DE3018187A1 - Steering rod ball-joint with socket insert - has hollow spherical portions each side of central cylindrical one in insert - Google Patents
Steering rod ball-joint with socket insert - has hollow spherical portions each side of central cylindrical one in insertInfo
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Abstract
Description
Kugelgelenk und Verfahren Ball joint and procedure
zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art und ein Verfahren zu dessen Herstellung. for its production The invention relates to a ball joint of The type defined in the preamble of claim 1 and a method for its production.
Bei einem bekannten Kugelgelenk dieser Art ist die Einsatz-Gelenkschale etwa halbkugelförmig ausgebildet und weist am Grunde eine Durchtrittsöffnung für den Gelenkzapfen auf. Der Öffnungsrand der halbkugelförmigen Gelenkschale ist nach außen ausgebuchtet und dann wieder noch innen vorspringend umgelegt, derart, daß sich eine Ringnut ergibt. In dieser Ringnut ist ein Federring eingelegt, der sich einerseits an dieser und andererseits auf der Außenfläche des kugelförmigen Gelenkkopfes abstützt und somit den Gelenkkopf gegen axiale Verschiebung in Richtung aus dem Öffnungsrand der Einsatz-Gelenkschale hinaus sichert. Die Gelenkschale selbst ist in einem Führungselement, wie die Betätigungsstange von Vergasern bei Kraftfahrzeugen, und zwar in einer dort vorhandenen Aufnahme eingesetzt und durch Umbördelung eines von der Durchtrittsöffnung fUr den Gelenkzapfen abstehenden Kragens befestigt.In a known ball joint of this type, the insert is a joint socket approximately hemispherical and has a passage opening for at the bottom the pivot pin on. The opening edge of the hemispherical joint shell is after bulged out on the outside and then folded over again protruding on the inside, in such a way that an annular groove results. In this ring groove a spring ring is inserted, which on the one hand on this and on the other hand on the outer surface of the spherical joint head and thus the joint head against axial displacement in the direction out of the Secures the opening edge of the joint shell insert. The joint shell itself is in a guide element, such as the actuating rod of carburettors in motor vehicles, namely used in a recording there and by flanging one attached to the opening for the pivot pin protruding collar.
Ein solches Kugelgelenk kann im wesentlichen nur in Richtung des Gelenkzapfens wirkende Zugkräfte aufnehmen. Diese Zugkräfte wirken auf die Gelenkschale, wobei die Aufnahme des Führungselementes und die Umbördelung an der Durchtrittsöffnung für den Gelenkzapfen ein Aufweiten der Gelenkschale verhindern. In Richtung des Gelenkzapfens wirkende Druckkräfte hingegen müssen von dem umgelegten Öffnungsrand der halbkugelförmigen Gelenkschale aufgenommen werden, wobei schon geringe Druckkrdfte zu einer Aufweitung des letzteren und damit zum Heraustreten des Gelenkkopfes aus der Gelenkschale führen. Außerdem ist zur Sicherung des Gelenkkopfes ein weiteres Bauteil, nämlich der in die Ringnut einzulegende Federring, erforderlich.Such a ball joint can essentially only in the direction of the pivot pin absorb acting tensile forces. These tensile forces act on the joint socket, whereby the reception of the guide element and the flanging on the passage opening for the pivot pin prevent the joint shell from expanding. In the direction of the On the other hand, the pressure forces acting on the pivot pin must come from the folded edge of the opening the hemispherical joint socket, with even low compressive forces to an expansion of the latter and thus the emergence of the joint head from the Lead joint shell. In addition, another component is required to secure the joint head, namely the spring ring to be inserted into the annular groove is required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art zu schaffen, das konstruktiv und montagetechnisch sehr einfach ist und in Richtung des Gelenkzapfens wirkende Zug- und Druckkräfte gleich gut aufnehmen kann.The invention is based on the object of a ball joint of the initially to create mentioned type, which is structurally and technically very easy to assemble and absorb tensile and compressive forces acting in the direction of the pivot pin equally well can.
Diese AuFgabe ist bei einem Kugelgelenk der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.In the case of a ball joint, this task is the one in the preamble of the claim 1 defined genus according to the invention by the features in the identification part of the Claim 1 solved.
Das erfindungsgemäße Kugelgelenk weist nur zwei Bauteile auf, nämlich einmal den Gelenkkopf. mit sich daran anschließendem Gelenkzapfen und die Einsatz-Gelenkschale. Zur Sicherung des Gelenkkopfes in der Gelenkschale ist kein weiteres Bauteil erforderlich. Ein Austreten des Gelenkkopfes aus der Gelenkschale wird ausschließlich durch die erfindungsgemäße Gelenkschole ohne zusätzliches Bauteil verhindert. Die Gelenkschale ist einfach und preiswert zu fertigen. Durch ihre Ausgestaltung werden gleichermaßen. in Richtung des Gelenkzapfens wirkende Druck- und Zugkräfte aufgenommen, ohne daß diese zu einer den Durchtritt des Gelenkkopfes ermöglichenden Aufweitung der Gelenkschale und damit zur Funktionsunföhigkeit des Kugelgelenkes führen können.The ball joint according to the invention has only two components, namely once the joint head. with attached pivot pin and the insert joint shell. No further component is required to secure the joint head in the joint socket. An exit of the joint head from the joint socket is only possible through the joint socket according to the invention prevented without an additional component. The joint shell is easy and inexpensive to manufacture. Their design will be alike. in the direction of the pivot pin acting compressive and tensile forces added without this leads to a widening of the joint socket which enables the joint head to pass through and thus can lead to an inability to function of the ball joint.
Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausfuhrungsform der Erfindung gemäß Anspruch 3. Durch diese nach außen umgelegten Endabschnitte wird der Widerstand gegen Aufweitung der Gelenkschale wesentlich erhöht. Dadurch kann das erfindungsgemäße Kugelgelenk noch höhere Druck- und Zugkräfte auFnehmen.The embodiment of the invention is particularly advantageous according to claim 3. By these outwardly folded end portions, the resistance significantly increased against expansion of the joint socket. As a result, the inventive Ball joint absorb even higher pressure and tensile forces.
Varteihaft ist auch die Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 4.The embodiment of the invention according to the claim is also contraindicated 4th
Damit wird diesen Endabschnitten zugleich eine weitere Funktion zugewiesen ohne daß dies besonderer Maßnahmen bedarf. Mittels des einen umgelegten Endabschnittes kann das erfindungsgemäße Kugelgelenk in seiner Aufnahme in einem Führungselement fest gebördelt werden, während der andere umgelegte Endabschnitt zur Halterung einer Fettabdichtungsmanschette dient.This means that a further function is assigned to these end sections at the same time without this requiring special measures. By means of the one folded end section the ball joint according to the invention can be accommodated in a guide element be firmly crimped, while the other folded end portion to hold a Fat sealing cuff is used.
Vorteilhaft ist auch die Ausfuhrungsform der Erfindung gemäß Anspruch 5.The embodiment of the invention according to claim is also advantageous 5.
Durch das Vorsehen einer Gleitschale wird die Reibung zwischen Gelenkschale und Gelenkkopf weitgehend herabgesetzt, was zu einer extremen Leichtgängigkeif und langen Lebensdauer des erFindungsgemäßen Kugel gelenkes führt. Ein Verschieben der Gleitschale bei Bewegung des Gelenkkopfes wird durch Formschluß zwischen Gleit- und Einsatz-Gelenkschale verhindert. Dieser Formschluß kann vorteilhaft gemäß der Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 6 oder 7 oder 8 ausgebildet sein.By providing a sliding shell, the friction between the joint shell and articulated head largely reduced, resulting in extreme ease of movement and long life of the ball joint according to the invention. Moving the Sliding shell when the joint head moves, a form fit between the sliding and insert joint shell prevented. This form fit can be advantageous according to the Embodiment of the invention according to claim 6 or 7 or 8 be designed.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindun9sgemäßen Kugelgelenks zeichnet sich durch die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale aus. Durch die erflndungsgemäße Verwendung einer Hülse in Rohrform zur Bildung der Gelenkschale gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur.Herstetiung des Kugelgelenkes besonders einfach und kostengünstig.The method for producing the ball joint according to the invention is characterized are characterized by the features specified in claim 9. By the invention This is done using a tube-shaped sleeve to form the joint socket Method according to the invention zur.Herstetiung of the ball joint particularly simple and inexpensive.
Vorteilhaft ist dabei die AusFührungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 10.The embodiment of the method according to claim is advantageous here 10.
durch diese Verfahrensschritte ldßt sich ein besonders zweckmäßiger Einsatz der Verformungswerkzeuge in den einzelnen Verformungsstufen der Gelenk- -schale erzielen.these process steps make a particularly convenient one Use of the deformation tools in the individual deformation stages of the joint -shell.
Der vollständige Wortlaut der- AnsprUche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben,- sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen. Hierdurch haben jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle. ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten.The full wording of the claims is above only for Avoidance of unnecessary repetitions are not reproduced, - only instead referred to by naming the claim number. This has, however all of these claim features as at this point. express and essential to the invention disclosed to apply.
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt eines Kugelgelenks gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 den gleichen Querschnitt des Kugelgelenks gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.The invention is based on the exemplary embodiments shown in the drawings described in more detail below. 1 shows a cross section of a ball joint according to a first embodiment, FIG. 2 shows the same cross section of the ball joint according to a second embodiment.
Das in Fig. 1 dargestellte Kugelgelenk weist einen im wesentlichen kugelförmigen Gelenkkopf 10 mit daran sich anschließendem Gelenkzapfen 11 und eine den Gelenkkopf zumindest teilweise umgrei fende Einsatz-Gelenkschale 12 auf. Die Gelenkschale 12 ist in einer an diese angepaßte Aufnchme 13 eines Fuhrungselements 14 eingesetzt und darin befestigt. Das Führungselement 14 Ist bei einem Kugelgelenk fUr eine Radführung eines Krafffahrzeugs z. B. ein RadfUhrungsteil,wie Lenker.The ball joint shown in Fig. 1 has a substantially spherical joint head 10 with an adjoining joint pin 11 and a the joint head at least partially encompassing the joint socket insert 12. the Joint shell 12 is in a receptacle 13 adapted to this of a guide element 14 inserted and fixed therein. The guide element 14 is in the case of a ball joint for a wheel guide of a motor vehicle z. B. a wheel guide part, such as handlebars.
Die Einsatz-Gelenkschale 12 weist etwa Rohr oder ZyrinderhUlsenform auf mit einem zylindrischen Mittelabschnitt 15 und zwei kalottenartigen Veriüngungsabschnitten 16, 17, deren Innendurchmesser in Achsrichtung abnehmen.The joint socket insert 12 is roughly tubular or cylindrical in shape on with a cylindrical middle section 15 and two dome-like tapering sections 16, 17, the inner diameter of which decrease in the axial direction.
Die VerjUngungsabschnitte 16, 17 schließen sich beidseitig des Mittelabschnittes 15 unmittelbar an diesen an und Ubergreifen den Gelenkkopf 10, diesen gegen axiale Verschiebung im wesentlichen sichernd.The tapering sections 16, 17 close on both sides of the central section 15 directly on this and overlap the joint head 10, this against the axial Essentially securing displacement.
An die Veriüngungsabschnitte 16, 17 schließt sich jeweils ein nach außen umgelegter Endabschnitt 18 bzw. 19 unmittelbar an. Diese beiden nach außen umgelegten Endabschnitte 18, 19 setzen bei Druck- und/oder Zugbelastung des Kugelgelenkes in Richtung des Gelenkzapfens 11 einer möglichen Aufweitung der Gelenkschale 12 einen beträchtlichen Widerstand entgegen. Zugleich bildet der eine Endabschnitt 18 einen Umbördelungskragen 20, mittels dessen die Einsatz-Gelenkschale 12 in der Aufnahme 13 des Führungselementes 14 durch Umbördelung befestigt ist. Der andere Endabschnitt 19 bildet zugleich einen Befestigungskragen 21 Für eine nicht dargestellte Fettabdi ch tungsmanschette. Diese Fettabdichtungsmanschette übergreift mit einem ÖFfnungsrand den Befestigungskragen 21 und liegt mit dem anderen Öffnungsrand in einer Ringnut 22 im Gelenkzapfen 11 ein.Each of the narrowing sections 16, 17 is followed by a outwardly folded end section 18 or 19 directly on. These two to the outside world folded end sections 18, 19 set when the ball joint is subjected to compressive and / or tensile loads in the direction of the pivot pin 11 of a possible expansion of the joint shell 12 met with considerable resistance. At the same time, it forms one end section 18 a beading collar 20, by means of which the insert joint shell 12 in the Recording 13 of the guide element 14 is attached by flanging. The other End section 19 also forms a fastening collar 21 for a fat sealing cuff, not shown. This fat seal engages over the fastening collar 21 with one opening edge and lies with the other The opening edge in an annular groove 22 in the pivot pin 11.
Zwischen der Einsatz -Gelenkschale 12 einerseits und dem Gelenkkopf 10 andererseits sind zwei Gleitschalen 23, 24 aus Kunststoff angeordnet, die in ihrer Lage durch FormschlUß fixiert sind. Zwischen der Gleitschale 24 und der Gelenkschale 12 ist eine Verschlußkappe 25 eingelegt, welche die Öffnung 26 des den Umbördelungskragen 20 bildenden Endabschnittes 18 überdeckt. Die Verschlußkappe 25 weist einen zylindrischen Ringabschnitt 27 auf, der in den zylindrischen Mittelabschnitt 15 der Gelenkschale 12 formschlüssig hineinragt und somit in seiner Position fixiert ist. Die Stirnseiten des zylindrischen Ringabschnitts 25 stützen die Gleitschale 23 ab, wodurch diese zusätzlich in ihrer in Fig. 1 zu sehenden Lage positioniert ist.Between the insert joint shell 12 on the one hand and the joint head 10, on the other hand, two sliding shells 23, 24 made of plastic are arranged, which are shown in FIG their position are fixed by a form fit. Between the sliding shell 24 and the joint shell 12, a closure cap 25 is inserted, which the opening 26 of the flanged collar 20 forming end section 18 covered. The closure cap 25 has a cylindrical Ring section 27, which is in the cylindrical central section 15 of the joint socket 12 protrudes positively and is thus fixed in its position. The front sides of the cylindrical ring portion 25 support the sliding shell 23, whereby this is additionally positioned in its position to be seen in FIG. 1.
Bei der Herstellung des vorstehend beschriebenen Kugelgelenkes geht man zur Bildung der Gelenkschale 12 von einer rohrförmigen Hülse aus, deren Durchmesser größer ist als der größte Durchmesser des Gelenkkopfes 10. Die rohrförmige Hülse formt man vor und hinter der größten, quer zur Hülsenachse sich erstreckenden Abmessung des Gelenkkopfes 10 nach innen ein, und zwar so weit, daß die sich verjüngenden Hülsenabschnitte, die die Verjüngungsabschnitte 16, 17 bilden, den Gelenkkopf 10, diesen gegen A><ialverschiebung sichernd, teilweise umgreifen.Dabei drückt man zweckmäßigerweise zunächst einen nahe dem in Fig. 1 unteren Hülsenende gelegenen Hülsenabschnitt kalottenartig ein, wodurch der Verjüngungsabschnitt 16 der Einsatz-Gelenkschale 12 gebildet wird. Dann legt man die vorgeformte Verschlußkappe 25 und die vorgefertigte Kunststoff-Gleitschole 24 ein. Danach wird der Gelenkkopf 10 axial in-die Hülse eingeführt, und zwar in Fig. 1 von oben her. Anschließend wird der dem Gelenkzapfen 11 nahe gelegene Hülsenabschnitt kalottenartig eingedrückt, wodurch sich der Verjüngungsabschnitt 17 bildet. Schließlich werden dann die Endbereiche der rohrförmigen Hülse kragenartig nach außen ausgebogen, wodurch sich die umgelegten Endabschnitte 18 und 19 der Einsatz-Gelenkschale 12 bilden. Das nunmehr so vorgefertigte Kugelgelenk wird dann bei Bedarf in die Aufnahme 13 des entsprechenden Führungselementes 14 eingesetzt. Nach dem Einsetzen wird der Umbördelungskragen 21 um den Öffnungsrand 29 der Aufnahme 13 herum umgeördelt, wodurch das Kugelgelenk fest mit dem Führungselement verbunden ist.In the manufacture of the ball joint described above goes to form the joint socket 12 from a tubular sleeve, the diameter of which is larger than the largest diameter of the joint head 10. The tubular sleeve is formed in front of and behind the largest dimension extending transversely to the sleeve axis of the joint head 10 inwardly, so far that the tapered Sleeve sections that form the tapering sections 16, 17, the joint head 10, Securing this against axial displacement, partially grasp it one expediently first a near the lower end of the sleeve in FIG. 1 Sleeve section dome-like, as a result of which the tapered section 16 of the insert joint shell 12 is formed. Then you put the preformed cap 25 and the prefabricated Plastic sliding sleeve 24 a. The joint head 10 is then axially inserted into the sleeve introduced, namely in Fig. 1 from above. Then the pivot pin 11 nearby sleeve section pressed in like a dome, whereby the tapered section 17 forms. Finally, the end regions of the tubular sleeve collar-like bent outwards, whereby the folded end sections 18 and 19 of the insert joint shell 12 form. The now so prefabricated ball joint is then if necessary in the Recording 13 of the corresponding guide element 14 is used. After insertion the beading collar 21 is beaded around the opening edge 29 of the receptacle 13, whereby the ball joint is firmly connected to the guide element.
Das Kugelgelenk gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen Kugelgelenk überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, jedoch um die Basiszahl 200 erhöht versehen sind.The ball joint according to the exemplary embodiment in FIG. 2 is largely correct with the ball joint described above, so that the same components with the same reference numerals, but increased by the base number 200.
Bei dem Kugelgelenk in Fig. 2 ist die axiale Länge des zylindrischen Mittelabschnittes 215 der Einsatz-Gelenkschale 212 extrem klein bemessen, so daß die beiden Veriüngungsabschnitte 216 und 217 fast nahezu unmittelbar ineinander übergehen. Ansonsten jedoch entspricht die Einsatz-Gelenkschale 212 der vorstehend beschriebenen Einsatz-Gelenkschale 12.In the ball joint in Fig. 2, the axial length of the cylindrical Central portion 215 of the insert joint shell 212 dimensioned extremely small, so that the two narrowing sections 216 and 217 almost almost directly into one another pass over. Otherwise, however, the joint socket insert 212 corresponds to that above described insert joint shell 12.
Ein weiterer Unterschied des Kugelgelenkes in Fig. 2 gegenüber dem in Fig. 1 liegt in der Ausbildung der einen Kunststoff-Gleitschale 224. Hier erfolgt die formschlüssige Fixierung der Gleitschale 224 in der Gelenkschale 212 nicht durch eine Verschlußkappe, die hier fehlt, sondern durch formschlüssige Ausbildung der Kunststoff-Gleitschale 224 selbst. Die Gleitschale 224 weist einen axialen Fortsatz 230 auf, der in die kreisförmige Öffnung 226 des den Umbördelungskragen 220 bildenden Endabschnittes 218 der Einsatz-Gelenkschale212 formschlüssig hineinragt. Die Kunststoff-Gleitschale 223 liegt stirnseitig an der Gleitschale 224 an, so daß auch diese sich bei Bewegung des Gelenkkopfes 210 nicht mit diesem verschieben kann.Another difference of the ball joint in Fig. 2 compared to the in Fig. 1 is in the formation of one plastic sliding shell 224. Here takes place the positive fixation of the sliding shell 224 in the joint shell 212 does not occur a closure cap, which is missing here, but by the form-fitting design of the Plastic sliding shell 224 itself. The sliding shell 224 has an axial extension 230, which into the circular opening 226 of the crimping collar 220 forming End section 218 of the joint socket insert 212 protrudes in a form-fitting manner. The plastic sliding shell 223 rests on the end face of the sliding shell 224, so that it too moves when it moves of the joint head 210 can not move with this.
Das Kugelgelenk yemüß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 wird in der gleichen Weise hergestellt wie zu Fig. 1 beschrieben. Hierbei entfällt lediglich das Einsetzen der Verschlußkappe 25.The ball joint must be used in the second exemplary embodiment in FIG produced in the same way as described for FIG. This is simply omitted inserting the cap 25.
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