DE102008043694B4 - Ball joint in particular for suspension assemblies and steering assemblies of motor vehicles - Google Patents

Ball joint in particular for suspension assemblies and steering assemblies of motor vehicles Download PDF

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Abstract

Kugelgelenk insbesondere für Fahrwerksbaugruppen und Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus – einem Gehäuse mit einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil und – einem im Gehäuse mittels einer Lagerschale gelagerten Gelenkzapfen, wobei das Gehäuseunterteil (1) und das Gehäuseoberteil (8) an dem zueinander gewandten Kontaktbereich durch eine Schweißnaht (15) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht in einem Winkel von 20° bis 60° zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes (4) geneigt ist.Ball joint in particular for chassis assemblies and steering assemblies of motor vehicles, consisting of - a housing with an upper housing part and a lower housing part and - a pivot pin mounted in the housing by means of a bearing shell, the lower housing part (1) and the upper housing part (8) on the contact area facing each other by a Weld seam (15) are connected to one another, characterized in that the weld seam is inclined at an angle of 20 ° to 60 ° to the central longitudinal axis of the ball joint (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk insbesondere für Fahrwerksbaugruppen und Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil und einem im Gehäuse mittels einer Lagerschale gelagerten Gelenkzapfen, wobei das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil an dem zueinander gewandten Kontaktbereich durch eine Schweißnaht miteinander verbunden sind.The invention relates to a ball joint in particular for chassis assemblies and steering assemblies of motor vehicles, consisting of a housing with a housing top and a housing base and a bearing in the housing by means of a bearing shell pivot pin, wherein the lower housing part and the upper housing part are connected to the mutually facing contact area by a weld ,

Unter Kugelgelenken werden allgemein sowohl Axialkugelgelenke als auch Radialkugelgelenke verstanden, die je nach Einsatzgebiet an die jeweiligen Betriebserfordernisse angepasst sind. Derartige Kugelgelenke sind im täglichen Betrieb beispielsweise bei Kraftfahrzeugen unterschiedlichen Krafteinwirkungen unterworfen, wobei sie unter allen Betriebsbedingungen eine ausreichend lange Lebensdauer aufweisen sollen.Under ball joints are generally understood both axial ball joints and radial ball joints, which are adapted depending on the application to the respective operating requirements. Such ball joints are subjected to different forces in daily operation, for example in motor vehicles, where they should have a sufficiently long life under all operating conditions.

Die mit einem gattungsgemäß zweiteiligen Gehäuse ausgestatteten Kugelgelenke werden dabei üblicherweise in einer zur Kugelgelenklängsachse senkrechten Ebene geteilt, wobei sich in dieser Ebene auch eine Schweißnaht befindet. Diese Schweißnaht ist auf Grund der Kugelgelenkbelastungen im Betriebszustand vorrangig Zugkräften ausgesetzt.The equipped with a generic two-piece housing ball joints are usually divided in a plane perpendicular to the ball joint longitudinal axis, which is also a weld in this plane. This weld is primarily exposed to tensile forces due to the ball joint loads in the operating condition.

Die DE 10 2006 024 198 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks, bei dem ein Deckel mit einem Gehäuse elektrisch verschweißt werden. Gehäuse und Deckel werden dabei an dem horizontal zueinander gewandten Kontaktbereich durch die Verschweißung miteinander verbunden, wobei ein deckelseitiger Abstandshalter beim Verschweißen mit dem Gehäuse abschmilzt.The DE 10 2006 024 198 A1 discloses a method of manufacturing a ball joint in which a cover is electrically welded to a housing. Housing and lid are connected to each other at the horizontally facing contact area by welding, wherein a cover-side spacer melts when welded to the housing.

Das Zusammenfügen der Gehäusebauteile in einer horizontalen Ebene hat sich zwar prinzipiell durchaus bewährt, es stellen sich jedoch insbesondere im Hinblick auf die Optimierung von Bauabmaßen und die Vergrößerung auftretender Kräfte im Betriebszustand Anforderungen an die Schweißverbindung zwischen den Gehäusebauteilen, die mit herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen nur unzureichend zu erfüllen sind.Although the assembly of the housing components in a horizontal plane has proven to be quite good in principle, but it in particular with regard to the optimization of structural dimensions and the increase of forces occurring in the operating condition requirements for the welded joint between the housing components, with conventional, from the prior Technology known solutions are insufficient to meet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend von den neuen Erfordernissen bei der Optimierung von Kugelgelenken, eine Lösung bereitzustellen, bei der die Schweißnaht zwischen den Gehäusebauteilen hinsichtlich der gesteigerten Anforderungen an die Kraftaufnahme im Betrieb der Kugelgelenke optimiert ist.The object of the present invention is therefore, starting from the new requirements in the optimization of ball joints to provide a solution in which the weld between the housing components is optimized in terms of increased demands on the power consumption during operation of the ball joints.

Lösung der Aufgabe:Solution of the task:

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt für ein Kugelgelenk der gattungsgemäßen Art dadurch, dass die Schweißnaht in einem Winkel von 20° bis 60° zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes geneigt ist.The solution of the task is carried out for a ball joint of the generic type in that the weld is inclined at an angle of 20 ° to 60 ° to the central longitudinal axis of the ball joint.

Durch die erfindungsgemäß neue Lage der Schweißnaht ist die Schweißverbindung nicht mehr – wie herkömmlich – nur Zugspannungen ausgesetzt, da die durch die auftretenden Zugkräfte sich ergebenden Spannungen durch die neuartige Anordnung der Schweißnaht in nicht unbeträchtlichem Maße in Schubspannungen umgewandelt werden. Ein erfindungsgemäß gestaltetes Kugelgelenk kann somit erhöhten Belastungsanforderungen im Betrieb genügen.Due to the inventively new position of the weld, the weld is no longer - as conventional - only tensile stresses exposed because the resulting tensile forces resulting from the novel arrangement of the weld are converted into shear stress in not inconsiderable extent. An inventively designed ball joint can thus meet increased load requirements during operation.

Spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich in Zusammenschau mit der technischen Lehre des Anspruches 1 zusätzlich aus den Merkmalen der Unteransprüche.Special embodiments of the subject of the invention will become apparent in conjunction with the technical teaching of claim 1 in addition to the features of the subclaims.

Es hat sich zur Herstellung der Schweißverbindung einerseits das Laser-Schweißverfahren als besonders vorteilhaft erwiesen. Der Schweißstrahl wird bei diesem Verfahren in einer kontinuierlichen Bewegung an der gesamten Ringkontur der zu verbindenden Gehäusebauteile entlanggefahren, wobei in der Regel eine Drehung des Kugelgelenkes relativ zur Schweißvorrichtung erfolgt. Einer der Vorteile des genannten Laser-Schweißverfahrens ist dabei der gegenüber herkömmlichen Schutzgas-Schweißverfahren weitaus geringere Wärmeeintrag in den Bereich der Schweißnaht. Die Gefahr wärmebedingter Verzüge und sonstiger Schädigungen am Kugelgelenk wird deshalb maßgeblich herabgesetzt, da der gesamte Schweißvorgang nur ca. 1,5 bis 2 Sekunden dauert. Des Weiteren tritt beim Laser-Schweißverfahren eine geringe Schmauchbildung auf, die zeit- und kostenintensive Nacharbeiten an der Schweißfügestelle überflüssig macht.On the one hand, the laser welding method has proven particularly advantageous for producing the welded connection. The welding beam is moved along in this process in a continuous movement of the entire ring contour of the housing components to be connected, wherein usually a rotation of the ball joint takes place relative to the welding device. One of the advantages of the aforementioned laser welding method is the much lower heat input in the region of the weld compared to conventional protective gas welding process. The risk of heat-related distortions and other damage to the ball joint is therefore significantly reduced because the entire welding process takes only about 1.5 to 2 seconds. Furthermore, in the laser welding process, a low level of smoke formation occurs, which makes time-consuming and cost-intensive reworking on the welded joint unnecessary.

Darüber hinaus kann zur Herstellung der Schweißverbindung die Schweißnaht der beiden Gehäusebauteile durch ein Kondensator-Entladungs-Schweißverfahren (KES) gebildet werden. Die spezielle Art dieses Schweißverfahrens ermöglicht es, den gesamten Fügevorgang in einem einzigen schnellen Arbeitsvorgang durchzuführen.In addition, for the production of the welded joint, the weld of the two housing components can be formed by a capacitor discharge welding process (KES). The special nature of this welding process makes it possible to perform the entire joining process in a single quick operation.

Der Fügevorgang dauert bei dem genannten KES-Verfahren für ein Kugelgelenk in der Regel nicht länger als 15 msec. Die kurze Fügezeit ergibt sich durch die Tatsache, dass durch einen schnellen Stromanstieg und hohe Schweißströme innerhalb kürzester Zeit die gesamte zu verbindende Ringbahn zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Gehäuseunterteil im Bereich der Schweißfügefläche aufgeschmolzen und verbunden werden kann.The joining process generally lasts no longer than 15 msec in the mentioned KES method for a ball joint. The short joining time is due to the fact that the entire annular web to be connected between the upper housing part and the one to be connected in a very short time by a rapid increase in current and high welding currents Housing bottom can be melted and connected in the region of the weld surface.

Wird während des Schweißfügevorganges zwischen den zu verbindenden Bauteilen mindestens in deren Schweißfügebereich eine Anpresskraft in Richtung der Mittellängsachse des Kugelgelenkes aufgebracht, so lässt sich sowohl beim Laser-Schweißverfahren als auch unter Anwendung des Kondensator-Entladungs-Schweißverfahrens eine entsprechende Vorspannung im Kugelgelenk aufbringen, durch die die Toleranzempfindlichkeit der miteinander zu koppelnden Bauteile herabgesetzt wird. Die für die korrekte Funktion des Kugelgelenkes notwendigen Vorspannkräfte können dabei durch die Parameter der Schweißvorrichtungen im Hinblick auf Schweißkraft und Energiezufuhr eingestellt werden.If a contact force in the direction of the central longitudinal axis of the ball joint is applied at least in the welding joint area during the welding joining process between the components to be joined, it is possible to apply a corresponding preload in the ball joint both in the laser welding method and using the capacitor discharge welding method the tolerance sensitivity of the components to be coupled together is reduced. The necessary for the correct functioning of the ball joint biasing forces can be adjusted by the parameters of the welding devices with respect to welding force and energy.

Eine zusätzliche Verbesserung der Toleranzempfindlichkeit beim KES-Verfahren dahingehend, dass ein größerer Toleranzausgleich stattfinden kann, ergibt sich daraus, dass in Folge des Aufbringens der oben beschriebenen Anpresskräfte in Richtung der Mittellängsachse des Kugelgelenkes und zusätzlich der Tatsache, dass ein gleichzeitiges Aufschmelzen der gesamten zu verbindenden Schweißringfläche erfolgt, eine zusätzliche Relativbewegung in Richtung der Mittellängsachse des Kugelgelenkes erfolgen kann, was zum einen den Toleranzausgleich ermöglicht und gleichzeitig auch ein Bereitstellen von Vorspannkräften innerhalb des Kugelgelenkes bewirkt.An additional improvement of the tolerance sensitivity in the KES method in that a greater tolerance compensation can take place results from the fact that, due to the application of the above-described contact forces in the direction of the central longitudinal axis of the ball joint and in addition to the fact that a simultaneous melting of the entire Welding ring surface takes place, an additional relative movement in the direction of the central longitudinal axis of the ball joint can take place, which on the one hand enables the tolerance compensation and at the same time causes a provision of biasing forces within the ball joint.

Die erfindungsgemäßen Kugelgelenke können entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens so ausgestaltet sein, dass mindestens das Gehauseoberteil oder das Gehäuseunterteil als Blechlenker für Kraftfahrzeuge gestaltet ist, wobei der Blechlenker zur Lagerung der Lagerschale des Kugelgelenkes eine durch einen Umformvorgang hergestellte schalenförmige Aufnahme aufweist, und an der der Aufnahme abgewandten Seite das weitere Gehäuseteil fixiert ist, so dass Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil das gesamte Gehäuse des Kugelgelenkes bilden. Auf diese Weise lässt sich eine Integration des Kugelgelenkes in einen Blechlenker realisieren, wobei sich signifikante Vorteile im Hinblick auf die Herstellkosten ergeben.The ball joints according to the invention can be configured according to an advantageous development of the inventive concept that at least the housing top or the housing base is designed as a sheet metal handlebars for motor vehicles, the sheet metal link for supporting the bearing shell of the ball joint has a cup-shaped receptacle produced by a forming process, and at the Receiving side facing away from the other housing part is fixed so that the upper housing part and lower housing part form the entire housing of the ball joint. In this way, an integration of the ball joint in a sheet metal handlebar can be realized, resulting in significant advantages in terms of manufacturing costs.

Es ist darüber hinaus festzuhalten, dass bei der Verwendung des KES-Verfahrens zur Verbindung der Gehäuseteile auf Grund der Kürze des Schweißverfahrensschrittes zusätzlich die Gefahr hinsichtlich eines Abwanderns von Wärmeenergie in benachbarte Bauteile maßgeblich vermindert wird. Aus diesem Grunde kann auch für das KES-Verfahren auf eine Kühlung der Bauteile gänzlich verzichtet werden, wobei gleichzeitig beachtlich ist, dass auf Grund der schnellen Wärmeeinleitung in die Schweißgeometrie die notwendige Prozesstemperatur an der Schweißstelle signifikant schneller erreicht wird als bei herkömmlichen Schutzgas-Schweißverfahren, was ergänzend zu einem gegebenenfalls reduzierten Gesamtenergieeinsatz führt, da Energieverluste in Folge von Erwärmung des umgebenden Materials vermieden werden.It should also be noted that when using the KES method for connecting the housing parts due to the brevity of the welding process step in addition, the risk of a migration of heat energy is significantly reduced in adjacent components. For this reason, the cooling of the components can be dispensed with altogether even for the KES method, whereby at the same time it is considerable that due to the rapid introduction of heat into the welding geometry, the necessary process temperature at the welding point is achieved significantly faster than with conventional inert gas welding methods. which in addition to an optionally reduced total energy use, since energy losses are avoided as a result of heating of the surrounding material.

Für die Ausbildung der Schweißfügefläche beim KES-Verfahren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn im ringförmigen Fügebereich zwischen den Gehäusebauteilen vor dem Schweißfügevorgang ein linienförmiger Kontaktbereich geschaffen wird. Durch eine derartige Maßnahme wird das Aufschmelzen des Fügebereiches und insbesondere auch die Herstellung entsprechender Vorspannkräfte zwischen den Bauteilen in Folge der zusätzlichen Anpresskrafte positiv unterstützt. Darüber hinaus lässt sich durch die bauteilmaßige Vorbereitung des Kontaktbereiches zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil eine exakte Winkel-Positionierung der Schweißfügefläche im Bereich von vorteilhafterweise 30° zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes realisieren.For the formation of the weld joint surface in the KES process, it has proven to be expedient if a line-shaped contact region is created in the annular joining region between the housing components before the welding joining process. By such a measure, the melting of the joining region and in particular the production of corresponding biasing forces between the components as a result of the additional Anpresskrafte supported positive. In addition, can be realized by the component-dimensioned preparation of the contact area between the upper housing part and lower housing part an exact angle positioning of the weld surface in the range of advantageously 30 ° to the central longitudinal axis of the ball joint.

Sofern zwischen Schweißfügefläche und der innen liegenden Lagerschale des Kugelgelenkes eine horizontal umlaufende Nut angeordnet ist, lassen sich entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung die Auswirkungen von Schweißspritzern auf die relativ empfindliche Lagerschale vermeiden.If a horizontally encircling groove is arranged between the weld surface and the inner bearing shell of the ball joint, the effects of weld splatter on the relatively sensitive bearing shell can be avoided according to an advantageous development of the subject matter of the invention.

Figurenbeschreibung:Brief Description:

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.In the following, embodiments of the subject matter of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk, 1 a sectional view through a ball joint according to the invention,

2A, 2B eine vergrößerte Darstellung des Detailbereiches D aus 1 vor und nach dem Fügevorgang, 2A . 2 B an enlarged view of the detail area D from 1 before and after the joining process,

3A, 3B eine alternative Ausgestaltungsvariante des Detailbereiches D aus 1 vor und nach dem Fügevorgang, 3A . 3B an alternative embodiment variant of the detail area D from 1 before and after the joining process,

4A, 4B eine weitere alternative Ausgestaltungsvariante des Detailbereiches D aus 1 vor und nach dem Fügevorgang, 4A . 4B a further alternative embodiment variant of the detail area D from 1 before and after the joining process,

5A, eine perspektivische Darstellung eines Kugelgelenkes als Bestandteil eines Blechlenkers
und 5A , A perspective view of a ball joint as part of a sheet metal link
and

5B eine weitere Detailansicht des Blechlenkers aus 5A. 5B another detail view of the sheet metal handlebar 5A ,

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes ist im Einzelnen der 1 zu entnehmen. In dieser Figur ist das Gehäuse des Kugelgelenkes zweiteilig ausgeführt, wobei das Gehäuseunterteil 1 eine schalenförmige Aufnahme 5 aufweist, in der die kugelförmige, vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte Lagerschale 11 eingesetzt ist. Im Inneren der Lagerschale 11 ist ein Kugelzapfen 7 aufgenommen, welcher mit einer kugelförmigen Lagerfläche 10 versehen ist. Neben dem Gehäuseunterteil 1 wird das Gesamtgehäuse des Kugelgelenkes durch ein Gehäuseoberteil 8 vervollständigt.The structure of the ball joint according to the invention is in detail the 1 refer to. In this figure, the housing of the ball joint is made in two parts, wherein the lower housing part 1 a bowl-shaped receptacle 5 in which the spherical, preferably made of plastic bearing shell 11 is used. Inside the bearing shell 11 is a ball stud 7 taken up, which with a spherical bearing surface 10 is provided. In addition to the lower housing part 1 is the total housing of the ball joint through a housing top 8th completed.

Das Gehäuseoberteil 8 ist mit einer Durchbrechung 9 für den Kugelzapfen 7 des Kugelgelenkes 4 versehen. Zusammen mit dem Gehäuseunterteil 1 umschließt das Gehäuseoberteil 8 die kugelförmige Lagerfläche 10 des Kugelgelenkes, wobei Gehäuseunterteil 1 und Gehäuseoberteil 8 in einer horizontalen Ebene geteilt sind.The upper housing part 8th is with an opening 9 for the ball stud 7 of the ball joint 4 Mistake. Together with the housing base 1 encloses the upper housing part 8th the spherical bearing surface 10 of the ball joint, wherein housing lower part 1 and housing top 8th are divided in a horizontal plane.

Erfindungswesentliches neues Merkmal des dargestellten Kugelgelenkes 4 ist die Lage der in den 2B, 3B sowie 4B dargestellten Schweißnaht 15, deren Ebene in einem Winkel von 20° bis 60° zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes 4 angeordnet ist. Aus den Darstellungen der 2B bis 4B wird deutlich, dass für die Ebene der Schweißnaht 15 ein Winkel von 30° besonders vorteilhaft ist.Essential to the invention new feature of the illustrated ball joint 4 is the location of the 2 B . 3B such as 4B illustrated weld 15 whose plane is at an angle of 20 ° to 60 ° to the central longitudinal axis of the ball joint 4 is arranged. From the representations of 2 B to 4B it becomes clear that for the plane of the weld 15 An angle of 30 ° is particularly advantageous.

Zur Vorbereitung des Fügevorganges und insbesondere zur richtigen Anordnung der Schweißnaht 15 werden im Bereich der ringförmigen Verbindungsflächen zwischen Gehäuseoberteil 8 und Gehäuseunterteil 1 entsprechend der Darstellung der 2A flächenförmige Schweißfügeflächen 12a, 12b angeordnet, die vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind.For the preparation of the joining process and in particular for the correct arrangement of the weld 15 be in the area of the annular connecting surfaces between the upper housing part 8th and housing base 1 according to the representation of 2A flat welding surfaces 12a . 12b arranged, which are preferably arranged parallel to each other.

Für das KES-Verfahren kann entsprechend der 3A alternativ eine flächenförmige Schweißfügefläche 12b am Gehäuseoberteil 8 sowie eine linienförmige Schweißfügefläche 12b am Gehäuseunterteil 1 geschaffen werden. Die 4A zeigt für das KES-Verfahren darüber hinaus alternativ eine flächenförmige Schweißfügeflache 12a am Gehäuseunterteil 1 sowie eine linienförmige Schweißfügefläche 12b am Gehäuseoberteil 8.For the KES method can according to the 3A alternatively a sheet-like welded joint surface 12b on the upper part of the housing 8th as well as a linear welding surface 12b at the lower housing part 1 be created. The 4A In addition, for the KES method, alternatively, a sheet-shaped welding joint surface is shown 12a at the lower housing part 1 as well as a linear welding surface 12b on the upper part of the housing 8th ,

Die konstruktive Vorbereitung der Schweißnaht mit zwei parallel angeordneten Fügeflächen, wie in 2A gezeigt, ist insbesondere für ein Laser-Schweißverfahren geeignet, kann jedoch auch für andere Schweißverfahren genutzt werden.The constructive preparation of the weld with two parallel joining surfaces, as in 2A shown is particularly suitable for a laser welding process, but can also be used for other welding processes.

Die Schaffung des linienförmigen Kontaktbereiches erfolgt dadurch, dass an einem der beiden zu verbindenden Bauteile einer der zueinander gewandten Schweißfügeflächen 12a, 12b in eine zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes winklige Position, vorzugsweise im Bereich von 30° gebracht wird. In der Darstellung der 3A ist ersichtlich, dass sich die schräge Schweißfügefläche 12b am Gehäuseoberteil 8 befindet, wohingegen am Gehäuseunterteil 1 ein Absatz erzeugt wird, dessen spitzer Kantenbereich eine linienförmige Schweißfügefläche 12b als Berührung im ungefügten Zustand mit dem Gehäuseoberteil 8 bewirkt.The creation of the linear contact area is effected by one of the two facing welding joint surfaces on one of the two components to be connected 12a . 12b in an angle to the central longitudinal axis of the ball joint position, preferably in the range of 30 ° is brought. In the presentation of the 3A It can be seen that the oblique welding surface 12b on the upper part of the housing 8th is located, whereas at the lower housing part 1 a paragraph is generated, the sharp edge area a line-shaped Schweißfügefläche 12b as a touch in the unfastened state with the upper housing part 8th causes.

In der 4A ist in der Ausgestaltung der korrespondierenden Gehäusebauteile die schräge Schweißfügefläche 12a am Gehäuseunterteil 1 angeordnet, wohingegen das Gehäuseoberteil 8 mit einer rechtwinkligen umlaufenden Kantung versehen ist. Auf diese Weise ergibt sich in Analogie zur 3A ebenfalls eine linienförmige Schweißfügefläche 12b als Berührung zwischen den Gehäusebauteilen vor dem Fügevorgang.In the 4A is in the embodiment of the corresponding housing components, the oblique weld surface 12a at the lower housing part 1 arranged, whereas the upper housing part 8th is provided with a rectangular circumferential edging. In this way, in analogy to 3A also a linear welding surface 12b as contact between the housing components before the joining process.

Sind die Gehäusebauteile entsprechend der Darstellung der 3A und 4A zueinander platziert, so kann entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung insbesondere durch das Kondensator-Elektro-Schweißverfahren mittels eines schnellen Stromanstieges und hoher Schweißströme die gesamte zu verbindende Ringbahn zwischen Gehäuseoberteil 8 und Gehäuseunterteil 1 aufgeschmolzen werden. Dieses geschieht innerhalb eines Zeitbereiches von üblicherweise 15 msec. Natürlich ist die Verschweißung der Bauteile entsprechend der 3A und 4A auch mittels des Laser-Schweißverfahrens möglich.Are the housing components according to the illustration of 3A and 4A placed to each other, so according to an advantageous embodiment, in particular by the capacitor-electric welding method by means of a rapid current increase and high welding currents, the entire annular path to be connected between the upper housing part 8th and housing base 1 be melted. This happens within a time range of usually 15 msec. Of course, the welding of the components according to the 3A and 4A also possible by means of the laser welding process.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung kann während dieses Zeitbereiches durch gleichzeitig aufgebrachte Anpresskräfte in Richtung der Mittellängsachse des Kugelgelenkes entsprechend dem Pfeil A in 1 eine Vorspannung des Kugelgelenkes erfolgen. Es ergibt sich nach Abschluss des Fügevorganges eine Schweißnaht 15 entsprechend der Darstellungen der 2B, 3B und 4B. Die gegenüber der Mittellängsachse des Kugelgelenkes schräge Anordnung der Schweißnaht 15 führt im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen dazu, dass die Schweißnaht 15 nicht nur Zugspannungen, sondern in nicht unbeträchtlichem Maße auch Schubspannungen ausgesetzt ist und somit insgesamt eine bessere Verbindung der Gehäusebauteile mit daraus resultierenden verbesserten Kraftübertragungseigenschaften gegeben ist.According to an advantageous development of the subject of the invention can during this time range by simultaneously applied contact forces in the direction of the central longitudinal axis of the ball joint according to the arrow A in 1 a bias of the ball joint done. It results after completion of the joining process, a weld 15 according to the representations of 2 B . 3B and 4B , The opposite to the central longitudinal axis of the ball joint oblique arrangement of the weld 15 leads in contrast to known from the prior art solutions to the fact that the weld 15 not only tensile stresses, but also not inconsiderable extent shear stresses is exposed and thus overall better connection of the housing components is given with resulting improved power transmission properties.

Die spezielle Anordnung der Schweißnaht 15 hat darüber hinaus den Vorteil, dass an der Außenseite des Gehäuseoberteils 8 im Bereich einer Balgsitzfläche 13 keinerlei Beeinträchtigungen für den Sitz eines Dichtungsbalges zu befürchten sind.The special arrangement of the weld 15 moreover has the advantage that on the outside of the housing upper part 8th in the area of a bellows seat surface 13 no impairment to the seat of a bellows are to be feared.

Auch ist von Vorteil, dass durch die außen liegende schräge Anordnung der Schweißnaht 15 in Verbindung mit einer horizontal umlaufenden Nut 14 ein Spritzschutz im Bereich der innen liegenden Lagerschale 11 erreicht wird.It is also advantageous that due to the external oblique arrangement of the weld 15 in conjunction with a horizontal circumferential groove 14 a splash guard in the area of the inner bearing shell 11 is reached.

Eine weitere Ausgestaltungsvariante sieht vor, einen Außenbereich der Lagerschale 11 in der Nut 14 zwischen Gehäuseunterteil 1 und Gehäuseoberteil 8 zu klemmen. Auf diese Weise lässt sich mit einfachen Mitteln eine Verdrehsicherung der Lagerschale 11 realisieren.Another embodiment variant provides an outer area of the bearing shell 11 in the groove 14 between housing base 1 and housing top 8th to pinch. In this way, with simple means an anti-rotation of the bearing shell 11 realize.

In den 5A und 5B ist das erfindungsgemäße Kugelgelenk als integraler Bestandteil eines aus einem Blechteil durch Umformung ausgebildeten Blechlenkers dargestellt. Derartige Blechlenker werden insbesondere für die Radführung von Kraftfahrzeugaufhängungen eingesetzt.In the 5A and 5B the ball joint according to the invention is shown as an integral part of a trained from a sheet metal part by forming sheet metal link. Such sheet metal links are used in particular for the wheel guidance of motor vehicle suspensions.

Ein derartiger Blechlenker dient als Zwischenglied zwischen Radaufhängung und einer karosserieseitigen Aufnahme. Zu diesem Zweck ist der Lenker an seinen gegenüber liegenden Enden mit jeweils einem Anlenkpunkt 2 bzw. 3 versehen. Der Anlenkpunkt 3 ist dabei so ausgebildet, dass er mit einem erfindungsgemäßen Kugelgelenk 4 versehen ist. Die kugelförmig ausgebildete Lagerflache 10 des Kugelgelenkes 4 ist dabei einseitig durch eine schalenförmige Aufnahme 5 umschlossen, die durch einen Umformvorgang direkt im Lenker integriert ist und die kugelförmige Lagerfläche 10 des Kugelgelenkes an seiner dem Gehäuseoberteil 8 abgewandten Ruckseite vollständig umgibt.Such a sheet metal link serves as an intermediate link between the suspension and a body-side recording. For this purpose, the handlebar is at its opposite ends, each with a point of articulation 2 respectively. 3 Mistake. The articulation point 3 is designed so that it with a ball joint according to the invention 4 is provided. The spherical bearing surface 10 of the ball joint 4 is one-sided by a cup-shaped receptacle 5 enclosed, which is integrated by a forming process directly in the handlebar and the spherical bearing surface 10 of the ball joint at its upper housing part 8th the opposite back completely surrounds.

Auf der gegenüber liegenden Seite des Kugelzapfens ist das Gehäuseoberteil 8 fixiert. Das Gehäuseoberteil 8 weist ebenfalls eine schalenförmige Form und analog dem Gehäuseoberteil 8 in der vorangegangenen 1 eine Durchbrechung 6 auf, durch die der Kugelzapfen 7 des Kugelgelenkes 4 hindurchragt. In der Darstellung der 5B ist das Gehauseunterteil 1 analog der Formgebung der Lagerflache 10 des Kugelgelenkes als halbkugelförmiger Aufnahme 5 ausgebildet. Gehäuseunterteil 1 in Form des Blechlenkers und Gehäuseoberteil 8 werden nach dem Einsetzen des Kugelgelenkes 4 im Bereich einer ringförmigen Schweißnaht miteinander verbunden.On the opposite side of the ball stud is the upper housing part 8th fixed. The upper housing part 8th also has a cup-shaped shape and analogous to the upper housing part 8th in the previous one 1 an opening 6 on, through which the ball stud 7 of the ball joint 4 protrudes. In the presentation of the 5B is the housing base 1 analogous to the shape of the bearing surface 10 of the ball joint as a hemispherical recording 5 educated. Housing bottom 1 in the form of the sheet metal handlebar and upper housing part 8th be after inserting the ball joint 4 connected in the region of an annular weld.

Selbstverständlich sind auch Ausgestaltungen des Blechlenkers denkbar, bei denen entgegen der Darstellung der 5A und 5B die Aufnahme 5 im Gehäuseoberteil 8 ohne Durchbrechung ausgeführt ist, wobei dann das Gehäuseunterteil 1 als Blechlenkerelement eine entsprechende Durchsteckmöglichkeit für den Kugelzapfen 7 des Kugelgelenkes 4 aufweist.Of course, embodiments of the sheet metal handlebar are conceivable in which contrary to the representation of 5A and 5B the recording 5 in the upper housing part 8th executed without opening, in which case the lower housing part 1 as a sheet metal link element a corresponding push-through possibility for the ball stud 7 of the ball joint 4 having.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
GehäuseunterteilHousing bottom
22
Anlenkpunktarticulation
33
Anlenkpunktarticulation
44
Kugelgelenkball joint
55
Aufnahmeadmission
66
Durchbrechungperforation
77
Kugelzapfenball pin
88th
GehäuseoberteilHousing top
99
Durchbrechungperforation
1010
Lagerflächestorage area
1111
Lagerschalebearing shell
12a12a
Schweißfügefläche am GehäuseunterteilWelding surface on the lower part of the housing
12b12b
Schweißfügefläche am GehäuseoberteilWelding surface on the upper part of the housing
1313
BalgsitzflächeBalgsitzfläche
1414
Nutgroove
1515
SchweißnahtWeld

Claims (11)

Kugelgelenk insbesondere für Fahrwerksbaugruppen und Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus – einem Gehäuse mit einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil und – einem im Gehäuse mittels einer Lagerschale gelagerten Gelenkzapfen, wobei das Gehäuseunterteil (1) und das Gehäuseoberteil (8) an dem zueinander gewandten Kontaktbereich durch eine Schweißnaht (15) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht in einem Winkel von 20° bis 60° zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes (4) geneigt ist.Ball joint, in particular for chassis assemblies and steering assemblies of motor vehicles, consisting of - a housing with a housing upper part and a housing lower part and - a bearing journal in the housing by means of a bearing journal, wherein the housing lower part ( 1 ) and the upper housing part ( 8th ) at the mutually facing contact area by a weld ( 15 ) are interconnected, characterized in that the weld at an angle of 20 ° to 60 ° to the central longitudinal axis of the ball joint ( 4 ) is inclined. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Schweißnaht (15) zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes (4) einen Wert von 30° aufweist.Ball joint according to claim 1, characterized in that the angle of the weld ( 15 ) to the central longitudinal axis of the ball joint ( 4 ) has a value of 30 °. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (15) durch ein Laser-Schweißverfahren ausgebildet wird.Ball joint according to claim 1 or 2, characterized in that the weld ( 15 ) is formed by a laser welding process. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (15) durch ein Kondensator-Entlade-Schweißverfahren (KES) ausgebildet wird.Ball joint according to claim 1 or 2, characterized in that the weld ( 15 ) is formed by a capacitor discharge welding process (KES). Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Schweißfügevorgang die Schweißnaht (15) bildenden Schweißfügeflächen (12a, 12b) an den zu verbindenden Gehäusebauteilen (1, 8) vor dem Schweißfügevorgang in einem Winkel von 20° bis 60° zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes (4) geneigt sind. Ball joint according to one of claims 1 to 4, characterized in that after the Schweißfügevorgang the weld ( 15 ) forming welding surfaces ( 12a . 12b ) on the housing components to be connected ( 1 . 8th ) before the Schweißfügevorgang at an angle of 20 ° to 60 ° to the central longitudinal axis of the ball joint ( 4 ) are inclined. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der nach dem Schweißfügevorgang die Schweißnaht (15) bildenden Schweißfügeflächen (12a) an einem der zu verbindenden Gehäusebauteile (1, 8) vor dem Schweißfügevorgang in einem Winkel von 20° bis 60° zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes (4) geneigt sind, und die andere Schweißfügefläche (12b) eine rechtwinklig umlaufende Kantung aufweist.Ball joint according to one of claims 1 to 4, characterized in that the one of the welded joint after the welding seam ( 15 ) forming welding surfaces ( 12a ) on one of the housing components to be connected ( 1 . 8th ) before the Schweißfügevorgang at an angle of 20 ° to 60 ° to the central longitudinal axis of the ball joint ( 4 ) and the other welding surface ( 12b ) has a right-angled edging. Kugelgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vor dem Schweißfügevorgang in einem Winkel von 20° bis 60° zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes (4) geneigte Schweißfügefläche (12a) am Gehäuseunterteil (1) und die andere Schweißfügefläche (12b) am Gehäuseoberteil (8) angeordnet ist.Ball joint according to claim 6, characterized in that before the Schweißfügevorgang at an angle of 20 ° to 60 ° to the central longitudinal axis of the ball joint ( 4 ) inclined welding surface ( 12a ) on the lower housing part ( 1 ) and the other welding surface ( 12b ) on the upper housing part ( 8th ) is arranged. Kugelgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vor dem Schweißfügevorgang in einem Winkel von 20° bis 60° zur Mittellängsachse des Kugelgelenkes (4) geneigte Schweißfügefläche (12a) am Gehäuseoberteil (8) und die andere Schweißfügefläche (12b) am Gehäuseunterteil (1) angeordnet ist.Ball joint according to claim 6, characterized in that before the Schweißfügevorgang at an angle of 20 ° to 60 ° to the central longitudinal axis of the ball joint ( 4 ) inclined welding surface ( 12a ) on the upper housing part ( 8th ) and the other welding surface ( 12b ) on the lower housing part ( 1 ) is arranged. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schweißfügevorganges zwischen den zu verbindenden Gehäusebauteilen (1, 8) mindestens in deren Kontaktbereich eine Anpresskraft in Richtung der Mittellängsachse des Kugelgelenkes (4) aufgebracht wird.Ball joint according to one of claims 1 to 8, characterized in that during the Schweißfügevorganges between the housing components to be connected ( 1 . 8th ) at least in the contact region of a contact pressure in the direction of the central longitudinal axis of the ball joint ( 4 ) is applied. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Gehäuseoberteil (8) oder das Gehäuseunterteil (1) integraler Bestandteil eines Blechlenkers für Kraftfahrzeuge ist, wobei der Blechlenker zur Lagerung der Lagerschale (11) des Kugelgelenkes eine durch einen Umformvorgang hergestellte schalenförmige Aufnahme (5) aufweist, und an der der Aufnahme (5) abgewandten Seite das korrespondierende Gehäuseoberteil (8) fixiert ist, so dass Gehäuseunterteil 1 und Gehäuseoberteil (8) gemeinsam das Gehäuse des Kugelgelenkes (4) bilden.Ball joint according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least the upper housing part ( 8th ) or the lower housing part ( 1 ) is an integral part of a sheet metal handlebar for motor vehicles, wherein the sheet metal link for storage of the bearing shell ( 11 ) of the ball joint produced by a forming process cup-shaped receptacle ( 5 ), and at the receptacle ( 5 ) facing away from the corresponding upper housing part ( 8th ) is fixed, so that lower housing part 1 and housing top ( 8th ) together the housing of the ball joint ( 4 ) form. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schweißfügeflächen (12a, 12b) und der Lagerschale (11) eine horizontal umlaufende Nut (14) angeordnet ist.Ball joint according to one of claims 1 to 10, characterized in that between the Schweißfügeflächen ( 12a . 12b ) and the bearing shell ( 11 ) a horizontally encircling groove ( 14 ) is arranged.
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