DE3127710A1

DE3127710A1 - Verfahren zum herstellen eines kugelgelenkes

Info

Publication number: DE3127710A1
Application number: DE19813127710
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr.-Ing. 4150 Krefeld Müller; Herbert Dipl.-Chem. Dr. 5800 Hagen Münnich
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 1981-07-14
Filing date: 1981-07-14
Publication date: 1983-01-27
Also published as: DD202596A5; DE3127710C2; KR890000224B1; SE8204300D0; IT1151837B; AT381655B; FR2509814B1; ZA824810B; RO89617A; SU1227125A3; FR2509814A1; BR8204071A; HU188185B; NL8202774A; ES266230Y; IT8222364A0; TR21259A; CS232729B2; ES266230U; CH660212A5

Description

"*" * **BI>t.-IN"d. A'LIBX STE NGER

Kaiser-Friedrich-Ring 78 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

D-4000 DÜSSELDORF 11 T* DIPL.-ING. H E I N Z J. RING

UnserZeiAen: ₂2 370 ^DatUnt: 13. Juli I98I

A. Ehrenreich GmbH & Co.KG, Hansa-Allee 190, 4000 Düsseldorf 11

Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem Gelenkzapfen mit einem einteilig angeformten Kugelkopf, einem Gelenkgehäuse und einer zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse angeordneten Gleitschicht.

Kugelgelenke dieser Konstruktion finden insbesondere in den Lenkgestängen von Kraftfahrzeugen Verwendung und sind beispielsweise aus der DE-PS 15 75 4j51 bekannt. Der Gelenkzapfen mit dem ein-~ teilig ange&rmten Kugelkopf wird aus einem Rohling durch spanlose Verformung und spanabhebende Nachbearbeitung hergestellt. Das Gelenkgehäuse kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und aus einem Rohling durch Schmieden oder Kaltfliesspressen hergestellt werden. Im allgemeinen ist zwischen dem Kugelkopf und dem Gelenkgehäuse eine Gleitschicht angeordnet, die im Spritzgießverfahren aus Kunststoff oder durch Schmieden bzw. Sintern aus Metall hergestellt und zur Bildung eines Fettreservoirs mit mehreren Schmiernuten versehen wird. Um eine ausreichende Passgenauigkeit zwischen Kugelkopf, Gleitschicht und Gelenkgehäuse su erzielen, ist es notwendig, außer dem Kugelkopf auch die Innenwand des Gelenkgehäuses spanabhebend zu bearbeiten.

Durch die US-PS 2 944 83I und 2 97¹· 975 sind Kugelgelenke mit mehrteilig ausgebildeten Gelenkgehäusen bekannt geworden, deren Gehäuseteile spanlos geformt sind. Um bei diesen Kugelgelenken eine ausreichende Passgenauigkeit zu erzielen, wird der Ringraum

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zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse mit einer Gleitschicht aus Kunststoff und Stsmiermittel ausgefüttert.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die A u f'-'-g ab e zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes mit einteilig und passgenau ausgebildetem Gelenkgehäuse zu schaffen, dessen Innenwand keiner besonderen Bear= beitung bedarf, insbesondere wenn der Kugelkopf eine durch seine spanabhebende Herstellung bedingte PoIflache besitzt«

Zur L ös u η g dieser Ausgabe werden folgende Verfahrensschritte vorgeschlagen:

1. Der Kugelkopf wird mit einem Schmiermittel beschichtet%

2. Auf das Schmiermittel wird eine verlorene Schalung aus einem synthetischen Werkstoff aufgetragen^

3. Der Kugelkopf wird in eine Form für das Gelenkgehäuse eingebracht;

k. Der freie Raum zwischen dem Kugelkopf und der Form wird mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt _s der im erstarrten Zustand das Gelenkgehäuse bildet*

Bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens ist darauf zu achten, daß der Tropfpunkt des Schmiermittels über der Verarbeitungstemperatur des Werkstoffes für die verlorene Schalung und dessen Schmelztemperatur über der Verarbeitungstemperatur des Werkstoffes für das Gefenkgehäuse liegen.

Wenn der Kugelkopf eine durch seine Herstellung bedingte PoIflache besitzt, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, die fehlende Kugelkappe mit einem an der Polfläche

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gebildeten Schmiermittelpolster auszugleichen und dieses ebenfalls mit der verlorenen Schalung zu umhüllen, bevor das -Gelenkgehäuse hergestellt wird.

Bei einem nach diesem Verfahren hergestellten Kugelgelenk bildet die verlorene Schalung für das Schmiermittel nach dem Herstellen des Gelenkgehäuses die Trag- und Verschleißfläche zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse. Wenn der Kugelkopf eine Polfläche besitzt , wird die fehlende Kugelkappe durch das vorgeschlagene Schmiermittelpolster ersetzt, so daß beim Herstellen des Gelenkgehäuses eine die erforderliche Bewegungsfreiheit des Kugelkopfes gewährleistende Kugelkalotte entsteht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren entfällt gleichzeitig eine kostenintensive, spanende Bearbeitung der Innenwand des Gelenkgehäuses.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind verschiedene Werkstoffe geeignet. Der Gelenkzapfen mit dem einteilig angeformten Kugelkopf wird in bekannter Weise aus Stahl hergestellt. Das Schmiermittel kann auf Calcium- und Litiumseifenbasis hergestellt sein oder auch aus Molybdänsulfid sowie Silicon bestehen, Als Werkstoff für die verlorene Schalung eignen sich Kunststoffe, beispielsweise Polyoxymethylen, Polyurethan, Polyamid, Polytetrafluoräthylen, Polyvinylchlorid-Acetat-Copolymer oder Polyäthylen,

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aber aucnlnetalle, beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage, wie Lagerhartblei oder Weißmetall mit einem niedrigen Schmelzpunkt. Als Werkstoff für das Gelenkgehäuse können ebenfalls Kunststoffe, beispielsweise glasfaserverstärkte Pressmassen aus Epoxid- oder Polyesterharzen, oder Metalle, beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage mit einem niedrigen Schmelzpunkt verwendet werden.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Kugelgelenk ist gekennzeichnet durch eine den Kufelkopf umgebende Schmier-

mittelschicht, eine diese umgebende, verlorene Schalung aus Kunststoff oder Metall und einem einteiligen, passgenauen Gelerigehäuse aus Kunststoff oder Metall,

Es liegt im Rahmen der Erfindung,anstelle der Schmiermittelschicht und der diese umgebenden, verlorenen Schalung einen Schalungsverkstoff zu verwenden, der das notwendige Schmiermittel bereits enthält und dieses beispielsweise während des Gebrauches durch Impulsaustausch (Schwammeffekt) wieder freisetzt. Der wesentliche Erfindungsgedanke liegt nämlich in der Verwendung der verlorenen Schalung, welche Unebenheiten des Kugelkopfes, beispielweise die Polfläehe, überbrückt und nach dem Ausformen des Gelenkgehäuses eine gleitfähige Grenzschicht zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse bildet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen die einzelnen Verfahrensschritte und zwei Ausführungsformen fertiger Kugelgelenke schematisch dargestellt worden sind. In den Zeichnungen zeigen;

Fig. 1 einen Gelenkzapfen mit einteilig angeformtem

Kugelkopf in Ansicht ;

Pig. 2 denselben Gelenkzapfen mit einer auf den Kugel

kopf aufgetragenen Schmiermittelschichtι

Fig. 3 denselben Gelenkzapfen mit einer auf die

Schmiermittelschicht aufgetragenen verlorenen Schalung;

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Fig. 4 ein fertiges Kugelgelenk mit einem aus

Kunststoff bestehenden Gelenkgehäuse;

Fig. 5 ein fertiges Kugelgelenk mit einem aus

Metall bestehenden Gelenkgehäuse, welches mit einem Kunststoff ausgegossen worden ist.

An einen konischen GäLenkzapfen 1 ist ein Kugelkopf 2 angeformt, der an seiner freien Stirnseite eine flache Polfläche 3 besitzt.

Auf den Kugelkopf 2 wird, wie es in Fig. 2 dargestellt worden ist, eine Schmiermittelschicht H aufgetragen, die an der Polfläche 3 ein Schmiermittelpolster 5 bildet, um die dort fehlende Kugelkappe zu ersetzen.

Anschließend wird, wie es in Fig.3 dargestellt worden ist, die Schmiermittelschicht 4 mit einer wlorenen Schalung 6 ummantelt, die beispielsweise aus einem zu einer dünnen Folie erstarrenden Kunststoff besteht, der hervorragende Gleit- und Verschleißeigenschaften besitzt. Bei der Auswahl des Kunststoffes für die Schalung 6 ist darauf zu achten, daß seine Verarbeitungstemperatur niedriger liegt als der Tropfpunkt des verwendeten Schmiermittels, damit die Schmiermittelschicht 4 und insbesondere das Schmiermittelpolster 5 nicht zerstört werden.

Der Gelenkza**pfen 1 mit dem auf diese Weise präparierten Kugelkopf 2 wird sodann in einer Form 7 für ein Gelenkgehäuse 8 zentriert, wie es in der Fig. 5 dargestellt worden ist. Das eigentliche Gelenkgehäiae 8 besteht beispielsweise aus einem glasfaservastärkten Polyesterharz, welches als plastische Masse in die Form

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eingepreßt wird und danach aushärtet. Um einen rutschfesten Verbund zwischen der B'orm 7 und dem Gelenkgehäuse 8 zu erzielen, ist eine umlaufende Nut 9 vorgesehen»

Es ist aber auch ohne weiteres möglich., die Abmessungen des aus einem glasfaserverstärkten Polyesterharz besttienden Gelenkgehäuses 8 von vorn herein so ζu wählen, daß nach dem Aushärten die Form 7 entfernt werden kann. Das Gelenkgehäus 8 besteht dann nur aus dem Polyesterharz, wie es in der Fig, 4 dargestellt worden ist.

Nach dem Auiormen und Erstarren des Gelenkgehäuses 8 kann der Gelenkzapfen innrhalb eines gedachten Kegels frei bewegt werden» Eine Trennung des Kugelkopfes 2 vom Gelenkgehäuse 8 ist nur möglich, wenn das Gelenkgehäuse 8 zerstört wird«

Ein nach der beschriebenen technischen Lehre hergestelltes und konstruiertes Kugelgelenk erfüllt alle Anforderungen;, die beispielsweise in der Praxis bei seiner Verwendung im Lenkgestänge eines Kraftfahrzeuges auftreten können., und ist deshalb gewerblich anwendbar.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlieh _s auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich gekennzeichnet worden sind.

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Bezugszeichenliste

1 Gelenkzapfen

2 Kugelkopf

3 Polfläche

4 Schmiermittelschicht

5 Schmiermittelpolster

6 Schalung

7 Form

8 Gelenkgehäuse

9 Nut

Leerseite

Claims

; Ansprüche;

1.] Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem Gelenkzapfen mit einem einteilig angeformten Kugelkopf;, einem Gelenkgehäuse und einer zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse angeordneten Gleitschicht_a
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

1.1 der^Kugelkopf (2) wird mit einem Schmiermittel beschichtet;

1.2 auf das Schmiermittel wird eine verlorene Schalung (6) aus einem synthetischen Werkstoff aufgetragen!

1.3 der Kugelkopf (2) wird in eine Form (7) für das Gelenkgehäuse (8) eingebracht;

l.k der freie Raum zwischen dem Kugelkopf (2) und der Form (7) wird mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt _s der im erstarrten Zustand das Gelenkgehäuse (8) bildet,

2. Verfahren nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet ₉ daß der Tropfpunkt des Schmiermittels über der Verarbeitungstemperatur des Werkstoffes für die verlorene Schalung (6) und dessen Schmelztemperatur über der Verarbeitungstemperatur des Werkstoffes

. für das Gelenkgehäuse (8) liegen..

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2₃ dadurch gekennzeichnet₅ daß bei einem Kugelkopf (2) mit einer Polfläche (3) ein die fehlende Kugelkappe ausgleichendes Schmiermittelpolster (5) an der Polfläche (3) gebildet und mit der verlorenen Schalung (6) umhüllt wird. ■ . . .

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Schmiermittels auf Lxtiumseifenbasis.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Molybdändisulfid als Schmiermittel.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Küret stoffes, beispielsweise Polyoxymethylen,
Polyurethan, Polyamid, Polytetrafluorathylen Polyvinylchlorid-Acetat -Copolymer oder Polyäthylen, als Werkstoff für die
verlorene Schalung (6).

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Lagermetalles, beispielsweise auf Blei- und
Zinngrundlage, mit niedrigem Schmelzpunkt als Werkstoff für die verlorene Schalung (6).

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Kunststoffes, beispielsweise glasfaserverstärkter Pressmassen aus Epoxid- oder Polyesterharzen, als Werkstoff für das ßelenkgehäuse (8).

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Metalles, beispielsweise auf Blei- und
Zinngrundlage, mit niedrigem Schmelzpunkt als Werkstoff für das Gelenkgehäuse (8).

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel und die Schalung (6) durch Tauchen, Spritzen und/oder Aufschmelzen auf den Kugelkopf (2) aufgetragen werden.

11. Kugelgelenk, bestehend aus einem Geleiteapfen (1) mit einem einteilig angeformten Kugelkopf (2), einem Gelenkgehäuse (8) und einer Gleitschicht zwischen Kugelkopf (2) und Gelenkgehäuse (8),

gekennzeichnet durch eine den Kugelkopf (2) umgebende Schmiermittelschicht (4), eine diese umgebende Schalung (6) aus Kunststoff oder Metall und ein einteiliges, passgenaues Gelenkgehäuse (8) aus Kunststoff oder Metall.

12. Kugelgelenk nach Anspruch 11 mit einem eine Polfläche (3) aufweisenden Kugelkopf (2), gekennzeichnet durch ein auf der Polfläche (3) unter der Schalung (6) angeordrebes Schmiermittelpolster (5) zum Ausgleich der fehlenden Kugelkappe.

ST/dg