DE2311113A1

DE2311113A1 - JOINT, IN PARTICULAR BALL OR PENDULUM JOINT, FOR MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: DE2311113A1
Application number: DE19732311113
Authority: DE
Inventors: Kurt Schwarzer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-03-06
Filing date: 1973-03-06
Publication date: 1974-09-12
Also published as: IT1018525B; FR2220710B3; FR2220710A1; BR7401614D0

Description

VOLKSWAGENWERK
Aktiengesellschaft
3180 Wolfsburg VOLKSWAGENWERK
Corporation
3180 Wolfsburg

Unsere Zeichen: K 1449
1702-Pt-Gn/SaOur reference: K 1449
1702-Pt-Gn / Sa

Gelenk, insbesondere Kugel- oder Pendelgelenk, für Kraftfahrzeuge Joint, in particular ball or pendulum joint, for motor vehicles

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gelenk, insbesondere auf ein Kugel- oder Pendelgelenk, für Kraftfahrzeuge mit einem sphärisch konvexen metallischen Drehkörper und einem ein- oder mehrteiligen sphärisch konkaven Passungskörper, die voneinander durch einen Kunststoff mit günstigen Gleiteigenschaften getrennt sind, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gelenks. Solche Gelenke sind beispielsweise aus der DAS 1 055 892 bekannt. Dieses bekannte Gelenk wird in der Weise hergestellt, daß die nach dem Eingießen der Kunststoff-Gleitschicht miteinander fest, d.h. nicht drehbar, verbundenen Drehkörper und Fassungskörper durch eine äußere Kraft gewaltsam voneinander getrennt werden. Durch eine besondere Vorrichtung wird der kugelförmige Drehkörper nach dem Aushärten des Kunststoffes nacheinander in beiden Richtungen in Bezug auf den Passungskörper mit der darin verankerten Kunststoff-Gleitschicht axial verschoben. Durch diese Axialverschiebung wird der Fassungskörper auf ein vorgeschriebenes Sollmaß aufgeweitet, wodurch gleich-The invention relates to a joint, in particular to a ball or pendulum joint, for motor vehicles a spherically convex metallic rotating body and a one-part or multi-part spherical concave fitting body, which are separated from each other by a plastic with favorable Sliding properties are separate, as well as a method for producing such a joint. Such Joints are known from DAS 1 055 892, for example. This known joint is made in such a way that after the pouring of the plastic sliding layer fixed, i.e. non-rotatable, rotating body and socket body connected by an external force be forcibly separated from each other. By means of a special device, the spherical rotating body is the curing of the plastic sequentially in both directions with respect to the mating body with the therein anchored plastic sliding layer shifted axially. This axial displacement opens the socket body widened a prescribed nominal size, whereby the same

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zeitig das zwischen dem Drehkörper und der Gleitschicht erforderliche Radialspiel erzeugt wird. Die mit diesem Konstruktionsprinzip erzielbaren Genauigkeiten sind offensichtlich nicht sehr groß, weil sich bei der gewaltsamen Axialverschiebung nicht nur die Verbindung zwischen der Kunststoff-Gleitschicht und dem Drehkörper, sondern auch die Verbindung zwischen der Kunststoff-Gleitschicht und dem Fassungskörper lösen kann. Außerdem dürfte dieses Konstruktionsprinzip nicht geeignet sein, um ausgeprägte Kugelgelenke, d.h. Gelenke mit einem kugelförmigen Drehkörper und einem pfannenförmigen Passungskörper herzustellen, weil es dort nicht möglich ist, den Drehkörper nacheinander in beiden Eichtungen in Bezug auf den Passungskörper mit der darin verankerten Kunststoff-Gleitschicht zu verschieben.in time the radial play required between the rotating body and the sliding layer is generated. The one with this The accuracies that can be achieved by the construction principle are obviously not very great because of the violent Axial displacement not only the connection between the plastic sliding layer and the rotating body, but can also loosen the connection between the plastic sliding layer and the socket body. In addition, this should Design principle not be suitable for pronounced ball joints, i.e. joints with a spherical rotating body and to produce a pan-shaped fitting body, because it is not possible there, the rotating body one after the other in both directions in relation to the fitting body with the plastic sliding layer anchored in it to move.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 810 132 ist ein Gelenk mit einem kugelförmigen Drehkörper und einem pfannenförmigen Fassungskörper mit einer zwischen beiden befindlichen Kunststoff-Lagerschale bekannt. Bei diesem Gelenk wird die Kunststoff-Lagerschale nicht eingegossen oder eingespritzt, sondern als fertiges Bauelement in den Fassungskörper eingesetzt. Nach Einbringen des kugelförmigen Drehkörpers wird die Lagerschale, die im unteren Ende mit Schlitzen versehen ist, formschlüssig von einem starren Stützring umgeben. Das Spiel des Gelenkes muß durch besondere Beilagen, die zwischen dem Fassungskörper und dem Stützring angeordnet werden, besonders eingestellt werden. Wegen der relativ komplizierten Herstellung ist dieses Gelenk ziemlich teuer. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk zu schaffen, das bei unkomplizierter und wirtschaftlicher Herstellung von hoher Ge-A joint is from the German utility model 1 810 132 with a spherical rotating body and a pan-shaped socket body with one between the two Plastic bearing shell known. The plastic bearing shell is not cast in this joint or injected, but inserted into the socket body as a finished component. After introducing the spherical The bearing shell, which is provided with slots in the lower end, is positively locked by a rotating body surrounded rigid support ring. The play of the joint must be ensured by special shims between the socket body and the support ring are arranged, are specially adjusted. Because of the relatively complicated manufacture it is this joint quite expensive. The invention is based on the object of creating a joint that is uncomplicated and economical production of high

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nauigkeit ist und durch seine Konstruktion die Einstellung gewünschter Kippmomente des Gelenkes gestattet.accuracy and, through its construction, the setting desired tilting moments of the joint allowed.

Diese Aufgabe wird bei einem Gelenk der eingangs genannten Art durch folgende Maßnahmen gelöst:In the case of a joint of the type mentioned at the beginning, this object is achieved by the following measures:

a) Die Kunststoff-Gleitschicht weist mindestens eine außerhalb der Kugelmitte liegende Wulst auf,a) The plastic sliding layer has at least one outside the bead lying in the middle of the ball,

b) Die Wulst liegt oberhalb des Berührungskreises, der vom Reibungskegel mit dem Spitzenwinkel 2 §* an die Kugel gebildet wird, wobei tan S der Reibungszahl η der für die Lagerung verwendeten Werkstoffe entspricht,b) The bead is above the contact circle formed by the friction cone with the tip angle 2 § * on the ball, where tan S corresponds to the coefficient of friction η of the materials used for the bearing,

c) die Kunststoff-Gleitschicht besitzt unterhalb und/oder zwischen den Wülsten mindestens eine Schwach-, Kerboder Dehnstelle.c) the plastic sliding layer has below and / or at least one weak, notched or stretched point between the beads.

Ein Verfahren zur Herstellung dieses Gelenkes ist dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Trenn- oder Gleitmittel besprühte oder bestrichene Drehkörper in den Fassungskörper eingebracht und durch eine Buchse, welche der Form des Drehkörpers angepaßt ist, in ihm zentriert wird, und daß der Zwischenraum zwischen Drehkörper und Fassungskörper sodann mit dem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, ausgegossen oder ausgespritzt wird, wobei die Buchse durch entsprechende Ausgestaltung sowohl die Abdichtung zwischen Drehkörper und Buchse als auch zwischen Fassungskörper und Buchse übernimmt.A method for producing this joint is characterized in that the one with a release agent or lubricant sprayed or painted rotating body is introduced into the socket body and through a bushing, which the shape of the rotating body is adapted, is centered in it, and that the space between the rotating body and the socket body is then covered with the plastic, in particular a thermoplastic, is poured or injected, with the socket by appropriate design and the seal takes over between rotating body and socket as well as between socket body and socket.

Anhand einer Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gelenks sowie in schematischer Darstellung die Möglichkeit zur Herstellung des Gelenkes gezeigt sind, sei die Erfindung sowie Ausgestaltungen derBased on a drawing in which two exemplary embodiments of the joint according to the invention and, in a schematic representation, the possibility of producing the joint are shown, the invention and embodiments of the

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Erfindung erläutert. Die Figuren 1 und 2 zeigen in einer Schnittdarstellung ein Gelenk mit einem kugelförmigen Drehkörper und einem pfannenförmigen Fassungskörper, wo hingegen in Figur 3 ein Pendelgelenk dargestellt ist. In den Figuren 4 und 5 ist andeutungsweise dargestellt, wie die erfindungsgemäßen Gelenke hergestellt werden können. In Figur 6 ist die Lage der Wulst verdeutlicht.Invention explained. Figures 1 and 2 show a sectional view of a joint with a spherical rotating body and a pan-shaped socket body, whereas in Figure 3 a pendulum joint is shown. FIGS. 4 and 5 show how the joints according to the invention can be produced. The position of the bead is illustrated in FIG.

Das in Figur 1 dargestellte Gelenk besteht aus einem kugelförmigen metallischen Drehkörper 2, welches in einem zweiteiligen pfannenförmigen metallischen Fassungskörper gelagert ist. Der Zwischenraum zwischen Drehkörper 2 und Fassungskörper 1 ist durch eine aus einem Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften bestehenden Gleitschicht ausgefüllt. Die Kunststoff-Gleitschicht 3 besitzt oberhalb der Kugelmitte eine Wulst 4, die mindestens um 0,4»R von der Kugelmitte entfernt ist, wobei R der Kugelradius ist. Unterhalb der Wulst 4 besitzt die Kunststoff-Gleitschicht 5 mehrere Schwach-, Kerb- oder Dehnstellen 5· Diese Schwachstellen sind, wie insbesondere Figur 2 erkennen läßt, im vorliegenden Beispiel durch in die Gleitschicht 3 hineinragende Sicken im Fassungskörper 1 gebildet. Anstelle von Sicken können auch andere Ausbuchtungen oder Ausformungen vorgesehen sein. Durch die besondere Lage der Wulst 4 oberhalb des Kugelmittelpunktes entwickelt sich nach dem Eingießen bzw. Einspritzen des Kunststoffes während des Schrumpfens des Kunststoffes eine ringförmig auf den kugeligen Teil des Drehkörpers 1 wirkende Kraft, wodurch der Drehkörper 2 nach unten geschoben und somit auf die Kunststoff-Gleitschicht gedruckt wird. Dabei hebt sich der kugelige Teil des Drehkörpers 2 oben etwas von der Kunststoff-Gleitschicht ab.The joint shown in Figure 1 consists of a spherical metallic rotating body 2, which is mounted in a two-part pan-shaped metallic socket body. The space between the rotating body 2 and the socket body 1 is filled by a sliding layer consisting of a plastic with good sliding properties. The plastic sliding layer 3 has a bead 4 above the center of the sphere, which is at least 0.4 »R from the center of the sphere, where R is the radius of the sphere. Below the bead 4, the plastic sliding layer 5 has several weak points, notches or expansion points 5. These weak points are, as can be seen in particular from FIG. Instead of beads, other bulges or formations can also be provided. Due to the special position of the bead 4 above the center of the sphere, after the plastic has been poured or injected during the shrinkage of the plastic, a force acting in a ring shape on the spherical part of the rotating body 1 develops, whereby the rotating body 2 is pushed down and thus onto the plastic. Sliding layer is printed. The spherical part of the rotating body 2 stands out from the top of the plastic sliding layer.

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Es entsteht eine gewünschte Vorspannung im Kugelgelenklager. Der Querschnitt der Wulst 4 wird entsprechend dem gewünschten Kippmoment des Gelenks und der dafür erforderlichen Vorspannung bemessen, wobei größere Wulst-Querschnitte höhere Kippmomente, d.h. größere Schwergängigkeit erzeugen. Die durch die Gestaltung des Gehäuses unterhalb der Wulst entstandenen Schwach-, Kerb- oder Dehnstellen 5 ermöglichen dem Kunststoff während des Schrumpfens nachzugeben. Für das Nachgeben des Kunststoffes während des Schrumpfens ist an sich lediglich entscheidend, daß die Wandstärke des Kunststoffes unterhalb der Wulst geschwächt ist. Durch die sickenförmige Ausbildung des Gehäuses wird zusätzlich gewährleistet, daß sich die Kunststoff-Gleitschicht 3 nicht im Fassungskörper 1 drehen kann. Falls es aus fertigungstechnischen Gründen erforderlich ist, könnte anstelle der im Beispiel vorgesehenen einen Wulst 4 auch mehrere übereinander angeordnete Wülste vorgesehen werden. Die Kunststoff-GLeitschicht 3 zwischen dem Drehkörper 2 und dem Fassungskörper 1 wird durch Eingießen oder Einspritzen des Kunststoffes erzeugt. Dabei können beliebige Kunststoffe, Kunststoffmischungen oder Kunststoffe mit Beimengungen aus Metallen oder Metallverbindungen verwendet werden. Entscheidend sind lediglich die guten Gleiteigenschaften. Besonders gut eignen sich Thermoplaste, z.B. Polyacetal mit Molybdän-Sulfid. A desired preload arises in the ball joint bearing. The cross-section of the bead 4 is dimensioned in accordance with the desired tilting moment of the joint and the pretensioning required for this, with larger bead cross-sections generating higher tilting moments, ie greater stiffness. The weak points, notches or expansion points 5 created by the design of the housing below the bead allow the plastic to yield during the shrinkage. For the yielding of the plastic during the shrinkage, it is only crucial that the wall thickness of the plastic below the bead is weakened. The bead-like design of the housing also ensures that the plastic sliding layer 3 cannot rotate in the socket body 1. If it is necessary for manufacturing reasons, instead of the one bead 4 provided in the example, a plurality of beads arranged one above the other could also be provided. The plastic sliding layer 3 between the rotating body 2 and the socket body 1 is produced by pouring or injecting the plastic. Any plastics, plastics mixtures or plastics with admixtures of metals or metal compounds can be used. Only the good sliding properties are decisive. Particularly well thermoplastics such as polyacetal are with molybdenum sulfide.

In Figur 3 ist ein Pendellager dargestellt mit dem Drö*· körper 2 und dem Fassungskörper 1. Wie in Figur 1 ist der Zwischenraum zwischen diesen Körpern durch eine Kunststoff-Gleitschicht 3 ausgefüllt. Das Konstruktionsprinzip, d.h. insbesondere auch die Anordnung der Wulst 4 und der Schwach-In Figure 3 a self-aligning bearing is shown with the Drö * body 2 and the socket body 1. As in Figure 1, the space between these bodies is covered by a plastic sliding layer 3 completed. The construction principle, i.e. in particular the arrangement of the bead 4 and the weak

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stellen 5 ist das gleiche wie in Figur 1. Die Wülste 4 sind von der Kugelmitte mindestens um 0,4.R entfernt. Zwischen den Wülsten 4 ist eine Schwachstelle 5 angeordnet. Im Gegensatz zur Figur 1 ist nicht nur eine Wulst sondern symmetrisch zur Kugelmitte je eine Wulst 4 vorgesehen. position 5 is the same as in Figure 1. The beads 4 are at least 0.4.R away from the center of the sphere. A weak point 5 is arranged between the beads 4. In contrast to FIG. 1, not only one bead but one bead 4 each is provided symmetrically to the center of the ball.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Gelenke ist unkompliziert. Zunächst werden die Drehkörper bzw. die kugeligen Teile des Drehkörpers 2 mit einem Trenn- bzw. Gleitmittel wie z.B. einem Silikon-Öl oder einer PTFE-Dispersion besprüht, bestrichen oder in ein solches Mittel getaucht. Danach wird der Drehkörper in den Fassungskörper 1 eingebracht. Wenn dieser wie in Figur 1 zwei- oder mehrteilig ist, wird der Fassungskörper in beliebiger Weise formschlüssig verbunden. Wie die Figuren 4 und 5 zeigen, wird der kugelige Teil des Drehkörpers 2 durch eine Buchse 6, welche der kugeligen Form des Drehkörpers angepaßt ist, im Fassungskörper 1 zentriert, so daß der Drehkörper 2 innerhalb des Fassungskörpers 1 die gewünschte Lage einnimmt. Durch entsprechende Ausgestaltung der mit dem Drehkörper bzw. mit dem Fassungskörper in Verbindung tretenden Flächen der Buchse 6 übernimmt die Buchse 6 gleichzeitig Abdichtungsfunktionen. Diese Teile der Buchse 6 sind in den Figuren 4 und 5 niit den Ziffern 10 und 11 bezeichnet. Außerdem wird der Fassungskörper 1 durch eine entsprechend gestaltete Formhälfte 7 positioniert und durch eine Eingieß- bzw. Einspritzbuchse 8, die in einer weiteren Formhälfte 9 ^>^efestigt ist, angedrückt. Die Abdichtung zwischen Drehkörper 2 und Buchse 6 erfolgt im wesentlichen dadurch, daß der Spritzdruck (Differenzdruck) für die nötige An-The manufacture of the joints according to the invention is straightforward. First, the rotating body or the spherical parts of the rotating body 2 are sprayed, coated or immersed in such an agent with a release agent or lubricant such as a silicone oil or a PTFE dispersion. The rotating body is then introduced into the socket body 1. If this is in two or more parts, as in FIG. 1, the socket body is positively connected in any way. As FIGS. 4 and 5 show, the spherical part of the rotating body 2 is centered in the socket body 1 by a bush 6, which is adapted to the spherical shape of the rotating body, so that the rotating body 2 assumes the desired position within the socket body 1. By appropriate design of the surfaces of the socket 6 that come into contact with the rotating body or with the socket body, the socket 6 simultaneously assumes sealing functions. These parts of the bush 6 are denoted by the numbers 10 and 11 in FIGS. In addition, the socket body 1 is positioned by a correspondingly designed mold half 7 and pressed on by a pouring or injection bushing 8, which is fixed in a further mold half 9 ^> ^e . The seal between the rotating body 2 and the bushing 6 takes place essentially in that the injection pressure (differential pressure) for the necessary contact

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pressung des kugeligen Teils des Drehkörpers an die Buchse sorgt. Die Abdichtung der Buchse 6 gegen den Formkörper 1 muß dagegen durch eine entsprechende Passungswahl zwischen der Bohrung des Fassungskörpers und dem Außendurchmesser der Buchse erfolgen. In Figur 5 ist angedeutet,
daß die zum Positionieren des Fassungskörpers erforderlichen Formhälften auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein können, die mit Hilfe von Federn gegen den Fassungskörper gedruckt werden. pressing of the spherical part of the rotating body on the socket ensures. The sealing of the bush 6 against the molded body 1, on the other hand, must be effected by a corresponding choice of fit between the bore of the socket body and the outer diameter of the bush. In Figure 5 it is indicated
that the mold halves required for positioning the socket body can also be composed of several parts which are pressed against the socket body with the aid of springs.

Die erfindungsgemäßen Gelenke, die insbesondere für den
Einbau in Kraftfahrzeugen geeignet sind, bieten den Vorteil, daß sie sehr einfach herzustellen sind und nach der Montage keine weitere Bearbeitung erforderlich ist. Darüberhinaus ist es in einfacher Weise möglich, die gewünschte Vorspannkraft, und damit die gewünschten Kippmomente der Gelenke durch eine entsprechende Dimensionierung
der Wulst zu erzeugen.The joints according to the invention, which are particularly suitable for
Are suitable for installation in motor vehicles, offer the advantage that they are very easy to manufacture and no further processing is required after assembly. In addition, it is possible in a simple manner to achieve the desired pretensioning force and thus the desired tilting moments of the joints by appropriate dimensioning
to produce the bead.

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Claims

EXPECTATIONS

Hi joint, in particular ball or pendulum joint, for motor vehicles with a spherically convex metallic rotating body and a one-part or multi-part spherically concave socket body, which are separated from one another by a plastic with favorable sliding properties, characterized by the following features:

a) the plastic sliding layer (3) has at least one bead (4) located outside the center of the ball on,

b) the bead (4) lies above the contact circle formed by the friction cone with the tip angle 2 γ on the ball, where tan J corresponds to the coefficient of friction u of the materials used for the bearing,

c) the plastic sliding layer (3) has below and / or between the beads (4) at least one weak point, notch or stretch point (5).

2. Joint according to claim 1, characterized in that the weak point, notch or stretch point (5) of the sliding layer (3) by protruding into the sliding layer (3) Crimps or the like formed in the socket body (1) are.

3. Joint according to claim 1 or 2, characterized in that depending on the desired tilting moment of the joint larger or smaller cross section of the bead (4) is provided.

4. A method for producing a joint according to any one of claims 1 to 3 »characterized in that

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the rotating body (2) sprayed or coated with a separating agent or lubricant is introduced into the socket body (1) and centered in it by a bushing (6) which is adapted to the shape of the rotating body (2), and that the space between Rotary body (2) and _{socket body (1) are then poured or injected with the plastic 3,} in particular a thermoplastic, with the bushing (6), by appropriate design, both the sealing between the rotary body (2) and the socket (6) and between the socket body ( 1) and socket (6) takes over.

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