DE3009456A1

DE3009456A1 - Ball joint head assembly - has housing comprising two sheet metal pressings welded and clipped together

Info

Publication number: DE3009456A1
Application number: DE19803009456
Authority: DE
Inventors: Heinz Friedrich 5600 Wuppertal Emden
Original assignee: JULIUS CASPERS PRESS STANZ und
Current assignee: JULIUS CASPERS PRESS STANZ und
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1981-09-24

Abstract

The ball-joint head, for motor vehicles etc., has a ball-headed bolt protruding from one side at right angles. The housing (2) comprises two sheet-metal pressings, one forming the dish and funnel section (3) and the other the closing dish (4), their flat faces being formed without swarf removal. The dish and funnel section is in one piece, and the closing dish is secured to it by a weld (23) forming a closed annular bead, and also by a number of clips (26) engaging round a collar (24) over a part of the periphery opposite the funnel portion (17) and extending through 230 deg. or more.

Description

Kugelgelenkkopf Ball joint head

Die Erfindung betrifft einen Kugelgelenkkopf, vorzugsweise mit einseitig rechtwinklig herausragendem Kugelbolzen für Kraftfahrzeuge und dergl.The invention relates to a ball joint head, preferably with one side at right angles protruding ball studs for motor vehicles and the like.

Salche Kugelge@nkköpfe werden z.B. für Spurstangen bei Kraftfahrzeugen sowie zu verschiedenen nin- und herbewegten Antrieben, Maschinenbauteilen in abgedichteter Bauweise verwendet; sie unterliegen hierbei hohen Anforderungen in bezug auf @hr Dauerfestigkeits- und Sicherheitsverhalten.Salche ball joint heads are used, for example, for tie rods in motor vehicles as well as to various linear and reciprocating drives, machine components in sealed Construction used; they are subject to high requirements with regard to @hr Fatigue strength and safety behavior.

an diese Köpfe wird in der Regel über einer Gewindezapfen, eine Stange oder über sein Außen-@ewinde ein Rohr mit Innengewinde oder der@@ angeschlossen, die über Kontermuttern oder Schlitzklemmungen gesichert werden.These heads are usually connected to a threaded pin, a rod or a pipe with an internal thread or the @@ connected via its external thread, which are secured with lock nuts or slot clamps.

Bei bekannten Kugelgelenkköpfen dieser Art werden meist die die Kugelbolzen aufnehmenden und den Anschlußteil für die Spurstangen enthaltenden Gehäuse als Gesenk-Schmiedeteile bei Beachtung großer Sorgfalt - wie hohen Anforderungen an Rißfreiheit, Materialhomogenität und Festigkeit -hergestellt. Die Herstellungskosten dieser Gehäuse sind daher hoch und die erforderliche Sicherheit wird dennoch nicht immer erreicht, insbesondere da solche Gesenkschmiedeteile warm verformt werden und hierbei eine Reihe von Unsicherheitsfaktoren nicht auszuschließen sind, wie falsche Schmiedetemperaturen, Hammerschlageinschüsse, Riß- und Überlappungsbildungen beim Schmiedevorgang, Korrosionsschäden beim Ausgangsmaterial und dergl.In known ball joint heads of this type, the ball pins are mostly used absorbing and containing the connecting part for the tie rods Housings as drop-forged parts if great care is taken - such as high requirements in terms of freedom from cracks, material homogeneity and strength. The manufacturing cost these housings are therefore high and still do not provide the required security always achieved, especially since such drop forged parts are hot deformed and here a number of uncertainty factors cannot be ruled out, such as Incorrect forging temperatures, hammer blows, cracks and overlaps during the forging process, corrosion damage to the starting material and the like.

mehr. Außerdem müssen die Schmiederohlinge vielfach und in starkem Maße spangebend bearbei@@@ werden und selbst bei Verringerung der Fertigungszeiten durch Herstellung auf Automaten oder dergl. ist ein hoher Materialverlust unvermeidlich, wodurch die Herstellungskosten nicht gering gehalten werden können, so daß bei den bekannten Gehäusen die Forderungen an Rohstoff- und Energieeinsparung ebenfalls nicht zu erfüllen sind.more. In addition, the forging blanks must often and in strong Dimensions can be machined and even if the production times are reduced a high loss of material is inevitable due to production on machines or the like, whereby the manufacturing costs can not be kept low, so that in the known housings also meet the demands on raw material and energy savings are not to be fulfilled.

Außerdem werden durch die spangebenden Bearbeitungen in den äußeren Bereichen die Materialfasern durchschnitten und durch die Rauhheit der spangebend bearbeiteten Flächen entstehen im Zusammenwirken mit den dynamischen Belastungen Beanspruchungsspannungsspitzen, wodurch die Dauerfestigkeit gemindert wird.In addition, the machining operations in the outer Areas the material fibers cut through and due to the roughness of the chipping machined surfaces arise in interaction with the dynamic loads Stress stress peaks, which reduce the fatigue strength.

Es wurde daher schon versucht, die Gehäuse solcher Kugelgelenkköpfe aus mehreren Blechpreßteilen herzustellen, die durch Nahtverschweißen zusammengefügt werden. Auch diese Verfahren konnten nicht befriedigen, da auch das Zusammenfügen mehrerer tragender Teile durch Schweißung noch höhere Sicherheitsrisiken enthält wie das Schmieden, insbesondere, da es sich hicr um Massenteile handelt, bei denen auch bei noch so gut angelegter Kontrolle fehlerhafte Teile zur Lieferung gelangen können; ein einziger im Betrieb ausfallender Kugelkopf, z.B. an einem Kraftfahr- oder Flugzeug, kann aber katastrophale Folgen nach sich ziehen. Attempts have therefore already been made to make the housing of such ball joint heads produce from several pressed sheet metal parts, which are joined together by seam welding will. These processes could not be satisfactory either, as was the joining several load-bearing parts contain even higher safety risks due to welding like forging, especially since these are mass-produced parts Even with the most well-designed controls, defective parts can still be delivered can; a single ball head that fails during operation, e.g. on a motor vehicle or airplane, but can have catastrophic consequences.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel zu beseitigen, indem durch sie ein Kugelgelenkkopf geschaffen wird, dessen Gehäuse besonders preiswert, bei geringstmöglichem Risiko in Bezug auf Bruchgefahren - bedingt durch falsche Wärmebehandlung, Rissbildungen, Schweißrisiken, Materialfaserzerschnitt, Oberflächenrauhheit und dergl. in leichter Ausführung herzustellen ist.The object of the invention is to eliminate these shortcomings by a ball joint head is created, the housing of which is particularly inexpensive lowest possible risk of breakage - due to incorrect heat treatment, Crack formation, welding risks, material fiber cuts, surface roughness and The like. Can be produced in a lighter design.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus zwei Blechpreßteilen, einem Schalen- und Tüllenteil sowie der Schließschale besteht, die in ihren planflächen nur spanlos fertig geformt sind, wobei der Schalen- und Tüllenteil einstückig ist und die Schließschale mit dem Schalen- und Tüllenteil einmal durch eine geschlossene Ringwulstverschweißung und zum anderen durch eine Vielzahl von Klammern derselben, die einen Kragen des Schalen- und Tüllenteils in einem Umfangsbereich, entgegengesetzt zum Tüllenteil liegend, von oder mehr als etwa 2300 umschließen, verbunden wird.This object is achieved according to the invention in that the housing from two pressed sheet metal parts, a shell and sleeve part and the closing shell consists, which are only finished in their flat surfaces without cutting, whereby the shell and the sleeve part is in one piece and the closing shell with the shell and sleeve part on the one hand by a closed toroidal weld and on the other hand by a A plurality of brackets of the same which form a collar of the shell and spout part in a circumferential area, lying opposite to the spout part, of or more than enclose about 2300, is connected.

Zur weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, den Tüllenteil als ein in Längsrichtung offenes Rohrstück entweder mit Innengewinde auszubilden und über ihm eine an sich bekannte Schraubklemme anzuordnen, mit der das Innengewinde auf die eingeschraubte Gewindestange oder dergl. aufgepreßt wird, oder das offene Rohrstück mit Außengewinde zu versehen, über das ein entsprechendes in Längsrichtung geschlitztes Rohranschlußstück aufgeschraubt wird, das in an sich bekannter Weise mit einer Klemme über eine Schraube auf das Gewinde des Rohranschlußstücks aufgepreßt wird.For a further embodiment according to the invention, it is proposed that the Spout part as a pipe section open in the longitudinal direction, either with an internal thread to train and to arrange a known screw terminal above him with the the internal thread is pressed onto the screwed-in threaded rod or the like, or to provide the open pipe section with an external thread, via which a corresponding in the longitudinal direction slotted pipe connector is screwed, which in itself known way with a clamp over a screw on the thread of the pipe connection piece is pressed on.

Hierbei kann so vorgegangen werden, daß das Innen-und Außengewinde ein- bzw. aufgewalzt wird.The procedure here is such that the internal and external threads is rolled in or on.

Um ein gleichmäßiges Tragen der beiden Lagerschalen um beide Seiten des Kugelstücks des Kugelbolzens zu erreichen und um die Verbindung des Schalen- und Tüllenteils mit der Schließschale festigkeitsmäßig zu unterstützen, wird erfindungsgemäß ein schmaler Ring - vorzugsweise hoher Festigkeit - vorgesehen, der etwa in der Mitte des Kopfes angeordnet ist und außen in Zentrierlöcher des Schalen- und Tüllenteils und gleichzeitig der Schließschale mit fester Passung eingesetzt ist und innen die beiden Lagerschalen im Kugelmittenbereich über ihre Außenmantelflächen mit schließendem Sitz erfaßt, wobei die Zentrierlöcher größer sind als die Sitz löcher des Schalen- und Tüllenteils sowie der Schließschale und wobei die Zentrierlöcher zu den Sitzlöchern genau zentrisch zueinander spanlos gefertigt sind.To ensure that the two bearing shells are evenly worn around both sides of the ball piece of the ball pin and to connect the shell and to support the spout part with the closing shell in terms of strength, is according to the invention a narrow ring - preferably high strength - provided, the is arranged approximately in the middle of the head and on the outside in centering holes of the shell and sleeve part and at the same time the closing shell used with a tight fit and inside the two bearing shells in the ball center area over their outer circumferential surfaces detected with the seat closing, the centering holes being larger than the seat holes of the shell and sleeve part as well as the closing shell and the centering holes are manufactured without cutting to the seat holes exactly centric to one another.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das im wesentlichen aus zwei Blechpreßteilen bestehende Gehäuse des Kugelgelenkkopfes insgesamt bei geringem Aufwand, damit prei.sgünstig und unter Rinsparung von Material und Energie herstellbar ist, durch seine rissfreien und nicht zerstörten, natürlichen WalzoberfLächen der tragenden Partien hohe Dauerfestigkeitswerte aufweist, was Bruchgefahren entgegenwirkt und ein besonders geringes Gewicht ermöglicht.The advantages achieved with the invention are in particular: that the housing of the ball joint head consisting essentially of two pressed sheet metal parts all in all with little effort, thus inexpensive and with saving of material and energy can be produced through its crack-free and undestroyed, natural The rolling surface of the load-bearing parts has high fatigue strength values, which means there is a risk of breakage counteracts and enables a particularly low weight.

Die Erfindung ist auf die aufgeführten Beispiele nicht beschränkt, so können sich z.B. die Klammern auch am Halbschalen- und Tüllenteil befinden und einen Kragen oder dergl., der Schließhalbschale umfassen, oder anstelle der Klemmen können am Tüllenteil stirnseitig Kontermuttern zur Sicherung angepreßt werden, sie wird durch die Figuren, die Beschreibung zu diesen und die Patentansprüche noch näher erläutert.The invention is not limited to the examples listed, for example, the clips can also be located on the half-shell and sleeve parts and a collar or the like., The closing half-shell, or instead of the clamps lock nuts can be pressed on the front of the sleeve part to secure them, they is supported by the figures, the description of these and the claims explained in more detail.

In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, es zeigt: Fig. 1: Ein Kugelgelenkkopf im Schnitt mit eingesetzter Gewindestange im Tüllenteil.Two exemplary embodiments are shown in the figures, it shows: Fig. 1: A ball joint head in section with inserted threaded rod in the sleeve part.

Fig. 2: Einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie A -B nach Fig. 1. FIG. 2: A cross section according to the section line A-B according to FIG. 1.

Fig. 3: Eine Draufsicht gem. Fig. 1. FIG. 3: A top view according to FIG. 1.

Fig. 4: Einen Kugelgelenkkopf im Schnitt mit aufgeschraubtem Rohranschlußstück auf dem Tüllenteil. Fig. 4: A ball joint head in section with a screwed-on pipe connector on the tulle part.

Fig. 5: Eine Draufsicht gem. Fig. 3. FIG. 5: A top view according to FIG. 3.

Fig. 6: Einen Schnitt gem. der LinieC-D nach Fig.4. Fig. 6: A section along the line C-D according to Fig. 4.

Fig. 7: Einen Schnitt durch eine lose Schließschale. Fig. 7: A section through a loose closing shell.

Der Kugelgelenkkopf 1 gemäß den Figuren 1 bis 3 wird aus dem Gehäuse 2, das aus dem Schalen- und Tüllenteil 3 und der Schließschale 4 besteht, sowie dem Kugelbolzen 6, den Lagerschalen 7, dem Deckel 8, der Druckfeder 9 sowie der Klemme 10 im wesentlichen gebildet. Zur genauen Zentrierung des Sitzloches 11, des Schalen- und Tüllenteils 3 zum Sitzloch 12 der Schließschale 4 für die Lagerschalen 7 greift der schmale Ring 13 in ein Zentrierloch 15 des Schalen-und und Tüllenteils 3iin das Zentrierloch 14 der Schließschale 4, wobei bei der Herstellung darauf geachtet wird, daß die Zentrierlöcher mit den Sitzlöchern der jeweiligen Teile völlig zentrisch übereinstimmen. Der Deckel 8 schließt den Lagerraum des Kugelstücks 16 des Kugelbolzens 6 ab und wird durch die Druckfeder 9 an die Dagerschale zur ständi@ fede@@den Anlage gebracht, womit wiederum diese stets unter Druckbelastung auf die Kugelfläche des Kugelstücks 16 zur Anlage gebracht wird.The ball joint head 1 according to FIGS. 1 to 3 is removed from the housing 2, which consists of the shell and sleeve part 3 and the closing shell 4, as well as the ball pin 6, the bearing shells 7, the cover 8, the compression spring 9 and the Terminal 10 is essentially formed. For exact centering of the seat hole 11, des Shell and sleeve part 3 to the seat hole 12 of the closing shell 4 for the bearing shells 7, the narrow ring 13 engages in a centering hole 15 of the shell and sleeve part 3iin the centering hole 14 of the closing shell 4, care being taken during manufacture that the centering holes with the seat holes of the respective parts are completely centric to match. The cover 8 closes the storage space of the ball piece 16 of the ball pin 6 and is by the compression spring 9 on the Dagerschale to ständi @ fede @@ the system brought, which in turn always applies pressure to the spherical surface of the Ball piece 16 is brought to the plant.

Der Schalen- und Tüllenteil 3 ist einstückig insgesamt aus einem Blechstück spanlos gefertigt, wobei der Schalenteil 25 mit seinem Halsteil 30 in den Tüllenteil 17 übergeht, letzterer ist zu einem Schlitzrohrstück verformt, das an der Schlitzseite etwa im Radius der Schraube 18 eine Mulde 19 aufweist, so daß die Klemme 10 durch die Anlage der Schraube in der Mulde 19 axial und in Bezug auf die Verdrehung mit dem Tüllenteil eine feste Lageposition erhält. Durch die Schraube 18 wird in an sich bekannter Weise über die Klemme 10 der Tüllenteil 17 auf die Gewindestange 20 aufgepreßt, so daß hierdurch ein spielfreier, sich nicht lösender Sitz, erzielt ist.The shell and sleeve part 3 is made in one piece entirely from a piece of sheet metal Manufactured without cutting, the shell part 25 with its neck part 30 in the sleeve part 17 passes over, the latter is deformed into a slotted tube piece that is on the slotted side approximately in the radius of the screw 18 has a trough 19 so that the terminal 10 through the Plant of the screw in the recess 19 axially and with respect to the rotation with the The sleeve part is given a fixed position. The screw 18 is in itself In a known manner, the sleeve part 17 is pressed onto the threaded rod 20 via the clamp 10, so that in this way a play-free, non-loosening seat is achieved.

Die Schließschale 4 ist als loses Teil mit einer Ringwulst 21 gemäß Fig. 7 und den Klammerteilen 22 versehen. Diese Klammerteile 22 sind etwa gleichmäßig verteilt im Winkelbereich α von etwa mindestens 230° vorgesehen.The closing shell 4 is shown as a loose part with an annular bead 21 Fig. 7 and the clip parts 22 provided. These clip parts 22 are approximately uniform provided distributed in the angular range α of approximately at least 230 °.

Beim Zusammenbau des kompletten Kugelgelenkkopfes werden alle Teile des Kopfbereiches, wie in den Figuren 1 und 4 dargestellt, montiert, und anschließend wird mittels entsprechender Einrichtungen die Schließ~ schale mit dem Schalenteil 25 des Schalen und Tüllenteils 3 mit einer Ringwulstverschweißung 23 verbunden, indem die Ringwulst 21 mit dem Schalenteil verschweißt wird und anschließend werden die Klammerteile 22 um den Kragen 24 des schalenteils 25 festsitzend als Klammern 26 so umgelegt, daß sich diese spielfrei am äußeren Rand des Kragens 24 sowohl stirn- als auch planseitig fest anlegen.When assembling the complete ball joint head, all parts are of the head area, as shown in Figures 1 and 4, mounted, and then the locking shell with the shell part is made by means of appropriate devices 25 of the shell and sleeve part 3 connected with an annular bead weld 23, in that the annular bead 21 is welded to the shell part and then the clamp parts 22 around the collar 24 of the shell part 25 tightly as clamps 26 folded so that it is free of play on the outer edge of the collar 24 both frontal as well as on the plan side.

Der Kragen 24 verläuft am Tüllenteil 25 in einem Winkel α , der etwa 2300 und etwas mehr beträgt und im Anschluß an diesen Kragenbereich schließt sich zunächst der Halsteil 30 des Schalen- und Tüllenteils 3 und dann der Tüllenteil 17 an, indem der Halsteil als Übergang geformt ist und dann das Blechmaterial zum Tüllenteil als offenes Rohrstück ausgebildet wird. Das Innengewinde 27 des Tüllenteils zum Einschrauben der Gewindestange 20 kann ebenfalls spanlos durch Einwalzen hergestellt werden.The collar 24 runs on the sleeve part 25 at an angle α, which is about 2300 and a little more and closes after this collar area first the neck part 30 of the shell and sleeve part 3 and then the sleeve part 17 by the neck part is shaped as a transition and then the sheet material to The sleeve part is designed as an open piece of pipe. The internal thread 27 of the spout part for screwing in the threaded rod 20 can also be produced without cutting by rolling will.

Dadurch, daß die neutrale Achse 28 des Schalen-und Tüllenteils 3 etwa in der Mitte des Kugelstücks 16 liegt, treten bei axialen Belastungen über die Gewindestange 20 senkrecht zum Kugelbolzen 6 im gesamten Schalen- und Tüllenteil keine zusätzlichen Biegebeanspruchungen, sondern nur Zug- und Druckbeanspruchungen auf. Durch die Ringverschweißung 23 des Ringwulstes 21 wird der Fettraum der Kugelbolzenlagerung dicht abgeschlossen, die Schließschale 4 hiermit gleichfalls fest mit dem Schalen- und Tüllenteil 3 verbunden, wobei diese Verbindung durch die feste Anlage der Klammern 26 um den Kragen 24 des Schalenteils 25 in günstiger Weise ihre zweifache Absicherung erfährt, so daß auch beim harten Dauerbetrieb mit hohen Kräften einem Lockern der Verbindung Schalen- und Tüllenteil zur Schließschale sicher vorgebeugt ist. Zudem ist diese Verbindung durch den eingelegten Ring 13 dreifach abgesichert.Because the neutral axis 28 of the shell and sleeve part 3 is approximately lies in the middle of the ball piece 16, occur with axial loads on the threaded rod 20 perpendicular to the ball pin 6 in the entire shell and sleeve part no additional Bending loads, but only tensile and compressive loads. Through the ring welding 23 of the annular bead 21, the grease space of the ball pin bearing is tightly sealed, the closing shell 4 hereby also firmly connected to the shell and sleeve part 3, this connection through the firm abutment of the clips 26 around the collar 24 of the Shell part 25 theirs in a favorable manner experiences double protection, so that even with hard continuous operation with high forces a loosening of the connection Shell and spout part is securely bent forward to the closing shell. In addition, this is Connection secured three times by the inserted ring 13.

Die Ausführung gemäß den Figuren 4 bis 6 entspricht der Ausführung nach den Figuren 1 und 2, in Abwandlung ist hier lediglich der Tüllenteil 31 so ausgebildet, daß er an seiner Außenmantelfläche mit Außengewinde 32 versehen ist, auf das ein Rohranschlußstück 33 beispielsweise aufgeschraubt wird, das etwa in der Mitte seines Schraubbereichs mit einem Schlitz 34 versehen ist, so daß durch die Schraube 18 über die Klemme 10 die beiden Gewinde gegeneinander aufgepreßt werden und somit einen festen spielfreien Halt zueinander erfahren.The design according to FIGS. 4 to 6 corresponds to the design According to FIGS. 1 and 2, in a modification, only the sleeve part 31 is like this here designed that it is provided with an external thread 32 on its outer circumferential surface, on which a pipe connector 33 is screwed, for example, which is approximately in the center of its screw area is provided with a slot 34 so that through the screw 18 via the clamp 10, the two threads are pressed against each other and thus experience a firm backlash-free hold to one another.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Ball joint head, preferably with one-sided, right-angled outstanding ball pin, for motor vehicles and the like., d a d u r c h g e k e nn subscribed, @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@ @@@@@@@@ Tü @@ enteil @@@ @@ like the Sch @@ schal @ (4), the surfaces in @hren @@ are only finished without cutting are shaped, the shell and sleeve part (3) being in one piece and the closing shell with the shell and sleeve part (3) once through a closed toroidal weld (23) and on the other hand by a plurality of brackets (26) of the same, the one Collar (24) of the shell and spout area (3), opposite in a circumferential area to the sleeve part (17) lying at an angle (α) of or enclose more than about 2300, is connected.

2. Ball joint head according to claim 1, characterized in that the The sleeve part (17) is a tubular piece that is open in the longitudinal direction, either with an internal thread (27) is formed, above which a known clamp (10) is arranged, with which the internal thread (27) on the threaded rod screwed into the sleeve part (17) (20) is pressed on, or the sleeve part (31) is provided with an external thread (32), A pipe connection piece (33) slotted in the longitudinal direction is screwed over it is, the @@ @@ in a manner known per se with a @ (10) by means of a screw (18) is pressed onto the inde of the pipe connector (33).

3. Ball joint head according to claim 1 and 2, characterized in that the internal (27) or external thread (32) is rolled in or on.

4. Ball joint head according to claim 1 to 3, characterized in that that a narrow ring (13), preferably high strength, approximately in the middle of the Head is arranged, the outside in centering holes (14,15) of the shell and sleeve part (3) and at the same time in that of the closing shell (4) with a tight fit and inside the two bearing shells (7) in the ball center area over their outer circumferential surfaces detected with a closing seat, the centering holes (14,15) being larger than the Seat holes (11,12) of the shell and sleeve part (3) and the closing shell and wherein the centering holes (14,15) to the seat holes (11,12) exactly centric to each other s @@ anlos are made.