DE102007009322A1 - Metal pivot pin for use in axially and/or radially loaded motor vehicle chassis joint, has surface with increased roughness provided within region of joint ball or within region of ball and pin neck - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Gelenkzapfen aus Metall für den Einsatz in axial und/oder radial belasteten Kraftfahrzeug-Fahrwerksgelenken, die aus einem geteilten Gelenkgehäuse und einer integrierten Kunststofflagerung bestehen, wobei der Gelenkzapfen als Hohlzapfen oder als ein aus Vollmaterial hergestellter Gelenkzapfen ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Gelenkzapfens. Derartige technische Lösungen werden in der Kraftfahrzeugtechnik benötigt.The The invention relates to a pivot pin made of metal for the Use in axially and / or radially loaded motor vehicle chassis joints, which consists of a split joint housing and an integrated Plastic bearing exist, the hinge pin as a hollow pin or formed as a joint made of solid material is. Furthermore, the invention relates to a method for producing the Pivot pin. Such technical solutions are in the automotive technology needed.
Verfahren
zur Herstellung von Lagerschalen sind bereits aus der
Um eine Sicherung gegen Verdrehen im Gelenkgehäuse zu schaffen, wird im Kugelgelenkgehäuse ein Rücksprung eingebracht, der beim Einspritzen des Kunststoffes ausgefüllt wird.Around to provide a safeguard against twisting in the joint housing, a return is introduced in the ball joint housing, which is filled during injection of the plastic.
Als
Abhilfemaßnahmen gegen das Schwinden des Kunststoffes entsprechend
der in der
Durch
das beschrieben Verfahren lässt sich eine Lagerschale für
ein Kugelgelenk herstellen. Die Einstellung der für den
Betrieb eines Kugelgelenkes erforderlichen Vorspannung bzw. der
erforderlichen Bewegungswiderstandsmomente ist in der beschrieben
Ausführung nicht möglich. Die Beschichtung des Kugelzapfens
mit tribologisch geeigneten Schichten stellt einen zusätzlichen
Arbeitsgang dar, der mit erhöhten Kosten verbunden ist
und somit als unwirtschaftlich zu betrachten ist. Die Nutzung von
faserverstärkten Kunststoffen in Kugelgelenken stellt erfahrungsgemäß keine
Verbesserung der Lebensdauer von Kugelgelenken dar. Wird die, wie
in der
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb im Schaffen einer technischen Lösung, mit deren Hilfe die Mängel des bekannten Standes der Technik überwunden werden.The The object of the invention is therefore to create a technical Solution, with the help of which the shortcomings of the known State of the art are overcome.
Es soll ein Gelenkzapfen mit integrierter Kunststoffummantelung für den Einsatz in ein separates Gelenkgehäuse bereitgestellt werden, welcher sehr gute tribologische und mechanische Eigenschaften aufweißt.It should a pivot with integrated plastic sheath for provided the insert in a separate joint housing which has very good tribological and mechanical properties aufweißt.
Weiterhin ist es die Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gelenkzapfens bereitzustellen.Farther It is the object of this invention to provide a process for the preparation to provide such a pivot pin.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Die vorteilhaften Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The The object is achieved by the features of claims 1 and 8 solved. The advantageous ones Embodiments are described in the subclaims.
Der erfindungsgemäße Gelenkzapfen weist eine Umspritzung aus tribologisch optimiertem thermoplastischem Polymer auf.Of the The pivot pin according to the invention has an encapsulation made of tribologically optimized thermoplastic polymer.
Als
für die Anwendung vorteilhaft hat sich Polyamid
Die Ummantelung des Gelenkzapfens ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die Gelenkkugel und den Zapfenhals vollständig umschließt und aufgrund der durch entsprechende Zusätze im Kunststoff kontrolliert ablaufenden Schwindung auf die Gelenkkugel- und/ die Gelenkkugel und die Zapfenhalsoberfläche aufschrumpft. Damit wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Oberfläche des Gelenkzapfens und dem aufgespritztem Kunststoff geschaffen, die eine Verdrehung des Kunststoffes auf dem Gelenkzapfen unter Betriebsbedingungen verhindert. Die Ummantelung ist gehäuseseitig derart ausgebildet, dass sie die für die Funktion des Kugelgelenkes erforderliche Reibfläche bildet. Somit ist die Beweglichkeit des Gelenkes zwischen der Kunststoffummantelung und dem Gehäuse gegeben. Die Innenseiten des Gelenkgehäuses sind dabei in vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass ihre Oberflächen durch geeignete Verfahren gehärtet sind, ohne die guten antikorrosiven Eigenschaften des Edelstahles zu zerstören. Dies dient dazu, frühzeitigem Verschleiß zu widerstehen und gleichzeitig durch eine an den Kunststoff angepasste Rauhigkeit einen optimalen Reibpartner zum Kunststoff zu bilden.The jacket of the pivot pin is preferably designed such that it completely encloses the joint ball and the neck neck and shrinks due to the shrinkage occurring by appropriate additives in the plastic expires shrinkage on the joint ball and / or the ball neck surface and the neck neck surface. In order for a non-positive connection between the surface of the pivot pin and the sprayed plastic is created, the rotation of the plastic on the pivot pin under Betriebsbedingun prevented. The casing is on the housing side designed such that it forms the friction surface required for the function of the ball joint. Thus, the mobility of the joint between the plastic sheath and the housing is given. The inner sides of the joint housing are advantageously designed so that their surfaces are cured by suitable methods, without destroying the good anti-corrosive properties of stainless steel. This serves to withstand premature wear and at the same time to form an optimum friction partner for the plastic by means of a roughness adapted to the plastic.
Die Kunststoffummantelung des Kugelzapfens ist vorteilhafter Weise weiterhin so ausgebildet, dass sie bis zur radialen Anlagefläche des Dichtbalges am Gelenkzapfen reicht. Die Kunststoffummantelung in diesem Bereich ist so gestaltet, dass durch eine umlaufende Erweiterung des Materials eine annähernd rechtwinklig zur Mittelachse des Gelenkzapfens verlaufende Fläche gebildet wird und so eine axiale Abstützung des Dichtbalges gewährleistet wird. Unter Beachtung der Forderung nach erhöhter Dichtigkeit in diesem Bereich kann diese umlaufende Erweiterung auch als Aufnahme für den kleinen Durchmesser eines Dichtbalges mit verschiedenen Abdichtvarianten ausgeführt sein.The Plastic coating of the ball stud is advantageously continue designed so that they reach the radial contact surface of the sealing bellows on the pivot pin reaches. The plastic casing in this area is designed so that by a circumferential extension of the material is approximately perpendicular to the central axis the hinge pin extending surface is formed and so an axial support of the sealing bellows is ensured. In compliance with the requirement for increased tightness In this area, this encircling extension can also be used as a recording for the small diameter of a sealing bellows with different sealing variants be executed.
Die Kunststoffummantelung wird erfindungsgemäß durch ein geeignetes Spritzgießverfahren auf den Gelenkzapfen aufgebracht. Dazu wird der Gelenkzapfen in ein Einspritzwerkzeug eingelegt und im Werkzeug zentriert. Mittels Mehrfachschieber erfolgt dann im Bereich der Dichtbalganlagefläche die Abdichtung des Werkzeuges. Der dabei im Werkzeug entstehende Hohlraum wird dann mit dem Kunststoff ausgefüllt. Nach dem Spritzprozess steht somit ein Gelenkzapfen mit integrierter Kunststoffoberfläche zur Verfügung. Diese Art der Umspritzung stellt eine kostenoptimierte Form der Herstellung einer Lagerung für Gelenkzapfen dar, wobei durch Ausführung in einem Mehrfachwerkzeug weitere Einsparpotentiale vorhanden sind.The Plastic coating is inventively by a suitable injection molding on the pivot pin applied. For this purpose, the pivot pin in an injection tool inserted and centered in the tool. By means of multiple slide then done in the area of the sealing bellows bearing surface, the sealing of the Tool. The resulting cavity in the tool then becomes filled with the plastic. After the injection process is Thus, a pivot pin with integrated plastic surface for Available. This type of encapsulation represents a cost-optimized Form of producing a bearing for pivot pins, wherein by execution in a multiple tool more Savings potentials are available.
Der zur Anwendung kommende Gelenkzapfen wird vorzugsweise durch Umformen aus einem austenitischen Stahl hergestellt, wobei bereits beim Umformprozess die für das Aufspritzen der Kunststoffummantelung erforderliche Rauhigkeit der Oberfläche eingestellt wird.Of the is used for application joint pin is preferably by forming made from an austenitic steel, even during the forming process the required for the spraying of the plastic sheath Roughness of the surface is adjusted.
Es ist allerdings auch möglich, diese Oberflächenrauhigkeit durch weitere Bearbeitungsschritte, wie zum Beispiel Ionen- oder Plasmastrahl-Bearbeitung, einzustellen. Die Verwendung eines mechanisch bearbeiteten Gelenkzapfens aus einem Vergütungsstahl ist ebenfalls möglich.It However, it is also possible, this surface roughness by further processing steps, such as ion or Plasma jet machining, adjust. The use of a mechanical machined pivot pin is made of a tempered steel also possible.
Der kunststoffummantelte Gelenkzapfen wird nach der Umspritzung in ein Gelenkgehäuse aus einem austenitischen Stahl, vorzugsweise Edelstahl, eingesetzt. Dieses Gehäuse umschließt die Gelenkkugel soweit, dass der Gelenkzapfen sicher geführt wird und gegen Herausfallen oder Herausziehen gesichert ist. Der Gelenkzapfen zentriert sich beim Fügen der Gehäusehälften selbstständig in den sphärisch ausgeführten Gehäusen. Durch axiale Verschiebung der Gehäusehälften zueinander mittels Einleitung einer definierten Kraft wird innerhalb des Kugelgelenkes eine Vorspannung erzeugt.Of the plastic-coated pivot pin is after the encapsulation in a Joint housing made of an austenitic steel, preferably Stainless steel, used. This housing encloses the joint ball so far that the pivot pin is guided safely and secured against falling out or pulling out. The pivot pin centered when joining the housing halves independently in the spherically executed Housings. By axial displacement of the housing halves to each other by introducing a defined force is within the ball joint generates a bias.
Beim Erreichen eines vorher definierten Kraftwertes werden die Gehäusehälften mittels stoffschlüssigen Fügens fest miteinander verbunden. Somit steht nach der Fertigung ein separates Kugelgelenk zum weiteren Verbau in unterschiedlichen Achssystemen zur Verfügung.At the Reaching a previously defined force value, the housing halves firmly bonded together by means of integral joining connected. Thus, after production, a separate ball joint for further installation in different axle systems.
Größe und Ausführung der Gelenkzapfen und des Gelenkgehäuses können den verschiedenen Anwendungsfällen entsprechend angepasst werden. Eine Applikation der Gelenkgeometrie in Verroll- oder Einschraubgelenke ist jederzeit möglich.size and execution of the pivot pin and the joint housing can be used according to the different applications be adjusted. An application of joint geometry in rolling or screw joints is possible at any time.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel näher läutert. In der beigefügten Zeichnung zeigen:The Invention will be hereinafter in an embodiment explains in more detail. In the attached drawing demonstrate:
Ausführungsbeispiel:Embodiment:
Gemäß der
Der
als Hohlzapfen oder aus Vollmaterial gefertigte metallische Gelenkzapfen
The manufactured as a hollow pin or solid material metallic pivot pin
Alternativ
hierzu kann der kunststoffummantelte Gelenkzapfen
Gelenkzapfen aus Metall für den Einsatz in axial und/oder radial belasteten Kraftfahrzeug-Fahrwerksgelenken und Verfahren zu seiner Herstellungpivot pin made of metal for use in axially and / or radially loaded Motor vehicle chassis joints and method for its production
- 11
- Gelenkzapfenpivot pin
- 22
- Gelenkkugeljoint ball
- 33
- Zapfenhalspin neck
- 44
- formschlüssiger Kunststoffmantelform-fitting Plastic sheath
- 55
- radiale Anlageflächeradial contact surface
- 66
- radial umlaufende Erweiterungradial circumferential extension
- 77
- Mittelachse des Gelenkzapfenscentral axis of the pivot pin
- 88th
- radial umlaufende Nutradial circumferential groove
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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