DE2111138A1

DE2111138A1 - Kugelgelenk und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2111138A1
Application number: DE19712111138
Authority: DE
Inventors: Romer Hugh Frank; Beazley Rodney Thomas
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1970-03-09
Filing date: 1971-03-09
Publication date: 1971-09-23
Also published as: FR2084300A5; GB1345694A; US3736635A

Description

betreffend Kugelgelenk und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf Baugruppen mit !'eile von Kugelfläehen bildenden Lagerflächen, die im folgenden als Kugelgelenke bezeichnet werden, und sie betrifft insbesondere .ein Verfahren zum Herstellen solcher Baugruppen oder Kugelgelenke j das eriindungsgemäße Verfahren umfaßt Maßnahmen, um ein allgemein kugelförmiges Bauteil in einer zylindrische fiohteile umfassenden Baugruppe anzuordnen, deren Innendurchmesser annähernd gleich dem Außenfiurchmeseer des allgemein kugelförmigen Bauteils ist, um dann die das kugelförmige Bauteil und die zylindrischen Itohteile umfassende Baugruppe in einer Matrize anzuordnen, deren Innendurchmesser annähernd gleich dem Außendurchmesser der Eohteilbaugruppe ist, und um schließlich einen Druck auf die beiden Enden der Bohteilbaugruppe aufzubringen, um dem Pfannenteil des herzustellenden Kugelgelenks dadurch die gewünschte Form zu geben, daß das Pfannenteil gezwungen wird, sich der Lagerfläche der Gelenkkugel anzupassen. Das kugelförmige Bauteil kann einen Schaft oder zwei gleichachsig angeordnete, radial nach außen ragende Schäfte aufweisen, oder dieses Bauteil ist mit einer Bohrung versehen, in die ein solcher Schaft mit einer engen Passung eingeführt werden kann.

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Bei einem früher vorgeschlagenen Verfahren, hei dem ein Druck auf die Enden der liohteilbaugruppe aufgebracht wird, hat es sich gezeigt, daß das Aufbringen des iii-ucks zu einer Beschädigung derjenigen Fläche der liohteilbaugruppe führt, welche in Berührung mit der Lagerflache des allgemein kugelförmigen Bauteile gebracht werden soll.

Die vorliegende Erfindung ist nunmehr dadurch gekennzeichnet, daß die L&gerbaugruppe bzw. das Kugelgelenk ein inneres Eohteil und ein äußeres liohteil umfaßt, daß der Außendurchmesser des inneren Itohteils annähernd gleich dem Innendurchmesser des äußeren Hohteils ist, und daß der erwähnte Druck auf die Enden des äußeren kohteils aufgebracht wird.

Somit wird gemäß der Erfindung kein Druck direkt auf das innere Rohteil aufgebracht, so daß eine geringere Gefahr besteht, daß die Legerfläche des inneren Eohteils beschädigt wird. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß die Innenfläche des inneren Eohteils eine Schicht aus einem selbst schmier enden Logerwerkstoff umfaßt, die z.B. aus einem der iiaterialien besteht, die unter den gesetzlich geschützten Bezeichnungen "Glacier DTJ^M und "Glaeier DX" erhältlich sind.

Das innere Eoht^il kann kürzer sein als das äußere Eohteil, um es dem Metall enden Enden des äußeren liohteils zu ermöglichen, über die Enden dea inneren Eohteils hinwegzufließen, wenn mit Hilfe der Matrize der erwähnte Druck aufgebracht wird, so daß das innere kohteil zwangsläufig bzw. formschlüssig in seiner Lage gehalten wird.

Die Eohteile können als Zylinder oder Buchsen ausgebildet sein, durch die hindurch sich ein oder mehrere Schlitze erstrecken, die dazu dienen können, ein zu festes Einspannen der Gelenkkugel in die Gelenkpfanne zu vermeiden, und die bewirken können, daß zwischen dem Pfannenteil und der Gelenk-

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kugel· ein Arbe.its- oder Lgigerspiel verbleibt, nachdem die Zylinder oder'.Büchsen .durch das Aufbringen des Drucke in Kichtung;_ auf die Gelenkbügel umgebördelt bzw. eingezogen worden sind. "Wfcitere Möglichkeiten, die Passung zwischen -„dem ^angenteil.. und der Gelenkkugel zu lockern, so daß ein Arbeitsspiel zwischen der .Gelenkkugel und dem Pfannenteil verbleibt, bestehen darin, daß man die Außenflächen der äußeren und der inneren Buchse einem "tfalzvorgang unterzieht, um die Umf angslängedieser "Büchsen zu vergrößern, oder daß man Abstandhaltemittel zwischen benachbarten Üandern eines oder mindestens eines der Schlitze anordnet, oder daß man ein nur kurze Zeit vorhanden bleibendes oderkurzlebiges ™ Laterial zwisehen der Gelenkkugel und dem Pfannenteil vorsieht, bevor das Pfannenteil verformt wird.

Ein bevox^zugtes Verfahren, um das erwähnte Arbeitsspiel entstehen zu lassen, besteht darin, daß man die äußere Buchse im Bereich ihres Schlitzes eindrückt. Hierdurch wird die äußere Buchse veranlaßt, sich zu verformen, wobei diebeiden Seitenwände des Schlitzes auseinandergespreizt werden, und wobei der Schlitz durch den verformten Werkstoff der Buchse mindestens twilweise überbrückt wird. Hierdurch wird die'äußere Buchse im Bereich des Schlitzes der inneren Buchse gelockert, woraufhin sich die innere ä Buchse auf spreizt, um sich der Form der äußeren Buchse anzupassen, so daß das gewünschte Arbeitsspiel entsteht. Auch in diesem Pail wird die Verformungskraft nur auf die äußere Buchse aufgebracht, so daß keine Gefahr besteht, daß die Lagerf lache der inneren Buchse beschädigt wird·

Die krfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführußgs"beispiel näher erläutert. ,*

Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine Gelenkkugel- und Pfannehbaugruppe in ihrer Lage in einer Matrize vor dem \

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- 4 Verformen der Buchsen.

Fig. 2 entspricht der oberen Hälfte von Fig. 1, zeigt jedoch die Gestalt der Bauteile nach dem Verformen.

Gemäß Fig. 1 wird ein Stahlkugelsegment 10 mit einer durchgehenden axialen Bohrung 11 in einem inneren zylindrischen Bauteil 12 angeordnet. Dieses Bauteil umfaßt eine Innenschicht 13 aus einem selbstschmierenden Werkstoff, z.B. einem der Materialien, die unter den gesetzlich geschützten Bezeichnungen "Glacier DU" und "Glacier DX" erhältlich sind; diese Innenschicht ist dauerhaft mit einer harten Stützschale aus Stahl verbunden, die den verbleibenden Teil des Zylinders bzw. der Buchse bildet.

Das innere zylindrische Bauteil ist mit einer engen Passung in einer äußeren zylindrischen Buchse 14 aus Stahl angeordnet, die ihrerseits in einer Matrize 15 angeordnet wird. Das innere zylindrische Bauteil 12 ist symmetrisch zu dem äußeren Bauteil 14 angeordnet, und seine axiale Länge ist etwas kleiner als die Länge des äußeren Bauteils bzw. der Buchse 14, so .daß dann, wenn mit Hilfe von Druckstücken 16 ein Druck gleichzeitig auf beide Enden der äußeren Buchse 14 aufgebracht wird, der Werkstoff der äußeren Buchse das innere Bauteil 12 zwingt, die benachbarte Außenfläche der Gelenkkugel 10 zu umschließen, wobei der Werkstoff an den Enden der äußeren Buchse 14 gemäß Fig. 2 dazu neigt, so zu fließen, wie es bei 17 angedeutet ist, und wobei sich ein Teil des verdrängten Werkstoffs sogar so weit nach innen bewegen kann, daß dieser Werkstoff die Enden des inneren Bauteils 12 übergreift, wie es in Fig. 2 bei 18 angedeutet ist.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die Verformungskraft direkt auf das äußere zylindrische Bauteil 14 und nicht etwa auf das innere Bauteil 12 aufgebracht, das

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.die Schicht aus dem Lagerwerkstofi' trägt j· vielmehr wird nur ein indirekter Druck mehr oder weniger gleichmäßig auf die gesamte weniger leicht verletztbare Außenfläche des Bauteils 12 aufgebracht, um die Lagerfläche dieses Bauteils in Berührung mit der Gelenkkugel aus Stahl zu bringen· Wenn als Lagerwerkstoff z.B. das erwähnte Material "Glacier DIJ¹¹ verwendet wird, ist dieses Material daher keiner schädlichen Verformung ausgesetzt.

Die Beziehung der Abmessungen der äußeren Buchse 14 und der Druckstücke 16 zu den Abmessungen des inneren Bauteils 12 kann entsprechend den Erfordernissen des jeweili- · gen Anwendungsfalls variiert werden. Sowohl d*s innere zylindrische Bauteil 12 als auch die äußere zylindrische Buchse 14 kann mit einem axialen Schlitz versehen sein, der dazu dient, das erforderliche Arbeitsspiel zwischen dem inneren Bauteil 12 und der Gelenkkugel 10 zu schaffen. Wenn auf die Enden der Buchse 14 ein axialer Druck aufgebracht wird, schließen sich die Schlitze der beiden Bauteile 12 und 14, so daß sich das innere Bauteil der G-elenkkugel anpaßt. Man kann ein Lagerspiel dadurch schaffen, daß man die äußere Buchse 14 walzt, um ihre Umfangslänge zu vergrößern, oder daß man Abstandhaltemittel zwischen den einander benachbarten Seitenwänden des Schlitzes der äußeren Buchse anordnet. Bei beiden Verfahren wird die Umfangslänge der äußeren Buchse vergrößert, so daß sich das innere Bauteil 12 aufspreizen kann, um sich der Innenfläche des äußeren Bauteils 14 anzupassen.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Schaffen des erwähnten Lagerspiels besteht darin, die äußere Buchse 14 im Bereich des geschlossenen Schlitzes einzudrücken. Dieses Eindrücken kann leicht mit Hilfe eines Meißels bewirkt werden, und es zeigt sich, daß die Anwendung dieees Verfahrens dazu führt, daß sichäfts äußere Bauteil 14 dadurch, auf spreizt, daß die

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beiden Seitenwände des Schlitzes auseinandergespreizt werden, was bewirkt, daß ein !eil des Werkstoffs des äußeren Bauteils so fließt, daß der Schlitz im Bereich der Stoßstelle geschlossen wird. Da das innere Bauteil 12 immer noch geschlitzt ist, spreizt es sich auf, um sich der Innenfläche des äußeren Bauteils anzupassen, so daß das gewünschte Lagerspiel zwischen dem inneren Bauteil und der Gelenkkugel entsteht. Eine direkte Verformung wird gemäß der Erfindung nur bei dem äußeren Bexiteil herbeigeführt, so daß das empfindliche Lagermaterial auf der Innenfläche des inneren Bauteils keiner schädlichen Verformung ausgesetzt ist·

Ansprüche

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Claims

Art SPE'Ü CHE

1. Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenks, das

lai ßnahiaen unfaßt, um eine Gelenkkugel in einer Baugruppe aus zylindrischen iiohteilen anzuordnen, wobei der Innendurchmesser der iLöhteirbaugruppe annähernd gleich den Außendurchmesser der Gelenkkugel ist, um die Gelenkkugel zusammen mit der kohteilbaugruppe in einer katrize anzuordnen, deren Innendurchmesser annähernd gleich dem Außendurchmesser der Hohteilbaugruppe ist, und um einen Druck &u£ beide Enden der Höhteilbaugruppe aufzubringen, um die Hohteilbaugruppe so zu verformen, daß ein Pfannenteil dadurch entsteht, daß die Innenfläche der icohteilbaugruppe veranlaßt wird, sich der Form der Lagerfläche der Gelenkkugel anzupassen, dadurch gekennzeichnet , daß die verwendete tohteilbaugruppe ein inneres Lohteil und ein äußeres kohteil umfaßt, daß der Außendurchmesser des inneren Kohteils annähernd gleich dem Innendurchmesser des äußeren itohteils ist, und daß der erwähnte Druck nur auf die beiden Enden des äußeren EohJbeils aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Hohteil vor dem Verformen eine kleinere axiale Abmessung hat als das äußere Kohteil.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwangsläufiges bzw. formschlüssiges Festhalten des inneren Eohteils in dem äußeren Rohteil dadurch bewirkt wird, daß zugelassen wird, daß der metallische Werkstoff an den Enden des äußeren liohteils über die Enden

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des inneren Rohteils fließt, während sich die Rohteile noch in der Matrize befinden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß nach dem Verformen ein Lagerspiel zwischen der Gelenkkugel und dem verformten inneren Rohteil dadurch erzeugt wird, daß die Umfangslänge des verformten äußeren Rohteils vergrößert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß das oder jedes zylindrische Rohteil mit einem oder mehreren Schlitzen versehen wird, und daß das Lagerspiel dadurch erzeugt wird, daß das äußere Rohteil im Bereich des Schlitzes eingedrückt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die auf die beiden Enden des äußeren Rohteils aufgebrachten Verformungsdruckkräfte nur axial eingeleitet werden und das äußere Rohteil gegen radiales Ausweichen abgestützt wird.

7·) Mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 1 hergestelltes Kugelgelenk mit einer Gelenkkugel, deren Außenfläche in Gleitberührung mit der Innenfläche eines ringförmigen Bauteils steht, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenfläche des ringförmigen Bauteils (12) in Berührung mit der Innenfläche eines äußeren ringförmigen Bauteils (14) steht, jedoch von dieser Innenfläche abhebbar oder lösbar ist.

8, Kugelgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des inneren Rohteils (12) eine Schicht (13) aus einanselbstschmierenden Lagerwerkstoff befestigt ist.

9· Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Enden (18) des äußeren ringförmigen Bauteils (14) über die Enden des inneren ringför-

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.migen Bauteils (12) hinweg verformt sind, um das innere ringförmige Bauteil zwangsläufig bzw. formschlüssig in seiner Lage zu halten.

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