CH660212A5

CH660212A5 - Verfahren zum herstellen eines kugelgelenkes.

Info

Publication number: CH660212A5
Application number: CH4031/82A
Authority: CH
Inventors: Reinhardt W Mueller; Herbert Muennich
Original assignee: Trw Ehrenreich Gmbh
Priority date: 1981-07-14
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1987-03-31
Also published as: SE452283B; KR840000357A; DD202596A5; FR2509814A1; HU188185B; SE8204300L; IT1151837B; SE8204300D0; DE3127710A1; YU152882A; SU1227125A3; ATA240282A; JPS5817212A; FR2509814B1; DE3127710C2; TR21259A; AR228403A1; AU548151B2; PL237470A1; AU8574882A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem Gelenkzapfen mit einem einteilig angeformten Kugelkopf, einem Gelenkgehäuse und einer zwischen Kugelkopf und Gelenk-20 gehäuse angeordneten Gleitschicht aus einem Schmiermittel und einer verlorenen Schalung, wobei der Kugelkopf mit einem Schmiermittel beschichtet, auf die Schmiermittelschicht die verlorene Schalung aus einem synthetischen Werkstoff aufgetragen, der Kugelkopf in eine Form für das 25 Gelenkgehäuse eingebracht und der freie Raum zwischen dem Kugelkopf und der Form mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt wird, der daraufhin erstarrt. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein alternatives Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem 30 Gelenkzapfen mit einem einteilig angeformten Kugelkopf, einem Gelenkgehäuse und einer zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse angeordneten Gleitschicht, welche als verlorene Schalung dient, wobei die verlorene Schalung aus einem synthetischen, Schmiermittel enthaltenden Werkstoff auf 35 den Kugelkopf aufgetragen, der Kugelkopf mit der Gleitschicht in eine Form für das Gelenkgehäuse eingebracht und der freie Raum zwischen dem Kugelkopf und der Form mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt wird, der daraufhin erstarrt.

40 Kugelgelenke dieser Konstruktion finden insbesondere in den Lenkgestängen von Kraftfahrzeugen Verwendung und sind beispielsweise aus der DE-PS 15 75 431 bekannt. Der Gelenkzapfen mit dem einteilig angeformten Kugelkopf wird aus einem Rohling durch spanlose Verformung und 45 spanabhebende Nachbearbeitung hergestellt. Das Gelenkgehäuse kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und aus einem Rohling durch Schmieden oder Kaltfliesspressen hergestellt werden. Im allgemeinen ist zwischen dem Kugelkopf und dem Gelenkgehäuse eine Gleitschicht angeordnet, die so im Spritzgiessverfahren aus Kunststoff oder durch Schmieden bzw. Sintern aus Metall hergestellt und zur Bildung eines Fettreservoirs mit mehreren Schmiernuten versehen wird. Um eine ausreichende Passgenauigkeit zwischen Kugelkopf, Gleitschicht und Gelenkgehäuse zu erzielen, ist 55 es notwendig, ausser dem Kugelkopf auch die Innenwand des Gelenkgehäuses spanabhebend zu bearbeiten.

Durch die US-PS 2 944 831 und 2 974 975 sind Kugelgelenke mit mehrteilig ausgebildeten Gelenkgehäusen bekannt geworden, deren Gehäuseteile spanlos geformt sind. Um bei 60 diesen Kugelgelenken eine ausreichende Passgenauigkeit zu erzielen, wird der Ringraum zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse mit einer Gleitschicht aus Kunststoff und Schmiermittel ausgefüttert.

Weiterhin ist aus der DE-OS 1 629 753 ein Verfahren zum 65 Herstellen eines Lagers, beispielsweise eines Kugelgelenkes bekannt, bei dem die Kugel eines Kugelzapfens zunächst mit einer Schicht aus gleitfähigem Material umkleidet und danach in ein teilbares Gesenk eingebracht wird, welches

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einen Hohlraum bildet, der mit einem härtbaren Unterlagmaterial ausgespritzt wird, welches dann zusammen mit der Gleitschicht ein Gelenklager für die Kugel bildet. Bei dieser bekannten Verfahrenstechnik wird die Kugel mit der Schicht aus härtbarem Material eng umspritzt. Wenn die Kugel spanabhebend hergestellt worden ist und eine Polfläche besitzt, kann das von der Gleitschicht und der gehärteten Unterlageschicht gebildete Gelenklager nicht mehr relativ zur Kugel bewegt werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes mit einteilig und passgenau ausgebildetem Gelenkgehäuse zu schaffen, dessen Innenwand keiner besonderen Bearbeitung bedarf, wenn der Kugelkopf eine durch seine spanabhebende Herstellung bedingte Polfläche besitzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass bei einem Kugelkopf mit einer Polfläche ein die fehlende Kugelkappe ausgleichendes Schmiermittelpolster an der Polfläche gebildet und mit der verlorenen Schalung umhüllt wird bevor das Gelenkgehäuse hergestellt wird.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird die an der Polfläche des Kugelkopfes fehlende Kugelkappe durch das vorgeschlagene Schmiermittelpolster ersetzt, so dass beim Herstellen des Gelenkgehäuses eine die erforderliche Bewegungsfreiheit des Kugelkopfes gewährleistende Kugelkalotte im Gelenkgehäuse entsteht. Die verlorene Schalung umhüllt das Schmiermittelpolster und verhindert seine Verdrängung beim Herstellen des Gelenkgehäuses. Im fertigen Kugelgelenk bildet die verlorene Schalung für das Schmiermittel und das Schmiermittelpolster die Trag- und Verschleissfläche zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse.

Bei dem alternativen Verfahren wird als Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass ein Kugelkopf mit einer Polfläche verwendet,ein die fehlende Kugelkappe ausgleichendes Schmiermittelpolster an der Polfläche gebildet und mit der verlorenen Schalung umhüllt wird, bevor das Gelenkgehäuse hergestellt wird.

Anstelle der Schmiermittelschicht und der diese umgebenden, verlorenen Schalung, wird also ein Schalungswerkstoff verwendet, der das notwendige Schmiermittel bereits enthält und dieses beispielsweise während des Gebrauches durch Impulsaustausch (Schwammeffekt) wieder freisetzt. Der wesentliche Erfindungsgedanke liegt nämlich in der Verwendung der verlorenen Schalung, welche Unebenheiten des Kugelkopfes überbrückt beispielsweise die Polfläche und nach dem Ausformen des Gelenkgehäuses mit dem Schmiermittel eine Gleitschicht zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse bildet.

Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind verschiedene Werkstoffe geeignet. Der Gelenkzapfen mit dem einteilig angeformten Kugelkopf wird in bekannter Weise aus Stahl hergestellt. Das Schmiermittel kann auf Calcium- und Lithiumseifenbasis hergestellt sein oder auch aus Molybdänsulfid sowie Silicon bestehen. Als Werkstoff für die verlorene Schalung eignen sich Kunststoffe, beispielsweise Polyoxymethylen, Polyurethan, Polyamid, Polytetrafluoräthylen, Polyvinylchlorid-Acetat-Copolymer oder Polyäthylen, aber auch Lagermetalle, beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage, wie Lagerhartblei oder Weissmetall mit einem niedrigen Schmelzpunkt. Als Werkstoff für das Gelenkgehäuse können ebenfalls Kunststoffe, beispielsweise glasfaserverstärkte Pressmassen aus Epoxid- oder Polyesterharzen, oder Metalle, wie beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage mit einem niedrigen Schmelzpunkt verwendet werden.

Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Kugelgelenk ist gekennzeichnet durch ein auf der Polfläche unter der Schalung angeordnetes Schmiermittelpolster zum Ausgleich der fehlenden Kugelkappe.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen die einzelnen Verfahrensschritte und zwei Ausführungsformen fertiger Kugelgelenke schematisch dargestellt worden sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Gelenkzapfen mit einteilig angeformtem Kugelkopf in Ansicht;

Fig. 2 denselben Gelenkzapfen mit einer auf den Kugelkopf aufgetragenen Schmiermittelschicht;

Fig. 3 denselben Gelenkzapfen mit einer auf die Schmiermittelschicht aufgetragenen verlorenen Schalung;

Fig. 4 ein fertiges Kugelgelenk mit einem aus Kunststoff bestehenden Gelenkgehäuse;

Fig. 5 ein fertiges Kugelgelenk mit einem Gelenkgehäuse aus einer mit einem Kunststoff ausgegossenen, metallischen Form.

An einem konischen Gelenkzapfen 1 ist ein Kugelkopf 2 angeformt, der an seiner freien Stirnseite eine flache Polfläche 3 besitzt.

Auf den Kugelkopf 2 wird, wie es in Fig. 2 dargestellt worden ist, eine Schmiermittelschicht 4 aufgetragen, die an der Polfläche 3 ein Schmiermittelpolster 5 bildet, um die dort fehlende Kugelkappe zu ersetzen.

Anschliessend wird, wie es in Fig. 3 dargestellt worden ist, die Schmiermittelschicht 4 mit einer verlorenen Schalung 6 ummantelt,die beispielsweise aus einem zu einer dünnen Folie erstarrenden Kunststoff besteht, der hervorragende Gleit- und Verschleisseigenschaften besitzt. Bei der Auswahl des Kunststoffes für die Schalung 6 ist darauf zu achten, dass seine Verarbeitungstemperatur niedriger liegt als der Tropfpunkt des verwendeten Schmiermittels, damit die Schmiermittelschicht 4 und insbesondere das Schmiermittelpolster 5 nicht zerstört werden.

Der Gelenkzapfen 1 mit dem auf diese Weise präparierten Kugelkopf 2 wird sodann in einer Form 7 für ein Gelenkgehäuse 8 zentriert, wie es in der Fig. 5 dargestellt worden ist. Zur Bildung des Gelenkgehäuses 8 wird ein glasfaserverstärktes Polyesterharz als plastische Masse in die Form 7 ein-gepresst worauf es aushärtet. Um die Form 7 mit dem Polyesterharz rutschfest zu einem Gelenkgehäuse 8 zu verbinden, ist eine umlaufende Nut 9 vorgesehen.

Es ist aber auch ohne weiteres möglich, die Abmessungen der Form 7 von vorn herein so zu wählen, dass diese nach dem Aushärten des Polyesterharzes entfernt werden kann. Das Gelenkgehäuse 8 besteht dann nur aus dem Polyesterharz, wie es in der Fig. 4 dargestellt worden ist.

Nach dem Ausformen und Erstarren des Gelenkgehäuses 8 kann der Gelenkzapfen innerhalb eines gedachten Kegels frei bewegt werden. Eine Trennung des Kugelkopfes 2 vom Gelenkgehäuse 8 ist nur möglich, wenn das Gelenkgehäuse 8 zerstört wird.

Ein nach der beschriebenen technischen Lehre hergestelltes und konstruiertes Kugelgelenk erfüllt alle Anforderungen, die beispielsweise in der Praxis bei seiner Verwendung im Lenkgestänge eines Kraftfahrzeuges auftreten können, und ist deshalb gewerblich anwendbar.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem Gelenkzapfen ( 1 ) mit einem einteilig angeformten Kugelkopf (2), einem Gelenkgehäuse (8) und einer zwischen Kugelkopf (2) und Gelenkgehäuse (8) angeordneten Gleitschicht aus einem Schmiermittel und einer verlorenen Schalung (6), wobei der Kugelkopf mit dem Schmiermittel beschichtet, auf die Schmiermittelschicht (4) die verlorene Schalung (6) aus einem synthetischen Werkstoff aufgetragen, der Kugelkopf (2) mit der Gleitschicht in eine Form (7) für das Gelenkgehäuse (8) eingebracht und der freie Raum zwischen dem Kugelkopf (2) und der Form (7) mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt wird, der daraufhin erstarrt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kugelkopf (2) mit einer Polfläche (3) verwendet, ein die fehlende Kugelkappe ausgleichendes Schmiermittelpolster (5) an der Polfläche (3) gebildet und mit der verlorenen Schalung (6) umhüllt wird, bevor das Gelenkgehäuse (8) hergestellt wird.
2. Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem Gelenkzapfen (1) mit einem einteilig angeformten Kugelkopf (2), einem Gelenkgehäuse (8) und einer zwischen Kugelkopf (2) und Gelenkgehäuse (8) angeordneten Gleitschicht, welche als verlorene Schalung (6) dient, wobei die verlorene Schalung (6) aus einem synthetischen Schmiermittel enthaltenden Werkstoff auf den Kugelkopf (2) aufgetragen, der Kugelkopf (2) mit der Gleitschicht in eine Form (7) für das Gelenkgehäuse (8) eingebracht und der freie Raum zwischen dem Kugelkopf (2) und der Form (7) mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt wird, der daraufhin erstarrt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kugelkopf (2) mit einer Polfläche (3) verwendet, ein die fehlende Kugelkappe ausgleichendes Schmiermittelpolster (5) an der Polfläche (3) gebildet und mit der verlorenen Schalung (6) umhüllt wird, bevor das Gelenkgehäuse (8) hergestellt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tropfpunkt des Schmiermittels über der Verarbeitungstemperatur des Werkstoffes für die verlorene Schalung (6) und dessen Schmelztemperatur über der Verarbeitungstemperatur des Werkstoffes für das Gelenkgehäuse (8) liegen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Schmiermittels auf Lithiumseifenbasis.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Molybdändisulfid als Schmiermittel.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Kunststoffes, beispielsweise Polyoxymethylen, Polyurethan, Polyamid, Polytetra-fluoräthylen, Polyvinylchlorid-Acetat-Copolymer, oder Polyäthylen, als Werkstoff für die verlorene Schalung (6).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Lagermetalles, beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage, mit einem Schmelzpunkt unterhalb des Tropfpunktes des verwendeten Schmiermittels als Werkstoff für die verlorene Schalung (6).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Kunststoffes, beispielsweise glasfaserverstärkter Pressmassen aus Epoxid- oder Polyesterharzen, als Werkstoff für das Gelenkgehäuse (8).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Metallegierung auf Blei- und Zinngrundlage, mit niedrigerem oder gleichem Schmelzpunkt wie der Werkstoff für die verlorene Schalung (6) als Werkstoff für das Gelenkgehäuse (8).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel und/oder die verlorene Schalung (6) durch Tauchen, Spritzen und/oder Aufschmelzen auf den Kugelkopf (2) aufgetragen werden.
11. Kugelgelenk, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, bestehend aus einem Gelenkzapfen (1) mit 5 einem einteilig angeformten Kugelkopf (2) mit einer Polfläche (3), einem Gelenkgehäuse (8) und einer Gleitschicht zwischen Kugelkopf (2) und Gelenkgehäuse (8) aus einer Schmiermittelschicht (4) und einer diese umgebenden verlorenen Schalung (6), gekennzeichnet durch ein auf der Polio fläche (3) unter der Schalung (6) angeordnetes Schmiermittelpolster (5) zum Ausgleich der fehlenden Kugelkappe.

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