Kugelgelenk ball joint
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Pendelstütze eines Kraftfahrzeugs, mit einem wenigstens einseitig offenen Gehäuse, in dessen Innenraum eine Lagerschale eingesetzt ist, die ihrerseits eine Gelenkkugel eines Kugelzapfens gleitbeweglich aufnimmt.The present invention relates to a ball joint for a motor vehicle, in particular for a pendulum support of a motor vehicle, with a housing open at least on one side, in the interior of a bearing shell is inserted, which in turn receives a ball joint of a ball pin slidably.
Aus der DE 43 06 006 Al ist ein Kugelgelenk mit einem ringförmigen Gehäuse und einer darin eingesetzten Lagerschale bekannt, in welcher ein Kugelzapfen gelagert ist. Die Lagerschale weist dabei an ihrem äußeren Umfang eine Kontur auf, die zur Sicherung gegen Rotationsbewegungen um die Kugelzapfen-Mittelachse in eine komplementäre Kontur des Gehäuseinnendurchmessers eingreift.From DE 43 06 006 Al a ball joint with an annular housing and a bearing shell inserted therein is known, in which a ball pin is mounted. The bearing shell has at its outer periphery a contour which engages for securing against rotational movements about the ball pivot central axis in a complementary contour of the housing inner diameter.
Bei Kugelgelenken aus dem Stand der Technik kommt es jedoch vor, dass sich die Kontur der Lagerschale mit zunehmendem Gebrauch des Kugelgelenks von der komplementären Kontur des Gehäuses löst, so dass die Verdrehsicherung ausfallen kann.In ball joints from the prior art, it happens, however, that the contour of the bearing shell with increasing use of the ball joint of the complementary contour of the housing dissolves, so that the rotation can fail.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Verdrehsicherung gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach einer ersten Variante mit einem Kugelgelenk mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und nach einer zweiten Variante mit einem Kugelgelenk mit den Merkmalen nach Anspruch 11 gelöst.The object of the invention is therefore to provide a ball joint of the type mentioned, in which the rotation against the prior art is improved. According to the invention this object is achieved according to a first variant with a ball joint having the features of claim 1 and according to a second variant with a ball joint having the features of claim 11.
Gemäß der ersten Variante wird ein Kugelgelenk für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Pendelstütze eines Kraftfahrzeugs geschaffen, mit einem wenigstens einseitig offenen Gehäuse, in dessen Innenraum eine Lagerschale eingesetzt ist, die ihrerseits eine Gelenkkugel eines Kugelzapfens gleitbeweglich aufnimmt, wobei der Innenraum entlang seiner Innenmantelfläche Erhebungen aufweist, welche in die Lagerschale formschlüssig eingreifen. Dabei sind die Erhebungen als Dreieckstege ausgebildet.According to the first variant, a ball joint for a motor vehicle, in particular for a pendulum support of a motor vehicle is provided with a housing open at least on one side, in the interior of a bearing shell is used, which in turn receives a ball joint of a ball pin slidably receiving, wherein the interior along its inner circumferential surface elevations has, which engage positively in the bearing shell. The elevations are designed as triangular webs.
Bei der erfindungsgemäßen Lagerschale ist ein Verdrehen sicher verhindert, denn es hat sich gezeigt, dass ein Loswackeln der Schale vom Gehäuse nicht auftritt. Das erfindungsgemäße Kugelgelenk kann im Serienprozess kostengünstig hergestellt werden, wobei eine Verbesserung der Verdrehsicherung gegenüber dem Stand der Technik gegeben ist.In the bearing shell according to the invention twisting is reliably prevented, because it has been shown that a Los wobbling of the shell does not occur from the housing. The ball joint according to the invention can be produced inexpensively in the series process, wherein an improvement of the rotation against the prior art is given.
Die Dreieckstege können schräg zur Längsmittenachse, z. B. entlang einer Zick-Zack- Linie verlaufen. Vorzugsweise erstrecken sich die Dreieckstege aber parallel zur Längsmittenachse des Gehäuses, wodurch eine besonders einfache Montage des Kugelgelenks durch Eindrücken der Lagerschale in den Innenraum unter plastischer Verformung von deren Außenmantelfläche möglich ist.The triangular webs can be inclined to the longitudinal center axis, z. B. along a zig-zag line. Preferably, however, the triangular webs extend parallel to the longitudinal center axis of the housing, whereby a particularly simple installation of the ball joint by pressing the bearing shell into the interior under plastic deformation of the outer circumferential surface is possible.
Die Dreieckstege können sich nur über einen Teil der Länge der Innenmantelfläche des Gehäuses erstrecken, bevorzugt erstrecken sich die Dreieckstege aber über die
gesamte Länge der Innenmantelfläche des Gehäuses. Hierdurch können besonders große Momente zwischen Lagerschale und Gehäuse übertragen werden.The triangular webs can extend over only a part of the length of the inner lateral surface of the housing, but preferably the triangular webs extend over the entire length of the inner circumferential surface of the housing. As a result, particularly large moments between bearing shell and housing can be transferred.
Die Dreieckstege können im Querschnitt die Form eines schiefwinkligen Dreiecks aufweisen. Bevorzugt werden jedoch die Dreieckstege jeweils mit zwei gleichen Schenkelflächen gebildet, wobei die Winkelhalbierende des zwischen den beiden gleichen Schenkelflächen eingeschlossenen Winkels durch die Längsmittenachse des Lagers verläuft. Gemäß dieser Ausgestaltung ist gewährleistet, dass die Verdrehsicherung hinsichtlich beider um die Längsmittenachse möglichen Drehrichtungen gleichermaßen wirkt.The triangular webs may have the shape of a skewed triangle in cross section. Preferably, however, the triangular webs are each formed with two equal leg surfaces, wherein the bisector of the enclosed between the two same leg surfaces angle passes through the longitudinal center axis of the bearing. According to this embodiment, it is ensured that the anti-rotation device acts equally with respect to both possible directions of rotation about the longitudinal center axis.
Die radiale Höhe der Dreieckstege kann dem Einsatz und der Belastung des Kugelgelenks gemäß variiert werden. Eine besonders gute Verdrehsicherung ist aber erreicht worden, wenn die radiale Höhe der Dreieckstege gleich dem Produkt aus der Schalendicke der Lagerschale und der Streckdehnung des für die Lagerschale verwendeten Materials ist.The radial height of the triangular webs may be varied according to the use and loading of the ball joint. However, a particularly good anti-rotation has been achieved when the radial height of the triangular webs is equal to the product of the shell thickness of the bearing shell and the elongation at break of the material used for the bearing shell.
Bevorzugt ist von den beiden gleichen Schenkelflächen jedes Dreiecksteges ein rechter Winkel eingeschlossen. Ein größerer Öffnungswinkel könnte ein Abgleiten der Lagerschale von den Dreieckstegen fördern, wohingegen ein kleinerer Winkel die Kerbempfindlichkeit des Materials der Lagerschale erhöhen könnte. Dennoch sind natürlich andere Öffnungswinkel möglich, sofern Einsatz und Belastung des Kugelgelenks dies zulassen.Preferably, a right angle is included by the two same leg surfaces of each triangle bar. A larger opening angle could promote slippage of the bearing shell from the triangular webs, whereas a smaller angle could increase the notch sensitivity of the bearing shell material. Nevertheless, of course, other opening angles are possible, provided that use and load of the ball joint allow this.
Prinzipiell ist eine beliebige Anzahl nsteg von Dreieckstegen möglich, um die erfindungsgemäße Verdrehsicherung auszubilden. Es hat sich aber gezeigt, dass diese Anzahl nsteg optimal wird, wenn sie größer oder gleich dem geradzahlig aufgerundeten Quotienten aus dem maximal zu übertragendem Moment Mtmax und
dem Produkt aus der Fläche der Stege Asteg, der Scherfestigkeit σsmax des Lagerschalenmaterials und dem effektiven Lagerschalenradius r ist. Somit ergibt sich:In principle, any number of webs of triangular webs is possible in order to form the anti-twist device according to the invention. However, it has been shown that this number nsteg becomes optimal if it is greater than or equal to the even-rounded quotient of the maximum torque MTmax and the product of the area of the webs Asteg, the shear strength σsmax of the bearing shell material and the effective bearing shell radius r. This results in:
nsteg » Mtmax / ( Asteg * σSmax * T )nsteg »Mtmax / (Asteg * σSmax * T)
Dabei erstreckt sich der effektive Lagerschalenradius r ausgehend vom Kugelmittelpunkt bis zu einem Bereich zwischen dem Innenrand und dem Außenrand der Lagerschale, wobei der Radius bis zum Innenrand der Lagerschale mit rinnen und der Radius bis zum Außenrand der Lagerschale mit rAußen bezeichnet wird. Somit gilt für den effektiven Lagerschalenradius r folgende Beziehung:In this case, the effective bearing shell radius r extends from the ball center to a region between the inner edge and the outer edge of the bearing shell, wherein the radius is referred to the inner edge of the bearing shell with grooves and the radius to the outer edge of the bearing shell with rOußen. Thus, the following relationship applies to the effective bearing shell radius r:
rinnen ≤ V ≤ rAußen,troughs ≤ V ≤ r outside,
wobei der optimale Wert von r davon abhängig ist, bis zu welcher Tiefe die Dreieckstege in die Lagerschale eingreifen. Ein guter Wert für r hat sich ergeben, wenn r = rAußen gewählt wird.the optimum value of r being dependent on the depth to which the triangular webs engage in the bearing shell. A good value for r has been found when r = rAußen is chosen.
Bevorzugt ist die Lagerschale aus Kunststoff, insbesondere aus Polyoxymethylen hergestellt, wobei die Lagerschale unter plastischer Verformung ihrer Außenumfangsfläche in das Gehäuse eingebracht werden kann, sofern die Lagerschale vor der Montage noch nicht mit den Vertiefungen versehen ist, in welche die Dreiecksstege in zusammengebautem Zustand des Kugelgelenks eingreifen.Preferably, the bearing shell made of plastic, in particular made of polyoxymethylene, wherein the bearing shell can be introduced under plastic deformation of its outer peripheral surface in the housing, unless the bearing shell is not provided with the recesses before assembly, in which the triangular webs in the assembled state of the ball joint intervention.
Prinzipiell kann ein Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der Lagerschale und der Innenmantelfläche des Gehäuses vorhanden sein. Bevorzugt weist die Lager¬ schale aber ein geringes Übermaß hinsichtlich der Innenmantelfläche des Gehäuses
auf, so dass sie unter leichtem radialem Druck in dem Gehäuse sitzt. Hierdurch kann der Luftspalt vermieden und somit ein Eindringen von Schmutz verhindert werden.In principle, there may be a gap between the outer circumferential surface of the bearing shell and the inner lateral surface of the housing. However, the bearing shell preferably has a slight oversize with regard to the inner circumferential surface of the housing so that it sits under slight radial pressure in the housing. As a result, the air gap can be avoided and thus the penetration of dirt can be prevented.
Gemäß der zweiten Variante der Erfindung wird ein Kugelgelenk für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Pendelstütze eines Kraftfahrzeugs geschaffen, mit einem wenigstens einseitig offenen Gehäuse, in dessen Innenraum eine Lagerschale eingesetzt ist, die ihrerseits eine Gelenkkugel eines Kugelzapfens gleitbeweglich aufnimmt, wobei der Innenraum entlang seiner Innenmantelfläche Vertiefungen aufweist, in welche die Lagerschale formschlüssig eingreift. Die Vertiefungen sind dabei als Hinterschnitte ausgebildet.According to the second variant of the invention, a ball joint for a motor vehicle, in particular for a pendulum support of a motor vehicle is provided, with a housing open at least on one side, in the interior of a bearing shell is inserted, which in turn receives a ball joint of a ball pin slidably, the interior along its Inner circumferential surface has recesses into which the bearing shell engages positively. The depressions are formed as undercuts.
Auch nach dieser Variante ist ein Loswackeln der Lagerschale vom Gehäuse verhindert, wodurch eine besonders gute und dauerhafte Verdrehsicherung ausgebildet ist. Wie bei der ersten Variante lässt sich das Kugelgelenk nach der zweiten Variante kostengünstig in einem Serienprozess herstellen.Even after this variant, a Los wobbling of the bearing shell is prevented by the housing, whereby a particularly good and durable rotation is formed. As in the first variant, the ball joint according to the second variant can be produced inexpensively in a series process.
Die Hinterschnitte können schräg zur Längsmittenachse, z. B. entlang einer Zick- Zack- Linie verlaufen. Vorzugsweise erstrecken sich die Hinterschnitte aber parallel zur Längsmittenachse des Gehäuses, wodurch eine besonders einfache Montage des Kugelgelenks möglich ist.The undercuts can be oblique to the longitudinal center axis, z. B. along a zigzag line. Preferably, however, the undercuts extend parallel to the longitudinal center axis of the housing, whereby a particularly simple mounting of the ball joint is possible.
Prinzipiell können sich die Vertiefungen über die gesamte Länge der Innenmantelfläche des Gehäuses erstrecken. Eine ausreichende Verdrehsicherung stellt sich aber schon ein, wenn sich die zu einer Stirnseite des Gehäuses hin offenen Vertiefungen nur über einen Teil der Länge der Innenmantelfläche erstrecken. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vertiefungen hinsichtlich eines Längsschnitts des Gehäuses ein rechteckiges oder dreieckiges Profil aufweisen.
Die Lagerschale ist bevorzugt aus Kunststoff, insbesondere aus Polyoxymethylen hergestellt, wobei die Lageschale durch Ultraschallverformung in die Vertiefung eingeformt werden kann.In principle, the depressions can extend over the entire length of the inner lateral surface of the housing. However, a sufficient security against rotation already arises when the recesses open towards an end face of the housing extend only over part of the length of the inner circumferential surface. It has proved to be advantageous if the recesses with respect to a longitudinal section of the housing have a rectangular or triangular profile. The bearing shell is preferably made of plastic, in particular of polyoxymethylene, wherein the bearing shell can be formed by ultrasonic deformation into the recess.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention will be described below with reference to preferred embodiments with reference to the drawing. In the drawing show:
Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelgelenks im teilmontierten Zustand;1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the ball joint according to the invention in the partially assembled state.
Fig. 2: einen Längsschnitt der Ausführungsform nach Fig. 1 im fertig montierten Zustand;FIG. 2 shows a longitudinal section of the embodiment according to FIG. 1 in the fully assembled state; FIG.
Fig. 3: einen Querschnitt des Gehäuses nach der ersten Ausführungsform gemäß der ersten Variante der Erfindung;3 shows a cross section of the housing according to the first embodiment according to the first variant of the invention;
Fig. 4: den Querschnitt eines Dreiecksteges nach Fig. 3;4 shows the cross section of a triangular web according to FIG. 3;
Fig. 5: den Längsschnitt des Gehäuses nach Fig. 3 entlang der Schnittfläche A-A';5 shows the longitudinal section of the housing according to FIG. 3 along the sectional area A-A ';
Fig. 6: den Querschnitt des Gehäuses nach Fig. 3 mit eingesetztem Kalibierwerkzeug;FIG. 6 shows the cross section of the housing according to FIG. 3 with inserted calibration tool; FIG.
Fig. 7: den Querschnitt eines Gehäuses nach einer zweiten Ausführungsform gemäß der zweiten Variante der Erfindung;7 shows the cross section of a housing according to a second embodiment according to the second variant of the invention;
Fig. 8: die vergrößerte Darstellung eines Hinterschnitts nach Fig. 7 mit einem darin eingreifenden Vorsprung der Lageschale und
Fig. 9: einen Längsschnitt durch das Gehäuse nach Fig. 7 entlang der Schnittfläche B-B', wobei zwei Untervarianten für das Profil des Hinterschnitts dargestellt sind.Fig. 8: the enlarged view of an undercut of FIG. 7 with an engaging projection of the bearing shell and 9 shows a longitudinal section through the housing according to FIG. 7 along the sectional surface B-B ', wherein two sub-variants for the profile of the undercut are shown.
Gemäß Fig. 1 ist in ein ringförmiges Gehäuse 1 eine Lagerschale 2 eingesetzt, in welcher ein einen Zapfen 3 und eine Gelenkkugel 4 aufweisender Kugelzapfen 5 gleitbeweglich gelagert ist. Dabei erstreckt sich der Kugelzapfen 5 durch eine in der Lagerschale 2 vorgesehene Öffnung 6 aus dem Kugelgelenk heraus und kann um die Längsmittenachse 7 des Kugelgelenks gedreht sowie quer zu dieser um einen Schwenkpunkt in der Gelenkkugel 4 geschwenkt werden. Im Bereich der Öffnung 6 liegt die Lagerschale 2 über eine Außenschulter 8 an einer Stirnseite des Gehäuses 1 an, wohingegen an dem der Außenschulter 8 abgewandten Ende der Lagerschale 2 ein Ringbund 9 aus dem Gehäuse 1 herausragt.1, a bearing shell 2 is used in an annular housing 1, in which a pin 3 and a ball joint 4 having ball pin 5 is slidably mounted. In this case, the ball pin 5 extends through an opening provided in the bearing shell 2 opening 6 out of the ball joint and can be rotated about the longitudinal center axis 7 of the ball joint and pivoted transversely to this about a pivot point in the ball joint 4. In the region of the opening 6, the bearing shell 2 rests against an end face of the housing 1 via an outer shoulder 8, whereas an annular collar 9 protrudes from the housing 1 at the end of the bearing shell 2 facing away from the outer shoulder 8.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Ringbund 9 zur axialen Fixierung der Lagerschale 2 im Gehäuse 1 durch Materialverformung radial nach außen umgelegt worden ist, wobei das Umlegen bevorzugt unter Anwendung des Verfahrens der Ultraschallverformung durchgeführt wird. Das Kugelgelenk gemäß dieser Ausführungsform ist zur Übertragung eines maximalen Moments Mtmax zwischen Gehäuse 1 und Lagerschale 2 von 15 Nm ausgelegt, wobei die aus POM hergestellte Lagerschale eine Schalendicke Sd von 1,5 mm und eine Streckdehung εs von ca. 10% aufweist. Eine andere Ausführungsform kann aber auch zur Übertragung eines maximalen Moments Mtmax zwischen Gehäuse 1 und Lagerschale 2 von 20 Nm ausgelegt sein.From Fig. 2 it can be seen that the annular collar 9 has been allocated for axially fixing the bearing shell 2 in the housing 1 by material deformation radially outward, wherein the folding is preferably carried out using the method of ultrasonic deformation. The ball and socket joint according to this embodiment is designed to transmit a maximum torque Mtmax between housing 1 and bearing shell 2 of 15 Nm, wherein the bearing shell made of POM has a shell thickness Sd of 1.5 mm and an elastic elongation εs of approximately 10%. Another embodiment may also be designed to transmit a maximum torque Mtmax between the housing 1 and bearing shell 2 of 20 Nm.
Das Gehäuse 1 ist einstückig mit einem ersten Kraftfahrzeugteil 10 ausgebildet, wobei am Zapfen 3 ein Gewindebereich 11 zum Befestigen eines zweiten
Kraftfahrzeugteils vorgesehen ist. Um ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Innere des Kugelgelenks zu verhindern, ist zwischen dem Kugelzapfen 5 und der Lager schale 2 eine Dichtung 12 aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere aus Gummi vorgesehen, wobei diese Dichtung 12 aber auch zwischen dem Kugelzapfen 5 und dem Gehäuse 1 angeordnet werden kann.The housing 1 is formed integrally with a first motor vehicle part 10, wherein the pin 3, a threaded portion 11 for securing a second Motor vehicle part is provided. To prevent ingress of dirt and moisture into the interior of the ball joint, between the ball stud 5 and the bearing shell 2, a seal 12 made of an elastic material, in particular made of rubber, said seal 12 but also between the ball stud 5 and the Housing 1 can be arranged.
In Fig. 3 sind die gemäß der ersten Variante der Erfindung vorgesehenen Dreieckstege 13 dargestellt, die an der Innenmantelfläche des Gehäuses 1 ausgebildet sind. Die Dreieckstege 13 erstrecken sich parallel zur Längsmittenachse 7 über die gesamte Länge Ig des Gehäuses 1 (siehe Fig. 1 und 5), welche gemäß dieser Ausführungsform 10 mm beträgt.In Fig. 3 the provided according to the first variant of the invention triangular webs 13 are shown, which are formed on the inner circumferential surface of the housing 1. The triangular webs 13 extend parallel to the longitudinal center axis 7 over the entire length Ig of the housing 1 (see FIGS. 1 and 5), which according to this embodiment is 10 mm.
Der Querschnitt eines Dreieckstegs 13 ist in vergrößerter Darstellung aus Fig. 4 ersichtlich, wobei zwischen den beiden gleichen Schenkelflächen 14 und 15 des Dreieckstegs 13 ein Winkel α mit α = 90° eingeschlossen ist. Die Winkelhalbierende 16 des Winkels α verläuft durch die Mittenlängsachse 7 des Kugelgelenks, wobei der Dreiecksteg 13 eine radiale Höhe hd von 0,15 mm aufweist, welche sich aus dem Produkt von Schalendicke Sd (1,5 mm] und Streckdehnung εs (10%) ergibt.The cross section of a triangular web 13 is shown in an enlarged view of FIG. 4, wherein between the two same leg surfaces 14 and 15 of the triangular web 13 an angle α with α = 90 ° is included. The bisector 16 of the angle α extends through the central longitudinal axis 7 of the ball joint, wherein the triangular web 13 has a radial height hd of 0.15 mm, which consists of the product of shell thickness Sd (1.5 mm] and yield strain εs (10%) results.
Regelmäßig muss das Kugelgelenkgehäuse 1 nach seiner Herstellung kalibriert werden, das heißt, auf den richtigen Durchmesser erweitert werden. Hierfür wird ein aus Fig. 6 ersichtliches und aus mehreren Segmenten 17 zusammengesetztes Kalibierwerkzeug 18 verwendet. Das Kalibierwerkzeug 18 weist in seiner Mitte eine durchgehende Bohrung 19 auf, durch welche ein konischer Dorn (nicht dargestellt) zum radialen Auseinanderdrücken der Segmente 17 getrieben werden kann. Dabei besteht allerdings die Gefahr, dass die Dreieckstege 13 zerstört werden können. Aus diesem Grund kann das Kalibierwerkzeug 18 derart ausgebildet werden, dass es die Innenmantelfläche des Gehäuses 1 nur an bestimmten Stellen berührt, so dass nur
an diesen Stellen verlaufende Dreieckstege 13 zerstört werden können. Gemäß Fig. 6 berührt das Kalibrierwerkzeug 18 die Innenmantelfläche des Gehäuses 1 an acht Stellen, so dass auch nur acht der hier vorhandenen sechzehn Dreieckstege 13 beim Kalibrieren zerstört werden können. Für den Fall, dass im kalibrierten Gehäuse 1 sechzehn Dreieckstege vorhanden sein sollen, müssen demnach sicherheitshalber vierundzwanzig Dreieckstege 13 vor dem Kalibrieren im Gehäuse 1 ausgebildet werden.Regularly, the ball joint housing 1 must be calibrated after its manufacture, that is, be extended to the correct diameter. For this purpose, a calibration tool 18 shown in FIG. 6 and composed of a plurality of segments 17 is used. The calibration tool 18 has at its center a through hole 19, through which a conical mandrel (not shown) can be driven for radially pushing apart the segments 17. However, there is the danger that the triangular webs 13 can be destroyed. For this reason, the calibration tool 18 can be formed such that it touches the inner circumferential surface of the housing 1 only in certain places, so that only At these points extending triangular webs 13 can be destroyed. According to FIG. 6, the calibration tool 18 touches the inner lateral surface of the housing 1 at eight points, so that only eight of the sixteen triangular webs 13 present here can be destroyed during calibration. In the event that sixteen triangular webs are to be present in the calibrated housing 1, therefore, for safety reasons, twenty-four triangular webs 13 must be formed in the housing 1 before being calibrated.
Selbstverständlich können die Anzahl der Dreieckstege 13 und die Anzahl der Anlagestellen des Kalibrierwerkzeugs 18 am Gehäuse 1 variiert werden. Optimal sind hier aber sechzehn Dreieckstege nach dem Kalibrieren bei einem effektiven Lagerschalenradius von r = 9,5 mm.Of course, the number of triangular webs 13 and the number of contact points of the calibration tool 18 on the housing 1 can be varied. However, sixteen triangular webs are ideal after calibration at an effective bearing shell radius of r = 9.5 mm.
Im Anschluss an das Kalibrieren wird die mit einem geringen Übermaß hinsichtlich der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 ausgebildete Lagerschale 2 in das Gehäuse 1 eingebracht, so dass sich die Dreieckstege 13 unter plastischer Verformung der Außenumfangsfläche der Lagerschale 2 in diese eingraben. Hierdurch wird eine besonders wirksame Verdrehsicherung der Lagerschale 2 gegenüber dem Gehäuse 1 ausgebildet, wobei wegen eines geringen Übermaßes der Lagerschale 2 vor der Montage ferner ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Bereich zwischen Lagerschale 2 und Kugelgelenkgehäuse 1 verhindert ist.Following the calibration, the bearing shell 2 formed with a slight oversize with respect to the inner circumferential surface of the housing 1 is introduced into the housing 1, so that the triangular webs 13 dig into the housing shell 2 with plastic deformation of the outer circumferential surface. In this way, a particularly effective anti-rotation of the bearing shell 2 relative to the housing 1 is formed, which also prevents penetration of dirt and moisture in the area between the bearing shell 2 and ball joint housing 1 due to a small oversize of the bearing shell 2 before mounting.
Aus Fig. 7 ist ein Querschnitt eines Gehäuses 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der zweiten Variante der Erfindung ersichtlich, wobei für gleiche oder ähnliche Merkmale dieselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform verwendet werden. Ferner entspricht auch die zweite Ausführungsform einem Kugelgelenk gemäß den Fig. 1 und 2, wobei allerdings entlang der Innenmantelfläche des Gehäuses 1 keine Dreieckstege sondern
insgesamt sechzehn sich parallel zur Längsmittenachse 7 erstreckende Hinterschnitte 20 vorgesehen sind, in welche die Lagerschale 2 zum Ausbilden der Verdrehsicherung eingreift.From Fig. 7 is a cross section of a housing 1 according to a second embodiment according to the second variant of the invention can be seen, for the same or similar features the same reference numerals as in the first embodiment are used. Furthermore, the second embodiment also corresponds to a ball joint according to FIGS. 1 and 2, wherein, however, along the inner circumferential surface of the housing 1 no triangular webs a total of sixteen extending parallel to the longitudinal center axis 7 extending undercuts 20 are provided, in which the bearing shell 2 engages to form the anti-rotation.
Eine vergrößerte Ansicht eines derartigen Hinterschnittes 20 ist aus Fig. 8 ersichtlich, wobei die Lagerschale 2 mit einem Vorsprung 21 in diesen Hinterschnitt 20 eingreift. Die Hinterschnitte 20 sind zu einer Stirnseite des Gehäuses 1 hin offen und erstrecken sich nicht über die gesamte Länge Ig der Innenmantelfläche des Gehäuse 1, sondern nur über eine Teillänge It, was in Fig. 9 dargestellt ist. Die Verdrehsicherung zwischen Lagerschale 2 und Gehäuse 1 wird nun derart ausgebildet, dass der im teilmontierten Zustand aus dem Gehäuse 1 herausragende Ringbund 9 der Lagerschale 2 über ein Umformverfahren radial nach außen umgelegt und dabei gleichzeitig in die Hinterschnitte 20 eingeformt wird. Insbesondere wird dafür ein Ultraschallumformverfahren verwendet, wobei das Material der Lagerschale 2 erwärmt wird. Nach dem Umformen kommt es während des Abkühlens des Lagerschalenmaterials zu einer sogenannten Mate riaisch Windung, welche dazu führt, dass sich die in die Hinterschnitte 20 eingeformten Vorsprünge 21 der Lagerschale 2 radial nach innen gegen die Seitenwände 22 und 23 der Hinterschnitte 20 ziehen, wodurch eine dauerhaft gute Verdrehsicherung der Lagerschale 2 gegenüber dem Gehäuse 1 ausgebildet wird.An enlarged view of such an undercut 20 is shown in FIG. 8, wherein the bearing shell 2 engages with a projection 21 in this undercut 20. The undercuts 20 are open towards an end face of the housing 1 and do not extend over the entire length Ig of the inner circumferential surface of the housing 1, but only over a partial length It, which is shown in Fig. 9. The rotation between the bearing shell 2 and housing 1 is now formed such that the projecting in the partially assembled state from the housing 1 annular collar 9 of the bearing shell 2 is folded over a forming process radially outwards and simultaneously formed in the undercuts 20. In particular, an ultrasonic forming method is used for this, wherein the material of the bearing shell 2 is heated. After forming, it comes during the cooling of the bearing shell material to a so-called Mate riaisch winding, which causes the molded into the undercuts 20 projections 21 of the bearing shell 2 pull radially inwardly against the side walls 22 and 23 of the undercuts 20, whereby a permanently good rotation of the bearing shell 2 relative to the housing 1 is formed.
Wie in Fig. 9 schematisch dargestellt, können dabei die Hinterschnitte 20 hinsichtlich eines Längsschnitts des Gehäuses (1) entlang der aus Fig. 7 ersichtlichen Schnittfläche B-B' ein rechteckiges Profil (24) oder ein dreieckiges Profil (25) aufweisen.
Obwohl gemäß dieser Ausführungsform nur sechzehn Hinterschnitte 20 dargestellt sind, hat sich eine besonders gute Verdrehsicherung bei der Ausbildung von vierundzwanzig Hinterschnitten ergeben.As shown schematically in FIG. 9, the undercuts 20 may have a rectangular profile (24) or a triangular profile (25) with respect to a longitudinal section of the housing (1) along the sectional area BB 'shown in FIG. Although only sixteen undercuts 20 are shown according to this embodiment, a particularly good anti-rotation has resulted in the formation of twenty-four undercuts.
Analog zur ersten Variante kann auch nach der zweiten Variante der Erfindung die Lagerschale 2 vor der Montage mit einem geringen Übermaß hinsichtlich der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 ausgebildet sein, so dass ein Eindringen von Schmutz und Wasser in den Bereich zwischen Lagerschale 2 und Gehäuse 1 verhindert werden kann.Analogous to the first variant, according to the second variant of the invention, the bearing shell 2 may be formed with a slight excess in terms of the inner peripheral surface of the housing 1 prior to assembly, so that dirt and water can be prevented from penetrating into the region between the bearing shell 2 and the housing 1 can.
Beide Varianten der Erfindung verhindern ein sogenanntes Loswackeln der Lagerschale 2 vom Gehäuse l. Bei der ersten Variante kann die Lager schale in das Innere des Gehäuses 1 unter plastischer Verformung ihrer Außenumfangsfläche eingebracht werden. Da diese Verformung ohne besondere Materialerwärmung erfolgen kann, ist eine Schwindung des Lagerschalenmaterials vermeidbar, welche ein Loswackeln der Lagerschale 2 begünstigen könnte. Ferner ist kein Übermaß des Außendurchmessers der Lagerschale 2 gegenüber dem Innendurchmesser des Gehäuses 1 erforderlich. Ein geringes Übermaß kann aber vorteilhaft sein, um einen Dichtungseffekt zwischen Lagerschale 2 und Gehäuse 1 zu erzielen. Deshalb kann die Lagerschale 2 ohne oder mit nur sehr geringer radialer Vorspannung in das Gehäuse 1 eingebracht werden, so dass die unerwünschten Wirkungen einer großen radialen Vorspannung vermeidbar sind, welche die Reibmomente des Kugelzapfens in der Lagerschale negativ beeinflussen können. Ferner ist eine solche große radiale Vorspannung aufgrund des Verhaltens des Kunststoffes zeitabhängig, so dass sich allein aufgrund der hohen Vorspannung eine Zeitabhängigkeit der Reibmomente des Kugelzapfens einstellen kann. Auch dieser negative Effekt kann mit dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk vermieden werden. Bei der zweiten Variante ziehen sich die Vorsprünge 21 der Lagerschale 2 aufgrund der Schwindung des
Lagerschalenmaterials nach dem Umformen fest in die Hinterschnitte 20 hinein, so dass der Effekt der Schwindung hier nicht zum Verschlechtern sondern zum Verbessern der Verdrehsicherung beiträgt.
Both variants of the invention prevent so-called loose-rolling of the bearing shell 2 from the housing 1. In the first variant, the bearing shell can be introduced into the interior of the housing 1 under plastic deformation of its outer peripheral surface. Since this deformation can take place without particular material heating, a shrinkage of the bearing shell material is avoidable, which could favor a loose shaking of the bearing shell 2. Furthermore, no oversize of the outer diameter of the bearing shell 2 relative to the inner diameter of the housing 1 is required. However, a slight oversize can be advantageous in order to achieve a sealing effect between the bearing shell 2 and the housing 1. Therefore, the bearing shell 2 can be introduced without or with only a very small radial bias in the housing 1, so that the undesirable effects of a large radial bias can be avoided, which can adversely affect the friction moments of the ball stud in the bearing shell. Furthermore, such a large radial bias due to the behavior of the plastic is time-dependent, so that a time dependence of the friction moments of the ball stud can be adjusted solely due to the high bias. This negative effect can be avoided with the ball joint according to the invention. In the second variant, the projections 21 of the bearing shell 2 pull due to the shrinkage of the Bearing material after forming firmly into the undercuts 20, so that the effect of shrinkage does not contribute to deterioration but to improve the anti-rotation.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Gehäusecasing
Lagerschalebearing shell
Zapfenspigot
Gelenkkugeljoint ball
Kugelzapfenball pin
Öffnung in der LagerschaleOpening in the bearing shell
LängsmittenachseLongitudinal central axis
Außenschulterouter shoulder
Ringbund erstes KraftfahrzeugteilRing collar first motor vehicle part
Gewindethread
Dichtungsbalgbellows
Dreiecksteg erste Schenkelfläche des Dreieckstegs zweite Schenkelfläche des DreieckstegsTriangular web first leg surface of the triangular web second leg surface of the triangular web
Winkelhalbierendebisecting
Segmente des KalibrierwerkzeugsSegments of the calibration tool
Kalibrierwerkzeugcalibration
Bohrung in KalibrierwerkzeugBore in calibration tool
Hinterschnittundercut
Vorsprung der Lagerschale erste Seitenwand des Hinterschnitts zweite Seitenwand des Hinterschnitts rechteckiges Profil dreieckiges Profil
Ig Länge des Gehäuses hd radiale Höhe der DreieckstegeProjection of the bearing shell first side wall of the undercut second side wall of the undercut rectangular profile triangular profile Ig length of the housing hd radial height of the triangle webs
Sd Dicke der Lagerschale r effektiver Lagerschalenradius α WinkelSd thickness of the bearing shell r effective bearing shell radius α angle
It Länge des Hinterschnitts (Teillänge)
It length of the undercut (partial length)