DE102009009903B4

DE102009009903B4 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE102009009903B4
Application number: DE200910009903
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Christian (FH) Bschierl; Ulrich Lux
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2029-02-21
Also published as: DE102009009903A1

Abstract

Kugelgelenk (10), umfassend – ein metallisches Gehäuse (12) mit einer Öffnung (14), – eine im Gehäuse (12) angeordnete Lagerschale (15), sowie – einen Kugelzapfen (16) mit einer Gelenkkugel (18), wobei die Gelenkkugel (18) des Kugelzapfens (16) über die Öffnung (14) in einen Innenraum (20) des Gehäuses (12) einsetzbar ist und in der im Gehäuse (12) angeordneten Lagerschale (15) drehbar gelagert ist und das Gehäuse (12) im Bereich seiner Öffnung (14) einen mittels Umformtechnik bearbeiteten Gehäuserandbereich (22) aufweist, über den die Gelenkkugel (18) des Kugelzapfens (10) in axiale Richtung (a) betrachtet gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserandbereich (22) mit einer Beschichtung gegen Korrosion versehen ist, die mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgetragen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene Art sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks gemäß dem Patentanspruch 7.
Derartige Kugelgelenke sind hinreichend bekannt und werden insbesondere bei Kraftfahrzeugen im Bereich von Radaufhängung oder Lenkungen eingesetzt.
Ein gattungsgemäßes Kugelgelenk ist in der DE 197 55 020 A1 offenbart. Das offenbarte Kugelgelenk umfasst ein einstückiges, einseitig offenes metallisches Gehäuse, durch dessen Öffnung ein Kugelzapfen in einen Innenraum des Gehäuses einsetzbar ist, wobei die Gelenkkugel des Kugelzapfens in einem Lagerungsbereich des Innenraums schwenkbar und drehbar gelagert ist. Die Fixierung des Kugelzapfens erfolgt innerhalb des Gehäuses durch eine Kaltumformung des Randbereiches der Öffnung des Gehäuses in Richtung auf den Kugelzapfen. Durch die Umformung des Randbereiches der Öffnung des Gehäuses wird die Gelenkkugel des Kugelzapfens in axialer Richtung betrachtet im Gehäuse gehalten.
Es ist weiterhin bekannt, derartige Kugelgelenke mit einer Beschichtung, z. B. Zink-Nickel-Beschichtung, gegen Korrosion zu versehen. Ein Verfahren zur Beschichtung eines Kugelgelenks ist aus der DE 196 28 544 C1 bekannt.
Ein bekanntes Problem derart beschichteter Kugelgelenke ist, dass das Umformen des Gehäuserandbereiches ein Abplatzen der Beschichtung in diesem Bereich zur Folge hat. Die Konsequenz daraus ist, dass die abgeplatzten Partikel in den Innenraum des Gehäuses gelangen können was wiederum zu einer vorzeitigen Zerstörung des Gelenks führen könnte. Zur Vermeidung einer vorzeitigen Zerstörung des Gelenks ist daher Stand der Technik den Gehäuserandbereich unbehandelt bzw. unbeschichtet zu belassen. Dies wiederum hat den Nachteil, dass eine vorzeitige Korrosion des Gehäuserandbereiches zu beobachten ist, was wiederum dazu führt, dass Korrosionspartikel in den Innenraum des Gelenk gelangen können, und zu einem vorzeitigen Versagen des Gelenks führen könnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass ein verbesserter Korrosionsschutz des gesamten Kugelgelenks gewährleistet ist.
Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kugelgelenks anzugeben.
Diese Aufgabe wird für das Kugelgelenk durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen und in Bezug auf das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.
Das Kugelgelenk umfasst in bekannter Art und Weise ein metallisches Gehäuse mit einer Öffnung sowie einen Kugelzapfen mit einer Gelenkkugel. Die Gelenkkugel des Kugelzapfens ist über die Öffnung in einen Innenraum des Gehäuses einsetzbar und das Gehäuse weist im Bereich seiner Öffnung einen mittels Umformtechnik bearbeiteten Gehäuserandbereich auf, über den die Gelenkkugel des Kugelzapfens in axialer Richtung betrachtet gehalten ist. Erfindungsgemäß ist der Gehäuserandbereich mit einer Beschichtung gegen Korrosion versehen, die mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgetragen ist.
Durch die erfindungsgemäße Beschichtung des Gehäuserandbereichs mittels eines thermischen Spritzverfahrens ist eine vorzeitige Korrosion des Gehäuserandbereichs nunmehr ausgeschlossen. In vorteilhafter Weise ist aufgrund der sehr guten Hafteigenschaften einer mittels thermischen Spritzen aufgetragenen Beschichtung gegen Korrosion eine weitere Bearbeitung, d. h. ein Umformen des Gehäuserandbereiches ohne Abplatzen der Beschichtung, ermöglicht.
Vorzugsweise ist dabei die Beschichtung des Gehäuserandbereichs mittels des Kaltgasspritzverfahren aufgetragen. Das Kaltgasspritzverfahren erweist sich als besonders vorteilhaft, da hier festhaftende metallische Oberflächen aufgetragen werden, die duktil sind und sich bei nachfolgenden Umformvorgängen nicht ablösen.
Um einen ausreichenden Korrosionsschutz des gesamten Kugelgelenks zu gewährleisten, ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung neben dem Gehäuserandbereich auch das restliche Gehäuse mit einer Beschichtung gegen Korrosion versehen.
Die Beschichtung des restlichen Gehäuses kann dabei mittels eines galvanischen Verfahrens oder alternativ mittels eines thermischen Spritzverfahrens, insbesondere des Kaltgasspritzverfahrens, aufgetragen sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kugelgelenks umfasst die nachfolgenden Schritte:

– Herstellung des Gehäuses und des einer Gelenkkugel aufweisende Kugelzapfens;
– Aufbringung einer Beschichtung gegen Korrosion auf den Gehäuserandbereich mittels eines thermischen Spritzverfahrens;
– Einsetzen der Gelenkkugel des Kugelzapfens durch die Öffnung in den Innenraum des Gehäuses, und
– Umformen des Gehäuserandbereiches.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist nunmehr in vorteilhafter Weise die Herstellung eines Kugelgelenks mit einem eine Beschichtung gegen Korrosion aufweisenden Gehäuserandbereichs ermöglicht. Da die Beschichtung des Gehäuserandbereichs erfindungsgemäß mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgetragen wird, wird der Gehäuserandbereich mit einer sehr gut haftendenden Beschichtung versehen. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass das spätere Umformen des Gehäuserandbereichs ohne Abplatzen der Korrosionsbeschichtung durchführbar ist.
Um auch das restliche Gehäuse ausreichend gegen Korrosion zu schützen, wird vorzugsweise in einem weiteren Verfahrensschritt das restliche Gehäuse ebenfalls mit einer Beschichtung gegen Korrosion versehen.
Die Beschichtung auf das restliche Gehäuse wird dabei mittels eines galvanischen Verfahrens oder alternativ mittels eines thermischen Verfahrens, insbesondere mittels des Kaltgasspritzverfahrens, aufgebracht.
Vorzugsweise wird der Gehäuserandbereich mittels Verrollen umgeformt.
Weitere Vorteile, Ausgestaltungen und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordnete Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
1 Ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk, und
2 das Gehäuse des Kugelgelenks aus 1
1 zeigt mehr oder minder schematisch ein insgesamt in der Bezugsziffer 10 bezeichnetes Kugelgelenk.
Das Kugelgelenk 10 umfasst in bekannter Art und Weise ein metallisches Gehäuse 12, welches eine Öffnung 14 aufweist, eine im Gehäuse 12 angeordnete Lagerschale 15, sowie ein Kugelzapfen 16 mit einer Gelenkkugel 18.
Die Gelenkkugel 18 des Kugelzapfens 16 ist in einem Innenraum 20 (siehe 2) des Gehäuses 12 bzw. in der im Gehäuse 12 angeordneten Lagerschale 15 drehbar gelagert. Zwischen Kugelzapfen 16 und Gehäuse 12 ist eine Dichtungsmanschette 19 angeordnet.
Über einen mittels Umformtechnik bearbeiteten Gehäuserandbereich 22 ist die Gelenkkugel 18 des Kugelzapfens 16 in axialer Richtung a betrachtet im Gehäuse 12 gehalten.
Vorliegend ist der Gehäuserandbereich 22 nach ein Einsetzen der Gelenkkugel 18 des Kugelzapfens 16 mittels Verrollen umgeformt.
Der Gehäuserandbereich 22 wurde mittels des Kaltgasspritzverfahrens mit einer zinkbasierten Korrosionsbeschichtung versehen. Das Auftragen der Korrosionsbeschichtung mittels des Kaltgasspritzverfahrens hat den Vorteil, dass eine nach diesem Verfahren aufgetragene Beschichtung sehr gut haftet, so dass ein Abplatzen der Beschichtung beim Verrollen nicht auftritt. In vorteilhafter Weise ist hierdurch erstmals eine korrosionsbeständige Beschichtung auf den umzuformenden Gehäuserandbereich 22 aufbringbar, so dass eine längere Lebensdauer des Kugelgelenks 10 gewährleistet ist.
2 zeigt nochmals das Gehäuse 12 vor dem Einsetzen des Kugelzapfens 16. Insbesondere der mittels Verrollen umzuformende Gehäuserandbereich 22 ist gut ersichtlich.
Bezugszeichenliste

10: Kugelgelenk
12: Gehäuse
14: Öffnung
15: Lagerschale
16: Kugelzapfen
18: Gelenkkugel
19: Dichtungsmanschette
20: Innenraum
22: Gehäuserandbereich
a: axiale Richtung

Claims

Kugelgelenk (10), umfassend – ein metallisches Gehäuse (12) mit einer Öffnung (14), – eine im Gehäuse (12) angeordnete Lagerschale (15), sowie – einen Kugelzapfen (16) mit einer Gelenkkugel (18), wobei die Gelenkkugel (18) des Kugelzapfens (16) über die Öffnung (14) in einen Innenraum (20) des Gehäuses (12) einsetzbar ist und in der im Gehäuse (12) angeordneten Lagerschale (15) drehbar gelagert ist und das Gehäuse (12) im Bereich seiner Öffnung (14) einen mittels Umformtechnik bearbeiteten Gehäuserandbereich (22) aufweist, über den die Gelenkkugel (18) des Kugelzapfens (10) in axiale Richtung (a) betrachtet gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserandbereich (22) mit einer Beschichtung gegen Korrosion versehen ist, die mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgetragen ist.
Kugelgelenk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf den Gehäuserandbereich (22) mittels des Kaltgasspritzverfahren aufgetragen ist.
Kugelgelenk nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Gehäuserandbereich (22) auch das restliche Gehäuses (12) mit einer Beschichtung gegen Korrosion versehen ist.
Kugelgelenk nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Beschichtung des restlichen Gehäuses (12) mittels eines galvanischen Verfahrens aufgetragen ist.
Kugelgelenk nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des restlichen Gehäuses (12) mittels eines thermischen Spritzverfahren aufgetragen ist.
Kugelgelenk nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels des Kaltgasspritzverfahren aufgetragen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Gelenks nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Verfahrensschritte a) Herstellung des Gehäuses (12), der Lagerschale (15), und des eine Gelenkkugel aufweisenden Kugelzapfens; b) Aufbringen einer Beschichtung gegen Korrosion auf den Gehäuserandbereich mittels eines thermischen Spritzverfahrens; c) Einsetzen der Gelenkkugel des Kugelzapfens (16) durch die Öffnung (14) in den Innenraum (20) des Gehäuses (12); d) Umformen des Gehäuserandbereiches (22).
Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Gehäuserandbereich (22) das restliche Gehäuse (12) mit einer Beschichtung gegen Korrosion versehen wird.
Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf das restliche Gehäuse (12) mittels eines galvanischen Verfahrens oder thermischen Spritzverfahrens aufgebracht wird.
Verfahren nach den Patentansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuserandbereich mittels Verrollen umgeformt wird.