WO2006018005A1 - Kugelhülsengelenk und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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ball
housing
ball sleeve
housing halves
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Martin Rechtien
Volker Grube
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the invention relates to a ball and socket joint, in particular for suspension chassis and joint assemblies of motor vehicles with the disclosed in claim 1 generic features and a method for producing such a ball and socket joint according to the preamble of claim 11.
  • Ball sleeve joints are known in principle in the prior art and are used in different embodiments in all areas of technology, especially in the automotive industry. As a rule, they must transmit very high dynamic radial loads as well as static preloads.
  • the housing design of such ball and socket joints knows in principle two different design variants.
  • the housing can be made of a one-piece tube, preferably of steel, into which the remaining components of the ball sleeve joint are fitted in the course of production. The manufacturing steps in this case provide for the introduction of a first smudge ring in the housing, then the assembly of ball sleeve and bearing shell is inserted into the housing and finally fixed by means of a second locking ring in the housing.
  • two-part joint housing are known by elastic tooth elements are locked together in the assembled state.
  • shells are used in both variants usually plastic shells, which have a number of slots for mounting with the bearing surface of the inner ball sleeve, which allow a slipping over the bearing shell on the spherical surface.
  • the preferably used POM plastic material has the disadvantage that under increased load, the plastic material starts to creep and migrates into the slots present in the bearing shell. This results in the ball sleeve joint increased clearance, which leads within a short time periods to a failure of the entire component.
  • the object of the invention is to develop a ball joint joint of the generic type so that its life compared to known designs is significantly increased, at the same time the manufacturing cost of such a joint can be set low .
  • Joint housings are brought about, since at a wider range of usually narrow tolerances of ball and socket joints, the manufacturing process costs can be significantly reduced.
  • the technical teaching with respect to the ball and socket joint consists essentially in the fact that the two housing halves are pressed together with defined pressing forces during assembly of the ball and socket joint in the direction of the longitudinal axis of the ball and socket and are held in the predetermined by the pressing forces mounting position by means of at least one cohesive connection between the housing halves ,
  • the defined pressing forces can cause a bias within the bearing shell, in which, in contrast to the prior art, the static characteristics is not determined by the manufacturing tolerances of the individual parts and possibly by the forming process in the context of fixing the locking rings, but by the defined pressing forces during the assembly process between the housing halves.
  • the joint stiffness can be made over the applied bias with very little variation of the values.
  • partially defined preloads in the bearing shell can be generated by the defined pressing forces, whereby defined small Friction radii result.
  • an offset of the ball center radii of the bearing shell and these surrounding housing halves is necessary.
  • the technical teaching disclosed in claim 11 with respect to the method according to the invention provides that after insertion of ball sleeve and bearing shell in the recess of the joint housing defined on the housing halves pressing forces are applied for compression, which are transmitted through the inner surface of the recess in the housing halves on the bearing shell , And that the housing halves are fixed in the installation position predetermined by the pressing forces by means of at least one cohesive connection between the housing halves to each other.
  • the application of the pressing forces on the housing halves is a procedurally easy to implement way to bring about in conjunction with the elastic properties of the bearing shell a Wegstoleranzausretes the components mounted together, the defined pressing forces ensure increased joint stiffness by the force moderately controlled bias due to the compression the bearing shell halves.
  • the force-controlled preload can be realized with small scattering tolerances.
  • it is ensured that act by the subsequent material connection to the bearing shell no additional external forces, as is given, for example, in the fixation of the bearing shell by means of fixed locking rings.
  • the material connection it by a welding process, a soldering process or a gluing process itself can be realized on the basis of technical conditions and the usual today devices cost, so that the manufacturing costs due to the invention Overall, procedures are significantly lower than previously customary.
  • the inner wall of the recess of the joint housing contacting surface at least provided with a surface projecting retaining projection, for which in the recess of the joint housing a corresponding recess is recessed, can be realized by this fact a displacement and rotation, wherein at the same time a maximum possible bearing surface is ensured by an otherwise constant wall thickness of the bearing shell.
  • the retaining projection can be designed as a radially circumferential retaining collar, which engages in a radially circumferential groove of the joint housing, wherein the groove is in turn each recessed in part in both housing halves.
  • fixation of the housing halves together can be brought about, for example, by a laser welding connection, which arranged from individual to the outer contour of the joint housing circumferentially according to an advantageous development of the inventive solution
  • Welding sections may exist or alternatively may be formed as a circumferential weld on the outer edges of the joint housing.
  • the welded joint as a laser welding is particularly advantageous in that the laser welding is a cost-effective and accurate way of producing the welded joint.
  • Figure 1 is a sectional view through an inventive ball sleeve joint during assembly
  • Figure 2 is a sectional view of the ball sleeve joint of Figure 1 after
  • the ball and socket joint according to the invention shown in two different design variants in Figures 1 to 3 consists essentially of a provided with a through hole ball sleeve 1, a bearing shell 2 and a bearing shell enclosing joint housing 3, which is composed of two substantially symmetrically shaped housing halves 3a and 3b ,
  • the ball sleeve 1 has two symmetrical end portions 4, 5 and an intermediate middle region, which on its outer contour as a spherical Bearing surface 6 is designed, but other configurations such as oval-shaped bearing surfaces are conceivable.
  • the bearing surface 6 is surrounded by the bearing shell 2, which is also spherical in shape in accordance with the contour of the bearing surface 6 and, in this embodiment, has a thickness which remains essentially constant over its cross section.
  • On the outer contour of the bearing shell 2 is a retaining projection 7 which is formed circumferentially around the bearing shell as a retaining collar.
  • the bearing shell 2 in turn is enclosed by the joint housing 3, which for this purpose has a recess 8 adapted to the outer contour of the bearing shell 2.
  • the centers of the ball radii of the bearing surface (Rs) and the recess of the joint housing (RG) are mutually displaced in the direction of the central longitudinal axis 11.
  • the joint housing 3 is formed as described above in two parts, wherein the housing halves 3a and 3b each provide one half of a groove-shaped recess.
  • the housing halves 3 a and 3 b are slipped over the respective end portion 4 and 5 of the ball sleeve 1 during assembly and moved to Kugelhülsengelenkmitte. From the figure 1 it can be seen that between the housing halves 3 a and 3b even a distance range 10 remains.
  • the two housing halves 3 a and 3 b are acted upon in the direction of the central longitudinal axis 11 on its outer side according to the force vectors Fi and F2 with defined pressing forces.
  • the pressing forces Fi and F2 act on each outer shoulder surfaces 12 and 13 and are directed against each other so that they cause a compression of the housing halves 3 a and 3b.
  • a material connection in the form of a welded connection 14 is then connected to each other by means of a material connection in the form of a welded connection 14.
  • the welded connection may be formed in the illustrated form as a V-seam or have a different shape.
  • the laser welding has proven to be a practical and inexpensive welding process.
  • the advantage of the method according to the invention consists essentially in the fact that the defined pressing forces Fi and F2 can be specified according to the predetermined tolerances of the components to be joined together, wherein at the same time in addition to the tolerance compensation a preload of the bearing shell, optionally with a different stress distribution within the bearing shell cross-section by appropriate Compress the housing halves 3 a and 3b can be brought about.
  • the welding process itself can be limited to individual welding sections on the circumference of the joint housing 3 or made circumferentially around the joint housing 3.
  • FIG. 3 shows a further embodiment variant of the ball and socket joint according to the invention, in which the connecting region between the housing halves 3a and 3b is designed differently.
  • the housing half 3b overlaps the other housing half in its outer region facing the housing half 3a, so that an outward-lying collar results.
  • This covenant forms
  • a guide for the housing halves 3a and 3b so that during assembly processes when applying the forces Fi and F ⁇ no further devices are necessary to position the housing halves 3a and 3b to each other.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Es wird ein Kugelhülsengelenk insbesondere für Fahrwerksbaugruppen und Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem aus zwei Gehäusehälften bestehenden Gelenkgehäuse und einer mit einer gerundeten Lagerfläche versehenen Kügelhülse, wobei die Lagerfläche in einer aus elastischem Kunststoff gefertigten in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses festgelegten Lagerschale aufgenommen ist sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kugelhülsengelenkes vorgestellt, bei dem die beiden Gehäusehälften (3a, 3b) in Richtung der Längsachse des Kugelhülsengelenkes (1) mit definierten Presskräften während der Montage des Kugelhülsengelenkes (1) zusammengepresst sind und in der durch die Presskräfte vorgegebenen Einbaulage mittels mindestens einer stoffschlüssigenn Verbindung (14) zwischen den Gehäusehälften (3a, 3b), gehalten sind.

Description

Kugelhülsengelenk und Verfahren zu dessen Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Kugelhülsengelenk insbesondere für Fahrwerksbaugmppen und Gelenkbaugruppen von Kraftfahrzeugen mit den im Anspruch 1 offenbarten gattungsbildenden Merkmalen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kugelhülsengelenkes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
Kugelhülsengelenke sind prinzipiell im Stand der Technik bekannt und werden in unterschiedlicher Ausgestaltung in allen Bereichen der Technik, insbesondere auch in der Automobilindustrie eingesetzt. Sie müssen im Rahmen ihrer Verwendung in der Regel sehr hohe dynamische Radiallasten sowie statische Vorlasten übertragen. Insbesondere die Gehäusegestaltung derartiger Kugelhülsengelenke kennt prinzipiell zwei unterschiedliche Konstruktionsvarianten. Zum einen kann das Gehäuse aus einem einteiligen Rohr, vorzugsweise aus Stahl hergestellt werden, in welches im Rahmen der Fertigung die übrigen Bauteile des Kugelhülsengelenkes eingepasst werden. Die Fertigungsschritte sehen hierbei die Einbringung eines ersten Verschmssringes in das Gehäuse vor, anschließend wird die Baueinheit aus Kugelhülse und Lagerschale in das Gehäuse eingesetzt und abschließend mittels eines zweiten Verschlussringes im Gehäuse fixiert.
Als weitere konstruktive Variante sind zweiteilige Gelenkgehäuse bekannt, die durch elastische Zahnelemente im Zusammenbauzustand miteinander verrastet sind. Als Lagerschalen werden bei beiden Varianten in der Regel Schalen aus Kunststoff eingesetzt, die zur Montage mit der Lagerfläche der innenliegenden Kugelhülse eine Reihe von Schlitzen aufweisen, die ein Überstülpen der Lagerschale über die Kugelfläche ermöglichen. Das dabei vorzugsweise eingesetzte POM-Kunststoffmaterial hat den Nachteil, dass unter erhöhter Belastung das Kunststoffmaterial zu kriechen beginnt und in die in der Lagerschale vorhandenen Schlitze wandert. Hierdurch entsteht im Kugelhülsengelenk ein erhöhtes Spiel, welches innerhalb kurzer Zeitspannen zu einem Ausfall des gesamten Bauteiles führt.
Darüber hinaus hat sich ergeben, dass die oben geschilderten Kugelhülsengelenke in axialer Längsrichtung des Bauteils eine sehr geringe Steifigkeit aufweisen, da der Kunststoff in axialer Längsrichtung auf Grund seiner Kriecheigenschaften sehr leicht nachgeben kann und auf diese Weise ein axiales Spiel entsteht. Dieser Nachteil wird zusätzlich dadurch unterstützt, dass der Gelenkverschluss insbesondere bei einteiligen Kugelhülsengelenken über als Blechteile ausgestaltete Verschlussringe ebenfalls als im Verhältnis nachgiebig angesehen werden muss und somit die durch die Verschlussringe fixierte Kugelschale bei entsprechend höherer Belastung nicht ausreichend abstützen kann.
Ausgehend von den geschilderten im Stand der Technik bekannten Nachteilen von Kugelhülsengelenken besteht die erfindungsgemäße Aufgabe darin, ein Kugelhülsengelenk der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, dass dessen Lebensdauer gegenüber bekannten Ausführungen erheblich erhöht ist, wobei gleichzeitig die Fertigungskosten für ein derartiges Gelenk niedrig angesetzt werden können. Darüber hinaus sollen durch geeignete Maßnahmen mit einfachen Mitteln ein Ausgleich von Abmessungstoleranzen, insbesondere zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse herbeigeführt werden, da bei einer größeren Bandbreite der üblicherweise eng bemessenen Toleranzwerte von Kugelhülsengelenken sich die Herstellverfahrenskosten signifikant senken lassen.
Diese Aufgaben werden hinsichtlich des Kugelhülsengelenkes zusammen mit den gattungsbildenden Merkmalen durch die im Anspruch 1 offenbarte technische Lehre gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens sind die erfindungswesentlichen Herstellungsschritte für ein derartiges Kugelhülsengelenk im Anspruch 11 aufgeführt.
Die technische Lehre hinsichtlich des Kugelhülsengelenkes besteht dabei im Wesentlichen darin, dass die beiden Gehäusehälften in Richtung der Längsachse des Kugelhülsengelenkes mit definierten Presskräften während der Montage des Kugelhülsengelenkes zusammengepresst sind und in der durch die Presskräfte vorgegebenen Einbaulage mittels mindestens einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Gehäusehälften gehalten sind.
Durch die definierten Presskräfte lässt sich innerhalb der Lagerschale eine Vorspannung herbeiführen, bei der im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik die statischen Kennwerte nicht durch die Fertigungstoleranzen der Einzelteile sowie gegebenenfalls durch den Umformprozess im Rahmen der Fixierung der Verschlussringe bestimmt wird, sondern durch die definierten Presskräfte während des Montagevorganges zwischen den Gehäusehälften. Somit kann die Gelenksteifigkeit über die aufgebrachte Vorspannung mit sehr geringen Streuungen der Werte hergestellt werden.
Darüber hinaus lassen sich durch die definierten Presskräfte partiell erhöhte Vorspannungen in der Lagerschale erzeugen, wodurch sich definiert kleine Reibradien ergeben. Zur Erzielung dieses Effektes ist ein Versatz der Kugelmittenradien von Lagerschale und diese umgebender Gehäusehälften notwendig.
Die im Anspruch 11 offenbarte technische Lehre bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach Einbringen von Kugelhülse und Lagerschale in die Ausnehmung des Gelenkgehäuses auf die Gehäusehälften definierte Presskräfte zum Zusammendrücken aufgebracht werden, welche durch die Innenfläche der Ausnehmung in den Gehäusehälften auf die Lagerschale übertragen werden, und dass die Gehäusehälften in der durch die Presskräfte vorgegebenen Einbaulage mittels mindestens einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Gehäusehälften aneinander festgelegt werden.
Das Aufbringen der Presskräfte auf die Gehäusehälften stellt dabei eine verfahrenstechnisch einfach zu realisierende Möglichkeit dar, um in Verbindung mit den elastischen Eigenschaften der Lagerschale einen Abmessungstoleranzausgleich der miteinander montierten Bauelemente herbeizuführen, die definierten Presskräfte gewährleisten dabei eine erhöhte Gelenksteifigkeit durch die kräftemäßig gesteuerte Vorspannung infolge des Zusammendrückens der Lagerschalenhälften.
Die kraftgesteuerte Vorspannung lässt sich mit kleinen Streuungstoleranzen realisieren. Darüber hinaus ist gewährleistet, dass durch die nachfolgende stoffliche Verbindung auf die Lagerschale keine zusätzlichen äußeren Kräfte einwirken, wie dies beispielsweise bei der Fixierung der Lagerschale mittels durch Verrollung festgelegter Verschlussringe gegeben ist. Die stoffliche Verbindung, sie es durch einen Schweißvorgang, einen Lötvorgang oder einen Klebevorgang selbst lässt sich auf Grund technischer Rahmenbedingungen und der heute üblichen Vorrichtungen kostengünstig realisieren, so dass die Herstellkosten infolge des erfindungsgemäßen Verfahrens insgesamt deutlich niedriger anzusetzen sind als bislang üblich.
Besondere Ausgestaltungen sowohl des erfindungsgemäßen Kugelhülsengelenkes als auch des zugehörigen Herstellungsverfahrens ergeben sich zusammen mit den technischen Lehren der Ansprüche 1 und 7 aus den auf die jeweiligen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen.
Es hat sich bezüglich des Kugelhülsengelenkes insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die stoffliche Verbindung als Schweißung auszuführen. Dabei lässt sich über die während des Schweißprozesses zugeführte Wärme eine Temperung des Gelenkes realisieren, wodurch ein besseres Tragbild im Gelenk erzeugt und ein nachträgliches Setzen der Lagerschale verhindert wird.
Sind die Lagerschalen an ihrer äußeren, die Innenwand der Ausnehmung des Gelenkgehäuses kontaktierenden Oberfläche mindestens mit einem die Oberfläche vorstehenden Haltevorsprung versehen, für das in der Ausnehmung des Gelenkgehäuses eine korrespondierende Vertiefung ausgespart ist, kann durch diese Tatsache eine Verschiebe- und Verdrehsicherung realisiert werden, wobei gleichzeitig eine maximal mögliche Tragfläche durch eine ansonsten konstante Wandstärke der Lagerschale sichergestellt ist. Der Haltevorsprung kann dabei als radial umlaufender Haltebund gestaltet sein, welcher in einer radial umlaufenden Nut des Gelenkgehäuses eingreift, wobei die Nut wiederum jeweils zum Teil in beiden Gehäusehälften ausgespart ist.
Die Fixierung der Gehäusehälften aneinander lässt sich entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lösungsgedankens beispielsweise durch eine Laserschweißverbindung herbeiführen, die aus einzelnen an der Außenkontur des Gelenkgehäuses umlaufend angeordneten Schweißsektionen bestehen kann oder alternativ als umlaufende Schweißverbindung an den Außenkanten des Gelenkgehäuses ausgebildet sein kann.
Die Schweißverbindung als Laserschweißung zu realisieren ist insbesondere dadurch von Vorteil, dass das Laserschweißen eine kostengünstige und genaue Möglichkeit der Herstellung der Schweißverbindung darstellt.
Im Folgenden werden bezüglich des Kugelhülsengelenkes sowie des zugehörigen Herstellungsverfahrens die erfindungswesentlichen Merkmale anhand zweier Gestaltungsvarianten näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Kugelhülsengelenk während der Montage Figur 2 eine Schnittdarstellung des Kugelhülsengelenkes aus Figur 1 nach
Beendigung der Montage und Figur 3 eine weitere Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen
Kugelhülsengelenkes in Schnittbilddarstellung.
Das in den Figuren 1 bis 3 in zwei unterschiedlichen Ausgestaltungsvarianten dargestellte erfindungsgemäße Kugelhülsengelenk besteht im Wesentlichen aus einer mit einer Durchgangsbohrung versehenen Kugelhülse 1, einer Lagerschale 2 sowie einem die Lagerschale umschließenden Gelenkgehäuse 3, welches aus zwei im Wesentlichen symmetrisch gestalteten Gehäusehälften 3a und 3b aufgebaut ist.
Die Kugelhülse 1 besitzt zwei symmetrische Endbereiche 4, 5 sowie einen dazwischen liegenden Mittenbereich, der an seiner Außenkontur als kugelförmige Lagerfläche 6 gestaltet ist, wobei aber auch andere Ausgestaltungen wie ovalförmig ausgebildete Lagerflächen denkbar sind. Die Lagerfläche 6 ist umgeben von der Lagerschale 2, die ebenfalls entsprechend der Kontur der Lagerfläche 6 sphärisch ausgebildet ist und in diesem Ausführungsbeispiel eine über ihren Querschnitt im Wesentlichen gleich bleibende Dicke aufweist. An der Außenkontur der Lagerschale 2 befindet sich ein Haltevorsprung 7, der um die Lagerschale umlaufend als Haltebund ausgebildet ist. Die Lagerschale 2 wiederum wird vom Gelenkgehäuse 3 umschlossen, welches zu diesem Zweck eine an die Außenkontur der Lagerschale 2 angepasste Ausnehmung 8 besitzt. In der Figur 1 ist angedeutet, dass die Mittelpunkte der Kugelradien der Lagerfläche (Rs) und der Ausnehmung des Gelenkgehäuses (RG) zueinander in Richtung der Mittellängsachse 11 verschoben sind.
Hieraus ergibt sich, dass das Gelenkgehäuse 3 jeweils in den oberen und unteren Endbereichen an der Lagerschale 2 zur Anlage kommt, wohingegen im mittleren Bereich der sphärischen Lagerschale zwischen dieser und der inneren Oberfläche der Ausnehmung des Gelenkgehäuses 3 ein Zwischenraum 9 verbleibt.
Das Gelenkgehäuse 3 ist wie oben bereits geschildert zweiteilig ausgebildet, wobei die Gehäusehälften 3a und 3b jeweils eine Hälfte einer nutförmigen Ausnehmung bereitstellen. Die Gehäusehälften 3 a und 3b werden während der Montage über den jeweiligen Endbereich 4 bzw. 5 der Kugelhülse 1 übergestülpt und zur Kugelhülsengelenkmitte verschoben. Aus der Figur 1 ist ersichtlich, dass zwischen den Gehäusehälften 3 a und 3b selbst ein Abstandsbereich 10 verbleibt.
Nach dem Zusammenstecken der Kugelhülsengelenkbauteile werden die beiden Gehäusehälften 3 a und 3b in Richtung der Mittellängsachse 11 an ihrer Außenseite entsprechend den Kraftvektoren Fi und F2 mit definierten Presskräften beaufschlagt. Die Presskräfte Fi und F2 wirken dabei an jeweils äußeren Absatzflächen 12 und 13 und sind so gegeneinander gerichtet, dass sie ein Zusammenpressen der Gehäusehälften 3 a und 3b bewirken.
Das Ergebnis der Beaufschlagung mit den Presskräften Fi und F2 ist in der Figur 2 dargestellt. Sowohl der Zwischenraum 9 als auch der Abstandbereich 10 sind durch die Nachgiebigkeit der Lagerschale 2 in Folge der vom Kunststoffmaterial herrührenden Plastizität der Lagerschale verschwunden. Es ergibt sich somit eine vollflächige Anlage der Lagerschale sowohl an der kugelförmigen Lagerfläche 6 der Kugelhülse als auch an der Innenkontur der Ausnehmung 8 der Gehäusehälften 3 a und 3b. Eventuell vorhandene Abmessungstoleranzen von Lagerschale 2, Kugelhülse 1 und Ausnehmung 8 des Gelenkgehäuses 3 werden somit durch das kontrollierte Zusammenpressen der Gehäusehälften 3a und 3b beseitigt.
Darüber hinaus ergibt sich im' dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb der Lagerschale durch die unterschiedlichen Mittelpunkte der Kugelradien Rs und RG eine unterschiedliche Vorspannungsverteilung, wodurch sich niedrigere Reibmomente infolge definiert kleinerer Reibradien ergeben.
In der durch die Presskräfte gefundenen Baulage der Gehäusehälften 3a und 3b zueinander werden diese dann mittels einer stoffschlüssigen Verbindung in Form einer Schweißverbindung 14 miteinander verbunden. Die Schweißverbindung kann dabei in der dargestellten Form als V-Naht ausgebildet sein oder eine andere Form aufweisen. Für die dargestellte Ausführungsform hat sich insbesondere das Laserschweißen als praktikables und kostengünstiges Schweißverfahren erwiesen.
Die infolge des Schweißvorganges in die metallischen Gehäusehälften 3a und 3b eingebrachte Wärme führt als zusätzlicher Vorteil zu einer Temperung der Lagerschale aus Kunststoff, d.h. der Wärmeeintrag führt zu einer Vergleichmäßigung der Spannungen in der Lagerschale. Dies entspricht einer künstlichen Alterung, wodurch ein sehr gutes Tragbild im Gelenk erreicht wird sowie ein nachträgliches Setzen bzw. eine Alterung des Kugelhülsengelenkes nicht mehr stattfinden kann.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im Wesentlichen darin, dass die definierten Presskräfte Fi und F2 entsprechend den vorgegebenen Toleranzen der miteinander zu verbindenden Bauteile vorgegeben werden können, wobei gleichzeitig zusätzlich zum Toleranzausgleich eine Vorspannung der Lagerschale, gegebenenfalls mit einer unterschiedlichen Spannungsverteilung innerhalb des Lagerschalenquerschnittes durch entsprechendes Zusammenpressen der Gehäusehälften 3 a und 3b herbeigeführt werden kann.
Das anschließende stoffschlüssige Zusammenfügen mittels eines Schweißvorganges, eines Lötvorganges oder eines Klebevorganges führt im Gegensatz zu üblichen Montagetechniken von Kugelhülsengelenken zu keinerlei Veränderung der Vorspannung innerhalb der Lagerschale, da beispielweise die Schweißung selbst mit keinerlei zusätzlicher Kraftbeaufschlagung am Gelenk verbunden ist.
Der Schweiß Vorgang selbst kann dabei sich auf einzelne Schweißsektionen am Umfang des Gelenkgehäuses 3 beschränken oder insgesamt umlaufend um das Gelenkgehäuse 3 vorgenommen werden.
In der Figur 3 ist eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kugelhülsengelenkes gezeigt, bei der der Verbindungsbereich zwischen den Gehäusehälften 3a und 3b anders gestaltet ist. Die Gehäusehälfte 3b überlappt hierbei in ihrem der Gehäusehälfte 3a zugewandten Außenbereich die andere Gehäusehälfte, so dass sich ein außen liegender Bund ergibt. Dieser Bund bildet zudem bei der Montage ein Führung für die Gehäusehälften 3a und 3b, so dass während des Montageprozesse beim Aufbringen der Kräfte Fi und FΞ keine weiteren Vorrichtungen notwendig sind, um die Gehäusehälften 3 a und 3b zueinander zu positionieren.
Bezugszeichenliste
1 Kugelhülse
2 Lagerschale
3 Gelenkgehäuse
3 a Gehäusehälfte 3b Gehäusehälfte
4 Endbereich
5 Endbereich
6 Lagerfläche
7 Haltevorsprung
8 Ausnehmung
9 Zwischenraum
10 Abstandbereich
11 Mittellängsachse
12 Absatzfläche
13 Absatzfläche
14 Schweißverbindung

Claims

Kugelhülsengelenk und Verfahren zu dessen HerstellungPatentansprüche
1. Kugelhülsengelenk insbesondere für Fahrwerksbaugruppen und Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem aus zwei Gehäusehälften bestehenden Gelenkgehäuse und einer mit einer gerundeten Lagerfläche versehenen Kugelhülse, wobei die Lagerfläche in einer aus elastischem Kunststoff gefertigten in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses festgelegten Lagerschale aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäusehälften (3 a, 3b) in Richtung der Mittellängsachse (11) des Kugelhülsengelenkes (1) mit definierten Presskräften während der Montage des Kugelhülsengelenkes (1) zusammengepresst sind und in der durch die Presskräfte vorgegebenen Einbaulage mittels mindestens einer stoffschlüssigen Verbindung (14) zwischen den Gehäusehälften (3 a, 3b) gehalten sind.
2. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Schweißverbindung, insbesondere eine Laserschweißverbindung ist.
3. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Lötverbindung ist.
4. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Klebeverbindung ist.
5. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschalen (2) an ihrer äußeren, die Innenwand der Ausnehmung (8) des Gelenkgehäuses (3) kontaktierenden Oberfläche mindestens einen über die Oberfläche vorstehenden Haltevorsprung (7) aufweisen, für den in der Ausnehmung (8) des Gelenkgehäuses (3) eine korrespondierende Vertiefung ausgespart ist.
6. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltevorsprung (7) als radial umlaufender Haltebund gestaltet ist, welcher in eine radial umlaufende Nut des Gelenkgehäuses (3) eingreift.
7. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung jeweils zum Teil in beiden Gehäusehälften (3a, 3b) ausgespart ist.
8. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung aus einzelnen an der Außenkontur der das Gelenkgehäuse umlaufend angeordneten Schweißsektionen besteht.
9. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (14) zwischen den Gehäusehälften (3a, 3b) an den Außenkanten des Gelenkgehäuses (3) umlaufend ausgebildet ist.
10. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der Kugelradien Rs der Lagerfläche (6) und RG der Ausnehmung (8) des Gelenkgehäuses (3) vor Aufbringen der Presskräfte (Fl, F2) zueinander in Richtung der Mittellängsachse 11 verschoben sind.
11. Verfahren zur Herstellung eines Kugelhülsengelenkes, insbesondere für Fahrwerksbaugruppen und Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen, bei dem das Kugelhülsengelenk aus einem metallischen Gelenkgehäuse und einer Kugelhülse mit einer gerundeten Lagerfläche besteht, die Lagerfläche in einer aus elastischem Kunststoff gefertigten Lagerschale aufgenommen ist, und wobei die Lagerschale wiederum in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach Einbringen von Kugelhülse (1) und Lagerschale (2) in die Ausnehmung (8) des Gelenkgehäuses (3) auf die Gehäusehälften (3 a, 3b) definierte Presskräfte (Fi, F2) zum Zusammendrucken in Richtung der Mittellängsachse aufgebracht werden, welche durch die Innenfläche der Ausnehmungen (8) in den Gehäusehälften (3 a, 3b) auf die Lagerschale (2) übertragen werden, und dass die Gehäusehälften (3 a, 3b) in der durch die Presskräfte (Fl, F2) vorgegebenen Einbaulage mittels mindestens einer stoffschlüssigen Verbindung (14) zwischen den Gehäusehälften (3a, 3b) aneinander festgelegt werden.
12. Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (14) zwischen den Gehäusehälften (3 a, 3b) durch einen Laserschweiß Vorgang hergestellt wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (14) zwischen den Gehäusehälften (3 a, 3b) durch einen Lötvorgang hergestellt wird.
14. Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (14) zwischen den Gehäusehälften (3 a, 3b) durch einen Klebevorgang hergestellt wird.
15. Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass während der Fertigung die Mittelpunkte der Kugelradien Rs der Lagerfläche (6) und RG der Ausnehmung (8) des Gelenkgehäuses (3) zueinander in Richtung der Mittellängsachse 11 verschoben werden.
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