EP1649176A1 - Kugelgelenk sowie bauteil mit kugelgelenk - Google Patents

Kugelgelenk sowie bauteil mit kugelgelenk

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EP1649176A1
EP1649176A1 EP04741304A EP04741304A EP1649176A1 EP 1649176 A1 EP1649176 A1 EP 1649176A1 EP 04741304 A EP04741304 A EP 04741304A EP 04741304 A EP04741304 A EP 04741304A EP 1649176 A1 EP1649176 A1 EP 1649176A1
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EP
European Patent Office
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housing
component
ball joint
section
welding section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04741304A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Bernhardt
Theo Heep
Ulrich Mette
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 Automotive Germany GmbH
Original Assignee
TRW Automotive GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
    • B60G7/005—Ball joints
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    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
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    • F16C11/0671—Sealing means between the socket and the inner member shaft allowing operative relative movement of joint parts due to flexing of the sealing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/32—Articulated members
    • Y10T403/32606—Pivoted
    • Y10T403/32631—Universal ball and socket

Definitions

  • the invention relates to a ball joint, as can be used in particular in the chassis of motor vehicles.
  • the invention also includes a component, in particular a suspension arm, with such a ball joint.
  • the object of the invention is to develop a ball joint of the type mentioned in such a way that it can be attached to a component with less effort.
  • the housing of the ball joint has a welding section, by means of which it can be welded to a component.
  • a component is also provided, in particular a suspension arm, with a ball joint, the housing being inserted into an opening in the component and the welding section of the housing being welded to the component.
  • a sealing bellows is provided on the ball joint, which has a clamping section, the clamping section being clamped to the housing, in particular between the housing and the edge of the opening of the component.
  • an otherwise customary clamping ring which is provided for clamping the sealing bellows on the housing, for example in a groove which has been rotated especially for this purpose.
  • FIG. 1 shows a cross section through a ball joint arranged in a component according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows, in a cross section, a ball joint arranged in a component according to a second embodiment of the invention.
  • a ball joint 5 is shown, which is inserted into a component 7.
  • the component 7 is provided with an opening 9, the diameter of which is larger than the outer diameter of the housing 10.
  • the component can be, for example, a suspension arm of a motor vehicle.
  • the ball joint 5 has a housing 10 which is made in one piece and without machining, namely by extrusion.
  • a ball pin 12 is arranged in a manner known per se, which can be pivoted relative to the housing 10 by a structurally predetermined angle.
  • the housing 10 is provided with a welding section 14, which is designed here as a circumferential flange. At its radially outer end, the welding section 14 is provided with a circumferential, tapered edge section 16 provided. This edge section is provided for fastening the ball joint 5 to the component 7.
  • the sealing bellows 18 is provided with a clamping section 22 which is designed as a circumferential flange which projects at a right angle. This flange lies on the welding section 14, specifically in the space which is enclosed by the peripheral edge section 16 of the welding section 14.
  • a capacitor discharge welding process or resistance welding process is particularly suitable for connecting the welding section 14 to the component 7, in which a high current flows briefly between the housing 10 of the ball joint 5 and the component 7.
  • the material of the welding section 14 and the component 7 heats up locally in the region of their contact point in such a way that the materials weld to one another.
  • An annular circumferential zone 24 is thus formed, in which the edge section 16 of the welding section 14 of the housing 10 is integrally connected to the component 7. So little heat is released during the welding process that the bellows 18, in particular in the region of the opening portion 24, is not impaired.
  • FIG. 1 A second embodiment of a ball joint is shown in FIG.
  • the same reference numerals are used for the components known from the first embodiment, and reference is made to the above explanations.
  • the most important difference between the first and the second embodiment is that the welding section 14 in the second embodiment is bevelled on one side, namely with the side which is intended to lie against the edge of the opening 9 in the component 7.
  • the second difference is that the KJemm section 22 of the sealing bellows 18 is designed without a flange, but rather extends into the gap between the component 7 and the housing 10 in the manner of a cylindrical bushing and bears against the beveled surface of the welding section 14.
  • the housing 10 with the sealing bellows 18 is pushed into the opening 9 in the component 7 until the welding section 14 bears against the edge of the opening 9 of the component 7. Since the welding section 14 is chamfered, there is a circular contact here.
  • the J ⁇ emmabêt 22 of the sealing bellows 18 is clamped with a certain bias between the housing and the component 7.
  • a clamping ring 26 is provided, which presses the sealing bellows into a groove 28 on the housing 10 and holds it there.
  • Capacitor discharge welding process particularly suitable.
  • the currents flowing between the component 7 and the housing 10 bring about an integral connection in the circumferential zone 24 between the housing
  • the housing 10 is produced in both embodiments without machining, namely by extrusion, the manufacturing costs are low. In addition, since additional securing means for holding the sealing bellows 18 to the housing 10 can be completely dispensed with in the first embodiment, the production costs are additionally reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk (5) mit einem Gehäuse (10), wobei das Gehäuse einen Schweissabschnitt (14) aufweist, mittels dem es an einem Bauteil (7) angeschweisst werden kann.

Description

Kugelgelenk sowie Bauteil mit Kugelgelenk
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, wie es insbesondere bei Fahrwerken von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann. Die Erfindung be fft außerdem ein Bauteil, insbesondere einen Fahrwerkslenker, mit einem solchen Kugelgelenk.
Zur Befestigung des Kugelgelenks an einem Bauteil wie einem Fahrwerkslenker ist bekannt, das Gehäuse des Kugelgelenks in eine Öffnung im Fahrwerkslenker einzupressen. Nachteilig hierbei ist der vergleichsweise hohe Aufwand. Nachteilig ist außerdem, daß sich durch das Einpressen des Gehäuses in die Öffnung die Reibmomente des Kugelgelenks erhöhen können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß es mit geringerem Aufwand an einem Bauteil befestigt werden kann.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Gehäuse des Kugelgelenks einen Schweißabschnitt aufweist, mittels dem es an einem Bauteil angeschweißt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist auch ein Bauteil vorgesehen, insbesondere ein Fahrwerkslenker, mit einem Kugelgelenk, wobei das Gehäuse in eine Öffnung des Bauteils eingesetzt ist und der Schweißabschnitt des Gehäuses mit dem Bauteil verschweißt ist. Der wesentlichste Norteil dieser Lösung besteht darin, daß sich geringere Kosten im Vergleich mit einem eingepreßten Kugelgelenk ergeben. Ein weiterer Norteil besteht darin, daß sich höhere Ein- bzw. Ausdrückkräfte ergeben als bei eingepreßten Gelenken. Außerdem wird die Funktion des Gelenks durch das Verschweißen nicht verändert, insbesondere ergeben sich keine höheren Gelenk-Reibmomente, wie dies bei Einpreßgelenken auftreten kann. Schließlich ergibt sich als Norteil, daß ein kleinerer Bauraum erzielt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausftu rungsform der Erfindung ist am Kugelgelenk ein Dichtungsbalg vorgesehen, der einen Klemmabschnitt aufweist, wobei der Klemmabschnitt am Gehäuse festgeklemmt ist, insbesondere zwischen dem Gehäuse und dem Rand der Öffnung des Bauteils. Auf diese Weise kann auf einen ansonsten üblichen Klemmring verzichtet werden, der dafür vorgesehen ist, den Dichtungsbalg am Gehäuse festzuklemmen, beispielsweise in einer extra für diesen Zweck gedrehten Nut.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Ausf hrungs- formen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
- Figur 1 einen Querschnitt durch ein Kugelgelenk angeordnet in einem Bauteil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und - Figur 2 in einem Querschnitt ein Kugelgelenk angeordnet in einem Bauteil gemäß einer zweiten Ausfürirungsform der Erfindung.
In Figur 1 ist ein Kugelgelenk 5 gezeigt, das in ein Bauteil 7 eingesetzt ist. Das Bauteil 7 ist zu diesem Zweck mit einer Öffhung 9 versehen, deren Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Gehäuses 10. Bei dem Bauteil kann es sich beispielsweise um einen Fahrwerkslenker eines Kraftfahrzeugs handeln.
Das Kugelgelenk 5 weist ein Gehäuse 10 auf, das einstückig und ohne spanende Nachbearbeitung hergestellt ist, nämlich durch Fließpressen. Im Inneren des Gehäuses ist in an sich bekannter Weise ein Kugelzapfen 12 angeordnet, der um einen konstruktiv vorgegebenen Winkel relativ zum Gehäuse 10 schwenkbar ist.
Das Gehäuse 10 ist mit einem Schweißabschnitt 14 versehen, der hier als umlaufender Flansch ausgebildet ist. An seinem radial außenliegenden Ende ist der Schweißabschnitt 14 mit einem umlaufenden, konisch zulaufenden Randab- schnitt 16 versehen. Dieser Randabschnitt ist zur Befestigung des Kugelgelenks 5 am Bauteil 7 vorgesehen.
Zwischen dem Rugelbolzen 12 und dem Gehäuse 10 des Kugelgelenks dichtet ein Dichtungsbalg 18 ab, der am Kugelbolzen 12 durch einen Spannring 20 dicht angebracht ist. Auf der Seite des Gehäuses ist der Dichtungsbalg 18 mit einem Klemmabschnitt 22 versehen, der als umlaufender, rechtwinklig abstehender Flansch ausgebildet ist. Dieser Flansch liegt am Schweißabschnitt 14 auf, und zwar in dem Raum, der vom umlaufenden Randabschnitt 16 des Schweißabschnittes 14 umschlossen ist. Zur Anbringung des Kugelgelenks 5 am Bauteil 7 wird das Gehäuse mit dem
Kugelzapfen so durch die Öffnung 9 im Bauteil 7 hindurchgesteckt, daß der konische Randabschnitt 16 des Gehäuses 10 des Kugelgelenks auf der Oberseite des Bauteils 7 aufliegt. Dabei wird der Klemmabschnitt 22 des Dichtungsbalgs 18 zwischen dem die Öffnung 9 des Bauteils 7 umgebenden Randabschnitt des Bauteils, dem Schweißabschnitt 14 sowie in axialer Richtung der Wand des Gehäuses 10 zusammengedrückt, so daß er dort zuverlässig ohne sonstige Maßnahmen gehalten wird. Zur Verbindung des Schweißabschnittes 14 mit dem Bauteil 7 ist insbesondere ein Kondensatorentladungs-Schweißverfahren oder Widerstands-Schweißverfahren geeignet, bei dem kurzzeitig ein hoher Strom zwischen dem Gehäuse 10 des Kugelgelenks 5 und dem Bauteil 7 fließt. Dabei erwärmt sich das Material des Schweißabschnittes 14 und des Bauteils 7 im Bereich ihrer Berührstelle lokal derart, daß die Materialien miteinander verschweißen. Es wird also eine ringförmige, umlaufende Zone 24 gebildet, in der der Randabschnitt 16 des Schweißabschnittes 14 des Gehäuses 10 stoffschlüssig mit dem Bauteil 7 verbunden ist. Beim Schweiß Vorgang wird so wenig Wärme freigesetzt, daß der Diehtungsbalg 18, insbesondere im Bereich des öemmabschnittes 24, nicht beeinträchtigt wird.
In Figur 2 ist eine zweite Ausfuhrungsform eines Kugelgelenks gezeigt. Für die von der ersten AusfJtihrungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Der wesentlichste Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausfuhrungsform besteht darin, daß der Schweißabschnitt 14 bei der zweiten Ausführungsform einseitig abgeschrägt ausgefαhrt ist, und zwar mit der Seite, die dafür vorgesehen ist, am Rand der Öffnung 9 im Bauteil 7 anzuliegen. Der zweite Unterschied besteht darin, daß der KJemmabschnitt 22 des Dichtungsbalgs 18 ohne Flansch ausgeführt ist, sondern sich nach Art einer zylindrischen Buchse in den Spalt zwischen dem Bauteil 7 und dem Gehäuse 10 hineinerstreckt und an der abgeschrägten Fläche des Schweißabschnittes 14 anliegt.
Bei der Montage wird das Gehäuse 10 mit dem Dichtungsbalg 18 in die Öffnung 9 im Bauteil 7 eingeschoben, bis der Schweißabschnitt 14 am Rand der Öffnung 9 des Bauteils 7 anliegt. Da der Schweißabschnitt 14 abgeschrägt ist, ergibt sich hier eine kreisförmige L enberührung. Der JΩemmabschnitt 22 des Dichtungsbalgs 18 wird dabei mit einer gewissen Vorspannung zwischen dem Gehäuse und dem Bauteil 7 eingeklemmt. Zur Verbesserung des Halts des Dichtungsbalgs 18 am Gehäuse 10 ist ein Klemmring 26 vorgesehen, der den Dichtungsbalg in eine Nut 28 am Gehäuse 10 preßt und dort festhält.
Zum Verschweißen des Gehäuses 10 mit dem Bauteil 7 ist auch hier ein
Kondensatorentladungs-Schweißverfahren besonders geeignet. Die dabei zwischen dem Bauteil 7 und dem Gehäuse 10 fließenden Ströme bewirken eine stoffschlüssige Verbindung in der umlaufenden Zone 24 zwischen dem Gehäuse
10 und dem Bauteil 7.
Da das Gehäuse 10 bei beiden Ausführungsformen ohne spanende Bearbeitung hergestellt ist, nämlich durch Fließpressen, ergeben sich geringe Herstellungskosten. Da außerdem bei der ersten Ausführungsform vollständig auf zusätzliche Sicherungsmittel zum Festhalten des Dichtungsbalgs 18 am Gehäuse 10 verzichtet werden können, sinken die Herstellungskosten zusätzlich.

Claims

Patentansprüche
1. Kugelgelenk (5) mit einem Gehäuse (10), dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Schweißabschnitt (14) aufweist, mittels dem es an einem Bauteil (7) angeschweißt werden kann.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißabschnitt (14) ein umlaufender Flansch ist.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißabschnitt (14) abgeschrägt ist.
4. Kugelgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißabschnitt (14) mit einem umlaufenden, konisch zulaufenden Randabschnitt (16) versehen ist.
5. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einstückig ausgeführt ist.
6. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse ein Kugelzapfen (12) angeordnet ist und daß ein Dichtungsbalg (18) vorgesehen ist, der zwischen dem Kugelzapfen (12) und dem Gehäuse (10) abdichtet, wobei der Dichtungsbalg einen Klemmabschnitt (22) aufweist, der am Gehäuse (10) festgeklemmt ist.
7. Kugelgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmabschnitt (22) am Schweißabschnitt (14) anliegt.
8. Bauteil (7), insbesondere Fahrwerkslenker, mit einem Kugelgelenk (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (10) in eine Öffnung (9) des Bauteils (7) eingesetzt ist und der Schweißabschnitt (14) des Gehäuses (10) mit dem Bauteil (7) verschweißt ist.
9. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmabschnitt (22) des Dichtungsbalgs (18) zwischen dem Gehäuse (10) und dem Rand der Öffnung (9) des Bauteils (7) eingeklemmt ist.
10. Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein KJennnring (26) vorgesehen ist, der den Dichtungsbalg (18) am Gehäuse (10) hält.
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