DE102005006885B4

DE102005006885B4 - Gelenkzapfen für ein Kugelgelenk und Verfahren zum Herstellen eines solchen

Info

Publication number: DE102005006885B4
Application number: DE102005006885.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Bernhardt; Damien Jeudy; Pascal Harlay
Original assignee: THK Rhythm Automotive GmbH
Current assignee: THK Rhythm Automotive GmbH
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2024-07-18
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: WO2006087072A1; DE102005006885A1

Abstract

Gelenkzapfen (8) für ein Kugelgelenk mit einem Zapfenabschnitt (10) und einem Kugelabschnitt (12), wobei der gesamte Gelenkzapfen (8) eine Beschichtung (14) aufweist, die ein galvanischer Überzug ist und wenigstens im Bereich des Kugelabschnitts (12) durch Rollieren oder Walzen geglättet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gelenkzapfen für ein Kugelgelenk und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen.
Kugelgelenke umfassen in der Regel mehrere Bauteile, die teilweise unterstützt von Schmiermitteln aneinandergleiten. Dies gilt insbesondere auch für einen Kugelabschnitt eines Gelenkzapfens, der in einem Gelenkgehäuse des Kugelgelenks gleitend gelagert ist. Sind die entsprechenden Bauteile nicht korrosionsgeschützt, so können beispielsweise durch Korrosion entstehende Fe₂O₃-Partikel in das umgebende Schmiermittel gelangen und eine Art Schleifpaste bilden. Dies kann die Lebensdauer des Gelenks erheblich reduzieren.
Vor diesem Hintergrund ist aus der DE 102 06 499 A1 ein Gelenk-Kugelzapfen bekannt, bei dem eine Hülse aus korrosionsbeständigem Material über den Kugelabschnitt des Gelenk-Kugelzapfens gestülpt wird und mit Hilfe eines Rollierverfahrens an die Kugelgeometrie angelegt wird. Es wird so ein Formschluss zwischen dem Gelenk-Kugelzapfen und der Hülse hergestellt.
Das Aufbringen einer Antikorrosionsbeschichtung ist eine weitere Möglichkeit, um die korrosionsgefährdeten Bauteile zu schützen. Aus Gründen der Verschleißminderung und niedrigerer Gelenkreibwerte wurde jedoch bisher für den Kugelabschnitt eines Gelenkzapfens auf eine derartige Beschichtung verzichtet.
Lediglich ist das Aufbringen von Antikorrosionsbeschichtungen auf Kugelgehäuse z. B. aus der DE 196 28 544 C1 bekannt.
Das Verfahren zur Herstellung eines Gelenkzapfens war daher relativ aufwendig. Nach der spanenden Bearbeitung des Zapfenabschnitts ist es herstellungstechnisch am günstigsten gewesen, den gesamten Gelenkzapfen anschließend zu beschichten. Daraufhin mußte der Kugelabschnitt in einem weiteren spanenden Bearbeitungsschritt wieder von der Beschichtung befreit werden. Dieses Verfahren ist aufwendig, dadurch relativ kostenintensiv und schafft nur einen partiellen Korrosionsschutz für den Gelenkzapfen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Verbesserung des Korrosionsschutzes eines Gelenkzapfens sowie ein vereinfachtes und kostengünstiges Verfahren zu dessen Herstellung.
Erfindungsgemäß ist ein Gelenkzapfen für ein Kugelgelenk vorgesehen, mit einem Zapfenabschnitt und einem Kugelabschnitt, wobei der gesamte Gelenkzapfen eine Beschichtung aufweist, die ein galvanischer Überzug ist und wenigstens im Bereich des Kugelabschnitts durch Rollieren oder Walzen geglättet ist.
Ferner umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solches Gelenkzapfens, das die folgenden Schritte aufweist: Der gesamte Gelenkzapfen wird zunächst auf ein vorbestimmtes Maß zerspant und anschließend in einem Galvanisierungsprozess komplett beschichtet. Schließlich wird die Gelenkzapfenoberfläche wenigstens im Bereich des Kugelabschnitts rolliert oder gewalzt. Durch geeignetes Rollieren oder Walzen im Bereich des Kugelabschnitts weist das Kugelgelenk Verschleißerscheinungen und Gelenkreibwerte auf, die im Bereich eines Kugelgelenks mit unbeschichtetem Kugelabschnitt liegen. Ferner entfällt ein zweiter zerspanender Arbeitsschritt, da die Beschichtung des Gelenkzapfens auch im Bereich des Kugelabschnitts erhalten bleibt und somit der gesamte Gelenkzapfen oberflächengeschützt ist.
Die Beschichtung des Gelenkzapfens ist vorzugsweise korrosionsresistent. Dies gewährleistet bei guten Gleiteigenschaften eine hohe Lebensdauer des Kugelgelenks.
Die Beschichtung des Gelenkzapfens ist ein galvanischer Überzug. Galvanische Überzüge stellen eine kostengünstige und verbreitete Möglichkeit dar, auf ein Bauteil eine dünne und gleichmäßig verteilte Beschichtung aufzutragen.
Bevorzugt besteht die Beschichtung des Gelenkzapfens aus Zink oder einer Zinklegierung. Eine Verzinkung durch ein Tauchbad oder einen galvanischen Überzug ist bereits heute eine verbreitete Art der Oberflächenbeschichtung und kann auch bei einem erfindungsgemäßen Gelenkzapfen eingesetzt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- 1 die Seitenansicht mit zwei Detailausschnitten eines Bund-Gelenkzapfens;
- 2 die Seitenansicht eines Schaft-Gelenkzapfens;
- 3 die Seitenansicht eines Hohl-Gelenkzapfens;
- 4 die Seitenansicht eines Zylinder-Gelenkzapfens;
- 5 die Seitenansicht eines Konus-Gelenkzapfens; und
- 6 schematisch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen beschichteten Gelenkzapfen.

Die 1 zeigt einen beschichteten Gelenkzapfen 8 für ein Kugelgelenk, mit einem Zapfenabschnitt 10 und einem Kugelabschnitt 12, wobei der gesamte Gelenkzapfen 8 eine Beschichtung 14 aufweist, die wenigstens im Bereich des Kugelabschnitts 12 durch Rollieren oder Walzen geglättet ist. In der 1 ist der Übergangsbereich zwischen dem Zapfenabschnitt 10 und dem Kugelabschnitt 12 als Hals 16 bezeichnet, und der Zapfenabschnitt 10 ist in einen Bund 18 und ein Gewinde 20 unterteilt.
Bei der Herstellung des Gelenkzapfens 8 wird der gesamte Rohling auf eine Drehmaschine (nicht gezeigt) aufgespannt und auf ein vorbestimmtes Maß zerspant. Danach wird die Beschichtung 14 z.B. durch Tauchbaden oder als galvanischer Überzug auf die gesamte Oberfläche des Gelenkzapfens 8 aufgetragen. Abschließend wird die Gelenkzapfenoberfläche wenigstens im Bereich des Kugelabschnitts geglättet. Das Glätten kann durch geeignetes Rollieren oder Walzen ausgeführt werden und erfolgt wenigstens im Bereich des Kugelabschnitts 12, kann aber auch den Hals 16 des Gelenkzapfens 8 einschließen. Die Beschichtung 14 ist in den geglätteten Bereichen mit 14' bezeichnet. Das nachträgliche Rollieren bzw. Walzen der Oberfläche glättet die Oberfläche so, daß sowohl der Materialverschleiß als auch die Reibung zwischen dem Kugelabschnitt 12 des Gelenkzapfens 8 und dem Gelenkgehäuse (nicht gezeigt) reduziert werden. Die Werte für Verschleiß und Reibung liegen am Ende im Bereich der Werte eines Kernmaterials 21 des Gelenkzapfens 8, in der Regel Stahl.
Vorzugsweise ist die Beschichtung 14 metallisch und korrosionsresistent, beispielsweise aus Zink oder einer Zinklegierung, so daß auch der Kugelabschnitt 12 vor Korrosion geschützt ist. Durch das nachträgliche Glätten der Oberfläche kann dieser Korrosionsschutz im Vergleich zu den ungeglätteten Bereichen etwas vermindert sein.
Das Glätten der Oberfläche ist dahingehend optimiert worden, daß die bisher auftretenden Nachteile eines beschichteten Kugelabschnitts 12 wie Reibwert- und Verschleißerhöhung im wesentlichen eliminiert wurden.
Die 2 bis 5 zeigen weitere Ausführungsformen von Gelenkzapfen 8 in der Seitenansicht. Das Herstellungsverfahren und die Merkmale dieser Gelenkzapfen-Ausführungsformen entsprechen weitgehend der obigen Beschreibung der ersten Ausführungsform nach 1. Der hauptsächliche Unterschied liegt in der Ausführung des Zapfenabschnitts 10. So zeigt die 2 einen Schaft-Gelenkzapfen, bei dem der Zapfenabschnitt 10 einen zylinderförmigen Schaft 22 sowie ein Gewinde 20 aufweist.
Die 3 stellt einen Hohl-Gelenkzapfen dar, der an genau entgegengesetzten Seiten des Kugelabschnitts 12 einen Hals 16 und einen Bund 24 aufweist. Der Gelenkzapfen 8 kann in dieser Ausführungsform eine axiale Bohrung 25 aufweisen, die in der 3 gestrichelt angedeutet ist.
In 4 ist ein Zylinder-Gelenkzapfen zu sehen, bei dem der Kugelabschnitt 12 über den Hals 16 in einen Zylinderschaft 26 übergeht.
Im Unterschied dazu zeigt 5 einen Konus-Gelenkzapfen, bei dem sich in axialer Richtung an den Kugelabschnitt 12 der Hals 16 und dann ein konusförmiger Schaft 28 anschließt. Der Schaft 28 verjüngt sich zu einem Gewinde 20 hin, das den Zapfenabschnitt 10 abschließt.
Die 6 stellt schematisch den Ablauf des Herstellungsverfahrens eines beschichteten Gelenkzapfens 8 dar. In einem ersten Schritt wird der Gelenkzapfenrohling mit einem Spanwerkzeug 30 auf ein vorbestimmtes Maß gebracht. In einem zweiten Schritt wird entweder in einem Tauchbad oder in einem Galvanisierungsprozeß eine Beschichtung 14 aus einem Metall M aufgebracht. In einem dritten Schritt wird die Gelenkzapfenoberfläche z.B. mit einer Walze 32 wenigstens im Bereich des Kugelabschnitts 12 rolliert oder gewalzt.

Claims

Gelenkzapfen (8) für ein Kugelgelenk mit einem Zapfenabschnitt (10) und einem Kugelabschnitt (12), wobei der gesamte Gelenkzapfen (8) eine Beschichtung (14) aufweist, die ein galvanischer Überzug ist und wenigstens im Bereich des Kugelabschnitts (12) durch Rollieren oder Walzen geglättet ist.
Gelenkzapfen (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (14) korrosionsresistent ist.
Gelenkzapfen (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (14) aus Zink oder einer Zinklegierung besteht.
Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Gelenkzapfens (8) für ein Kugelgelenk, das die folgenden Schritte umfaßt: • Der gesamte Gelenkzapfen (8) wird auf ein vorbestimmtes Maß zerspant, • dann wird der gesamte Gelenkzapfen (8) in einem Galvanisierungsprozess beschichtet, und • schließlich wird die Gelenkzapfenoberfläche wenigstens im Bereich des Kugelabschnitts (12) rolliert oder gewalzt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkzapfen (8) mit einer korrosionsresistenten Beschichtung (14) beschichtet wird.