DE857715C - Ball joint for purposes of all kinds, especially for steering linkages - Google Patents

Description

Kugelgelenk für Zwecke aller Art, insbesondere für Lenkgestänge Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk für Zwecke aller Art, insbesondere für Lenkgestänge, bei welchem der Kugelkopf eines Bolzens zwischen Pfannenflächen in einem Gehäuse ruht, und bezweckt die Schaffung eines Kugellagers, welches sich trotz genauen Kugelsitzes durch einfache Herstellungsmöglichkeit und Bearbeitung bei der Herstellung auszeichnet.Ball joint for purposes of all kinds, in particular for steering linkages The invention relates to a ball joint for purposes of all kinds, in particular for Steering linkage, in which the ball head of a bolt between socket surfaces in a housing rests, and the purpose of creating a ball bearing, which despite precise ball seat through simple manufacturing and processing in the Manufacturing excels.

Bei den bisher gebräuchlichen Kugellagern der \#orstehend erwähnten Art liegt der Kugelkopf zwischen Pfannenflächen, die sich bis in die quer zur Bolzenachse liegende Kugelmittenzone erstrecken. Die Herstellung von solchen Kugelgelenken mit einer in der ganzen Pfannenfläche gleichmäßigen Toleranz gegenüber dem Kugelkopf ist sehr schwierig.With the previously used ball bearings of the ones mentioned above Art lies the ball head between socket surfaces, which extend into the transverse to the bolt axis lying ball center zone extend. The manufacture of such ball joints with a uniform tolerance towards the ball head over the entire pan surface is very difficult.

Es wurde nun gefunden, daß nach der Austrittsstelle des Kugelbolzens zu die Toleranz des Kugelkopfes gegenüber der Pfanne abnimmt und etwa nur die Hälfte der Toleranz wie in der Kugelmittenzone beträgt.It has now been found that after the exit point of the ball pin to the tolerance of the ball head against the socket decreases and about only half the tolerance is the same as in the ball center zone.

Auf dieser Erkenntnis aufbauend, ist gemäß der Erfindung auf der der Austrittsöffnung des Kugelbolzens zugewandten Seite der Kugel eine nur verhältnismäßig schmale Pfannenfläche und für die quer zur Bolzenachse liegende Kugelmittenzone eine zylindrische Ringfläche imGehäuse vorgesehen. Hierdurch ist ein Kugellager geschaffen, welches eine aus herstellungstechnischen Gründen vergrößerte Toleranz des Kugeldurchmessers im Raum der Pfannenfläche zuläßt, dennoch aber in der Mittenzone der Kugel eine viel geringere Toleranz als bisher aufweisen kann, da sich eine solche geringere Toleranz bei zylindrischen Flächen, z. B. durch Schleifen, Reiben oder Dornen, viel leichter erreichen läßt als bei kugeligen Flächen. Die Folge hiervon ist, daß das erfindungsgemäße Kugelgelenk bei herstellungstechnischer Vereinfachung höchsten Genauigkeitsanforderungen Rechnung tragen kann, denn einerseits kann eine sehr genaue Kalotten oder Pfannenfläche die Kugel führen, und andererseits läßt sich die Kugel in der Mittenzone vollkommen spielfrei halten. Ein Vorteil besteht auch darin, daß die schmiertechnischen Verhältnisse günstiger sind, weil das Schmiermittel die durch die neuartige Ausbildung der Kugelfassung im Gelenk gegebenen Hohlräume ausfüllt und sich bei den geringsten Gelenkbewegungen verteilt.Building on this knowledge, is according to the invention on the Outlet opening of the ball pin facing side of the ball is only a relatively narrow socket surface and for the ball center zone lying transversely to the bolt axis a cylindrical annular surface is provided in the housing. This creates a ball bearing created, which for manufacturing reasons increased tolerance of the ball diameter in the area of the pan surface, but still in the middle zone of the ball can have a much smaller tolerance than before, since there is such a lower tolerance for cylindrical surfaces, e.g. B. by grinding, rubbing or Thorns, can be reached much more easily than with spherical surfaces. The consequence of this is that the ball joint according to the invention with manufacturing simplification can meet the highest accuracy requirements, because on the one hand a very precise calottes or socket surface guide the ball, and on the other hand lets keep the ball in the middle zone completely free of play. There is an advantage also in the fact that the lubrication conditions are more favorable because the lubricant the cavities created by the novel design of the ball socket in the joint fills and spreads out with the slightest joint movement.

Die Kugelschmalpfanne läßt sich als Ring entsprechender Querschnittsform in den Grund des Gehäuses einsetzen. Hierbei empfiehlt es sich, den Außenumfang des Schmalpfannenringes zu rändeln. Die Rändelung gräbt sich beim Eindrücken der Kugelschmalpfar@ne in das Gelenkgehäuse ein, wodurch die Pfanne einen festen Sitz erhält und außerdem verhütet wird, daß sich die Pfanne unrund drückt, was bei sog. zylindrischen Preßsitzen sehr leicht auftritt, weil die aufnehmende Bohrung aus irgendwelchen Gründen unrund geworden ist und der einzusetzende Teil sich der Unrundheit anpassen muß. Bei einer Rändelung dagegen tritt eine solche Anpassung an die Unrundheit nicht ein, sondern dringen die Rändelzähne mehr oder weniger tief in die Wandung ein, je nachdem es die Abweichung der aufnehmenden Bohrung von der Rundung erfordert, ein Vorgang der sich mit der Wirkungsweise des Räumens vergleichen läßt.The narrow ball socket can be designed as a ring with a corresponding cross-sectional shape insert into the base of the housing. It is recommended to use the outer circumference of the narrow pan ring to knurl. The knurling digs when the Ball narrow pillar in the joint housing, whereby the pan a tight fit and it is also prevented that the pan is squeezed out of round, which is the case with so-called. cylindrical interference fit occurs very easily because the female bore is made has become out of round for some reason and the part to be used becomes out of round must adapt. In the case of knurling, on the other hand, such an adjustment to the out-of-roundness occurs not in, but rather the knurled teeth penetrate more or less deeply into the wall depending on the deviation of the receiving hole from the rounding requires, a process that can be compared with the way in which clearing works.

Es ist möglich, den Schmalpfannenring und den Zylinderring zu einem in das Gehäuse einzusetzenden Ring zu vereinigen. Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, die Ringfläche durch einen besonderen, in das Gehäuse einzusetzenden Zylinderring zu bilden. Der Zylinderring kann geschlitzt oder auch mehrfach unterteilt sein. Letztgenannte Ausführungsmöglichkeiten lassen es zu, den Ring aus hochwertigerem Werkstoff als die Kugelpfannen herzustellen. Außerdem kann.durch geeignete Wahl der Ausführung die Wirkungsweise des Ringes erhöht werden, indem beispielsweise der Ring die Kugel federnd umfaßt und hierdurch eine besonders innige kraftschlüssige Verbindung mit der Kugel bewirkt.It is possible to combine the narrow pan ring and the cylinder ring into one to unite in the housing to be inserted ring. Another option consists in the ring surface by a special, to be inserted into the housing To form cylinder ring. The cylinder ring can be slotted or divided several times be. The latter design options allow the ring to be made of higher quality Material than the ball sockets to manufacture. In addition, by making a suitable choice of execution the effectiveness of the ring can be increased by, for example the ring resiliently encompasses the ball and thereby creates a particularly intimate, non-positive fit Connection with the ball causes.

Auch eine unmittelbare Bildung der Schmalpfannenfläche an der Gehäuseinnenwand kann nach der Erfindung vorgenommen werden. Hierbei kann die zylindrische Ringfläche durch einen Einsatz oder gleichfalls unmittelbar durch die Gehäuseinnenwand gebildet sein. Bei einer unmittelbaren Bildung der Schmalpfannenfläche an der Gehäuseinnenwand und auch für den Fall einer gleichzeitigen unmittelbaren Bildung der zylindrischen Ringfläche an der Gehäuseinnenwand ergibt sich noch der besondere Vorteil günstigerer Verhältnisse für die Härtung mittels Brennstrahls oder auf elektrischem Wege, da sich die Pfannenschmalfläche als Kleinfläche und ebenso die Zylinderfläche im Falle ihrer unmittelbaren Bildung an der Gehäuseinnenwand einzeln oder gleichzeitig jede für sich erwärmen und abhärten unddemzufolgezweisichelförmige kleinere Härteflächen sich ergeben, deren Eindringtiefe nach Wunsch bestimmt werden kann, während bei Gesamt- oder Großflächenhärtungen im Gelenkgehäuse sich in der Mitte der Flächenzone eine tiefere Durchwärmung ergibt, die naturgemäß auch die Tiefe der Härtezone bestimmt. Die Schmalpfannenfläche läßt sich außer durch Drehen, Schleifen od. dgl. sehr vorteilhaft rollen oder prägen.Also a direct formation of the narrow pan surface on the inner wall of the housing can be made according to the invention. Here, the cylindrical ring surface formed by an insert or also directly by the inner wall of the housing be. With a direct formation of the narrow pan surface on the inner wall of the housing and also in the case of a simultaneous direct formation of the cylindrical Ring surface on the inside wall of the housing results in the special advantage of being more favorable Conditions for curing by means of a focal beam or by electrical means, there the narrow surface of the pan is a small surface, as does the cylindrical surface in the case their immediate formation on the housing inner wall individually or simultaneously each for warming up and hardening and consequently two crescent-shaped smaller hardness surfaces arise, the depth of penetration can be determined as desired, while at Total or large area hardening in the joint housing is in the middle of the surface zone a deeper warming results, which naturally also determines the depth of the hardening zone. The narrow pan surface can be used very advantageously except by turning, grinding or the like roll or emboss.

Werden für das erfindungsgemäße Kugelgelenk Kugelbolzen mit durch Rollen oder Prägen hergestelltem Kugelkopf verwandt, dann ist nach der Erfindung die zum Verdrängen des Werkstoffes bei der Herstellung erforderliche Nutzung der Kugel so vorgenommen, daß sich keine Nutöffnung auf die zylindrische Ringfläche auswirkt. Auf diese Weise steht die Mittenzonenfläche der Kugel ohne Schmälerung für die -Übertragung von quer zum Kugelbolzen geric'htetenKräfteii zur Verfügung. Genannte Art der Nutüng ist insbesondere für Kugeln gedacht, welche entweder in Richtung der Längsachse des Kugelzapfens geprägt oder radial zur Längsachse des Zapfens gerollt werden.Are ball pins with through for the ball joint according to the invention Rolling or embossing produced ball head related, then according to the invention the use of the necessary to displace the material during manufacture Ball made so that there is no groove opening on the cylindrical annular surface affects. In this way, the central zone surface of the sphere is without any narrowing for the transmission of forces directed across the ball pin. Said type of groove is especially intended for balls, which are either in Embossed direction of the longitudinal axis of the ball stud or radially to the longitudinal axis of the Cones can be rolled.

Die quer zur Bolzenachse verlaufende Umfangsnutung kann aus der an die zylindrische Ringfläche zur Anlage kommenden :\littenzone der Kugel herausgelegt sein. So läßt sich beispielsweise eine Nut oberhalb der zur Anlage kommenden Kugelmittenzone vorsehen. Zweckmäßiger ist es jedoch, ober-und unterhalb der Kugelmittenzone eine Umfangsnut vorzusehen.The circumferential groove running transversely to the bolt axis can be derived from the on the cylindrical ring surface coming to rest: \ littenzone of the ball laid out be. For example, a groove can be created above the ball center zone that comes to rest provide. However, it is more expedient to have one above and below the ball center zone Provide circumferential groove.

Wird eine in der Kugelmittenzoiie so mittig zur Kugelmittenzone liegende Nut vorgesehen, dann ist die Nut nur so groß, daß sie durch den Roll- oder Prägevorgang im wesentlichen geschlossen wird. Freilich kann in einem solchen Falle die Nut keine schmiertechnilschen Funktionen mehr erfüllen.Becomes a central zone of the sphere in the sphere center zone Groove provided, then the groove is only so large that it is through the rolling or embossing process is essentially closed. In such a case, of course, the groove cannot perform lubricating functions more.

Eine andere Möglichkeit der Querumfangsnutung besteht darin, bei größer gehaltenen Nuten in die Nut einen Ring geeigneter Härte zur Einbettung durch den Roll- oder Prägevorgang einzulegen. Derartige Ringe können mehrfach vorgesehen sein. Sie geben als zusätzlichen Vorteil eine erhöhte Verschleißfestigkeit an den Einlegestellen und lassen es außerdem zu, den Kugelzapfen aus nur hochvergütetem Werkstoff herzustellen und gehärtete Ringe in die Kugel einzulegen.Another possibility of the transverse circumferential groove is with larger held grooves in the groove a ring of suitable hardness for embedding by the Insert rolling or embossing process. Such rings can be provided multiple times. As an additional advantage, they provide increased wear resistance at the insertion points and also allow the ball stud to be made from only highly tempered material and insert hardened rings into the ball.

Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung.The drawing illustrates several exemplary embodiments of the invention.

Abb. r läßt den unteren Teil eines Gelenkgehäuses in Teilansicht und teilweise geschnitten im Aufriß erkennen; Abb. 2 gibt eine Abb. t entsprechende Darstellung wieder, bei welcher der Pfannenschmalring und der Zylinderring für sich getrennte Teile bilden; Abb.3 verdeutlicht geschnitten im Aufriß die eine Hälfte eines Gelenkgehäuses mit an der Innenwand des Gehäuses gebildetem Pfannenschmalring und Zylinderring; Abb. 4 zeigt im Aufriß in mehreren Ausführungsmöglichkeiten die Nutung von durch Rollen oder Prägen bzw. Schleifen lierzustellendenKugelköpfen.Fig. R shows the lower part of a joint housing in partial view and recognize partially cut in elevation; Fig. 2 gives a corresponding Fig. T Representation again, in which the pan ring and the cylinder ring for themselves form separate parts; Fig. 3 shows one half in elevation a joint housing with a socket ring formed on the inner wall of the housing and cylinder ring; Fig. 4 shows in elevation in several possible embodiments Grooving of ball heads to be made by rolling, embossing or grinding.

Wie -die Zeichnung erkennen läßt, ist auf der der Austrittsöffnung des Kugelzapfens zugewandten Seite der Kugel i im Gehäuse 2 nur eine verhältnismäßig schmale Pfannenfläche 3 und für die quer zur Bolzenachse liegende Kugelmittenzone 4 eine zylindrische Ringfläche 5 im Gehäuse vorgesehen. Die Pfannenschmalfläche erfaßt nur den mit 6 bezeichneten Kugelausschnitt.As shown in the drawing, it is on the outlet opening of the ball stud facing Side of ball i in housing 2 only a relatively narrow socket surface 3 and for the one lying transversely to the bolt axis Ball center zone 4 a cylindrical annular surface 5 is provided in the housing. The narrow surface of the pan only covers the segment of the sphere marked 6.

Gemäß Abb. i und 2 ist ein Pfannenschmalring 7 in das Gehäuse eingedrückt. Dieser Pfannenschmalriiig weist einelZändelung 15 auf. Während inAbb. i der "Zylinderring 8 zur Bildung der Zylinderringfläche für die Anlage der Kugelmittenzone einstückig mit dein Pfannenschmalring 7 ist, bildet in Abb. 2 ein besonderer, in das Gehäuse eingesetzter Zylinderring die Anlageringfläche für die Kugelmittenzone.According to Fig. I and 2, a narrow socket ring 7 is pressed into the housing. This narrow pan has a fluting 15. While in Fig. i the "cylinder ring 8 in one piece to form the cylinder ring surface for the installation of the ball center zone with your pan ring 7, forms in Fig. 2 a special one in the housing The inserted cylinder ring is the contact ring surface for the ball center zone.

In Abb. 2 sind auch im Pfannenschmalring Schmiernuten 9 vorgesehen, welche entweder eingeprägt oder ohne Auslauf eingefräst sind. Diesen Schmiernuten können Umfangsschmiernuten io entsprechen, wie sie in Abb.4 gezeigt sind.In Fig. 2 there are also lubrication grooves 9 in the narrow pan ring, which are either embossed or milled without a run-out. These oil grooves can correspond to circumferential lubrication grooves, as shown in Fig. 4.

Nach Abb. 3 ist die Pfannenschmalfläche 3 und die Zylinderringfläche 5 unmittelbar an der Innenwandung des Gelenkgehäuses vorgesehen. Die bei der Härtung dieser Flächen mittels Brennstrahls oder auf elektrischem Wege in ihrer Tiefe sichelförmige Härtezone ist mit i i bezeichnet.According to Fig. 3 is the socket narrow surface 3 and the cylinder ring surface 5 provided directly on the inner wall of the joint housing. The one in hardening These surfaces are crescent-shaped in depth by means of a focal beam or by electrical means The hardening zone is denoted by i i.

Bei durch Prägung in Richtung der Längsachse des Kugelzapfens oder durch Rollen radial zur Längsachse des Kugelzapfens hergestellten Kugelköpfen ist die Nutung der Kugel, welche zum Verdrängen des Werkstoffes bei der Herstellung notwendig ist, so vorgenommen, daß keine Nutöffnung sich auf die zylindrische Ringfläche 5 auswirkt. Hierzu sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 entweder Nuten 12 quer zur Längsachse des Kugelzapfens vorgesehen, die oberhalb und unterhalb der Berührungsfläche mit dem Zylinderring 8 liegen, oder es ist mittig zur Kugelmittenzone eine Nut 13 mit einer so kleinen Öffnung vorgesehen, daß sich die Nut durch Roll- oder Prägevorgang im wesentlichen schließt. Es ist auch möglich, Nuten mit einer größeren öffnung vorzusehen, in welche ein Ring 14 geeigneter Härte eingelegt ist, der sich durch den Roll- oder Prägevorgang in die Nut einbettet. Die Nuten im Kugelkopf übernehmen auch Schmierfunktionen.In the case of ball heads produced by embossing in the direction of the longitudinal axis of the ball stud or by rolling radially to the longitudinal axis of the ball stud, the grooving of the ball, which is necessary to displace the material during production, is made so that no groove opening affects the cylindrical annular surface 5. For this purpose, according to the embodiment according to Fig. 4, either grooves 12 are provided transversely to the longitudinal axis of the ball stud, which are above and below the contact surface with the cylinder ring 8, or a groove 13 is provided in the middle of the ball center zone with such a small opening that the Groove essentially closes by rolling or embossing. It is also possible to provide grooves with a larger opening in which a ring 14 of suitable hardness is inserted, which is embedded in the groove by the rolling or stamping process. The grooves in the ball head also take on lubricating functions.

Claims (14)

PATENTANSPRÜCHE: i. Kugelgelenk für Zwecke aller Art, insbesondere für Lenkgestänge, bei welchem der Kugelkopf eines Zapfens zwischen Pfannenflächen in einem Gehäuse ruht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Austrittsöffnung des Kugelzapfens zugewandten Seite der Kugel im Gehäuse eine nur verhältnismäßig schmale Pfannenfl<iche und für die quer zur Bolzenachse liegende Kugelmittenzone eine zylindrische Ringfläche im Gehäuse vorgesehen ist. PATENT CLAIMS: i. Ball joint for purposes of all kinds, in particular for steering linkage, in which the ball head of a pin between socket surfaces rests in a housing, characterized in that on that of the outlet opening of the ball stud facing side of the ball in the housing only a relatively narrow socket flanges and for the center zone of the ball lying transversely to the bolt axis a cylindrical annular surface is provided in the housing. 2. Kugelgelenk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschmalpfanne als lZing entsprechender Querschnittsform in den Grund des Gehäuses eingesetzt ist. 2. Ball joint according to claim i, characterized in that the narrow ball socket as a lZing corresponding cross-sectional shape is inserted into the base of the housing. 3. Kugelgelenk nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Schmalpfannenringes gerändelt ist. .3. Ball joint according to claim i and 2, characterized in that the outer circumference of the narrow pan ring is knurled. . 4. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmalpfannenring und der Zylinderring zu einem in das Gehäuse einzusetzenden Stück vereinigt sind. 4. Ball joint according to one of claims 2 and 3, characterized in that the Schmalpfannenring and the cylinder ring to one piece to be inserted into the housing are united. 5. Kugelgelenk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche für die Kugelmittenzone durch einen in das Gehäuse eingesetzten Zylinderring gebildet ist. 5. Ball joint according to claim i, characterized in that the Ring surface for the ball center zone through a cylinder ring inserted into the housing is formed. 6. Kugelgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderring aufgeschlitzt ist. 6. Ball joint according to claim 5, characterized in that the cylinder ring is slashed. 7. Kugelgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderring aus mehreren Teilen besteht. B. 7. Ball joint according to claim 5, characterized in that the Cylinder ring consists of several parts. B. Kugelgelenk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmalpfannenfläche unmittelbar an der Gehäuseinnenwand gebildet ist. y. Ball joint according to claim i, characterized characterized in that the narrow pan surface is directly on the inner wall of the housing is formed. y. Kugelgelenk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Ringfläche unmittelbar an der Gehäuseinnenwand gebildet ist. io. Ball joint according to claim i, characterized in that the cylindrical Annular surface is formed directly on the housing inner wall. ok Kugelgelenk nach einem der Ansprüche i bis cq, mit durchRollen oder Prägen hergestelltem Kugelkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Verdrängen des Werkstoffes bei der Herstellung erforderliche Nutung der Kugel quer zum Kugelzapfen so vorgenommen ist, daß keine Nutöffnung sich auf die zylindrische Ringfläche auswirkt. i i. Ball joint after one of claims i to cq, with a ball head produced by rolling or stamping, characterized in that the displacement of the material during manufacture required grooving of the ball transversely to the ball stud is made so that no Groove opening affects the cylindrical ring surface. i i. Kugelgelenk nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Kugelzapfenachse verlaufende Umfangsnutung aus der an die zylindrische Ringfläche zur Anlage kommenden IVlittenzone der Kugel herausgelegt ist. Ball joint after Claim io, characterized in that the axis running transversely to the ball pin axis Circumferential grooving from the IVlittenzone coming into contact with the cylindrical annular surface the ball is laid out. 12. Kugelgelenk nach Anspruch io und i i, dadurch gekennzeichnet, daß ober- und unterhalb der Kugelmittenzone eine Umfangsnut vorgesehen ist. 12. Ball joint according to claim io and i i, characterized in that that a circumferential groove is provided above and below the ball center zone. 13. Kugelgelenk nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer in der Kugelmittenzone, so mittig zur Kugelmittenzone vorgesehene Nut die Nut nur so groß ist, daß sie durch den Roll- oder Prägevorgang im wesentlichen geschlossen wird. 13th Ball joint according to claim io, characterized in that in the case of one in the ball center zone, so central to the ball center zone provided groove the groove is only so large that it goes through the rolling or embossing process is essentially closed. 14. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei größer gehaltenen Nuten in die Nut ein Ring geeigneter Härte zur Einbettung durch den Roll- oder Prägevorgang eingelegt ist.14. Ball joint according to one of claims i to 13, characterized in that with larger grooves in the groove a ring of suitable hardness is inserted for embedding by the rolling or embossing process.