EP1525403A1 - Hochleistungs-kugelgelenk mit geringen momenten - Google Patents

Hochleistungs-kugelgelenk mit geringen momenten

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EP1525403A1
EP1525403A1 EP03787674A EP03787674A EP1525403A1 EP 1525403 A1 EP1525403 A1 EP 1525403A1 EP 03787674 A EP03787674 A EP 03787674A EP 03787674 A EP03787674 A EP 03787674A EP 1525403 A1 EP1525403 A1 EP 1525403A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ball
thin
plastic film
joint
walled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03787674A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Budde
Jürgen GRÄBER
Achim MÖLL
Thomas Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Lemfoerder GmbH
Original Assignee
ZF Lemfoerder GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Lemfoerder GmbH filed Critical ZF Lemfoerder GmbH
Publication of EP1525403A1 publication Critical patent/EP1525403A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10T409/302968—Milling with regulation of operation by templet, card, or other replaceable information supply including means for operation without manual intervention
    • Y10T409/303248—Milling with regulation of operation by templet, card, or other replaceable information supply including means for operation without manual intervention with provision for circumferential relative movement of cutter and work

Definitions

  • the present invention relates to a ball joint, in particular a ball joint for heavy bearing loads.
  • Standard ball joints usually consist of a housing, a plastic ball socket, a lubricant such as Grease, a ball stud and a sealing system, generally in the form of a bellows.
  • the patent DE 41 08 219 C2 therefore proposes a method for producing a ball joint, according to which the ball head of a ball pin is coated with a plastic that has good sliding properties, and the coated ball surface is then covered with a fiber braid.
  • the coated and coated ball head is then positioned in a housing shape and the space between the applied fiber braid and the housing shape is filled with a two-component plastic in such a way that it embeds the fiber braid lying against the surface of the coated joint ball.
  • the fibers of the fiber braid must be aligned according to the main load directions of the ball joint, which means that the manufacture of the fiber sheathing is associated with some effort.
  • the method for producing a ball joint disclosed in the published patent application DE 31 27 710 AI coats the ball head with a lubricant before a lost formwork made of a synthetic material is applied over the coated ball head.
  • the ball head thus prepared is then positioned in a mold for the joint housing and finally the free space between the prepared ball head and the mold is filled with a synthetic material to form the joint housing.
  • the lost formwork encasing the lubricant can consist of a plastic that solidifies into a thin film. According to the method, the processing temperature of the plastic must be below the dropping point of the lubricant used, since otherwise the inner surface of the spherical shell could adapt to concave deviations of the spherical head from the spherical shape.
  • the object of the invention is achieved here by a method for producing a ball joint with a ball pin consisting of a joint pin with a spherical head which is attached or molded on one side and is essentially spherical, a bearing shell, a preformed plastic film as a thin-walled ball shell with an at least partially enclosing the ball head Joint surface and a lubricant introduced between the surface of the ball head and the joint surface of the thin-walled spherical shell, solved with the following process steps: a) filling the thin-walled spherical shell with the lubricant, b) inserting the spherical head of the ball pin into the thin-walled spherical shell filled with lubricant, c) inserting the ball head provided with the thin-walled spherical shell according to method step b) in a housing, d) filling at least part of the free space between the thin-walled spherical shell and the housing with a person
  • Spherical shell consists of an already preformed plastic film, eliminates the need for the dropping point of the lubricant to the processing temperature of the Match plastic film. Lubricants such as plastic film material can therefore be freely selected according to the load requirements of the ball joint.
  • the preformed plastic film used as a thin-walled spherical shell can be formed inexpensively by deep-drawing a plastic tube that is open on one or both sides.
  • the preformed plastic film is in the form of a cap with an opening, the base of the cap being essentially spherically convex, so that a sliding surface which is adapted to the spherical geometry of the spherical head is produced, and the joint is easy to move guaranteed low moments.
  • the preformed plastic film advantageously has at least one chamber for receiving a lubricant reservoir in the area of the articular surface.
  • the chamber for receiving the lubricant reservoir is formed in an economical manner by tying and / or welding one end of a thin-walled plastic hose. The setting can be done, for example, with a rubber ring with a small inner diameter.
  • the preformed plastic film is therefore formed with a chamber for receiving a lubricant reservoir in the equatorial region of the articular surface.
  • the preformed plastic film for the thin-walled spherical shell is therefore advantageously produced from a thermoplastic, an elastomer, a thermoplastic elastomer or a combination of at least two of these materials.
  • the lifespan of a ball joint can be significantly reduced by the penetration of dirt particles into the space between the thin-walled ball socket and the ball head.
  • the opening of the preformed plastic film is therefore designed as a sealing bellows.
  • the bearing shell of a ball and socket joint must absorb all the forces that occur in it without causing any deformation of the joint surface.
  • a thermosetting material that does not tend to flow even under high loads is therefore preferably used to form the bearing shell.
  • the housing of the ball joint is advantageously reshaped or braced against the bearing shell.
  • a ball joint according to the invention can be used, for example, for the realization of wheel suspensions or steering linkages in motor vehicles.
  • Fig. La shows a first embodiment of a ball joint according to the invention.
  • Fig. Lb shows two variants of an embodiment of a preformed plastic film according to the invention.
  • FIG. 2a shows a second embodiment of a ball joint according to the invention.
  • FIG. 2b shows a third embodiment of a ball joint according to the invention.
  • Fig. 3 a shows an embodiment of a ball joint according to the invention for setting a defined joint torque.
  • 3b shows an alternative embodiment of a ball joint according to the invention for setting a defined joint torque.
  • FIG. 1 A first embodiment of a ball joint 1 according to the invention is shown in FIG.
  • the ball joint 1 consists of a ball pin 2 which is mounted in a thin-walled spherical shell 7 and a bearing shell 5 which carries at least the part of the thin-walled spherical shell 7 which is stressed by the bearing forces.
  • the ball pin 2 can be made in one part or two parts. It consists of a hinge pin 3 and an essentially spherical ball head 4 at one end of the hinge pin 3.
  • the ball head 4 is formed on the hinge pin 3, in the case of a two-piece ball pin 2, the hinge pin and the ball head 4 are separated Manufacturing process shaped and then connected to a ball pin 2.
  • the ball head 4 of the ball pin 2 is surrounded by a lubricant 9.
  • the lubricant 9 separates the surface of the spherical head 4 from the inner surface of a thin-walled spherical shell 7.
  • the shape of the inner surface of the thin-walled spherical shell 7 is essentially spherical, with only convex Deviations from the spherical shape, in particular no concave deviations in the direction of the center of the sphere are permitted.
  • the condition of the essentially spherical shape of the thin-walled spherical shell 7 applies only to the region of the inner surface of the thin-walled spherical shell used as the articulated surface 8.
  • the articulated surface 8 is to be understood as a part of the spherical shell 7 which transmits the joint forces between the spherical head 4 and the spherical shell 7.
  • the bearing shell 5 is surrounded by a housing 10.
  • a groove can be provided in the housing 10, which is used to fasten a sealing bellows 15.
  • the sealing bellows 15 closes the joint space above the ball head against the
  • Hinge pin 3 from. It prevents the ingress of dust or other particles or even moisture into the interior of the ball joint 1.
  • the preformed plastic film 6 can be manufactured using one of the known manufacturing processes. It is preferably manufactured from a plastic tube that is open on one or both sides by deep drawing. It is important to ensure that the thickness of the preformed plastic film 6 is sufficiently thin in the area of the later joint surface 8 so that the plastic material cannot creep under the load conditions of the finished ball joint 1.
  • the preformed plastic film 6 from a plastic tube that is open on one or both sides, it can also be obtained by deep drawing from a flat plastic film.
  • FIG. 1b shows two examples of a preformed plastic film 6.
  • the plastic film of example i) is produced, for example, from a plastic tube that is open on one side or a flat plastic film by deep drawing.
  • the preformed plastic film 6 of the second example ii) is formed from a plastic tube open on both sides. The lower end can be with a rubber ring 20 or through Welding to be closed.
  • the preformed plastic film 6 has an opening 11 for the insertion of the ball head 4 and a bottom 12, the spherical curvature of which is adapted to the diameter of the ball head.
  • lubricant reservoirs 14 and 14a are advantageously formed in or near the areas of the greatest mechanical load to be expected.
  • 6 chambers 13 or 13a or 13b are formed in the preformed plastic film.
  • a convex chamber 13 for receiving a lubricant reservoir 14 is therefore advantageously formed in the lower center of the bottom of the preformed plastic film 6.
  • chambers 13a are advantageously also formed in the preformed plastic film 6 in this area.
  • the equatorial chamber 13a can be designed toroidally to form an equatorial lubricant reservoir 14a.
  • the wall thickness of the preformed plastic film is typically 0.1 mm or less. When using materials with low tendency to creep, however, higher wall thicknesses can also be provided. Generally, the wall thicknesses of the prefabricated plastic film 6 or 6a, however, thin enough to be applied to the upper part of the ball joint facing the pivot pin 3 as well as to the pivot pin itself without wrinkling.
  • the diameter of this film is constant above the equatorial area of the articular surface and approximately the same as the diameter of the ball head 4 itself.
  • the area above the equatorial plane can also have the diameter spherical shape of the ball head can be continued in the preformed plastic film 6, so that the opening corresponds approximately to the diameter of the transition between ball head 4 and pivot pin 3, the diameter of the pivot pin itself or a lower value.
  • Opening 11 narrower than the diameter of the ball head this is briefly stretched when the ball head 4 is pressed into the preformed plastic film 6, but then retracts back to its original size above the ball head and possibly clings to the pivot pin.
  • a preformed plastic film 6 or 6a for example a preformed plastic film according to one of Examples i) or ii) of FIG. 1b or one of the types of a preformed plastic film described above, is filled with a lubricant.
  • the filling quantity of the lubricant 9 is dimensioned such that the space between the outer surface of the ball head and at least the part of the inner surface used as the joint surface 8 of the thin-walled spherical shell made of the preformed plastic film 6 or 6a is filled by the lubricant.
  • the filling quantity of the lubricant 9 guarantees that the lubricant reservoirs 14 and 14a formed by the chambers 13 or 13a and possibly 13b in the spherical shell are affected.
  • Lubricants based on calcium or lithium soap, molybdenum disulfide, silicone or greases can be used as lubricants.
  • the ball stud 2 with the ball head 4 is inserted into the preformed one Pressed plastic film 6 or 6a.
  • the lubricant located in the plastic film is distributed over the contact area between the outer surface of the ball head 4 and the inner surface of the preformed plastic film 6 or 6a. If the plastic film 6 or 6a is not already formed in such a way that it closes when the ball pin 2 is pressed in around the ball head 4 and, if appropriate, around the lower part of the joint pin 3 adjoining the ball head 4, it can be made using a first rubber rings 16, as shown in Fig. La, are integrally formed on the ball stud 2.
  • the ball pin 2 with the filled thin-walled spherical shell 7 is positioned in a housing 10.
  • the free space between the outer surface of the thin-walled spherical shell 7 and the inner surface of the housing 10 is subsequently filled with a material to form a bearing shell 5 to such an extent that the predetermined mobility of the ball pin 2 is given and the articular surface 8 is supported in the mechanically loaded area ,
  • a second rubber ring 17 can be inserted or cast in, which prevents displacement of the spherical shell 7 in the bearing shell 5.
  • thermosetting material for example a resin
  • the resin is poured into the space between the spherical shell 7 and the housing 10 and cures there to form the bearing shell 5.
  • the resin can be mixed with fibers, for example.
  • the housing 10 can be removed after filling or it can remain on the bearing shell to form an outer wall.
  • Materials are generally suitable for the production of the bearing shell that remain dimensionally stable even with greater mechanical loads.
  • Thermosetting plastics such as epoxy polyester resins are particularly suitable for this, but also glass fiber-reinforced molding compounds or metals with a low melting point.
  • the material of the spherical shell must guarantee good friction properties. Good friction properties are understood to mean, in particular, a low coefficient of friction and low material wear on contact with solid bodies.
  • the creep resistance of the spherical shell 7 is already achieved by the construction of the spherical joint according to the invention with a small wall thickness of the spherical shell 7.
  • the ball socket is supported by the bearing shell 5 against the mechanical loads on the ball joint. Further requirements for the material of the ball socket 7 are the chemical resistance to the lubricant 9 and the substances to which the ball joint 1 is exposed in the respective areas of use, as well as resistance compared to the temperatures that occur during operation.
  • thermoplastics such as thermoplastics, elastomers, thermoplastic elastomers or a combination of at least two of these materials are therefore particularly suitable as materials for producing the thin-walled spherical shell 7 and thus for producing the preformed plastic film 6 or 6a.
  • materials such as polyoxymethylene (POM), thermoplastic polyurethane (TPU), polyamide, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride acetate copolymer or polyethylene can be used as materials for producing the spherical shell 7.
  • the sealing bellows 15 shown in FIG. 1 a can also be used as an integral continuation of the Ball shell 7a and 7b are formed. Examples of corresponding designs are shown in FIGS. 2a and 2b.
  • the sealing bellows 15a is integrated into the spherical shell 7a in such a way that the spherical shell tightly adjoins the pivot pin 3 above the shoulder between the pivot pin 3 and the spherical head 4.
  • the spherical shell 7a is advantageously produced from a thermoplastic elastomer.
  • the diameter of the opening 11 of the spherical shell 7a is chosen to be smaller than the diameter of the hinge pin 3 and the edge closure of the opening is made thicker. The thickening can be created by appropriate processing of the opening edge, or by incorporating a rubber ring in the plastic film.
  • a slip protection 17 can also be achieved in the form of a thickening of the wall thickness at the corresponding point.
  • the embodiment of a sealing bellows 15a shown in FIG. 2a protects the joint surface 8 against the penetration of particles or moisture and thus prevents premature wear of the ball joint.
  • a) onion-shaped embodiment is one which is integrated with the ball shell 7b
  • the wall thickness of the sealing bellows can be made variable, a thinner wall thickness being used in places that require a high degree of flexibility and a higher wall thickness in places requiring a high mechanical stability.
  • the sealing bellows is sealed as previously mentioned 5 or, as shown in FIG. 2b, can also be produced with a separate rubber ring 21.
  • a ball joint 1, 1a and 1b relate to high-performance ball joints with low moments.
  • some applications require ball joints with defined moments. This includes ball joints where a certain moment is used to tilt the ball stud 2 around the center of the ball head 4.
  • the torque is set by setting a specific surface pressure on the articular surface 8.
  • FIG. 3 a of a ball joint 1c shows a housing 10, the upper edge 19 of which is rolled in order to narrow the space filled by the material of the bearing shell 5 or to exert pressure on the bearing shell 5.
  • a corresponding pressure is also exerted on the underside of the bearing shell 5 by pressing in a ring 18. The tension thus exerted on the bearing shell 5 increases the pressure in the area of the joint surface 8 and thus the moment of the ball joint 1c.
  • the setting of a certain moment e.g. in accordance with a specification of 1-3 Nm, 5 Nm or the like, also by folding the upper edge 19 of a housing 10, as shown in FIG. 3b.
  • This embodiment id is particularly suitable for ball joints that have an assembly thread in the lower region of the ball joint, primarily in a lower opening of the housing 10.
  • the inner wall of the housing 10 roughly follows the geometry of the spherical shell, so that the wall thickness of the bearing shell 5 varies only minimally.
  • Ball joint 1c or 1d can take place either before, during or after the hardening of the material introduced into the housing 10 to form the bearing shell 5.

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenks das einen Kugelzapfen (2) aufweist, der sich aus einem Gelenkzapfen (3) mit einem einseitig angebrachten oder angeformten, im Wesentlichen sphärisch ausgebildeten Kugelkopf (4) zusammensetzt, eine Lagerschale (5), eine vorgeformten Kunststoff-Folie als dünnwandige Kugelschale (7) mit einer den Kugelkopf zumindest teilweise umschließenden Gelenkfläche (8) und ein zwischen die Oberfläche des Kugelkopfs (4) und die Gelenkfläche (8) der dünnwandigen Kugelschale (7) eingebrachtes Gleitmittel (9). Gemäß dem Verfahren wird zunächst die dünnwandige Kugelschale (7) mit dem Gleitmittel (9) befüllt. Danach wird der Kugelkopf (4) des Kugelzapfens (2) in die mit Gleitmittel (9) befällte dünnwandige Kugelschale (7) eingeführt und anschließend der mit der dünnwandigen Kugelschale (7) versehene Kugelkopf (4) in ein Gehäuse (10) eingebracht. Schließlich wird der freie Raum zwischen der dünnwandigen Kugelschale (7) und dem Gehäuse (10) mit einem Werkstoff zur Bildung einer Lagerschale (5) aufgefüllt. Das erfindungsgemäße Kugelgelenk (1) zeichnet sich durch die Verwendung einer vorgeformten Kunststoff-Folie als dünnwandige Kugelschale (7) aus.

Description

Hochleistungs-Kugelgelenk mit geringen Momenten
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betriff ein Kugelgelenk, insbesondere ein Kugelgelenk für starke Lagerbelastungen.
Standard-Kugelgelenke bestehen üblicherweise aus einem Gehäuse, einer Kugelschale aus Kunststoff, einem Gleitmittel wie z.B. Fett, einem Kugelzapfen und einem Abdichtsystem, im Allgemeinen in Form eines Dichtungsbalgs.
Bei hohen Belastungen wie z.B. einer starken Druckbeanspruchung des Lagers oder einer hohen Betriebstemperatur neigt eine Kugelschale aus Kunststoff zu einer Formveränderung durch Kriechen des Kunststoffinaterials. Der Kriechprozess ist nicht nur von der
Betriebstemperatur und der mechanischen Belastung der Kugelschale abhängig, sondern wird auch von der Wandstärke der Kugelschale beeinflusst. Allgemein gilt, je dicker eine Kugelschale ist, desto wahrscheinlicher ist eine Formveränderung der Kugelschale durch Kriechen des Kunststoffinaterials bei hoher Belastung. Kriecht das Material der Kugelschale zu stark, kommt es zum Spiel im Kugelgelenk verbunden mit einem starken Anstieg des Materialverschleißes an der Gelenkfläche. Standard-Kugelgelenke mit Vollkunststoffschalen sind daher nur bei relativ geringen Druckbelastungen im Bereich der Gelenkfläche, sogenannten Flächenpressungen, und bei moderaten Temperaturen einsetzbar. Für Einsatzanforderungen mit höheren Flächenpressungen und höheren Betriebstemperaturen werden daher Kugelgelenk-Systeme mit sehr dünnen Kunststoff-Kugelschalen bevorzugt.
In der Patentschrift DE 41 08 219 C2 wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks vorgeschlagen, demzufolge der Kugelkopfeines Kugelzapfens mit einem gute Gleiteigenschaften aufweisenden Kunststoffbeschichtet, und die beschichtete Kugeloberfläche anschließend mit einem Fasergeflecht ummantelt wird. Der beschichtete und ummantelte Kugelkopf wird sodann in einer Gehäuseform positioniert und der Freiraum zwischen dem aufgebrachten Fasergeflecht und der Gehäuseform mit einem Zweikomponenten-Kunststoff so ausgefüllt, dass er das an der Oberfläche der beschichteten Gelenkkugel anliegende Fasergeflecht in sich einbettet. Die Fasern des Fasergeflechts müssen hierbei entsprechend den Hauptbelastungsrichtungen des Kugelgelenks ausgerichtet sein, womit die Herstellung der Faserummantelung mit einigem Aufwand verbunden ist.
Das in der Offenlegungsschrif DE 31 27 710 AI offenbarte Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenks beschichtet den Kugelkopf dagegen mit einem Schmiermittel bevor über den beschichteten Kugelkopf eine verlorene Schalung aus einem synthetischen Werkstoff aufgetragen wird. Der so präparierte Kugelkopf wird anschließend in einer Form für das Gelenkgehäuse positioniert und schließlich wird der freie Raum zwischen dem präparierten Kugelkopf und der Form mit einem synthetischen Werkstoff zur Ausbildung des Gelenkgehäuses ausgefüllt. Die das Schmiermittel ummantelnde verlorene Schalung kann dabei aus einem, zu einer dünnen Folie erstarrenden Kunststoff bestehen. Gemäß dem Verfahren muss die Verarbeitungstemperatur des Kunststoffs unterhalb des Tropφunkts des verwendeten Schmiermittels liegen, da sich sonst die Innenfläche der Kugelschale an konkave Abweichungen des Kugelkopfs von der sphärischen Form angleichen könnte. In der Folge würden hohe Gelenkmomente verbunden mit einem schnellen Verschleiß des Gelenks erzeugt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks mit geringen Gelenkmomenten anzugeben, wobei das Kugelgelenk für hohe mechanische Belastungen bzw. Flächenpressungen und hohe Betriebstemperaturen ausgelegt ist.
Diese Aufgabe wird gemäß den in den unabhängigen Ansprüchen beanspruchten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird hierbei durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks mit einem Kugelzapfen bestehend aus einem Gelenkzapfen mit einem einseitig angebrachten oder angeformten, im Wesentlichen sphärisch ausgebildeten Kugelkopf, einer Lagerschale, einer vorgeformten Kunststoff-Folie als dünnwandige Kugelschale mit einer den Kugelkopf zumindest teilweise umschließenden Gelenkfläche und einem zwischen der Oberfläche des Kugelkopfs und der Gelenkfläche der dünnwandigen Kugelschale eingebrachten Gleitmittel, mit folgenden Verfahrensschritten gelöst: a) Befüllen der dünnwandigen Kugelschale mit dem Gleitmittel, b) Einführen des Kugelkopfs des Kugelzapfens in die mit Gleitmittel befüllte dünnwandige Kugelschale, c) Einbringen des gemäß Verfahrensschritt b) mit der dünnwandigen Kugelschale versehenen Kugelkopfs in ein Gehäuse, d) Auffüllen zumindest eines Teils des freien Raumes zwischen der dünnwandigen Kugelschale und des Gehäuses mit einem Werkstoff zur Bildung der Lagerschale.
Die Verwendung einer vorgeformten Kunststoff-Folie als dünnwandige Kugelschale gestattet die Konstruktion eines Kugelgelenks für hohe Flächenpressungen, da ein Kriechen des Kunststoffmaterials und eine damit verbundene Verformung der Geometrie der Gelenkfläche bei dünnen Kunststoff-Folien ausgeschlossen ist. Da die dünnwandige
) Kugelschale aus einer bereits vorgeformten Kunststoff-Folie besteht, entfällt die Notwendigkeit den Tropfpunkt des Gleitmittels auf die Verarbeitungstemperatur der Kunststoff-Folie abzustimmen. Gleitmittel wie Kunststoff-Folienwerkstoff können daher frei, entsprechend den zu erzielenden Belastungsanforderungen des Kugelgelenks ausgewählt werden.
Die als dünnwandige Kugelschale verwendete vorgeformte Kunststoff-Folie kann kostengünstig durch Tiefziehen eines einseitig oder beidseitig offenen Kunststoffschlauchs geformt werden. Für eine einfache Montage weist die vorgeformte Kunststoff-Folie die Form einer Kappe mit einer Öffnung auf, wobei der Boden der Kappe im Wesentlichen sphärisch konvex geformt ist, sodass eine an die sphärische Geometrie des Kugelkopfs angepasste Gleitfläche entsteht, die eine gute Beweglichkeit des Gelenks mit geringen Momenten garantiert.
Eine lange Lebensdauer des Kugelgelenks kann durch Bereitstellen eines Gleitmittel- Reservoirs im Bereich der Gelenkfläche erreicht werden. Vorteilhaft weist daher die vorgeformte Kunststoff-Folie im Bereich der Gelenkfläche zumindest eine Kammer zur Aufiiahme eines Gleitmittel-Reservoirs auf. Insbesondere bei Verwendung eines beidseitig offenen Kunststoffschlauchs zur Herstellung der vorgeformten Kunststoff-Folie wird die Kammer zur Aufnahme des Gleitmittel-Reservoirs in wirtschaftlicher Weise durch Abbinden und/oder Verschweißen eines Endes eines dünnwandigen Kunststoffschlauchs gebildet. Das Abbinden kann beispielsweise mit einem Gummiring mit geringem Innendurchmesser erfolgen.
Bei vielen Verwendungsarten eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks entstehen die höchsten mechanischen Belastungen und damit die höchsten Flächenpressungen an der Gelenkfläche im Äquatorialbereich des Gelenks. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird daher die vorgeformte Kunststoff-Folie mit einer Kammer zur Aufnahme eines Gleitmittel-Reservoirs im Äquatorialbereich der Gelenkfläche ausgebildet.
Nach längerer Nichtbenutzung oder bei extremen mechanischen Belastungen ist nicht immer garantiert, dass die Oberfläche des Kugelkopfs mit Gleitmittel versehen ist. Ein Festkörperkontakt zwischen dem Kugelkopf und der dünnwandigen Kugelschale kann daher im Betrieb nicht ausgeschlossen werden. Neben einer chemischen Beständigkeit gegenüber den verwendeten Gleitmitteln muss daher das Material der Kunststoffschale auch bei Festkörperkontakt gute Reibeigenschaften aufweisen, damit der Verschleiß des Kugelgelenks äußerst gering gehalten wird. Vorteilhaft wird daher die vorgeformte Kunststoff-Folie für die dünnwandige Kugelschale aus einem Thermoplast, einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer oder einer Kombination zumindest zweier dieser Werkstoffe hergestellt.
Die Lebensdauer eines Kugelgelenks kann durch das Eindringen von Schmutzpartikeln in den Raum zwischen der dünnwandigen Kugelschale und dem Kugelkopf deutlich herabgesetzt werden. Die Öffnung der vorgeformten Kunststoff-Folie ist daher in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Dichtungsbalg ausgeführt.
Die Lagerschale eines Kugelgelenks muss alle darin auftretenden Kräfte aufnehmen, ohne dass eine Verformung der Gelenkfläche bewirkt wird. Zur Bildung der Lagerschale wird daher bevorzugt ein duroplastischer Werkstoff verwendet der auch unter hohen Lasten nicht zum Fließen neigt.
Zum Einstellen eines definierten Gelenkmoments wird das Gehäuse des Kugelgelenks vorteilhaft gegen die Lagerschale umgeformt oder verspannt.
Ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk kann beispielsweise für die Realisierung von Radaufhängungen oder Lenkgestängen in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert, wobei auf folgende Zeichnungen Bezug genommen wird:
Fig. la zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks. Fig. lb zeigt zwei Varianten einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer vorgeformten Kunststoff-Folie.
Fig. 2a zeigt eine zweite Ausführungsfoπn eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks.
Fig. 2b zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks.
Fig. 3 a zeigt eine Ausfu irungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks für das Einstellen eines definierten Gelenkmoments.
Fig. 3b zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks zum Einstellen eines definierten Gelenkmoments.
Die Bezugszeichen voneinander verschiedener aber äquivalenter Elemente weisen die selbe Ziffer gefolgt von einem die Ausführungsform kennzeichnenden Buchstaben auf.
In der Fig. la ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks 1 dargestellt. Das Kugelgelenk 1 besteht aus einem Kugelzapfen 2, der in einer dünnwandigen Kugelschale 7 gelagert ist und einer Lagerschale 5, die zumindest den durch die Lagerkräfte beanspruchten Teil der dünnwandigen Kugelschale 7 trägt. Der Kugelzapfen 2 kann einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. Er besteht aus einem Gelenkzapfen 3 und einem im Wesentlichen sphärisch ausgebildeten Kugelkopf 4 an einem Ende des Gelenkzapfens 3. Bei einem einteiligen Kugelzapfen 2 ist der Kugelkopf 4 an den Gelenkzapfen 3 angeformt, bei einem zweiteiligen Kugelzapfen 2 werden der Gelenkzapfen und der Kugelkopf 4 in getrennten Herstellungsverfahren geformt und dann zu einem Kugelzapfen 2 verbunden.
Im erfindungsgemäßen Kugelgelenk 1 ist der Kugelkopf 4 des Kugelzapfens 2 von einem Gleitmittel 9 umgeben. Das Gleitmittel 9 trennt die Oberfläche des Kugelkopfs 4 von der inneren Fläche einer dünnwandigen Kugelschale 7. Die Form der inneren Fläche der dünnwandigen Kugelschale 7 ist im Wesentlichen sphärisch, wobei nur konvexe Abweichungen von der sphärischen Form, also insbesondere keine konkaven Abweichungen in Richtung des Zentrums der Sphäre zugelassen sind. Die Bedingung der im Wesentlichen sphärischen Form der dünnwandigen Kugelschale 7 gilt nur für den als Gelenkfläche 8 genutzten Bereichs der inneren Oberfläche der dünnwandigen Kugelschale. Als Gelenkfläche 8 ist deqenige Teil der Kugelschale 7 zu verstehen, der die Gelenkkräfte zwischen dem Kugelkopf 4 und der Kugelschale 7 überträgt.
Die Lagerschale 5 wird von einem Gehäuse 10 umgeben. In dem Gehäuse 10 kann eine Nut vorgesehen werden, die zur Befestigung eines Dichtungsbalgs 15 dient. Der Dichtungsbalg 15 schließt den Gelenkraum oberhalb des Kugelkopfs gegen den
Gelenkzapfen 3 ab. Er verhindert das Eindringen von Staub- bzw. anderen Partikeln oder auch von Feuchtigkeit in das Innere des Kugelgelenks 1.
Erfindungsgemäß wird eine vorgeformte Kunststoff-Folie 6, wie z.B. in der Fig. lb dargestellt, als dünnwandige Kugelschale 7 verwendet. Die vorgeformte Kunststoff-Folie 6 kann mit einem der bekannten Herstellungsverfahren gefertigt werden. Vorzugsweise wird sie aus einem einseitig oder auch zweiseitig offenen Kunststoffschlauch durch Tiefziehen gefertigt. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Dicke der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 im Bereich der späteren Gelenkfläche 8 genügend dünn ist, sodass es unter den Belastungsbedingungen des fertigen Kugelgelenks 1 zu keinem Kriechen des Kunststoffmaterials kommen kann.
Alternativ zum Fertigen der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 aus einem einseitig oder beidseitig offenen Kunststoffschlauch kann diese auch durch Tiefziehen aus einer flächigen Kunststoff-Folie gewonnen werden.
In der Fig. lb sind zwei Beispiele einer vorgeformten Kunststoff-Folie 6 dargestellt. Die Kunststoff-Folie des Beispiels i) ist beispielsweise aus einem einseitig offenen Kunststoffschlauch oder einer flächigen Kunststoff-Folie durch Tiefziehen hergestellt. Die vorgeformte Kunststoff-Folie 6 des zweiten Beispiels ii) wird aus einem beidseitig offenen Kunststoffschlauch geformt. Das untere Ende kann mit einem Gummiring 20 oder durch Verschweißen verschlossen werden. Die vorgeformte Kunststoff-Folie 6 besitzt eine Öffnung 11 für das Einführen des Kugelkopfs 4 und einen Boden 12, dessen sphärische Krümmung an den Durchmesser des Kugelkopfs angepasst ist.
Vorteilhaft werden bei einem Kugelgelenk 1 in oder nahe den Bereichen der zu erwartenden größten mechanischen Belastung Gleitmittel-Reservoirs 14 bzw. 14a gebildet. Zu diesem Zweck werden in der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 Kammern 13 oder 13a bzw. 13b ausgeformt. Bei axialer Belastung des Kugelgelenks 1 treten die größten Flächenpressungen im Bereich der Polfläche, d.h. dem kugelkopfseitigen Ende des Kugelzapfens 2 auf. Vorteilhaft wird daher in der unteren Mitte des Bodens der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 eine konvexe Kammer 13 zur Aufnahme eines Gleitmittel-Reservoirs 14 ausgebildet. Bei Verwendung eines beidseitig offenen Kunststoffschlauchs für das Formen einer Kunststoff-Folie 6a gemäß dem Beispiel ii) der Fig. lb entsteht durch das Verschweißen des bodenseitigen Endes oder das Abbinden dieses Endes mit einem Verschlussgummiring 20 automatisch eine entsprechende Kammer 13b zur Aufnahme eines polseitigen Gleitmittel-Reservoirs 14.
Bei vielen Anwendungsfallen für Kugelgelenke 1 treten die größten mechanischen Belastungen der Gelenkfläche und damit die höchsten Flächenpressungen im Äquatorialbereich der Kugelgelenkfläche auf. Daher werden vorteilhaft auch in diesem Bereich Kammern 13a in der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 ausgebildet. Um den gesamten äquatorialen Bereich der Gelenkflache mit einem Gleitmittel-Reservoir auszustatten, kann die äquatoriale Kammer 13a zur Bildung eines äquatorialen Gleitmittel-Reservoirs 14a torusförmig ausgestaltet werden. Es ist jedoch auch möglich, mehrere konvexe Ausbuchtungen der Kunststoff-Folie im äquatorialen Bereich der Gelenkfläche vorzusehen.
Für eine Verwendung als dünnwandige Kugelschale 7 beträgt die Wandstärke der vorgeformten Kunststoff-Folie typischerweise 0,1 mm oder weniger. Bei Verwendung von Werkstoffen mit geringer Kriechneigung können jedoch auch höhere Wandstärken vorgesehen werden. Generell sind die Wandstärken der vorgefertigten Kunststoff-Folie 6 bzw. 6a jedoch dünn genug um ohne Faltenbildung am oberen, dem Gelenkzapfen 3 zugewandten Teil des Kugelgelenks wie auch am Gelenkzapfen selbst angelegt zu werden.
In den in der Fig. lb dargestellten Beispielen einer vorgeformten Kunststoff-Folie 6 und 6a ist der Durchmesser dieser Folie oberhalb des äquatorialen Bereichs der Gelenkfläche konstant und in etwa gleich dem Durchmesser des Kugelkopfs 4 selbst. Alternativ hierzu kann auch im Bereich oberhalb der Äquatorialebene die sphärische Form des Kugelkopfs in der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 fortgeführt werden, sodass die Öffnung in etwa dem Durchmesser des Übergangs zwischen Kugelkopf 4 und Gelenkzapfen 3, dem Durchmesser des Gelenkzapfens selbst oder einem geringeren Wert entspricht. Ist die
Öffnung 11 enger als der Durchmesser des Kugelkopfs, so wird diese beim Einpressen des Kugelkopfs 4 in die vorgeformte Kunststoff-Folie 6 kurz gedehnt, zieht sich dann aber oberhalb des Kugelkopfs wieder auf ihre ursprünglichen Größe zurück und schmiegt sich dabei eventuell an den Gelenkzapfen an.
n Folgenden werden die Grundzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks erläutert. In einem ersten Schritt wird eine vorgeformte Kunststoff-Folie 6 oder 6a, beispielsweise eine vorgeformte Kunststoff-Folie gemäß einem der Beispiele i) oder ii) der Fig. lb oder einer der oben beschriebenen Arten einer vorgeformten Kunststoff-Folie, mit einem Gleitmittel befüllt. Die Füllmenge des Gleitmittels 9 ist so bemessen, dass der Raum zwischen der äußeren Oberfläche des Kugelkopfs und zumindest der als Gelenkfläche 8 genutzte Teil der inneren Oberfläche des aus der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 oder 6a gefertigten dünnwandigen Kugelschale vom Gleitmittel ausgefüllt wird. Insbesondere garantiert die Füllmenge des Gleitmittels 9 ein Befallen der durch die Kammern 13 oder 13a sowie eventuell 13b in der Kugelschale gebildeten Gleitmittel-Reservoire 14 und 14a. Als Gleitmittel können Schmiermittel auf Kalzium- oder Lithium-Seifenbasis, Molybdändisulfid, Silikon oder Schmierfette verwendet werden.
Im Anschluss an das BefüUen der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 oder 6a mit einem Gleitmittel wird der Kugelzapfen 2 mit dem Kugelkopf 4 voraus in die vorgeformte Kunststoff-Folie 6 oder 6a gedrückt. Das in der Kunststoff-Folie befindliche Gleitmittel verteilt sich hierbei über den Berührungsbereich zwischen der äußeren Oberfläche des Kugelkopfs 4 und der inneren Oberfläche der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 bzw. 6a. Ist die Kunststoff-Folie 6 oder 6a nicht bereits so ausgeformt, dass sie sich beim Eindrücken des Kugelzapfens 2 um den Kugelkopf 4 und ggf. um den, an den Kugelkopf 4 anschließenden, unteren Teil des Gelenkzapfens 3 schließt, so kann sie mit Hilfe eines ersten Gummirings 16, wie in der Fig. la dargestellt, an den Kugelzapfen 2 angeformt werden. Die der äußeren Oberfläche des Kugelkopfs 4 gegenüberliegende innere Oberfläche 8 der aus der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 nach diesem Verfahrensschritt hergestellten dünnwandigen Kugelschale 7 bildet die Gelenkfläche, definiert als Trag- und Verschleißfläche zwischen Kugelkopf 4 und Lagerschale 5 des erfindungsgemäßen Kugelgelenks 1.
Im nächsten Schritt wird der Kugelzapfen 2 mit der befüllten dünnwandigen Kugelschale 7 in einem Gehäuse 10 positioniert. Der freie Raum zwischen der äußeren Oberfläche der dünnwandigen Kugelschale 7 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 10 wird nachfolgend mit einem Werkstoff zur Bildung einer Lagerschale 5 soweit ausgefüllt, dass die vorgegebene Beweglichkeit des Kugelzapfens 2 gegeben ist und die Gelenkfläche 8 im mechanisch belasteten Bereich unterstützt wird.
An der Grenzfläche zwischen dem durch die Lagerschale 5 abgestützten Teil und dem freien Teil der Kugelschale 7 kann ein zweiter Gummiring 17 eingesetzt oder eingegossen werden, der ein Verschieben der Kugelschale 7 in der Lagerschale 5 verhindert.
Als Werkstoff für die Bildung einer Lagerschale 5 kann z.B. ein duroplastischer Werkstoff, beispielsweise ein Harz, verwendet werden. Das Harz wird in den Zwischenraum zwischen Kugelschale 7 und Gehäuse 10 gegossen und härtet dort zur Bildung der Lagerschale 5 aus. Um hohe Festigkeiten und einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu erhalten, kann das Harz beispielsweise mit Fasern versetzt sein. Das Gehäuse 10 kann im Anschluss an das Ausfüllen entfernt werden oder aber zur Bildung einer äußeren Wandung der Lagerschale an dieser verbleiben. Zur Herstellung der Lagerschale eignen sich generell Werkstoffe, die auch bei größeren mechanischen Belastungen formstabil bleiben. Insbesondere eignen sich hierfür duroplastische Kunststoffe wie beispielsweise Epoxid-Polyesterharze, aber auch glasfaserverstärkte Pressmassen oder Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt.
Wie bereits zuvor erwähnt, kann es unter extremen Belastungen oder nach Zeiten längerer Nichtbelastung eines Kugelgelenks zu einem Festkörperkontakt zwischen dem Kugelkopf 4 und der Gelenkfläche 8 der dünnwandigen Kugelschale 7 kommen. In diesem Fall muss das Material der Kugelschale gute Reibeigenschaften garantieren. Unter guten Reibeigenschaften werden insbesondere eine geringe Reibzahl sowie ein geringer Materialverschleiß bei Festkörperkontakt verstanden. Die Kriechfestigkeit der Kugelschale 7 wird bereits durch die Konstruktion des erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit einer geringen Wandstärke der Kugelschale 7 erreicht. Die Abstützung der Kugelschale gegenüber den mechanischen Belastungen des Kugelgelenks erfolgt durch die Lagerschale 5. Weitere Anforderungen an das Material der Kugelschale 7 sind die chemische Beständigkeit gegenüber dem Gleitmittel 9 und den Stoffen, denen das Kugelgelenk 1 in den jeweiligen Einsatzgebieten ausgesetzt ist, sowie eine Beständigkeit gegenüber den im Betriebsfalle auftretenden Temperaturen.
Als Materialien zur Herstellung der dünnwandigen Kugelschale 7 und damit zur Herstellung der vorgeformten Kunststoff-Folie 6 bzw. 6a eigenen sich daher insbesondere Werkstoffe wie beispielsweise Thermoplaste, Elastomere, thermoplastische Elastomere oder eine Kombination von zumindest zweier dieser Werkstoffe. Insbesondere können Materialen wie Polyoximethylen (POM), thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polyamid, Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid- Acetat-Copolymer oder Polyethylen als Werkstoffe zur Herstellung der Kugelschale 7 verwendet werden.
Alternativ zu der in der Fig. la dargestellten Verwendung eines separaten Dichtungsbalgs 15 zur Abdichtung des Kugelgelenks gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen kann der Dichtungsbalg auch als integrale Fortsetzung der Kugelschale 7a bzw. 7b ausgebildet werden. Beispiele entsprechender Ausführungen sind in den Fig. 2a und 2b dargestellt.
In der Ausführungsform la der Fig. 2a ist der Dichtungsbalg 15a so in die Kugelschale 7a integriert, dass die Kugelschale oberhalb des Ansatzes zwischen Gelenkzapfen 3 und Kugelkopf 4 dicht an den Gelenkzapfen 3 anschließt. Vorteilhaft wird hierbei die Kugelschale 7a aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt. Für eine erhöhte Abdichtkraft wird der Durchmesser der Öffnung 11 der Kugelschale 7a kleiner gewählt als der Durchmesser des Gelenkzapfens 3 und der Randabschluss der Öffnung verdickt ausgeführt. Die Verdickung kann durch entsprechende Bearbeitung des Öffnungsrandes erzeugt werden, oder durch Einarbeiten eines Gummirings in die Kunststoff-Folie. Statt der Verwendung eines separaten zweiten Gummirings 17 zur Fixierung der Kugelschale in der Lagerschale 5 kann eine Verrutsch-Sicherung 17 auch in Form einer Wandstärkenverdickung an der entsprechenden Stelle erzielt werden. Die in der Fig. 2a : dargestellte Ausführung eines Dichtungsbalgs 15a schützt die Gelenkfläche 8 vor dem Eindringen von Partikeln oder Feuchtigkeit und beugt damit einem frühzeitigen Verschleiß des Kugelgelenks vor.
Soll der obere Teil des Kugelgelenks lb vor einem Zugriff geschützt werden, ist eine ) zwiebeiförmige Ausführungsform eines mit der Kugelschale 7b integrierten
Dichtungsbalgs 15b vorzuziehen. Die Wandstärke des Dichtungsbalgs kann hierbei variabel gestaltet werden, wobei eine dünnere Wandstärke an Stellen, die eine hohe Flexibilität und eine höhere Wandstärke an Stellen, die eine hohe mechanische Stabilität erfordern, verwendet wird. Die Abdichtung des Dichtungsbalgs erfolgt wie zuvor erwähnt 5 oder kann, wie in der Fig. 2b gezeigt auch mit einem separaten Gummiring 21 hergestellt werden.
Die bisher vorgestellten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks 1, 1a und lb betreffen Hochleistungs-Kugelgelenke mit geringen Momenten. Einige Anwendungsfälle benötigen jedoch Kugelgelenke mit definierten Momenten. Hierunter sind Kugelgelenke zu verstehen, bei denen ein bestimmtes Moment aufgewendet werden muss, um den Kugelzapfen 2 um das Zentrum des Kugelkopfs 4 zu kippen. Die Einstellung des Moments erfolgt mittels der Einstellung einer bestimmten Flächenpressung an der Gelenkfläche 8.
Das in der Fig. 3 a dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks lc zeigt ein Gehäuse 10, dessen obere Kante 19 eingerollt wird, um den vom Material der Lagerschale 5 ausgefüllten Raum einzuengen bzw. Druck auf die Lagerschale 5 auszuüben. Auf die Unterseite der Lagerschale 5 wird durch Eindrücken eines Rings 18 ebenfalls ein entsprechender Druck ausgeübt. Die damit auf die Lagerschale 5 ausgeübte Spannung erhöht den Druck im Bereich der Gelenkfläche 8 und damit das Moment des Kugelgelenks lc.
Alternativ hierzu kann das Einstellen eines bestimmten Moments, z.B. entsprechend einer Vorgabe auf 1-3 Nm, 5 Nm oder dergleichen auch durch Umlegen der Oberkante 19 eines Gehäuses 10, wie in der Fig. 3b dargestellt, erfolgen. Diese Ausführungsform ld eignet sich insbesondere für Kugelgelenke, die ein Montagegewinde im unteren Bereich des Kugelgelenks vornehmlich in einer unteren Öffnung des Gehäuses 10 aufweisen. Die Innenwand des Gehäuses 10 folgt dabei in grober Näherung der Geometrie der Kugelschale, sodass die Wandstärke der Lagerschale 5 nur minimal variiert. Durch Eindrücken der Oberkante 19 des Gehäuses 10 kann dabei ein Druck auf die Lagerschale 5 ausgeübt werden, der sich aufgrund der relativ gleichförmigen Wandstärke der Lagerschale 5 gleichmäßig auf die Gelenkfläche 8 überträgt.
Dieses, mit Bezug auf die Darstellungen der Figuren 3a und 3b beschriebene Nachspannen der Lagerschale 5 zum Erzielen eines definierten Moments des
Kugelgelenks lc bzw. ld kann sowohl vor, während oder nach der Aushärtung des zur Bildung der Lagerschale 5 in das Gehäuse 10 eingebrachten Materials erfolgen. Bezugszeichenliste
, la, lb, , lc, ld Kugelgelenk
Kugelzapfen
Gelenkzapfen
Kugelkopf
Lagerschale , 6a Kunststoff-Folie , 7a, 7b Kugelschale
Gelenkfläche
Gleitmittel 0 Gehäuse 1 Öffiiung der Kunststoff-Folie 2 Boden der Kunststoff-Folie 3, 13a, 13b Kammer 4, 14a Gleitmittel-Reservoir 5, 15a, 15b Dichtungsbalg 6 erster Gurmniring 7 zweiter Gummiring 8 Ring 9 obere Gehäusekante 0 Gummiring 1 separater Gummiring

Claims

Hochleistungs-Kugelgelenk mit geringen MomentenPatentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks mit: einem Kugelzapfen (2) bestehend aus einem Gelenkzapfen (3) mit einem einseitig angebrachten oder angeformten, im wesentlichen sphärisch ausgebildeten Kugelkopf
(4), einer Lagerschale (5), einer Kunststoff-Folie (6, 6a) als dünnwandige Kugelschale (7, 7a, 7b) mit einer den
Kugelkopf zumindest teilweise umschließenden Gelenkfläche (8) und einem zwischen der Oberfläche des Kugelkopfs (4) und der Gelenkfläche (8) der dünnwandigen Kugelschale eingebrachten Gleitmittel (9), mit folgenden
Verfahrensschritten: a) BefüUen der dünnwandigen Kugelschale (7, 7a, 7b) mit dem Gleitmittel (9), b) Einführen des Kugelkopfs (4) des Kugelzapfens (2) in die mit Gleitmittel befüllte dünnwandige Kugelschale (7, 7a, 7b), c) Einbringen des mit der dünnwandigen Kugelschale (7, 7a, 7b) versehenen Kugelkopfs (4) in ein Gehäuse (10), d) Auffüllen zumindest eines Teils des freien Raums zwischen der dünnwandigen Kugelschale (7, 7a, 7b) und des Gehäuses (10) mit einem Werkstoff zur Bildung der Lagerschale (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als dünnwandige Kugelschale (7, 7a, 7b) verwendete vorgeformte Kunststoff-Folie (6, 6a) durch Tiefziehen eines einseitig oder beidseitig offenen Kunststoffschlauchs geformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeformte Kunststoff-Folie (6, 6a) in Form einer Kappe mit einer Öffnung (11) und einem im wesentlichen sphärisch konvex geformten Boden (12) ausgebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Gelenkfläche (8) der vorgeformten Kunststoff-Folie (6, 6a) zumindest eine Kammer (13, 13 a, 13b) zur Aufnahme eines Gleitmittelreservoirs (14, 14a) ausgebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der vorgeformten Kunststoff-Folie (6a) eine Kammer (13b) zur Aufnahme eines Gleitmittelreservoirs (14) im Bereich der Gelenkfläche (8) durch Abbinden und/oder Verschweißen eines Endes eines dünnwandigen Kunststoffschlauchs gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der vörgeformten Kunststoff-Folie (6, 6a) eine Kammer (13, 13b) zur Aufnahme eines Gleitmittelreservoirs (14) im Polbereich der Gelenkfläche (8) ausgebildet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der vorgeformten Kunststoff-Folie (6, 6a) eine Kammer (13a) zur Aufnahme eines Gleitmittelreservoirs (14a) im Äquatorialbereich der Gelenkfläche (8) ausgebildet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeformte Kunststoff-Folie aus einem Thermoplast, einem Elastomer, einem termoplastischen Elastomer oder einer Kombination zumindest zweier dieser Werkstoffe hergestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (11) der vorgeformten Kunststoff-Folie (6, 6a) als Dichtungsbalg (15) ausgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein duroplastischer Werkstoff zur Bildung einer Lagerschale (5) verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein definiertes Moment des Kugelgelenks (lc, ld) durch Umformen oder Verspannen des Gehäuses (10) gegen die Lagerschale (5) eingestellt wird.
12. Kugelgelenk, mit einem Kugelzapfen (2) bestehend aus einem Gelenkzapfen (3) mit einem einseitig angebrachten oder angeformten, im wesentlichen sphärisch ausgebildeten Kugelkopf
(4), einer Lagerschale (5), einer dünnwandigen Kugelschale (7, 7a, 7b) mit einer den Kugelkopf (4) zumindest teilweise umschließenden Gelenkfläche (8) und einem zwischen der Oberfläche des Kugelkopfs (4) und der Gelenkfläche (8) der dünnwandigen Kugelschale (7, 7a, 7b) eingebrachten Gleitmittel (9), dadurch gekennzeichnet, - dass die dünnwandige Kugelschale (7, 7a, 7b) eine Kunststoff-Folie (6, 6a) ist.
13. Kugelgelenk nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Folie (6, 6a) eine vorgeformte Kunststoff-Folie ist.
14. Kugelgelenk nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine dünnwandige Kugelschale (7, 7a, 7b) hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9.
15. Kugelgelenk nach Anspruch 12, 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine Lagerschale (5) aus einem duroplastischen Werkstoff.
16. Kugelgelenk nach Anspruch 12, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) gegen die Lagerschale (5) zum Einstellen eines definierten Moments nach Montage umgeformt oder verspannt ist.
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