DE29616350U1 - Ball joint - Google Patents
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Description
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Sachsenring Automobiltechnik GmbH
08058 ZwickauSachsenring Automobiltechnik GmbH
08058 Zwickau
Kucre lere lenkKucre lere lenk
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a ball joint according to the preamble of claim 1.
Bei einem bekannten Kugelgelenk dieser Art wird in die Aussparung des Kugelgelenkgehäuses, das am Boden eine Öffnung besitzt, der Lagerzapfen mit einer auf den Kugelabschnitt aufgeschnappten Lagerschale aus Kunststoff eingesetzt. Anschließend wird in die Öffnung eine Metallplatte eingelegt und durch Umbördeln des überstehenden Randes die Metallplatte und über diese die Lagerschale im Kugelgelenkgehäuse befestigt.In a known ball joint of this type, the bearing pin with a plastic bearing shell snapped onto the ball section is inserted into the recess of the ball joint housing, which has an opening at the bottom. A metal plate is then inserted into the opening and the metal plate and, over this, the bearing shell are secured in the ball joint housing by flanging the protruding edge.
Hierbei sind sowohl eine Reihe von Fertigungsprozessen für die vier Bauteile als auch eine Reihe von Montagevorgängen durchzuführen. Es ist also eine entsprechend umfangreiche Lagerhaltung für die Einzelbauteile sowie eine Vielzahl von Montageeinrichtungen notwendig.This requires a series of manufacturing processes for the four components as well as a series of assembly processes. This means that a correspondingly extensive storage facility for the individual components and a large number of assembly facilities are necessary.
Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Herstellung von Kugelgelenken der eingangs erwähnten Art zu vereinfachen, die Montagezeit zu verkürzen und die Herstellungskosten zu senken.The present invention is intended to solve the problem of simplifying the production of ball joints of the type mentioned at the beginning, shortening the assembly time and reducing the production costs.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nur noch zwei Bauteile notwendig, nämlich das Kugelgelenkgehäuse und der Kugelzapfen. Die Montage erfolgt durch den Spritzvorgang bei der Herstellung der Lagerschale. Von besonderem Vorteil ist hierbei,This problem is solved by the features of claim 1. Due to the measures according to the invention, only two components are required, namely the ball joint housing and the ball stud. Assembly is carried out by the injection molding process during the manufacture of the bearing shell. A particular advantage here is that
daß die Aussparung des Kugelgelenkgehäuses nicht paßgenau für die Lagerschale ausgebildet sein muß. Vielmehr kann diese unbearbeitet bleiben, so daß beispielsweise die Gußoberfläche bei Verwendung eines gegossenen Kugelgelenkgehäuses unbearbeitet bleiben kann und dies sogar noch den Vorteil mit sich bringt, daß die eingespritzte Lagerschale besser in der Aussparung an der Wand haftet und bereits dadurch gegen Verdrehen oder dgl. gesichert ist. Außerdem wird automatisch die Kugelform der Lagerschale durch die Kugel selbst hergestellt, so daß hierfür keine besondere Spritzform notwendig ist. Auch die Kugel selbst kann eine relativ große Herstellungstoleranz bezüglich ihres Durchmessers aufweisen.that the recess in the ball joint housing does not have to be designed to fit the bearing shell precisely. Rather, this can remain unprocessed, so that, for example, the cast surface can remain unprocessed when using a cast ball joint housing and this even has the advantage that the injected bearing shell adheres better to the wall in the recess and is thus already secured against twisting or the like. In addition, the spherical shape of the bearing shell is automatically produced by the ball itself, so that no special injection mold is necessary for this. The ball itself can also have a relatively large manufacturing tolerance with regard to its diameter.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:Further advantageous details of the invention are specified in the subclaims and are described in more detail below with reference to the embodiments illustrated in the drawing. They show:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit vom Boden aus eingespritzter Lagerschale und dieFig. 1 an embodiment with bearing shell injected from the bottom and the
Fig. 2Fig.2
bis 5 weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.to 5 further advantageous embodiments of the invention.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 mit 1 ein Kugelgelenk bezeichnet. Es besitzt ein Kugelgelenkgehäuse 2, das mit einer Aussparung versehen ist, die über eine Öffnung 2.1 zugänglich ist. In der Aussparung 3 befindet sich eine eingespritzte Lagerschale 4 aus Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten. Die Lagerfläche der Lagerschale 4 dient zur Lagerung einer Kugel 5, die am Zapfen 6 eines Kugelzapfens 7 vorgesehen ist. Am Kugelgelenkgehäuse 2 ist ein Befestigungsmittel 8 in Form eines seitlich abstehenden Flansches vorgesehen.In the drawing, a ball joint is designated with 1 in Fig. 1. It has a ball joint housing 2, which is provided with a recess that is accessible via an opening 2.1. In the recess 3 there is an injected bearing shell 4 made of plastic with a low coefficient of friction. The bearing surface of the bearing shell 4 serves to support a ball 5, which is provided on the pin 6 of a ball pin 7. A fastening means 8 in the form of a laterally protruding flange is provided on the ball joint housing 2.
Die Herstellung des Kugelgelenks 1 erfolgt derart, daß der Kugelzapfen 7 mit seiner Kugel 5 in die Aussparung 3 in seiner vorgesehenen Endlage eingebracht und anschließend die ÖffnungThe ball joint 1 is manufactured in such a way that the ball pin 7 with its ball 5 is inserted into the recess 3 in its intended end position and then the opening
2.1 mit einem Formwerkzeugstempel 9 geschlossen wird. Auf der der Seite 2.1 gegenüberliegenden Seite ist der geschlossene Boden 2.2 des Kugelgelenkgehäuses 2 mit einer Angußöffnung 2.3 versehen, über die durch einen Angußstempel 10 eines nicht näher gezeigten Spritz- oder Spritzgießwerkzeugs die Kunststoffmasse in den verbleibenden Hohlraum zwischen der Innenwand 3.1 der Aussparung 3 und der Kugel 5 eingespritzt wird. Hierdurch wird die Lagerschale 4 gebildet.2.1 is closed with a molding tool stamp 9. On the side opposite side 2.1, the closed base 2.2 of the ball joint housing 2 is provided with a sprue opening 2.3, through which the plastic mass is injected into the remaining cavity between the inner wall 3.1 of the recess 3 and the ball 5 by a sprue stamp 10 of an injection molding tool (not shown in detail). This forms the bearing shell 4.
Zur guten Verankerung der Lagerschale 4 in der Aussparung 3 ist deren Innenwand 3.1 gerauht oder gerieft oder in sonst geeigneter Weise haftvermittelnd ausgebildet. Wie bereits erwähnt, kann bei der Herstellung des Kugelgelenkgehäuses 2 nach dem Sand-Metallgußverfahren die entstehende rauhe Oberfläche unbearbeitet belassen werden, da es nicht auf eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung der Innenwand 3.1 ankommt.To ensure that the bearing shell 4 is anchored properly in the recess 3, its inner wall 3.1 is roughened or grooved or designed in another suitable manner to promote adhesion. As already mentioned, when the ball joint housing 2 is manufactured using the sand metal casting process, the resulting rough surface can be left unprocessed, since a high degree of precision is not required when manufacturing the inner wall 3.1.
Als Material für das Kugelgelenkgehäuse 2 dient ein Metall, vorzugsweise Stahl bzw. Gußstahl. Für die Lagerschale 4 wird ein thermoplastisch oder duroplastisch verformbarer und anschließend aushärtender Kunststoff verwendet, der eine geringe Gleitreibung besitzt. Als vorteilhafte Kunststoffe haben sich erwiesen Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polyethersulfon, Polyetheretherketon oder Polyamid. Es sind jedoch auch andere geeignete Kunststoffe anwendbar.The material for the ball joint housing 2 is a metal, preferably steel or cast steel. For the bearing shell 4, a thermoplastic or thermosetting plastic that can be deformed and then hardened and that has low sliding friction is used. Polyethylene, polypropylene, polyoxymethylene, polyethersulfone, polyetheretherketone or polyamide have proven to be advantageous plastics. However, other suitable plastics can also be used.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Material der Lagerschale 4 aus einem geschäumten Kunststoff bestehen. Dieser geschäumte Kunststoff kann beispielsweise so hergestellt sein, daß dem Material, das im Spritz- oder im Spritzgießprozeß verarbeitet wird, etwa bis zu 2% Treibmittel zugesetzt sind. Dadurch erhält man einen offenporigen oder geschlossenporigen Kunststoff-Schaumstoffkörper, der trotz der Poren noch eine genügend große Festigkeit besitzt und daher eine lange Lebensdauer gewährleistet. Dieser Kunststoff-Schaumstoffkörper hat außerdem die Eigenschaft, Schmiermittel aufnehmen zu können, so daß ein Kugelgelenk 1 mit Dauerschmierung erhalten werden kann.In an advantageous development of the invention, the material of the bearing shell 4 can consist of a foamed plastic. This foamed plastic can, for example, be manufactured in such a way that approximately up to 2% of propellant is added to the material that is processed in the injection or injection molding process. This produces an open-pored or closed-pored plastic foam body that, despite the pores, still has sufficient strength and therefore guarantees a long service life. This plastic foam body also has the property of being able to absorb lubricant, so that a ball joint 1 with permanent lubrication can be obtained.
Gemäß dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Boden 2.2 des Kugelgelenkgehauses 2 auf dem dem Kugelzapfen 7 gegenüberliegenden Kugelkalottenabschnitt 5.1 bei der Herstellung der Lagerschale 4 durch eine als Bohrung ausgebildete Öffnung 2.21 ein im Angußstempel 10 verschiebbar geführter Formstempel 10.1 gegen die Kugel 5 gepreßt.According to the embodiment shown in Fig. 2, in the base 2.2 of the ball joint housing 2 on the spherical cap section 5.1 opposite the ball pin 7, during the manufacture of the bearing shell 4, a forming punch 10.1, which is slidably guided in the sprue punch 10, is pressed against the ball 5 through an opening 2.21 designed as a bore.
Ein besonderer Vorteil der Anwendung des Formstempels 10.1 ist aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich. Bei den dort gezeigten Kugeln 5 ist der Kugelkalottenabschnitt 5.1 nicht vollständig als Kugelfläche ausgebildet, sondern bildet z.B. eine mehr oder weniger plane oder kegelförmige, gegebenenfalls auch abgestufte Fläche 5.2. Dies tritt bei der Herstellung des Kugelkörpers 5 in der Regel dann auf, wenn der .Kugelzapfen 7 mit der Kugel 5 nach der spanabhebenden Bearbeitung vom Rohmaterial abgetrennt, insbesondere durch Drehen abgestochen wird. Würde hier die Lagerschale 4 ohne Formstempel 10.1 gespritzt werden, dann könnte sich die Kugel 5 nicht mehr oder nur mit größerem Widerstand drehen bzw. schwenken lassen. Wird jedoch die Öffnung 2.21 so angeordnet und auch der Formstempel 10.1 derart angeordnet und ausgeführt, daß er zumindest die Fläche 5.2 bedeckt und dicht umschließt, dann tritt dieser Effekt nicht mehr auf. Dieser Flächenbereich wird dann nämlich nicht mehr mit ausgespritzt, so daß die Kugel 5 in der Lagerschale 4 allseitig leicht bewegt werden kann, auch wenn die Kugelfläche nicht vollständig ausgebildet ist. Durch Anwendung dieser Maßnahme ist daher der Abstechvorgang oder dergleichen unkritisch, so daß die Kugel 5 und damit auch das Kugelgelenk 1 rationell und kostengünstig hergestellt werden kann.A particular advantage of using the forming die 10.1 can be seen in Figs. 2 and 3. In the balls 5 shown there, the spherical cap section 5.1 is not completely designed as a spherical surface, but forms, for example, a more or less flat or conical, possibly also stepped surface 5.2. This usually occurs during the manufacture of the spherical body 5 when the ball pin 7 with the ball 5 is separated from the raw material after machining, in particular by turning. If the bearing shell 4 were to be injection molded without the forming die 10.1, then the ball 5 could no longer rotate or swivel or only with greater resistance. However, if the opening 2.21 is arranged in such a way and the forming die 10.1 is arranged and designed in such a way that it at least covers and tightly encloses the surface 5.2, then this effect no longer occurs. This surface area is then no longer injected, so that the ball 5 can be easily moved in all directions in the bearing shell 4, even if the spherical surface is not completely formed. By applying this measure, the cutting process or the like is therefore not critical, so that the ball 5 and thus also the ball joint 1 can be produced efficiently and inexpensively.
Zusätzlich ist durch den Formstempel 10.1 auch eine gute Fixierung der Kugel 5 im Formwerkzeug gewährleistet. Der Formstempel 10.1 kann daher auch bei Vollkugeln mit Vorteil angewendet werden. Bei Verwendung des Formstempels 10.1 ist bzw. sind vorzugsweise wenigstens eine oder auch mehrere Angußstellen 2.3 seitlich vom Formstempel 10.1 angebracht, wie in der Fig. 2a anhand von vier Angußstellen 2.3 schematisch dargestellt ist.In addition, the forming punch 10.1 also ensures that the ball 5 is securely fixed in the mold. The forming punch 10.1 can therefore also be used to advantage with solid balls. When using the forming punch 10.1, at least one or more sprue points 2.3 are preferably provided on the side of the forming punch 10.1, as shown schematically in Fig. 2a using four sprue points 2.3.
Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann, vorzugsweise mittels der Formwerkzeuge 9, 10 (Fig. 1) und 10.1 (Fig.3), ein bzw. je ein Dichtungs-O-Ring 11 bzw. 12 aus einem Kautschuk oder aus einem Elastomer eingesetzt oder insbesondere bei der Herstellung der Lagerschale 4 mit eingeformt werden. Dieser bzw. diese O-Ring(e) 11, 12 dichten den jeweiligen Endrand 4.2 der Lagerschale 4 nach außen hin ab.According to the embodiment shown in Fig. 3, one or more sealing O-rings 11 and 12 made of a rubber or an elastomer can be inserted, preferably using the molds 9, 10 (Fig. 1) and 10.1 (Fig. 3), or can be molded in, in particular, during the manufacture of the bearing shell 4. This or these O-rings 11, 12 seal the respective end edge 4.2 of the bearing shell 4 to the outside.
Die durch den Formstempel 10.1 erhaltene Öffnung 4.1 in der Lagerschale 4 kann durch eine eingesetzte, eingepreßte oder eingegossene Dichtung, z.B. durch ein Elastomer oder einen Kautschuk, auch in Form eines geschlossen- oder offenporigen Schaumstoffs geschlossen werden. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften der Kugel 5 in der Lagerschale 4 kann bei Verwendung von offenporigem Schaumstoff dieser mit einem Schmiermittel, beispielsweise einem Öl und/oder einem Fett, getränkt bzw. geschmiert sein.The opening 4.1 in the bearing shell 4 obtained by the forming stamp 10.1 can be closed by an inserted, pressed or cast seal, e.g. by an elastomer or a rubber, also in the form of a closed or open-pore foam. To improve the sliding properties of the ball 5 in the bearing shell 4, when using open-pore foam, it can be impregnated or lubricated with a lubricant, for example an oil and/or a grease.
In die Öffnung 2.21 kann auch gemäß Fig. 4 wenigstens eine Druckfeder 13 aus Kunststoff oder insbesondere aus Metall, beispielsweise in Form einer Schraubenfeder oder einer Tellerfeder, angeordnet sein. Diese Druckfeder(n) 13 kann bzw. können durch ein fest einsetzbares Fixierelement 14, z. B. einem als Dichtung dienenden Verschlußstopfen, aus Kunststoff oder Metall lagegesichert und gegen den Kugelkalottenabschnitt vorgespannt sein. Die Druckfeder(n) 13 gewährleistet bzw. gewährleisten Spielfreiheit der Kugel 5 und verhindert bzw. verhindern das Entstehen von Klappergeräuschen und von erhöhtem Verschleiß. Das Fixierelement 14 kann in den Boden 2.2 eingeschnappt, eingepreßt, eingeschweißt, eingeklebt und/oder eingebördelt sein. Auch kann es, gegebenenfalls zusätzlich, ein Außengewinde aufweisen und beispielsweise gemäß Fig. 4 als einschraubbare Scheibe ausgebildet sein.According to Fig. 4, at least one compression spring 13 made of plastic or, in particular, metal, for example in the form of a helical spring or a disc spring, can be arranged in the opening 2.21. This compression spring(s) 13 can be secured in position and pre-tensioned against the spherical cap section by a permanently insertable fixing element 14, e.g. a sealing plug made of plastic or metal that serves as a seal. The compression spring(s) 13 ensure that the ball 5 has no play and prevent the occurrence of rattling noises and increased wear. The fixing element 14 can be snapped, pressed, welded, glued and/or flanged into the base 2.2. It can also, if necessary, have an external thread and, for example, be designed as a screw-in disk according to Fig. 4.
Die Öffnung 2.21 kann auch bei Anwendung von Druckfedern 13 mit Öl und/oder Fett gefüllt sein. Zweckmäßig kann das Fixierelement 14 aus einem insbesondere einschraubbaren Schmiernippel 15The opening 2.21 can also be filled with oil and/or grease when using compression springs 13. The fixing element 14 can expediently consist of a grease nipple 15, in particular a screw-in one.
bestehen, wie anhand der Fig. 5 gezeigt ist. Auch können der Schmiernippel 15 und das Fixierelement 14 so ausgebildet sein, daß der Schmiernippel 15 in das Fixierelement 14 eingeschraubt werden kann., as shown in Fig. 5. The grease nipple 15 and the fixing element 14 can also be designed so that the grease nipple 15 can be screwed into the fixing element 14.
Claims (23)
besteht.21. Ball joint according to one of claims 16 to 19, characterized in that the fixing element (14) is made of plastic
consists.
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