DE102004048753A1

DE102004048753A1 - Ball-and-socket joint for axle control arms in vehicles comprises metal ball and plastic socket, in which reinforcing component and friction-reducing component are homogeneously dispersed

Info

Publication number: DE102004048753A1
Application number: DE102004048753A
Authority: DE
Inventors: Andreas Pfeffer
Original assignee: WULF GAERTNER AUTOPARTS AG
Current assignee: WULF GAERTNER AUTOPARTS AG
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-06

Abstract

The ball-and-socket joint for axle control arms in vehicles comprises a metal ball (5) and a plastic socket (2), in which a reinforcing component and a friction-reducing component are homogeneously dispersed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, insbesondere für einen Achsquerlenker eines Kraftfahrzeuges, mit einer Lagerschale, die aus einem Trägermaterial aus einem Kunststoff hergestellt ist, einem Kugelzapfen, der an einer Seite eine aus einem Metall ausgebildete Gelenkkugel umfasst, die dreh- und schwenkbar in der Lagerschale gelagert ist.The The invention relates to a ball joint, in particular for a Axle control arm of a motor vehicle, with a bearing shell, the from a carrier material made of a plastic, a ball stud, the to one side comprises a joint ball formed of a metal, which is mounted rotatably and pivotally in the bearing shell.

In der DE 41 08 219 A1 ist ein Kugelgelenk beschrieben, das aus einem Gehäuse, einem Gelenkzapfen mit der an seinem einen Ende angeformten Gelenkkugel, einer Lagerschale, einem Dichtungsbalg und einem Gehäusedeckel aufweist. Die Gelenkkugel ist in der gegen die Innenwandung des Gehäuses abstützenden Lagerschale dreh- und kippbeweglich gelagert. Die Lagerschale besteht aus einem Faserverbundwerkstoff, wobei die an der Gelenkkugel anliegende Gleitoberfläche durch ein vom Kunststoff ummanteltes Fasergeflecht gebildet ist. Das Fasergeflecht liegt hierbei auf der Kugeloberfläche und bildet eine hautartige Ummantelung, die verhindert, dass Spitzen des Fasermaterials die Oberfläche der Gelenkkugel zerkratzen. Einer der Nachteile dieser Vorrichtung ist, dass diese Lagerschale aufwendig zu montieren ist. Wird das lediglich auf der Oberfläche der Gelenkkugel angeordnete Fasergeflecht aufgrund großer im Kugelgelenk wirkende Kräfte etwaig zerstört, gleitet die "schutzlose" Kugeloberfläche direkt an der Lagerschale ab, welches in Abhängigkeit von den eingesetzten Materialien zu einem erhöhten Abrieb bzw. zu einem nicht mehr zuverlässig funktionierenden Kugelgelenk führt.In the DE 41 08 219 A1 a ball joint is described which comprises a housing, a pivot pin with the integrally formed at one end of the ball joint, a bearing shell, a sealing bellows and a housing cover. The ball joint is rotatably and tiltably mounted in the bearing against the inner wall of the housing bearing shell. The bearing shell consists of a fiber composite material, wherein the voltage applied to the ball joint sliding surface is formed by a sheathed by the plastic fiber braid. The fiber mesh lies on the ball surface and forms a skin-like sheath, which prevents tips of the fiber material from scratching the surface of the ball joint. One of the disadvantages of this device is that this bearing shell is expensive to assemble. If the fiber mesh arranged merely on the surface of the joint ball is destroyed as a result of large forces acting in the ball joint, the "unprotected" ball surface slides directly on the bearing shell, which, depending on the materials used, leads to increased abrasion or to a failure to function reliably Ball joint leads.

In der DE 101 25 227 A1 ist ein Kugelgelenk mit einem von einem Deckel verschlossenen Gehäuse, einer Lagerschale und einer darin drehbar und kippbar aufgenommenen Gelenkkugel mit Kugelzapfen beschrieben. Die Lagerschale ist an ihrer Außenseite mit Vor- und Rücksprüngen versehen, wobei ein Federelement von dem Deckel im Gehäuse festgesetzt ist. Die untere, die obere Lagerschale teilweise übergreifende Lagerschale an ihrer übergreifenden Innenseite und die obere Lagerschale an ihrer Außenseite sind mit den Vorsprüngen und den Rücksprüngen versehen, mit welchen das Federelement unter Wirkung des Deckels in seiner Verschlusslage zusammenwirkt und beide Lagerschalen drehunbeweglich miteinander kuppelt. Einer der Nachteile dieses Kugelgelenkes ist, dass es aufgrund der größeren Zahl an Bauteilen keinen einfachen Aufbau hat. Des Weiteren besteht immer wieder die Gefahr, dass es bei derartigen Kugelgelenken zwischen der Gelenkkugel und der Lagerschale zu einer erhöhten Reibung kommt, welches mit einem erhöhten Verschleiß verbunden ist.In the DE 101 25 227 A1 is a ball joint with a closed housing of a lid, a bearing shell and a rotatable and tiltably received therein ball joint with ball pin described. The bearing shell is provided on its outside with projections and recesses, wherein a spring element is fixed by the cover in the housing. The lower, the upper bearing shell partially overlapping bearing shell at its overarching inside and the upper bearing shell on its outer side are provided with the projections and the recesses with which the spring element cooperates under the action of the cover in its closed position and rotatably couples both bearing shells together. One of the disadvantages of this ball joint is that it has no simple structure due to the larger number of components. Furthermore, there is always the danger that such ball joints between the joint ball and the bearing shell leads to increased friction, which is associated with increased wear.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kugelgelenk für einen Achsquerlenker eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden, insbesondere das Kugelgelenk einen einfachen Aufbau hat, wobei zwischen der Gelenkkugel und der Lagerschale sich die Reibung sowie der Verschleiß insbesondere an der Gelenkkugeloberfläche reduzieren lässt.task The invention is a ball joint for a Achsquerlenker a To provide motor vehicle, in which avoided the above-mentioned disadvantages in particular, the ball joint has a simple structure, wherein between the joint ball and the bearing shell, the friction as well as the wear in particular at the joint ball surface can be reduced.

Diese Aufgabe wird durch ein Kugelgelenk mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.These Task is achieved by a ball joint with the features of claim 1 solved. preferred Further developments are described in the subclaims.

Erfindungsgemäß umfasst das Trägermaterial der Lagerschale eine den Kunststoff verstärkende erste Materialkomponente und eine einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisende zweite Materialkomponente auf, wobei die erste und die zweite Materialkomponente homogen im Trägermaterial angeordnet sind. Einer der wesentlichen Vorteile dieser Erfindung ist, dass das Trägermaterial sowie die erste und die zweite Materialkomponente als eine Art Verbundwerkstoff eine homogene Materialmasse bildet. Falls es zu einem geringen Verschleiß an der Oberfläche der Gelenkkugel sowie an der Lagerschale kommen sollte, weist die Lagerschale aufgrund der homogenen Anordnung der ersten und der zweiten Materialkomponente stets die gleiche Zusammensetzung an jeder, etwaig neu aufgrund der Reibung entstehenden Oberfläche auf. Verglichen zu einer Anordnung einer Schutzschicht an der Gleitoberfläche, wie sie beispielsweise in der DE 41 08 219 A1 beschrieben ist, oder einer etwaigen Beschichtung, weist die vorliegende Lagerschale verbesserte Materialeigenschaften hinsichtlich der Verschleißfestigkeit und der Belastbarkeit auf, welches für das Kugelgelenk eine erhöhte Lebensdauer bedeutet. Die erste Materialkomponente dient vorwiegend zur Verstärkung des Trägermaterials bzw. des Kunststoffes, mit der eine relativ große Versteifung der Lagerschale erzielt werden kann. Die zweite Materialkomponente begünstigt einen geringen Verschleiß an den Reibflächen des Kugelgelenkes aufgrund des geringen Reibungskoeffizienten. Der geringe Verschleiß des Kugelgelenkes begründet sich insbesondere dadurch, dass die erste und die zweite Materialkomponente im Trägermaterial als Teilchenverbund gleichmäßig eingebracht ist. Ein weiterer Vorteil dieses Kugelgelenkes ist, dass die Lagerschale in nur wenigen Verfahrensschritten ohne großen Aufwand hergestellt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lagerschale ein Spritzgussteil, wodurch die Produktionskosten gering gehalten werden können. Selbstverständlich kann die Lagerschale ebenfalls als Drehteil ausgeführt sein.According to the invention, the carrier material of the bearing shell comprises a plastic material reinforcing first material component and a low coefficient of friction having second material component, wherein the first and the second material component are arranged homogeneously in the carrier material. One of the significant advantages of this invention is that the carrier material as well as the first and second material components form a homogeneous material mass as a kind of composite material. If there should be a slight wear on the surface of the joint ball and on the bearing shell, the bearing shell always has the same composition at each, possibly newly arising due to the friction surface due to the homogeneous arrangement of the first and the second material component. Compared to an arrangement of a protective layer on the sliding surface, as for example in the DE 41 08 219 A1 described, or any coating, the present bearing shell has improved material properties in terms of wear resistance and load capacity, which means an increased life for the ball joint. The first material component is used primarily to reinforce the carrier material or the plastic, with which a relatively large stiffening of the bearing shell can be achieved. The second material component favors low wear on the friction surfaces of the ball joint due to the low coefficient of friction. The low wear of the ball joint is due in particular to the fact that the first and the second material component is uniformly incorporated in the carrier material as a particle composite. Another advantage of this ball joint is that the bearing shell can be produced in just a few steps without much effort. In a preferred embodiment, the bearing shell is an injection molded part, whereby the production costs can be kept low. Of course, the bearing shell can also be designed as a turned part.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kunststoff (Trägermaterial) ein PBT-Kunststoff. PBT (Polybutylenterephthalat) zeichnet sich insbesondere durch einen sehr geringen Materialverschleiß aus, wobei es gleichzeitig ein Material von hoher Festigkeit ist. Es hat sich gezeigt, dass gerade PBT als Trägermaterial in Verbindung mit der ersten und der zweiten Materialkomponente eine Lagerschale entstehen lässt, mit der eine hohe Lebensdauer des Kugelgelenkes erzielt werden kann.In a preferred embodiment the plastic (carrier material) is a PBT plastic. In particular, PBT (polybutylene terephthalate) is characterized by very little material wear, while being a material of high strength. It has been found that just PBT as a carrier material in conjunction with the first and the second material component creates a bearing shell with which a long service life of the ball joint can be achieved.

In einer weiteren Alternative der Erfindung ist es möglich als Trägermaterial ein Polyamid, ein PEEK oder ein POM zu verwenden, wobei die erste und die zweite Materialkomponente homogen im Trägermaterial eingebracht ist.In Another alternative of the invention, it is possible as support material a polyamide, a PEEK or a POM to use, wherein the first and the second material component is introduced homogeneously in the carrier material.

In einer bevorzugten Alternative kann die erste Materialkomponente eine Glasfaser sein, die zusätzlich das Trägermaterial verstärkt. Aufgrund der höheren Festigkeit der Lagerschale ist eine erhöhte Lebensdauer des Kugelgelenkes zu erreichen. Eine ähnliche Materialeigenschaft weisen Aramidfasern oder Kohlenstofffasern auf, die alternativ ebenfalls homogen im Trägermaterial als erste Materialkomponente eingebracht sind. Ebenfalls ist es möglich, gleichzeitig Glasfasern und Aramidfasern und Kohlenstofffasern innerhalb des Trägermaterials einzubinden.In In a preferred alternative, the first material component a glass fiber, in addition the carrier material strengthened. Because of the higher Strength of the bearing shell is an increased life of the ball joint to reach. A similar Material property include aramid fibers or carbon fibers, the alternative also homogeneous in the carrier material as the first material component are introduced. It is also possible to use glass fibers at the same time and aramid fibers and carbon fibers within the substrate integrate.

Besonders von Vorteil ist, dass die zweite Materialkomponente Polytetrafluorethylen (PTFE) umfasst. PTFE, welches auch als Teflon bekannt ist, begünstigt einen niedrigen Reibungskoeffizienten an der Oberfläche der Lagerschale, wodurch ein Verschleiß sehr gering gehalten werden kann. Durch den Zusatz von PTFE kann des Weiteren eine gute mechanische Wirkung des Kugelgelenks erzielt werden. Der Übergang von einem Stillstand zu einer Bewegung (Drehbewegung) der Gelenkkugeln an der Lagerschale kann nahezu ohne ein Ruckeln stattfinden, da durch den Einsatz von PTFE die Haftreibung nahezu gleich groß ist wie die Gleitreibung an der Lagerschale. PTFE besitzt des Weiteren gute Selbstschmiereigenschaften und eignet sich daher besonders gut als Trockenlaufmaterial. Als Alternative zu PTFE sind beispielsweise andere Fluorverbindungen, wie zum Beispiel PFA (Perfluoralkoxy-Copolymerisat), eingesetzt werden.Especially It is advantageous that the second material component polytetrafluoroethylene (PTFE). PTFE, which is also known as Teflon, favors one low coefficient of friction on the surface of the bearing shell, thereby a lot of wear can be kept low. Due to the addition of PTFE, the Furthermore achieved a good mechanical effect of the ball joint become. The transition from a standstill to a movement (rotational movement) of the joint balls on the bearing shell can take place almost without jerking, as due to the use of PTFE, the static friction is almost the same as the sliding friction on the bearing shell. PTFE also has good Self-lubricating properties and is therefore particularly suitable as Running dry material. As an alternative to PTFE, for example other fluorine compounds, such as PFA (perfluoroalkoxy copolymer), be used.

Ein besonders verschleißarmes Kugelgelenk wird dadurch erreicht, dass der Anteil der ersten Materialkomponente ungefähr im Bereich von 5–30 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 8–25 Gew.-%, mehr bevorzugt im Bereich von 10–22 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 12–20 Gew.-% und der Anteil der zweiten Materialkomponente ungefähr im Bereich von 10–25 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 11–22 Gew.-%, mehr bevorzugt im Bereich von 13–20 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 15–18 Gew.-% liegt. Es hat sich ergeben, dass in dem beanspruchten Bereich eine gute Funktionsfähigkeit des Kugelgelenkes erzielt werden kann und gleichzeitig eine derartige Materialabstimmung bezüglich der Lagerschale erreicht werden kann, mit der die Lebensdauer des Kugelgelenkes wesentlich erhöht werden kann.One particularly low-wear Ball joint is achieved in that the proportion of the first material component approximately in the range of 5-30% by weight, preferably in the range of 8-25 Wt .-%, more preferably in the range of 10-22 wt .-% and particularly preferably in the range of 12-20 Wt .-% and the proportion of the second material component approximately in the range from 10-25 Wt .-%, preferably in the range of 11-22 wt .-%, more preferably in the range of 13-20 Wt .-% and particularly preferably in the range of 15-18 wt .-% is. It has show that in the claimed area a good operability of the ball joint can be achieved and at the same time such Material coordination regarding the bearing shell can be reached with the life of the Ball joint substantially increased can be.

Zweckmäßigerweise weisen die Fasern der ersten und der zweiten Materialkomponente einen mittlere Länge von circa 0,2–0,4 mm auf, bevorzugt eine Länge von 0,25–0,35 mm aufweist, wodurch gute Materialeigenschaften der Lagerschale in bezug auf Festigkeit und Reibung erzielbar sind. Vorteilhafterweise weisen die Fasern der ersten Materialkomponente einen Durchmesser von circa 10 bis 20 μm, bevorzugt einen Durchmesser von circa 12 bis 18 μm, mehr bevorzugt einen Durchmesser von 14 bis 16 μm, auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die zweite Materialkomponente, die beispielsweise ein Mikropulver aus PTFE sein kann, einen Durchmesser von 3 bis 15 μm, bevorzugt einen Durchmesser von circa 5 bis 12 μm, mehr bevorzugt einen Durchmesser von 8 bis 10 μm aufweisen.Conveniently, have the fibers of the first and second material components a medium length from about 0.2-0.4 mm, preferably a length from 0.25 to 0.35 mm, whereby good material properties of the bearing shell in terms of strength and friction can be achieved. advantageously, the fibers of the first material component have a diameter from about 10 to 20 microns, preferably a diameter of about 12 to 18 microns, more preferably a diameter from 14 to 16 μm, on. In a preferred embodiment of Invention may be the second material component, for example may be a micropowder of PTFE, a diameter of 3 to 15 μm, preferably one Diameter of about 5 to 12 μm, more preferably have a diameter of 8 to 10 microns.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die zweite Materialkomponente Silikon umfassen. Bei Silikon hat sich gezeigt, dass ein Anteil von bis zu 5 Gew.% ausreicht, um die gewünschten Materialeigenschaften bezüglich eines niedrigen Reibungskoeffizienten zu erreichen, wobei bevorzugt der Anteil an Silikon im Bereich von 1 bis 4 Gew.%, mehr bevorzugt im Bereich von 2 bis 3 Gew.% liegt. Der Anteil der ersten Materialkomponente liegt – wie bereits oben genannt – bei ungefähr 5–30 Gew.%, bevorzugt im Bereich von 8–25 Gew.-%, mehr bevorzugt im Bereich von 10–22 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 12–20 Gew.-%. Bei dieser Ausführungsform kann Silikon als einzige zweite Materialkomponente im Trägermaterial eingebunden sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann Silikon (mit einem Anteil bis zu 5 Gew.%) und PTFE (mit einem Anteil von 10–25 Gew.%, bevorzugt mit einem Anteil von 11–22 Gew.-%, mehr bevorzugt mit einem Anteil von 13–20 Gew.-% und besonders bevorzugt mit einem Anteil von 15–18 Gew.-%) gemeinsam als zweite Materialkomponente eingesetzt werden, wobei anstelle von PTFE auch andere Fluorverbindungen mit Silikon kombiniert werden können.In a further embodiment According to the invention, the second material component may comprise silicone. Silicone has been found to contain up to 5% by weight is sufficient to the desired Material properties regarding to achieve a low coefficient of friction, preferably the Proportion of silicone in the range of 1 to 4 wt.%, More preferably in Range of 2 to 3 wt.% Is. The proportion of the first material component lies - as already mentioned above - at approximately 5-30% by weight, preferably in the range of 8-25 Wt .-%, more preferably in the range of 10-22 wt .-% and particularly preferably in the range of 12-20 Wt .-%. In this embodiment can silicone as the only second material component in the carrier material to be involved. In a further embodiment of the invention Silicone (with a share of up to 5% by weight) and PTFE (with a share of from 10-25 % By weight, preferably in an amount of 11-22% by weight, more preferably with a share of 13-20 Wt .-% and particularly preferably in a proportion of 15-18 wt .-%) used together as the second material component, wherein Instead of PTFE, other fluorine compounds can be combined with silicone can.

Um den Verschleiß des Kugelgelenkes insbesondere der Gelenkkugeloberfläche weiter zu reduzieren, besteht die Gelenkkugel aus einem Stahl, wobei an der Oberfläche eine Schicht zur Reibungsminimierung angeordnet ist. Bei der Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine Hartstoffbeschichtung handeln, die aus TiN, TiCN, CrN oder CrCN bestehen kann. Die Schicht kann in einer anderen Alternative metallbeschichtet (Au, Pt, Ti, Cr) sein. Der Einsatz einer Kohlenstoffschicht (diamantähnliche Kohlenstoffe), einer kristallinen Diamantschicht, einer Sulfid- und/oder seleniden Schicht, einer borhaltigen Schicht, oder einer Schicht durch Nitrieren, Aufkohlen oder Borieren (Plasmabeschichtung), einer Al₂O₃- und CrO₂-Schicht können ebenfalls sinnvoll sein.In order to further reduce the wear of the ball joint, in particular the joint ball surface, the joint ball consists of a steel, wherein a layer for minimizing friction is arranged on the surface. The coating may, for example, be a hard material coating, which may consist of TiN, TiCN, CrN or CrCN. The layer may be metal-coated (Au, Pt, Ti, Cr) in another alternative. The use of a carbon layer (diamond-like carbons), a crystalline diamond layer, a sulfide and / or selenide layer, a boron-containing layer, or a layer by nitriding, carburizing or boriding (plasma coating), an Al ₂ O ₃ and CrO ₂ layer may also be useful.

Die Dicke der Schutzschicht beträgt zweckmäßigerweise 5 μm bis 50 μm, die beispielsweise als Spritzauftrag auf das Kugelgelenk aufgebracht ist. Dieses ermöglicht auf einfache Weise die Erzielung der gewünschten geringen Schichtdicke. Zweckmäßigerweise erfolgt der Auftrag in einem bestimmten Temperaturbereich, so dass eine Verformung der zu beschichtenden Oberfläche nicht entsteht. Aufgrund der geringen Schichtdicke kann insgesamt für das Kugelgelenk eine kompakte Bauform erreicht werden, wobei gleichzeitig durch die beschichtete Oberfläche des Kugelgelenkes eine erhebliche Reibungsminimierung bewirkt werden kann. Die Dicke der Schutzschicht liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 μm, mehr bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 22 bis 28 μm.The Thickness of the protective layer is expediently 5 μm to 50 μm, the For example, applied as a spray on the ball joint is. This allows in a simple way, the achievement of the desired low layer thickness. Conveniently, the job is done in a certain temperature range, so that a deformation of the surface to be coated does not arise. Due to the small layer thickness can total for the ball joint a compact Design can be achieved, at the same time by the coated surface the ball joint causes a considerable friction minimization can. The thickness of the protective layer is preferably in the range of 10 to 40 μm, more preferably in the range of 20 to 30 microns and more preferably in Range from 22 to 28 μm.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the description below with reference to the drawings an embodiment the invention is described in detail. The can in the claims and features mentioned in the description each individually for itself or in any combination essential to the invention. It demonstrate:

1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgelenkes mit Lagerschale und Kugelzapfen, der mit einer Gelenkkugel ausgebildet ist, und 1 a sectional view of a ball joint according to the invention with bearing shell and ball pivot, which is formed with a ball joint, and

2 eine Schnittansicht der Lagerschale, die sich aus einem Trägermaterial zusammensetzt, in der eine erste und eine zweite Materialkomponente eingebunden ist. 2 a sectional view of the bearing shell, which is composed of a carrier material, in which a first and a second material component is integrated.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk 1 für einen Achsquerlenker eines Kraftfahrzeuges, welches explizit nicht dargestellt ist. Das Kugelgelenk 1, das selbstverständlich auch in anderen Anwendungen anwendbar ist, weist eine von einem Gehäuse 10 umfasste Lagerschale 2 auf, die aus einem Trägermaterial 3 aus einem Kunststoff hergestellt ist, welches in 2 besonders verdeutlicht ist. Ferner umfasst das Kugelgelenk 1 einen Kugelzapfen 4, der an einer Seite eine aus einem Metall ausgebildete Gelenkkugel 5 umfasst, die dreh- und schwenkbar in der Lagerschale 2 gelagert ist. Wie besonders 2 verdeutlicht, umfasst das Trägermaterial 3 eine den Kunststoff verstärkende erste Materialkomponente 6 und eine einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisende zweite Materialkomponente 7. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass die erste und die zweite Materialkomponente 6, 7 homogen im Trägermaterial 3 angeordnet sind. 1 shows a ball joint according to the invention 1 for an axle control arm of a motor vehicle, which is not explicitly shown. The ball joint 1 , which of course is applicable in other applications, has one of a housing 10 included bearing cup 2 on, made of a carrier material 3 is made of a plastic which is in 2 is particularly clear. Furthermore, the ball joint comprises 1 a ball stud 4 , the one on one side of a metal ball joint ball 5 includes, the rotatable and pivotable in the bearing shell 2 is stored. How special 2 clarifies, includes the substrate 3 a plastic material reinforcing first material component 6 and a low friction coefficient second material component 7 , Of particular importance here is that the first and the second material component 6 . 7 homogeneous in the carrier material 3 are arranged.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Trägermaterial 3 ein PBT, ein thermoplastischer Polyester, der sich insbesondere durch eine hohe Festigkeit, hohe Steifigkeit, hohe Härte sowie hohe Zähigkeit auszeichnet. Als erste Materialkomponente 6 sind Glasfasern in der Materialmatrix des Trägermaterials 3 eingebracht, die eine mittlere Faserlänge von ungefähr 0,2–0,4 mm aufweist. Alternativ in einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Einsatz von Aramidfasern und/oder Kohlenstofffasern ebenfalls denkbar. Die erste Materialkomponente 6 dient hierbei das Trägermaterial zusätzlich zu verstärken.In the present embodiment, the carrier material 3 a PBT, a thermoplastic polyester, which is characterized in particular by a high strength, high rigidity, high hardness and high toughness. As the first material component 6 are glass fibers in the material matrix of the carrier material 3 introduced having an average fiber length of about 0.2-0.4 mm. Alternatively, in an embodiment of the invention, not shown, the use of aramid fibers and / or carbon fibers is also conceivable. The first material component 6 serves to reinforce the carrier material in addition.

Um einen geringen Reibungskoeffizienten an der Kontaktfläche zwischen Gelenkkugel 5 und Lagerschale 2 zu erreichen, ist eine zweite Materialkomponente 7 im Trägermaterial 3 eingebracht. Bei der zweiten Materialkomponente 7 handelt es sich um ein Polytetrafluorethylen (PTFE). In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Anteil der ersten Materialkomponente ungefähr bei 20 Gew.-% und der Anteil der zweiten Materialkomponente 7 ungefähr bei 15 Gew.-%.For a low coefficient of friction at the contact surface between joint ball 5 and bearing shell 2 to reach is a second material component 7 in the carrier material 3 brought in. For the second material component 7 it is a polytetrafluoroethylene (PTFE). In the illustrated embodiment, the proportion of the first material component is approximately 20 wt .-% and the proportion of the second material component 7 about 15% by weight.

Die Lagerschale 2 weist mehrere einseitig offene Schlitze auf, die in der dargestellten Schnittdarstellung nicht zu erkennen sind. Ferner ist die Lagerschale 2 mit einer Lagerschalenöffnung 8 ausgebildet, die geringer ist als der Durchmesser der Gelenkkugel 5.The bearing shell 2 has several unilaterally open slots, which can not be seen in the illustrated sectional view. Furthermore, the bearing shell 2 with a bearing shell opening 8th formed, which is smaller than the diameter of the joint ball 5 ,

Während der Montage des Kugelgelenkes 1 wird die Gelenkkugel 5 durch die Lagerschalenöffnung 8 geführt, wobei die Lagerschale 2 sich an der Lagerschalenöffnung 8 ein wenig aufweitet, welches durch die Schlitze begünstigt wird. Die Schlitze dienen des Weiteren für eine optimale Schmierung des Kugelgelenkes 1.During assembly of the ball joint 1 becomes the joint ball 5 through the bearing shell opening 8th guided, with the bearing shell 2 at the bearing cup opening 8th a little widened, which is favored by the slits. The slots also serve for optimum lubrication of the ball joint 1 ,

Die aus einem Stahl bestehende Gelenkkugel 5 weist an ihrer Oberfläche eine Schicht 9 zur Reibungsminimierung auf. Die Schicht 9 hat hierbei eine Schichtdicke von 10 μm, die unmittelbar an der einstückig ausgebildeten Lagerschale 2 anliegt. Selbstverständlich ist die Lagerschale 2 in einer weiteren Ausgestaltungsform, die nicht dargestellt ist, mehrteilig ausführbar.The steel ball joint ball 5 has a layer on its surface 9 to minimize friction. The layer 9 in this case has a layer thickness of 10 microns, which directly on the integrally formed bearing shell 2 is applied. Of course, the bearing shell 2 in a further embodiment, which is not shown, executable in several parts.

Aufgrund der homogenen Anordnung der ersten und der zweiten Materialkomponente 7 im Trägermaterial 3 der Lagerschale 2 kann eine verschleißarme Lagerschale 2 erzielt werden. Hierfür sorgen die aufeinander abgestimmten Materialkomponenten 6, 7 sowie der Kunststoff des Trägermaterials 3, wobei im Ausführungsbeispiel die Fasern der ersten und der zweiten Materialkomponente 6, 7 zweckmäßigerweise eine Länge von ungefähr 0,2–0,4 mm aufweisen. Eine weitere verschleißmindernde Maßnahme ist, dass die Gelenkkugel 5 an ihrer Oberfläche hartstoffbeschichtet ist, welches eine Reibung zwischen den Reibflächen des Kugelgelenkes 1 wesentlich herabsetzt. Die erfindungsgemäße Kugeleinheit 1 ist insbesondere für höchste Belastungen ausgelegt, wobei gleichzeitig insbesondere aufgrund der eingesetzten Materialkomponenten 6, 7 die Baugrößen der einzelnen Kugelgelenkteile verringert werden können. Somit kann eine kompakte Einheit eines Kugelgelenkes 1 mit kleinsten Abmessungen geschaffen werden. Die aufeinander abgestimmte Lagerschale 2 und Kugelgelenk 1 wirkt für das Kugelgelenk 1 reibungsmindernd. Gleichzeitig können in den im Stand der Technik häufig entstehende Knarrgeräusche, die insbesondere an der Reibkontaktfläche entstehen, verhindert werden.Due to the homogeneous arrangement of the first and the second material component 7 in the carrier material 3 the bearing shell 2 can be a wear-resistant bearing shell 2 be achieved. Therefor ensure the coordinated material components 6 . 7 as well as the plastic of the carrier material 3 , In the exemplary embodiment, the fibers of the first and the second material component 6 . 7 expediently have a length of about 0.2-0.4 mm. Another wear-reducing measure is that the ball joint 5 Hardstoffbeschichtet on its surface, which is a friction between the friction surfaces of the ball joint 1 significantly reduces. The ball unit according to the invention 1 is designed especially for the highest loads, at the same time, in particular due to the material components used 6 . 7 the sizes of the individual ball joint parts can be reduced. Thus, a compact unit of a ball joint 1 be created with the smallest dimensions. The coordinated bearing shell 2 and ball joint 1 acts for the ball joint 1 reduce friction. At the same time, the creaking noises, which occur in particular in the prior art, which occur in particular on the friction contact surface, can be prevented.

11: Kugelgelenkball joint
22: LageschaleLocation bowl
33: Trägermaterialsupport material
44: Kugelzapfenball pin
55: Gelenkkugeljoint ball
66: erste Materialkomponentefirst material component
77: zweite Materialkomponentesecond material component
88th: LagerschalenöffnungBearing shell opening
99: Schichtlayer
1010: Gehäusecasing

Claims

Ball joint ( 1 ), in particular for an axle control arm of a motor vehicle, with a bearing shell ( 2 ), which consist of a carrier material ( 3 ) is made of a plastic, a ball stud ( 4 ), which on one side a joint ball formed from a metal ( 5 ), which is rotatable and pivotable in the bearing shell ( 2 ), characterized in that the carrier material ( 3 ) a plastic material reinforcing first material component ( 6 ) and a low coefficient of friction having a second material component ( 7 ), wherein the first and second material components ( 6 . 7 ) homogeneously in the carrier material ( 3 ) are arranged.

Ball joint ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the plastic is a PBT, a polyamide, a PEEK or a POM.

Ball joint ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the first material component ( 6 ) Glass fibers and / or aramid fibers and / or carbon fibers.

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second material component ( 7 ) Comprises polytetrafluoroethylene (PTFE).

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of the first material component ( 6 ) approximately in the range of 5-30% by weight and the proportion of the second material component ( 7 ) is in the approximate range of 10-25% by weight.

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers of the first and / or the second material component ( 6 . 7 ) have a length of about 0.2 to 0.4 mm.

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers of the first material component ( 6 ) has a diameter of about 10 to 20 microns.

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second material component ( 7 ) has a diameter of about 3 to 15 microns.

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second material component ( 7 ) Silicone includes.

Ball joint ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the proportion of the silicone is approximately in the range of 0-5 wt.%.

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing shell ( 2 ) has several unilaterally open slots.

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing shell ( 2 ) with a bearing shell opening ( 8th ) is formed, whose diameter is smaller than the diameter of the joint ball ( 5 ).

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the joint ball ( 5 ) consists of a steel.

Ball joint ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the joint ball ( 5 ) on the surface a layer ( 9 ) to minimize friction.

Bearing shell ( 2 ) for a ball joint ( 1 ) according to one of the claims.

Bearing shell ( 2 ) according to claim 15, characterized in that the bearing shell ( 2 ) is integrally formed.

Bearing shell ( 2 ) according to claim 15 or 16, characterized in that the bearing shell ( 2 ) is an injection molded part.

Ball stud ( 4 ) for a ball joint ( 1 ) according to one of the claims.

Ball stud ( 4 ) according to claim 19, characterized in that the layer ( 9 ) on the surface of the joint ball ( 5 ) has a layer thickness of 5-50 microns.