DE10346247B4 - Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks, umfassend einen kugelförmigen Gelenkkörper (1), eine Lagerschale (2), ein einseitig offenes Gehäuse (3) und einen Einlegering (4), bei dem die Lagerschale (2) auf den Gelenkkörper (1) über dessen Äquator hinaus aufgesteckt und gemeinsam mit diesem in das Gehäuse (3) eingesetzt wird, wobei ein Umfangsrand der Lagerschale (2) mit der Bodenfläche einer Umfangsnut des Gehäuses (3) bündig ist, woraufhin der Einlegering (4) in die Umfangsnut des Gehäuses (3) eingelegt und sodann ein über den Einlegering axial vorstehender freier Randbereich des Gehäuses (3) durch Einrollen radial nach innen verformt wird, so dass er den Einlegering (4) übergreift und an die Bodenfläche der Umfangsnut des Gehäuses und an den Umfangsrand der Lagerschale (2) andrückt, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einrollvorgang auf das Gehäuse (3) und auf den Gelenkkörper (1) entgegengesetzt gerichtete Axialkräfte ausgeübt werden, um die im Einrollbereich vorhandene linienförmige Vorspannung der Lagerschale (2) abzubauen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks, umfassend einen kugelförmigen Gelenkkörper, eine Lagerschale, ein einseitig offenes Gehäuse und einen Einlegering, bei dem die Lagerschale auf den Gelenkkörper über dessen Äquator hinaus aufgesteckt und gemeinsam mit diesem in das Gehäuse eingesetzt wird, wobei ein Umfangsrand der Lagerschale mit der Bodenfläche einer Umfangsnut des Gehäuses bündig ist, woraufhin der Einlegering in die Umfangsnut des Gehäuses eingelegt und sodann ein über den Einlegering axial vorstehender freier Randbereich des Gehäuses durch Einrollen radial nach innen verformt wird, so dass er den Einlegering übergreift und an die Bodenfläche der Umfangsnut des Gehäuses und an den Umfangsrand der Lagerschale andrückt.
• Kugelgelenke sind Standard-Maschinenelemente, die unter anderem bei Fahrzeugen eingesetzt werden. Beispielsweise findet man bei Vorderradaufhängungen von Motorrädern Kugelgelenke. Bei dem gattungsgemäßen Herstellungsverfahren kann durch den Einrollvorgang eine Spielfreiheit des Kugelgelenks sichergestellt werden. Andererseits wird durch den Einrollvorgang eine ringförmige Vorspannung der Lagerschale verursacht, so dass die Reibung in der Lagerschale sehr hoch ist. Diese hohe Reibung kann beim Einsatz des Kugelgelenks in der Vorderradaufhängung von Motorrädern im Hochgeschwindigkeitsbereich zu einer als Pendeln bezeichneten Unruhe des Fahrwerks führen.
• Aus der DE 196 25 351 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines reibungsarmen Kugelgelenks bekannt, bei dem ein Kugelzapfen mit einer daran angeformten Gelenkkugel in eine Lagerschale aus elastischem Material eingesetzt wird. Anschließend werden die Gelenkkugel und die Lagerschale gemeinsam in einen Einsatzring eingefügt, der ein Außengewinde aufweist, mittels dessen er in ein Innengewinde eines Gehäuses eingeschraubt wird, so dass die Lagerschale zwischen zwei Ringflächen des Einsatzringes und des Gehäuses axial verspannt wird. Dabei soll das Einschrauben des Einsatzringes derart erfolgen, dass die Lagerschale gleichmäßig gegen die Gelenkkugel gepresst wird.
• Aus der DE 199 43 194 C2 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem ein Kugelzapfen mit einem Zapfenbereich und mit einer daran angeformten Gelenkkugel in eine Lagerschale und diese wiederum durch eine Öffnung in ein Gelenkgehäuse eingesetzt wird, wobei die Öffnung des Gehäuses nach Einführen der Bauteile durch einen Gehäusedeckel verschlossen wird. Anschließend wird der Gehäusedeckel mittels einer Verrollungseinrichtung durch Umlegen einer am Gehäuse angeordneten Gehäuserollkante dauerhaft festgelegt, wobei die Lagerschale zwischen dem Gehäusedeckel und einer Ringfläche des Gehäuses axial verspannt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass die Reibung in der Lagerschale verringert wird, aber die Spielfreiheit des Kugelgelenks gewährleistet ist.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass nach dem Einrollvorgang auf das Gehäuse und auf den Gelenkkörper entgegengesetzt gerichtete Axialkräfte ausgeübt werden, um die im Einrollbereich vorhandene linienförmige Vorspannung der Lagerschale abzubauen. Es hat sich überraschender Weise gezeigt, dass durch die Streckung des Kugelgelenks die durch den Einrollvorgang verursachte linienförmige Vorspannung der Lagerschale abgebaut werden kann, ohne diese jedoch plastisch zu verformen. Dadurch wird erreicht, dass der Gelenkkörper mit seiner konvexen Fläche gleichmäßig an der konkaven Fläche der Lagerschale anliegt, so dass eine exakte Lagerung bei gleichzeitiger Leichtgängigkeit gewährleistet ist.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Kugelgelenk in der Ansicht bzw. im Axialschnitt gezeigt.
• Das in der Zeichnung dargestellte Kugelgelenk umfasst einen kugelförmigen Gelenkkörper 1 (nachfolgend Kugelzapfen genannt) aus Metall, eine Lagerschale 2 aus POM Kunststoff, ein Gehäuse 3 aus Metall, einen Einlegering 4 und eine Dichtungsmanschette 5. Der Kugelzapfen 1 und das Gehäuse 3 sind jeweils mit einem Außengewinde 6 bzw. 7 zur Verbindung mit einem entsprechenden Bauteil versehen. Das Gehäuse 3 weist einen Hohlraum auf, der von einer Zylinderfläche und einer Halbkugelfläche begrenzt ist. An die Zylinderfläche des Gehäuses 3 schließt sich eine Umfangsnut an. Die Außenfläche der Lagerschale 2 entspricht der Innenfläche des Gehäuses 3, und ihr Umfangsrand ist mit der Bodenfläche der Umfangsnut des Gehäuses 3 flächenbündig. Die Innenfläche der Lagerschale 2 entspricht der Kugelfläche des Kugelzapfens 1. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Höhe der Lagerschale 2 größer als der Radius des Kugelzapfens 1, d. h. die Lagerschale ragt über den Äquator des Kugelzapfens 1 hinaus. Im Bodenbereich ist die Lagerschale 2 mit einer Öffnung versehen.
• Die Montage des Kugelgelenks erfolgt folgendermaßen: Zunächst wird die Lagerschale 2 auf den Kugelzapfen 1 aufgesteckt und zusammen mit diesem in das Gehäuse 3 eingesetzt. In diesem Zustand ist der Umfangsrand der Lagerschale 2 mit der Bodenfläche der Umfangsnut des Gehäuses 3 flächenbündig. Daraufhin wird der Einlegering 4 in die Umfangsnut des Gehäuses 3 eingelegt. Da die Tiefe der Umfangsnut des Gehäuses 3 die Dicke des Einlegerings 4 übersteigt, besteht ein über den Einlegering 4 axial vorstehender freier Randbereich des Gehäuses. Dieser vorstehende freie Randbereich des Gehäuses 3 wird sodann durch Einrollen radial nach innen verformt, so dass er den Einlegering 4 übergreift und an die Bodenfläche der Umfangsnut des Gehäuses 3 und an den Umfangsrand der Lagerschale 2 andrückt. Durch diesen Einrollvorgang ist der Einlegering 4 und damit die Lagerschale 2 gegenüber dem Gehäuse 3 fixiert. Da sich die Lagerschale 2 über den Äquator des Kugelzapfens 1 hinaus erstreckt, ist der Kugelzapfen mit dem Gehäuse 3 allseitig schwenkbar, aber axial spielfrei verbunden. Anschließend wird die Dichtungsmanschette 5 mit dem Kugelzapfen 1 und dem Gehäuse 3 verbunden, um das Eindringen von Schmutz oder sonstigen Fremdkörpern in den Lagerbereich zu verhindern. Ein in dieser Weise aufgebautes Kugelgelenk ist allgemein bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.
• Beim Einrollen des freien Randbereichs des Gehäuses 3 über den Einlegering 4 kommt es zu einer linienförmigen Vorspannung der Lagerschale 2. Diese linienförmige Vorspannung der Lagerschale 2 hat eine erhöhte Reibung im Lagerbereich und damit eine Schwergängigkeit des Kugelgelenks zur Folge. Um die im Einrollbereich vorhandene linienförmige Vorspannung der Lagerschale 2 abzubauen, werden nach dem Einrollvorgang auf das Gehäuse 3 und auf den Kugelzapfen 1 entgegengesetzt gerichtete Axialkräfte ausgeübt. Diese Kräfte werden so gewählt, dass beim Strecken des Kugelgelenks die Lagerschale 2 geringfügig nachgibt, aber nicht plastisch verformt wird. Dadurch wird erreicht, dass der Kugelzapfen 1 vollflächig und gleichmäßig an der Lagerschale 2 anliegt, wodurch eine exakte Lagerung des Kugelzapfens bei gleichzeitiger Leichtgängigkeit erreicht wird. Die Größe der auf das Kugelgelenk aufzubringenden Streckkräfte hängt einerseits von den Abmessungen des Kugelgelenks und andererseits vom Material der Lagerschale 2 ab. Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel könnte die Lagerschale 2 statt aus Kunststoff auch aus einem geeigneten Lagermetall bestehen.

1

Kugelzapfen

2

Lagerschale

3

Gehäuse

4

Einlegering

5

Dichtungsmanschette

6

Außengewinde von 1

7

Außengewinde von 2

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks, umfassend einen kugelförmigen Gelenkkörper (1), eine Lagerschale (2), ein einseitig offenes Gehäuse (3) und einen Einlegering (4), bei dem die Lagerschale (2) auf den Gelenkkörper (1) über dessen Äquator hinaus aufgesteckt und gemeinsam mit diesem in das Gehäuse (3) eingesetzt wird, wobei ein Umfangsrand der Lagerschale (2) mit der Bodenfläche einer Umfangsnut des Gehäuses (3) bündig ist, woraufhin der Einlegering (4) in die Umfangsnut des Gehäuses (3) eingelegt und sodann ein über den Einlegering axial vorstehender freier Randbereich des Gehäuses (3) durch Einrollen radial nach innen verformt wird, so dass er den Einlegering (4) übergreift und an die Bodenfläche der Umfangsnut des Gehäuses und an den Umfangsrand der Lagerschale (2) andrückt, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einrollvorgang auf das Gehäuse (3) und auf den Gelenkkörper (1) entgegengesetzt gerichtete Axialkräfte ausgeübt werden, um die im Einrollbereich vorhandene linienförmige Vorspannung der Lagerschale (2) abzubauen.