EP3529507A1 - Sleeve joint, in particular for a vehicle - Google Patents

Sleeve joint, in particular for a vehicle

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EP3529507A1
EP3529507A1 EP17780320.2A EP17780320A EP3529507A1 EP 3529507 A1 EP3529507 A1 EP 3529507A1 EP 17780320 A EP17780320 A EP 17780320A EP 3529507 A1 EP3529507 A1 EP 3529507A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
outer sleeve
sleeve
ball
joint according
sleeve joint
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17780320.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Manfred Sieve
Jan Pabst
Volker Grube
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 Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3529507A1 publication Critical patent/EP3529507A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16C11/04—Pivotal connections
    • F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • F16C11/0614—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part of the joint being open on two sides
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    • F16C2326/24—Steering systems, e.g. steering rods or columns

Definitions

  • the invention relates to a sleeve joint according to the preamble of patent claim 1.
  • a sleeve joint which has an inner ball sleeve and an outer sleeve. Between the two sleeve elements a spherical shell for the ball sleeve is arranged. An inner sleeve supports the ball cup over the outer sleeve. For axial securing of the components located in the outer sleeve are end-side locking rings, which are clamped over a respective end-side curl of the outer sleeve against the inner sleeve.
  • the object of the present invention is to develop a sleeve joint with regard to the optimization of the manufacturing process.
  • the ball shell extends radially up to an inner wall of the outer sleeve, so that the ball shell is supported directly on the outer sleeve.
  • the great advantage of the invention is that the number of necessary parts is drastically reduced compared to the cited prior art.
  • the outer sleeve has a radially inwardly facing edge, which forms a positive connection with the spherical shell. This positive connection prevents sideways emigration of the ball shell from the outer sleeve.
  • the ball shell extends axially over the outer sleeve and has a receiving groove for a sealing bellows. This eliminates another component that was previously necessary for the attachment of the sealing bellows.
  • At least one inner lateral surface of the angled edge is covered by the spherical shell.
  • faces are formed in a surface coating by means of paint or z.
  • galvanizing defects which are now no longer exposed to environmental influences.
  • an angle enclosed by an inner wall of the outer sleeve and the angled edge is less than or equal to 90 °.
  • the inner ball joint body has a receiving groove for the sealing bellows, wherein the maximum diameter of the groove profile is smaller than the smallest diameter of the spherical shell. A device slider can thereby be guided past the receiving groove in the direction of the ball socket.
  • the outer sleeve may have a form-fitting profile in the direction of the spherical shell in order to prevent a rotational relative movement between the spherical shell and the outer sleeve.
  • the form-locking profile is formed by at least one at least segment-like bead.
  • the bead can of course be circular and extend over the entire circumference of the outer sleeve.
  • the inner diameter of the outer sleeve in the region of the angled edge is at least as large as the maximum diameter of the ball joint body.
  • the ball joint body can be inserted into a finished outer sleeve to continue the further assembly.
  • the spherical shell is preferably made of a fiber-reinforced plastic.
  • the fiber content increases the strength of the spherical shell. Initial tests have shown that with a fiber content of about 30%, a good compromise between strength and sliding properties can be achieved.
  • the spherical shell may consist of ball-reinforced plastic.
  • the fiber In principle, it would be possible for the fiber to consist of a vitreous material. However, for optimized frictional behavior, carbon fiber fibers have provided better results.
  • the outer sleeve has a connection opening for the supply of liquid plastic.
  • the connection opening is not an optical flaw, since the outer sleeve is pressed in most applications in a carrier component, so that thus the connection opening is covered.
  • the ball joint body is inserted into the outer sleeve and held defined in an injection mold, wherein the ball shell is produced by supplying a sprayable plastic compound, which fills a clearance between the ball joint body and the outer sleeve.
  • the ball shell is thus not manufactured as a rigid component, but only by injection molding in a device in which the outer sleeve and the ball joint body are already fixed, generated.
  • the plastic mass is injected via the connection opening in the free space. This variant makes low demands on the spray device.
  • the plastic mass is injected via an annular gap between the outer sleeve and the ball joint body. This simplifies the outer sleeve.
  • the entire end face of the ball socket can serve as an injection opening cross-section, so that the plastic volume can be introduced into the device in a very short working cycle time.
  • the angled edge of the outer sleeve is formed before the injection process of the plastic material.
  • the outer sleeve can be completely finished and supplied to the further manufacturing process.
  • FIG. 5 shows a view of the sleeve joint according to FIG. 1,
  • Fig. 9 is an outer sleeve with two circumferential grooves.
  • the ball joint body 5 penetrates the outer sleeve 3 on both sides, so that the ball profile is limited in cross-section only on a ball portion 7.
  • the ball joint body 5 is designed as a sleeve, however, a solid component can equally be used.
  • a spherical shell made of a plastic material is arranged between the ball joint body 5 and the outer sleeve 3.
  • the ball socket 9 sits on the one hand directly on the ball joint body 5 and on the other hand directly to an inner wall 11 of the outer sleeve 3, so that the ball socket 9 is also supported directly on the outer sleeve 3.
  • the plastic material is fiber-reinforced, preferably with glass fibers or carbon fibers.
  • the plastic material may be reinforced by glass beads.
  • the outer sleeve shown as an individual part in FIGS. 2 and 3, has an edge 13 which is angled radially inwardly at the end thereof; 15.
  • One of the inner wall 11 of the outer sleeve 3 and the angled edge 13; 15 included angle ⁇ should preferably be less than or equal to 90 °. (see Fig. 3).
  • a connection opening 19 for the supply of liquid plastic can be seen.
  • the outer sleeve is prefabricated as a separate component and fed to the further manufacturing process.
  • the inner diameter of the outer sleeve 3 in the region of the angled edge 13; 15 is at least as large as the maximum diameter of the ball joint body 5, in particular of the ball portion 7. This makes it possible that the ball joint body 5 is inserted into the outer sleeve 3, even if the edge 13; 15 is already completed on the outer sleeve 3.
  • FIG. 4 shows an intermediate mounting state in which the ball joint body 5 is inserted inside the outer sleeve 3, but the ball socket 9 has not yet been produced. In the intermediate assembly state of FIG. 4, the still unfinished assembly is inserted defined in an injection mold 21.
  • the ball shell 9 there is a free space 23 for the ball shell 9 to be produced by means of a spraying process, with a sprayable plastic mass filling this clearance 23 in accordance with the shape of the injection tool 21.
  • the plastic compound can be injected via the connection opening 19 in the outer sleeve 3 or via an annular gap 25 between the outer sleeve 3 and the ball joint body 5.
  • the inherent elasticity of the spherical shell 9 can be determined via various process parameters, such as, for example, holding pressure and / or injection pressure of the plastic mass.
  • the radially inwardly facing edge 13; 15 each a positive connection 27; 29 with the spherical shell 9. It can also be an inner circumferential surface and even a top surface 31 of the angled edge 13; 15 are covered by the plastic mass of the spherical shell and thus protect a particularly corrosion-critical area, (see Fig. 2 and 3).
  • Figure 5 discloses a receiving groove 33 in the ball joint body 5 for a sealing bellows, not shown, which is intended to cover the free area of the ball joint body 5, so that no dirt in the contact area between the ball socket 9 and the ball joint body 5 can penetrate.
  • a slide 35 see Fig. 1
  • the ball socket 9 extends axially over the outer sleeve 3 and has a receiving groove 37 for the sealing bellows.
  • a maximum diameter of the receiving groove 33 is made smaller than the smallest diameter of the spherical shell 9 outside of said contact surface. Consequently, a comparatively simple tool structure can be provided in order to also carry out more extensive geometries.
  • the sleeve joint 1 is tempered for a few minutes or even over a relatively long period of time between 40 ° C and 80 ° C. As a result, the entire component can set, which can significantly improve the friction behavior of the sleeve joint 1.
  • the figures 6 and 7 a further development of the outer sleeve 3 is still to be presented, which show a form-fitting profile 39 in the execution of at least one at least segment-like bead.
  • the basic shape of the outer sleeve 3 is identical to the embodiment of Figures 1 to 5.
  • the beads 39 are to ensure that no rotational relative movement between the outer sleeve 3 and the spherical shell 9 occurs under any circumstances. Furthermore, by the sleeve joint 1 and higher axial forces can be taken. You can provide circular beads, but also arcuate beads. The illustration is only to be understood as an example.
  • the ball joint 1 After the ball joint 1 has been removed from the injection mold 21, it is possible, as already described, to perform a post-heating operation. However, the sleeve joint can already fulfill its basic function and requires no post-processing. Finally, the sealing bellows in the grooves 33; 37 of the ball socket 9 and the ball joint body 5 is placed.
  • outer sleeve 3 shows further possible variants of the outer sleeve 3 in each case in a sectional view and in a lateral plan view.
  • the outer sleeve 3 is provided with a groove 41 running in the central region ("equatorial region").
  • the circumferential groove 41 separates the outer sleeve 3 into two equally large regions.
  • the outer sleeve 3 is provided with two circumferential grooves 43, 45.
  • the circumferential grooves 43, 45 are spaced from one another and are each equally spaced from a central region ("equatorial region") of the outer sleeve 3 (symmetrical with respect to the equatorial region)., As indicated by dimensioning in the side elevational view, is between the grooves 43, 45 lying equatorial region has an outer diameter D2, which is smaller than the respective outer diameter D1 of lying outside the equatorial edge regions of the outer sleeve.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

A sleeve joint (1), in particular for a vehicle, comprising an outer sleeve (3) which receives, and secures in an axial direction, a ball socket (9) composed of a plastics material for an inner ball joint body (5), wherein the ball socket extends radially as far as an inner wall (11) of the outer sleeve, such that the ball socket is supported directly on the outer sleeve.

Description

Hülsengelenk, insbesondere für ein Fahrzeug  Sleeve joint, especially for a vehicle
Die Erfindung betrifft ein Hülsengelenk gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. The invention relates to a sleeve joint according to the preamble of patent claim 1.
Aus der DE 10 2012 207 527 A1 ist ein Hülsengelenk bekannt, das eine innere Kugelhülse und eine Außenhülse aufweist. Zwischen den beiden Hülsenelementen ist eine Kugelschale für die Kugelhülse angeordnet. Eine Innenhülse stützt die Kugelschale über die Außenhülse ab. Zur axialen Sicherung der in der Außenhülse befindlichen Bauteile dienen endseitige Verschlussringe, die über jeweils eine stirnseitige Verrollung der Außenhülse gegen die Innenhülse verspannt sind. From DE 10 2012 207 527 A1 discloses a sleeve joint is known which has an inner ball sleeve and an outer sleeve. Between the two sleeve elements a spherical shell for the ball sleeve is arranged. An inner sleeve supports the ball cup over the outer sleeve. For axial securing of the components located in the outer sleeve are end-side locking rings, which are clamped over a respective end-side curl of the outer sleeve against the inner sleeve.
Alle genannten Bauteile werden als Einzelteile dem Fertigungsprozess zugeführt, der durch die Verrollung abgeschlossen wird. Über die axiale Vorspannung der Verschlussringe kann das Reibmoment zwischen der Kugelhülse und der Kugelschale eingestellt werden. All components mentioned are supplied as individual parts of the manufacturing process, which is completed by the roll. About the axial bias of the locking rings, the friction between the ball sleeve and the ball shell can be adjusted.
Der Vorteil eines derartigen Hülsengelenks besteht darin, das Bauteile, die einen Fehler aufweisen, z. B. eine abweichende Reibung, durch Aufstechen der Außenhülse wieder zerlegbar ist. Nachteilig ist jedoch die Teileanzahl und der damit verbundene Montageaufwand. The advantage of such a sleeve joint is that the components that have an error, for. B. a different friction, is again dismantled by piercing the outer sleeve. However, a disadvantage is the number of parts and the associated assembly costs.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Hülsengelenk hinsichtlich der Optimierung des Fertigungsprozesses weiterzubilden. The object of the present invention is to develop a sleeve joint with regard to the optimization of the manufacturing process.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, sich die Kugelschale radial bis zu einer Innenwandung der Außenhülse erstreckt, so dass sich die Kugelschale direkt an der Außenhülse abstützt. The object is achieved, the ball shell extends radially up to an inner wall of the outer sleeve, so that the ball shell is supported directly on the outer sleeve.
Der große Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich die Anzahl der notwendigen Teile im Vergleich zum aufgezeigten Stand der Technik drastisch verringert. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Außenhülse einen nach radial innen weisenden Rand auf, der mit der Kugelschale eine Formschlussverbindung bildet. Diese Formschlussverbindung verhindert ein seitliches Auswandern der Kugelschale aus der Außenhülse. The great advantage of the invention is that the number of necessary parts is drastically reduced compared to the cited prior art. In a further advantageous embodiment, the outer sleeve has a radially inwardly facing edge, which forms a positive connection with the spherical shell. This positive connection prevents sideways emigration of the ball shell from the outer sleeve.
Gemäß einem weiteren Unteranspruch ist vorgesehen, dass sich die Kugelschale axial über die Außenhülse erstreckt und eine Aufnahmenut für einen Dichtungsbalg aufweist. Damit entfällt noch ein weiteres Bauteil, das bisher für die Befestigung des Dichtungsbalgs notwendig war. According to another subclaim, it is provided that the ball shell extends axially over the outer sleeve and has a receiving groove for a sealing bellows. This eliminates another component that was previously necessary for the attachment of the sealing bellows.
Im Hinblick auf einen umfassenden Korrosionsschutz ist zumindest eine Innenmantelfläche des abgewinkelten Randes von der Kugelschale abgedeckt. Insbesondere an Stirnflächen bilden sich bei einer Oberflächenbeschichtung mittels Lack oder z. B. Verzinkung Fehlstellen, die nun gerade nicht mehr den Umwelteinflüssen ausgesetzt sind. With regard to comprehensive corrosion protection, at least one inner lateral surface of the angled edge is covered by the spherical shell. In particular on faces are formed in a surface coating by means of paint or z. B. galvanizing defects, which are now no longer exposed to environmental influences.
Zur Steigerung der axialen Belastbarkeit des Hülsengelenks ist ein von einer Innenwandung der Außenhülse und dem abgewinkelten Rand eingeschlossene Winkel kleiner gleich 90°. Durch diese Winkeldimensionierung müsste der abgewinkelte Rand bei einer Radialbelastung erst über das Maß von 90° aufgedrückt werden, bevor die Kugelschale die vorbestimmte Einbaulage innerhalb der Außenhülse verlassen kann. To increase the axial load capacity of the sleeve joint, an angle enclosed by an inner wall of the outer sleeve and the angled edge is less than or equal to 90 °. By this angular dimensioning of the angled edge would have to be pressed at a radial load only over the measure of 90 ° before the ball socket can leave the predetermined mounting position within the outer sleeve.
Im Hinblick auf eine einfache Ausgestaltung einer Herstellungsvorrichtung weist der innere Kugelgelenkkörper eine Aufnahmenut für den Dichtungsbalg auf, wobei der Maximaldurchmesser des Nutprofils kleiner ist als der kleinste Durchmesser der Kugelschale. Ein Vorrichtungsschieber kann dadurch an der Aufnahmenut in Richtung der Kugelschale vorbeigeführt werden. With regard to a simple embodiment of a manufacturing device, the inner ball joint body has a receiving groove for the sealing bellows, wherein the maximum diameter of the groove profile is smaller than the smallest diameter of the spherical shell. A device slider can thereby be guided past the receiving groove in the direction of the ball socket.
Optional kann die Außenhülse ein Formschlussprofil in Richtung der Kugelschale aufweisen, um eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Kugelschale und der Außenhülse zu unterbinden. Bevorzugt wird das Formschlussprofil von mindestens einer zumindest segmentartigen Sicke gebildet. Die Sicke kann selbstverständlich kreisrund sein und sich auch über den gesamten Umfang der Außenhülse erstrecken. Optionally, the outer sleeve may have a form-fitting profile in the direction of the spherical shell in order to prevent a rotational relative movement between the spherical shell and the outer sleeve. Preferably, the form-locking profile is formed by at least one at least segment-like bead. The bead can of course be circular and extend over the entire circumference of the outer sleeve.
Im Hinblick einer möglichst flexiblen Fertigung ist der Innendurchmesser der Außenhülse im Bereich des abgewinkelten Randes mindestens so groß wie der maximale Durchmesser des Kugelgelenkkörpers. Somit kann der Kugelgelenkkörper in eine fertigbearbeitete Außenhülse eingeschoben werden, um die weitere Montage fortzusetzen. With regard to the most flexible possible production of the inner diameter of the outer sleeve in the region of the angled edge is at least as large as the maximum diameter of the ball joint body. Thus, the ball joint body can be inserted into a finished outer sleeve to continue the further assembly.
Die Kugelschale besteht bevorzugt aus einem faserverstärkten Kunststoff. Der Faseranteil erhöht die Festigkeit der Kugelschale. Erste Versuche haben gezeigt, dass mit einem Faseranteil von ca. 30 % ein guter Kompromiss zwischen Festigkeit und Gleiteigenschaften erreicht werden kann. Alternativ kann die Kugelschale aus kugelverstärktem Kunststoff bestehen. The spherical shell is preferably made of a fiber-reinforced plastic. The fiber content increases the strength of the spherical shell. Initial tests have shown that with a fiber content of about 30%, a good compromise between strength and sliding properties can be achieved. Alternatively, the spherical shell may consist of ball-reinforced plastic.
Grundsätzlich wäre es möglich, dass die Faser aus einem glasartigen Werkstoff bestehen. Für ein optimiertes Reibverhalten haben jedoch Faser aus einem Kohlenstoffwerkstoff bessere Ergebnisse geliefert. In principle, it would be possible for the fiber to consist of a vitreous material. However, for optimized frictional behavior, carbon fiber fibers have provided better results.
Optional weist die Außenhülse eine Anschlussöffnung zur Zuführung von flüssigem Kunststoff auf. Die Anschlussöffnung stellt keinen optischen Makel dar, da die Außenhülse in den meisten Anwendungsfällen in ein Trägerbauteil eingepresst wird, so dass damit die Anschlussöffnung abgedeckt wird. Optionally, the outer sleeve has a connection opening for the supply of liquid plastic. The connection opening is not an optical flaw, since the outer sleeve is pressed in most applications in a carrier component, so that thus the connection opening is covered.
Eine weitere Maßnahme zur Vereinfachung der Herstellung des Kugelgelenks besteht darin, dass der Kugelgelenkkörper in die Außenhülse eingeführt und in einem Spritzwerkzeug definiert gehalten wird, wobei die Kugelschale durch Zuführen einer spritzfähigen Kunststoffmasse erzeugt wird, die einen Freiraum zwischen dem Kugelgelenkkörper und der Außenhülse ausfüllt. Die Kugelschale wird somit nicht als ein starres Bauteil gefertigt, sondern erst spritztechnisch in einer Vorrichtung, in der bereits die Außenhülse und der Kugelgelenkkörpers fixiert sind, erzeugt. Another measure to facilitate the manufacture of the ball joint is that the ball joint body is inserted into the outer sleeve and held defined in an injection mold, wherein the ball shell is produced by supplying a sprayable plastic compound, which fills a clearance between the ball joint body and the outer sleeve. The ball shell is thus not manufactured as a rigid component, but only by injection molding in a device in which the outer sleeve and the ball joint body are already fixed, generated.
Bei einer ersten Ausführung des Verfahrens wird die Kunststoff masse über die Anschlussöffnung in den Freiraum eingespritzt. Diese Variante stellt geringe Anforderungen an die Spritzvorrichtung. In a first embodiment of the method, the plastic mass is injected via the connection opening in the free space. This variant makes low demands on the spray device.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Kunststoff masse über einen Ringspalt zwischen der Außenhülse und dem Kugelgelenkkörper eingespritzt wird. Dadurch vereinfacht sich die Außenhülse. Zusätzlich kann theoretisch die gesamte Stirnfläche der Kugelschale als Einspritzöffnungsquerschnitt dienen, so dass in einer sehr kurzen Arbeitstaktzeit das Kunststoffvolumen in die Vorrichtung eingebracht werden kann. Alternatively, there is the possibility that the plastic mass is injected via an annular gap between the outer sleeve and the ball joint body. This simplifies the outer sleeve. In addition, in theory, the entire end face of the ball socket can serve as an injection opening cross-section, so that the plastic volume can be introduced into the device in a very short working cycle time.
Es hat sich im Hinblick die Reduzierung des Reibmoments innerhalb des Kugelgelenks als sehr wirksam erwiesen, wenn das Kugelgelenk nach dem Einspritzvorgang einem Nacherwärmungsarbeitsschritt unterzogen wird. It has proved to be very effective in terms of reducing the friction torque within the ball joint when the ball joint is subjected to a post-heating operation after the injection operation.
Bevorzugt wird der abgewinkelte Rand der Außenhülse vor dem Einspritzvorgang der Kunststoffmasse angeformt. Damit kann die Außenhülse vollständig fertigbearbeitet werden und dem weiteren Fertigungsprozess zugeführt werden. Preferably, the angled edge of the outer sleeve is formed before the injection process of the plastic material. Thus, the outer sleeve can be completely finished and supplied to the further manufacturing process.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to the following description of the figures.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 Hülsengelenk in einer Spritzvorrichtung,  1 sleeve joint in a spray device,
Fig. 2 - 3 Außenhülse als Einzel, Fig. 2 - 3 outer sleeve as a single,
Fig. 4 Hülsengelenk in einem Montagezwischenzustand, 4 sleeve joint in a mounting intermediate state,
Fig. 5 Ansicht des Hülsengelenks nach Fig. 1 , 5 shows a view of the sleeve joint according to FIG. 1,
Fig. 6 - 7 eine Weiterentwicklung der Außenhülse des Hülsengelenks Fig. 6-7 a further development of the outer sleeve of the sleeve joint
Fig. 8 eine Außenhülse mit umlaufender Nut, Fig. 9 eine Außenhülse mit zwei umlaufenden Nuten. 8 an outer sleeve with circumferential groove, Fig. 9 is an outer sleeve with two circumferential grooves.
Die Figur 1 zeigt ein Hülsengelenk 1 mit einer metallischen Außenhülse 3 und einem inneren Kugelgelenkkörper 5. Der Kugelgelenkkörper 5 durchdringt die Außenhülse 3 beidseitig, so dass das Kugelprofil im Querschnitt nur auf einen Kugelabschnitt 7 beschränkt ist. In diesem Beispiel ist der Kugelgelenkkörper 5 als Hülse ausgeführt, jedoch kann gleichwertig auch ein massives Bauteil verwendet werden. Zwischen dem Kugelgelenkkörper 5 und der Außenhülse 3 ist eine Kugelschale aus einem Kunststoffwerkstoff angeordnet. Die Kugelschale 9 sitzt einerseits direkt auf dem Kugelgelenkkörper 5 und anderseits direkt an einer Innenwandung 11 der Außenhülse 3, so dass sich die Kugelschale 9 auch direkt an der Außenhülse 3 abstützt. 1 shows a sleeve joint 1 with a metallic outer sleeve 3 and an inner ball joint body 5. The ball joint body 5 penetrates the outer sleeve 3 on both sides, so that the ball profile is limited in cross-section only on a ball portion 7. In this example, the ball joint body 5 is designed as a sleeve, however, a solid component can equally be used. Between the ball joint body 5 and the outer sleeve 3, a spherical shell made of a plastic material is arranged. The ball socket 9 sits on the one hand directly on the ball joint body 5 and on the other hand directly to an inner wall 11 of the outer sleeve 3, so that the ball socket 9 is also supported directly on the outer sleeve 3.
Der Kunststoffwerkstoff ist faserverstärkt, bevorzugt mit Glasfasern oder Kohlenstofffasern. Alternativ kann der Kunststoffwerkstoff durch Glaskugeln verstärkt sein. The plastic material is fiber-reinforced, preferably with glass fibers or carbon fibers. Alternatively, the plastic material may be reinforced by glass beads.
Die Außenhülse, in den Fig. 2 und 3 als Einzelteil dargestellt, verfügt jeweils endsei- tig über einen nach radial innen abgewinkelten Rand 13; 15. Ein von der Innenwandung 11 der Außenhülse 3 und dem abgewinkelten Rand 13; 15 eingeschlossener Winkel α soll bevorzugt kleiner gleich 90° sein. (s. Fig. 3). Des Weiteren ist insbesondere aus der Fig. 3 im Bereich einer Mantelfläche 17 eine Anschlussöffnung 19 zur Zuführung von flüssigem Kunststoff erkennbar. Die Außenhülse wird als separates Bauteil vorgefertigt und dem weiteren Herstellungsprozess zugeführt. The outer sleeve, shown as an individual part in FIGS. 2 and 3, has an edge 13 which is angled radially inwardly at the end thereof; 15. One of the inner wall 11 of the outer sleeve 3 and the angled edge 13; 15 included angle α should preferably be less than or equal to 90 °. (see Fig. 3). Furthermore, in particular from FIG. 3 in the region of a lateral surface 17, a connection opening 19 for the supply of liquid plastic can be seen. The outer sleeve is prefabricated as a separate component and fed to the further manufacturing process.
Wie die Zusammenschau der Figuren 1 und 4 erkennen lassen, ist der Innendurchmesser der Außenhülse 3 im Bereich des abgewinkelten Randes 13; 15 mindestens so groß wie der maximale Durchmesser des Kugelgelenkkörpers 5, insbesondere des Kugelabschnitts 7. Dadurch ist es möglich, dass der Kugelgelenkkörper 5 in die Außenhülse 3 einführbar ist, auch wenn der Rand 13; 15 an der Außenhülse 3 bereits fertiggestellt ist. Die Figur 4 zeigt einen Montagezwischenzustand, bei dem der Kugelgelenkkörper 5 innerhalb der Außenhülse 3 eingeschoben, jedoch die Kugelschale 9 noch nicht erzeugt ist. In dem Montagezwischenzustand nach Fig. 4 wird die noch unfertige Baugruppe in ein Spritzwerkzeug 21 definiert eingelegt. Dabei liegt ein Freiraum 23 für die mittels eines Spritzverfahrens zu erzeugende Kugelschale 9 vor, wobei eine spritzfähige Kunststoffmasse diesen Freiraum 23 entsprechend der Formgebung des Spritzwerkzeuges 21 auffüllt. Die Kunststoffmasse kann über die Anschlussöffnung 19 in der Außenhülse 3 oder auch über einen Ringspalt 25 zwischen der Außenhülse 3 und dem Kugelgelenkkörper 5 eingespritzt werden. Über verschiedene Prozessparameter wie z.B. Nachdruck und/oder Einspritzdruck der Kunststoffmasse kann die Eigenelastizität der Kugelschale 9 bestimmt werden. As the synopsis of Figures 1 and 4 can be seen, the inner diameter of the outer sleeve 3 in the region of the angled edge 13; 15 is at least as large as the maximum diameter of the ball joint body 5, in particular of the ball portion 7. This makes it possible that the ball joint body 5 is inserted into the outer sleeve 3, even if the edge 13; 15 is already completed on the outer sleeve 3. FIG. 4 shows an intermediate mounting state in which the ball joint body 5 is inserted inside the outer sleeve 3, but the ball socket 9 has not yet been produced. In the intermediate assembly state of FIG. 4, the still unfinished assembly is inserted defined in an injection mold 21. In this case, there is a free space 23 for the ball shell 9 to be produced by means of a spraying process, with a sprayable plastic mass filling this clearance 23 in accordance with the shape of the injection tool 21. The plastic compound can be injected via the connection opening 19 in the outer sleeve 3 or via an annular gap 25 between the outer sleeve 3 and the ball joint body 5. The inherent elasticity of the spherical shell 9 can be determined via various process parameters, such as, for example, holding pressure and / or injection pressure of the plastic mass.
Im fertigen Zustand gemäß der Figuren 1 und 5 bildet der nach radial innen weisende Rand 13; 15 jeweils eine Formschlussverbindung 27; 29 mit der Kugelschale 9. Dabei kann auch eine Innenmantelfläche und sogar eine Deckfläche 31 des abgewinkelten Randes 13; 15 von der Kunststoffmasse der Kugelschale abgedeckt werden und damit einen besonders korrosionskritischen Bereich schützen, (s. Fig. 2 und 3). In the finished state according to Figures 1 and 5, the radially inwardly facing edge 13; 15 each a positive connection 27; 29 with the spherical shell 9. It can also be an inner circumferential surface and even a top surface 31 of the angled edge 13; 15 are covered by the plastic mass of the spherical shell and thus protect a particularly corrosion-critical area, (see Fig. 2 and 3).
Insbesondere die Figur 5 offenbart eine Aufnahmenut 33 im Kugelgelenkkörper 5 für einen nicht dargestellten Dichtungsbalg, der den freien Bereich des Kugelgelenkkörpers 5 abdecken soll, damit kein Schmutz in den Kontaktbereich zwischen der Kugelschale 9 und dem Kugelgelenkkörper 5 eindringen kann. Durch die Darstellung eines Schiebers 35 (s. Fig. 1) innerhalb des Spritzwerkzeugs 21 ist erkennbar, dass sich die Kugelschale 9 axial über die Außenhülse 3 erstreckt und eine Aufnahmenut 37 für den Dichtungsbalg aufweist. Ein Maximaldurchmesser der Aufnahmenut 33 ist kleiner ausgeführt als der kleinste Durchmesser der Kugelschale 9 außerhalb der besagten Kontaktfläche. Folglich kann ein vergleichsweise einfacher Werkzeugaufbau vorgesehen werden, um auch umfangreichere Geometrien auszuführen. In particular, Figure 5 discloses a receiving groove 33 in the ball joint body 5 for a sealing bellows, not shown, which is intended to cover the free area of the ball joint body 5, so that no dirt in the contact area between the ball socket 9 and the ball joint body 5 can penetrate. By the illustration of a slide 35 (see Fig. 1) within the injection mold 21 it can be seen that the ball socket 9 extends axially over the outer sleeve 3 and has a receiving groove 37 for the sealing bellows. A maximum diameter of the receiving groove 33 is made smaller than the smallest diameter of the spherical shell 9 outside of said contact surface. Consequently, a comparatively simple tool structure can be provided in order to also carry out more extensive geometries.
Nach Abschluss des Einspritzvorgangs der Kunststoff masse kann noch ein Nacher- wärmungsarbeitsschritt durchgeführt werden. Je nach Bauteilkonstellation temperiert man das Hülsengelenk 1 einige Minuten oder auch über einen längeren Zeitraum zwischen 40°C und 80°C. Dadurch kann sich das gesamte Bauteil setzen, wodurch sich das Reibverhalten des Hülsengelenks 1 deutlich verbessern lässt. Mit den Figuren 6 und 7 soll noch eine Weiterentwicklung der Außenhülse 3 vorgestellt werden, die ein Formschlussprofil 39 in der Ausführung von mindestens einer zumindest segmentartigen Sicke zeigen. Die Grundform der Außenhülse 3 ist mit der Ausführung nach den Figuren 1 bis 5 identisch. Die Sicken 39 sollen gewährleisten, dass keinesfalls eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Außenhülse 3 und der Kugelschale 9 auftritt. Des Weiteren können dadurch von dem Hülsengelenk 1 auch höhere Axialkräfte übernommen werden. Man kann kreisrunde Sicken, aber auch bogenförmige Sicken vorsehen. Die Darstellung ist nur beispielhaft zu verstehen. After completion of the injection process of the plastic mass, a post-heating operation can be carried out. Depending on the component constellation, the sleeve joint 1 is tempered for a few minutes or even over a relatively long period of time between 40 ° C and 80 ° C. As a result, the entire component can set, which can significantly improve the friction behavior of the sleeve joint 1. With the figures 6 and 7, a further development of the outer sleeve 3 is still to be presented, which show a form-fitting profile 39 in the execution of at least one at least segment-like bead. The basic shape of the outer sleeve 3 is identical to the embodiment of Figures 1 to 5. The beads 39 are to ensure that no rotational relative movement between the outer sleeve 3 and the spherical shell 9 occurs under any circumstances. Furthermore, by the sleeve joint 1 and higher axial forces can be taken. You can provide circular beads, but also arcuate beads. The illustration is only to be understood as an example.
Nachdem das Kugelgelenk 1 dem Spritzwerkzeug 21 entnommen wurde, kann man, wie bereits beschrieben, noch einen Nacherwärmungsarbeitsschntt durchführen. Das Hülsengelenk kann jedoch schon seine Grundfunktion erfüllen und benötigt dafür keinerlei Nachbearbeitung. Abschließend wird noch der Dichtungsbalg in die Aufnahmenuten 33; 37 der Kugelschale 9 und des Kugelgelenkkörpers 5 aufgesetzt. After the ball joint 1 has been removed from the injection mold 21, it is possible, as already described, to perform a post-heating operation. However, the sleeve joint can already fulfill its basic function and requires no post-processing. Finally, the sealing bellows in the grooves 33; 37 of the ball socket 9 and the ball joint body 5 is placed.
Die Fig. 8 und 9 zeigen weitere mögliche Varianten der Außenhülse 3 jeweils in Schnittdarstellung sowie in seitlicher Draufsicht. Bei der in Fig. 8 gezeigten Variante ist die Außenhülse 3 mit einer im mittigen Bereich („Äquatorbereich") umlaufenden Nut 41 versehen. Die umlaufende Nut 41 trennt die Außenhülse 3 in zwei gleich große Bereiche. 8 and 9 show further possible variants of the outer sleeve 3 in each case in a sectional view and in a lateral plan view. In the variant shown in Fig. 8, the outer sleeve 3 is provided with a groove 41 running in the central region ("equatorial region"). The circumferential groove 41 separates the outer sleeve 3 into two equally large regions.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Variante ist die Außenhülse 3 mit zwei umlaufenden Nuten 43, 45 versehen. Die umlaufenden Nuten 43, 45 sind zueinander beabstandet und sind jeweils gleichermaßen von einem mittigen Bereich („Äquatorbereich") der Außenhülse 3 entfernt (symmetrisch in Bezug auf den Äquatorbereich). Wie in der seitlichen Draufsicht durch Bemaßung angezeigt, weist dabei der zwischen den Nuten 43, 45 liegende Äquatorbereich einen Außendurchmesser D2 auf, der kleiner ist als die jeweiligen Außendurchmesser D1 der außerhalb des Äquatorbereichs liegenden Randbereiche der Außenhülse 3. Beide in den Fig. 8 und 9 gezeigte Varianten bieten den Vorteil, dass die Außenhülse 3 aufgrund der Formgestaltung des mittleren Bereichs zu einer Verringerung der Momente des Hülsengelenks insbesondere im Einbauzustand beiträgt. Die Verringerung ergibt sich daraus, dass der mittlere Bereich im eingepressten Zustand des Gelenks weniger stark verformt wird. In the variant shown in Fig. 9, the outer sleeve 3 is provided with two circumferential grooves 43, 45. The circumferential grooves 43, 45 are spaced from one another and are each equally spaced from a central region ("equatorial region") of the outer sleeve 3 (symmetrical with respect to the equatorial region)., As indicated by dimensioning in the side elevational view, is between the grooves 43, 45 lying equatorial region has an outer diameter D2, which is smaller than the respective outer diameter D1 of lying outside the equatorial edge regions of the outer sleeve. 3 Both variants shown in FIGS. 8 and 9 offer the advantage that the outer sleeve 3 due to the design of the central region contributes to a reduction of the moments of the sleeve joint, in particular in the installed state. The reduction results from the fact that the middle area is less deformed in the pressed state of the joint.
Bezuqszeichen REFERENCE CHARACTERS
Hülsengelenk sleeve joint
Außenhülse  outer sleeve
Kugelgelenkkörper  Ball joint body
Kugelabschnitt  ball section
Kugelschale  spherical shell
Innenwandung  inner wall
Rand  edge
Rand  edge
Mantelfläche  lateral surface
Anschlussöffnung  port opening
Spritzwerkzeug  injection mold
Freiraum  free space
Ringspalt  annular gap
Formschlussverbindung  Positive connection
Formschlussverbindung  Positive connection
Innenmantelfläche  Inner surface area
Aufnahmenut  receiving groove
Schieber  pusher
Aufnahmenut  receiving groove
Formschlussprofil  Form-fit profile
Nut  groove
Nut  groove
Nut  groove

Claims

Patentansprüche claims
1. Hülsengelenk (1), umfassend eine Außenhülse (3), die eine Kugelschale (9) aus einem Kunststoffwerkstoff für einen inneren Kugelgelenkkörper (5) aufnimmt und in Axialrichtung sichert, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kugelschale (9) radial bis zu einer Innenwandung (11) der Außenhülse (3) erstreckt, so dass sich die Kugelschale (9) direkt an der Außenhülse (3) abstützt. 1. sleeve joint (1), comprising an outer sleeve (3) which receives a spherical shell (9) made of a plastic material for an inner ball joint body (5) and secures in the axial direction, characterized in that the ball socket (9) radially up to a Inner wall (11) of the outer sleeve (3) extends, so that the ball shell (9) directly on the outer sleeve (3) is supported.
2. Hülsengelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (3) einen nach radial innen weisenden Rand (13; 15) aufweist, der mit der Kugelschale (9) eine Formschlussverbindung (27; 29) bildet. 2. sleeve joint according to claim 1, characterized in that the outer sleeve (3) has a radially inwardly facing edge (13, 15) which forms a positive connection (27, 29) with the ball socket (9).
3. Hülsengelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kugelschale (9) axial über die Außenhülse (3) erstreckt und eine Aufnahmenut (37) für einen Dichtungsbalg aufweist. 3. sleeve joint according to claim 1, characterized in that the ball socket (9) extends axially beyond the outer sleeve (3) and has a receiving groove (37) for a sealing bellows.
4. Hülsengelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Innenmantelfläche (31) des abgewinkelten Randes (13; 15) von der Kugelschale (9) abgedeckt ist. 4. sleeve joint according to claim 2, characterized in that at least one inner circumferential surface (31) of the angled edge (13; 15) of the spherical shell (9) is covered.
5. Hülsengelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einer Innenwandung (11) der Außenhülse (3) und dem abgewinkelten Rand (13; 15) eingeschlossene Winkel (a) kleiner gleich 90° ist. 5. sleeve joint according to claim 2, characterized in that one of an inner wall (11) of the outer sleeve (3) and the angled edge (13; 15) enclosed angle (a) is less than or equal to 90 °.
6. Hülsengelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kugelgelenkkörper (5) eine Aufnahmenut (33) für den Dichtungsbalg aufweist, wobei der Maximaldurchmesser des Nutprofils kleiner ist als der kleinste Durchmesser der Kugelschale (9). 6. sleeve joint according to claim 1, characterized in that the inner ball joint body (5) has a receiving groove (33) for the sealing bellows, wherein the maximum diameter of the groove profile is smaller than the smallest diameter of the spherical shell (9).
7. Hülsengelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (3) ein Formschlussprofil (39) in Richtung der Kugelschale (9) aufweist. 7. sleeve joint according to claim 1, characterized in that the outer sleeve (3) has a form-fitting profile (39) in the direction of the spherical shell (9).
8. Hülsengelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlussprofil (39) von mindestens einer zumindest segmentartigen Sicke gebildet wird. 8. sleeve joint according to claim 1, characterized in that the positive connection profile (39) is formed by at least one at least segment-like bead.
9. Hülsengelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Außenhülse (3) im Bereich des abgewinkelten Randes (13; 15) mindestens so groß ist wie der maximale Durchmesser des Kugelgelenkkörpers (5). 9. sleeve joint according to claim 2, characterized in that the inner diameter of the outer sleeve (3) in the region of the angled edge (13; 15) is at least as large as the maximum diameter of the ball joint body (5).
10. Hülsengelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelschale (9) aus einem faserverstärkten oder einem kugelverstärkten Kunststoff besteht. 10. sleeve joint according to claim 1, characterized in that the ball socket (9) consists of a fiber-reinforced or a ball-reinforced plastic.
11. Hülsengelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser aus einem Kohlenstoffwerkstoff bestehen. 11. sleeve joint according to claim 10, characterized in that the fiber consist of a carbon material.
12. Hülsengelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (3) eine Anschlussöffnung (19) zur Zuführung von flüssigem Kunststoff aufweist. 12. sleeve joint according to claim 1, characterized in that the outer sleeve (3) has a connection opening (19) for supplying liquid plastic.
13. Verfahren zur Herstellung eines Hülsengelenks nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelgelenkkörper (5) in die Außenhülse (3) eingeführt und in einem Spritzwerkzeug (21) definiert gehalten wird, wobei die Kugelschale (9) durch Zuführen einer spritzfähigen Kunststoff masse erzeugt wird, die einen Freiraum (23) zwischen dem Kugelgelenkkörper (5) und der Außenhülse (3) ausfüllt. 13. A method for producing a sleeve joint according to claim 1, characterized in that the ball joint body (5) is inserted into the outer sleeve (3) and held defined in an injection mold (21), wherein the spherical shell (9) by supplying a sprayable plastic mass is generated, which fills a clearance (23) between the ball joint body (5) and the outer sleeve (3).
14. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse über die Anschlussöffnung (19) in den Freiraum (23) eingespritzt wird. 14. The method according to claim 1, characterized in that the plastic compound via the connection opening (19) in the free space (23) is injected.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff masse über einen Ringspalt (25) zwischen der Außenhülse (3) und dem Kugelgelenkkörper (5) eingespritzt wird. 15. The method according to claim 13, characterized in that the plastic mass via an annular gap (25) between the outer sleeve (3) and the ball joint body (5) is injected.
16. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsengelenk (1) nach dem Einspritzvorgang einem Nacherwärmungsarbeitsschritt unterzogen wird. 16. The method according to claim 1, characterized in that the sleeve joint (1) is subjected to a Nacherwärmungsarbeitsschritt after the injection process.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der abgewinkelte Rand (13; 15) der Außenhülse (3) vor dem Einspritzvorgang der Kunststoff masse angeformt wird. 17. The method according to claim 13, characterized in that the angled edge (13, 15) of the outer sleeve (3) is formed before the injection process of the plastic mass.
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