WO2005010380A1 - Ball-and-socket joint and method for the production thereof - Google Patents

Ball-and-socket joint and method for the production thereof Download PDF

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WO2005010380A1
WO2005010380A1 PCT/DE2004/001541 DE2004001541W WO2005010380A1 WO 2005010380 A1 WO2005010380 A1 WO 2005010380A1 DE 2004001541 W DE2004001541 W DE 2004001541W WO 2005010380 A1 WO2005010380 A1 WO 2005010380A1
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WO
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bearing shell
joint
ball
housing
compensating means
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/001541
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German (de)
French (fr)
Inventor
Achim MÖLL
Jürgen Schmitz
Original Assignee
Zf Lemförder Mettalwaren Ag
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Publication date
Application filed by Zf Lemförder Mettalwaren Ag filed Critical Zf Lemförder Mettalwaren Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04—Pivotal connections
    • F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • F16C11/0619—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part

Definitions

  • the invention relates to a ball joint consisting of at least one joint housing that is open at least on one side and a joint ball that is movably mounted within a bearing shell and a shunt element that can fix the bearing shell with joint ball indirectly or directly at least in the joint housing.
  • the invention also relates to a method for producing such a ball joint.
  • the inventors have recognized that between the joint ball, the bearing shell and the joint housing, depending on the temperature and depending on the component tolerances, differently high forces, for example frictional forces and / or tensile forces, occur between the components of the ball joint, which have a negative effect on the torque.
  • This torque which is necessary to twist the joint ball with respect to the joint housing, should be as low as possible. It is also possible to compensate for forces occurring between the bearing shell and the joint housing, for example tensile and shear stress forces, on the basis of material-specific expansion coefficients but also of deviation moments that occur.
  • a ball joint consisting of at least one joint housing that is open at least on one side and a joint ball that is movably mounted within a bearing shell and a closure element that can fix the bearing shell indirectly or directly at least in the joint housing in such a way that between the bearing shell and the joint housing
  • Compensating means arranged are that at least partially compensate for the tension that occurs between the bearing shell and the joint housing.
  • manufacturing tolerances of the components of the ball joint can be compensated for.
  • manufacturing tolerances of the bearing shell and / or the joint housing due to manufacturing tolerances of the bearing shell and / or the joint housing, inaccuracies in the fit occurred when these components were joined. Then either the bearing shell and / or the joint housing had to be reworked in order to be able to assemble these components during assembly.
  • the compensating means such manufacturing tolerances are compensated for by deformation of the compensating means.
  • post-processing is at least considerably simplified or the post-processing of these components can be omitted altogether.
  • Another advantage that results from the compensating means is that tensions and play differences between the components that occur due to different material expansion coefficients can be compensated.
  • the compensating means can be inserted between the bearing shell and the joint housing in a prestressed manner. If a certain component of the ball-and-socket joint expands more than an adjacent component when there is a change in temperature, this linear expansion can be compensated for by the compensating means.
  • the plastic deformations of the bearing shell that have occurred so far, due to excessive force, can be avoided since the compensating means are able to absorb such energies, for example by elastic deformation.
  • the compensating means consist at least of a resilient ring which, preferably alternately, contacts the bearing shell and the joint housing.
  • This ring can, after the bearing shell has been inserted into the joint housing a space between these components is introduced or pre-assembled on the bearing shell.
  • the preload force of the ring and the spring constant of the ring can be adjusted depending on the dimension of the space and the number of alternating indentations and indentations of the ring.
  • the preload force of the ring and the spring constant of the ring which serve to compensate for the force occurring in the ball joint, can also be varied as follows:
  • the compensating means can consist of a metal and / or a plastic and / or an elastic material, preferably rubber. Due to the different elasticity constants of metal and plastic, the spring constant of the compensating means can be adjusted by the choice of the material.
  • the compensating means can have a wavy or multiple trapezoidal cross-sectional profile.
  • the pre-tensioning of the compensating means can be adjusted by means of these geometrical forms.
  • the compensating means touch the bearing shell and the joint housing, but are not firmly connected to them. This enables the bearing shell to rotate minimally within the joint housing at very high torques, for example at breakaway torques, and to be fastened again in the joint housing by the compensating means at the end of the rotary movement.
  • Ball joints caused high torques to permanently loosen the bearing shell within the housing.
  • the bearing shell which was loosened within the joint housing and thus movable, could lead to increased wear of the bearing shell due to abrasion, which shortened the lifespan of the ball joint.
  • the compensating means can at least be firmly connected to the bearing shell.
  • This version also ensures minimal rotation and subsequent reattachment of the bearing shell within the joint housing at high torques.
  • This version can be realized, for example, in that the bearing shell and the Compensation means consist of a single composite workpiece, which is produced in a common injection molding process. In this way, no additional manufacturing costs have to be expended for compensating means to be produced separately.
  • the compensating means can at least consist of an elastomeric plastic. If the compensating means are formed, for example, by a rubber ring, a particularly inexpensive variant can be realized in this way.
  • Closure element can consist of at least one ultrasonic weld seam, which holds the bearing shell and the joint housing together.
  • closure element as a joint housing cover is also provided.
  • a positive connection can be achieved, for example, by an edge of the housing which is deformed to form the housing cover.
  • a method for producing a ball joint in which a joint ball, which is movably mounted within a bearing shell, is introduced into a joint housing that is open at least on one side, and at least one closure element is positively connected to the joint housing.
  • compensation means are inserted in the new method between the bearing shell and the joint housing, which compensate for any tension that occurs between the bearing shell and the joint housing.
  • the insertion of the compensating means can be accomplished particularly easily by inserting at least one resilient ring between the bearing shell and the joint housing.
  • the bearing shell and the compensating means in a common injection molding process and to insert this component into the Insert joint housing. Since in this embodiment the compensating means are not realized by additional components, this makes it possible to produce a ball joint that can be manufactured at no additional cost compared to the known ball joints.
  • Figure 1 View of a special version of a compensating means of a ball joint and a schematic diagram
  • Figure 2 sectional view of a ball joint with compensating means between the bearing shell and the joint housing
  • Figure 3 Sectional view of a ball joint with compensating means with joint housing cover
  • Figure 4 Ball joint from Figure 3, but the bearing shell and compensating means are an injection molded body
  • Figure 5 Sectional view of a ball joint with special compensating means
  • FIG. 6 sectional view of a further embodiment of a ball joint with compensating means
  • FIG. 7 sectional view of a ball joint with compensating means and clinched ring
  • Figure 8 Sectional view of Figure 7 from another axially rotated direction.
  • FIG. 1 shows a view of a special embodiment of a compensating means of a ball joint.
  • This compensation means consists of a radially resilient and wave-shaped ring 1, which alternately touches the inner wall of the joint housing 3.1 and the outer wall 4.1 of the bearing shell and is inserted between the joint housing and the bearing shell of a ball joint.
  • This radially resilient and wavy ring 1 has a sinusoidal cross section in the embodiment shown, but trapezoidal, zigzag or toothed cross sections are also conceivable.
  • the spring constants 2 of the radially resilient and wavy ring 1 are symbolized by spring elements and arrows.
  • the spring constant 2 can be varied via the choice of material and the material thickness and the number of bulges and indentations of the radially resilient and wave-shaped ring 1.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a ball joint 11 with a compensating means between the bearing shell 4 and the joint housing 3.
  • the ball joint 11 is constructed as follows: A joint ball 6, which is preferably made of metal and has a pin 7, is embedded in a bearing shell 4. This bearing shell 4 is mostly made of plastic.
  • the joint ball 6 is rotatable about the axis 13, which runs through the pin 7, and pivotable with respect to this axis 13 (indicated by arrows).
  • the bearing shell 4 together with the ball joint 6 are located within a joint housing 3.
  • the bearing shell 4 made of plastic is connected to the joint housing 3 by an ultrasonic welding 8.
  • Such a ball joint 11 is mostly used to transmit forces that act on the ball joint 11 in different directions. It can happen, for example, that a force acting on the pin 7 presses the joint ball 6 against the inner wall of the bearing shell 4, as a result of which the subsequent rotary movement of the joint ball 6 in the bearing shell 4 is impeded by frictional forces. The friction between the joint ball 6 and the bearing shell 4 increases the torque for rotating the joint ball 6 within the bearing shell 4.
  • a radially resilient trapezoidal ring 5 is introduced between the bearing shell 4 and the joint housing 3.
  • This ring 5 which consists of spring steel, has a trapezoidal cross-sectional profile both circumferentially around the bearing shell 4 and perpendicularly thereto (view in FIG. 2). If forces now occur at a certain angle to the axis 13, the bearing shell 4 can be moved within the joint housing 3 by suitably adjusting the spring constant of the ring 5 before the joint ball rubs inside the bearing shell 4.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a ball joint 11 with compensating means, as in FIG. 2.
  • the bearing shell 4, in which the joint ball 6 is located is not fixed with a weld in the joint housing.
  • an articulated housing cover 9, which in this embodiment acts directly on the bearing shell 4 is fixed in the articulated housing 3 with a forming contour 10, which is created by cold deformation of the edge of the articulated housing.
  • the joint housing 3 has a groove 12.
  • FIG. 4 shows the ball joint 11 from FIG. 3.
  • the bearing shell 4.2 is also fixed here in the joint housing 3 by means of a joint housing cover 9.
  • the compensating means is not a separate component that is inserted into the joint housing 3.
  • the compensating means is integrated in the outer area of the bearing shell 4.2.
  • This special bearing shell with an integrated radially resilient trapezoidal ring 4.2 can, if it consists of an injectable plastic, be manufactured in an injection molding process.
  • FIG. 5 shows a sectional view of a ball joint 11 with a special compensating means.
  • a rubber ring 1.1 made of an elastomeric plastic is inserted between the bearing shell 4 made of plastic and the joint housing 3 made of metal.
  • FIG. 6 shows a sectional view of a further embodiment of a ball joint 11 with compensating means.
  • the radially resilient trapezoidal ring 5 has an edge bead 5.1 in the lower region.
  • the radially resilient trapezoidal ring 5 is pushed into an articulated housing 3, or the articulated housing 3 is placed on the radially resilient trapezoidal ring 5 until the edge of the articulated housing rests on the edge bead 5.1 of the radially resilient trapezoidal ring 5.
  • the joint housing 3 and the radially resilient trapezoidal ring 5 can then be pushed onto the bearing shell 4, for example with a conically shaped auxiliary tool.
  • the forming 4.3 of the bearing shell then forms a positive connection to the radially resilient trapezoidal ring 5 and to the joint housing 3.
  • FIGS. 7 and 8 show sectional views of a special embodiment of a ball joint 11, in which axial twisting between the joint housing and bearing shell 4 is effectively prevented.
  • the joint housing consists of a clinched ring 3.3.
  • the clinched ring 3.3 can consist of a sheet metal strip 3.4, the two ends 3.4.1 and 3.4.2 of which each have a special toothing.
  • the first end of the sheet metal strip 3.4.1 is complementary to the second end of the sheet metal strip 3.4.2.
  • the sheet metal strip 3.4 can be bent around the radially resilient trapezoidal ring 5, which is already in contact with the bearing shell 4.
  • the first end 3.4.1 and the second end of the sheet metal strip 3.4.2 are then put together like puzzle pieces and connected to one another, which can be done, for example, by a soldered or welded seam.
  • the sheet metal strip 3.4 has bulges 3.5.
  • FIG. 8 shows the ball joint from FIG. 7, rotated in the axial direction.
  • the bulges of the joint housing 3.2 are then no longer visible.
  • the indentations 4.4 of the bearing shell 4 can be seen, in which the radial resilient trapezoidal ring 5 engages.
  • the invention thus provides a ball joint and a method for its production, in which a joint ball which is movably mounted within a bearing shell is introduced into a joint housing which is open at least on one side, and at least one closure element is positively connected to the joint housing.
  • a joint ball which is movably mounted within a bearing shell is introduced into a joint housing which is open at least on one side, and at least one closure element is positively connected to the joint housing.
  • Articulated housing compensation means inserted, which compensate for the forces that occur between the bearing shell and the articulated housing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)

Abstract

The invention relates to a ball-and-socket joint (11) and to a method for producing a ball-and-socket joint (11), during which a joint ball (6) that is displaceably mounted inside a bearing shell (4) is placed inside a joint housing (3) that is open on at least one side, and at least one closure element (8, 9) can directly or indirectly fix the bearing shell (4) at least inside the joint housing (3). The invention is characterized in that compensating means (1, 1.1, 5) are inserted between the bearing shell (4) and the joint housing (3) and at least partially compensate for the stresses occurring between the bearing shell (4) and the joint housing (3).

Description

Kugelgelenk und Verfahren zu dessen Herstellung Ball joint and method for its production
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, bestehend aus mindestens einem zumindest einseitig offenem Gelenkgehäuse und einer Gelenkkugel, die innerhalb einer Lagerschale beweglich gelagert ist und einem Nerschlusselement, das die Lagerschale mit Gelenkkugel mittelbar oder unmittelbar zumindest im Gelenkgehäuse fixieren kann.The invention relates to a ball joint consisting of at least one joint housing that is open at least on one side and a joint ball that is movably mounted within a bearing shell and a shunt element that can fix the bearing shell with joint ball indirectly or directly at least in the joint housing.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kugelgelenkes.Furthermore, the invention also relates to a method for producing such a ball joint.
Ein ähnlich aufgebautes Kugelgelenk, das beispielsweise an einem Querlenker eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden kann, wird bereits in der Patentschrift DE 41 02 863 CI der Anmelderin beschrieben.A similarly constructed ball joint, which can be used, for example, on a wishbone of a motor vehicle, has already been described in the applicant's patent specification DE 41 02 863 CI.
Bei einem solchen Kugelgelenk ist es wünschenswert, dass die Gelenkkugel bezüglich der Lagerschale und des Gelenkgehäuses mit Hilfe von geringen Drehmomenten drehbar ist. Hierzu sollten die Reibungskräfte zwischen der Gelenkkugel und der Lagerschale möglichst gering sein. Aus diesem Grund werden an diese Bauteile eines Kugelgelenkes hinsichtlich der Fertigungstoleranzen sehr hohe Anforderungen gestellt. Dies erfordert bei der Fertigung dieser Bauteile einen erheblichen Aufwand.With such a ball joint, it is desirable that the joint ball can be rotated with respect to the bearing shell and the joint housing with the aid of low torques. For this purpose, the frictional forces between the joint ball and the bearing shell should be as low as possible. For this reason, very high demands are placed on these components of a ball joint with regard to the manufacturing tolerances. This requires considerable effort in the manufacture of these components.
Außerdem variiert bei unterschiedlichen Temperaturen bedingt durch die Längenausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien des Kugelgelenkes die Passungssituation. Dies kann zum Beispiel bei hohen Belastungen des Kugelgelenkes, beim Auftreten eines sogenannten Losbrechmomentes, zu einem unerwünschten Lösen der Lagerschale von dem Gelenkgehäuse fuhren.It also varies at different temperatures due to the Coefficient of linear expansion of the different materials of the ball joint the fit situation. This can lead, for example, to an undesired detachment of the bearing shell from the joint housing when the ball joint is subjected to high loads when a so-called breakaway torque occurs.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Kugelgelenk zur Verfügung zu stellen, das auch bei Temperaturschwankungen mit nahezu gleichbleibendem, geringen Drehmoment drehbar ist und dessen Bauteile gleichzeitig mit geringem Herstellungsaufwand gefertigt werden können. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren vorzustellen, das es ermöglicht, ein solches Kugelgelenk herzustellen.It is therefore an object of the invention to provide a ball-and-socket joint which can be rotated with almost constant, low torque even in the case of temperature fluctuations and whose components can simultaneously be manufactured with little production outlay. Furthermore, it is an object of the invention to present a method which makes it possible to produce such a ball joint.
Diese Aufgaben der Erfindung werden gegenständlich durch ein Kugelgelenk mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch den Verfahrensanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Patentansprüche.These objects of the invention are achieved by a ball joint with the features of claim 1 and by method claim 11. Advantageous developments of the invention are the subject of subordinate claims.
Die Erfinder haben erkannt, dass zwischen der Gelenkkugel, der Lagerschale und dem Gelenkgehäuse je nach Temperatur und abhängig von den Bauteiltoleranzen unterschiedlich hohe Kräfte, zum Beispiel Reibungskräfte und/oder Spannungskräfte, zwischen den Bauteilen des Kugelgelenkes auftreten, die sich negativ auf das Drehmoment auswirken. Dieses Drehmoment, das notwendig ist, um die Gelenkkugel bezüglich des Gelenkgehäuses zu verdrehen, sollte möglichst gering sein. Weiterhin ist es möglich, zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse auftretende Kräfte, wie zum Beispiel Zug- und Schubspannungskräfte, aufgrund materialspezifischer Ausdehnungskoeffizienten aber auch auftretender Deviationsmomente, zu kompensieren.The inventors have recognized that between the joint ball, the bearing shell and the joint housing, depending on the temperature and depending on the component tolerances, differently high forces, for example frictional forces and / or tensile forces, occur between the components of the ball joint, which have a negative effect on the torque. This torque, which is necessary to twist the joint ball with respect to the joint housing, should be as low as possible. It is also possible to compensate for forces occurring between the bearing shell and the joint housing, for example tensile and shear stress forces, on the basis of material-specific expansion coefficients but also of deviation moments that occur.
Demgemäss wird vorgeschlagen, ein Kugelgelenk bestehend aus mindestens einem zumindest einseitig offenem Gelenkgehäuse und einer Gelenkkugel, die innerhalb einer Lagerschale beweglich gelagert ist und einem Verschlusselement, das die Lagerschale mittelbar oder unmittelbar zumindest im Gelenkgehäuse fixieren kann, dahingehend zu verbessern, dass zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse Ausgleichsmittel angeordnet sind, die auftretende Verspannungen zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse zumindest teilweise kompensieren.Accordingly, it is proposed to improve a ball joint consisting of at least one joint housing that is open at least on one side and a joint ball that is movably mounted within a bearing shell and a closure element that can fix the bearing shell indirectly or directly at least in the joint housing in such a way that between the bearing shell and the joint housing Compensating means arranged are that at least partially compensate for the tension that occurs between the bearing shell and the joint housing.
Durch die Ausgleichsmittel zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse können nachfolgend aufgezählte Vorteile erreicht werden.The advantages listed below can be achieved by means of the compensating means between the bearing shell and the joint housing.
Es können beispielsweise Fertigungstoleranzen der Bauteile des Kugelgelenkes ausgeglichen werden. So konnte es bei einem bekannten Kugelgelenk bisher vorkommen, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen der Lagerschale und/oder des Gelenkgehäuses Passungsungenauigkeiten beim Zusammenfugen dieser Bauteile auftraten. Es musste dann entweder die Lagerschale und/oder das Gelenkgehäuse nachgearbeitet werden, um diese Bauteile bei der Montage zusammenfügen zu können. Durch die Ausgleichsmittel werden solche Fertigungstoleranzen durch eine Deformation der Ausgleichsmittel kompensiert. Hierdurch ist eine Nachbearbeitung zumindest wesentlich vereinfacht oder die Nachbearbeitung dieser Bauteile kann insgesamt entfallen.For example, manufacturing tolerances of the components of the ball joint can be compensated for. In the case of a known ball joint, it has hitherto occurred that due to manufacturing tolerances of the bearing shell and / or the joint housing, inaccuracies in the fit occurred when these components were joined. Then either the bearing shell and / or the joint housing had to be reworked in order to be able to assemble these components during assembly. With the compensating means, such manufacturing tolerances are compensated for by deformation of the compensating means. As a result, post-processing is at least considerably simplified or the post-processing of these components can be omitted altogether.
Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Ausgleichsmittel ergibt, ist, dass Verspannungen und Spielunterschiede zwischen den Bauteilen, die aufgrund unterschiedlicher Materialausdehnungskoeffizienten auftreten, ausgeglichen werden können. So können die Ausgleichsmittel vorgespannt zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse eingeführt werden. Dehnt sich ein bestimmtes Bauteil des Kugelgelenkes bei einer Temperaturänderung stärker aus als ein benachbartes Bauteil, so kann diese Längenausdehnung durch das Ausgleichsmittel kompensiert werden.Another advantage that results from the compensating means is that tensions and play differences between the components that occur due to different material expansion coefficients can be compensated. In this way, the compensating means can be inserted between the bearing shell and the joint housing in a prestressed manner. If a certain component of the ball-and-socket joint expands more than an adjacent component when there is a change in temperature, this linear expansion can be compensated for by the compensating means.
Außerdem können die bisher auftretenden plastischen Verformungen der Lagerschale, aufgrund zu hoher Krafteinwirkungen, vermieden werden, da die Ausgleichsmittel in der Lage sind, solche Energien zum Beispiel durch elastische Deformation zu absorbieren.In addition, the plastic deformations of the bearing shell that have occurred so far, due to excessive force, can be avoided since the compensating means are able to absorb such energies, for example by elastic deformation.
Es ist günstig, wenn die Ausgleichsmittel zumindest aus einem federnden Ring bestehen, der, vorzugsweise abwechselnd, die Lagerschale und das Gelenkgehäuse kontaktiert. Dieser Ring kann, nachdem die Lagerschale in das Gelenkgehäuse eingefügt wurde, in einen Raum zwischen diesen Bauteilen eingeführt werden oder auf der Lagerschale vormontiert werden. Je nach Abmessung des Zwischenraumes und der Anzahl der abwechselnden Aus- und Einbuchtungen des Ringes sind die Vorspannungskraft des Ringes und die Federkonstante des Ringes einstellbar. Die Vorspannungskraft des Ringes und die Federkonstante des Ringes, die zur Kompensation der im Kugelgelenk auftretenden Kraft dienen, können auch wie folgt variiert werden: Die Ausgleichsmittel können aus einem Metall und/oder einem Kunststoff und /oder einem elastischen Material, vorzugsweise Gummi, bestehen. Durch die Wahl des Materials kann aufgrund der verschiedenen Elastizitätskonstanten von Metall und Kunststoff die Federkonstante der Ausgleichsmittel eingestellt werden.It is advantageous if the compensating means consist at least of a resilient ring which, preferably alternately, contacts the bearing shell and the joint housing. This ring can, after the bearing shell has been inserted into the joint housing a space between these components is introduced or pre-assembled on the bearing shell. The preload force of the ring and the spring constant of the ring can be adjusted depending on the dimension of the space and the number of alternating indentations and indentations of the ring. The preload force of the ring and the spring constant of the ring, which serve to compensate for the force occurring in the ball joint, can also be varied as follows: the compensating means can consist of a metal and / or a plastic and / or an elastic material, preferably rubber. Due to the different elasticity constants of metal and plastic, the spring constant of the compensating means can be adjusted by the choice of the material.
Weiterhin können die Ausgleichsmittel ein wellenförmiges oder mehrfach trapezförmiges Querschnittsprofil aufweisen. Durch diese Geometrieformen kann die Vorspannung der Ausgleichsmittel eingestellt werden.Furthermore, the compensating means can have a wavy or multiple trapezoidal cross-sectional profile. The pre-tensioning of the compensating means can be adjusted by means of these geometrical forms.
Vorteilhaft ist es, wenn die Ausgleichsmittel die Lagerschale und das Gelenkgehäuse berühren, aber nicht fest mit diesen verbunden sind. Hierdurch wird ermöglicht, dass bei sehr hohen Drehmomenten, zum Beispiel bei Losbrechmomenten, sich die Lagerschale innerhalb des Gelenkgehäuses minimal dreht und am Ende der Drehbewegung wieder durch die Ausgleichsmittel im Gelenkgehäuse befestigt wird. Bei den bisherigenIt is advantageous if the compensating means touch the bearing shell and the joint housing, but are not firmly connected to them. This enables the bearing shell to rotate minimally within the joint housing at very high torques, for example at breakaway torques, and to be fastened again in the joint housing by the compensating means at the end of the rotary movement. With the previous ones
Kugelgelenken führten hohe Drehmomente zu einem bleibenden Lösen der Lagerschale innerhalb des Gehäuses. Die innerhalb des Gelenkgehäuses gelöste und somit bewegliche Lagerschale konnte zu einem erhöhten Verschleiß der Lagerschale durch Abrieb fuhren, wodurch die Lebensdauer des Kugelgelenkes verkürzt wurde.Ball joints caused high torques to permanently loosen the bearing shell within the housing. The bearing shell, which was loosened within the joint housing and thus movable, could lead to increased wear of the bearing shell due to abrasion, which shortened the lifespan of the ball joint.
Alternativ zu der Ausftihrung der Ausgleichsmittel, bei der die Ausgleichsmittel weder mit der Lagerschale noch mit dem Gelenkgehäuse fest verbunden sind, können die Ausgleichsmittel zumindest mit der Lagerschale fest verbunden sein. Auch bei dieser Ausf hrung wird bei hohen Drehmomenten eine minimale Drehung und anschließende Wiederbefestigung der Lagerschale innerhalb des Gelenkgehäuses gewährleistet. Diese Ausführung lässt sich zum Beispiel dadurch realisieren, dass die Lagerschale und die Ausgleichsmittel aus einem einzigen Verbundwerkstück bestehen, das in einem gemeinsamen Spritzgießvorgang hergestellt wird. Es müssen so keine zusätzlichen Herstellungskosten für separat herzustellende Ausgleichsmittel aufgewendet werden.As an alternative to the design of the compensating means, in which the compensating means are not firmly connected to the bearing shell or to the joint housing, the compensating means can at least be firmly connected to the bearing shell. This version also ensures minimal rotation and subsequent reattachment of the bearing shell within the joint housing at high torques. This version can be realized, for example, in that the bearing shell and the Compensation means consist of a single composite workpiece, which is produced in a common injection molding process. In this way, no additional manufacturing costs have to be expended for compensating means to be produced separately.
Die Ausgleichsmittel können zumindest aus einem elastomeren Kunststoff bestehen. Werden die Ausgleichsmittel zum Beispiel durch einen Gummiring gebildet, so kann hierdurch eine besonders günstig Variante realisiert werden.The compensating means can at least consist of an elastomeric plastic. If the compensating means are formed, for example, by a rubber ring, a particularly inexpensive variant can be realized in this way.
Um die Lagerschale im Gelenkgehäuse zumindest fixieren zu können, ist es sinnvoll, wenn wenigstens ein Verschlusselement am Kugelgelenk angebracht ist. DiesesIn order to at least be able to fix the bearing shell in the joint housing, it makes sense if at least one closure element is attached to the ball joint. This
Verschlusselement kann aus zumindest einer Ultraschallschweißnaht bestehen, die die Lagerschale und das Gelenkgehäuse zusammenhält.Closure element can consist of at least one ultrasonic weld seam, which holds the bearing shell and the joint housing together.
Aber auch die Ausfuhrung des Verschlusselementes als ein Gelenkgehäusedeckel ist vorgesehen. Eine formschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch einen Gehäuserandwulst, der zum Gehäusedeckel verformt wird, erreicht werden.But the execution of the closure element as a joint housing cover is also provided. A positive connection can be achieved, for example, by an edge of the housing which is deformed to form the housing cover.
Entsprechend dem neuen Kugelgelenk, wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes vorgestellt, bei dem eine Gelenkkugel, die innerhalb einer Lagerschale beweglich gelagert ist, in ein zumindest einseitig offenes Gelenkgehäuse eingebracht wird und mindestens ein Verschlusselement mit dem Gelenkgehäuse formschlüssig verbunden wird. Erfindungsgemäß werden in dem neuen Verfahren zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse Ausgleichsmittel eingefügt, die auftretende Verspannungen zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse kompensieren.According to the new ball joint, a method for producing a ball joint is also presented, in which a joint ball, which is movably mounted within a bearing shell, is introduced into a joint housing that is open at least on one side, and at least one closure element is positively connected to the joint housing. According to the invention, compensation means are inserted in the new method between the bearing shell and the joint housing, which compensate for any tension that occurs between the bearing shell and the joint housing.
Besonders einfach kann das Einfügen der Ausgleichsmittel dadurch bewerkstelligt werden, indem zumindest ein federnden Ring zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse eingeschoben wird.The insertion of the compensating means can be accomplished particularly easily by inserting at least one resilient ring between the bearing shell and the joint housing.
In einem Verfahrensschritt ist es vorgesehen, die Lagerschale und die Ausgleichsmittel in einem gemeinsamen Spritzgießvorgang herzustellen und dieses Bauteil in das Gelenkgehäuse einzufügen. Da in dieser Ausfuhrung die Ausgleichsmittel nicht durch zusätzliche Bauteile realisiert werden, wird hierdurch ermöglicht, ein Kugelgelenk herzustellen, das im Vergleich zu den bekannten Kugelgelenken ohne Kostenmehraufwand gefertigt werden kann.In one process step, it is provided to manufacture the bearing shell and the compensating means in a common injection molding process and to insert this component into the Insert joint housing. Since in this embodiment the compensating means are not realized by additional components, this makes it possible to produce a ball joint that can be manufactured at no additional cost compared to the known ball joints.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. The figures show in detail:
Figur 1 : Ansicht auf eine spezielle Ausführung eines Ausgleichsmittels eines Kugelgelenkes und eine Prinzipskizze;Figure 1: View of a special version of a compensating means of a ball joint and a schematic diagram;
Figur 2: Schnittansicht eines Kugelgelenks mit Ausgleichmittel zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse; Figur 3 : Schnittansicht eines Kugelgelenks mit Ausgleichsmittel mit Gelenkgehäusedeckel; Figur 4: Kugelgelenk aus Figur 3, jedoch sind Lagerschale und Ausgleichsmittel ein Spritzgusskörper; Figur 5: Schnittansicht eines Kugelgelenks mit besonderem Ausgleichsmittel;Figure 2: sectional view of a ball joint with compensating means between the bearing shell and the joint housing; Figure 3: Sectional view of a ball joint with compensating means with joint housing cover; Figure 4: Ball joint from Figure 3, but the bearing shell and compensating means are an injection molded body; Figure 5: Sectional view of a ball joint with special compensating means;
Figur 6: Schnittansicht einer weiteren Ausfuhrung eines Kugelgelenks mit Ausgleichmittel; Figur 7: Schnittansicht eines Kugelgelenks mit Ausgleichmittel und geclinchtem Ring; Figur 8 : Schnittansicht der Figur 7 aus einer anderen axial gedrehten Richtung.FIG. 6: sectional view of a further embodiment of a ball joint with compensating means; FIG. 7: sectional view of a ball joint with compensating means and clinched ring; Figure 8: Sectional view of Figure 7 from another axially rotated direction.
Die Figur 1 zeigt in der rechten Bildhälfte eine Ansicht auf eine spezielle Ausfuhrung eines Ausgleichsmittels eines Kugelgelenkes. Dieses Ausgleichmittel besteht aus einem radial federnden und wellenförmigen Ring 1, der abwechselnd die Innenwand des Gelenkgehäuses 3.1 und die Außenwand 4.1 der Lagerschale berührt und zwischen Gelenkgehäuse und Lagerschale eines Kugelgelenkes eingeführt wird. Dieser radial federnde und wellenförmige Ring 1 hat in der gezeigten Ausfuhrung einen sinusförmigen Querschnitt, wobei aber auch trapez-, zick-zack- oder zahnförmige Querschnitte denkbar sind. In der linken Bildhälfte in Figur 1 werden durch Federelemente und Pfeile die Federkonstanten 2 des radial federnden und wellenförmigen Rings 1 symbolisiert. Über die Materialwahl und die Materialstärke und die Anzahl der Aus- und Einbuchtungen des radial federnden und wellenförmigen Ringes 1 kann die Federkonstante 2 variiert werden.In the right half of the figure, FIG. 1 shows a view of a special embodiment of a compensating means of a ball joint. This compensation means consists of a radially resilient and wave-shaped ring 1, which alternately touches the inner wall of the joint housing 3.1 and the outer wall 4.1 of the bearing shell and is inserted between the joint housing and the bearing shell of a ball joint. This radially resilient and wavy ring 1 has a sinusoidal cross section in the embodiment shown, but trapezoidal, zigzag or toothed cross sections are also conceivable. In the left half of the figure in FIG. 1, the spring constants 2 of the radially resilient and wavy ring 1 are symbolized by spring elements and arrows. The spring constant 2 can be varied via the choice of material and the material thickness and the number of bulges and indentations of the radially resilient and wave-shaped ring 1.
Die Figur 2 zeigt eine Schnittansicht eines Kugelgelenkes 11 mit einem Ausgleichmittel zwischen Lagerschale 4 und Gelenkgehäuse 3. Das Kugelgelenk 11 ist folgendermaßen aufgebaut: Eine Gelenkkugel 6, die vorzugsweise aus Metall gefertigt ist und die einen Zapfen 7 aufweist, ist in eine Lagerschale 4 eingebettet. Diese Lagerschale 4 ist meistens aus Kunststoff gefertigt. Die Gelenkkugel 6 ist um die Achse 13, die durch den Zapfen 7 verläuft, drehbar und bezüglich dieser Achse 13 schwenkbar (durch Pfeile angedeutet). Die Lagerschale 4 samt Kugelgelenk 6 befinden sich innerhalb eines Gelenkgehäuses 3. In dieser Ausführung wird die Lagerschale 4 aus Kunststoff mit dem Gelenkgehäuse 3 durch eine Ultraschallverschweißung 8 verbunden.FIG. 2 shows a sectional view of a ball joint 11 with a compensating means between the bearing shell 4 and the joint housing 3. The ball joint 11 is constructed as follows: A joint ball 6, which is preferably made of metal and has a pin 7, is embedded in a bearing shell 4. This bearing shell 4 is mostly made of plastic. The joint ball 6 is rotatable about the axis 13, which runs through the pin 7, and pivotable with respect to this axis 13 (indicated by arrows). The bearing shell 4 together with the ball joint 6 are located within a joint housing 3. In this embodiment, the bearing shell 4 made of plastic is connected to the joint housing 3 by an ultrasonic welding 8.
Ein solches Kugelgelenk 11 wird meistens dazu verwendet, Kräfte, die in verschiedenen Richtungen am Kugelgelenk 11 angreifen, zu übertragen. Hierbei kann es zum Beispiel vorkommen, dass eine am Zapfen 7 angreifende Kraft, die Gelenkkugel 6 gegen die Innenwandung der Lagerschale 4 drückt, wodurch dann die anschließende Drehbewegung der Gelenkkugel 6 in der Lagerschale 4 durch Reibungskräfte behindert wird. Durch die Reibung zwischen Gelenkkugel 6 und Lagerschale 4 wird das Drehmoment zum Drehen der Gelenkkugel 6 innerhalb der Lagerschale 4 erhöht.Such a ball joint 11 is mostly used to transmit forces that act on the ball joint 11 in different directions. It can happen, for example, that a force acting on the pin 7 presses the joint ball 6 against the inner wall of the bearing shell 4, as a result of which the subsequent rotary movement of the joint ball 6 in the bearing shell 4 is impeded by frictional forces. The friction between the joint ball 6 and the bearing shell 4 increases the torque for rotating the joint ball 6 within the bearing shell 4.
Um radiale Kräfte aufnehmen zu können und Deviationsmomente kompensieren zu können, ist zwischen Lagerschale 4 und Gelenkgehäuse 3 ein radial federnder trapezförmiger Ring 5 eingeführt. Dieser Ring 5, der aus Federstahl besteht, hat sowohl umlaufend um die Lagerschale 4 als auch senkrecht dazu (Ansicht in Figur 2) ein trapezförmiges Querschnittprofil. Treten nun Kräfte unter einem bestimmten Winkel zur Achse 13 auf, so kann durch geeignetes Einstellen der Federkonstante des Ringes 5, die Lagerschale 4 innerhalb des Gelenkgehäuses 3 bewegt werden, bevor die Gelenkkugel innerhalb der Lagerschale 4 reibt.In order to be able to absorb radial forces and to be able to compensate for deviation moments, a radially resilient trapezoidal ring 5 is introduced between the bearing shell 4 and the joint housing 3. This ring 5, which consists of spring steel, has a trapezoidal cross-sectional profile both circumferentially around the bearing shell 4 and perpendicularly thereto (view in FIG. 2). If forces now occur at a certain angle to the axis 13, the bearing shell 4 can be moved within the joint housing 3 by suitably adjusting the spring constant of the ring 5 before the joint ball rubs inside the bearing shell 4.
Die Figur 3 zeigt eine Schnittansicht auf ein Kugelgelenk 11 mit Ausgleichsmittel, wie in Figur 2. Im Unterschied dazu, wird die Lagerschale 4, in der sich die Gelenkkugel 6 befindet, nicht mit einer Verschweißung im Gelenkgehäuse fixiert. In Figur 3 wird ein Gelenkgehäusedeckel 9, der in dieser Ausführung unmittelbar an der Lagerschale 4 angreift, mit einer Umformkontur 10, die durch Kaltverformung des Gelenkgehäuserandes entsteht, im Gelenkgehäuse 3 fixiert. Das Gelenkgehäuse 3 weist eine Nut 12 auf.FIG. 3 shows a sectional view of a ball joint 11 with compensating means, as in FIG. 2. In contrast, the bearing shell 4, in which the joint ball 6 is located, is not fixed with a weld in the joint housing. In FIG. 3, an articulated housing cover 9, which in this embodiment acts directly on the bearing shell 4, is fixed in the articulated housing 3 with a forming contour 10, which is created by cold deformation of the edge of the articulated housing. The joint housing 3 has a groove 12.
Die Figur 4 zeigt das Kugelgelenk 11 aus Figur 3. Die Lagerschale 4.2 wird auch hier mittels eines Gelenkgehäusedeckels 9 im Gelenkgehäuse 3 fixiert. Im Unterschied zu Figur 3 ist hier das Ausgleichsmittel kein separates Bauteil, das in das Gelenkgehäuse 3 eingeführt wird. In dieser besonderen Ausführung ist das Ausgleichsmittel im Außenbereich der Lagerschale 4.2 integriert. Diese besondere Lagerschale mit integriertem radial federnden trapezförmigen Ring 4.2 kann, wenn sie aus einem spritzbaren Kunststoff besteht, in einem Spritzgießvorgang gefertigt werden.FIG. 4 shows the ball joint 11 from FIG. 3. The bearing shell 4.2 is also fixed here in the joint housing 3 by means of a joint housing cover 9. In contrast to FIG. 3, the compensating means is not a separate component that is inserted into the joint housing 3. In this particular embodiment, the compensating means is integrated in the outer area of the bearing shell 4.2. This special bearing shell with an integrated radially resilient trapezoidal ring 4.2 can, if it consists of an injectable plastic, be manufactured in an injection molding process.
Die Figur 5 zeigt eine Schnittansicht eines Kugelgelenks 11 mit besonderem Ausgleichsmittel. Zwischen der Lagerschale 4 aus Kunststoff und dem Gelenkgehäuse 3 aus Metall ist ein Gummiring 1.1 aus einem elastomeren Kunststoff eingefügt.FIG. 5 shows a sectional view of a ball joint 11 with a special compensating means. A rubber ring 1.1 made of an elastomeric plastic is inserted between the bearing shell 4 made of plastic and the joint housing 3 made of metal.
Wird ein solches Kugelgelenk 11 im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges eingesetzt, so können im Außenbereich Temperaturschwankungen auftreten. Diese Temperaturschwankungen fuhren bei den unterschiedlichen Materialien der verschiedenen Bauteile desIf such a ball joint 11 is used in the chassis of a motor vehicle, temperature fluctuations can occur in the outside area. These temperature fluctuations result in the different materials of the various components of the
Kugelgelenkes zu unterschiedliche Längenexpansionen und Längenkontraktionen. Zwischen der Lagerschale 4 aus Kunststoff und dem Gelenkgehäuse 3 aus Metall können so Spannungen aufgrund unterschiedlicher Materialausdehnungskoeffizienten auftreten, die zum Beispiel durch den Gummiring 1.1 ausgeglichen werden können. Hierzu wird der Gummiring 1.1 aus einem Material gefertigt, das einen an die anderen Materialien angepassten Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Die Figur 6 zeigt in einer Schnittansicht eine weitere Ausführung eines Kugelgelenks 11 mit Ausgleichmittel. In dieser Ausführung weist der radial federnde trapezförmige Ring 5 im unteren Bereich eine Randwulst 5.1 auf. Der radial federnde trapezförmige Ring 5 wird in ein Gelenkgehäuse 3 geschoben, beziehungsweise das Gelenkgehäuse 3 wird auf dem radial federnden trapezförmigem Ring 5 aufgesetzt, bis der Rand des Gelenkgehäuses auf der Randwulst 5.1 des radial federnden trapezförmigem Rings 5 anliegt. Das Gelenkgehäuse 3 und der radial federnde trapezförmige Ring 5 können dann beispielsweise mit einem konisch geformten Hilfswerkzeug auf die Lagerschale 4 aufgeschoben werden. Die Umformung 4.3 der Lagerschale bildet dann eine formschlüssige Verbindung zum radial federnden trapezförmigen Ring 5 und zum Gelenkgehäuse 3.Ball joint to different length expansions and contractions. Between the bearing shell 4 made of plastic and the joint housing 3 made of metal, stresses can occur due to different material expansion coefficients, which can be compensated for by the rubber ring 1.1, for example. For this purpose, the rubber ring 1.1 is made of a material that has an expansion coefficient adapted to the other materials. FIG. 6 shows a sectional view of a further embodiment of a ball joint 11 with compensating means. In this embodiment, the radially resilient trapezoidal ring 5 has an edge bead 5.1 in the lower region. The radially resilient trapezoidal ring 5 is pushed into an articulated housing 3, or the articulated housing 3 is placed on the radially resilient trapezoidal ring 5 until the edge of the articulated housing rests on the edge bead 5.1 of the radially resilient trapezoidal ring 5. The joint housing 3 and the radially resilient trapezoidal ring 5 can then be pushed onto the bearing shell 4, for example with a conically shaped auxiliary tool. The forming 4.3 of the bearing shell then forms a positive connection to the radially resilient trapezoidal ring 5 and to the joint housing 3.
Die Figuren 7 und 8 zeigen Schnittansichten einer besonderen Ausführung eines Kugelgelenkes 11, bei dem wirksam axiale Verdrehungen zwischen Gelenkgehäuse und Lagerschale 4 verhindert werden. Das Gelenkgehäuse besteht in dieser Ausführung aus einem geclinchten Ring 3.3.FIGS. 7 and 8 show sectional views of a special embodiment of a ball joint 11, in which axial twisting between the joint housing and bearing shell 4 is effectively prevented. In this version, the joint housing consists of a clinched ring 3.3.
In der unteren Hälfte der Figur 7 wird eine mögliche Ausgangsform für einen solchen geclinchten Ring 3.3 dargestellt. Der geclinchte Ring 3.3 kann aus einem Blechstreifen 3.4 bestehen, dessen beiden Enden 3.4.1 und 3.4.2 jeweils eine besondere Verzahnung aufweisen. Wobei das erste Ende des Blechstreifens 3.4.1 komplementär zum zweiten Ende des Blechstreifens 3.4.2 geformt ist. Der Blechstreifen 3.4 kann um den radial federnden trapezförmigen Ring 5, der bereits an der Lagerschale 4 anliegt, gebogen werden. Das erste Ende 3.4.1 und das zweite Ende des Blechstreifens 3.4.2 werden dann wie Puzzlestücke zusammengesteckt und miteinander verbunden, was zum Beispiel durch eine Löt- oder Schweißnaht erfolgen kann. Der Blechstreifen 3.4 besitzt Ausbuchtungen 3.5.A possible starting form for such a clinched ring 3.3 is shown in the lower half of FIG. The clinched ring 3.3 can consist of a sheet metal strip 3.4, the two ends 3.4.1 and 3.4.2 of which each have a special toothing. The first end of the sheet metal strip 3.4.1 is complementary to the second end of the sheet metal strip 3.4.2. The sheet metal strip 3.4 can be bent around the radially resilient trapezoidal ring 5, which is already in contact with the bearing shell 4. The first end 3.4.1 and the second end of the sheet metal strip 3.4.2 are then put together like puzzle pieces and connected to one another, which can be done, for example, by a soldered or welded seam. The sheet metal strip 3.4 has bulges 3.5.
Die Figur 8 zeigt das Kugelgelenk aus der Figur 7, in axialer Richtung gedreht. Hierbei sind dann die Ausbuchtungen des Gelenkgehäuses 3.2 nicht mehr zu sehen. In dieser gedrehten Ansicht sind die Einbuchtungen 4.4 der Lagerschale 4 zu sehen, in die der radial federnde trapezförmige Ring 5 eingreift. Durch die abwechselnden Ein- und Ausbuchtungen in der Lagerschale 4 und im Gelenkgehäuse, in die der radial federnde trapezförmige Ring 5 eingreift, wird ein Verdrehen des Gelenkgehäuses gegenüber der Lagerschale verhindert.FIG. 8 shows the ball joint from FIG. 7, rotated in the axial direction. The bulges of the joint housing 3.2 are then no longer visible. In this rotated view, the indentations 4.4 of the bearing shell 4 can be seen, in which the radial resilient trapezoidal ring 5 engages. The alternating indentations and bulges in the bearing shell 4 and in the joint housing, in which the radially resilient trapezoidal ring 5 engages, prevent the joint housing from rotating relative to the bearing shell.
Insgesamt wird also durch die Erfindung ein Kugelgelenk und ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung gestellt, bei dem eine Gelenkkugel, die innerhalb einer Lagerschale beweglich gelagert ist, in ein zumindest einseitig offenes Gelenkgehäuse eingebracht und es wird mindestens ein Verschlusselement mit dem Gelenkgehäuse formschlüssig verbunden. Erfindungsgemäß werden zwischen Lagerschale undOverall, the invention thus provides a ball joint and a method for its production, in which a joint ball which is movably mounted within a bearing shell is introduced into a joint housing which is open at least on one side, and at least one closure element is positively connected to the joint housing. According to the invention between the bearing shell and
Gelenkgehäuse Ausgleichsmittel eingefügt, die auftretende Kräfte zwischen Lagerschale und Gelenkgehäuse kompensieren.Articulated housing compensation means inserted, which compensate for the forces that occur between the bearing shell and the articulated housing.
Bei diesem Kugelgelenk, das durch das neue Verfahren gefertigt wird, bleibt das Drehmoment zum Bewegen der Gelenkkugel innerhalb der Lagerschale auch bei Temperaturschwankungen nahezu gleich. Außerdem können die Bauteile des Kugelgelenkes nun mit größerer Fertigungstoleranz hergestellt werden, wodurch der Herstellungsaufwand für das Kugelgelenk sinkt. With this ball joint, which is manufactured by the new process, the torque for moving the joint ball within the bearing shell remains almost the same even with temperature fluctuations. In addition, the components of the ball joint can now be manufactured with greater manufacturing tolerance, which reduces the manufacturing effort for the ball joint.
Bezugszeichenliste :Reference symbol list:
1 radial federnder wellenförmiger Ring 1.1 Gummiring1 radially resilient wave-shaped ring 1.1 rubber ring
2 Federkonstante2 spring constant
3 Gelenkgehäuse3 joint housing
3.1 Innenwand des Gelenkgehäuses3.1 Inner wall of the joint housing
3.2 Ausbuchtung des Gelenkgehäuses3.2 Bulge of the joint housing
3.3 Geclinchter Ring3.3 Clinched ring
3.4 Blechstreifen3.4 metal strips
3.4.1 Erstes Ende des Blechstreifens3.4.1 First end of the metal strip
3.4.2 Zweites Ende des Blechstreifens3.4.2 Second end of the metal strip
3.5 Ausbuchtungen im Blechstreifen3.5 Bulges in the metal strip
4 Lagerschale4 bearing shell
4.1 Außenwand der Lagerschale4.1 Outer wall of the bearing shell
4.2 Lagerschale mit integriertem radial federnder trapezförmiger Ring4.2 Bearing shell with integrated radially resilient trapezoidal ring
4.3 Umformung der Lagerschale4.3 Forming the bearing shell
4.4 Einbuchtung in der Lagerschale4.4 Indentation in the bearing shell
5 radial federnder trapezförmiger Ring5 radially resilient trapezoidal ring
5.1 Randwulst des radial federnder trapezförmiger Rings5.1 Edge bead of the radially resilient trapezoidal ring
6 Gelenkkugel6 joint ball
7 Zapfen der Gelenkkugel7 pins of the joint ball
8 Ultraschallverschweißung8 ultrasonic welding
9 Gelenkgehäusedeckel9 joint housing cover
10 Umformkontur10 forming contour
11 Kugelgelenk11 ball joint
12 Nut12 groove
13 Achse 13 axis

Claims

Kugelgelenk und Verfahren zu dessen HerstellungPatentansprüche: Ball joint and method for its production
1. Kugelgelenk bestehend aus mindestens: - einem zumindest einseitig offenen Gelenkgehäuse (3) und - einer Gelenkkugel (6) , die innerhalb einer Lagerschale (4) beweglich gelagert ist und - einem Verschlusselement (8, 9), das die Lagerschale (4) mittelbar oder unmittelbar zumindest im Gelenkgehäuse (3) fixieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Lagerschale (4) und Gelenkgehäuse (3) Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) angeordnet sind, die auftretende Verspannungen zwischen Lagerschale (4) und Gelenkgehäuse (3) zumindest teilweise kompensieren.1. Ball joint consisting of at least: - an articulated housing (3) which is open at least on one side and - a joint ball (6) which is movably mounted within a bearing shell (4) and - a closure element (8, 9) which holds the bearing shell (4) can fix directly or indirectly at least in the joint housing (3), characterized in that compensating means (1, 1.1, 5) are arranged between the bearing shell (4) and the joint housing (3), the tension occurring between the bearing shell (4) and the joint housing (3) at least partially compensate.
2. Kugelgelenk gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) zumindest aus einem federnden Ring bestehen, der, vorzugsweise abwechselnd, die Lagerschale (4) und das Gelenkgehäuse (3) kontaktiert.2. Ball joint according to the preceding claim 1, characterized in that the compensating means (1, 1.1, 5) consist of at least one resilient ring which, preferably alternately, contacts the bearing shell (4) and the joint housing (3).
3. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) aus einem Metall und/oder Kunststoff und/oder einem elastischen Material, vorzugsweise Gummi, bestehen. 3. Ball joint according to one of the preceding claims 1 and 2, characterized in that the compensating means (1, 1.1, 5) consist of a metal and / or plastic and / or an elastic material, preferably rubber.
4. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) ein wellenförmiges oder mehrfach trapezförmiges Querschnittsprofil aufweisen.4. Ball joint according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the compensating means (1, 1.1, 5) have a wavy or multiple trapezoidal cross-sectional profile.
5. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) die Lagerschale (4) und das Gelenkgehäuse (3) berühren aber nicht fest mit diesen verbunden sind.5. Ball joint according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the compensating means (1, 1.1, 5) touch the bearing shell (4) and the joint housing (3) but are not firmly connected to them.
6. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) zumindest mit der Lagerschale (4.2) fest verbunden sind.6. Ball joint according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the compensating means (1, 1.1, 5) are at least firmly connected to the bearing shell (4.2).
7. Kugelgelenk gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (4) und die Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) aus einem Verbundwerkstück bestehen, das in einem gemeinsamen Spritzgießvorgang hergestellt ist.7. Ball joint according to the preceding claim 6, characterized in that the bearing shell (4) and the compensating means (1, 1.1, 5) consist of a composite workpiece which is produced in a common injection molding process.
8. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) zumindest aus einem elastomeren Kunststoff bestehen.8. Ball joint according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the compensating means (1, 1.1, 5) consist at least of an elastomeric plastic.
9. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (9) zumindest eine Ultraschallschweißnaht (8) aufweist, die die Lagerschale (4) und das Gelenkgehäuse (3) zusammenhält.9. Ball joint according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the closure element (9) has at least one ultrasonic weld seam (8) which holds the bearing shell (4) and the joint housing (3) together.
10. Kugelgelenk gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (9) zumindest aus einem Gelenkgehäusedeckel besteht, der eine formschlüssige Verbindung mit dem Gelenkgehäuse (3) aufweist. 10. Ball joint according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the closure element (9) consists of at least one joint housing cover, which has a positive connection with the joint housing (3).
11. Verfahren zur Herstellung eines Kugelgelenkes, welches die Merkmale der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10 aufweist, bei dem eine Gelenkkugel (6), die innerhalb einer Lagerschale (4) beweglich gelagert ist, in ein zumindest einseitig offenes Gelenkgehäuse (3) eingebracht wird und mindestens ein Verschlusselement (9) mit dem Gelenkgehäuse (3) formschlüssig verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Lagerschale (4) und Gelenkgehäuse (3) Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) eingefügt werden, die auftretende Verspannungen zwischen Lagerschale (4) und Gelenkgehäuse (3) zumindest teilweise kompensieren.11. A method for producing a ball joint, which has the features of the preceding claims 1 to 10, in which a joint ball (6), which is movably mounted within a bearing shell (4), is introduced into a joint housing (3) which is open at least on one side, and at least one closure element (9) is positively connected to the joint housing (3), characterized in that compensating means (1, 1.1, 5) are inserted between the bearing shell (4) and the joint housing (3), the tension occurring between the bearing shell (4) and Compensate joint housing (3) at least partially.
12. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein federnden Ring zwischen Lagerschale (4) und das Gelenkgehäuse (3) eingeschoben wird.12. The method according to the preceding claim 11, characterized in that at least one resilient ring between the bearing shell (4) and the joint housing (3) is inserted.
13. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (4) und die Ausgleichsmittel (1, 1.1, 5) in einem gemeinsamen Spritzgießvorgang hergestellt werden und dann in das Gelenkgehäuse (3) eingefügt werden. 13. The method according to the preceding claim 11, characterized in that the bearing shell (4) and the compensating means (1, 1.1, 5) are produced in a common injection molding process and are then inserted into the joint housing (3).
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