Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines

Kugelhülsengelenks mit einer einen balligen Lagerbereich aufweisenden und mit einer in einer axialen Richtung durchgehenden Montageöffnung versehenen Kugelhülse, die mittels des Lagerbereichs gleitbeweglich in einer Kugelschale gelagert und mit dieser in einer Außenhülse angeordnet wird, sodass sich die Kugelhülse in axialer Richtung beidseitig aus der Außenhülse heraus erstreckt. Ferner betrifft die Erfindung ein solches Kugelhülsengelenk .

Der Aufbau und die Montage von Hülsengelenken basieren auf dem Erstellen und Fügen von Einzelteilen (Kugelhülse, Kugelschale, Gehäuse,

Dichtungsbalg usw.) in einzelnen Prozessen und Fertigungsschritten. Die Gesamtfunktion und Eigenschaft des Hülsengelenks wird durch die jeweilige Toleranzlage der Einzelteile bestimmt und durch nachfolgende Prozesse (Tempern, Schleifen etc.) optimiert, um Kundenforderungen einzuhalten.

Die DE 10 2004 040 412 AI offenbart ein Kugelhülsengelenk für

Fahrwerksbaugruppen und Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem aus zwei Gehäusehälften bestehenden Gelenkgehäuse und einer mit einer gerundeten Lagerfläche versehenen Kugelhülse, wobei die Lagerfläche in einer aus elastischem Kunststoff gefertigten in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses festgelegten Lagerschale aufgenommen ist. Die beiden Gehäusehälften sind in Richtung der Mittellängsachse des

Kugelhülsengelenkes mit definierten Presskräften während der Montage des Kugelhülsengelenkes zusammengepresst und in der durch die Presskräfte vorgegebenen Einbaulage mittels mindestens einer stoffschlüssigen

Verbindung zwischen den Gehäusehälften gehalten. Beim Einsetzen eines eingangs genannten Kugelhülsengelenks in eine

Aufnahme wird in der Regel der Durchmesser der Außenhülse reduziert, sodass der von der Kugelschale auf den Lagerbereich ausgeübte Druck erhöht wird. Dies kann zu einer unerwünschten Erhöhung der Reibung zwischen der Kugelschale und dem Lagerbereich der Kugelhülse führen.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Erhöhung der Reibung vermeiden oder zumindest reduzieren zu können .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und mit einem Kugelhülsengelenk nach Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines

Kugelhülsengelenks mit einer einen balligen Lagerbereich aufweisenden und mit einer in einer axialen Richtung durchgehenden Montageöffnung versehenen Kugelhülse, die mittels des Lagerbereichs gleitbeweglich in einer Kugelschale gelagert und mit dieser in einer Außenhülse angeordnet wird, sodass sich die Kugelhülse in axialer Richtung beidseitig aus der Außenhülse heraus erstreckt, wird in einen zwischen der Kugelschale und der Außenhülse umlaufenden Zwischenraum ein verfestigbares Material eingespritzt, durch dessen Verfestigung die aus der Kugelhülse und der Kugelschale gebildete Baugruppe mit der Außenhülse gefügt wird.

Das eingespritzte Material bildet nach seiner Verfestigung einen festen Körper, durch den die aus der Kugelhülse und der Kugelschale gebildete Baugruppe in der Außenhülse befestigt ist. Allerdings schrumpft der durch das eingespritzte Material gebildete Körper während der Verfestigung des Materials, sodass sich in radialer Richtung ein Spalt zwischen dem Körper und der Außenhülse bildet. Dieser Spalt ist relativ gering und liegt z.B. in einer Größenordnung von einigen Hundertstel Millimetern. Dennoch bietet dieser Spalt Raum für eine Reduzierung des Durchmessers der

Außenhülse, ohne dass dadurch der Druck zwischen der Kugelschale und dem Lagerbereich erhöht wird. Für den Fall, dass der Durchmesser der

Außenhülse stärker als der durch den Spalt zur Verfügung gestellte

Freiraum reduziert wird, wird zwar die Reibung zwischen der Kugelschale und dem Lagerbereich erhöht, jedoch in einem geringeren Umfang, als wenn von vornherein kein Spalt vorhanden gewesen wäre. Vor dem Spritzen des Materials wird die aus der Kugelhülse und der Kugelschale gebildete Baugruppe vorzugsweise derart in der Außenhülse angeordnet, dass sich der zwischen der Kugelschale und der Außenhülse umlaufende Zwischenraum als Leerraum bildet. Dieser Leerraum wird dann durch den Spritzvorgang mit dem Material gefüllt. Der Zwischenraum ist insbesondere bezüglich einer Mittellängsachse des Kugelhülsengelenks umlaufend, die bevorzugt auch die Mittellängsachse der Außenhülse und/oder der Kugelhülse im unausgelenkten Zustand bildet und somit vorzugsweise in axialer Richtung verläuft.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Kugelhülsengelenk mit seiner Außenhülse unter Verringerung des Durchmessers der Außenhülse in eine Aufnahme eingebracht. Bevorzugt wird das Kugelhülsengelenk mit seiner Außenhülse unter Verringerung des Durchmessers der Außenhülse in eine Ausnehmung der Aufnahme eingebracht, vorzugsweise eingepresst oder eingedrückt. Insbesondere wird durch die Verringerung des Durchmessers der Außenhülse der Spalt geschlossen. Das Kugelhülsengelenk ist bevorzugt für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Vorzugsweise ist die Aufnahme durch ein Fahrwerksbauteil , wie z.B. ein Lenker oder Radträger, gebildet, welches z.B. in der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs montiert wird. Die Ausnehmung der Aufnahme ist bevorzugt zylindrisch.

Zur axialen Sicherung der aus der Kugelhülse und der Kugelschale gebildeten Baugruppe in der Außenhülse wird bevorzugt ein oder wenigstens ein axiales Ende der Außenhülse zumindest bereichsweise radial nach innen geformt oder gebogen. Insbesondere wird das radial nach innen geformte oder gebogene Ende mit dem Material umspritzt. Vorzugsweise erstreckt sich das radial nach innen geformte oder gebogene Ende zumindest bereichsweise bis oder fast bis zur Kugelschale. Gemäß einer

Weiterbildung der Erfindung werden beide axiale Enden der Außenhülse zumindest bereichsweise radial nach innen geformt oder gebogen und vorzugsweise mit dem Material umspritzt. Insbesondere erstrecken sich die radial nach innen geformten oder gebogenen Enden zumindest bereichsweise bis oder fast bis zur Kugelschale.

Das Verfahren zum Herstellen des Kugelhülsengelenks umfasst bevorzugt die folgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge:

- Ein axiales Ende der Außenhülse wird zumindest bereichsweise radial nach innen geformt oder gebogen.

- Die aus der Kugelhülse und der Kugelschale gebildete Baugruppe wird in der Außenhülse angeordnet, vorzugsweise derart, dass sich die Kugelhülse in axialer Richtung beidseitig aus der Außenhülse heraus erstreckt.

- Das andere axiale Ende der Außenhülse wird zumindest bereichsweise radial nach innen geformt oder gebogen.

- Die axialen Enden der Außenhülse werden während des Einspritzens des Materials in den umlaufenden Zwischenraum von dem Material umspritzt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden beidseitig und axial außerhalb der Außenhülse Befestigungsansätze mit Ringnuten zum Befestigen von Dichtungsbälgen durch das Spritzen des Materials gebildet. Bevorzugt werden an den Ringnuten Dichtungsbälge befestigt, die sich jeweils bis zur Kugelhülse erstrecken.

Die Kugelschale kann an den Lagerbereich angespritzt werden. Bevorzugt wird die Kugelschale aber als separates Bauteil hergestellt und

insbesondere auf den Lagerbereich aufgeschnappt.

Die Außenhülse und/oder die Kugelhülse bestehen bevorzugt jeweils aus Metall, insbesondere aus Stahl. Die Kugelschale besteht bevorzugt aus Kunststoff, insbesondere aus Polyoxymethylen (POM) . Das verfestigbare Material besteht z.B. aus Kunststoff oder Metall. Insbesondere besteht das verfestigbare Material aus Zink, aus Aluminium, aus Magnesium oder aus faserverstärktem Polyamid, wie z.B. aus PA66 GF30.

Die Außenhülse ist bevorzugt hohlzylindrisch oder im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. Der Lagerbereich weist eine vorzugsweise kugelförmige Lagerfläche auf, die an einer vorzugsweise hohlkugelförmigen Lagerfläche der Kugelschale anliegt. Die Kugelhülse umfasst insbesondere zwei Endbereiche, wobei der Lagerbereich in axialer Richtung zwischen den Endbereichen angeordnet ist. Bevorzugt sind die Endbereiche

hohlzylindrisch oder im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kugelhülsengelenk, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer einen balligen Lagerbereich aufweisenden und mit einer in einer axialen Richtung durchgehenden Montageöffnung versehenen Kugelhülse, die mittels des Lagerbereichs gleitbeweglich in einer

Kugelschale gelagert und mit dieser in einer Außenhülse angeordnet ist, sodass sich die Kugelhülse in axialer Richtung beidseitig aus der

Außenhülse heraus erstreckt, wobei durch Einspritzen von verfestigbarem Material in einen zwischen der Kugelschale und der Außenhülse umlaufenden Zwischenraum ein fester Körper gebildet ist, durch den die aus der Kugelhülse und der Kugelschale gebildete Baugruppe in der Außenhülse befestigt ist. Das erfindungsgemäße Kugelhülsengelenk wird bevorzugt durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt und kann gemäß allen in diesem Zusammenhang genannten Ausgestaltungen weitergebildet sein.

Der durch das eingespritzte Material gebildete Körper ist während der Verfestigung des Materials geschrumpft, sodass in radialer Richtung ein Spalt zwischen dem Körper und der Kugelschale gebildet ist. Dieser Spalt ist relativ gering und liegt z.B. in einer Größenordnung von einigen Hundertstel Millimetern.

Die Außenhülse ist bevorzugt unter Verringerung ihres Durchmessers in eine Aufnahme einbringbar oder eingebracht. Insbesondere ist die

Außenhülse unter Verringerung ihres Durchmessers und unter Schließung des Spalts in eine Ausnehmung der Aufnahme einbringbar oder eingebracht, vorzugsweise durch Einpressen oder Eindrücken. Die Aufnahme ist

vorzugsweise durch einen Lenker oder Radträger gebildet, der z.B. in der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs montiert oder montierbar ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein oder wenigstens ein axiales Ende der Außenhülse zumindest bereichsweise radial nach innen geformt oder gebogen und vorzugweise mit dem Material umspritzt, sodass die aus der Kugelhülse und der Kugelschale gebildete Baugruppe in der Außenhülse axial gesichert ist, insbesondere unter Zwischenschaltung des festen Körpers. Bevorzugt sind beide axialen Enden der Außenhülse zumindest bereichsweise radial nach innen geformt oder gebogen und vorzugsweise mit dem Material umspritzt, sodass die aus der Kugelhülse und der Kugelschale gebildete Baugruppe in der Außenhülse beidseitig axial gesichert ist. Das oder die radial nach innen geformten oder gebogenen Enden erstrecken sich vorzugsweise jeweils zumindest

bereichsweise bis oder fast bis zu der Kugelschale.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der feste Körper beidseitig und axial außerhalb der Außenhülse angeordnete und beim Spritzen des Materials gebildete Befestigungsansätze mit Ringnuten, an denen Dichtungsbälge festlegbar oder festgelegt sind.

Vorzugsweise ist die Kugelschale als separates Bauteil gefertigt und insbesondere auf den Lagerbereich aufgeschnappt.

Das erfindungsgemäße Kugelhülsengelenk umfasst bevorzugt eine reduzierte Anzahl an Bauteilen. Insbesondere ist das erfindungsgemäße

Kugelhülsengelenk mit einer reduzierten Anzahl von Montageprozessen herstellbar. Durch das Fügen der vormontierten Kugelhülse mit Kugelschale und Gehäuse mittels Einspritzprozess (Kunststoff, Zink, AI, etc.) wird das Hülsengelenk vorzugsweise als Gelenkkartusche komplettiert. Unter dem Begriff „Gehäuse" ist insbesondere die Außenhülse zu verstehen.

Nachfolgend wird das Hülsengelenk durch die Montage des die

Dichtungsbälge umfassenden Dichtsystems vervollständigt. Das Gehäuse wird insbesondere derart ausgeführt, dass

- der Außendurchmesser zum Einpressen in die Aufnahme (z.B. Lenker) nicht mehr nachgearbeitet werden muss und

- in axialer Richtung die Kugelschale abgestützt wird.

Die Ausbildung der Aufnahme des Dichtsystems erfolgt entweder durch das Gehäuse und/oder wird ganz oder teilweise durch das injizierte Material dargestellt, vorzugsweise in Form der Befestigungsansätze.

Insbesondere ergeben sich folgende Vorteile:

- Ein Tempern ist nicht erforderlich, da sich durch den In jektionsprozess der eingespritze Werkstoff (verfestigbares Material) den Ist-Maßen anpasst .

- Der Schrumpfprozess wird genutzt, um die Reibmoment-Schwankungen bei der Montage des Hülsengelenks, z.B. in einen Lenker, zu reduzieren (die Reibmoment-Schwankungen sind regelmäßig ein Nachteil bei eingespritzter Kugelschale für Standardkugelgelenke) .

- Reduzierte Anzahl an Bauteilen.

- Reduzierte Anzahl an Montageprozessen.

- Gutes Lösemoment-zu-Reibmoment-Verhältnis durch Einsatz bekannter Systeme (POM-Kugelschale, Fett) und optimierter Vorspannung.

- Höhere Belastbarkeit in axialer Richtung im Vergleich zu einem

Hülsengelenk im „Rohr-Design".

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Kugelhülsengelenks und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Darstellung des

Kugelhülsengelenks nach Fig. 1 in einem in einer Aufnahme eingepressten Zustand.

Aus Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Darstellung eines

Kugelhülsengelenks 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung

ersichtlich, welches eine in einer Kugelschale 2 gleitbeweglich gelagerte Kugelhülse 3 umfasst, die in einer axialen Richtung 4 mit einer

durchgehenden Montageöffnung 5 versehen ist. Die Kugelhülse 3 sitzt drehbar und schwenkbar in der Kugelschale 2, die mittels eines festen Körpers 6 in einer Außenhülse 7 festgelegt ist. Ferner sind die axialen Enden 8 und 9 der Außenhülse 7 radial nach innen gebogen und reichen bereichsweise bis oder fast bis an die Kugelschale 2 heran. Ferner greifen die axialen Enden 8 und 9 in den festen Körper 6 ein. Die axialen Enden 8 und 9 bilden somit eine axiale Sicherung für den Körper 6 und für die aus der Kugelhülse 3 und der Kugelschale 2 gebildete Baugruppe an der Außenhülse 7. Axial außerhalb der Außenhülse 7 umfasst der feste Körper 6 mit Ringnuten 10 und 11 versehene Befestigungsansätze 12 und 13, die zur Festlegung von Dichtungsbälgen 14 und 15 dienen, was schematisch in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Kugelhülse 3 umfasst zwei Endbereiche 21 und 22 und einen balligen Lagerbereich 16, auf den die Kugelschale 2 aufgeschnappt ist und der zwischen den Endbereichen 21 und 22 angeordnet ist. Im montierten Zustand liegen die Dichtungsbälge 14 und 15 an den im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten und sich axial aus dem Körper 6 heraus erstreckenden Endebereichen 21 und 22 an.

Die Herstellung des Kugelgelenks 1 erfolgt folgendermaßen:

Die Kugelschale 2 wird auf den balligen Lagerbereich 16 der Kugelhülse 3 aufgeschnappt. Ferner wird das axiale Ende 8 der Außenhülse 7 radial nach innen gebogen. Nun wird die aus der Kugelhülse 3 und der Kugelschale 2 gebildete Baugruppe in der Außenhülse 7 derart angeordnet, dass zwischen der Kugelschale 2 und der Außenhülse 7 ein umlaufender, leerer

Zwischenraum 17 eingeschlossen wird. Anschließend wird das axiale Ende 9 der Außenhülse 7 radial nach innen gebogen. Die Enden 8 und 9 reichen bis oder fast bis an die Kugelschale 2 heran. Vorzugsweise verbleibt zwischen der Kugelschale und den Enden 8 und 9 aber ein kleiner Spalt. In zumindest einem Bereich (hier zwei Bereiche) ist zwischen der Kugelschale 2 und den Enden 8, 9 eine Öffnung 18 vorgesehen, durch welche hindurch der Zwischenraum 17 von außen zugänglich ist. Durch die Öffnung (en) 18 wird in den Zwischenraum 17 ein Kunststoff eingespritzt, bei dem es sich bevorzugt um glasfaserverstärktes Polyamid, insbesondere um PA66 GF30 handelt. Ferner werden während des Spritzvorganges die Enden 8 und 9 unter Ausbildung der Befestigungsansätze 12 und 13 mit dem Kunststoff umspritzt. Nach der Verfestigung des Kunststoffes bildet dieser den festen Körper 6, der in radialer Richtung einen Spalt 19 zu der

Außenhülse 7 aufweist. Dieser Spalt 19 bildet sich durch Schrumpfen des gespritzten Kunststoffes während der Verfestigung. Bevorzugt ist dieser Spalt 19 umlaufend.

Wie in Fig. 2 verdeutlicht, wird das Kugelhülsengelenk 1 nun mit seiner Außenhülse 7 in eine Aufnahme 20 eines Fahrwerklenkers eingepresst, sodass sich der Durchmesser der Außenhülse 7 verringert und der Spalt 19 geschlossen wird. Ferner werden, wie oben bereits angesprochen, die Dichtungsbälge 14 und 15 montiert, welche die Kugelhülse 3 gegenüber dem festen Körper 6 abdichten.

Bezugs zeichenliste Kugelhülsengelenk

Kugelschale

Kugelhülse

axiale Richtung

durchgehende Öffnung durch Kugelhülse fester Körper

Außenhülse

axiales Ende der Außenhülse

axiales Ende der Außenhülse

Ringnut

Ringnut

Befestigungsansatz

Befestigungsansatz

Dichtungsbalg

Dichtungsbalg

Lagerbereich der Kugelhülse

Zwischenraum

Öffnung

Spalt

Aufnahme

Endbereich der Kugelhülse

Endbereich der Kugelhülse