beim Herstellen des Gelenkgehäuses. Im fertigen Kugelgelenk bildet die verlorene Schalung für das Schmiermittel und das Schmiermittelpolster die Trag- und Verschleissfläche zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse. According to the method according to the invention, the ball cap which is missing on the pole face of the ball head is replaced by the proposed lubricant cushion, so that a spherical cap which ensures the required freedom of movement of the ball head is produced in the joint housing when the joint housing is manufactured. The lost formwork envelops the lubricant cushion and prevents it from being displaced when the joint housing is manufactured. In the finished ball joint, the lost formwork for the lubricant and the lubricant cushion forms the bearing and wear surface between the ball head and the joint housing.

Bei dem alternativen Verfahren wird als Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass ein Kugelkopf mit einer Polfläche verwendet,ein die fehlende Kugelkappe ausgleichendes Schmiermittelpolster an der Polfläche gebildet und mit der verlorenen Schalung umhüllt wird, bevor das Gelenkgehäuse hergestellt wird. In the alternative method, it is proposed as a solution to the problem that a ball head with a pole face is used, a lubricant cushion which compensates for the missing ball cap is formed on the pole face and is encased with the lost formwork before the joint housing is produced.

Anstelle der Schmiermittelschicht und der diese umgebenden, verlorenen Schalung, wird also ein Schalungswerkstoff verwendet, der das notwendige Schmiermittel bereits enthält und dieses beispielsweise während des Gebrauches durch Impulsaustausch (Schwammeffekt) wieder freisetzt. Der wesentliche Erfindungsgedanke liegt nämlich in der Verwendung der verlorenen Schalung, welche Unebenheiten des Kugelkopfes überbrückt beispielsweise die Polfläche und nach dem Ausformen des Gelenkgehäuses mit dem Schmiermittel eine Gleitschicht zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse bildet. Instead of the lubricant layer and the lost formwork surrounding it, a formwork material is used that already contains the necessary lubricant and releases it again, for example, during use by exchanging impulses (sponge effect). The main idea of the invention lies in the use of the lost formwork, which unevenness of the ball head bridges, for example, the pole face and forms a sliding layer between the ball head and the joint housing after the joint housing has been shaped with the lubricant.

Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind verschiedene Werkstoffe geeignet. Der Gelenkzapfen mit dem einteilig angeformten Kugelkopf wird in bekannter Weise aus Stahl hergestellt. Das Schmiermittel kann auf Calcium- und Lithiumseifenbasis hergestellt sein oder auch aus Molybdänsulfid sowie Silicon bestehen. Als Werkstoff für die verlorene Schalung eignen sich Kunststoffe, beispielsweise Polyoxymethylen, Polyurethan, Polyamid, Polytetrafluoräthylen, Polyvinylchlorid-Acetat-Copolymer oder Polyäthylen, aber auch Lagermetalle, beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage, wie Lagerhartblei oder Weissmetall mit einem niedrigen Schmelzpunkt. Als Werkstoff für das Gelenkgehäuse können ebenfalls Kunststoffe, beispielsweise glasfaserverstärkte Pressmassen aus Epoxid- oder Polyesterharzen, oder Metalle, wie beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage mit einem niedrigen Schmelzpunkt verwendet werden. Various materials are suitable for carrying out the method according to the invention. The pivot pin with the one-piece molded ball head is made of steel in a known manner. The lubricant can be made on the basis of calcium and lithium soap or can also consist of molybdenum sulfide and silicone. Suitable materials for the lost formwork are plastics, for example polyoxymethylene, polyurethane, polyamide, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride-acetate copolymer or polyethylene, but also bearing metals, for example based on lead and tin, such as hard lead or white metal with a low melting point. Plastics, for example glass fiber-reinforced molding compounds made of epoxy or polyester resins, or metals, such as those based on lead and tin with a low melting point, can also be used as the material for the joint housing.

Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Kugelgelenk ist gekennzeichnet durch ein auf der Polfläche unter der Schalung angeordnetes Schmiermittelpolster zum Ausgleich der fehlenden Kugelkappe. A ball joint produced by the method according to the invention is characterized by a lubricant cushion arranged on the pole surface under the formwork to compensate for the missing ball cap.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen die einzelnen Verfahrensschritte und zwei Ausführungsformen fertiger Kugelgelenke schematisch dargestellt worden sind. In den Zeichnungen zeigen: Further details and advantages of the subject matter of the invention result from the following description of the associated drawings, in which the individual method steps and two embodiments of finished ball joints have been shown schematically. The drawings show:

Fig. 1 einen Gelenkzapfen mit einteilig angeformtem Kugelkopf in Ansicht; Figure 1 shows a pivot pin with a one-piece molded ball head in view.

Fig. 2 denselben Gelenkzapfen mit einer auf den Kugelkopf aufgetragenen Schmiermittelschicht; 2 shows the same pivot pin with a lubricant layer applied to the ball head;

Fig. 3 denselben Gelenkzapfen mit einer auf die Schmiermittelschicht aufgetragenen verlorenen Schalung; 3 shows the same hinge pin with a lost formwork applied to the lubricant layer;

Fig. 4 ein fertiges Kugelgelenk mit einem aus Kunststoff bestehenden Gelenkgehäuse; 4 shows a finished ball joint with a plastic joint housing;

Fig. 5 ein fertiges Kugelgelenk mit einem Gelenkgehäuse aus einer mit einem Kunststoff ausgegossenen, metallischen Form. Fig. 5 shows a finished ball joint with a joint housing made of a metallic mold cast with a plastic.

An einem konischen Gelenkzapfen 1 ist ein Kugelkopf 2 angeformt, der an seiner freien Stirnseite eine flache Polfläche 3 besitzt. A spherical head 2 is formed on a conical hinge pin 1 and has a flat pole face 3 on its free end face.

Auf den Kugelkopf 2 wird, wie es in Fig. 2 dargestellt worden ist, eine Schmiermittelschicht 4 aufgetragen, die an der Polfläche 3 ein Schmiermittelpolster 5 bildet, um die dort fehlende Kugelkappe zu ersetzen. As has been shown in FIG. 2, a lubricant layer 4 is applied to the ball head 2, which forms a lubricant cushion 5 on the pole face 3 in order to replace the ball cap which is missing there.

Anschliessend wird, wie es in Fig. 3 dargestellt worden ist, die Schmiermittelschicht 4 mit einer verlorenen Schalung 6 ummantelt,die beispielsweise aus einem zu einer dünnen Folie erstarrenden Kunststoff besteht, der hervorragende Gleit- und Verschleisseigenschaften besitzt. Bei der Auswahl des Kunststoffes für die Schalung 6 ist darauf zu achten, dass seine Verarbeitungstemperatur niedriger liegt als der Tropfpunkt des verwendeten Schmiermittels, damit die Schmiermittelschicht 4 und insbesondere das Schmiermittelpolster 5 nicht zerstört werden. Subsequently, as has been shown in FIG. 3, the lubricant layer 4 is encased with a lost formwork 6, which consists, for example, of a plastic which solidifies into a thin film and which has excellent sliding and wear properties. When selecting the plastic for the formwork 6, care must be taken that its processing temperature is lower than the dropping point of the lubricant used, so that the lubricant layer 4 and in particular the lubricant cushion 5 are not destroyed.

Der Gelenkzapfen 1 mit dem auf diese Weise präparierten Kugelkopf 2 wird sodann in einer Form 7 für ein Gelenkgehäuse 8 zentriert, wie es in der Fig. 5 dargestellt worden ist. Zur Bildung des Gelenkgehäuses 8 wird ein glasfaserverstärktes Polyesterharz als plastische Masse in die Form 7 ein-gepresst worauf es aushärtet. Um die Form 7 mit dem Polyesterharz rutschfest zu einem Gelenkgehäuse 8 zu verbinden, ist eine umlaufende Nut 9 vorgesehen. The pivot pin 1 with the ball head 2 prepared in this way is then centered in a mold 7 for a joint housing 8, as has been shown in FIG. 5. To form the joint housing 8, a glass fiber-reinforced polyester resin is pressed as a plastic mass into the mold 7, after which it hardens. In order to connect the mold 7 to the polyester resin in a non-slip manner to form a joint housing 8, a circumferential groove 9 is provided.

Es ist aber auch ohne weiteres möglich, die Abmessungen der Form 7 von vorn herein so zu wählen, dass diese nach dem Aushärten des Polyesterharzes entfernt werden kann. Das Gelenkgehäuse 8 besteht dann nur aus dem Polyesterharz, wie es in der Fig. 4 dargestellt worden ist. However, it is also readily possible to choose the dimensions of the mold 7 from the outset in such a way that it can be removed after the polyester resin has cured. The joint housing 8 then consists only of the polyester resin, as has been shown in FIG. 4.

Nach dem Ausformen und Erstarren des Gelenkgehäuses 8 kann der Gelenkzapfen innerhalb eines gedachten Kegels frei bewegt werden. Eine Trennung des Kugelkopfes 2 vom Gelenkgehäuse 8 ist nur möglich, wenn das Gelenkgehäuse 8 zerstört wird. After the joint housing 8 has been shaped and solidified, the joint pin can be moved freely within an imaginary cone. A separation of the ball head 2 from the joint housing 8 is only possible if the joint housing 8 is destroyed.

Ein nach der beschriebenen technischen Lehre hergestelltes und konstruiertes Kugelgelenk erfüllt alle Anforderungen, die beispielsweise in der Praxis bei seiner Verwendung im Lenkgestänge eines Kraftfahrzeuges auftreten können, und ist deshalb gewerblich anwendbar. A ball and socket joint manufactured and constructed in accordance with the technical teaching described fulfills all the requirements that can arise, for example, in practice when it is used in the steering linkage of a motor vehicle, and is therefore commercially applicable.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS

1. Method for producing a ball joint consisting of a joint pin (1) with a one-piece molded ball head (2), a joint housing (8) and a sliding layer made of a lubricant and a lost formwork (ball joint (2) and joint housing (8)) 6), the ball head being coated with the lubricant, the lost formwork (6) made of a synthetic material applied to the lubricant layer (4), the ball head (2) with the sliding layer being introduced into a mold (7) for the joint housing (8) and the free space between the ball head (2) and the mold (7) is filled with a synthetic material which then solidifies, characterized in that a ball head (2) with a pole face (3) uses a lubricant cushion to compensate for the missing ball cap (5) is formed on the pole face (3) and is encased with the lost formwork (6) before the joint housing (8) is manufactured.

2. Method for producing a ball joint consisting of a joint pin (1) with a one-piece molded ball head (2), a joint housing (8) and a sliding layer arranged between ball head (2) and joint housing (8), which is used as lost formwork (6) serves, the lost formwork (6) made of a synthetic lubricant-containing material applied to the ball head (2), the ball head (2) with the sliding layer in a mold (7) for the joint housing (8) and the free space between the Ball head (2) and the mold (7) are filled with a synthetic material which then solidifies, characterized in that a ball head (2) with a pole face (3) uses a lubricant cushion (5) to compensate for the missing ball cap on the pole face (3) is formed and coated with the lost formwork (6) before the joint housing (8) is manufactured.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the dropping point of the lubricant above the processing temperature of the material for the lost formwork (6) and its melting temperature are above the processing temperature of the material for the joint housing (8).

4. The method according to any one of claims 1-3, characterized by the use of a lubricant based on lithium soap.

5. The method according to any one of claims 1-3, characterized by the use of molybdenum disulfide as a lubricant.

6. The method according to any one of claims 1-3, characterized by the use of a plastic, for example polyoxymethylene, polyurethane, polyamide, polytetra-fluorethylene, polyvinyl chloride acetate copolymer, or polyethylene, as a material for the lost formwork (6).

7. The method according to any one of claims 1-3, characterized by the use of a bearing metal, for example based on lead and tin, with a melting point below the dropping point of the lubricant used as a material for the lost formwork (6).

8. The method according to any one of claims 1-3, characterized by the use of a plastic, for example glass fiber reinforced molding compounds made of epoxy or polyester resins, as a material for the joint housing (8).

9. The method according to any one of claims 1 -3, characterized by the use of a metal alloy based on lead and tin, with a lower or the same melting point as the material for the lost formwork (6) as a material for the joint housing (8).

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the lubricant and / or the lost formwork (6) are applied to the ball head (2) by dipping, spraying and / or melting.

11. Ball joint, produced by the method according to claim 1, consisting of a pivot pin (1) with 5 a one-piece molded ball head (2) with a pole face (3), a joint housing (8) and a sliding layer between the ball head (2) and the joint housing (8) from a lubricant layer (4) and a surrounding formwork (6), characterized by an on the polio surface (3) under the formwork (6) arranged lubricant cushion (5) to compensate for the missing ball cap.

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