DE1099868B

DE1099868B - Ball joint for rods of all kinds, especially for steering rods of motor vehicles

Info

Publication number: DE1099868B
Application number: DEL30578A
Authority: DE
Inventors: Dr Juergen Ulderup; Dipl-Chem Dr Gottfried Reuter; Walter Broemmer
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 1958-06-12
Filing date: 1958-06-12
Publication date: 1961-02-16
Also published as: GB917062A

Description

Kugelgelenk für Gestänge aller Art, besonders für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft ein wartungsfreies Kugelgelenk für Gestänge aller Art, besonders für Lenkgestänge vn Kraftfahrzeugen, bei dem in einem Gehäuse der Kugelkopfzapfen gelagert ist.Ball joint for rods of all kinds, especially for steering rods from Motor vehicles The invention relates to a maintenance-free ball joint for linkages of all kinds, especially for steering linkages of motor vehicles, in which in a housing the ball head pin is mounted.

Für derartige Kugelgelenke- sind zahlreiche Ausführungsformen bekannt, und zwar solche, bei denen der metallische Kugelkopf nicht in einer metallischen Auskleidung des Gehäuses gelagert ist, sondern elastisch abgefangen wird, indem das Futter des Gehäuses aus elastischen Stoff wie Gummi oder Kunststoff besteht.Numerous embodiments are known for such ball joints, namely those in which the metallic ball head is not in a metallic one Lining of the housing is mounted, but is elastically intercepted by the lining of the case is made of elastic material such as rubber or plastic.

Bei einer der bekannten Ausführungsformen wird die elastische Eigenschaft des Gelenkes dadurch verändert, daß der Kugelkopf verwendet wird, bei dem ein metallischer Zapfen mit einer kugelförmigen Schicht aus Hartgummi überzogen wird, wodurch ein stufenartig sich verändernde Elastizität vom Innern des Gelenkes nach außen hin erzielt werden kann.In one of the known embodiments, the elastic property of the joint changed in that the ball head is used, in which a metallic The cone is coated with a spherical layer of hard rubber, creating a elasticity that changes gradually from the inside of the joint to the outside can be achieved.

Bei einer weiteren bekanntgewordenen Ausführungsform dient der metallische Zapfen überhaupt nur noch als inneres, den gesamten Kugelzapfen gerippeartig versteifendes Teil, während der Kugelkopf wiederum aus Kautschuk oder einer Kunststoffmasse besteht.In another embodiment that has become known, the metallic one is used Spigot at all only as an inner, rib-like stiffening of the entire ball stud Part, while the ball head is made of rubber or a plastic compound.

Außerdem ist eine Ausführungsform bekanntgeworden, bei der der Kugelkopf ein kegelstumpfförmiges oberes Teil aufweist, wobei in der Mittelzone des Kopfes eine Einschnürung vorgesehen ist und der gesamte Kopf eleastisch in einem an ihm =vulkanisierten Gummifutter liegt, so daß die Bewegungendes Kopfes durch die Dehnung des Gummis bei Winkelausschlägen ermöglicht werden.In addition, an embodiment has become known in which the ball head has a frustoconical upper part, being in the central zone of the head a constriction is provided and the entire head is elastic in one on it = vulcanized rubber lining so that the movements of the head are caused by the stretching of the rubber at angular deflections.

Alle diese Ausführungsformen gehen von dem Gedanken aus, daß der Kugelzapfen elastisch gelagert sein muß, um Stöße, hervorgerufen durch Schlaglöcher, abzufangen, wobei durch diese bekannten Ausführungsformen auch eine Wartungsfreiheit erzielt wird.All of these embodiments are based on the idea that the ball stud must be elastically mounted in order to absorb impacts caused by potholes, these known embodiments also achieve freedom from maintenance will.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Elastizität in dem Kugelgelenk nur so weit erforderlich ist, daß eine ausreichende Dämpfung erzielt wird, insbesondere für solche Stöße, die in Längsrichtung auf den Zapfen einwirken. Dagegen soll unter allen Umständen bei dem Zapfen quer zu dieser Stoßrichtung, d. h. in Richtung des Lenkgestänges, die Stabil,ität im gleichen Maße gewährleistet sein, wie dies bei den bekannten, nur aus Metall und Metallegierungen bestehenden Kugelgelenk-en erzielt wird.The invention is based on the knowledge that elasticity in the ball joint is only required to the extent that sufficient damping is achieved, in particular for those impacts which act on the pin in the longitudinal direction. On the other hand, under all circumstances the pin should be transverse to this direction of impact, i. H. in the direction of the steering linkage, the stability can be guaranteed to the same extent as is achieved with the known ball joints consisting only of metal and metal alloys.

Die Erfindung sieht zum Lösen dieser Aufgabe ein Kugelgelenk vor, bei dem in einem Gehäuse der Kugelkopf eines Zapfens gelagert ist, der aus einem metallischen, kegelstumpfförmigen Kern und einer dies-en Kern umschließenden Kunststoffschicht aus Polyurethan besteht. Die Erfindung besteht darin, daß die zwar elastische, jedoch verhältnismäßig hart eingestellte Kunststoffschicht des Kugelkopfes in der quer zur Mittelach#se des Zapfens liegenden Kugelmittelebene dünner ist als in den darüber- und darunterliegenden Zonen. Ein derartig -aus zwei Materialien zusammengesetzter Kugelkopf vereinigt die Vorteile des Metallkugelgelenkes mit denen des Kunststoffgelenkes, in dem die Stabilität der Lenkung bei guter Allgemeindämpfung gewährleistet wird.The invention provides a ball joint to solve this problem, in which the ball head of a pin is mounted in a housing, which consists of a metallic, frustoconical core and a plastic layer surrounding this core is made of polyurethane. The invention consists in the fact that the elastic, however relatively hard set plastic layer of the ball head in the transverse to the center axis of the journal is thinner than in the and underlying zones. Such a composite of two materials Ball head combines the advantages of the metal ball joint with those of the plastic joint, in which the stability of the steering is guaranteed with good general damping.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfin#dung in Seitenansicht, teilwefse im Schnitt.The drawing illustrates the invention in side view, partly on average.

Ein Gelenkzapfen 1 trägt einen Kugelkopf 2, der in einem Gehäuse 3 drehbeweglich und schwenkbar gelagert ist. Das Gehäuse 3 ist auf der zapfenfreien Seite durch eine Kappe 4 abgedeckt, welche als Widerlager für eine Feder 5 dient, die sich auf der anderen Seite gegen den Kugelkopf 2 unter Zwischenschalten einer Blechscheibe 6 abstützt. An der Gehäuseöffnung, durch welche der Kugelzapfen 1 nach außen tritt, ist nach diesem AusführungsMspiel ein am Gehäuse befestigter und eng an den Zapfenhals anlegender Faltenbalg 7 vorgesehen, der als Schmiermittelreservo,ir dient.A pivot pin 1 carries a ball head 2 which is rotatably and pivotably mounted in a housing 3. The housing 3 is covered on the pin-free side by a cap 4, which serves as an abutment for a spring 5 , which is supported on the other side against the ball head 2 with a sheet metal disk 6 interposed. According to this embodiment, a bellows 7 , which is fastened to the housing and rests closely on the neck of the pin and serves as a lubricant reservoir, is provided at the housing opening through which the ball stud 1 emerges.

Der Kugelkopf 2 besteht aus einem Metallkern 8 und einer diesen Kern umschließenden Kunststoffschicht9 aus Polyurethan mit einer Shorehärte von mindestens 90'. Die Wandstärke der Polyurethanschicht 9 bewegt sich hierbei zwischen 1,5 und 4 mm. Der Metallkern 8 hat eine Kegelstumpfform und ist in Richtung zur Feder 5 hin abgeflacht, so daß das Gelenk nur bei senkrechter oder annähernd senkrechter Stoßbelastung besonders dämpfende Eigenschaften auf-,veist. Die Verankerung der Polyurethanschicht 9 auf dem Metallkern 8 kann durch einen Kleber erfolgen.The ball head 2 consists of a metal core 8 and a plastic layer 9 made of polyurethane with a Shore hardness of at least 90 'which surrounds this core. The wall thickness of the polyurethane layer 9 ranges between 1.5 and 4 mm. The metal core 8 has the shape of a truncated cone and is flattened in the direction of the spring 5 , so that the joint has particularly damping properties only in the case of vertical or approximately vertical impact loads. The anchoring of the polyurethane layer 9 on the metal core 8 can be done by an adhesive.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 iGt die als Kugelpfanne dienende Gleitfläche im Innern des Gehäuses 3 mit einer gutgleitenden thermoplastischen Kunststoffschicht 11 ausgefüttert. Als geeigneter Kunststoff können Polyamid, Polykarbonat, Polystyrol, fluorhaltige Hochpolymere u. dgl. verwendet werden. Es sind hierfür aber auch Gießharze brauchbar, so z. B. vom Typ der Epoxydharze oder der ungesättigten Polyesterharze, denen zur Verstärkung Glasfasern beigegeben sein können. Das Metallgehäuse, das hierbei aus einem Schmiederohling normaler Schmiedetoleranz bestehen kann, wird nach der Auskleidung mit Kunststoff durch das bekannte Hochfrequenzverfahren zur Aushärtung des Kunststoffes erwärmt. Hierbei wird gloichzeitig mittels eines Kalibrierwerkzeuges unter Druck und Wärme der Kunststoff in die endgültige Form gebracht.According to the exemplary embodiment in FIG. 1, the sliding surface serving as a ball socket in the interior of the housing 3 is lined with a smoothly sliding thermoplastic plastic layer 11 . As a suitable plastic, polyamide, polycarbonate, polystyrene, fluorine-containing high polymers and the like can be used. However, casting resins can also be used for this purpose, e.g. B. of the type of epoxy resins or unsaturated polyester resins, which glass fibers can be added for reinforcement. The metal housing, which can consist of a forging blank with normal forging tolerance, is heated by the known high-frequency process to harden the plastic after it has been lined with plastic. Here, the plastic is brought into its final shape using a calibration tool under pressure and heat.

Claims

PATENT CLAIM: Ball joint for linkages of all kinds, especially for steering linkages of motor vehicles, in which the ball head pin is mounted in a housing and consists of a metallic, frustoconical core and a plastic layer made of polyurethane surrounding this core, characterized in that the The elastic, but relatively hard plastic layer of the ball head is thinner in the ball center plane lying transversely to the center pin of the pin than in the zones above and below. Considered publications: German Patent Nos. 953 860, 854 731, 838 652, 831772; German Auslegeschriften No. 1 014 4411 1001131, E 7422 II / 63c (published on March 1, 1956), S32497II / 63c (published on December 15, 1955); German patent application E5132XII / 47b (published on December 24, 1953); German utility model No. 1753 4543 1721555, 1708 573, 1678 052; französ, European patent Nos 1,125,668, 1,117,481, 1,116,190, 1,107,558, 845,561. British Patent No. 601035; . USA. Patent Nos 2,328,330, 2,288,160, 1,842,747; Fachblatt "Chemie-Industrie", magazine for the German chemical industry, October 1951, Vol. III, No. 10, p. 654; "Motor-Rundschau", No. 6, 1957, p. 170; » Kunststoff-Taschenbucher, 9th edition, 1952, p. 229.