DE102004040403A1

DE102004040403A1 - Ball joint and method for its production

Info

Publication number: DE102004040403A1
Application number: DE200410040403
Authority: DE
Inventors: Rainer Ungruh; Volker Grube
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2006-03-09
Also published as: WO2006018004A1

Abstract

Es wird ein Kugelgelenk insbesondere für Fahrwerksbaugruppen und Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gelenkgehäuse und einem Gelenkzapfen mit einer gerundeten Lagerfläche, welche in einer aus elastischem Kunststoff gefertigten Lagerschale aufgenommen ist, wobei die Lagerschale wiederum in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses durch ein Verschlusselement festgelegt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kugelgelenkes vorgestellt, bei dem das Verschlusselement (5) mit einer definierten Presskraft (F) auf eine Anlagefläche (9) zwischen Lagerschale (4) und Verschlusselement (5) drückt und in der durch die Presskraft (F) vorgegebenen Einbaulage mittels mindestens einer stoffschlüssigen Verbindung (15) zwischen Verschlusselement (5) und Gelenkgehäuse (1) gehalten ist.It is a ball joint in particular for chassis assemblies and steering assemblies of motor vehicles, consisting of a joint housing and a pivot pin with a rounded bearing surface which is received in a made of elastic plastic bearing shell, the bearing shell is in turn defined in a recess of the joint housing by a closure element, and a method for producing such a ball joint presented, in which the closure element (5) with a defined pressing force (F) on a contact surface (9) between the bearing shell (4) and closure element (5) presses and in by the pressing force (F) predetermined installation position by means of at least one cohesive connection (15) between the closure element (5) and joint housing (1) is held.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk insbesondere für Fahrwerksbaugruppen und Gelenkbaugruppen von Kraftfahrzeugen, mit den im Anspruch 1 offenbarten gattungsbildenden Merkmalen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kugelgelenkes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.The The invention relates to a ball joint, in particular for suspension assemblies and joint assemblies of motor vehicles, with the disclosed in claim 1 generic features and a method of manufacture such a ball joint according to the preamble of the claim 11th

Unter Kugelgelenken werden im Stand der Technik sowohl Axialkugelgelenke als auch Radialkugelgelenke verstanden, die je nach Einsatzgebiet für die jeweiligen Betriebserfordernisse eingesetzt werden. Derartige Kugelgelenke unterliegen hohen Genauigkeitserfordernissen, um die im täglichen Betrieb insbesondere bei Kraftfahrzeugen auf derartige Gelenke wirkenden Kräfte über einen langen Lebenszyklus zuverlässig aufzunehmen. Die hohen Genauigkeitserfordernisse stellen dabei insbesondere in Bezug auf die bei Lagerschalen, Gelenkgehäusen und Gelenkzapfen bestehenden Abmessungstoleranzen einen nicht zu vernachlässigenden Kostenfaktor dar. Entsprechen die Abmessungstoleranzen nicht den geforderten engen Grenzen, so entsteht innerhalb des Kugelgelenkes ein Spiel, welches zu einem vorzeitigen Verschleiß insbesondere der aus Kunststoff gefertigten Lagerschale führt und letztendlich einen Totalausfall des Gelenkes nach sich ziehen kann.Under Ball joints are in the prior art both Axialkugelgelenke As well as radial ball joints understood, depending on the application for the respective Operating requirements are used. Such ball joints are subject to high accuracy requirements to those in daily Operation, especially in motor vehicles acting on such joints Forces over one long life cycle reliable take. The high accuracy requirements are in particular with respect to those existing on bearing shells, joint housings and pivot pins Dimensional tolerances represent a non-negligible cost factor. The dimensional tolerances do not meet the required tight Borders, so within the ball joint, a game, which in particular to premature wear the made of plastic bearing shell leads and ultimately one Total failure of the joint can cause.

Zur Problemlösung sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Möglichkeiten bekannt geworden, um einen Toleranzausgleich im erforderlichen Maße bereitzustellen. So ist beispielsweise in der DE 295 09 566 U1 ein Axialkugelgelenk für Gestänge in Kraftfahrzeugen offenbart, bei dem ein Toleranzausgleich mittels eines innerhalb des Kugelgelenkes befindlichen elastischen Puffers herbeigeführt wird, welcher zwischen Lagerschale und der Innenwandung der die Lagerschale umgebenden Gelenkgehäuseausnehmung angeordnet ist. Durch die Auswahl der Kennwerte des eingesetzten Puffers im Hinblick auf seine elastischen Eigenschaften lässt sich in vielen Fällen ein Toleranzausgleich herbeiführen.To solve the problem, various options have become known from the prior art in order to provide tolerance compensation to the required extent. For example, in the DE 295 09 566 U1 discloses a Axialkugelgelenk for linkage in motor vehicles, in which a tolerance compensation is brought about by means of an elastic buffer located within the ball joint, which is arranged between the bearing shell and the inner wall of the bearing housing surrounding Gelenkgehäuseausnehmung. By selecting the characteristic values of the buffer used with regard to its elastic properties, tolerance compensation can be achieved in many cases.

Darüber hinaus sind im Stand der Technik Methoden bekannt geworden, durch den Einsatz von Kunststoffen mit hoher Dehnung, wie POM, PUR und PA einen Toleranzausgleich herbeizuführen. Dies geschieht in der Regel dadurch, dass das für die Fixierung der Lagerschale vorgesehene Verschlusselement so mit dem Gelenkgehäuse verbunden wird, dass die Einbaulage des Verschlusselementes ein – wenn auch geringfügiges – Zusammenpressen der Lagerschale bewirkt und somit vorhandene Toleranzen zwischen Lagerschale, Gelenkgehäuse und kugeliger Lagerfläche des Gelenkzapfens ausgleicht.Furthermore In the prior art methods have become known by the use of high elongation plastics such as POM, PUR and PA tolerance compensation bring about. This is usually done by that for the fixation of the bearing shell provided closure element so connected to the joint housing is that the mounting position of the closure element a - albeit slight - compressing the bearing shell causes and thus existing tolerances between Bearing shell, joint housing and spherical bearing surface of the pivot pin compensates.

Diese Art des Toleranzausgleiches birgt indes zwei Nachteile in sich. Zum einen sind die Belastungsbeanspruchungen, die von den verwendeten Werkstoffen der Lagerschalen aufgenommen werden können, durch die Elastizität des Materials begrenzt. Dabei ist zu beachten, dass die elastischen Eigenschaften des Lagerschalenwerkstoffes darüber hinaus in Verbindung mit einem ein- oder mehrteiligen Aufbau der Lagerschale für eine Montage des Kugelgelenkes notwendig sind, da die elastische Lagerschale während des Montagevorganges für das Kugelgelenk über die kugelförmige Lagerfläche des Gelenkzapfens übergestülpt und entsprechend verformt wird.These Type of tolerance compensation, however, has two disadvantages. On the one hand, the load stresses are those of the materials used The bearing shells can be absorbed by the elasticity of the material limited. It should be noted that the elastic properties of the bearing shell material above also in conjunction with a one- or multi-part construction of Bearing shell for a mounting of the ball joint are necessary because the elastic Bearing cup during the assembly process for the ball joint over the spherical one storage area slipped over the pivot pin and is deformed accordingly.

Der weitere Nachteil der genannten Bauweise derartiger Kugelgelenke besteht darin, dass zur Fixierung des Verschlusselementes eine Verformung des Gelenkgehäuses mittels eines Rollprozesses erfolgt. Dabei machen die für den Rollvorgang notwendigen Verformungskräfte eine Anlage des jeweiligen Verschlusselementes an einem Absatz des Gelenkgehäuses notwendig. Somit kann für unterschiedliche Abmessungstoleranzen und die daraus sich ergebenden unterschiedlichen Verformungskräfte der Gelenkschale keine jeweils angepasste Lage des Verschlusselementes herbeigeführt werden, da das Verschlusselement in Folge des abschließenden Verrollungsvorganges immer an dem vorgegebenen Absatz des Gelenkgehäuses anliegen muss. Infolge dessen ergeben sich für die miteinander zu kombinierenden Bauelemente wiederum äußerst geringe Fertigungstoleranzen, da die Belastbarkeit und die statischen Kennwerte des Kugelgelenkes durch die Toleranzen der Einzelteile bestimmt werden, sofern kein sonstiges Ausgleichselement, wie beispielsweise in der oben angeführten DE 295 095 66 U1 beschrieben, vorhanden ist.The further disadvantage of the said design of such ball joints is that for fixing the closure element, a deformation of the joint housing by means of a rolling process. The deformation forces necessary for the rolling process make it necessary to abut the respective closure element on a shoulder of the joint housing. Thus, for different dimensional tolerances and the resulting different deformation forces of the joint shell no adjusted position of the closure element can be brought about, since the closure element must always rest on the predetermined shoulder of the joint housing as a result of the final rolling process. As a result, for the components to be combined with each other again extremely low manufacturing tolerances, since the load capacity and the static characteristics of the ball joint are determined by the tolerances of the items, if no other compensation element, such as in the above DE 295 095 66 U1 described, is present.

Zusätzlich nachteilig bei allen bekannten Kugelgelenken ist darüber hinaus , dass die Toleranzproblematik die definierte Einstellung statischer Kennwerte wie die der Lagerschalenvorspannung äusserst schwierig und kostenaufwendig macht, so dass Kugelgelenke mit genau vorbestimmten Kennwerten in der Grossserienproduktion in der Regel unbekannt sind.Additionally disadvantageous in all known ball joints is beyond that, the tolerance problem the defined setting of static characteristics such as the bearing shell preload extremely makes difficult and costly, so that ball joints with exactly predetermined characteristics in mass production usually are unknown.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einerseits, ein Kugelgelenk mit den angegebenen gattungsbildenden Merkmalen bereitzustellen, bei dem durch geeignete Maßnahmen mit einfachen Mitteln ein Ausgleich der Abmessungstoleranzen der einzelnen Bauelemente des Kugelgelenkes herbeigeführt werden kann, da sich bei einer größeren Bandbreite der eng bemessenen Toleranzwerte üblicher Kugelgelenke die Herstellungskosten signifikant herabsetzen lassen. Ausserdem soll ein Kugelgelenk geschaffen werden, dessen statische Kennwerte mit einfachen Mitteln gezielt mit geringer Streuung der Werte eingestellt werden können.Object of the present invention is therefore on the one hand to provide a ball joint with the specified generic features, in which by appropriate measures with simple means balancing the dimensional tolerances of the individual components of the ball joint can be brought about, as with a wider range of narrow tolerances customary Ball joints can significantly reduce manufacturing costs. In addition, a ball joint be created whose static characteristics can be set with simple means targeted with little variance of the values.

Darüber hinaus besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kugelgelenkes bereitzustellen, welches sowohl hinsichtlich der Herstellung der Einzelelemente als auch im Hinblick auf die Montage des Kugelgelenkes einen einfachen Aufbau sowie einen entsprechenden Toleranzausgleich bereitstellt und somit die Herstellverfahrenskosten herabsetzt, wobei gleichzeitig das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit der definierten Einstellung der statischen Kennwerte des Kugellagers ermöglichen soll.Furthermore the object of the invention is to provide a process for the preparation to provide such a ball joint, which in terms both the production of the individual elements as well as in terms of Mounting the ball joint a simple structure and a corresponding Tolerance compensation provides and thus the manufacturing process costs decreases, while the process of the invention the possibility the defined setting of the static characteristics of the ball bearing enable should.

Diese Aufgaben werden hinsichtlich des Kugelgelenkes zusammen mit den gattungsbildenden Merkmalen durch die im Anspruch 1 offenbarte technische Lehre gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens sind die erfindungswesentlichen Herstellungsschritte für ein derartiges Kugelgelenk im Anspruch 11 aufgeführt.These Tasks become with respect to the ball joint together with the generic features by the disclosed in claim 1 technical Teaching solved. With regard to the method, the production steps essential to the invention are for a such ball joint in claim 11 listed.

Die erfindungsgemäßen Merkmale des Kugelgelenkes bestehen gemäß Anspruch 1 darin, dass eine Anlagefläche des Verschlusselements mit einer definierten Presskraft auf eine Anlagefläche der Lagerschale drückt und in der durch die Presskraft vorgegebenen Einbaulage mittels mindestens einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Verschlusselement und Gelenkgehäuse gehalten ist. Durch die definierte Presskraft lässt sich eine definierte Vorspannung der Lagerschale herbeiführen, bei der im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik die statistischen Kennwerte nicht durch die Fertigungstoleranzen der Einzelteile sowie gegebenenfalls durch einen Umformprozess des Gehäuses bestimmt werden, sondern durch die definierte Presskraft während des Montagevorganges für das Verschlusselement.The inventive features of the ball joint consist according to claim 1 in that a contact surface of the closure element with a defined pressing force on a contact surface the bearing cup presses and in the installation position predetermined by the pressing force at least one cohesive Connection between closure element and joint housing held is. The defined pressing force allows a defined preload bring in the bearing shell, in contrast to the prior art, the statistical Characteristics not by the manufacturing tolerances of the items as well optionally determined by a forming process of the housing, but by the defined pressing force during the assembly process for the Closure element.

Dabei können auf Grund der geometrischen Auslegung der Einzelteile und der definiert einstellbaren Presskraft die statischen Kennwerte gezielt mit geringsten Streuungen der Werte eingestellt werden.there can due to the geometric design of the items and the defined adjustable pressing force, the static characteristics specifically with the lowest Scattering of the values can be adjusted.

Die Fixierung des Verschlusselementes mittels eines stoffschlüssigen Fügevorganges bietet dabei die Gewähr, dass die durch die Presskraft vorgegebene Einbaulage während des Fixiervorganges für das Verschlusselement keinerlei Veränderungen unterliegt.The Fixation of the closure element by means of a cohesive joining process offers the guarantee, that the installation position given by the pressing force during the Fixing process for the Closure element no changes subject.

Die dargelegte erfinderische technische Lehre bietet zum einen eine Kostenreduzierung in Folge möglicher größerer Fertigungstoleranzen sowie geringerer Nacharbeiten und erlaubt darüber hinaus den Einsatz von ein- oder mehrteiligen Kugelschalen aus hochfesten Kunststoffen mit geringer Dehnungsneigung, was wiederum die Lebensdauererwartung der so konzipierten Kugelgelenke erhöht.The presented inventive technical teaching offers on the one hand Cost reduction in consequence possible larger manufacturing tolerances As well as minor reworking and also allows the use of single or multi-part spherical shells made of high-strength plastics with low tendency to stretch, which in turn increases the life expectancy of the so designed ball joints increased.

Die im Anspruch 8 offenbarte technische Lehre bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach Einbringen von Gelenkzapfen, Lagerschale und Verschlusselement in die hierfür vorgesehene Ausnehmung des Gelenkgehäuses auf das Verschlusselement eine definierte Presskraft aufgebracht wird, welche durch mindestens eine Anlagefläche zwischen Verschlusselement und Lagerschale auf Letztere übertragen wird und in einem weiteren Verfahrensschritt das Verschlusselement in der durch die Presskraft vorgegebenen Einbaulage mittels mindestens einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Verschlusselement und Gelenkgehäuse festgelegt wird. Das Aufbringen der Presskraft auf das Verschlusselement stellt dabei eine verfahrenstechnisch einfach zu realisierende Möglichkeit dar, um in Verbindung mit den elastischen Eigenschaften der Lagerschale einen Abmessungstoleranzausgleich der miteinander montierten Bauelemente herbeizuführen. Durch den nachfolgenden stoffschlüssigen Fixiervorgang des Verschlussringes mit dem Gehäuse werden auf das Verschlusselement keine weiteren äußeren Kräfte aufgebracht, so dass eine Änderung der durch die definierte Presskraft herbeigeführte Lageposition des Verschlusselementes zuverlässig ausgeschlossen wird. Der stoffschlüssige Verbindungsvorgang lässt sich dabei auf Grund der technischen Rahmenbedingungen und der heute üblichen Vorrichtungen kostengünstig als Schweissverbindung realisieren.The seen in claim 8 technical teaching with respect to the inventive method sees before that after introduction of pivot pin, bearing shell and closure element in the designated Recess of the joint housing applied to the closure element a defined pressing force is, which by at least one contact surface between the closure element and bearing shell transferred to the latter is and in a further process step, the closure element in the installation position specified by the pressing force by means of at least a cohesive Established connection between closure element and joint housing becomes. The application of the pressing force on the closure element provides In this case, a procedurally easy to implement possibility in conjunction with the elastic properties of the bearing shell a dimensional tolerance compensation of the assembled components bring about. Through the subsequent cohesive fixing of the closure ring with the housing No further external forces are applied to the closure element, so that a change the brought about by the defined pressing force position position of the closure element reliable is excluded. The cohesive connection process can be due to the technical conditions and the usual today Devices cost-effective realize as a welded connection.

Besondere Ausgestaltungen sowohl des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes als auch des zugehörigen Herstellungsverfahrens ergeben sich zusammen mit den technischen Lehren der Ansprüche 1 und 8 aus den auf die jeweiligen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen.Special Embodiments of both the ball joint according to the invention as well of the associated Manufacturing process arise together with the technical Teaching the claims 1 and 8 from the dependent claims to the respective claims.

Im Hinblick auf die stoffschlüssige Verbindung haben sich insbesondere Schweiss-Löt- und Klebeverbindungen als vorteilhaft erwiesen. Bei Fixierungen mittels Schweissverbindungen ist dabei zusätzlich von Vorteil, dass sich dabei über die während des Schweißprozesses zugeführte Wärme eine Temperung des Gelenkes realisieren lässt, wodurch ein besseres Tragbild im Gelenk erzeugt und ein nachträgliches Setzen der Lagerschale verhindert und die Lebensdauer des Kugelgelenkes erhöht wird.in the Regard to the cohesive In particular, welding soldering and adhesive joints proved to be advantageous. For fixations By means of welded joints is additionally advantageous that over it the while of the welding process supplied Heat a temper of the joint, which creates a better contact pattern in the joint and a subsequent Setting the bearing shell prevents and the life of the ball joint elevated becomes.

Es hat sich bezüglich des Kugelgelenkes insbesondere als vorteilhaft erwiesen, das Verschlusselement entweder als Verschlussring mit einer mittig angeordneten Durchbrechung zu gestalten, durch welche der Gelenkzapfen hindurchragt oder als Verschlussdeckel auszubilden, der eine Montageöffnung des Gelenkgehäuses zum Einbau von Lagerschale und Gelenkzapfen nach der Montage verschließt.It has respect the ball joint in particular proved to be advantageous, the closure element either as a locking ring with a centrally arranged opening to design, through which the pivot pin protrudes or as Form closure lid, which has a mounting opening of the joint housing for Installation of bearing shell and pivot pin closes after installation.

Darüber hinaus sieht eine vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Schweißverbindung zwischen Verschlusselement und Gelenkgehäuse radial an der Außenkontur des Verschlusselementes im Bereich der Anlage an das Gelenkgehäuse umlaufend ausgebildet ist. Die umlaufende Schweißverbindung führt dazu, dass neben der definierten Position des Verschlusselementes auch eine zusätzliche Abdichtung zwischen Verschlusselement und Gelenkgehäuse herbeigeführt werden kann. Ist eine derartige Dichtfunktion nicht unbedingt notwendig, so kann es natürlich auch vorteilhaft sein, die Schweißverbindung zwischen Verschlusselement und Gelenkgehäuse nur in einzelnen Schweißsektionen vorzusehen.Furthermore provides an advantageous development that the welded joint between closure element and joint housing radially on the outer contour of the closure element in the area of the system to the joint housing circumferentially formed is. The circumferential weld leads to that in addition to the defined position of the closure element also an additional seal be brought about between closure element and joint housing can. If such a sealing function is not absolutely necessary, of course it can also be advantageous, the welded connection between closure element and joint housing only in individual welding sections provided.

In besonderen Fällen kann es darüber hinaus zweckmäßig sein, nach Fixierung des Verschlusselementes durch die Schweißverbindung mit dem Gelenkgehäuse als zusätzliche Sicherungsmaßnahme das Verschlusselement durch eine Verformung des Gelenkgehäuses zu fixieren. Die Verformung des Gelenkgehäuses kann dabei als eine die Außenkontur des Verschlusselementes umgreifende umlaufende Haltenase gestaltet sein.In special cases can it over it Be expedient, after fixation of the closure element by the welded connection with the joint housing as additional security measure the closure element by a deformation of the joint housing to fix. The deformation of the joint housing can be used as a outer contour designed the locking element encompassing circumferential retaining lug be.

Bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine zweckmäßige Ausbildung der Herstellung der Schweißverbindung zwischen Verschlusselement und Gelenkgehäuse vor, dass dies beispielsweise durch einen Laserschweißvorgang geschieht. Das Laserschweißen stellt hierbei eine kostengünstige und genaue Möglichkeit der Herstellung der Schweißverbindung dar.Regarding the inventive method sees a proper education the production of the welded joint between closure element and joint housing before that this example by a laser welding process happens. The laser welding This represents a cost-effective and exact possibility the production of the welded joint represents.

Darüber hinaus kann als zusätzlicher Verfahrensschritt vorgesehen sein, dass nach Herstellung der Schweißverbindung zwischen Verschlusselement und Gelenkgehäuse letzteres durch eine Verformung des Gelenkgehäuses zusätzlich fixiert wird. Dabei erfolgt die Verformung des Gelenkgehäuses durch einen Verrollungsvorgang, bei dem an der Außenkontur des Verschlusselementes das Verschlusselement übergreifende Haltenasen ausgebildet werden.Furthermore can be as additional Process step be provided that after production of the welded joint between closure element and joint housing the latter by deformation of the joint housing additionally is fixed. The deformation of the joint housing takes place through a rolling process, in which on the outer contour of the closure element the closure element cross Holding lugs are formed.

Im Folgenden werden bezüglich des Kugelgelenkes die erfindungswesentlichen Merkmale anhand zweier Beispiele eines Axialkugelgelenkes sowie eines Radialkugelgelenkes erläutert und dabei die erfindungswesentlichen Verfahrensschritte verdeutlicht.in the The following will be referred to of the ball joint, the features essential to the invention with reference to two Examples of an axial ball joint and a radial ball joint explained and illustrates the process steps essential to the invention.

Es zeigt:It shows:

1a eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk in form eines Axialkugelgelenkes 1a a sectional view through an inventive ball joint in the form of an axial ball joint

1b eine weitere Ausführungsvariante des Kugelgelenkes aus 1a und 1b a further embodiment of the ball joint 1a and

2 eine Teilschnittdarstellung durch eine weitere Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes in Form eines Radialkugelgelenkes. 2 a partial sectional view through a further embodiment variant of the ball joint according to the invention in the form of a radial ball joint.

Als wesentliche Elemente des in 1a dargestellten Axialkugelgelenkes sind Zeichnung ein Gelenkgehäuse 1, ein Gelenkzapfen 2 mit einer kugelförmigen Gelenkfläche 3, ein die Gelenkfläche 3 umgebende Lagerschale 4 sowie ein Verschlusselement 5 in Form eines Verschlussringes 5a zu entnehmen. Das Gelenkgehäuse 1 besteht aus Metall, besitzt eine Ausnehmung 6 zur Aufnahme der Lagerschale 4, welche in eine Montageöffnung 7 mündet und ein der Montageöffnung 7 gegenüber liegend angeformten Befestigungszapfen 8. In der in der Ausnehmung 6 aufgenommenen Lagerschale 3 wiederum ist die Gelenkfläche 3 des Gelenkzapfens 2 aufgenommen, wobei der Gelenkzapfen 2 koaxial zum Befestigungszapfen 8 aus der Montageöffnung 7 hinausragt.As essential elements of in 1a Axialkugelgelenkes shown are drawing a joint housing 1 , a pivot pin 2 with a spherical joint surface 3 , a the articular surface 3 surrounding bearing shell 4 and a closure element 5 in the form of a locking ring 5a refer to. The joint housing 1 consists of metal, has a recess 6 for receiving the bearing shell 4 which is in a mounting hole 7 opens and one of the mounting hole 7 oppositely formed fastening pins 8th , In the recess 6 absorbed bearing shell 3 again, the articular surface is 3 of the pivot pin 2 taken, with the pivot pin 2 coaxial with the mounting pin 8th from the mounting hole 7 protrudes.

Im Bereich der Montageöffnung 7 ist der obere Teil der Lagerschale 4 mit einer Anlagefläche 9 versehen, die radial umlaufend gestaltet ist und in Kontakt steht mit einer korrespondierenden Anlagefläche 10 des Verschlussringes 5a. Die im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen im Winkel von 45° zur Axiallängsachse 11 des Kugelgelenkes verlaufenden Anlageflächen 9 und 10 dienen zur Übertragung einer auf die äußere Begrenzungsfläche 12 wirkenden Presskraft F auf die Lagerschale 4. Durch die aufgebrachte Presskraft F wird die Lagerschale 4 zusammengepresst, derart, dass die Lagerschale im elastischen Bereich verformt wird, so dass gegebenenfalls zwischen Gelenkfläche 3 und innerer Kontur der Lagerschale 4 sowie zwischen der äußeren Kontur der Lagerschale 4 und der inneren Oberfläche der Ausnehmung 6 des Gelenkgehäuses 1 bestehende Abmessungstoleranzen ausgeglichen werden.In the area of the mounting opening 7 is the upper part of the bearing shell 4 with a contact surface 9 provided, which is designed radially encircling and is in contact with a corresponding contact surface 10 of the lock ring 5a , The in the illustrated embodiment substantially at an angle of 45 ° to the axial longitudinal axis 11 the ball joint extending contact surfaces 9 and 10 serve to transfer one to the outer boundary surface 12 acting pressing force F on the bearing shell 4 , Due to the applied pressing force F, the bearing shell 4 compressed, such that the bearing shell is deformed in the elastic region, so that optionally between joint surface 3 and inner contour of the bearing shell 4 and between the outer contour of the bearing shell 4 and the inner surface of the recess 6 of the joint housing 1 existing dimensional tolerances are compensated.

Aus der 1a wird dabei deutlich, dass in Richtung der Axiallängsachse 11 des Kugelgelenkes zwischen dem Verschlussring 5a und einem Anschlag 13 des Gelenkgehäuses 1 ein Zwischenraum 14 besteht, der eine in Folge der Presskraft F hervorgerufene Bewegung des Verschlussringes 5a in Richtung der Axiallängsachse 11 ermöglicht.From the 1a it becomes clear that in the direction of the axial longitudinal axis 11 the ball joint between the locking ring 5a and a stop 13 of the joint housing 1 a gap 14 consists of a caused by the pressing force F movement of the locking ring 5a in the direction of the axial longitudinal axis 11 allows.

Das Aufbringen der definierten Presskraft F auf den Verschlussring 5a nach Einbringen der Lagerschale 4, des Gelenkzapfens 2 sowie des Verschlussringes 5a in die Ausnehmung 6 des Gelenkgehäuses 1 beseitigt als ein erfindungsgemäßer Verfahrensschritt die gegebenenfalls vorhandenen Fertigungstoleranzen zwischen den beteiligten Bauelementen. Zur Fixierung der in Folge der Presskraft F herbeigeführten Position des Verschlussringes 5a wird dieser in einem weiteren Verfahrensschritt umlaufend mit einer Schweißverbindung 15 zwischen Verschlussring 5a und Gelenkgehäuse 1 versehen. Die Schweißverbindung 15 ist in der Schnittdarstellung der 1a im Querschnitt dreieckförmig und vergrößert dargestellt. Nach Beendigung des Schweißvorganges, der vorzugsweise durch eine Laserschweißvorrichtung vorgenommen wird, ist die Lagerschale entsprechend ihrer elastischen Eigenschaften und der entsprechenden Reibungskoeffizienten zwischen Lagerschaleninnenfläche und Gelenkfläche 3 ohne zusätzliche Bauelemente so weit vorgespannt, dass Abmessungstoleranzen beseitigt sind. Das anhand der geschilderten Verfahrensschritte hergestellte Kugelgelenk bietet somit die Gewähr, dass ein vorzeitiger Verschleiß der Lagerschale 4 und somit eine herabgesetzte Lebensdauer des gesamten Kugelgelenkes ausgeschlossen ist. Darüberhinaus lassen sich durch gezielte Wahl der Größe der Anpresskräfte die statischen Kennwerte des Kugel gelenkes definiert einstellen. Die infolge des Schweissvorganges in das Gelenkgehäuse eingebrachte Wärmeenergie unterstützt zusätzlich einen Tempervorgang der Lagerschale 4, d.h. der Wärmeeintrag führt zu einer Vergleichmäßigung der Spannungen in der Lagerschale 4. Dies entspricht einer künstlichen Alterung, wodurch sich das Tragbild im Kugelgelenk verbessert und eine nachträgliche Alterung bzw. ein Setzen der Lagerschale 4 nicht mehr stattfindet.The application of the defined pressing force F on the locking ring 5a after inserting the bearing shell 4 , the pivot pin 2 as well as the lock ring 5a into the recess 6 of the joint housing 1 eliminates as an inventive step the possibly existing manufacturing tolerances between the participating compo instruments. For fixing the position of the locking ring brought about as a result of the pressing force F 5a this is circulating in a further process step with a welded joint 15 between lock ring 5a and joint housing 1 Mistake. The welded joint 15 is in the sectional view of 1a shown in cross-section triangular and enlarged. After completion of the welding operation, which is preferably carried out by a laser welding device, the bearing shell according to their elastic properties and the corresponding coefficients of friction between the bearing shell inner surface and joint surface 3 without additional components biased so far that dimensional tolerances are eliminated. The ball joint produced on the basis of the process steps described thus offers the guarantee that premature wear of the bearing shell 4 and thus a reduced life of the entire ball joint is excluded. In addition, the static characteristics of the ball joint can be set defined by specific choice of the size of the contact forces. The introduced due to the welding process in the joint housing heat energy additionally supports a tempering of the bearing shell 4 , ie the heat input leads to a homogenization of the stresses in the bearing shell 4 , This corresponds to an artificial aging, which improves the contact pattern in the ball joint and a subsequent aging or setting of the bearing shell 4 no longer takes place.

Die Detailansicht der 1b im Bereich der Montageöffnung 7 zeigt ergänzend, dass nach Fertigstellung der Schweißverbindung 15 zwischen Verschlussring 5a und Gelenkgehäuse 1 letzteres in seinem oberen Bereich mittels eines Verrollungsvorganges umgeformt werden kann. Die dabei hergestellte so genannte Verrollungskante 16 bietet zusätzliche Sicherheit in Bezug auf die Fixierung des Verschlussringes 5 am Gelenkgehäuse 1 und ist als umlaufende, den Verschlussring 5a übergreifende Haltenase ausgebildet.The detailed view of the 1b in the area of the mounting opening 7 shows in addition that after completion of the weld 15 between lock ring 5a and joint housing 1 the latter can be reshaped in its upper region by means of a rolling process. The so-called roll edge produced thereby 16 offers additional security with regard to the fixation of the locking ring 5 on the joint housing 1 and is called a circumferential, the locking ring 5a formed over cross retaining lug.

In der 2 ist ein Kugelgelenk in Form eines Radialkugelgelenkes dargestellt, bei dem das Verschlusselement 5 nicht, wie in dem Ausführungsbeispiel der 1a und 1b als Verschlussring 5a, sondern als Verschlussdeckel 5b gestaltet ist. Die andere Form des Verschlusselementes 5 ergibt sich aus der Tatsache, dass auf Grund der Radialbauweise des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes das Gehäuse sowohl eine Öffnung 17 aufweist, durch die der Gelenkzapfen 2 zur Außenseite des Gelenkgehäuses 1 hinausragt, als auch eine an der dem Gelenkzapfen 2 abgewandten Oberseite des Gelenkgehäuses 1 befindliche Montageöffnung 7. Durch die Montageöffnung 7 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Gelenkzapfen 2 mit daran angeordneter Gelenkfläche 3 sowie die die Gelenkfläche 3 umgebende Lagerschale 4 in das Gelenkgehäuse 1 eingesetzt. Anschließend wird die Montageöffnung 7 durch den Verschlussdeckel 5b verschlossen. Der Verschlussdeckel 5b besitzt an seiner dem Gelenkgehäuse 1 zugewandten Innenseite einen umlaufenden Anlagering 18, welcher sich nach Verschließen der Montageöffnung 7 in Anlage an eine äußere Begrenzungsfläche 9 der Lagerschale 4 befindet.In the 2 is shown a ball joint in the form of a radial ball joint, in which the closure element 5 not, as in the embodiment of 1a and 1b as a lock ring 5a but as a closure lid 5b is designed. The other form of the closure element 5 arises from the fact that due to the radial design of the ball joint according to the invention, the housing both an opening 17 through which the pivot pin 2 to the outside of the joint housing 1 protrudes, as well as one at the pivot pin 2 facing away from the top of the joint housing 1 located mounting hole 7 , Through the mounting hole 7 is in the present embodiment, the pivot pin 2 with articulation surface arranged thereon 3 as well as the articular surface 3 surrounding bearing shell 4 in the joint housing 1 used. Subsequently, the mounting hole 7 through the cap 5b locked. The cap 5b has at its the joint housing 1 facing inside a circumferential Anlagering 18 , which after closing the mounting hole 7 in contact with an outer boundary surface 9 the bearing shell 4 located.

Als erfindungswesentlicher Verfahrensschritt wird auf die Außenseite des Verschlussdeckels 5b nach Einbringen der entsprechenden Bauteile in die Ausnehmung 6 des Gelenkgehäuses 1 eine Presskraft aufgebracht, die durch die Pfeile mit der Bezeichnung F verdeutlicht ist. Durch diese Presskraft F wird die Lagerschale 4 zusammengepresst, derart, dass die Lagerschale elastisch verformt wird, so dass bestehende Toleranzen zwischen Gelenkfläche 3, Lagerschale 4 und Gelenkgehäuse 1 ausgeglichen werden können.As an essential process step on the outside of the cap 5b after introducing the corresponding components into the recess 6 of the joint housing 1 applied a pressing force, which is illustrated by the arrows labeled F. By this pressing force F, the bearing shell 4 compressed, such that the bearing shell is elastically deformed, so that existing tolerances between joint surface 3 , Bearing shell 4 and joint housing 1 can be compensated.

Ist dieser Ausgleich vollzogen, so wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine Schweißverbindung 15 an der Oberseite des Verschlussdeckels 5b aufgebracht. Die Schweißverbindung 15 ist in der Darstellung der 2 als Querschnitt dreieckförmig dargestellt. Durch die Schweißverbindung 15 wird der Verschlussdeckel 5b in genau derjenigen Position fixiert, welche in Folge der Presskraft F einen Toleranzausgleich zwischen den beteiligten Bauelementen innerhalb des Kugelgelenkes herbeiführt.If this compensation is completed, then in a further process step, a welded joint 15 at the top of the cap 5b applied. The welded joint 15 is in the representation of 2 shown as a triangular cross-section. Through the welded joint 15 becomes the cap 5b fixed in exactly that position, which causes a tolerance compensation between the components involved within the ball joint as a result of the pressing force F.

An der dem Verschlussdeckel 5b abgewandten Seite des Gelenkgehäuses 1 ist in herkömmlicher Weise zwischen dem Gelenkgehäuse 1 und dem Gelenkzapfen 2 eine Dichtung 20 angeordnet, die die Öffnung 17 verschließt und verhindert, dass Verunreinigungen von der Gelenkzapfenseite in das Radialkugelgelenk eindringen. Analog zum Befestigungszapfen 8 des Ausführungsbeispieles der 1a und 1b ist das Gelenkgehäuse 1 mit einem Gehäuseansatz 19 versehen, welcher zur Festlegung des Kugelgelenkes an karosserie- oder fahrwerkseitigen Bauteilen dient.At the closure lid 5b opposite side of the joint housing 1 is in a conventional manner between the joint housing 1 and the pivot pin 2 a seal 20 arranged the opening 17 closes and prevents contaminants from penetrating the pivot pin side into the radial ball joint. Analogous to the mounting pin 8th of the embodiment of the 1a and 1b is the joint housing 1 with a housing approach 19 provided, which serves to fix the ball joint on body or chassis-side components.

11: Gelenkgehäusejoint housing
22: Gelenkzapfenpivot pin
33: Gelenkflächearticular surface
44: Lagerschalebearing shell
55: Verschlusselementclosure element
5a5a: Verschlussringlock ring
5b5b: Verschlussdeckelcap
66: Ausnehmungrecess
77: Montageöffnungmounting hole
88th: Befestigungszapfenfastening pins
99: Anlageflächecontact surface
1010: Anlageflächecontact surface
1111: AxiallängsachseAxiallängsachse
1212: Begrenzungsflächeboundary surface
1313: Anschlagattack
1414: Zwischenraumgap
1515: Schweißverbindungwelded joint
1616: VerrollungskanteVerrollungskante
1717: Öffnungopening
1818: Dichtungpoetry
1919: Gehäuseansatzhousing extension
2020: Dichtungpoetry
FF: Presskraftpressing force

Claims

Ball joint in particular for chassis assemblies and steering assemblies of motor vehicles, consisting of a joint housing and a pivot pin with a rounded bearing surface, which is accommodated in a made of elastic plastic bearing shell, wherein the bearing shell is in turn defined in a recess of the joint housing by a closure element, characterized that a contact surface ( 10 ) of the closure element ( 5 ) with a defined pressing force (F) on a corresponding contact surface ( 9 ) of the bearing shell ( 4 ) and in the installation position specified by the pressing force (F) by means of at least one cohesive connection (15) between the closure element ( 5 ) and joint housing ( 1 ) is held.

Ball joint according to claim 1, characterized in that that the cohesive Connection a welding connection, in particular a laser welding connection is.

Ball joint according to claim 1, characterized in that that the cohesive Connect a solder joint is.

Ball joint according to claim 1, characterized in that that the cohesive Connection is an adhesive bond.

Ball joint according to one of claims 1 to 4, characterized in that the closure element ( 5 ) as a locking ring ( 5a ) is designed with a centrally disposed opening through which the pivot pin ( 2 ) protrudes.

Ball joint according to one of claims 1 to 4, characterized in that the closure element ( 5 ) as a closure lid ( 5b ) is formed, which has a mounting opening ( 7 ) of the joint housing ( 1 ) for installation of bearing shell ( 4 ) and pivot pins ( 2 ) closes after installation.

Ball joint according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cohesive connection (15) between closure element ( 5 ) and joint housing ( 1 ) radially on the outer contour of the closure element ( 5 ) in the area of the system to the joint housing ( 1 ) is formed circumferentially.

Ball joint according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cohesive connection (15) between closure element ( 5 ) and joint housing ( 1 ) of individual on the outer contour of the closure element ( 5 ) in the area of the system to the joint housing ( 1 ) arranged welding sections consists.

Ball joint according to one of claims 1 to 8, characterized in that the closure element ( 5 ) by a deformation of the joint housing ( 1 ) is additionally fixed.

Ball joint according to claim 9, characterized in that the deformation of the joint housing ( 1 ) as a the outer contour of the closure element ( 5 ) encompassing circumferential retaining lug is designed.

A method for producing a ball joint, in particular for chassis assemblies and steering assemblies of motor vehicles, wherein the ball joint consists of a joint housing and a pivot pin with a rounded bearing surface, the bearing surface is received in a bearing shell made of elastic plastic, and wherein the bearing shell in turn in a recess the joint housing is fixed by means of a closure element, characterized in that after introduction of pivot pin ( 2 ) and bearing shell ( 4 ) and closure element ( 5 ) in the recess ( 6 ) of the joint housing ( 1 ) on the closure element ( 5 ) is applied a defined pressing force (F), which by a contact surface ( 9 ) between closure element ( 5 ) and bearing shell ( 4 ) is transferred to the latter and that the closure element ( 5 ) in the installation position predetermined by the pressing force (F) by means of at least one cohesive connection (15) between the closure element ( 5 ) and joint housing ( 1 ).

Method for producing a ball joint according to claim 11, characterized in that the integral connection (15) between the closure element ( 5 ) and joint housing ( 1 ) is produced by a welding process, preferably a laser welding process.

Method for producing a ball and socket joint according to one of claims 11 and 12, characterized in that after production of the integral connection (15) between closure element ( 5 ) and joint housing ( 1 ) the closure element ( 5 ) by a deformation of the joint housing ( 1 ) is additionally fixed.

Method for producing a ball and socket joint according to claim 13, characterized in that the deformation of the joint housing ( 1 ) by a rolling process ( 16 ) happens, in which on the outer contour of the closure element, the closure element ( 5 ) overlapping retaining lugs are formed.