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 Fe ₂ O ₃ -Partikel in das umgebende Schmiermittel gelangen und eine Art Schleifpaste bilden. Dies kann die Lebensdauer des Gelenks erheblich reduzieren.

Das Aufbringen einer Antikorrosionsbeschichtung ist eine Möglichkeit, um die korrosionsgefährdeten Bauteile zu schützen. Aus Gründen der Verschleißminderung und niedrigerer Gelenkreib werte wurde jedoch bisher für den Kugel- abschnitt eines Gelenkzapfens auf eine derartige Beschichtung verzichtet.

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 kosten- günstiges Verfahren zu dessen Herstellung.

Erfindungsgemäß ist ein Gelenkzapfen für ein Kugelgelenk vorgesehen, mit einem Zapfenabschnitt und einem Kugelabschnitt, wobei der gesamte Gelenk-

zapfen eine Beschichtung aufweist, die 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 Gelenlczapfen wird zunächst auf ein vorbestimmtes Maß zerspant und anschließend 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 Verschleiß- erscheinungen 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 Gelenlczapfen oberflächengeschützt ist.

Die Beschichtung des Gelenkzapfens ist vorzugsweise korrosionsresistent. Dies gewährleistet bei guten Gleiteigenschaften eine hohe Lebensdauer des Kugelgelenks.

Die Beschichtung des Gelenkzapfens kann ein galvanischer Überzug sein. Galvanische Überzüge stellen eine kostengünstige und verbreitete Möglichkeit dar, auf ein Bauteil eine dünne und gleichmäßig verteilte Beschichtung auf- zutragen.

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:

- Figur 1 die Seitenansicht mit zwei Detailausschnitten eines Bund-Gelenk-

zapfens;

- Figur 2 die Seitenansicht eines Schaft-Gelenkzapfens;

- Figur 3 die Seitenansicht eines Hohl-Gelenkzapfens;

- Figur 4 die Seitenansicht eines Zylinder-Gelenkzapfens;

- Figur 5 die Seitenansicht eines Konus-Gelenkzapfens; und

- Figur 6 schematisch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen beschichteten Gelenkzapfen.

Die Figur 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 Figur 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 Figuren 2 bis 5 zeigen weitere Ausführungsformen von Gelenkzapfen 8 in der Seitenansicht. Das Herstellungsverfahren und die Merkmale dieser Gelenlczapfen-Ausfuhrungsformen entsprechen weitgehend der obigen Beschreibung der ersten Ausfuhrungsform nach Figur 1. Der hauptsächliche Unterschied liegt in der Ausführung des Zapfenabschnitts 10. So zeigt die Figur 2 einen Schaft-Gelenkzapfen, bei dem der Zapfenabschnitt 10 einen zylinderförmigen Schaft 22 sowie ein Gewinde 20 aufweist.

Die Figur 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 Figur 3 gestrichelt angedeutet ist.

In Figur 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 Figur 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 Figur 6 stellt schematisch den Ablauf des Herstellungsverfahrens eines beschichteten Gelenkzapfens 8 dar. In einem ersten Schritt wird der Gelenk- zapfenrohling 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.