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Kugelgelenk für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk für Lenker und Lenkgestänge sowie Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, welches aus einem Gelenkgehäuse und einem Gelenkzapfen besteht, der über einen Kugelkörper im Gelenkgehäuse allseitig beweglich gelagert ist.
Bei den bekannten Kugelgelenken der vorstehenden Art besteht der Kugelkörper aus Stahl. Die Herstellung dieser Kugelkörper ist verhältnismässig teuer ; sie bedürfen einer Nachbearbeitung und einer Nachbehandlung insbesondere dann, wenn sie bei Gelenken Verwendung finden sollen, die zur Aufnahme grösserer Belastungen bestimmt sind und bei denen Stahlflächen auf Stahlflächen gleiten.
Kugelgelenke mit einem die Belastungen aufnehmenden Kugelkörper aus mit Kunststoff oder Kunstharz getränkten Faserstoffen sind für die Aufnahme grösserer Belastungen nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk der vorgenannten Art zu schaffen, welches einen in einfacher und billiger Weise herstellbaren Lagerkörper aufweist und sich für grosse und grösste Belastungen ausführen lässt, sowie darüber hinaus Ausführungsformen zulässt, die weder einer Nachbearbeitung noch auch einer Nachbehandlung bedürfen.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung die Lagerung über einem metallischen Gusskörper, insbesondere Grauguss, Feinguss oder Aluminium.
Gusseisen lässt sich im Feinguss derart verarbeiten, dass nach dem Giessen keine Nachbearbeitung nötig ist, welche grosse Genauigkeitsanforderungen stellt und daher verhältnismässig teuer ist. Hiebei bietet Gusseisen noch den besonderen Vorteil, dass es neben günstigen mechanischen Festigkeitseigenschaften gute Notlaufeigenschaften besitzen kann. Je nach den gegebenen Verhältnissen kann eine nachträgliche Härtung bzw. Einsatzhärtung des im Feinguss hergestellten Lagerkörpers erfolgen.
Aluminium, welches gleichfalls im Feinguss verarbeitet werden kann, lässt sich nach dem Giessen einer Ausscheidungshärtung unterwerfen. Das gleiche gilt für Aluminiummehrstoffbronzen, welche sich durch ihre Beständigkeit, verbunden mit hervorragender mechanischer Festigkeit und grosser Verschleissfestigkeit auszeichnen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Lagerkörper aus sphärolithischem Gusseisen, welches auch im Feinguss verarbeitbar ist. Das sphärolithische Gusseisen erreicht Festigkeitswerte von mittelhartem Stahl. Die Anwesenheit von Kugelgraphit in der Oberfläche verleiht dem Lagerkörper gute Gleiteigenschaften, die bei Kugelgelenken für Kraftfahrzeuge auch als Notlaufeigenschaften von besonderer Bedeutung sind ; ausserdem sind die Lagerkörper aus sphärolithischem Gusseisen besonders verschleissfähig.
Die Lagerkörper können einer Härtung in einer Nachbehandlung, z. B. einer Induktionshärtung, zur Härtesteigerung unterworfen werden. Auch ist es möglich, der Schmelze vor dem Guss in bekannter Weise Chrom, Magnesium oder Molybdän zuzugeben und sie anschliessend einer Impfbehandlung mit Silizium zu unterwerfen. Nach dem Giessen kann dann eine Härtung der Oberfläche durch Abschrecken erfolgen.
Die Zeichnungen veranschaulichen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung : Fig. l lässt ein
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zugbelastetes Gelenk im Senkrechtschnitt erkennen, Fig. 2 gibt im Senkrechtschnitt ein tragendes Kugelgelenk wieder, bei welchem der Kugelkopf am Gelenkzapfen aus zwei Teilen besteht, Fig. 3 zeigt ein Kugelgelenk mit einer aus einem Gusskörper bestehenden Lagerschale im Senkrechtschnitt und Fig. 4 verdeutlicht ein weiteres Ausführungsbeispiel im Senkrechtschnitt.
Das Kugelgelenk besteht aus dem Gelenkgehäuse-l-und dem Gelenkzapfen-2-, der über den Kugelkörper--3--in Form eines Kugelabschnitts allseitig beweglich im Gelenkgehäuse
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--5-- desSchulter --4-- ist durch die Unterfläche des Zapfenkopfes-6-gebildet, welcher eine kugelige Oberfläche aufweist. Gegen die kugelige Oberfläche des Zapfenkopfes liegt ein Teller--7--oder eine Zwischenlage aus kautschukelastischem Werkstoff, wie Polyurethan-Kunststoff mit vernetzter Struktur, an. Das Gehäuse ist durch den eingewalzten Deckel--8--verschlossen, der den Teller--7--gegen den Zapfenkopf drückt. Die Belastungsrichtung des Gelenks ist durch die Pfeile--9--angedeutet.
Der Kugelabschnitt-3-besteht erfindungsgemäss aus einem metallischen Gusskörper bzw.
Feingusskörper. Bei dem bevorzugten, gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Kugelabschnitt aus sphärolithischem Gusseisen, welches im Feinguss verarbeitet worden ist.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Kugelgelenk weist der Gelenkzapfen einen Kugelabschnitt--10auf, der durch einen aufgesetzten Kugelabschnitt --11-- zur Vollkugel ergänzt ist. Hiebei befindet
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aus einem Gusskörper bzw. Feingusskörper, insbesondere aus sphärolithischem Gusseisen oder Aluminium bzw. Aluminiummehrstoffbronze.
Das Kugelgelenk nach Fig. 3 ist mit einer aus einem metallischen Gusskörper bestehenden Lagerschale--13--ausgerüstet.
In Fig. 4 ist ein Kugelgelenk für einen doppelseitigen Anschluss gezeigt. Für diesen Anschluss befinden sich am Kugelkörper --14-- zwei Gelenkzapfen --2,2'-- Der Kugelkörper ist in der Schale ---15-- gelagert, die aus einem metallischen Gusskörper besteht.
Die Erfindung lässt auch noch weitere Ausführungsformen zu. Wesentlich für die Erfindung ist es, dass wenigstens eine der zusammenwirkenden Lagerflächen im Gelenkgehäuse durch einen metallischen Gusskörper gebildet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kugelgelenk für Lenker und Lenkgestänge sowie Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gelenkgehäuse und einem Gelenkzapfen, der über einen Kugelkörper im
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metallischen Gusskörpers dieser einer härtenden Nachbehandlung, im Falle der Verwendung von aus Aluminiumguss bestehenden Lagerkörpern der Lagerkörper einer Ausscheidungshärtung unterworfen werden kann.
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Ball joint for steering linkages of motor vehicles
The invention relates to a ball joint for handlebars and steering linkages as well as wheel suspensions of motor vehicles, which consists of a joint housing and a pivot pin which is mounted movably on all sides via a ball body in the joint housing.
In the known ball joints of the above type, the ball body is made of steel. The manufacture of these spherical bodies is relatively expensive; they require post-processing and post-treatment, in particular if they are to be used in joints that are intended to absorb greater loads and in which steel surfaces slide on steel surfaces.
Ball joints with a ball body made of fiber material impregnated with plastic or synthetic resin that absorbs the loads are not suitable for absorbing greater loads.
The invention is based on the object of creating a ball joint of the aforementioned type, which has a bearing body that can be manufactured easily and cheaply and can be designed for large and extremely heavy loads, and also allows embodiments that require neither post-processing nor post-treatment .
To solve this problem, according to the invention, there is mounting over a metallic cast body, in particular gray cast iron, precision casting or aluminum.
Cast iron can be processed in investment casting in such a way that no post-processing is necessary after casting, which makes great demands on accuracy and is therefore relatively expensive. Cast iron also offers the particular advantage that it can have good emergency running properties in addition to favorable mechanical strength properties. Depending on the given circumstances, subsequent hardening or case hardening of the bearing body produced in investment casting can take place.
Aluminum, which can also be processed in investment casting, can be subjected to precipitation hardening after casting. The same applies to aluminum multi-component bronzes, which are characterized by their durability combined with excellent mechanical strength and high wear resistance.
In a preferred embodiment of the invention, the bearing body consists of spherulitic cast iron, which can also be processed by precision casting. The spherulitic cast iron achieves strength values of medium-hard steel. The presence of spheroidal graphite in the surface gives the bearing body good sliding properties, which are also of particular importance as emergency running properties in ball joints for motor vehicles; In addition, the bearing bodies made of spherulitic cast iron are particularly susceptible to wear.
The bearing bodies can be hardened in an aftertreatment, e.g. B. induction hardening to increase the hardness. It is also possible to add chromium, magnesium or molybdenum to the melt in a known manner before casting and then subject it to an inoculation treatment with silicon. After casting, the surface can then be hardened by quenching.
The drawings illustrate several exemplary embodiments of the invention: FIG
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Recognize tension-loaded joint in vertical section, Fig. 2 shows a load-bearing ball joint in vertical section, in which the ball head on the pivot pin consists of two parts, Fig. 3 shows a ball joint with a bearing shell consisting of a cast body in vertical section and Fig. 4 illustrates another Exemplary embodiment in vertical section.
The ball-and-socket joint consists of the joint housing-1- and the joint pin-2-, which are movable on all sides in the joint housing via the ball body - 3 - in the form of a spherical segment
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--5-- the shoulder --4-- is formed by the lower surface of the pin head-6-which has a spherical surface. A plate - 7 - or an intermediate layer made of rubber-elastic material, such as polyurethane plastic with a cross-linked structure, rests against the spherical surface of the pin head. The housing is closed by the rolled-in cover - 8 - that presses the plate - 7 - against the pin head. The direction of load on the joint is indicated by the arrows - 9 -.
According to the invention, the spherical section-3-consists of a metallic cast body or
Investment cast body. In the preferred embodiment shown, the spherical section consists of spherulitic cast iron which has been processed in investment casting.
In the ball joint shown in Fig. 2, the pivot pin has a spherical section - 10, which is supplemented by an attached spherical section --11 - to form a solid ball. Hiebei is located
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from a cast body or investment cast body, in particular made of spherulitic cast iron or aluminum or aluminum multi-material bronze.
The ball joint according to FIG. 3 is equipped with a bearing shell - 13 - consisting of a metallic cast body.
In Fig. 4 a ball joint for a double-sided connection is shown. For this connection there are two pivot pins on the spherical body --14-- --2,2 '- The spherical body is mounted in the shell --- 15--, which consists of a metal cast body.
The invention also allows further embodiments. It is essential for the invention that at least one of the interacting bearing surfaces in the joint housing is formed by a metallic cast body.
PATENT CLAIMS:
1. Ball joint for handlebars and steering linkages as well as wheel suspensions of motor vehicles, consisting of a joint housing and a pivot pin, which has a spherical body in the
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metallic cast body which can be subjected to a hardening aftertreatment, in the case of the use of bearing bodies made of cast aluminum, the bearing body can be subjected to precipitation hardening.
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