DD202596A5 - Verfahren zum herstellen eines kugelgelenkes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem Gelenkzapfen mit einem einteilig angeformten Kugelkopf, einem Gelenkgehäuse und einer zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse angeordneten Gleitschicht, wobei der Kugelkopf mit einem Schmiermittel beschichtet, auf das Schmiermittel eine verlorene Schalung aus einem synthetischen Werkstoff aufgetragen, der Kugelkopf in eine Form für das Gelenkgehäuse eingebracht und der freie Raum zwischen dem Kugelkopf und der Form mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt wird, der im erstarrten Zustand das Gelenkgehäuse bildet. Ziel und Aufgabe ist es, die Beweglichkeit des Kugelkopfes im Gelenkgehäuse auch dann zu erhalten, wenn der Kugelkopf eine durch seine spanabhebende Herstellung bedingte Polfläche besitzt und ein Nachbearbeiten der Innenwand des Gelenkgehäuses zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird bei einem Kehlkopf mit einer Polfläche ein die fehlende Kugelkappe ausgleichendes Schmiermittelpolster an der Polfläche gebildet und mit der verlorenen Schalung umhüllt, bevor das Gelenkgehäuse hergestellt wird. Fig.5
Description
Berlin, den 7*2.1983
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Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes
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 Gelenkgehäuse angeordneten Gleitschicht, wobei der Kugelkopf mit einem Schmiermittel beschichtet, auf das Schmiermittel eine verlorene Schalung aus einem synthetischen Werkstoff aufgetragen, der Kugelkopf in eine Form für das Gelenkgehäuse eingebracht und der freie Raum zwischen dem Kugelkopf und der Form mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt wird, der im erstarrten Zustand das Gelenkgehäuse bildet.
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 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 im Spritzgießverfahren aus Kunststoff oder durch Schmieden bzw. Sintern aus Metall hergestellt und zur Bildung eines Fettreservoirs mit mehreren Schmiernuten veraehen wird. Um eine ausreichende Paßgenauigkeit zwischen Kugelkopf, Gleitschicht und
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Gelenkgehäuse zu erzielen, ist es notwendig, außer dem Kugelkopf auch die Innenwand des Gelenkgehäuses spanabhebend zu bearbeiten,
Durch die Uö-PS 2 944 831 und 2 974 975 sind Kugelgelenke mit mehrteilig ausgebildeten Gelenkgehäusen bekannt geworden, deren Gehäuseteile spanlos geformt sind· Um bei 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 DS-OS 16 29 753 ein Verfahren zum 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 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 Unterlagenschicht gebildete Gelenklager nicht mehr relativ zur Kugel bewegt werden.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Beweglichkeit des Kugelkopfes im Gelenkgehäuse zu gewährleisten*
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Oar Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes mit einteilig und paßgenau ausgebildetem Gelenkgehäuse zu schaffen, dessen Innenwand Keiner besonderen Bearbeitung bedarf, insbesondere 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.
Uach 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. Der Tropfpunkt des Schmiermittels liegt über der Verarbeitungstemperatur des 'Werkstoffes für die verlorene Schalung und dessen Schmelztemperatur über der Verarbeitungstemperatur des Werkstoffes für das Gelenkgehäuse.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind verschiedene Werkstoffe geeignet. Der Gelenkzapfen mit dem
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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 Polyoxymethylene Polyurethan, Polyamid, Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid-Acetat-Copolymer oder Polyäthylen, aber auch Lagermetalle, beispielsweise auf Biei- und Zinngrundlage, wie Lagerhartblei oder Weißmetall mit einem niedrigen Schmelzpunkt. Als Werkstoff für das Gelenkgehäuse können ebenfalls Kunststoffe, beispielsweise glasfaservertärkte Preßmassen aus Epoxid- oder Polyesterharzen, oder Metalle, wie beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage mit einem niedrigen Schmelzpunkt verwendet werden. Das Schmiermittel und die Schalung werden durch Tauchen, Spritzen und/oder Aufschmelzen auf den Kugelkopf aufgetragen.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Kugelgelenk ist gelennzeichnet durch ein auf der Polfläche unter der Schalung angeordnetes Schmiermittelpolster zum Ausgleich der fehlenden Kugelkappe.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, anstelle der Schmiermitfcelschicht und der diese umgebenden, verlorenen Schalung einen Schalungswerkstoff zu verwenden, 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, beispielsweise die Polfläche, überbrückt und nach dem Ausformen des
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Gelenkgehäuses eine gleitfähige Grenzschicht zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse bildet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen die einzelnen Verfahr enss ehr it te und awei Ausführungsformen fertiger Kugelgelenke schematisch dargestellt worden sind« In den Zeichnungen zeigen:
Pig. 1: einen Gelenkzapfen mit einteilig angeformten Kugelkopf;
Pig, 2: denselben. Gelenkzapfen mit einer auf den Kugelkopf aufgetragenen Schmiermittelschicht;
Pig, 3i denselben Gelenkzapfen mit einer auf die Schmiermittelschicht aufgetragenen verlorenen Schalung;
Pig. 4: ein fertiges Kugelgelenk mit einem aus Kunststoff bestehenden Gelenkgehäuse;
Pig, 5: ein fertiges Kugelgelenk mit einem aus Metall bestehenden Gelenkgehäuse, welches mit einem Kunststoff ausgegossen worden ist.
An einem konischen Gelenkzapfen 1 ist ein Kugelkopf 2 angeformt, der an seiner freien Stirnseite eine flache Polfläche 3 besitzt.
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Auf den Kugelkopf 2 wird, wie es in Pig. 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 Pig. 3 dargestellt worden ist, die Schmiermittelschicht 4 mit einer verlorenen Schalung 6. ummantelt, die beispielsweise aus einem zu einer dünnen Polie erstarrenden Kunststoff besteht, der hervorragende Gleit- und Verschleißeigenschaft en besitzt. Bei der Auswahl des Kunststoffes für die Schalung 6 ist darauf zu achten, daß seine Verarbeitungstemperatur niederiger 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 Pig. 5 dargestellt worden ist. Das eigentliche Gelenkgehäuse 8 besteht beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Polyesterharz, welches als plastische Masse in die Porm 7 eingepreßt wird und danach aushärtet. Um einen rutschfesten Verbund zwischen der Porm 7 und dem Gelenkgehäuse 8 zu erzielen, ist eine umlaufende Hut 9 vorgesehen*
Es ist aber auch ohne weiteres möglich, die Abmessungen des aus einem glasfaserverstärkten Polyesterharz bestehenden Gelenkgehäuses 8 von vornherein so zu wählen, daß nach dem Aushärten die Porm 7 entfernt werden kanno Das Gelenkgehäuse 8 besteht dann nur aus dem Polyesterharz, wie es in der Pig. 4 dargestellt worden ist«
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Nach dem Ausformen und Erstarren des Gelenkgehäases 8 kann der Gelenkzapfen Innerhalb eines gedachten Kegels frei bewegt werden. Sine 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.
Alle in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich gekennzeichnet worden sind«
Claims (4)
- 241590 7 -8- 7.2« 198361 071/16Brfindungsanssiruch1β Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenkes bestehend aus einem Gelenkzapfen mit einem einteilig angeformten Kugelkopf, einem Gelenkgehäuse und einer zwis chen Kugelkopf und Gelenkgehäuse angeordneten Gleitschicht, wobei der Kugelkopf mit einem Schmiermittel beschichtet, auf das Schmiermittel eine verlorene Schalung aus einem synthetischen Werkstoff aufgetragen, der Kugelkopf in eine Form für das Gelenkgehäuse eingebracht und der freie Raum zwischen dem Kugelkopf und der Form mit einem synthetischen Werkstoff ausgefüllt wird, der im erstarrten Zustand das Gelenkgehäuse bildet, gekennzeichnet dadurch, daß bei einem Kugelkopf (2) mit einer Polfläche (3) ein die fehlende Kugelkappe ausgleichendes Schmiermittelpolster (5) an der Polfläche gebildet und mit der verlorenen Schalung (6) umhüllt wird, bevor das Gelenkgehäuse (8) hergestellt wird»
- 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, 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. ;.
- 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein Schmiermittel auf Lithiumseifenbasis verwendet wird·4· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß Molybdändisulfid als Schmiermittel verwendet wird.-9-. 7.2*198361 071/165· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein Kunststoff, beispielsweise Polyoxymethylen, Polyurethan, Polyamid, Polytetrafluoräthylen, PoIyvinylchlorid-Acetat-Copolymer oder Polyäthylen, als Werkstoff für die verlorene Schalung (6) verwendet wird,
- 6. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein Lagermetall, beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage, mit niedrigem Schmelzpunkt als Werkstoff für die verlorene Schalung (6) verwendet wird«7· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet, dadurch, daß ein Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärkte Preßmasse aus Epoxid- oder Polyesterharzen, als Werkstoff für. das Gelenkgehäuse (8) verwendet wird«8· "Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein Metall, beispielsweise auf Blei- und Zinngrundlage, mit niedrigem Schmelzpunkt als Werkstoff für das Gelenkgehäuse (8) verwendet wird«9« Verfahren nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Schmiermittel und die Schalung (6) durch Tauchen, Spritzen und/oder Aufschmelzen auf den Kugelkopf (2) aufgetragen werden«10« Kugelgelenk, bestehend aus einem Gelenkzapfen mit einem einteilig angeformten Kugelkopf mit einer Polfläche, einem Gelenkgehäuse und einer Gleitschicht zwischen Kugelkopf und Gelenkgehäuse aus einer Schmiermittelschicht und einer diese umgebenden Schalung, gekennzeichnet dadurch, daß ein auf der Polfläche (3) unter241590 7 -10- 7,2,198361 071/16der Schalung (6) angeordnetes Schmiermittelpolster (5) zum Ausgleich'der fehlenden Kugelkappe vorgesehen ist»Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
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