(57)【要約】本発明は、ボールジョイント用の軸受シェルであって、軸受シェルが、第１の材料から成るコア成分を有していて、該コア成分が、第２の材料から成る周壁成分によって完全に取り囲まれている。
2005530107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールジョイント用の軸受シェルであって、軸受シェル（５，６）が、第１の材料から成るコア成分（６）を有していて、該コア成分（６）が、第２の材料から成る周壁成分（５）によって完全に取り囲まれていることを特徴とする、射出被覆されるボールジョイント用の２成分から成る軸受シェル。
【請求項２】
コア成分（６）が強化された熱可塑性のポリマから成っており、強化が特に繊維、雲母、鉱物又は球、例えばガラス球によって行われる、請求項１記載の軸受シェル。
【請求項３】
周壁成分（５）が、特に非強化の熱可塑性ポリマ、特に適宜な減摩性の添加剤を備えたポリアミド（ＰＡ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）及びポリスルフォン（ＰＳＵ）から成っている、請求項１又は２記載の軸受シェル。
【請求項４】
適宜な減摩性の添加剤が、フッ素含有プラスチック、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ-共重合体（ＰＦＡ）、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）、グラファイト、シリコーン油、その他の摩擦減摩剤又はワックスである、請求項３記載の軸受シェル。
【請求項５】
軸受シェルがシールベローズを固定するために、上側領域の外側に、環状溝（９）又は溝区分及び／又は凹設部を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の軸受シェル。
【請求項６】
軸受シェルがボールジョイントハウジング内において形状結合式に回動を防止されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の軸受シェル。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載の軸受シェル（５，６）を使用したボールジョイント。
【請求項８】
ボールピン（２）が被覆されている、請求項７記載のボールジョイント。
【請求項９】
ボールピン（２）の被覆層が、フッ素含有ポリマ、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ-共重合体（ＰＦＡ）、ペルフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）又はポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、滑りラッカ又はその他の適宜な減摩層から成っている、請求項７又は８記載のボールジョイント。
【請求項１０】
ボールジョイントハウジングが、ジョイントボールの挿入後に次のように、すなわちジョイントボールが大きな角度範囲特に２５０°〜３２０°の角度範囲にわたってボールジョイントハウジングによって取り囲まれるように、変形される、請求項７から９までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１１】
ボールジョイント用の軸受シェル（５，６）を製造する方法であって、第１の方法ステップにおいてジョイントボール（３）をキャビティ（４）内に挿入する形式の方法において、次の方法ステップにおいて、第１のポリマ材料（５）をキャビティ内に射出し、さらに続く方法ステップにおいて第２のポリマ材料（６）を第１のポリマ材料内に射出することを特徴とする、ボールジョイント用の軸受シェルを製造する方法。
【請求項１２】
最初に射出されるポリマ（５）が周壁成分として働き、次に射出されるポリマ（６）がコア成分として働き、この際に周壁成分とコア成分との容量配分が任意に調節可能であり、特に周壁成分の容量がコア成分の容量よりも僅かであり、その結果特に周壁が壁薄に形成されている、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
キャビティ（４）が少なくとも部分的に又は完全にボールジョイントハウジング（１）によって形成されている、請求項１１又は１２記載の方法。
【請求項１４】
ボールピン（２）及び／又はボールジョイントハウジング（１）が、軸受シェル（５，６）用の材料の射出前及び／又は射出中及び／又は射出動作後に、加熱される、つまり所定の温度に調整される、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１、請求項７もしくは請求項１１の上位概念部に記載された形式の、特に自動車において使用されるボールジョイント用の軸受シェル、ボールジョイント並びに軸受シェルを製造する方法に関する。
【０００２】
ボールジョイント用の軸受シェルを製造する方法は、ドイツ連邦共和国特許第４１０８２１９号明細書に基づいて公知である。ドイツ連邦共和国特許第４１０８２１９号明細書に開示された２成分から成る軸受シェルの製造方法では、まず初めに滑り層がジョイントボールに設けられる。さらに続く特にそのために適した作業段階において、前記滑り層の上に、ファイバメッシュから成る別の層が設けられる。その後で、このように２回被覆されたボールピンが取付け装置に挿入され、次いでこの取付け装置はボールジョイントのハウジング内に挿入される。２成分プラスチックが射出され、その結果２成分プラスチックは、ジョイントボールの表面に接触しているファイバメッシュをそれ自体の中に埋め込み、冷却後にこのコンビネーションで軸受シェルを形成する。この公知の方法ではプラスチックの射出前に、付加的に、シールベローズの隆起縁部をハウジングに前取付けすることが必要である。プラスチックの硬化後にボールジョイントは装置から外され、カバーによって閉鎖される。この方法の欠点としては、組立てが著しく面倒であり、これによって製造に時間とコストがかかり、しかもエラーが生じやすい、ということが挙げられる。またファイバメッシュを装着するために必要な別個の作業過程に起因して、さらに付加的なコストがかかる。
【０００３】
特に自動車において使用されるボールジョイント用の軸受シェルは、ドイツ連邦共和国実用新案第２９６１７２７６号明細書に基づいて公知である。このドイツ連邦共和国実用新案第２９６１７２７６号明細書には、１成分方法で射出被覆されたボールジョイントが開示されており、このボールジョイントでは、軸受シェルはプラスチックから射出技術的に生ぜしめられる。この構造形式に基づいて実地においては次のような問題が発生する。すなわち、比較的有利なプラスチックの使用時に該プラスチックは、強化されていない場合には減摩性の点では適しているが、十分な強度を有していないということになり、また繊維強化されている場合には十分な強度しか有していないということになる。後者の場合にはプラスチックは良好な減摩特性を犠牲にすることになる。良好な機械的な材料特性と同時に良好な減摩特性とを併せ持った材料によって、２つの要求を満たすことはできるが、しかしながらこのような材料は極めて高価である。
【０００４】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式のボールジョイント軸受シェルを改良して、良好な機械的な材料特性と減摩性の材料特性とを有し、しかも材料コストが安価である軸受シェルを提供することである。本発明の別の課題は、本発明による軸受シェルの製造方法を提供することである。
【０００５】
これらの課題は、請求項１の特徴部に記載の軸受シェルと、請求項１１の特徴部に記載の方法とによって解決された。
【０００６】
本発明による軸受シェルは、２つの成分、つまり周壁成分とコア成分とを有しており、この場合周壁成分は、軸受シェルの減摩特性（摩擦及び摩耗に関する特性）を規定し、コア成分は、周壁成分の内部に位置していて、例えば軸受シェルのクリープ特性、強度、粘性等の機械的な特性を規定する。周面は有利には次のように、すなわち該周面がジョイントボールのためと同時にボールジョイントハウジングにおいて、高価な減摩特性を有する外側摩擦層を形成するように、構成されている。周壁成分の内部は有利には安価なコア成分によって満たされている。このようにして材料コストが節減されるのみならず、外側摩擦層における小さな摩擦に基づいて、ボールジョイントの耐用寿命を延ばすことができ、しかもこの際に機械的な材料特性の損失を甘受する必要がない。別個の作業ステップにおいて先行する付加的な被覆作業、つまりフッ素含有プラスチック、滑りラッカ及び／又はその他の適宜な減摩層によるボールピンの被覆作業によって、軸受シェルの減摩特性を著しく高めること、ひいては耐用寿命をさらに延ばすことが可能である。
【０００７】
有利には軸受シェルにはその上側領域に、外方に向けられた環状のカラーが一体成形されていて、この環状のカラーは、ボールジョイントハウジングと一緒に環状溝を形成している。このような構成によって、シールベローズの取付けが著しく簡単化される。それというのは、シールベローズはこれによって、任意の時点に取り付けることができるからである。
【０００８】
本発明による軸受シェルの製造方法では、まず初めにボールジョイントハウジング内にジョイントボールが挿入される。装着された少なくとも２部分から成る型と一緒に、ジョイントボール及びジョイントハウジングはキャビティを形成し、このキャビティ内には、まず初めに第１のプラスチックが射出されて、キャビティが部分的に満たされる。この第１のプラスチックの中に次いで第２のプラスチックが射出され、これによってキャビティは完全に満たされる。このコインジェクション・プロセス（サンドイッチ・射出成形）によって、かつ両プラスチックの流動特性（吹き出し流）に基づいて、第１のプラスチックはキャビティの挿入部材を覆って流れ、そして軸受シェルの周壁成分を形成し、これに対して第２のプラスチックはコア成分を形成する。これによって冷却過程の後では、コアと該コアを取り囲む周壁とを備えていて良好な減摩特性と機械特性とを併せ持つ軸受シェルが生ぜしめられる。さらに続く組立てステップは原則的に不要である。組立てに要する手間は本発明による方法では僅かであり、これによりプロセス時間も短くなる。
【０００９】
安価なコア成分は、特にキャビティを完全に満たすために働き、この際に周壁成分はキャビティの壁に押し付けられる。例えば繊維強化材のような添加材によって射出形成プロセス中におけるプラスチックの収縮は減じられ、冷却時によって惹起される体積の変化も僅かになる。付加的に、強化もしくは補強されたコア成分は膨張剤を添加されていてもよく、このようにすると、凹部、収縮窩又は歪みのない均一な収縮を達成することができる。
【００１０】
冷却過程中におけるプラスチックの体積縮小を付加的に補償するために、ボールピン及び／又はボールジョイントハウジングが、軸受シェル用の材料の射出前及び／又は射出中及び／又は射出動作後に、ヒータによって加熱されると、もしくは冷却されると、有利である。繊維強化剤を使用するための取扱いは、歪みが減じられるもしくは回避されることによって、簡単化される。
【００１１】
以下においては、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１２】
図１は、キャビティを部分的に満たされたボールジョイントを示す図であり、
図２は、キャビティが完全に満たされた状態における、図１に示されたボールジョイントを示す図であり、
図３は、平らな端面を備えたボールジョイントを製造する方法を示す図であり、
図４は、図３に示されたボールジョイントをＡ−Ａ線に沿って断面した図であり、
図５は、機械的な変形によってボールジョイントハウジングを形成する方法を示す図である。
【００１３】
図１には、ボールジョイントが横断面図で示されている。前製造されたボールジョイントハウジング１は、図示されていない射出成形型に挿入される。良好に適した減摩性（tribologisch）の摩擦層によって被覆されていてもよいボールピン２は、ボールジョイントハウジング１内において次のように、すなわちボールピン２の端部に成形されたジョイントボール３がハウジングに接触しないように、位置決めされる。ボールピン２及びジョイントボール３並びにハウジング１は、分割された工具１０によってシールされ、一緒にキャビティを形成する。このようにして発生したキャビティ４は、第１の成分５によって部分的に満たされる。第２の成分６を補充することによって、キャビティ４は完全に満たされる（図２）。プラスチックの吹き出し流（Quellfluss）のために、第１の成分５は周壁成分として挿入部材の周りを流れ、第２の成分６はコア成分として、周壁成分の内部に形成される中空室を満たす。プラスチックの冷却後に、周壁成分とコア成分とから成る支承シェル５，６が生ぜしめられる。
【００１４】
コア成分用の材料としては、有利な機械的な特性を備えたすべての熱可塑性材料が挙げられる。この場合強化材は例えば繊維、雲母、鉱物又は球例えばガラス球（高い耐圧性）から成っている。
【００１５】
周壁成分は有利には、強化されていない熱可塑性材料、特に適宜な減摩性の添加剤を備えた熱可塑性材料から成っている。有利なプラスチックとしてはポリアミド（ＰＡ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）及びポリスルフォンが挙げられる。適宜な減摩性の添加剤としては、フッ素含有プラスチック、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ-共重合体（ＰＦＡ）、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）、グラファイト、シリコーン油、その他の摩擦減摩剤又はワックスが挙げられる。
【００１６】
熱硬化性樹脂の使用も同様に可能である。周壁成分とコア成分とは同じプラスチックから成っていてもよく、この場合には相応な変更だけによって相違を有することができ、例えばＰＡ６.６（非強化）を周壁成分として使用し、ＰＡ６.６（ＧＦ６０）をコア成分として使用することができる。
【００１７】
ボールピンの最適な被覆のためには、すべてのフッ素含有プラスチック、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ-共重合体（ＰＦＡ）、ペルフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）又はポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などを使用することができる。
【００１８】
キャビティの適宜な形状によって、軸受シェルには上側領域に、外方に向かって張り出した環状のカラーが一体形成されており、このカラーはボールジョイントハウジング１と一緒に、成形後に環状溝９を形成し、この環状溝９は、シールベローズを固定できるようにするために働く。
【００１９】
図３には択一的に、平らに成形された極８を備えたジョイントボール３のための軸受シェルを製造する方法が示されており、この場合極８はしばしば、ジョイントボール３の回転式の製造時に、原材料からの最終的な切離し（Abstechen）によって生ぜしめられる。ジョイントボールの平らに成形された極にもかかわらず付加的な摩耗のない軽い可動性を保証するために、制御ポンチ７がジョイントボール３の平らに成形された極に押し付けられる。次いで本発明のようにキャビティを充てんすると、平らに成形された脚の領域は、もはや一緒に射出されず、これにより可動性が得られる。スプルのポジションは単に例示されているに過ぎず、図示の例の代わりに、射出成形において公知の別のスプルポジションを選択することも可能である。
【００２０】
図４には、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図が示されている。軸受シェルの回動を防止するための形状結合式の結合部の形成を目的として、キャビティを一緒に形成するボールジョイントハウジング１の内壁には、凹設肩部１１が設けられており、この凹設肩部１１には射出されたプラスチックが進入し、これによってプラスチックの硬化後には、回動を防止する形状結合式の結合部が生ぜしめられる。
【００２１】
ボールジョイントの運転中に生じる高い負荷に基づいて、軸受シェルがジョイントボールの上側領域において付加的にボールジョイントハウジングの材料によって支持されており、かつジョイントからのボールジョイントピンもしくはジョイントボールの滑り落ちのおそれが減じられていると、有利である。ジョイントボールのこのようなアンダカット部を得るために、図５ではジョイントピンに、例えばスリーブの形のボールジョイントハウジングが被せられ、このスリーブ状のボールジョイントハウジングはジョイントボールの上側領域をほぼ完全に覆っていて、組立てのために下方に向かって開放して形成されている。射出成形型内において又は先行するステップにおいて行うことができる機械的な変形によって、スリーブ状のボールジョイントハウジングの下側部分は、力Ｆによって押し縮められ、この押し縮め動作は、生じる開口が、次いで行われる射出成形プロセスのために必要な大きさになるまで、続けられる。択一的にボールジョイントハウジングがジョイントボールの上側領域において、開放しているように構成されていてもよく、この場合においてもボールジョイントハウジングはジョイントボールの導入後に、射出成形型自体によって又は先行するステップによってもたらされ得る力Ｆを用いて、押し縮めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】キャビティを部分的に満たされたボールジョイントを示す図である。
【図２】キャビティが完全に満たされた状態における、図１に示されたボールジョイントを示す図である。
【図３】平らな端面を備えたボールジョイントを製造する方法を示す図である。
【図４】図３に示されたボールジョイントをＡ−Ａ線に沿って断面した図である。
【図５】機械的な変形によってボールジョイントハウジングを形成する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ボールジョイントハウジング、  ２  ボールピン、  ３  ジョイントボール、  ４  キャビティ、  ５，６  成分（支承シェル）、  ７  成形ポンチ、  ８  ジョイントボールの平らに成形された極、  ９  環状溝、  １０  ２部分から成る工具、  １１  回動防止のための凹設肩部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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