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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenks zum Einsatz in
einem Gestänge-Mechanismus wie beispielsweise
dem Radaufhängungsteil
oder dem Lenkungsteil eines Kraftfahrzeuges oder dem Schneidenantriebsteil
eines Mähdreschers.
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Hintergrund
der Erfindung
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Als ein Verfahren zur Herstellung
eines Kugelgelenks der obigen Art ist herkömmlicherweise ein solches bekannt,
das in der geprüften
veröffentlichten
Japanischen Patentanmeldung Nr. 77886/1993 offenbart ist.
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Wie in 15 dargestellt,
umfasst dieses Verfahren einen ersten Schritt, bei dem ein Halter 102 durch Druckguss
geformt wird, wobei Formen 100 verwendet werden, die eine
Stahlkugel 101 als Kern dazwischen eingesetzt haben (siehe
explodierte Ansichten a und b), einen zweiten Schritt, bei dem ein Kugelschaft 104 gebildet
wird, der einen an die Stahlkugel 101 buckelgeschweißten Schaft 103 umfasst,
welcher vom Halter 102 überdeckt
ist (siehe explodierte Ansichten c und d); einen dritten Schritt,
bei dem eine äußere Kraft
an den Kugelschaft 104 oder den Halter 102 angelegt
wird, so dass eine winzige Lücke
zwischen der Stahlkugel 101 und dem Halter 102 gebildet
wird, die während
des Gießens
im ersten Schritt eng aneinander hafteten, und da die Kugeloberfläche der
Stahlkugel 101 beim Gießen auf den Halter 102 übertragen
wird, weist ein nach einem solchen Verfahren hergestelltes Kugelgelenk,
wie in 16 dargestellt,
die Merkmale auf, dass die Stahlkugel 101 und der Halter 102 miteinander,
ohne zu klappern, in Gleitkontakt kommen, womit sich eine glatte
rotierende oder pendelnde Bewegung ergibt.
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Weiterhin wird in dem ersten Schritt
des oben beschriebenen Herstellungs-Verfahrens die Stahlkugel 101,
die zur Zeit des Gießens
des Halters 102 als Kern dient, auf ihrer Ober- und Unterseite
durch Schließen der
Formen 100 eingeklemmt, um die Stahlkugel 101 beim
Gießen
des Halters 102 als Kern zwischen den Formen 100 zu
halten, und beim Halter 102 ergeben sich dadurch Öffnungen 105 und 106,
die jeweils den oberen und unteren Stellungen der Stahlkugel 101 entsprechen.
Und in einem zweiten Schritt wird ein Buckelschweiß-Arbeitsgang
durchgeführt,
indem die Öffnungen 105 und 106 so
genutzt werden, dass der Schaft 103 und eine Elektrode 107 zur
Einspeisung eines Schweißstroms
mit der Kugeloberfläche
der Stahlkugel 101 jeweils durch die Öffnungen 105 und 106 in
Kontakt gebracht werden, und unter diesen Bedingungen wird ein Buckelschweiß-Arbeitsgang durchgeführt, während eine
vorherbestimmte Menge Schweißstrom
zwischen der Stahlkugel 101 und dem Schaft 103 eingespeist
wird.
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Da nun ein Buckelschweiß-Arbeitsgang
durchgeführt
wird, indem die Elektrode gemäß des oben
beschriebenen, herkömmlichen
Verfahrens in direkten Kontakt mit der Stahlkugel gebracht wird,
besteht die Gefahr, dass zwischen der Elektrode und der Stahlkugel
ein Schweißwiderstand
auftritt, es sei denn, dass eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen
der Elektrode und der Stahlkugel sichergestellt wird, womit sich
ein Schmelzen der Stahlkugel an der Stelle ergibt, an welcher die
Elektrode mit der Stahlkugel in Kontakt steht. Daher ist es notwendig,
dass die zur Durchführung
der Elektrode gebildete Öffnung
mit einer gewissen Größe dimensioniert
ist.
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Eine solche Öffnung für die Elektrode wird jedoch
zwangsläufig
koaxial zum Schaft angeordnet sein, der an die Stahlkugel angeschweißt wird,
und wenn die Öffnung
entsprechend groß ausgeführt ist,
kann die entlang der Achse des Schafts projizierte (siehe 18) Kontaktfläche zwischen der Stahlkugel
und dem Halter, doch nur klein sein, so dass sich ein Problem ergeben
hat, dass das Vermögen
des Schafts, eine entlang der Achse des Schafts wirkende Last, also
die axiale Last zu tragen, unzureichend wird.
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Weiterhin hat sich bei dem Bestreben,
die Tragfähigkeit
des Schafts zu erhöhen
ohne dabei den Durchmesser der Öffnung
für die
Elektrode zu verringern, auch ein Problem ergeben, da der Durchmesser
der Stahlkugel groß gemacht
werden muss und das sich daraus ergebende Kugelgelenk selbst auch
entsprechend groß und
schwer ausfällt.
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Andererseits, selbst wenn die im
Schaft gebildete Elektroden-Durchführungsöffnung ausreichend
groß ist,
der Kontaktbereich der Elektrode selbst aber bezüglich der Stahlkugel nicht
günstig
ist, wird immer noch ein Schweißwiderstand
zwischen der Elektrode und der Stahlkugel auftreten, woraus sich
ein Schmelzen der Kugel an der Kontaktstelle der Elektrode mit der
Kugel ergibt. Daher wird im Fall des oben beschriebenen herkömmlichen
Herstellungsverfahrens eine kupferbeschichtete Elektrode gebildet,
um eine Kugeloberfläche nach
dem Muster der Kugeloberfläche
der Stahlkugel zu erhalten, eine solche Anordnung hat aber den Nachteil,
dass es aufgrund der allmählichen
Veränderung
der Elektrodenausbildung bei wiederholtem Buckelschweißen notwendig
wird, die Elektrode jedes Mal nachzuarbeiten, wenn eine vorherbestimmte
Anzahl von Schweißarbeitsgängen ausgeführt worden
ist, womit die Produktionskontrolle sehr beschwerlich wird.
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Weiterhin wies das oben beschriebene,
herkömmliche
Herstellungs-Verfahren die Probleme auf, dass es hauptsächlich Druckguss-Legierungen
auf Zinkbasis (zum Beispiel eine Art Druckguss-Legierungen aus Zink-Aluminium-Kupfer)
als halterbildendes Material einsetzt, und, auch wenn eine solche
Druckguss-Zinklegierung
ein hervorragendes Maß mechanischer
Festigkeit, etwa hinsichtlich Zugfestigkeit, Härte, Zähigkeit etc. besitzt, neigt
der Halter, da es keinen Korrosionswiderstand und ein hohes spezifisches
Gewicht hat, zur Korrosion und kann nur schwergewichtig sein, wodurch
der Einsatzort für
die Verwendung eines nach diesem Herstellungs-Verfahren gebildeten
Gestänge-Mechanismus beschränkt ist
und der Gewichtsverringerung des Gestänge-Mechanismus Hindernisse
im Weg stehen.
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Andererseits könnte ein Material auf Aluminiumbasis
als Druckguss-Legierung eingesetzt werden, das ein geringes spezifisches
Gewicht besitzt, aber eine solche Druckguss-Aluminiumlegierung im Zustand als Druckguss
ist gegenüber
der oben beschriebenen Druckguss-Zinklegierung bezüglich Zugfestigkeit
und Härte minderwertig
und ein unter Verwendung dieser Legierung hergestelltes Kugelgelenk
kann nicht in einem Konstruktionsbereich eingesetzt werden, wo mechanische
Festigkeit verlangt wird, beispielsweise bei Spurstangen für Radaufhängungsteile
eines Kraftfahrzeugs.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist mit
Hinsicht auf die oben beschriebenen Probleme gemacht worden und es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu Herstellung eines
Kugelgelenks bereitzustellen, wobei mit diesem Verfahren ein Kugelgelenk
mit einer hohen Tragfähigkeit
zur Aufnahme einer axialen Last, die in Richtung der Schaftachse
wirkt, hergestellt werden kann, und zwar ohne Rücksicht auf die Ausdehnung
des Kugeldurchmessers und bei dem die Produktionskontrolle erleichtert
ist.
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US 5070609 A offenbart ein Kugelgelenk, bei
dem eine Kugel an eine Stange geschweißt wird, indem ein Strom durch
die Kugel und die Stange über
Elektroden geleitet wird, die mit der Kugel und der Stange in Kontakt
stehen. Diese Anordnung leidet unter einigen der hier diskutierten
Nachteile.
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Herstellungs-Verfahren für
ein Kugelgelenk bereit, umfassend einen Halter und einen Kugelschaft,
die aneinander gekoppelt sind, um so frei zu pendeln oder zu rotieren,
wobei das Verfahren umfasst:
einen ersten Schritt, bei dem
eine geschmolzene, elektrisch leitende Legierung in Gussformen gegossen
wird, in welchen eine Kugel als ein Kern eingesetzt ist, um dadurch
den die Kugel umgebenden Halter zu gießen, wobei ein Verbindungsbereich
zum Verbinden eines Schafts an die Kugel unabgedeckt bleibt;
einen
zweiten Schritt, bei dem der Schaft in Druckkontakt mit der Kugel
gehalten wird, die an einer Stelle im Halter freigelegt ist, und
die Kugel und der Schaft werden buckelgeschweißt, um dadurch den Kugelschaft
zu bilden; und
einen dritten Schritt, bei dem der Halter oder
der Kugelschaft mit einer äußeren Kraft
beaufschlagt werden, so dass zwischen der Kugel und dem Halter eine
Lücke gebildet
wird;
dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt das Buckelschweißen ausgeführt wird,
indem Elektroden jeweils mit dem Schaft und der Kugel in Kontakt
gebracht werden, und ein Schweißstrom
zwischen den Elektroden eingespeist wird.
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Da gemäß eines solchen Verfahrens
der vorliegenden Erfindung in ihrem zweiten Schritt der Schweißstrom zwischen
dem Schaft und dem Halter durch die Kugel eingespeist wird, ohne
die Elektrode in direkten Kontakt mit der Kugel zu bringen, ist
es nicht notwendig, eine Öffnung
im Halter vorzusehen, durch welche die Elektroden mit der Kugel
in Kontakt kommen. Demgemäß kann im
ersten Schritt beim Gießen
des Halters die Kugel mit einem elektrisch leitenden Legierungsmaterial
umgeben werden, wobei nur der Schaftanbindungsbereich so wie vorher
belassen wird, so dass es möglich
ist, ein Kugelgelenk herzustellen, das eine hochgradige Tragfähigkeit
für auf
den Schaft einwirkende Axiallasten aufweist.
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Weiterhin wird, selbst dann, wenn
der Schweißstrom
zwischen dem Schaft und dem Halter durch die Kugel eingespeist wird,
der im ersten Schritt gegossene Halter in engem Kontakt mit der
Kugel gehalten und da die Kugel nur an der Schaft-Verbindungsstelle
durch den Halter eine freigelegte Stelle hat, haben die Kugel und
der Halter eine ausreichend große
Kontaktfläche.
Demgemäß entsteht
gegenüber
dem Schweißstrom
zwischen der Kugel und dem Halter fast kein Schweißwiderstand,
so dass es möglich
ist, nur den Schaft und die Kugel durch Buckelschweißen zu verbinden,
ohne dass dabei die Kugel an den Halter geschweißt wird.
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Zusätzlich kann gemäß eines
solchen Verfahrens der vorliegenden Erfindung die Verbindungsstelle des
Schafts und der Kugel sofort abgeschreckt werden, indem nach Abschluss
des Buckelschweißens
wieder ein Strom zwischen dem Schaft und dem Halter eingespeist
wird, so dass es auch leicht möglich
ist, an der Verbindungsstelle Risse zu verhindern, die entstehen
könnten,
wenn die Verbindungsstelle des Schafts und der Kugel nach dem Schweißen nicht
nachbehandelt würde.
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In einigen Ausführungsformen wird der Halter
gebildet, indem eine Aluminiumlegierung in Gussformen gegossen wird,
die eine Stahlkugel als Kern dazwischen eingesetzt aufweist, und
der Halter durchläuft
eine Lösungsglüh-Behandlung.
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In Ausführungsformen, bei denen der
die Stahlkugel umgebende Halter durch Druckguss in einer Aluminiumlegierung
gegossen ist und der Halter dann in einem nachfolgenden Schritt
eine Lösungsglüh-Behandlung
durchläuft,
ist die mechanische Festigkeit des Halters bemerkenswert verbessert,
da nach solchen Verfahren über
mehrere Stunden eine Aushärtung
stattfindet. Das heißt,
auch wenn der Halter durch Druckgießen der Aluminiumlegierung
gebildet ist, die gegenüber
anderen Materialien in ihrer mechanischen Festigkeit als minderwertig
betrachtet wird, so könnte
die benötigte
mechanische Festigkeit doch zu einem ausreichenden Grad bereitgestellt
werden.
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Betrachtet man nun die Funktion eines
Kugelgelenks, so wird von der im ersten Schritt verwendeten Stahlkugel
verlangt, dass sie abriebfeste Eigenschaften aufweist, und es ist üblich, dass
die Oberfläche
der Kugel vorher einer Abschreckung, wie beispielsweise Kohlensäure-Abschreckung,
unterworfen wird. Aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur der
Lösungsglüh-Behandlung der Aluminiumlegierung,
welche die Stahlkugel im ersten Schritt überdeckt, jedoch erheblich
niedriger ist als die Abschreckungs-Temperatur der Stahlkugel, ergibt
sich dasselbe Ergebnis als ob die Stahlkugel angelassen würde, wenn
der Halter nach dem Druckgießen
einer Lösungsglüh-Behandlung
unterworfen wird, so dass die Gefahr besteht, dass die Oberfläche der Stahlkugel,
die mit viel Aufwand durch Abschrecken gehärtet wurde, weich wird und
dass die Gleitfähigkeit
der Stahlkugel bezüglich
des Halters schon im Anfangsstadium schlecht wird.
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16 ist
ein Schaubild, welches das Verhältnis
zwischen der Anlasstemperatur und der Härte einer abgeschreckten Stahlkugel
(Edelstahl/440°C)
zeigt, wenn die Stahlkugel angelassen wird. Aus dem Schaubild lässt sich
ersehen, dass die Härte
der Stahlkugel rapide abnimmt und das Weichwerden der Oberfläche der Stahlkugel
beschleunigt wird, wenn die Anlasstemperatur 550°C überschreitet. Demgemäß ist es
möglich, wenn
für die
oben beschriebene Stahlkugel ein Spezialstahl wie Edelstahl eingesetzt
wird, und falls die Temperatur der Lösungsglüh-Behandlung für den Halter unter 550°C liegt,
die Oberflächenhärte der
Stahlkugel in einem praktisch sicheren Bereich zu halten.
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Weiterhin ist es hinsichtlich der
Produktionskosten und der Universalität bevorzugt, für die Stahlkugel einen
normalen, einer Kohlensäure-Abschreckung
unterworfenen Stahl zu verwenden, aber in dem Fall muss die Temperatur
der Lösungsglüh-Behandlung
noch niedriger sein als die oben beschriebene Anlasstemperatur der
Edelstahlkugel. Nach der Bestätigung
der beteiligten Erfinder ist es möglich, die Oberflächenhärte der Stahlkugel
in einem praktisch sicheren Bereich zu halten, wenn die Temperatur
der Lösungsglüh-Behandlung für den Halter
niedriger als 450°C
ist.
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Um gleichzeitig die Temperatur der
Lösungsglüh-Behandlung
innerhalb des oben beschriebenen Bereichs zu halten, kommt es hinsichtlich
der Tatsache, dass die Temperatur der Lösungsglüh-Behandlung je nach der Zusammensetzung
der Aluminiumlegierung verschieden ist, auf die Zusammensetzung
der Aluminiumlegierung an. In diesem Zusammenhang wird angenommen,
dass verschiedene Arten von Aluminiumlegierungen, deren Temperaturen
der Lösungsglüh-Behandlung
in den oben beschriebenen Bereich fallen, hergestellt werden können, indem
chemische Elemente als Zugaben für
die Aluminiumlegierungen präpariert
werden können,
und nach der Bestätigung
der beteiligten Erfinder gibt es eine Druckguss-Aluminiumlegierung vom
Typ Aluminium-Zink-Silizium, deren Temperatur der Lösungsglüh-Behandlung
in der Größenordnung
von 360–450°C liegt und
die eine mechanische Festigkeit aufweist, welche die einer Druckguss-Zinklegierung
aufgrund einer Aushärtung übertrifft.
Die konkrete Zusammensetzung einer solchen Druckguss-Aluminiumlegierung
wird weiter unten beschrieben.
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Ein weiterer Vorteil der indirekten
Einspeisung des Schweißstroms
zur Stahlkugel gemäß des Verfahrens
der Erfindung ergibt sich daraus, dass eine Beschädigung der
Stahlkugel verhindert wird, weil die Oberfläche der Stahlkugel dazu neigt,
nach der wie oben beschriebenen Lösungsglüh-Behandlung des Halters weich
zu werden. Bei einer solchen Anordnung wird der Schaft an die Stahlkugel
buckelgeschweißt,
ohne die Notwendigkeit, die Elektrode gegen die Stahlkugel zu drücken, so
dass der Kugelschaft ohne Beschädigung der
Oberfläche
der Stahlkugel gebildet wird.
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In Ausführungsformen des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung, in welchen der Halter einer Lösungsglüh-Behandlung
unterworfen wird, wird auch die Stahlkugel erhitzt, so dass die
Gefahr besteht, dass die Oberfläche
der Stahlkugel durch Oxidieren erheblich vergröbert wird, und somit die wesentliche
Funktion des Kugelgelenks, die es dem Halter und der Kugel ermöglicht,
miteinander in einen glatten Gleitkontakt zu kommen, nicht verwirklicht
werden kann. Demgemäß ist es
in dieser Hinsicht bevorzugt, dass der Halter der Lösungsglüh-Behandlung
in einer sauerstofffreien Atmosphäre unterworfen wird, um so
ein Oxidieren der Oberfläche
der Stahlkugel aufgrund der Erwärmung
zu verhindern, und damit eine glatte Gleitbewegung zwischen dem
Halter und der Stahlkugel sicherzustellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Kugelgelenks,
das mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
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2 ist
eine Schnittansicht eines Anwendungsbeispiels des Kugelgelenks gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ist
ein Diagramm, welches das Gussverfahren für einen Halter gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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4 ist
eine Schnittansicht eines Halters, der mit dem in 3 dargestellten Gussverfahren gegossen
ist;
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5 ist
ein Diagramm, das ein Schweißverfahren
zum Schweißen
eines Schafts an eine Stahlkugel darstellt, die in einen Halter
gegossen ist;
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6 ist
eine Schnittansicht eines Kugelschafts, der durch Schweißen gebildet
ist;
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7 ist
ein Schaubild, welches das Verhältnis
zwischen der Lösungsglüh-Behandlungs-Temperatur für eine in
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendete Druckguss-Aluminiumlegierung und
der Zugfestigkeit der Aluminiumlegierung darstellt;
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8 ist
ein Schaubild, welches das Verhältnis
zwischen der Lösungsglüh-Behandlungs-Temperatur für eine in
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendete Druckguss-Aluminiumlegierung und
der Bruchdehnung der Aluminiumlegierung darstellt;
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9 ist
ein Schaubild, welches das Verhältnis
zwischen der Lösungsglüh-Behandlungs-Temperatur für eine in
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendete Druckguss-Aluminiumlegierung und
der Härte
der Aluminiumlegierung darstellt;
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10 ist
eine Schnittansicht eines Kugelgelenks gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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11 ist
ein Diagramm eines Kugelgelenks gemäß einer dritten Ausführungsform,
das mit dem Verfahren der Erfindung hergestellt ist;
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12 ist
ein Diagramm, welches das Gussverfahren zum Bilden einer Lagerbuchse
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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13 ist
ein Diagramm, welches einen Schweißvorgang zum Schweißen einer
Stahlkugel, die in den Halter und die Lagerbuchse eingegossen ist,
an einen Schaft darstellt;
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14 ist
ein Schaubild, welches das Verhältnis
zwischen der Härte
eines Edelstahls und einer Anlasstemperatur für den Edelstahl darstellt;
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15 ist
ein Flussdiagramm, das ein herkömmliches
Kugelgelenk-Herstellungsverfahren darstellt;
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16 ist
eine Schnittansicht eines Kugelgelenks, das mit dem herkömmlichen
Kugelgelenk-Herstellungsverfahren hergestellt ist;
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Beschreibung
der Bezugszeichen
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1b Schaft 2 Halter 8 Stahlkugel 10 Elektrode
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Beste Arbeitsweisen zur
Ausführung
der Erfindung
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Das Verfahren zum Herstellen eines
Kugelgelenks gemäß der vorliegenden
Erfindung soll jetzt im Detail mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine erste Ausführungsform
eines Kugelgelenks, das mit der Verfahren der vorliegenden Erfindung
hergestellt ist.
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Dieses Kugelgelenk umfasst einen
Kugelschaft 1, der einen Kugelbereich 1a und einen
im wesentlichen zylindrischen Halter 2 aufweist, der mit
der äußeren Peripherie
des Kugelbereichs 1a des Kugelschafts 1 im Eingriff steht,
und so funktioniert, dass der Halter 2 durch den Gleitkontakt
des Kugelbereichs 1a mit dem Halter 2 an den Kugelschaft 1 gekoppelt
ist, um so frei zu pendeln und zu rotieren. Weiterhin zeigt 2 ein Beispiel eines Kugelgelenks,
welches so gebildet ist, dass ein Schubarm 3, der sich
entlang Pfeil A vorwärts und
rückwärts bewegen
kann, mit dem Kugelschaft 1 in Eingriff steht, während ein
Pendelarm 4, der entlang Pfeil B pendeln kann, mit dem
Halter 2 im Eingriff steht.
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Der Kugelschaft 1 ist durch
Schweißen
eines stangenförmigen
Schafts 1b an eine Stahlkugel gebildet, die eine sehr genaue
Kugelform beschreibt, wobei sie selbst den Kugelbereich 1a bildet.
Der Schaft 1b ist so gefertigt, dass er einen konischen
Passbereich 11 aufweist, mit dem der Schubarm 3 eine
Passung bildet, und das obere Ende des Passbereichs 11 selbst
ist als Außengewinde 12 ausgebildet.
Dementsprechend ist der Schubarm 3 an dem konischen Passbereich 11 befestigt,
indem eine Mutter 13 auf das Außengewinde 12 aufgeschraubt
ist.
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Andererseits ist der Halter 2 durch
Druckguss (wird weiter unten beschrieben) so gebildet, dass er den Kugelbereich 1a im
wesentlichen überdeckt,
wobei der Verbindungsbereich zum Verbinden des Schafts 1b und
der Kugelbereich 1a wie gehabt bleiben. Der Halter 2 hat
einen flachen Bereich 20 an einer Stelle gegenüber dem
Schaft 1b, der einer Elektrode als Kontaktfläche dient,
wenn der Schaft 1b buckelgeschweißt wird, was später beschrieben
ist. Weiterhin ist an der äußeren Peripherie
des Halters 2 ein Bund 21 bereitgestellt, womit
der Halter 2 mit dem Pendelarm 4 in Eingriff gebracht
wird, und an einer vom Bund 21 wenig entfernten Stelle
ist eine Umfangsnut 22 ausgebildet, so dass der Pendelarm 4 durch
Einsetzen eines Halterings 23 in die Umfangsnut 22 am
Halter 2 befestigt ist.
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Weiterhin ist ein Dichtungselement 5 zwischen
der äußeren, peripheren
Kante des Halters 2 und dem Schaft 1b des Kugelschafts 1 angeordnet,
so dass eine Schmierstofftasche 24 zur Aufnahme eines Schmierstoffs
wie Fett gebildet ist, der in die Lücke zwischen dem Kugelbereich 1a und
dem Halter 2 eingebracht wird, und somit wird das Eindringen
von Staub oder Abfall vom Verbindungsbereich des Kugelbereichs 1a und
des Schafts 1b in die Lücke
verhindert. In diesem Fall haftet ein Ende 5a des Dichtungselements 5,
das sich direkt neben dem Schaft 1b befindet, aufgrund
seiner Elastizität
eng an dem Schaft 1b an, während das andere Ende 5b,
das sich direkt neben dem Halter 2 befindet, zwischen dem
Haltering und der äußeren Peripherie
des Halters 2 eingeschoben ist, um derart nicht vom Halter 2 durch
eine Pendel- oder Rotationsbewegung des Kugelschafts 1 getrennt
zu werden.
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Es sollte angemerkt sein, dass der
Halter 2 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ein Schmierloch 25 in seiner Mitte angeordnet hat, wenn
man jedoch berücksichtigt,
dass die Lücke
zwischen dem Halter 2 und dem Kugelbereich 1a durch
den in der Schmierstofftasche 24 eingefüllten Schmierstoff ausreichend
geschmiert werden kann, kann auf das Bereitstellen des Schmierlochs
verzichtet werden.
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Als nächstes wird das Herstellungsverfahren
des Kugelgelenks gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
genau beschrieben.
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Zunächst wird der Halter 2 in
einem ersten Schritt unter Verwendung einer Aluminiumlegierung druckgegossen.
Die Zusammensetzung der von den beteiligten Erfindern als Testmaterial
verwendeten Aluminiumlegierung ist in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt.
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Im Fall eines solchen Druckgussverfahrens
wird eine Stahlkugel 8, die den Kugelbereich 1a des
Kugelschafts 1 bildet, als Kern in ein Paar vertikal getrennter
Formen 6 und 7 eingesetzt, wie in 3 dargestellt, und in diesem Zustand
wird ein geschmolzenes Metall unter Druck in einen Hohlraum 9 zwischen
den Formen 6 und 7 eingegossen. In diesem Fall
wird die Position der Stahlkugel durch einen Haltesitz 7a bestimmt,
der auf der Innenseite der Form 7 ausgebildet ist, und
wird in diesem Haltesitz 7a mit einem Anschlagbolzen 6a festgehalten,
der in der Form 6 vorsteht.
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Es sollte in diesem Zusammenhang
angemerkt sein, dass der Anschlagbolzen 6a der Form 6 nicht
nötig wäre, wenn
die Stahlkugel 8 sicher an den Haltesitz 7a der
Form 7 durch eine magnetische Anziehungskraft oder die
Saugkraft eines Vakuumgerätes
befestigt werden könnte.
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Mit der obigen Anordnung wird der
Halter 2, der die Stahlkugel 8 mit der Legierung überdeckt,
so gegossen, dass nur der Bereich, der dem Haltesitz 7a entspricht,
nicht vom Halter 2 überdeckt
wird, wie in 4 dargestellt.
Nach der vorliegenden Ausführungsform
wird der Halter 2 so gegossen, dass die Stahlkugel 8 durch
den Anschlagbolzen 6a gehalten wird, so dass damit an der
Stelle des Halters 2 ein kleines Loch gebildet wird, das
dem Anschlagbolzen 6a entspricht, und dieses Loch kann
als das oben beschriebene Schmierloch 25 eingesetzt werden.
Auch wenn der Bund 21 des Halters 2 durch Druckgießen gebildet
ist, sollte angemerkt sein, dass die Umfangsnut 22 nach
dem Druckgießen
durch spanabhebende Bearbeitung gebildet ist.
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Als nächstes, in einem zweiten Schritt,
wird der Halter 2, der im vorhergehenden Schritt druckgegossen
wurde, erhitzt, um die den Halter 2 bildende Aluminiumlegierung
einer Lösungsglüh-Behandlung zu unterwerfen.
Um noch konkreter zu sein: der die Stahlkugel 8 überdeckende
Halter 2 wird in einen Vakuumofen gestellt und, nachdem
er in einer sauerstofffreien Atmosphäre auf die Lösungsglüh-Behandlungs-Temperatur
erhitzt worden ist, wird der Halter 2 herausgenommen, um
danach schnell abgekühlt
zu werden. Als Ergebnis eines Experiments stellte sich heraus, daß die Lösungsglüh-Behandlungs-Temperatur
für die
Aluminiumlegierung, die in Tabelle 1 aufgeführt ist, im Bereich von 360 –450°C liegt,
und die Erhitzungszeit etwa zwei Stunden beträgt.
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Nach dem oben beschriebenen Schritt
wird der Schaft 1b in einem dritten Schritt an die Stahlkugel 8 angeschweißt, die
vom Halter 2 überdeckt
ist, welcher der Lösungsglüh-Behandlung
unterworfen wurde. Für dieses
Schweißen
wird ein Buckelschweißverfahren,
wie in 5 dargestellt,
so eingesetzt, dass eine Endfläche
des Schafts 1b durch Beaufschlagung mit einer vorbestimmten
Kraft F in Druckkontakt mit der Kugeloberfläche der Stahlkugel 8,
die vom Halter 2 nicht überdeckt
ist, gebracht wird, die Elektroden 10a und 10b werden jeweils
mit dem Halter 2 und dem Schaft 1b in Kontakt
gebracht, und ein Schweißstrom
vorbestimmter Höhe wird
zwischen den Elektroden 10a und 10b eingespeist.
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In diesem Fall kommt die Elektrode 10a zur
Einspeisung des Schweißstroms
mit dem flachen Bereich 20 des Halters 2 in Kontakt,
ohne die Stahlkugel 8 direkt zu berühren, und der Schweißstrom wird
der Stahlkugel 8 indirekt über den Halter 2 zugeführt. Beim
Gießen
des Halters 2 im vorhergehenden Schritt wurde der Halter 2 in
engem Kontakt mit der Stahlkugel 8 gehalten, so dass der
elektrische Widerstand im Grenzbereich von Halter 2 und
Stahlkugel 8 sogar bei indirekter Einspeisung des Schweißstroms
zur Stahlkugel 8 durch den Halter 2 extrem klein
ist, so dass der Halter 2 und die Stahlkugel 8 nicht
miteinander verschweißt
werden. Obwohl weiterhin angenommen wird, dass die Oberfläche der
Stahlkugel 8 zur Zeit der Lösungsglüh-Behandlung im vorhergehenden
Schritt in einen Anlasszustand gebracht worden ist und durch die
Erhitzung weich geworden ist, wird die Oberfläche der Stahlkugel 8 nicht
beschädigt,
da die Elektrode 10a nicht in direkten Kontakt mit der
Stahlkugel 8 gebracht wird.
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Der Kugelschaft 1, der die
Stahlkugel 8, die durch den Halter 2 überdeckt
ist, und den angeschweißten Schaft 1b und
den Kugelbereich 1a umfasst, befindet sich somit, wenn
das Buckelschweißen
fertiggestellt ist, in einem Zustand, in dem er im Halter 2 eingegossen
ist, wie in 6 dargestellt.
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Weiterhin wird in dem erwähnten dritten
Schritt wieder ein Schweißstrom
eingespeist, wobei die Elektrodenanschlüsse im gehabten Zustand verbleiben,
und der Verbindungsbereich der Stahlkugel 8 und des Schafts 1 werden
angelassen, wodurch nach dem Schweißen das Entstehen von Alterungsrissen
an dem Verbindungsbereich verhindert wird.
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Danach wird in einem vierten Schritt
eine äußere Kraft
an den Halter 2 und den Kugelschaft 1 angelegt, um
so eine winzige Lücke
zwischen dem Halter 2 und dem Kugelbereich 1a zu
bilden, die immer noch in einem eng aneinanderhaftenden Zustand
gehalten wurden. Das Anlegen einer äußeren Kraft an den Halter 2 oder den
Kugelschaft 1 kann erfolgen, indem ein leichter Schlag
in Axialrichtung auf die äußere Peripherie
des Halters 2 oder des Kugelschafts 1 gegeben
wird oder indem dem Kugelbereich 1a ein leichter Stoß versetzt
wird. Durch diesen Vorgang wird der Kugelbereich 1a des
Kugelschafts 1 dann gleitfähig bezüglich des Halters 2, so
dass der Kugelschaft 1 und der Halter 2 miteinander
in einen gekoppelten Zustand gebracht werden, wobei sie frei pendeln
und rotieren können.
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Zuletzt wird das Dichtungselement 5 zwischen
dem Schaft 1b und der äußeren Peripheriekante
des Halters 2 befestigt und ein Schmiermittel, wie beispielsweise
Fett, wird in die Schmierstofftasche 24 eingefüllt, die
durch das Dichtungselement 5 gebildet ist, womit ein Kugelgelenk
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
fertiggestellt ist.
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Das Kugelgelenk gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird in der oben beschriebenen Art hergestellt und da der Schweißstrom gemäß dieses
Herstellungs-Verfahrens zwischen dem Halter 2 und dem Schaft 1b eingespeist
wird, während
die Elektrode 10 in einem dritten Schritt mit dem Halter 2 in
Druckkontakt gebracht wird, ist es nicht nötig, eine Öffnung im Halter 2 zu
bilden, um einen direkten Kontakt der Elektrode mit der Stahlkugel 8 zu
ermöglichen,
und es ist möglich,
den oberen Teil des Kugelbereichs 1a im wesentlichen durch
den Halter 2 zu überdecken,
wobei das sehr kleine Schmierloch wie gehabt belassen wird.
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Wenn daher die Kontaktfläche zwischen
dem Kugelbereich 1a und dem Halter 2 entlang der
Axialrichtung projiziert wird, wie in 2 dargestellt,
und die projizierte Kontaktfläche
mit der Kontaktfläche
in einem herkömmlichen,
in 11 dargestellten
Kugelgelenk verglichen und der Durchmesser des Kugelbereichs a zwischen
den beiden als gleich angenommen wird, ist die Kontaktfläche im Fall
des Kugelgelenks gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
erheblich größer als
die im Fall des herkömmlichen
Kugelgelenks. Demgemäß macht
es das Verfahren der vorliegenden Erfindung möglich, ein Kugelgelenk herzustellen,
das einen höheren Grad
an Tragfähigkeit
bezüglich
einer Axiallast aufweist, die entlang der Achse des Kugelschafts 1 wirkt,
als im Fall des herkömmlichem
Herstellungs-Verfahrens, bei dem die Öffnung für das Einführen der Elektrode immer im
Halter 2 ausgebildet ist.
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Da die Elektrode 10 anstatt
mit der Stahlkugel 8 in Druckkontakt mit dem flachen Bereich 20 des
Halters 2 gehalten wird, ist es weiterhin nicht erforderlich,
dass die Elektrode 10 speziell kugelförmig ausgebildet ist, und darüber hinaus
ist es auch nicht notwendig, dass die Form der Elektrode 10 entsprechend
der Anzahl der Schweißvorgänge nachgearbeitet
werden muss. Demgemäß macht
es das Herstellungs-Verfahren der vorliegenden Erfindung verglichen
mit dem herkömmlichen
Verfahren sehr leicht, eine Produktionskontrolle durchzuführen, und
es eignet sich besser für
eine automatisierte Massenproduktion von Kugelgelenken.
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Gleichzeitig wird die Behandlung
gemäß dieses
Herstellungs-Verfahrens,
bei dem die Lösungsglüh-Behandlung
für die
Aluminiumlegierung zur Bildung des Halters 2 in einem zweiten
Schritt stattfindet, in einer sauerstofffreien Atmosphäre ausgeführt, so
dass die Oberfläche
der Stahlkugel 8, die durch den Halter 2 überdeckt
ist, nicht durch Oxidieren rauh wird, und es ist für das fertige
Kugelgelenk möglich,
eine glatte Gleitbewegung zwischen dem Halter 2 und der
Stahlkugel 8 zu erreichen.
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Weiterhin findet im Fall des Verfahrens
der Herstellung eines Kugelgelenks gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
da die Lösungsglüh-Behandlung
für den
Halter 2 im zweiten Schritt durchgeführt wird, ein Alterungshärten über mehrere
Stunden nach Fertigstellung des Kugelgelenks statt, und die mechanische
Festigkeit des Halters 2, wie beispielsweise die Zugfestigkeit,
Bruchdehnung oder Schlagfestigkeit, ist verglichen mit einem Halter,
der nicht einer Lösungsglüh-Behandlung
unterworfen wurde, erheblich verbessert. Die folgende Tabelle 2
zeigt konkrete Werte der verbesserten Ergebnisse und 7 bis 9 sind Schaubilder, die jeweils die Verhältnisse
zwischen den Lösungsglüh-Behandlungs-Temperaturen
und der Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Härte des Halters 2 zeigen.
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Die in der vorliegenden Ausführungsform
verwendete Druckguss-Aluminiumlegierung
hat weiterhin den Vorteil, dass die Lösungsglüh-Behandlungs-Temperatur für den aus
dieser Legierung hergestellten Halter 2 maximal 450°C beträgt und dass
die Behandlung sogar bei einer Temperatur von etwa 400°C ausgeführt werden
kann, so dass es möglich
ist, zu verhindern, dass die vom Halter 2 überdeckte
Stahlkugel 8 in ihrem geglühten Zustand weich wird. Die
folgende Tabelle 3 zeigt die Unterschiede in der Oberflächenhärte einer
aus gewöhnlichem
Stahlmaterial hergestellten Stahlkugel, wenn die Stahlkugel (bei
einer Oberflächenhärte von
Hv = 653), die mit Kohlensäure
auf eine Tiefe von 0,5 mm von der Oberfläche abgeschreckt ist, bei verschiedenen Temperaturen
geglüht
worden ist.
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Aufgrund der Tatsache, dass zur Verhinderung
von Schäden
an der Stahlkugel 8, die durch das Gleiten der Stahlkugel
mit dem Halter 2 verursacht werden, für diese eine Härte von
etwa Hv = 327 erforderlich ist, und obwohl ein solcher Härtewert
von der Härte
des Halters 2 abhängt,
so versteht sich doch aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen,
dass die Lösungsglüh-Behandlungs-Temperatur
für den
Halter 2 weniger als 450°C betragen
muss. Da die in Tabelle 1 dargestellte Druckguss-Aluminiumlegierung diese Anforderung
erfüllt,
hat es sich demgemäß herausgestellt,
dass die Härte
der Stahlkugel 8 auf einem Wert gehalten werden kann, bei dem
die Funktion des Kugelgelenks ausreichend vorhanden ist, und zwar
sogar wenn der Halter 2 einer Lösungsglüh-Behandlung unterzogen wird.
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Es sollte angemerkt sein, dass die
mechanische Festigkeit sich bei einem Produkt, das durch Druckgießen einer
Aluminiumlegierung gebildet ist, aufgrund des Entstehens von Blasen
verringert, so dass es üblich
ist, ein solches Produkt nicht einer Lösungsglüh-Behandlung zu unterziehen.
Die Lösungsglüh-Behandlungs-Temperatur
der in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten
Druckguss-Aluminiumlegierung liegt jedoch im Bereich von 360–450°C, was niedriger
ist als es in den Japanese Industrial Standards (JIS) für allgemeine
Aluminiumlegierungen vorgeschrieben ist, so dass die mechanische
Festigkeit der Legierung kaum durch das Entstehen von Blasen beeinträchtigt wird,
und selbst wenn die Legierung einer Lösungsglüh-Behandlung unterzogen wird,
kann die mechanische Festigkeit des Halters 2 erheblich
verbessert werden.
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Zweite Ausführungsform
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10 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten
Kugelgelenks, in der ein Beispiel eines anderen Kugelgelenks angegeben
wird, das mit demselben Verfahren wie im Fall der ersten Ausführungsform
hergestellt werden kann. In diesem Kugelgelenk ist die Form eines
Kugelschafts 15 ganz dieselbe wie die der ersten Ausführungsform,
aber der Halter 16 ist mit einem Arm 17 versehen,
der genauso funktioniert wie der oben beschriebene Pendelarm 4 und
der mit einem Innengewinde 18 versehen ist. Es sollte angemerkt
sein, dass die übrigen
Konstruktionsteile, da sie mit denen der ersten Ausführungsform
identisch sind, in den Zeichnungen jeweils mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet sind, während
auf eine detaillierte Beschreibung der Teile verzichtet worden ist.
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Dritte Ausführungsform
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11 zeigt
eine dritte Ausführungsform
eines mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten
Kugelgelenks. Das Kugelgelenk gemäß dieser Ausführungsform
wird so gebildet, dass ein Kugelbereich 31a eines Kugelschafts 31 und
ein Halter 41 durch eine Lagerbuchse 50 so aneinander
gekoppelt sind, dass sie frei mit dem Kugelbereich 31a pendeln
und rotieren können,
der durch das Gießen
der Lagerbuchse 50 in den Halter 41 eingegossen
ist.
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Wie im Fall der ersten Ausführungsform
wird der Kugelschaft 31 durch Schweißen eines stangenförmigen Schafts 31b an
eine Stahlkugel gebildet, die eine sehr genaue Kugelform beschreibt.
Der Schaft 31b weist einen konischen Passbereich 32 und
ein Außengewinde 33 auf.
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Gleichzeitig weist der Halter 41 einen
konkaven Kugelaufnahmebereich 42 auf, der einen etwas größeren Durchmesser
als der Kugelbereich 31a hat, und die Lagerbuchse 50 wird
in den Kugelaufnahmebereich 42 durch Gießen eingegossen,
was weiter unten beschrieben ist. Der Halter 41 hat einen
flachen Bereich 40 an einer Stelle gegenüber von
Schaft 31b, der zum Zeitpunkt des Buckelschweißens von
Schaft 31b als eine Elektrodenkontaktfläche verwendet wird. Weiterhin
ist in der Mitte des Halters 41 ein Schmierloch 43 ausgebildet,
während
an einer Stelle auf seiner äußeren Peripherie
ein Durchgangsloch 44 ausgebildet ist, das beim Gießen der
oben beschriebenen Lagerbuchse 50 als Einlauf dient. Weiterhin
ist der Halter 41 mit einem vorstehenden Verbindungsbereich 45 versehen,
der ein Außengewinde 46 aufweist.
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Weiterhin ist zwischen dem Schaft 31a und
der äußeren Peripherie
des Halters 41 ein Dichtungselement 51 angeordnet,
wodurch eine Schmierstofftasche 52 bereitgestellt wird.
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Das Verfahren zur Herstellung eines
Kugelgelenks gemäß der dritten
Ausführungsform
ist wie folgt.
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Zunächst wird in einem ersten Schritt
der Halter 41 gebildet, der mit dem Kugelaufnahmebereich 42, dem
Schmierloch 43 und dem Verbindungsbereich 45 versehen
ist. Das Bilden des Halters 41 kann entweder durch spanabhebende
Verformung oder durch Gießen
ausgeführt
werden.
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Als nächstes wird in einem zweiten
Schritt die Lagerbuchse druckgegossen, wobei eine Zinklegierung oder
eine Aluminiumlegierung verwendet wird. Für ein solches Gießverfahren
wird der Halter 41 und eine Stahlkugel 80, die
den Kugelbereich 31a des Kugelschafts 31 bildet,
als Kern in ein Paar vertikal getrennter Formen 60 und 70 eingesetzt
und geschmolzenes Metall unter Druck in einen Hohlraum eingegossen,
der zwischen dem Kugelaufnahmebereich 42 des Halters 41 und
der Stahlkugel 80 gebildet ist, wie in 12 dargestellt. In diesem Fall wird die
Position der eingesetzten Stahlkugel 80 innerhalb des Kugelaufnahmebereichs 42 des
Halters 41 durch einen Haltesitz 71, der mit der
Form 70 ausgebildet ist, vorbestimmt, während sie in diesem Haltesitz 71 mit
einem Anschlagbolzen 61 der Form 60 festgehalten
wird, der sich durch das Schmierloch 43 des Halter 41 erstreckt.
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Folglich wird die Lagerbuchse 50,
welche die Stahlkugel 80 überdeckt, mit dem Halter 41 gegossen, der
als Gussform dient, und die Stahlkugel 80 zeigt gegenüber der
Lagerbuchse 50 und dem Halter 41 nur dort eine
freie Stelle, wo sie mit dem Haltesitz 71 übereinstimmt.
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Als nächstes wird in einem dritten
Schritt der Schaft 31b an die Stahlkugel 80 geschweißt, die
im vorhergehenden Schritt durch die Lagerbuchse 50 überdeckt
wurde. Für
dieses Schweißen
wird dasselbe Buckelschweißverfahren
wie im Fall der ersten Ausführungsform,
wie in 13 dargestellt,
so eingesetzt, daß eine Endfläche des
Schafts 31b in Druckkontakt mit der Kugeloberfläche der
Stahlkugel 80 gebracht wird, die von der Lagerbuchse 50 nicht überdeckt
ist, und zwar durch Beaufschlagung der Elektrode 10a mit
einer vorbestimmten Kraft F, und die Elektroden 10a und 10b werden
jeweils mit dem Halter 41 und dem Schaft 31b in Kontakt
gebracht, während
ein Schweißstrom
vorbestimmter Höhe
zwischen den Elektroden 10a und 10b eingespeist
wird.
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Auch in dieser Ausführungsform
kommt die Elektrode 10a zur Einspeisung des Schweißstroms
mit dem flachen Bereich 40 des Halters 41 in Kontakt,
ohne die Stahlkugel 80 direkt zu berühren, aber da die im zweiten
Schritt gegossene Lagerbuchse 50 in engem Kontakt mit dem
Halter 41 und der Stahlkugel 80 steht, ist der
elektrische Widerstand im Grenzbereich von Halter 41, Lagerbuchse 50 und
Stahlkugel 80 sogar bei indirekter Einspeisung des Schweißstroms
zur Stahlkugel 80 durch den Halter 41 und die
Lagerbuchse 50 extrem klein, so dass sich kein Fall ergibt,
wo die Lagerbuchse 50 sich so erhitzt, dass sie mit der
Stahlkugel 80 verschweißt würde.
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Wenn dann ein solches Buckelschweißen beendet
ist, ist der Kugelschaft 31 gebildet, der die Stahlkugel 80,
die von dem Halter 41 mittels der Lagerbuchse 50 überdeckt
ist, und den Schaft 31b umfasst, der an die Stahlkugel 80 geschweißt ist,
wobei der Kugelbereich 31a des Kugelschafts 31 im
Halter 41 eingegossen ist. Es sollte angemerkt sein, dass
es in einem dritten Schritt möglich
ist, den geschweißten
Bereich der Stahlkugel 80 und des Schafts 31b durch
Einsatz desselben Verfahrens wie im Fall der ersten Ausführungsform
zu glühen.
Danach wird in einem vierten Schritt eine äußere Kraft an den Halter 41 und
den Schaft 31 angelegt, um so eine winzige Lücke zwischen
dem Halter 41 und dem Kugelbereich 31a des Kugelschafts 31 zu
bilden, die in einem engen Kontakt zueinander stehen, und gleichzeitig
wird das oben beschriebene Dichtungselement 51 zwischen
dem Schaft 31b und der äußeren, peripheren
Kante des Halters 41 befestigt, um dadurch eine Schmierstofftasche 52 bereitzustellen,
in die ein Schmierstoff wie etwa Fett eingebracht wird, wie es im vierten
Schritt gemäß der ersten
Ausführungsform
der Fall ist. Folglich kommt der Kugelbereich 31a des Kugelschafts 31 in
Gleitkontakt mit der Lagerbuchse 50, die in den Halter 41 eingegossen
ist, so dass der Kugelschaft 31 und der Halter 41 miteinander
gekoppelt sind, um so frei pendeln und rotieren zu können.
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Im Fall des Herstellungs-Verfahrens
gemäß der dritten
Ausführungsform
wird der Schweißstrom
auch zwischen dem Halter 41 und dem Schaft 31b eingespeist,
wobei die Elektrode 10a in einem dritten Schritt in Druckkontakt
mit einer Endfläche
des Halters 41 gebracht wird, wobei das Bereitstellen einer
durch den Halter 41 und die Lagerbuchse 50 gehenden Öffnung,
um es der Elektrode 10a zu ermöglichen, mit der Stahlkugel 80 in
direkten Kontakt zu kommen, nicht notwendig ist, so dass es möglich ist,
ein Kugelgelenk mit einer großen Tragfähigkeit
bezüglich
der Axiallast herzustellen, was sonst nicht erreicht werden könnte.
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Da der Halter 41 im voraus
durch spanabhebende Verformung gefertigt worden ist, und falls ein
für den
Halter 41 geeignetes Material mit hervorragender mechanischer
Festigkeit gewählt
wird, hat diese Ausführungsform
des weiteren den Vorteil, dass es für die Druckguss-Legierung ausreicht,
lediglich hervorragende Lagereigenschaften aufzuweisen, und selbst
wenn eine Aluminiumlegierung für
die Lagerbuchse 50 eingesetzt wird, ist keine Lösungsglüh-Behandlung
erforderlich.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Wie oben beschrieben, wird bei einem
Kugelgelenk-Herstellungs-Verfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Schaft an eine Kugel buckelgeschweißt, die derart in einen Halter
eingegossen ist, dass ein Schweißstrom indirekt über den
Halter zur Kugel ohne die Notwendigkeit eingespeist wird, ein Loch
im Halter bereitzustellen, durch das eine Elektrode mit der Kugel
in Kontakt gebracht wird, und es ist daher möglich, ein Kugelgelenk herzustellen,
das eine größere Tragfähigkeit
bezüglich
der Axiallast aufweist, die auf den Schaft einwirkt, als es erreicht
werden könnte,
wenn ein solches Loch bereitgestellt werden müsste.
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Weiterhin wird die beim Buckelschweißen eingesetzte
Elektrode mit dem Halter anstatt mit der Kugel in Kontakt gebracht,
so dass nur dann, wenn der Halter von vorne herein mit einem flachen
Bereich zur Kontaktherstellung ausgebildet ist, es möglich sein
wird, die Elektrode, die bislang streng kugelförmig ausgebildet sein musste,
flach auszubilden, wodurch ein Nacharbeiten der Elektrodenform bei
der Produktion des Kugelgelenks entfällt. Folglich wird die Produktionskontrolle
für das
Herstellungs-Verfahren eines Kugelgelenks gemäß der vorliegenden Erfindung
sehr leicht und die Massenproduktion eines Kugelgelenks in automatisierten Herstellungsschritten
kann gefördert
werden.
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Auch wenn der Halter des Kugelgelenks
durch Druckguss mit einer Aluminiumlegierung gebildet wird, kann
der Halter weiterhin bei dem Herstellungs-Verfahren eines Kugelgelenks
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine mechanische Festigkeit aufweisen, die gleich oder
höher ist
als die eines herkömmlichen
Halters, der aus einer Zink-Aluminium-Legierung hergestellt ist,
indem der Halter einer Lösungsglüh-Behandlung
unterworfen wird, wobei ein Kugelgelenk hergestellt wird, das ein
geringes Gewicht und hervorragende mechanische Festigkeit aufweist.
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Darüber hinaus kann, auch wenn
der Halter, der die Stahlkugel überdeckt,
einer Lösungsglüh-Behandlung
unterworfen wird, ein Weichwerden der Oberfläche der Stahlkugel bei dem
Herstellungs-Verfahren
eines Kugelgelenks gemäß der vorliegenden
Erfindung verhindert werden, und es ist möglich, ein Kugelgelenk herzustellen,
das glatt pendeln und rotieren kann.
