WO2001018412A1 - Verfahren zur herstellung eines reibungsarmen kugelgelenkes und ein nach diesem verfahren hergestelltes kugelgelenk - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines reibungsarmen kugelgelenkes und ein nach diesem verfahren hergestelltes kugelgelenk Download PDF

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housing
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Martin Rechtien
Martin Wellerding
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ZF Lemförder Metallwaren AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a low-friction ball joint according to claim 1 and a ball joint produced according to this method according to the preamble of claim 4.
  • Ball joints are used extensively in all areas of mechanical engineering, especially in the motor vehicle industry and here in particular in the chassis sector.
  • Such joints generally consist of a ball pin with a pin area and a joint ball formed thereon, the joint ball being accommodated in a two-part bearing shell made of elastic material and the bearing shell in turn being accommodated in a housing closed with a housing cover.
  • the assembly usually takes place in such a way that the ball joint housing is permanently closed by the housing cover after the ball pin and the bearing shells have been inserted by the cover of the housing being permanently fixed by means of a rolling device by folding over a housing roll edge arranged on the housing. Due to the rolling of the housing cover, a contact pressure is generated between the bearing shell and the joint ball, which ensures that there is no play between these two components which are movable relative to one another. The contact pressure generated during the rolling process thus essentially determines the degree of smoothness of the movement of the ball pin relative to the bearing shell.
  • the ball joints produced in the manner described at the outset have a relatively large scatter with respect to the forces and moments required for rotation or tilting of the ball pin. In order to reduce the disadvantages of different smoothness of the ball joints, it is common for many ball joints to artificially age them as part of a tempering process.
  • the disadvantages of different smoothness of the ball joints it is common for many ball joints to artificially age them as part of a tempering process.
  • Ball joints are exposed to an elevated temperature (approx. 60-80 ° C) for a certain period of time in order to reduce stress peaks within the ball joint.
  • the invention is based on the technical problem of creating a ball joint produced by the method according to the invention, which after assembly has a constant low coefficient of friction, the invention extending to all conventional designs of ball joints.
  • a ball pin with a pin area and an articulated ball molded onto it is placed in a bearing shell and this in turn through an opening in a Articulated housing used, the opening of the housing is covered by a cover after insertion of the components.
  • the pin area of the ball pin is then inserted into the receiving device of a torque measuring device for detecting the joint torque between the bearing shells and the joint ball.
  • the cover of the housing is permanently fixed by means of a rolling device by folding over a housing roll edge arranged on the housing, the joint torque being continuously measured by the torque measuring device during the rolling process and compared with a presettable setpoint value, and wherein the housing cover counteracts the bearing shell in the axial direction
  • ball joints produced by the method according to the invention have a narrow tolerance range with regard to their joint torque
  • the relief element on account of its structural design, helping to achieve the setpoints preset on the torque measuring device by means of defined deformation as part of the rolling process.
  • the relief element on the housing cover as a circumferential support ring which is supported on an edge of the housing and introduces at least some of the forces acting on the housing cover during the rolling process directly into the housing.
  • the support ring thus prevents unwanted deformation of the bearing shell and also improves the sealing of the ball joint.
  • a contact surface is also provided concentrically with the support ring, via which the housing cover comes into contact with the Top of the bearing shell is.
  • an internal hexagon, a cone take-up or a threaded bore are conceivable, for example, at the lower free end of the pin area. All of these configurations ensure reliable mounting in the torque measuring device and sufficient torque transmission. In addition, the production of a hexagon socket in the pin area of the ball joint is possible in a cost-effective manner.
  • the ball joint according to the invention consists of a ball pin, which has a pin area in a manner known per se and an articulated ball molded thereon.
  • Joint ball is stored in a bearing shell made of elastic material.
  • the inner surface of the bearing shell is adapted to the contour of the ball joint of the ball pin.
  • the bearing shell can have a cylindrical outer surface on the outside and, on its upper side facing away from the pin region, has a contact surface on the housing cover closing the housing.
  • this housing cover has a relief element for the partial transmission of the contact forces occurring during the rolling process of the housing cover to the housing.
  • This relief element can be a circumferential support ring, but it is also conceivable to have a separate sheet metal ring between the housing and the housing cover and a circumferential ring made of elastic material, preferably rubber.
  • the bearing shell can be divided in the axial longitudinal direction of the ball pin or preferably transversely to the axial longitudinal direction, which considerably facilitates the displacement of the bearing shell and makes it predeterminable.
  • a receptacle for fastening the pin area in a torque measuring device which can be designed, for example, as a hexagon socket, as a threaded hole or as a conical seat.
  • a ball joint designed in this way makes it possible to use different bearing materials for the bearing shell and avoids a subsequent heat treatment during the manufacturing process by the formation of a joint torque that remains the same with different ball joints, in which an artificial aging of the ball joint is brought about by the reduction of stress peaks within the bearing shell. It goes without saying that the axial preload between the bearing shell and the joint ball reliably precludes axial play between these two elements.
  • FIG. 1 a ball joint according to the invention in a sectional view
  • Figure 2 is an enlarged sectional view of detail A from Figure 1 and
  • Figure 3 a schematic representation of the invention.
  • the ball joint in FIG. 1 is shown schematically during the manufacturing process at the stage of rolling the housing cover with the housing.
  • the ball joint consists of a ball pin 1 which has a pin area 1.1 and a joint ball 1.2 formed thereon in a manner known per se.
  • the ball pin 1 is supported with its joint ball 1.2 in a bearing shell 2 made of an elastic material, the bearing shell 2 consisting of a lower bearing shell 2.1 facing the pin region 1.2 and an upper bearing shell 2.2, with a spacing 2.3, albeit a slight one, between the two bearing shells towards the Longitudinal ball pin axis 1 3 exists.
  • the inner surface of the lower and upper bearing shell 2 1 or 2 2 is adapted to the contour of the joint ball 1 2.
  • the outer shell of the bearing shell 2 has a cylindrical jacket surface with which it is received in a housing 3 its upper, the pin region 1 1 side facing an opening 4 through which the various components of the ball joint are inserted into the housing 3 After insertion, the opening 4 is closed with a housing cover 5
  • This housing cover 5 has, as can be seen from the enlarged view of FIG. 2 clearly shows a circumferential support ring 6, which is in contact with a circumferential shoulder 7 in the opening area of the housing 3. Concentric to the support ring 6 is a contact surface 8 with which the housing cover 5 is in contact with the top of the upper bearing shell 2 2
  • the ball pin 1 has at its lower free end of the pin area 1 1 a torque receiving device 12, which is designed in this special embodiment as an internal hexagon.
  • a torque receiving device 12 which is designed in this special embodiment as an internal hexagon.
  • other options for implementation such as, for example, a cone mounting or a threaded hole, conceivable.
  • Torque take-up device 12 is used for mounting the ball pin 1 in a conventional torque measuring device, which is not shown in more detail here
  • this torque measuring device serves for the continuous measurement of the joint torque of the ball pin 1 between the joint ball 1.2 and the bearing shell 2 during the entire rolling process of the housing cover 5.
  • the torque measuring device is set to a joint torque setpoint value before the rolling process begins Rolling process, on the one hand, the support ring 6 of the housing cover 5 is deliberately deformed by pressing as a result of the rolling process, so as to absorb part of the rolling forces applied, at the same time the housing cover 5 presses with its contact surface 8 onto the upper side of the upper bearing shell 2.2 and moves it in the direction of the longitudinal axis of the ball pin , Due to this axial displacement a
  • Rollstempel 10 is omitted. As a result of this measure, the contact pressure between the roller punch 10 and the housing roll edge 9 is instantly released and a further increase in the joint torque is reliably excluded.
  • FIG. 3 shows the method described again schematically in order to illustrate the closed control loop.
  • the “roller unit” represents the component previously referred to as the roll stamp 10.
  • the lifting table 11 was mentioned above as an example of a “device for rapid immersion of the joint when the desired torque is reached”.
  • the "mechanical mount for turning the pin” as well as the torque transducer and the pin turning device “together form the torque measuring device, which constantly compares the specified target values with the actual values at the ball joint.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines reibungsarmen Kugelgelenkes vorgestellt, bei dem zunächst ein Kugelzapfen (1) mit einem Zapfenbereich (1.1) und einer daran angeformten Gelenkkugel (1.2) in eine Lagerschale (2, 2.1, 2.2) und diese wiederum durch eine Öffnung (4) in ein Gehäuse (3) eingesetzt wird, wobei die Öffnung (4) des Gehäuses (3) nach Einführen der Bauteile durch einen Gehäusedeckel (5) verschlossen wird, danach der Zapfenbereich des Kugelzapfens in die Aufnahmevorrichtung einer Drehmomentmesseinrichtung zur Erfassung des Gelenkmomentes zwischen Lagerschalen (2.1, 2.2) und Gelenkkugel (1.2) eingesetzt wird, anschliessend der Gehäusedeckel (5) des Gehäuses (3) mittels einer Verrollungseinrichtung (10) durch Umlegen einer am Gehäuse (3) angeordneten Gehäuserollkante (9) dauerhaft festgelegt wird, wobei während des Verrollungsvorganges das Gelenkmoment kontinuierlich gemessen und mit einem voreinstellbaren Sollwert verglichen wird und wobei der Gehäusedeckel (5) die obere Lagerschale (2.2) in axialer Richtung gegen die Gelenkkugel (1.2) verschiebt und eine Anpresskraft erzeugt, die durch ein Stützelement (6) am Gehäusedeckel (5) teilweise kompensiert wird und bei Erreichen des Gelenkmomentsollwertes der Verrollungsprozess unmittelbar beendet wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines reibungsarmen Kugelgelenkes und ein nach diesem Verfahren hergestelltes Kugelgelenk
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines reibungsarmen Kugelgelenkes nach Anspruch 1 sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Kugelgelenk gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4.
Kugelgelenke werden in allen Bereichen des Maschinenbaus, insbesondere auch in der Kraftfahrzeugindustrie und hier insbesondere auf dem Fahrwerksektor, zahlreich eingesetzt. Derartige Gelenke bestehen allgemein aus einem Kugelzapfen mit einem Zapfenbereich und einer daran angeformten Gelenkkugel, wobei die Gelenkkugel in einer zweiteiligen Lagerschale aus elastischem Material und die Lagerschale wiederum in einem mit einem Gehäusedeckel verschlossenen Gehäuse aufgenommen sind.
Die Montage geht üblicherweise so vonstatten, daß das Kugelgelenkgehäuse nach dem Einführen des Kugelzapfens und der Lagerschalen durch den Gehäusedeckel dauerhaft verschlossen wird, indem der Deckel des Gehäuses mittels einer Verrollungseinrichtung durch Umlegen einer am Gehäuse angeordneten Gehäuserollkante dauerhaft festgelegt wird. Durch die Verrollung des Gehäusedeckels wird zwischen Lagerschale und Gelenkkugel eine Anpresskraft erzeugt, die eine Spielfreiheit zwischen diesen beiden gegeneinander beweglichen Bauteilen gewährleistet. Die während des Verrollungsvorganges erzeugte Anpresskraft bestimmt somit wesentlich das Maß der Leichtgängigkeit der Bewegung des Kugelzapfens gegenüber der Lagerschale. Die Erfahrung zeigt, daß die auf die eingangs geschilderte Art hergestellten Kugelgelenke eine relativ große Streuung bezüglich der für eine Drehung oder Kippung des Kugelzapfens notwendigen Kräfte und Momente aufweisen. Um die Nachteile unterschiedliche Leichtgängigkeit der Kugelgelenke herabzusetzen, ist es bei vielen Kugelgelenken üblich, diese im Rahmen eines Tempervorganges künstlich zu altern. Hierbei werden die
Kugelgelenke über einen gewissen Zeitraum einer erhöhten Temperatur (ca. 60- 80° C) ausgesetzt, um auf diese Weise innerhalb des Kugelgelenkes einen Abbau von Spannungsspitzen herbeizuführen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es technische Problemstellung der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines reibungsarmen Kugelgelenkes bereitzustellen, durch das bei den durch dieses Verfahren hergestellten Kugelgelenken ein konstant einstellbares Gelenkreibmoment zwischen den zueinander beweglichen Teilen des Kugelgelenkes nach dem Zusammenbau gewährleistet werden kann und das sich darüber hinaus in bereits bestehende Produktionslinien problemlos integrieren läßt.
Darüber hinaus liegt der Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Kugelgelenk zu schaffen, welches nach der Montage einen gleichbleibend niedrigen Reibwert aufweist, wobei sich die Erfindung auf alle herkömmlichen Bauweisen von Kugelgelenken erstreckt.
Gelöst werden diese technischen Problemstellungen hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und hinsichtlich des Kugelgelenkes mit den Merkmalen des Patentanspruches 3. Spezielle Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Merkmalen des Unteranspruches 2 enthalten. Spezielle bauliche Gegebenheiten des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 10.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines reibungsarmen Kugelgelenkes zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:
Zunächst wird ein Kugelzapfen mit einem Zapfenbereich und einer daran angeformten Gelenkkugel in eine Lagerschale und diese wiederum durch eine Öffnung in ein Gelenkgehäuse eingesetzt, wobei die Öffnung des Gehäuses nach Einführen der Bauteile durch einen Deckel abgedeckt wird.
Danach wird der Zapfenbereich des Kugelzapfens in die Aufnahmevorrichtung einer Drehmoment-Messeinrichtung zur Erfassung des Gelenkmomentes zwischen Lagerschalen und Gelenkkugel eingesetzt.
Anschließend wird der Deckel des Gehäuses mittels einer Verrollungseinrichtung durch Umlegen einer am Gehäuse angeordneten Gehäuserollkante dauerhaft festgelegt, wobei während des Verrollungsvorganges das Gelenkdrehmoment kontinuierlich durch die Drehmoment-Messeinrichtung gemessen und mit einem voreinstellbaren Sollwert verglichen wird und wobei der Gehäusedeckel die Lagerschale in axialer Richtung gegen die
Gelenkkugel verschiebt und eine Anpresskraft erzeugt, die durch ein Stützelement am Gehäusedeckel teilweise kompensiert wird. Die Anpresskraft steigt dabei stetig an, während der Vorschub der Verrollungseinrichtung mit zunehmendem Drehmoment abnimmt. Die Verrollungseinrichtung führt eine überwiegend axiale Zustellbewegung und während des Umformprozesses eine rotierende Bewegung aus. Bei Erreichen des
Gelenkmomentsollwertes wird der Verrollungsprozess unmittelbar beendet.
Durch das erfmdungsgemäße Verfahren hergestellte Kugelgelenke weisen gegenüber dem Stand der Technik einen engen Toleranzbereich bezüglich ihres Gelenkmomentes auf, wobei das Entlastungselement aufgrund seiner konstruktiven Gestaltung dazu beiträgt, die an der Drehmoment-Messeinrichtung voreingestellten Sollwerte durch definierte Verformung im Rahmen des Verrollungsvorganges zu erreichen.
Es hat sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft erwiesen, das Entlastungselement am Gehäusedeckel als umlaufenden Stützring zu gestalten, der sich an einer Kante des Gehäuses abstützt und zumindest einen Teil der im Rahmen des Verrollungsvorganges auf den Gehäusedeckel einwirkenden Kräfte direkt in das Gehäuse einleitet. Der Stützring verhindert somit eine ungewollte Verformung der Lagerschale und sorgt darüber hinaus für eine Verbesserung der Abdichtung des Kugelgelenkes. Konzentrisch zum Stützring ist ferner eine Anlagefläche vorgesehen, über die der Gehäusedeckel in Kontakt mit der Oberseite der Lagerschale steht. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Stützring unmittelbar an der Gehäusekante anzuformen.
Als spezielle Ausgestaltungen der Drehmomentaufhahmevorrichtung sind beispielsweise am unteren freien Ende des Zapfenbereiches ein Innensechskant, eine Kegelaufhahme oder eine Gewindebohrung denkbar. Mit all diesen Ausgestaltungen ist eine zuverlässige Halterung in der Drehmoment-Messeinrichtung sowie eine ausreichende Drehmomentübertragung gewährleistet. Darüber hinaus ist die Fertigung eines Innensechskantes im Zapfenbereich des Kugelgelenkes auf kostengünstige Art und Weise möglich.
Das erfindungsgemäße Kugelgelenk besteht aus einem Kugelzapfen, der in ansich bekannter Weise einen Zapfenbereich und eine daran angeformte Gelenkkugel aufweist. Die
Gelenkkugel ist in einer Lagerschale aus elastischem Material gelagert. Die Innenfläche der Lagerschale ist der Kontur der Gelenkkugel des Kugelzapfens angepaßt. Die Lagerschale kann außen eine zylindrische Mantelfläche aufweisen und besitzt an ihrer oberen dem Zapfenbereich abgewandten Seite eine Anlagefläche an den das Gehäuse verschließenden Gehäusedeckel. Dieser Gehäusedeckel weist erfindungsgemäß ein Entlastungselement zur teilweisen Übertragung der im Rahmen des Verrollungsvorganges des Gehäusedeckels auftretenden Anpresskräfte auf das Gehäuse auf. Dieses Entlastungselement kann ein umlaufender Stützring sein, es ist jedoch auch ein separater Blechring zwischen Gehäuse und Gehäusedeckel denkbar sowie ein aus elastischem Material, vorzugsweise Gummi, gefertigter umlaufender Ring.
Die auf den Gehäusedeckel während des Verrollungsvorganges wirkenden Kräfte bewirken eine kontrollierte Verformung des Stützringes, so daß die zwischen der Anlagefläche der Lagerschale und dem Gehäusedeckel übertragenen Kräfte begrenzt werden und somit das durch eine axiale Verschiebung der Lagerschale während des Verrollungsvorganges erzeugte Reibmoment zwischen Innenseite der Lagerschale und Gelenkkugel begrenzbar wird. Die Lagerschale kann erfindungsgemäß in Axiallängsrichtung des Kugelzapfens oder bevorzugt quer zur Axiallängsrichtung geteilt sein, was die Verschiebung der Lagerschale erheblich erleichtert und vorherbestimmbarer macht.
Am unteren freien Ende des Gelenkzapfens befindet sich zur Befestigung des Zap- fenbereiches in einer Drehmomentmessvorrichtung eine Aufnahme, welche beispielsweise als Innensechskant, als Gewindebohrung oder Kegelsitz gestaltet sein kann.
Ein derartig gestaltetes Kugelgelenk ermöglicht es, unterschiedliche LagerwerkstofFe für die Lagerschale zu verwenden und vermeidet durch die Ausbildung eines bei unterschiedlichen Kugelgelenken gleichbleibenden Gelenkmomentes während des Herstellungsvorganges eine nachgeschaltete Wärmebehandlung, bei der ein künstliche Alterung des Kugelgelenkes durch den Abbau von Spannungsspitzen innerhalb der Lagerschale herbeigeführt wird. Es ist selbstverständlich, daß die axiale Vorspannung zwischen Lagerschale und Gelenkkugel ein axiales Spiel dieser beiden Elemente zuverlässig ausschließt.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk in Schnittdarstellung,
Figur 2 : eine vergrößerte Schnittdarstellung des Details A aus Figur 1 und
Figur 3 : eine schematische Darstellung der Erfindung.
Das Kugelgelenk in der Figur 1 ist hierbei schematisch während des Herstellvorganges im Stadium der Verrollung des Gehäusedeckels mit dem Gehäuse gezeigt.
Das Kugelgelenk besteht aus einem Kugelzapfen 1, der in ansich bekannter Weise einen Zapfenbereich 1.1 und eine daran angeformte Gelenkkugel 1.2 aufweist. Der Kugelzapfen 1 ist mit seiner Gelenkkugel 1.2 in einer Lagerschale 2 aus einem elastischen Material gelagert, wobei die Lagerschale 2 aus einer unteren, dem Zapfenbereich 1.2 zugewandten Lagerschale 2.1 und einer oberen Lagerschale 2.2 besteht, wobei zwischen den beiden Lagerschalen ein wenn auch geringfügiger Abstand 2.3 in Richtung der Kugelzapfenlangsachse 1 3 besteht Die Innenflache der unteren und oberen Lagerschale 2 1 bzw 2 2 ist der Kontur der Gelenkkugel 1 2 angepasst Die Lagerschale 2 weist an der Außenkontur eine zylindrische Mantelflache auf, mit der sie in einem Gehäuse 3 aufgenommen ist Das Gehäuse 3 besitzt an seiner oberen, dem Zapfenbereich 1 1 abgewandten Seite eine Öffnung 4, durch die die verschiedenen Bauteile des Kugelgelenkes in das Gehäuse 3 eingesetzt werden Nach dem Einsetzen wird die Öffnung 4 mit einem Gehausedeckel 5 verschlossen Dieser Gehausedeckel 5 besitzt, wie dies aus der vergrößerten Darstellung der Figur 2 deutlich wird, einen umlaufenden Stutzring 6, der in Kontakt mit einer umlaufenden Schulter 7 im Offnungsbereich des Gehäuses 3 steht Konzentrisch zum Stutzring 6 verlauft eine Anlageflache 8, mit der der Gehausedeckel 5 in Kontakt mit der Oberseite der oberen Lagerschale 2 2 steht
Um den Gehausedeckel 5 nach Einsetzen der Einzelteile des Kugelgelenkes im Gehäuse 3 festzusetzen, wird dieser durch Umlegen einer am Gehäuse 3 angeordneten Gehauserollkante 9 mittels einer Verrollungseinrichtung, die durch den Rollstempel 10 in der Figur 1 schematisch dargestellt ist, festgelegt Wahrend des Verrollungsvorganges stutzt sich das Gehäuse 3 des Kugelgelenkes auf einem Hubtisch 1 1 der Verrollungseinrichtung ab
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, besitzt der Kugelzapfen 1 an seinem unteren freien Ende des Zapfenbereiches 1 1 eine Drehmomentaufnahmevorrichtung 12, die in dieser speziellen Ausführung als Innensechskant gestaltet ist Für die Aufhahmevorrichtung 12 sind selbstverständlich auch andere Möglichkeiten der Realisierung, wie beispielsweise eine Kegelaufhahme oder eine Gewindebohrung, denkbar. Die
Drehmomentaufhahmevorrichtung 12 dient zur Lagerung des Kugelzapfens 1 in einer hier nicht naher dargestellten üblichen Drehmomentmessvorrichtung
Im Rahmen des erfindungsgemaßen Verfahrens dient diese Drehmomentmessvorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Gelenkmomentes des Kugelzapfens 1 zwischen Gelenkkugel 1.2 und Lagerschale 2 wahrend des gesamten Verrollungsvorganges des Gehausedeckels 5 Die Drehmomentmessvorrichtung wird vor Beginn des Verrollungsvorganges auf einen Gelenkmoment- Sollwert eingestellt Wahrend des Verrollungsvorganges wird zum einen der Stützring 6 des Gehäusedeckels 5 durch Pressung infolge des Rollvorganges gezielt verformt, um so einen Teil der aufgebrachten Verrollungskräfte aufzunehmen, gleichzeitig drückt der Gehäusedeckel 5 mit seiner Anlagefläche 8 auf die Oberseite der oberen Lagerschale 2.2 und verschiebt diese in Richtung der Kugelzapfenlangsachse. Durch diese axiale Verschiebung wird eine
Anpresskraft zwischen der oberen Lagerschale 2.2 und der Gelenkkugel 1.2 erzeugt, die maßgeblich für das im Kugelgelenk auftretende Gelenkmoment ist. Sobald das gemessene Gelenkmoment mit dem eingestellten Sollwert an der Drehmoment-Messeinrichtung übereinstimmt, wird durch eine Regelelektronik der Hubtisch 11 durch eine schnelle Bewegung in Richtung des Pfeiles P in Figur 1 verfahren, sodaß die Gegenkraft zum
Rollstempel 10 wegfällt. Durch diese Maßnahme wird der Anpressdruck zwischen dem Rollstempel 10 und der Gehäuserollkante 9 augenblicklich aufgehoben und ein weiteres Ansteigen des Gelenkmomentes zuverlässig ausgeschlossen.
In der Figur 3 ist das beschriebene Verfahren noch einmal schematisch dargestellt, um den geschlossenen Regelkreis zu veranschaulichen. Die „Rolleinheit" stellt darin das zuvor als Rollstempel 10 bezeichnete Bauteil dar. Als Beispiel für eine „Vorrichtung zum schnellen Abtauchen des Gelenkes beim Erreichen des Solldrehmomentes" wurde vorstehend der Hubtisch 11 genannt. Die „mechanische Aufnahme zum drehen des Zapfens" sowie die Drehmomentmeßdose und Zapfendrehvorrichtung" bilden gemeinsam die Drehmoment- Messeinrichtung, die permanent die vorgegebenen Sollwerte mit den Ist-Werten am Kugelgelenk vergleicht.
Auf diese Weise wird bei allen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Kugelgelenken ein Gelenkmoment in Höhe eines voreingestellten Sollwertes erreicht, wobei sich das Verfahren durch eine geringe Fertigungstoleranz bezüglich der auftretenden Gelenkmomente auszeichnet. Ein Tempervorgang, im Rahmen dessen die hergestellten Kugelgelenke in einem weiteren Herstellungsschritt durch Abbau von Spannungsspitzen künstlich gealtert werden, erübrigt sich bei diesem Herstellungsverfahren, wodurch sich selbstverständlich die Herstellungskosten reduzieren. Bezugszeichenliste:
1 Kugelzapfen
1.1 Zapfenbereich
1.2 Gelenkkugel
1.3 Kugelzapfenlangsachse
2 Lagerschale
2.1 untere Lagerschale
2.2 obere Lagerschale
2.3 Abstand
3. Gehäuse
4 Öffnung
5 Gehäusedeckel
6 Stützelement
7 Schulter
8 Anlagefläche
9 Gehäuserollkante
10 Rollstempel
11 Hubtisch
12 Drehmomentaufnahmevorrichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung eines reibungsarmen Kugelgelenkes und nach dem Verfahren hergestelltes Kugelgelenk
Patentansprüche :
1 Verfahren zur Herstellung eines reibungsarmen Kugelgelenkes, bei dem
- zunächst ein Kugelzapfen (1) mit einem Zapfenbereich (1 1) und mit einer daran angeformten Gelenkkugel (1 2) in eine Lagerschale (2, 2 1, 2 2) und diese wiederum durch eine Öffnung (4) in ein Gelenkgehause (5) eingesetzt wird, wobei die Öffnung (4) des Gehäuses (3) nach Einführen der Bauteile durch einen Gehausedeckel (5) verschlossen wird,
- danach der Zapfenbereich (1 1) des Kugelzapfens (1) in die Aufnahmevorrichtung einer Drehmoment-Messeinrichtung zur Erfassung des Gelenkmomentes zwischen Lagerschalen (2 1, 2 2) und Gelenkkugel (1 2) eingesetzt wird,
- anschließend der Gehausedeckel (5) mittels einer Verrollungseinrichtung (10) durch Umlegen einer am Gehäuse (3) angeordneten Gehauserollkante (9) dauerhaft festgelegt wird, wobei wahrend des Verrollungsvorganges das Gelenkmoment kontinuierlich gemessen und mit einem voreinstellbaren Sollwert verglichen wird und wobei der Gehausedeckel (5) die obere Lagerschale (2.2) in axialer Richtung gegen die Gelenkkugel (1 2) verschiebt und eine Anpresskraft erzeugt, die durch ein Stutzelement (6) am Gehausedeckel (5) teilweise kompensiert wird,
- bei Erreichen des Gelenkmomentsollwertes der Verrollungsprozess unmittelbar beendet wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbare Beendigung des Verrollungsprozesses durch die Absetzbewegung eines an der Verrollungseinrichtung angeordneten Hubtisches (11) weg vom Verrollungswerkzeug (10) erfolgt.
3. Kugelgelenk, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Kugelzapfen (1) mit einem Zapfenbereich (1.1) und einer daran angeformten Gelenkkugel (1.2), wobei die Gelenkkugel (1.2) in einer Lagerschale (2, 2.1, 2.2) aus elastischem Material und die Lagerschale (2)in einen mit einem Gehäusedeckel (5) verschlossenen Gehäuse (3) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (5) ein Entlastungselement (6) zur teilweisen Übertragung der im Rahmen des Verrollungsvorganges des Gehäusedeckels (5) auftretenden Anpresskräfte auf das Gehäuse (3) aufweist und daß der Zapfenbereich (1.1) an seinem der Gelenkkugel (1.2) abgewandten freien Ende eine Drehmomentaufnahmevorrichtung (12) aufweist.
4. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (2, 2.1, 2.2) geteilt ist.
5. Kugelgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (2, 2.1, 2.2) in Axiallängsrichtung oder quer zur Axiallängsrichtung des Kugelzapfens (1) geteilt ist.
6. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentaufnahmevorrichtung (12) als Innensechskant gestaltet ist.
7. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentaufhahmevorrichtung (12) als Gewindebohrung gestaltet ist.
8. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungselement (6) am Gehäusedeckel (5) als umlaufender Stützring gestaltet ist.
9. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungselement (6) am Gehäusedeckel (5) als separater Blechring zwischen Gehäuse (3) und Gehäusedeckel (5) angeordnet ist.
10. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungselement (12) am Gehäusedeckel (5) als umlaufender Ring aus dauerelastischem Material, vorzugsweise Gummi, gestaltet ist.
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