DE102010018643A1

DE102010018643A1 - ball pin

Info

Publication number: DE102010018643A1
Application number: DE201010018643
Authority: DE
Inventors: Harald Walter; Alexander Paul; Uwe Forthaus
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2011-11-03
Also published as: WO2011134604A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kugelzapfen (28), der einen Zapfenstumpf (10) mit einer Nut (22) aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung des Kugelzapfens (28). Der Zapfenstumpf (10) weist eine Nut (22) zum Halten eines Dichtungsbalgs auf, wobei die Nut (22) zumindest teilweise kalt-freigeformt hergestellt ist.The invention relates to a ball stud (28) which has a stud stub (10) with a groove (22) and a method for producing the ball stud (28). The journal stub (10) has a groove (22) for holding a sealing bellows, the groove (22) being at least partially cold-free-formed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelzapfen, insbesondere für ein Kugelgelenk, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kugelzapfens.The invention relates to a ball stud, in particular for a ball joint, and a method for producing such a ball stud.

Kugelgelenke für Kraftfahrzeuge werden mittels eines Dichtungsbalgs bzw. einer Dichtungsmanschette gegen Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit bzw. gegen Austreten von Gelenkfett geschützt. Hierbei treten zwei Abdichtbereiche auf: einerseits an der Verbindung des Dichtungsbalgs zum Gehäuse, und andererseits an der Verbindung des Dichtungsbalgs zum Kugelzapfen (an der sich der Balg drehend auf dem Kugelzapfen bewegt), im Folgenden als ”zapfenseitige Dichtung” bezeichnet. Bei den heute üblichen Anwendungen können zur Befestigung des Dichtungsbalgs am Gehäuse bzw. am Kugelzapfen Spannringe zum Einsatz kommen, mittels der die gewünschte Dichtwirkung zwischen Dichtungsbalg und Gehäuse bzw. Kugelzapfen unterstützt bzw. verbessert wird.Ball joints for motor vehicles are protected by means of a sealing bellows or a sealing sleeve against ingress of dirt and moisture or against leakage of joint grease. In this case, two sealing regions occur: on the one hand at the connection of the sealing bellows to the housing, and on the other hand at the connection of the sealing bellows to the ball stud (on which the bellows rotatably moves on the ball stud), hereinafter referred to as "pin-side seal". In today's standard applications clamping rings can be used to attach the sealing bellows on the housing or on the ball stud, by means of which the desired sealing effect between the sealing bellows and housing or ball stud is supported or improved.

Für die zapfenseitige Dichtung ist es erforderlich, dass der Kugelzapfen bzw. sein Zapfenstumpf eine definierte Fläche aufweist, mit der der Dichtungsbalg dichtend in Kontakt sein kann. Zumeist ist diese Kontaktfläche des Zapfenstumpfs als Nut ausgebildet, so dass der Balg auf der Dichtfläche bei Bewegungen des Zapfens positioniert ist und sich rotatorisch um die Längsachse des Zapfens drehen kann. Im montierten Zustand des Kugelgelenks ist der Dichtungsbalg bzw. sein zapfenseitiger Dichtungssitz in Form eines Balgmunds zumindest teilweise in Kontakt mit einer solchen Nut.For the spigot-side seal, it is necessary that the ball stud or its trunnion has a defined surface, with which the sealing bellows can be sealingly in contact. In most cases, this contact surface of the pin stub is formed as a groove, so that the bellows is positioned on the sealing surface during movements of the pin and can rotate in rotation about the longitudinal axis of the pin. In the assembled state of the ball joint, the sealing bellows or its journal-side sealing seat in the form of a bellows mouth is at least partially in contact with such a groove.

In den 6 und 7 sind jeweils herkömmliche Kugelzapfen gezeigt, die eine Nut 60 zur Aufnahme des Balgmunds eines Dichtungsbalgs aufweisen. Die Herstellung einer solchen Nut kann durch spanende Bearbeitung erfolgen. Alternativ hierzu ist es bekannt, den Zapfenstumpf eines solchen Kugelzapfens durch Kaltstauchen herzustellen, wobei die Kontur der Nut durch ein zusätzliches Werkzeug erzeugt wird, das beim Stauchen seitlich, d. h. etwa in einem Winkel von 90° bezüglich der Längsachse des Zapfenstumpfs zugeführt wird. Unter Zapfenstumpf ist die Kugelzapfengeometrie ohne die Kugel zu verstehen. Beide der genannten Herstellungsverfahren sind bezüglich der erforderlichen Bearbeitungsschritte und der notwendigen Werkzeuge aufwendig und erhöhen die Herstellungskosten des Zapfenstumpfs.In the 6 and 7 each conventional ball studs are shown, which has a groove 60 for receiving the bellows mouth of a sealing bellows. The production of such a groove can be done by machining. Alternatively, it is known to produce the trunnion of such a ball stud by cold heading, wherein the contour of the groove is produced by an additional tool which is supplied laterally during upsetting, that is approximately at an angle of 90 ° with respect to the longitudinal axis of the trunnion. Under trunnion is the ball stud geometry without the ball to understand. Both of these production methods are complicated in terms of the required processing steps and the necessary tools and increase the manufacturing cost of the trunnion.

8 zeigt einen weiteren herkömmlichen Kugelzapfen, der angrenzend an eine Montagefläche 62 eine Kontaktfläche 64 aufweist, mit der ein Balgmund eines Dichtungsbalgs in Kontakt gebracht werden kann. Der Kugelzapfen wird in einer Durchgangsöffnung eines Montagekörpers 63 des Fahrzeugs aufgenommen. Hierbei wird die Balghaltenut 60 mit ihrer Kontaktfläche 64 zwischen der Montagefläche 62 und dem Montagekörper 63 gebildet. Der in 8 gezeigte Kugelzapfen unterliegt jedoch dem Nachteil, dass die Kontaktfläche 64 ohne den Montagekörper 63, d. h. ohne Montage am Fahrzeug keinen sicheren axialen Sitz des Balgmundes in der Balghaltenut 60 gewährleistet. Des Weiteren können durch den Montagekörper 63, wenn er nicht exakt auf die Kontaktfläche 64 abgestimmt ist, Dichtigkeitsprobleme auftreten. 8th shows another conventional ball stud adjacent to a mounting surface 62 a contact surface 64 with which a bellows mouth of a sealing bellows can be brought into contact. The ball stud is in a through hole of an assembly body 63 of the vehicle. This is the Balghaltenut 60 with their contact surface 64 between the mounting surface 62 and the mounting body 63 educated. The in 8th However, shown ball studs is subject to the disadvantage that the contact surface 64 without the mounting body 63 that is, without mounting on the vehicle no safe axial seat of the bellows mouth in the Balghaltenut 60 guaranteed. Furthermore, by the mounting body 63 if he is not exactly on the contact surface 64 is tuned, leakage problems occur.

In den 9 und 10 zeigen Beispiele für Kugelgelenke mit einem herkömmlichen Kugelzapfen, wobei ein Dichtungsbalg 66 an der zapfenseitigen Dichtung in einer Nut 60 aufgenommen ist. Der Dichtungsbalg 66 wird durch die Nut 60 axial bezüglich des Zapfenstumpfs positioniert, wobei eine Verdrehbarkeit von Dichtungsbalg und Zapfenstumpf relativ zueinander möglich ist. Die Nut 60 ist nachträglich in den Zapfenstumpf eingearbeitet worden, was zu den vorstehend bereits genannten Nachteilen führt.In the 9 and 10 show examples of ball joints with a conventional ball stud, wherein a sealing bellows 66 on the spigot-side seal in a groove 60 is included. The sealing bellows 66 is through the groove 60 axially positioned with respect to the trunnion, wherein a rotatability of sealing bellows and trunnion relative to each other is possible. The groove 60 has subsequently been incorporated into the trunnion, which leads to the disadvantages already mentioned above.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kugelzapfen und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, was in vereinfachter Weise möglich ist.Accordingly, the invention has for its object to provide a ball stud and a method for its production, which is possible in a simplified manner.

Diese Aufgabe wird durch einen Kugelzapfen mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by a ball stud with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 8. Advantageous developments of the invention are defined in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer Kugelzapfen eignet sich insbesondere zur Verwendung bei einem Kugelgelenk, und weist einen Zapfenstumpf mit einer Nut auf, in der ein Dichtungsbalg des Kugelgelenks positioniert bzw. gehalten ist. Die Nut zeichnet sich dadurch aus, dass sie zumindest teilweise kalt-freigeformt hergestellt ist. Vorzugsweise kann die Nut in axialer Richtung des Zapfenstumpfs durch einen Materialaufwurf begrenzt sein, der kalt-freigeformt hergestellt und eine Hinterschneidung in axialer Richtung des Zapfenstumpfs bildet.An inventive ball pin is particularly suitable for use in a ball joint, and has a trunnion with a groove in which a sealing bellows of the ball joint is positioned or held. The groove is characterized in that it is made at least partially cold-free formed. Preferably, the groove may be bounded in the axial direction of the trunnion by a Materialaufwurf that cold-free formed manufactured and forms an undercut in the axial direction of the trunnion.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass bei dem Kugelzapfen die Nut des Zapfenstumpfs in dessen axialer Richtung zumindest teilweise kaltfreigeformt bzw. kalt-gestaucht wird, und hierzu einfache bzw. standardisierte Werkzeuge, die während des Formgebungsprozesses lediglich in axialer Richtung im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des Zapfenstumpfs bewegt werden, verwendet werden können. Zur Erzeugung des Materialaufwurfs genügt ein einfach gestaltetes Werkzeug, wobei die Hinterschneidung bzw. die Kontur der Nut ohne eine Wechselwirkung mit einem weiteren Werkzeug gebildet werden. Anders ausgedrückt, wird die Kontur der Nut nur von einer Werkzeughälfte in einem Freiformprozess gebildet, wobei mit einer entgegengesetzt angeordneten Werkzeughälfte in bekannter Weise eine auf den Zapfenstumpf wirkende Gegenhaltekraft gewährleistet wird. Bei der Erzeugung der Nut wird demnach kein zusätzliches Formwerkzeug in die Nut zu deren Formgebung, d. h. orthogonal zur Längsachse des Zapfenstumpfs, eingebracht. Im Ergebnis gestalten sich die Beschaffenheit des Werkzeugs und der eigentliche Formgebungsprozess zum Kaltverformen des Zapfenstumpfs einfach und führen zu niedrigen Herstellkosten des Bauteils.The core idea of the invention is that in the ball stud, the groove of the trunnion in the axial direction at least partially cold-free formed or cold-compressed, and this simple or standardized tools that during the molding process only in the axial direction substantially in the direction of Longitudinal axis of the trunnion can be moved, can be used. To produce the material Aufwurfs a simply designed tool, the undercut or the contour of the groove are formed without an interaction with another tool. In other words, the contour of the groove of only one mold half in one Freiformprozess formed, with an oppositely arranged mold half in a known manner acting on the trunnion holding force is ensured. Accordingly, when producing the groove, no additional molding tool is introduced into the groove for shaping it, ie orthogonally to the longitudinal axis of the trunnion stub. As a result, the nature of the tool and the actual molding process for cold-forming the trunnion stump are easy and result in low manufacturing costs of the component.

Der Kugelkopf ist zweckmäßigerweise an einem Stirnbereich des Zapfenstumpfs befestigt, z. B. durch Widerstandsschweißen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Nut in einem Bereich des Zapfenstumpfs ausgebildet sein, der an den Kugelkopf angrenzt. Entsprechend kann ein Balgmund eines Dichtungsbalgs in der Nut bzw. in diesem Bereich des Zapfenstumpfs axial positioniert sein, was in Einklang mit dem Aufbau üblicher Kugelgelenke und der Anordnung des Dichtungsbalgs steht.The ball head is suitably attached to an end portion of the trunnion, z. B. by resistance welding. In an advantageous embodiment of the invention, the groove may be formed in a region of the trunnion, which adjoins the ball head. Accordingly, a bellows mouth of a sealing bellows in the groove or in this region of the trunnion be axially positioned, which is consistent with the structure of conventional ball joints and the arrangement of the sealing bellows.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Bolzen einen an die Nut angrenzenden Kragenabschnitt aufweisen, der an einer Seite der Nut angeordnet ist und dem Materialaufwurf gegenüberliegt. Dies hat den Vorteil, dass durch das Kaltstauchen nur ein Bereich der Nut, nämlich der vorstehend genannte Materialaufwurf, mit der Hinterschneidung erzeugt wird. Der gegenüberliegende Bereich der Nut wird durch den Kragenabschnitt gebildet bzw. begrenzt, der bei einem Bolzen zumeist ohnehin vorgesehen ist, um diesen geeignet mit anderen Bauelementen zu verbinden. Somit übernimmt der Kragenabschnitt eine Doppelfunktion, wodurch der Bolzen insgesamt preiswert herstellbar ist.In an advantageous embodiment of the invention, the bolt may have a collar portion adjoining the groove, which is arranged on one side of the groove and opposite to the material Aufauf. This has the advantage that only one area of the groove, namely the abovementioned material throw, is produced by the cold heading with the undercut. The opposite region of the groove is formed or limited by the collar portion, which is usually provided anyway in a bolt in order to connect this suitably with other components. Thus, the collar portion assumes a dual function, whereby the bolt is inexpensive to produce overall.

Der erfindungsgemäße Kugelzapfen eignet sich zur Verwendung für ein Kugelgelenk, das insbesondere für Fahrwerksteile von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Ein solches Kugelgelenk umfasst ein Gelenkgehäuse, das eine Aufnehmung aufweist, den vorstehend genannten Kugelzapfen, und einen Dichtungsbalg mit einem gehäuseseitigen Dichtungssitz und einem zapfenseitigen Dichtungssitz in Form eines Balgmunds, wobei der Balgmund zumindest teilweise in Kontakt mit der Nut des Zapfenstumpfes ist. Die Hinterschneidung der Nut führt vorteilhaft dazu, dass der Balgmund des Dichtungsbalgs axial bezüglich des Zapfenstumpfs positioniert ist. Entsprechend ist ein Ausknüpfen des Balgmunds aus der Nut auch dann wirkungsvoll verhindert, wenn keine zusätzlichen Spannmittel zum Fixieren des Balgmunds bezüglich des Zapfenstumpfs eingesetzt werden.The ball pin according to the invention is suitable for use for a ball joint, which is used in particular for chassis parts of motor vehicles. Such a ball joint comprises a joint housing having a recess, the aforementioned ball stud, and a sealing bellows with a housing-side seal seat and a pin-side seal seat in the form of a bellows mouth, wherein the bellows mouth is at least partially in contact with the groove of the pin stub. The undercut of the groove advantageously leads to the bellows mouth of the sealing bellows being positioned axially with respect to the trunnion stump. Accordingly, a Ausknüpfen the Balgmunds from the groove is effectively prevented even if no additional clamping means for fixing the bellows mouth with respect to the trunnion stump are used.

Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kugelzapfens, der einen Zapfenstumpf mit einer Nut umfasst, sind folgende Schritte vorgesehen:

– Bereitstellen eines länglichen Metallelements, und
– Kaltumformen des Metallelements in Richtung seiner Längsachse, so dass dabei zumindest ein Teil der Nut und/oder ein Materialaufwurf, der die Nut begrenzt, erzeugt werden, und
– Befestigen eines Kugelkopfes an einem Stirnbereich des Zapfenstumpfs.

According to a method according to the invention for producing a ball stud, which comprises a truncated cone with a groove, the following steps are provided:

- Providing an elongated metal element, and
- Cold forming of the metal element in the direction of its longitudinal axis, so that thereby at least a portion of the groove and / or a Materialaufwurf that limits the groove, and
- Attaching a ball head to an end portion of the pin stub.

Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen eines Zapfenstumpfs durch Kaltverformung mittels Stauchen in axialer Richtung bzw. Längsrichtung des Zapfenstumpfs kommt üblicherweise ein Werkzeug zum Einsatz, dessen zwei Werkzeughälften im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des Metallelements bzw. des Zapfenstumpfes relativ zueinander auf und zu bewegt werden. Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass das Erzeugen der Nut oder zumindest eines Teils derselben durch ein Kaltumformen/Stauchen des Metallelements allein in Richtung seiner Längsachse erfolgt, bevor in einem weiteren Schritt der Kugelkopf an einem Stirnbereich des Zapfenstumpfs befestigt wird. Zweckmäßigerweise wird beim Kaltumformen des Metallelements ein Materialaufwurf erzeugt, der die Nut axial begrenzt. Der Materialaufwurf bildet in axialer Richtung des Zapfenstumpfs eine Hinterschneidung, die einen Teil der Kontur der Nut darstellt.In a conventional method for producing a truncated cone by cold deformation by upsetting in the axial direction or longitudinal direction of the trunnion usually a tool is used, the two tool halves are moved relative to each other substantially in the direction of the longitudinal axis of the metal element or the truncated cone. The basic idea of the method according to the invention is that the production of the groove or at least a part thereof by cold forming / compression of the metal element is carried out alone in the direction of its longitudinal axis, before in a further step, the ball head is attached to a front region of the trunnion. Conveniently, during cold forming of the metal element, a material deployment is created which limits the groove axially. The Materialaufwurf forms an undercut in the axial direction of the trunnion, which forms part of the contour of the groove.

Beim Durchführen des axialen Kaltumformens des Metallelements kommt ein Werkzeug mit zwei Werkzeughälften zum Einsatz, die in Richtung der Längsachse des Metallelements und in Richtung zueinander bewegt werden. In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kontur der Nut lediglich von einer Werkzeughälfte in einem Freiformprozess ausgebildet. Das Merkmal Freiformprozess bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Kontur der Werkzeughälfte, die beim Ausbilden der Nut mit dem Zapfenstumpf in Kontakt gelangt, nicht zwangsläufig mit der resultierenden Kontur der Nut bzw. eines Teils davon übereinstimmen muss, da die resultierende Kontur der Nut sich allein aus dem Stauchen bzw. Kaltumformen des Metallelements ergibt.When performing the axial cold forming of the metal element, a tool with two tool halves is used, which are moved in the direction of the longitudinal axis of the metal element and toward each other. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the contour of the groove is formed only by a mold half in a free-form process. The feature free-form process in the sense of the invention means that the contour of the tool half that comes into contact with the truncated cone when forming the groove does not necessarily have to coincide with the resulting contour of the groove or a part thereof, since the resulting contour of the groove is solely from upsetting or cold forming of the metal element results.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Kaltumformen des Metallelements die Kontur der Nut erzeugt, ohne dass dabei ein Formwerkzeug in die Nut zu deren Formgebung, d. h. aus einer Richtung quer zur Längsachse des Metallelements, eingebracht wird. Im Ergebnis wird der Zapfenstumpf ausschließlich durch Werkzeugbewegungen hergestellt, die in Richtung der Längsachse des Zapfenstumpfs erfolgen. Auf diese Weise ist der Umformprozess und die damit in Verbindung stehende Maschinentechnik einfach und preiswert.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the contour of the groove is produced during cold forming of the metal element, without causing a mold into the groove to its shape, d. H. from a direction transverse to the longitudinal axis of the metal element is introduced. As a result, the trunnion is made exclusively by tool movements that take place in the direction of the longitudinal axis of the trunnion. In this way, the forming process and the associated machine technology is simple and inexpensive.

Bei dem länglichen Metallelement handelt es sich zweckmäßigerweise um einen rotationssymmetrischen Standardkörper, der keine Hinterschneidung aufweist. Ein solcher Standardkörper lässt sich ausgehend von einem Halbzeug z. B. in Form eines Metalldrahts oder dergleichen ebenfalls durch ein axiales Kaltverformen bzw. -stauchen allein in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Längsachse des Metalldrahts herstellen. Der Standardkörper ohne die Hinterschneidung kann zum Beispiel einen gestuften Bereich in Form eines Schulterabschnitts oder dergleichen aufweisen, mit dem ein Werkzeug für ein anschließendes Kaltumformen des Metallelements zum Erzeugen zumindest eines Teils der Nut und/oder des Materialaufwurfs in Kontakt gelangt. The elongated metal element is expediently a rotationally symmetrical standard body which has no undercut. Such a standard body can be based on a semi-finished z. B. in the form of a metal wire or the like also by an axial cold forming or -auchuchen alone in the axial direction, ie produce in the direction of the longitudinal axis of the metal wire. The standard body without the undercut may, for example, have a stepped portion in the form of a shoulder portion or the like, with which a tool for subsequent cold working of the metal element comes into contact for producing at least a part of the groove and / or the material throw.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically below with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 eine seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Zapfenstumpfs, 1 a side view of a trunnion according to the invention,

2 eine Schrittabfolge, wie aus einem länglichen Metallelement mittels eines axialen Kaltumformens der Zapfenstumpf gemäß 1 hergestellt wird, 2 a sequence of steps, such as from an elongate metal element by means of an axial cold forming the trunnion according to 1 will be produced,

3a eine Seitenansicht eines Zapfenstumpfs und eines davon getrennten Kugelkopfs, 3a a side view of a trunnion and a separate ball head,

3b eine Seitenansicht eines Kugelzapfens, wobei der Zapfenstumpf und der Kugelkopf gemäß 3a miteinander geeignet befestigt sind, 3b a side view of a ball pin, wherein the trunnion and the ball head according to 3a are fastened together suitably,

4, 5 verschiedene Ausführungsformen eines Kugelgelenks mit einem Kugelzapfen gemäß 3b, 4 . 5 various embodiments of a ball joint with a ball stud according to 3b .

6–8 herkömmliche Kugelzapfen nach dem Stand der Technik, und 6 - 8th conventional ball studs according to the prior art, and

9, 10 herkömmliche Kugelgelenke nach dem Stand der Technik. 9 . 10 conventional ball joints according to the prior art.

1 zeigt eine Seitenansicht eines Zapfenstumpfs 10, der Teil eines erfindungsgemäßen Kugelzapfens 28 (3b) ist. Der Zapfenstumpf 10 ist bezüglich seiner Längsachse 12 rotationssymmetrisch. Der Zapfenstumpf 10 weist einen ersten Endbereich 14 auf, der zur Befestigung eines Kugelkopfs 30 (3a) vorgesehen ist. Der Zapfenstumpf 10 weist ungefähr in einem mittigen Bereich einen Kragenabschnitt 20 auf, der den maximalen Durchmesserbereich des Bolzens 10 darstellt. Unterhalb des Kragenabschnitts 20, in Richtung eines unteren zweiten Endbereichs 16, können an dem Zapfenstumpf 10 Verbindungsmittel in Form eines Gewindes 18 oder dergleichen vorgesehen sein, mittels dessen der Zapfenstumpf 10 mit weiteren Bauteilen verbindbar ist. Angrenzend an den zweiten Endbereich 16 weist der Zapfenstumpf 10 eine Angriffsfläche 19 für ein Montagewerkzeug auf. 1 shows a side view of a trunnion 10 , the part of a ball stud according to the invention 28 ( 3b ). The trunnion stump 10 is with respect to its longitudinal axis 12 rotationally symmetrical. The trunnion stump 10 has a first end area 14 on, for fixing a ball head 30 ( 3a ) is provided. The trunnion stump 10 has a collar portion approximately in a central area 20 on, the maximum diameter range of the bolt 10 represents. Below the collar section 20 towards a lower second end region 16 , can be attached to the trunnion 10 Connecting means in the form of a thread 18 or the like may be provided by means of which the trunnion 10 can be connected to other components. Adjacent to the second end region 16 has the pin stump 10 an attack surface 19 for an assembly tool.

Der Kragenabschnitt 20 kann einen Anlagebereich bilden, mittels dessen der Zapfenstumpf 10 an weiteren Bauteilen zur Anlage gebracht werden kann, so dass eine geeignete Kraftübertragung zwischen dem Zapfenstumpf 10 und diesen Bauteilen gewährleistet ist. Zwischen dem Kragenabschnitt 20 und dem ersten Endbereich 14 weist der Zapfenstumpf 10 eine Nut 22 auf, die durch einen Materialaufwurf 24 begrenzt ist. Der Materialaufwurf 24 bildet in axialer Richtung des Zapfenstumpfs 10 eine Hinterschneidung, deren Funktion nachstehend noch im Detail erläutert ist. Die Darstellung von 1 verdeutlicht, dass die Nut 22 zwischen dem Materialaufwurf 24 und dem Kragenabschnitt 20 ausgebildet ist, wobei ein Randbereich des Kragenabschnitts 20 dem Materialaufwurf 24 gegenüberliegt.The collar section 20 can form a contact area, by means of which the trunnion 10 can be brought to rest on other components, so that a suitable power transmission between the trunnion 10 and these components is guaranteed. Between the collar section 20 and the first end area 14 has the pin stump 10 a groove 22 on top of that by a material throw 24 is limited. The material charge 24 forms in the axial direction of the trunnion 10 an undercut whose function is explained in detail below. The representation of 1 clarifies that the groove 22 between the material throw 24 and the collar portion 20 is formed, wherein an edge region of the collar portion 20 the Materialaufwurf 24 opposite.

Der Materialaufwurf 24 und somit der obere Bereich der Nut 22 werden erfindungsgemäß durch ein axiales Kaltstauchen des Zapfenstumpfes 10 in Richtung seiner Längsachse 12 hergestellt. 2 verdeutlicht einen Herstellungsprozess zur Ausbildung des Materialaufwurfs 24.The material charge 24 and thus the upper portion of the groove 22 According to the invention by an axial cold upsetting of the trunnion 10 in the direction of its longitudinal axis 12 produced. 2 illustrates a manufacturing process for the formation of the material Aufwurfs 24 ,

Die Herstellung des Zapfenstumpfs 10 beginnt mit der Bereitstellung eines Metallelements in Form eines Rohlings, zum Beispiel ein Stück Metalldraht 8, der in 2 oben dargestellt ist. Zur Vereinfachung wird ein solches Metallelement nachfolgend stets als Draht bezeichnet, ohne darin eine Einschränkung zu sehen. Der Draht 8 ist länglich und zylinderförmig, somit also rotationssymmetrisch. In bekannter Weise wird der Draht 8 zunächst durch axiales Stauchen bzw. eine axiale Kaltumformung zu einem Zwischenprodukt 9 (2, mittlere Darstellung) geformt, das keine Hinterschneidungen aufweist. Im Wege eines solchen axialen Stauchens werden zwei Hälften eines Werkzeugs in bekannter Weise in mehreren Schritten relativ zueinander bewegt und dabei auf- und zugefahren, nämlich in Richtung des Pfeils A von 2. Die Bewegung der Werkzeughälften erfolgt somit in Richtung der Längsachse 12 des Drahts 8.The production of the pin stub 10 begins with the provision of a metal element in the form of a blank, for example a piece of metal wire 8th who in 2 is shown above. For simplicity, such a metal element is always referred to hereinafter as a wire, without being limited thereto. The wire 8th is elongated and cylindrical, thus rotationally symmetric. In a known manner, the wire 8th first by axial compression or axial cold forming to an intermediate product 9 ( 2 , middle representation) shaped, which has no undercuts. By means of such axial compression two halves of a tool are moved in a known manner in several steps relative to each other and thereby open and closed, namely in the direction of arrow A of 2 , The movement of the tool halves is thus in the direction of the longitudinal axis 12 of the wire 8th ,

Das Zwischenprodukt 9 ist in 2 in der Mitte dargestellt. Hierbei ist in dem Abschnitt zwischen dem ersten Endbereich 14 und dem Kragenabschnitt 20 ein Schulterabschnitt 26 ausgebildet, dessen Durchmesser sich ausgehend vom ersten Endbereich 14 in Richtung des Kragenabschnitts 20 vergrößert. Der Schulterbereich 26 geht in Richtung des Kragenabschnitts 20 in einen Bolzenabschnitt 27 über. Anders ausgedrückt, ist der Bolzenabschnitt 27 zwischen dem Schulterbereich 26 und dem Kragenabschnitt 20 angeordnet. Der Bolzenabschnitt 27 und der Schulterabschnitt 26 erfüllen bei der Erzeugung der Nut 22 eine wesentliche Funktion, wobei der Bolzenabschnitt 27 hierbei eine Anbindungsfläche zur Positionierung von weiteren Bauteilen bildet.The intermediate 9 is in 2 shown in the middle. Here is in the section between the first end area 14 and the collar portion 20 a shoulder section 26 formed, the diameter of which starting from the first end portion 14 in the direction of the collar section 20 increased. The shoulder area 26 go in the direction of the collar section 20 in a bolt section 27 above. In other words, the bolt portion 27 between the shoulder area 26 and the collar portion 20 arranged. The bolt section 27 and the shoulder section 26 meet in the production of the groove 22 an essential function, wherein the bolt portion 27 This forms a connection surface for the positioning of other components.

Ausgehend von dem Zwischenprodukt 9 wird in einem nächsten Schritt ein geeignetes Werkzeug aus Richtung des ersten Endbereichs 14 auf den Draht bzw. Bolzen 10 aufgesetzt. Dieses Werkzeug gelangt dabei in Kontakt mit dem Schulterabschnitt 26. Durch ein axiales Verfahren des Werkzeugs (in Richtung des Pfeils A von 2) nach unten, d. h. in Richtung des Kragenabschnitts 20, wird der Schulterabschnitt 26 zu dem Materialaufwurf 24 umgeformt, so dass aus dem Bolzenabschnitt 27 die Nut 22 erzeugt wird. Die Formgebung der Nut 22 hängt dabei von der Existenz und der Ausgestaltung des Bolzenabschnitts 27 und des Materialaufwurfs 24 ab. Hierbei ist von Bedeutung, dass der Bolzenabschnitt 27 eine ausreichende Länge in Richtung der Längsachse des Drahts 8 aufweist, so dass zwischen dem Materialaufwurf 24 und dem Kragenabschnitt 20 die Nut entsteht. Demgegenüber darf der Schulterabschnitt 26 nicht direkt in den Kragenabschnitt 20 übergehen.Starting from the intermediate product 9 In a next step, it becomes a suitable tool from the direction of the first end region 14 on the wire or bolt 10 placed. This tool comes into contact with the shoulder portion 26 , By an axial process of the tool (in the direction of arrow A of 2 ) down, ie in the direction of the collar portion 20 , the shoulder section becomes 26 to the Materialaufwurf 24 reshaped, leaving the bolt section 27 the groove 22 is produced. The shape of the groove 22 depends on the existence and the design of the bolt section 27 and the material throw-up 24 from. It is important that the bolt section 27 a sufficient length in the direction of the longitudinal axis of the wire 8th has, so that between the material throw 24 and the collar portion 20 the groove is created. In contrast, the shoulder section may 26 not directly in the collar section 20 pass.

In 2 sind im unteren Bild die Nut 22 bzw. der Materialaufwurf 24 im fertigen Zustand dargestellt ist. Der Materialaufwurf 24 bildet in axialer Richtung des Bolzens 10 eine Hinterschneidung, so dass sich im Wechselspiel mit einem Randbereich des Kragenabschnitts 20 daraus die Nut 22 ergibt.In 2 are the groove in the lower picture 22 or the material throw 24 is shown in the finished state. The material charge 24 forms in the axial direction of the bolt 10 an undercut, so that in interaction with an edge region of the collar portion 20 out of it the groove 22 results.

Bezüglich der Verformung des Schulterabschnitts 26 durch das Werkzeug ist zu verstehen, dass es sich hierbei um einen Freiformprozess handelt. Dies bedeutet, dass sich beim Verformen des Schulterabschnitts 26 durch das Werkzeug die Kontur dieses Bereichs der Nut 22 selbständig bildet, ohne dass dabei ein Kontaktbereich des Werkzeugs mit der resultierenden Kontur der Nut komplementär ist. Es versteht sich, dass beim Kaltstauchen des Schulterabschnitts 26 durch das Werkzeug eine weitere Werkzeughälfte in Kontakt mit dem Bolzen 10 gelangt, zum Beispiel an einem unteren Rand des Kragenabschnitts 20, wobei dieser Rand des Kragenabschnitts 20 entgegengesetzt zu dem Schulterabschnitt 26 ist. Mittels dieser weiteren Werkzeughälfte, die in Kontakt mit dem unteren Bereich des Kragenabschnitts 20 ist, wird eine notwendige Gegenhaltekraft erzeugt. Diese weitere Werkzeughälfte gelangt nicht in direkten Kontakt mit dem Schulterabschnitt 26 und ist deshalb auch nicht an dem Freiformprozess für den Materialaufwurf 24 beteiligt.Regarding the deformation of the shoulder section 26 The tool is to be understood that this is a free-form process. This means that when deforming the shoulder section 26 through the tool the contour of this area of the groove 22 forms independently, without causing a contact area of the tool with the resulting contour of the groove is complementary. It is understood that during cold diving of the shoulder section 26 through the tool another tool half in contact with the bolt 10 passes, for example at a lower edge of the collar portion 20 , wherein this edge of the collar portion 20 opposite to the shoulder section 26 is. By means of this further tool half, in contact with the lower portion of the collar portion 20 is, a necessary reaction force is generated. This additional tool half does not come into direct contact with the shoulder portion 26 and is therefore not at the free-form process for the material disposal 24 involved.

In den 3a und 3b ist der erfindungsgemäße Kugelzapfen 28 dargestellt, der aus dem Zapfenstumpf 10 gemäß 1 und einem Kugelkopf 30 gebildet ist. In 3a sind der Zapfenstumpf 10 und der Kugelkopf 30 getrennt voneinander dargestellt. Diesbezüglich ist zu verstehen, dass der Zapfenstumpf 10 zunächst als separates Bauteil hergestellt wird, in Entsprechung der Schrittabfolge von 2. Erst nachdem der Zapfenstumpf 10 gemäß 2 fertiggestellt ist, wird der Kugelkopf 30 in geeigneter Weise mit dem ersten Endbereich 14 des Zapfenstumpfs 10, d. h. mit dessen Stirnseite verbunden bzw. daran befestigt, zum Beispiel durch Verschweißen, zweckmäßigerweise in Form von Widerstandsschweißen. In 3b ist der Kugelzapfen 28 in fertigem Zustand gezeigt, wenn der Kugelkopf 30 an dem Zapfenstumpf 10 befestigt ist.In the 3a and 3b is the ball pin according to the invention 28 shown from the trunnion 10 according to 1 and a ball head 30 is formed. In 3a are the truncated cone 10 and the ball head 30 shown separated from each other. In this regard, it should be understood that the trunnion 10 is first prepared as a separate component, in accordance with the step sequence of 2 , Only after the pin stump 10 according to 2 is finished, the ball head 30 suitably with the first end portion 14 of the trunnion stump 10 that is, connected to its end face or fastened thereto, for example by welding, expediently in the form of resistance welding. In 3b is the ball stud 28 shown in the finished state when the ball head 30 on the trunnion stump 10 is attached.

4 zeigt ein Verwendungsbeispiel für den Kugelzapfen 28 gemäß 3b, nämlich ein Kugelgelenk 32, das in einem Längsschnitt dargestellt ist. Nachstehend sind die wesentlichen Funktionselemente eines solchen Kugelgelenks 32 im Einzelnen genannt und erläutert. 4 shows a use example of the ball stud 28 according to 3b namely a ball joint 32 , which is shown in a longitudinal section. Below are the main functional elements of such a ball joint 32 specified and explained in detail.

Das Kugelgelenk 32 umfasst ein Gehäuse 34, das eine Ausnehmung 36 in Form einer Durchgangsöffnung aufweist. Der Kugelzapfen 28 ist mit seinem Kugelkopf 30 mittels einer Gelenkschale 38 in der Ausnehmung 36 des Gelenkgehäuses 34 eingerastet. Eine kraft- und/oder formschlüssige Positionierung der Gelenkschale 38 innerhalb der Ausnehmung 36 ist durch geeignete Schnapphaken 40 sichergestellt, die mit einem Rand 37 der Ausnehmung 36 verrastet sind.The ball joint 32 includes a housing 34 that a recess 36 has in the form of a passage opening. The ball stud 28 is with his ball head 30 by means of a joint shell 38 in the recess 36 of the joint housing 34 engaged. A positive and / or positive positioning of the joint shell 38 inside the recess 36 is by suitable snap hooks 40 ensured with a margin 37 the recess 36 are locked.

Zur Abdichtung des Kugelgelenks 32 ist ein Dichtungsbalg 42 vorgesehen, der geeignet das Eindringen von Schmutz bzw. Feuchtigkeit in das Innere des Kugelgelenks 32 verhindert. In gleicher Weise schließt der Dichtungsbalg 42 das Austreten von Schmierfett oder dergleichen aus dem Innern des Kugelgelenks 32 aus. Mittels einer an seinem oberen Rand 43 ausgebildeten Aussparung 44 in Form einer Nut ist der Dichtungsbalg 42 mit einem Halteflansch 46 der Gelenkschale 38 verbunden bzw. verknüpft. Der untere Rand des Dichtungsbalgs 42 in Form eines Balgmunds 48 ist dichtend in Kontaktanlage mit der Nut 22 des Kugelzapfens 28.For sealing the ball joint 32 is a sealing bellows 42 provided, which is suitable for the penetration of dirt or moisture into the interior of the ball joint 32 prevented. In the same way, the sealing bellows closes 42 the leakage of grease or the like from the interior of the ball joint 32 out. By means of one at its upper edge 43 trained recess 44 in the form of a groove is the sealing bellows 42 with a retaining flange 46 the joint shell 38 connected or linked. The lower edge of the sealing bellows 42 in the form of a bellows mouth 48 is sealingly in contact with the groove 22 of the ball stud 28 ,

Die Längsschnittdarstellung von 4 verdeutlicht, dass der Balgmund 48 innerhalb der Nut 22, die durch einen Randbereich des Kragenabschnitts 20 und die Hinterschneidung des Materialaufwurfs 24 gebildet ist, positionssicher bezüglich des Kugelzapfens 28 gehalten ist. Dies bedeutet, dass ein betriebssicherer Dichtsitz des Balgmunds 48 innerhalb der Nut 22 auch dann gewährleistet ist, wenn der Kugelzapfen mit seiner Längsachse 12 relativ zum Gelenkgehäuse 24 verschwenkt wird und dabei der Dichtungsbalg 42 verformt wird.The longitudinal section of 4 clarifies that the bellow mouth 48 inside the groove 22 passing through an edge region of the collar section 20 and the undercut of the material throw 24 is formed, positionally secure with respect to the ball stud 28 is held. This means that a reliable sealing seat of the bellows mouth 48 inside the groove 22 is ensured even if the ball pin with its longitudinal axis 12 relative to the joint housing 24 is pivoted while the bellows 42 is deformed.

In 5 ist eine Längsschnittansicht eines weiteren Beispiels für ein Kugelgelenk 32 gezeigt. Einziger Unterschied im Vergleich mit dem Kugelgelenk 32 gemäß 4 besteht darin, dass der Balgmund 48 zusätzlich durch einen Spannring 50 gesichert ist, der den Balgmund 48 an seinem Umfang umschließt. Der Spannring 50 verbessert somit den Sitz des Balgmunds 48 innerhalb der Nut 22 und verhindert wirkungsvoll ein Ausknüpfen des Balgmunds 48 aus der Nut 22. Im übrigen ist das Kugelgelenk von 5 in seinem Aufbau mit dem Kugelgelenk von 4 identisch, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen darauf verwiesen wird.In 5 is a longitudinal sectional view of another example of a ball joint 32 shown. Only difference in comparison with the ball joint 32 according to 4 is that the bellows mouth 48 additionally by a clamping ring 50 is secured, the bellows mouth 48 encloses at its periphery. The clamping ring 50 thus improves the fit of the bellows mouth 48 inside the groove 22 and effectively prevents a loosening of the bellows mouth 48 out of the groove 22 , Incidentally, the ball joint of 5 in its construction with the ball joint of 4 identical, so that reference is made to avoid repetition.

Claims

Kugelzapfen (28), umfassend einen Zapfenstumpf (10) mit einer Nut (22) zum Halten eines Dichtungsbalgs, wobei die Nut (22) zumindest teilweise kalt-freigeformt hergestellt ist, und einen Kugelkopf (30), der an dem Zapfenstumpf (10) befestigt ist.Ball stud ( 28 ) comprising a truncated cone ( 10 ) with a groove ( 22 ) for holding a sealing bellows, wherein the groove ( 22 ) is made at least partially cold-free formed, and a ball head ( 30 ), which on the trunnion ( 10 ) is attached.

Kugelzapfen (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (22) in einem Bereich des Zapfenstumpfs (10) ausgebildet ist, der an den Kugelkopf (30) angrenzt.Ball stud ( 28 ) according to claim 1, characterized in that the groove ( 22 ) in a region of the trunnion ( 10 ) is formed, which at the ball head ( 30 ) adjoins.

Kugelzapfen (28) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (22) in axialer Richtung des Zapfenstumpfs (10) durch einen Materialaufwurf (24) begrenzt ist, der kalt-freigeformt hergestellt ist und eine Hinterschneidung in axialer Richtung des Zapfenstumpfs (10) bildet.Ball stud ( 28 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the groove ( 22 ) in the axial direction of the trunnion ( 10 ) by a material throw ( 24 ) is made cold-free formed and an undercut in the axial direction of the trunnion ( 10 ).

Kugelzapfen (28) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialaufwurf (24) durch ein Kalt-Freiformen in axialer Richtung des Zapfenstumpfs (10) hergestellt ist.Ball stud ( 28 ) according to claim 3, characterized in that the material throw ( 24 ) by a cold freeforming in the axial direction of the trunnion ( 10 ) is made.

Kugelzapfen (28) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfenstumpf (10) einen Kragenabschnitt (20) aufweist, der an die Nut (22) angrenzt und an einer dem Materialaufwurf (24) gegenüberliegenden Seite der Nut (22) angeordnet ist.Ball stud ( 28 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the trunnion ( 10 ) a collar portion ( 20 ), which is adjacent to the groove ( 22 ) and at a the Materialaufwurf ( 24 ) opposite side of the groove ( 22 ) is arranged.

Kugelgelenk (32), insbesondere für Fahrwerksteile von Kraftfahrzeugen umfassend ein Gelenkgehäuse (34), das eine Ausnehmung (36) aufweist, einen Kugelzapfen (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, einen Dichtungsbalg (42) mit einem gehäuseseitigen Dichtungssitz und einem zapfenseitigen Dichtungssitz in Form eines Balgmunds (48), der zumindest teilweise in Kontakt mit der Nut (22) ist.Ball joint ( 32 ), in particular for chassis parts of motor vehicles comprising a joint housing ( 34 ), which has a recess ( 36 ), a ball stud ( 28 ) according to one of claims 1 to 5, a sealing bellows ( 42 ) with a housing-side sealing seat and a plug-side sealing seat in the form of a bellows mouth ( 48 ) at least partially in contact with the groove ( 22 ).

Kugelgelenk (32) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidung den Balgmund (48) axial bezüglich des Zapfenstumpfs (10) fixiert.Ball joint ( 32 ) according to claim 6, characterized in that the undercut the bellows mouth ( 48 ) axially with respect to the trunnion ( 10 ) fixed.

Verfahren zur Herstellung eines Kugelzapfens, der einen Zapfenstumpf (10) mit einer Nut (22) umfasst, mit den Schritten: Bereitstellen eines länglichen Metallelements (8, 9), Kaltumformen des Metallelements (8, 9) in Richtung seiner Längsachse (12), so dass dabei zumindest ein Teil der Nut (22) und/oder ein Materialaufwurf (24), der die Nut (22) axial begrenzt, erzeugt werden, und Befestigen eines Kugelkopfes an einem Stirnbereich des Zapfenstumpfs (10).Method for producing a ball stud having a trunnion stub ( 10 ) with a groove ( 22 ), comprising the steps of: providing an elongated metal element ( 8th . 9 ), Cold working of the metal element ( 8th . 9 ) in the direction of its longitudinal axis ( 12 ), so that at least a part of the groove ( 22 ) and / or a material throw-up ( 24 ), which the groove ( 22 ) are limited axially, and attaching a ball head at an end portion of the trunnion ( 10 ).

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kaltumformen des Metallelements (8, 9) zwei gegenüberliegende Werkzeughälften im Wesentlichen in Richtung der Längsachse (12) des Metallelements und in Richtung relativ zueinander bewegt werden, wobei die Kontur der Nut (22) nur von einer Werkzeughälfte in einem Freiformprozess gebildet wird.A method according to claim 8, characterized in that during cold forming of the metal element ( 8th . 9 ) two opposing mold halves substantially in the direction of the longitudinal axis ( 12 ) of the metal element and are moved in the direction relative to each other, wherein the contour of the groove ( 22 ) is formed only by a mold half in a free-form process.

Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kaltumformen des Metallelements (8, 9) die Kontur der Nut (22) erzeugt wird, ohne dass dabei ein Formwerkzeug in die Nut (22) zu deren Formgebung aus einer Richtung quer zur Längsachse (12) des Zapfenstumpfs (10) eingebracht wird.A method according to claim 8 or 9, characterized in that during cold forming of the metal element ( 8th . 9 ) the contour of the groove ( 22 ) is produced, without causing a mold in the groove ( 22 ) for shaping it from a direction transverse to the longitudinal axis ( 12 ) of the trunnion ( 10 ) is introduced.

Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Werkzeughälfte, die beim Kaltumformen des Metallelements (8, 9) damit in Kontakt gelangt, mit der resultierenden Kontur der Nut (22) nicht komplementär ist.A method according to claim 9 or 10, characterized in that the contour of the mold half, which during cold forming of the metal element ( 8th . 9 ) comes into contact with the resulting contour of the groove ( 22 ) is not complementary.

Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallelement (8, 9) ein rotationssymmetrischer Körper ohne Hinterschneidung ist.Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that the metal element ( 8th . 9 ) is a rotationally symmetric body without undercut.