DE1525118A1

DE1525118A1 - Process for the production of a ball joint or a ball joint combination and ball joints produced therefrom

Info

Publication number: DE1525118A1
Application number: DE19661525118
Authority: DE
Inventors: Joachim Bernhardt
Original assignee: Graeter & Co Inh W Fehlbaum
Current assignee: Graeter & Co Inh W Fehlbaum
Priority date: 1965-12-15
Filing date: 1966-01-15
Publication date: 1969-07-10
Also published as: CH450827A

Description

Vorfahren zur Herstel eines Kugelgelenkes oder einer Kugelgelenkkombination und danach hergestellte Kugelgelenke Die vorliegende Erfindung bezieht @ioh auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes oder einer KuglgelenkkombinatjLon und danaoh hergestellte Kugelgelenke für vorwiegend @tati@che Anwendung.Ancestors for the manufacture of a ball joint or a ball joint combination and ball joints made thereafter. The present invention relates to @ioh a process for the production of a ball joint or a ball joint combination and danaoh manufactured ball joints for mainly @ tati @ che use.

Die bekannten Kugelgelenke für statische Anwendungen beatehen in der Regel ganz aus Metall und weisen je unabhängig voneinander gefertigte Kugel- und Kappenteile auf. Auch sind Kugelgelenke bekannt, die in einer gewiesen Veraohwenkungalagw fixiert werden können und beispielgweise im Gerätebau für Halterungen, Stative eto. angewandt werden. Diese Kugelgelenke sind verhältnismässig teuer, aperrig und meist, weil die Fixierung durch sehraubelenente erfolgt, umständlich pulierbar. The well-known ball joints for static applications are breathed in usually made entirely of metal and each have independently manufactured spherical and Cap parts on. Ball joints are also known that are in a proven Veraohwenkungalagw can be fixed and for example in device construction for brackets, tripods etc. can be applied. These ball joints are proportionate expensive, cumbersome and usually cumbersome, because the fixation is done by very constructional elements pulpable.

Die nach dem. erfindungsgemässen Verf@hren hergestellten Kugelgelenke oder Kugelgelenkkombinationen für vorwiegend statische Anwendungen erlauben, die erwähnten Nachteile zu beheben. Das Verfahren iat dadurch gekennzeiottnet, dass ein innerer kugelförmiger Körper mit einem, die Oberfläche dieses Körpers teilweise überdeckendenK&ppenkorpisrausKunststoffÜberwogen wird, derart, dass zwischen Kugel- und Kappenkörper eine im wesentlichen gleichmä@sig verteilte und gleichbleibende Anpresaung durchdasSchwinde<MSKststoff" materials beim Erstarren dez Kappenkörpers resultiert. The after. ball joints produced according to the invention or ball joint combinations for predominantly static applications that allow to remedy the disadvantages mentioned. The method is characterized in that an inner spherical body with a, the surface of this body partially coveringK & ppenkorpisrausKunststoff is predominant in such a way that between Ball and cap bodies are essentially evenly distributed and constant Pressure from the shrinkage <MSKststoff "materials when the cap body solidifies results.

Das nach des en Verfahren hergestellte Kugelgelenk ist gekennzeichnet durch einen innern kugelförmigen Körper und eine äussere, den innern Körper über einen Teil seiner Oberfläche Uumgreifende Kunststoffkappe, wobei die Kappe auf dam Kugelkdrper um einen gewissen Winkel und und/oder in einer festgelegten oder beliebigen Richtung bei einem im we@entlichen gleiehbleibenden Drehmoment verschwenkbar ist, und sowohl der innere Kugelkörper als auch die außenliegende Kappe Anschlußelemente aufweisen oder Bestandteile je eines-separaten Konstruktionsteils darstellen. 1 Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes für statische Zwecke, insbesondere für Ständer und Halterungen im Gerätebau, soll das vorgenannte Drehmoment, das durch Vorspannung und Anpressung der Kunststoffkappe an dem Teil der kugeligen Oberfläche des Innenkörpers erzeugt wird, den die Kappe umgreift, vorzugsweise so groß sein, daß Kappe und Innenkdrper zusammen mit ihren Anschlußelementen relativ zueinander in ihrer jeweils eingestellten Relativlage festgehalten werden, solange kein äußeres Verschwenkdrehmoment angreift oder angewendet wird, um eine andere Relativlage der beiden Körper zueinander einzustellen. Das gleiche gilt sinngemäß für eine Kugelgelenkkombination, z. B. für die Einstellung mehrerer kugelförmiger Innenkörper relativ zu einer diesen Kugelkörpern gemeinsamen Kunststoffkappe. The ball joint manufactured according to the en method is marked through an inner spherical body and an outer, the inner body over plastic cap encompassing part of its surface, the cap on dam Kugelkdrper around a certain angle and / or in a fixed or arbitrary Direction in the case of a person who remains the same in the world Swiveling torque is, and both the inner spherical body and the outer cap connecting elements have or represent components of a separate structural part. 1 When using the ball joint according to the invention for static purposes, in particular for stands and brackets in device construction, the aforementioned torque should be achieved by Pre-tensioning and pressing the plastic cap on the part of the spherical surface of the inner body is produced, which the cap encompasses, preferably so large that that cap and inner body together with their connecting elements relative to one another are held in their respective set relative position, as long as no external Pivoting torque attacks or is applied to a different relative position of the adjust both bodies to each other. The same applies mutatis mutandis to a ball joint combination, z. B. for the adjustment of several spherical inner bodies relative to one of these Spherical bodies common plastic cap.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung erlautert, und zwar zeigt : Fig. 1 eine Sclmittdarstellung eines Formwerkzeugs für ein Einzelkugelgelenk, zusammen mit den in das Formwerkzeug eingebrachten Teilen des Gelenks ; Fig. 2,3 und 4 je ein Ausführungsbeispiel fUr Kugelgelenkkombinationen, und Fig.5und6jeeinAusTührungsbeispiel, bei dem die , Kappenkörper-Bestandteile eines speziellen ' Kohstruktionsteiles sind.Embodiments of the invention are shown below with reference to the drawing explained, namely: Fig. 1 is a Schlmittdarstellung a molding tool for a single ball joint, together with the parts introduced into the mold of the joint; 2, 3 and 4 each show an exemplary embodiment for ball joint combinations, and FIGS. 5 and 6 each show an exemplary embodiment in which the cap body components of a special 'Kohstruktionsteiles are.

In Fig. 1 sind mit 1 und 12 die beiden Formwerkzeughälften bezeichnet, die sich in der gezeigten Zage in ihrer geschlossenen Stellung befinden. Es handelt sich hier um ein Spritzwerkzeug, wie solche auf Thermdplastspritzmaschinen verwendet werden.In Fig. 1, 1 and 12 denote the two mold halves, which are in their closed position in the frame shown. It deals This is an injection tool like those used on Thermdplast Spritzmaschinen will.

In der'Formhälfte 1 steckt ein Kugelkörper 2 mit einem Befestigungs-bzw. AnsohluBelement 2a. Der Kugelkörper 2 paßt . ssehr genau in die in der Längsachse der Formhäfte 1 vorgesehene halbkvigelfbrmige Vertiefung 2b, Mit 3 ist-eine Dichtungskante bezeichnet, welche das Eindringen des unter Druck in den Form-Hohlraum eingespritzten Materials für d. en Kappenkörper 4 zwischen die Kugelzone und die ihr benachbarte Höhlung, verhindert. Die Kugel selbst wird beim Schließen der Formhälften durch ein rohrförmiges Element 5, welches vorher in die Formhälfte 12 eingesetzt wird und in seiner Lange genau abgestimmt sein muß, gegen die Formhälfte 1 gedrückt.In the mold half 1 is a spherical body 2 with a fastening or. Attachment element 2a. The spherical body 2 fits. s very precisely in the longitudinal axis of the mold half 1 provided semicircular recess 2b, with 3 is a sealing edge denotes which the penetration of the injected under pressure into the mold cavity Materials for d. en cap body 4 between the spherical zone and the adjacent one Cavity, prevented. The ball itself is through when the mold halves are closed a tubular element 5 which is previously inserted into the mold half 12 and must be precisely matched in its length, pressed against the mold half 1.

Das hier rohrförmig gezeigte Element hat verschiedene Aufgaben: Seiner Anordnung gemä# dient es vorteilhafterweise als Anschlu#-element für das kappenseitige Ende des Kugelgelenkes. Seine Oberfläche kann, mit Ausnahme der Dichtungsstelle 5a, beliebig gestaltet sein. Die Dichtungsstelle 5a wird durch geeignete Bearbeitung der hier aneinanderstoßenden Flächen derart hergestellt, da# Durchtritt von Kunststoff beim Spritzen oder Gie#en unmöglich gemacht wird. Das Anschlußelement 5 weist eine koaxiale Bohrung 6 auf, durch welche der plastifizierte Kunststoff von der Düse 7 am (nicht gezeigten) Spritzkopf der Maschine durch eine Einlaufbohrung 8 in der Formhälfte in den Formenhohlraum. 4 eingeführt wird. Da die Bohrung selbst durch die gegen das Rohrelement stoßende Kugeloberfläohe verdeckt wird, sind a bezüglichen Rohrende Kanäle 5b angeordnet durch welche der Kunststoff beim Spritzprozeß austreten kann.The tubular element shown here has different functions: Its According to the arrangement, it advantageously serves as a connection element for the cap-side End of the ball joint. Its surface can, with the exception of the sealing point 5a, can be designed as desired. The sealing point 5a is made by suitable processing of the abutting surfaces here manufactured in such a way that # plastic passes through when spraying or Pouring is made impossible. The connection element 5 has a coaxial bore 6 through which the plasticized plastic from the nozzle 7 on the spray head (not shown) of the machine through an inlet bore 8 in the mold half into the mold cavity. 4 is introduced. Since the hole itself is covered by the ball surface abutting against the tubular element, a are related Pipe end channels 5b arranged through which the plastic emerge during the injection molding process can.

Die Ausströmkanäle 5b verlaufen im wesentlichen radial durch die Wandung des rohrförmigen Anschlußelementes 5 hindurch. The outflow channels 5b run essentially radially through the Wall of the tubular connecting element 5 through.

Das dem Kugelkörper 2 benachbarte Ende dieses Blementes kann gegebenenfalls mit einem kragenförmigen Teil 5c ausgerüstet 'sein ; in'diesem Falle sind die Kanäle 5b auch in diesem kragenförmigen Teil als Verlängerung der Kanäle des AnschluSelementes 5 ausgebildet. Der kragenförmige Teil dient sowohl zur Verbesserung der Verankerung des Rohres 5 in der Kappe als auch dazu, ein gleichmäBiges Einfüllen des Kunststoffes in den Formhohlraum 4 zu gewährleisten. Dadurch werden sogenannte unregelmä#ige Einfallstellen und lokal ungleichmä#ige Schwindung in der Kappenzone über der größten Kunststoffquerschnittsfläche vermieden, weil Bereiche wesentlich größerer Kunststoffmaterialanhäufung infolge des kragenförmigen Teiles nicht vorhanden sind ; d. ht der Teil 5c dient auch dazu, eine übermäßige Volumenkonzentration des Kunststoffes zu ? vermeiden, die beim Abschwinden die genannten Einfallstellen hervorrufen würde. The end of this element adjacent to the spherical body 2 can optionally be equipped with a collar-shaped part 5c; in that case the canals are 5b also in this collar-shaped part as an extension of the channels of the connecting element 5 trained. The collar-shaped part serves both to improve the anchoring of the tube 5 in the cap as well as a uniform filling of the plastic to ensure in the mold cavity 4. This causes so-called irregular Sink marks and locally uneven shrinkage in the cap zone above the largest Plastic cross-sectional area avoided because areas of significantly larger accumulation of plastic material due to the collar-shaped part are not present; d. ht the part 5c is used also to an excessive volume concentration of the plastic? avoid, which would cause the aforementioned sink marks when it subsided.

Zum Zweck des gleichmä#igen Einfüllens sind die Kanäle 5b in entsprechender Anzahl über das Ende des Rohres 5undüber den kragenförmigen Teil 5o, wenn dieser vorhanden ist, in Umfangsriohtung verteilt. For the purpose of even filling, the channels 5b are in more appropriate Number over the end of the tube 5 and over the collar-shaped part 5o, if this is present, distributed in circumferential direction.

Das Rohr 5 bildet mit der Formhälfte 12 an der Stelle 5d durch geeignete Bearbeitung der hier aneinanderstoßenden Flächen eine weitere Dichtungsstelle, welche mit der Dichtungsstelle 5a zusammenwirkt, um das Eindringen von Kunststoffmasse zwischen die Bohrung 9 der Formhälfte 12 und das Rohrelement 5 zu verhindern.The tube 5 forms with the mold half 12 at the point 5d by suitable means Processing of the abutting surfaces here another sealing point, which cooperates with the sealing point 5a to prevent the penetration of plastic compound between the bore 9 of the mold half 12 and the tubular element 5 to prevent.

Der Füllraum für den Kappenkörper 4 erstreckt sich über beide Formhälften. Der kleinere Abschnitt des Kappenkörpers liegt in der Formhälfte 1 und betrifft jene Kappenzone, die liber den Kugeläquator hinausreicht und die Kugel in der Aufnahmeöffnung der Kappe festhält. Der größere Abschnitt mit der Verankerung der Befestigungselemente, hier das Rohr 5, liegt in der Formhälfte 12. Der entsprechende Hohlraum bzw. dessen Mantelzone 10 kann so gestaltet werden, da# der Kappenkörper neben rein funktionellen Aufgaben auch ästhetischen Ansprüchen angepaßt werden kann.The filling space for the cap body 4 extends over both mold halves. The smaller portion of the cap body lies in the mold half 1 and concerns that cap zone that extends beyond the spherical equator and the sphere in the receiving opening holding on to the cap. The larger section with the anchoring of the fastening elements, here the tube 5 lies in the mold half 12. The corresponding cavity or its Jacket zone 10 can be designed in such a way that the cap body is in addition to purely functional Tasks can also be adapted to aesthetic requirements.

Dadurch, daß die Aufnahmezone 11 für den Kugelkörper nach dessen Oberfläche geformt wird, entsteht dort bei Verwendung ° eines geometrisch einwandfreien Kugelkörpers, eine genau passende Gegenzone. Dabei ist es unerheblich, ob bei der je-., i. weiligen Herstellungsoperation die Achsen der beiden x Formhälften sehr präzis fluchten, indem sich allfällige diesbezügliche Differenzen nur außen an der Kappe auswirken und das Gelenk seiner Disposition entsprechend vorliegend fUr statische Verwendungszwecke geeignet ist.Characterized in that the receiving zone 11 for the spherical body after its surface is formed, arises there when using ° a geometrically perfect spherical body, a precisely fitting counter-zone. It is irrelevant whether the each., I. for a while Manufacturing operation the axes of the two x Mold halves very precise align any differences in this regard only on the outside of the cap effect and the joint according to its disposition is present for static Uses is suitable.

<t Die Herstellung eines Kugelgelenkes anhand der vorbesohriebenen détails bedingt die Verwendung eines Kunststoffes für den jg Kappenkorper, der sich homogen und blasenfrei in der gewünschten Form auf.. einer Kugelzone auftragen läßt. Au#erdem mu# die Kappe zwecks Sicherung eines gewissen Sohwenkdrehmomente mit einer angemessenen Vorspannung auf der Kugeloberfläche aufliegen. Diese Bedingungen werden erfüllt durch ein Matete,dssichimplastischenSustand,indieFormeinbringen lä#t, das beim Erstarren in angemessenen Grenzen ool% und bei Innenraumtemperaturen elastisch genug ist, um den durch das 8chwinden entstandenen Anpreßdruck auf die Kugeloberflaohe beizubehalten. Ein hierfür geeignetes Kunststoffmaterial sind die Azetalpolymerisate und Azetalkopolymerisate, vorzugsweise die unter den eingetragenen Warenzeichen bzw.. Handelsnamen"Hostaform C"und"Deirin"im Handel befindlichen Kunststoffe. Wes@ntlich ist, da# das plastifizierte Eunetstoffmaterial in des Rotationsachse des Kappenkorpers ventral angespritzt wird, wobei es z. B. mittels der Ranale 5b um diese Achse herum aus dem Rohrelement 5 ausgespritzt wird, und daB der Aufbau dieses Kappenkorpers bzw. die Füllung des bezüglichen Formhohlraums und die Abkühlung des Materials rundum gleichmä#ig erfolgen kann. Dies ist eine Voraussetzung für den erforderlichen gleichmä#igen Andruck auf die Kugel, um ein gleichleibendes Drehioment über einen längeren Zeitabschnitt zu gewährleisten. <t The manufacture of a ball joint based on the pre-drilled détails requires the use of a plastic for the jg cap body, which is can be applied homogeneously and bubble-free in the desired shape on a spherical zone. In addition, the cap must have a appropriate preload on the surface of the sphere. These conditions are fulfilled by a matete that can be molded into the mold, that is, when solidifying within reasonable limits ool% and elastic at indoor temperatures is enough to take the pressure on the ball surface caused by the twisting to maintain. A suitable plastic material for this are the acetal polymers and acetal copolymers, preferably those under the registered trademarks respectively. Trade names "Hostaform C" and "Deirin" are commercially available plastics. Wes @ ntlich is because the plasticized Eunetstoffmaterial is in the axis of rotation of the cap body is injected ventrally, whereby it is z. B. by means of the Ranale 5b around this axis is injected from the tubular element 5, and that the structure of this cap body or the filling of the related mold cavity and the cooling of the material all around can be done evenly. This is a requirement for the required even Pressure on the ball to maintain a constant torque over a longer period of time to ensure.

Das Hais der Schwindung beim Erstarren. des Kappenmaterials, die Zugfestigkeit desselben und die Wandxthrke einer@eite, die Oberflächenrauhigkeit der Kugel bzw. die e Gleiteigenschaften zwischen Kugel. und Kappe andereraeita beetiMsenuoterandereadacDEoh-@oment beim Ver@chwenken der beiden Aufbauteile gegeneinander. Daher lässt sich bei gegebenen Grössen-Aufbau-und Materialverhältnissen durch die Wahl der Oberflächenrauhigkeit oder durch Auftragen eines Schmiermittels auf der Kugeloberfläche das Drehmoment für bestimm@e Anwendungsfälle beeinflvssen. The shark of shrinkage when frozen. of the cap material that Tensile strength of the same and the wall thickness of one side, the surface roughness of the sphere or the sliding properties between spheres. and cap anderseraeita beetiMsenuoterandereadacDEoh- @ oment when swiveling the two body parts against each other. Therefore, given Size, structure and material ratios through the choice of surface roughness or by applying a lubricant to the surface of the ball, the torque for certain applications.

Da@ beschriebene Verfahren lässt sich neben der Herstellung von Einzel-Kugelgelenken auch für die Erstellung von Kombinationen von zwei und @ehr Gelenken gemäss den Fig. 2, 3 und 4 anwenden. Wesentlich ist dabei, dass das die Kugel umschliessonde Material gleichen Schrumpf- und Fliessbedingungen unterworfen wird, um einen Kappenkörper zu erhalten bei dem fu nktio@ell und konstruktiv gleiche oder hnliche Zonen im wesentlichen gleiche oder ähnliche Spannung@beanspruchungen aufweisen. The @ described method can be used in addition to the production of single ball joints also for the creation of combinations of two and @ehr joints according to the Apply Figs. 2, 3 and 4. It is essential that this encloses the ball Material is subjected to the same shrinkage and flow conditions to form a cap body to obtain essentially the same or similar zones with the functionally and structurally identical have the same or similar stress @ stresses.

Analog lassen sich auch Anordnungen @erstellen, wo der Kugelkorper, öder wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, die Kappenkörper in Geräte- oder Konstruktionsteilen intogriert aind. In the same way, arrangements @ can be created where the spherical body, or as shown in FIGS. 5 and 6, the cap bodies in parts of devices or structures integrated aind.

Bei den von den Einzel<-KugeigelenkenebMeichonden Ausführungen, aber auch bei diesen Einzelkugelgelenken selbst mag es angezeigt sein, wenn die Anspritzung des Kunststoffmaterials nicht mittels einer zentralen Bohrung, sondern durch einen kreisringförmigen Angußkanal erfolgt, womit ebenfalls die Bedingungen des gleichmäßigen Füllens des Hohlraumes um die Kugel erfüllt sind. In the case of the single <spherical joints and meichondes, but it may also be appropriate for these single ball joints themselves be, if the injection of the plastic material is not done by means of a central bore, but through an annular sprue channel, which also meets the conditions the uniform filling of the cavity around the ball are fulfilled.

Bei den Beispielen für Kugelgelenkkombinationen nach Figo 2-6 ist in Fig. 2 eine Kappe 4a für zwei innere Kugelkörper, in Fig. 3 eine Kappe 4b für drei innere Kugelkörper und in Fig. 4 eine Kappe 4c für vier innere Kugelkörper gezeigt, wobei in diesen drei Ausführungsbeispielen jeder der Kugelkörper mit je einem Anschlußelement verbunden isto In Fig. 5 ist einem inneren kugelförmigen Körper nebbt Anschlußelement eine Kappe 4d, und in Fig. 6 ist einem inneren Kugelkörper mit zwei Anschlußelementen eine Kappe 4e in der dargestellten Weise zugeordnet.In the examples of ball joint combinations according to Figo 2-6 in Fig. 2 a cap 4a for two inner spherical bodies, in Fig. 3 a cap 4b for three inner spherical bodies and in Fig. 4 a cap 4c for four inner spherical bodies shown, wherein in these three embodiments each of the spherical bodies with each a connecting element is connectedo In Fig. 5 is an inner spherical body next to the connecting element is a cap 4d, and in Fig. 6 is an inner spherical body with two connection elements a cap 4e is assigned in the manner shown.

Das Verfahren läßt sich in sinngemäßer Weise auch mit einem vergießbaren Material durchführen, dessen Eigenschaften den vorstehend aufgezählten Bedingungen entsprechen. Dies ist hauptsächlich dann der Fall, wenn spritztechnisch schwierige Formwerkzeuge erforderlich werden oder wenn sich durch die Anwendung eines vergießbaren Materials günstigere Ergebnisse erzielen lassen.The process can be carried out in an analogous manner with a pourable Perform material whose properties meet the conditions listed above correspond. This is mainly the case when injection molding is difficult Molding tools may be required or when made up through the application of a castable Allow materials to achieve better results.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Method of producing a Ball joint or a ball joint combination, thereby getens, de an inner spherical body with a partially covering the surface of this body Cap body made of plastic is coated in such a way that between the ball and cap body an essentially evenly distributed and constant pressure due to the shrinking plastic material when the cap body solidifies.

2) Ball joint or ball joint combination according to the method according to Patent claim 1, characterized by an inner spherical body and a outer plastic cap encompassing the inner body over part of its surface. wherein the cap on the spherical body at a certain angle and / or in a fixed position or any direction with a substantially constant torque is, and both the inner spherical body and the outer cap are connecting elements or represent components of a separate construction part.

3) Method according to claim 1, characterized in that the cap body through a Injection or pouring process directly on the spherical body (s) is applied.

4) Method according to claim 1 and 3, characterized in that that a two-part or multi-part mold is used for this purpose, which is at least a receiving part for the ball and cap body (s) and / or their holders and contains at least one Einbringöffnug for the material of the cap body.

5) Method according to claim 1 and 4, characterized by that the material for the @ (the) cap body - under pressure on the wall in a cavity Brewed into forum tool.

6) Method according to patent application and 4, characterized by the fact that there is a material for the (the) Kappenkorper eo is inserted into the mold. that it is progressing Filling the cavity in the For @ tool evenly around the spherical body and thereby the achievement of an even pressure over the entire covered area Zone of the ball guaranteed.

7) method according to claim 1 and 6, characterized in that dans dam introduction of the material for the cap body through a hole in the connection or. Fastening element of the cap body he follows.

8) Method according to claim 1 and 6, characterized in that that the introduction of the material for the cap body through an annular channel he follows.

9) Method according to patent claim, characterized in that the The material used for the cap body remains elastic after the first time and one has a high shrinkage value.

10) Method according to patent claims I and 9, <'daduroh gekennzelehnet, that an acetal resin is used as the material for the cap body.

11) Ball joint according to claim 1 <characterized in that the value of the torque by treating the spherical body surface before the! AgRringen the cap body is influenced.

12) Ball joint according to patent claims 2e characterized in that the 8 the ball body consists of a thermoset or thermoplastic material.