專利名稱：球頭銷和球頭節的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的鋼制的球頭銷以及一種根據 權利要求2的前序部分所述的球頭節。
背景技術：
在處于靜態初始載荷下的支承鉸接件中、例如在機動車的底盤區域中，鉸接件的 摩擦系統在確定的狀態(例如與僅為最小的鉸接件運動相關的靜止時間或高速公路行駛) 下承受特別高的載荷，這樣可能導致鉸接件的提早磨損或失效。與此相關的是，位于球頭節 中的潤滑劑在這種狀態下(由于與極小的鉸接件運動總是伴隨很大的載荷)部分地從球頭 銷與軸承套之間的接觸區域中被擠出。由此，在球頭節中總是存在的在液體摩擦和固體摩 擦之間的混合摩擦更劇烈地朝向固體摩擦方向偏移，與此相應地，產生鉸接件磨損的不利 后果。在球頭節中另一公知的問題在于腐蝕，特別是在球頭銷的密封囊-密封區域中(在 濕氣侵入到球頭節中時)的腐蝕，以及在鉸接球和球形窩之間的軸承縫中的腐蝕。由此還 使軸承磨損增大，因而可能導致不利的縫隙形成和鉸接件失效。
由現有技術已知防腐蝕的球頭銷，同理還已知有具有防磨損表面的球頭銷或提高 了疲勞極限的球頭銷。在此，根據現有技術，疲勞極限以及磨損保護主要通過材料性能的與 調制處理或表面硬化處理相關的改善來實現，表面硬化表面硬化處理特別指的是在球頭銷 表面上的處理。
抵抗在密封囊-密封區域中的或在鉸接球與球形窩之間的接觸區域中的腐蝕的 公知方法是采用經滲氮處理并隨后經氧化處理的球頭銷。根據已有的認識，球頭銷的滲氮 處理在此直接用于防腐保護，而最終的氧化處理封閉滲氮過程中產生的孔隙，因而再次使 耐腐蝕壽命提高。由此根據已有的認識，在滲氮處理之后進行的氧化處理僅改善了由鋼制 成的(若非如此則還要進行光亮化)球頭銷的耐腐蝕性能。
在由現有技術公開的處理方法中，滲氮處理和表面硬化處理是相互排斥的。因為 要么是表面硬化處理由于滲氮處理所需的較高過程溫度而被破壞或衰退；要么反之，由于 表面硬化過程又使在先的滲氮處理進而防腐保護受到干擾。在此出現的問題是，針對較高 的疲勞極限或較高的支承載荷以及磨損保護所需的球頭銷的表面硬化處理典型地應在銷 的這樣的表面區域上進行，而且滲氮處理也應該保護此表面區域，即，主要是在球頭銷的鉸 接球的區域中和必要時在密封囊-密封區域中。
因此綜上可知，現有技術的問題是根據現有技術已知的教導，迄今為止，一方面 對于防腐保護十分需要的球頭銷的滲氮處理和另一方面對于較高使用壽命和磨損保護所 需的表面硬化處理在一個球頭銷中仍然相互排斥。發明內容
本發明的目的在于，提供一種球頭銷或一種球頭節，特別在具有靜態初始載荷的 運行狀態下以及在微運動條件下、或者在具有較高的運行載荷的條件下，該球頭銷或球頭節能夠具有較高的疲勞強度、良好的磨損保護以及由此實現較長的使用壽命。由此，在球頭 銷的局部區域、如密封區域中減少的防腐蝕保護因有利于磨損保護而被接受，或者該降低 的防腐蝕保護可以通過其它技術方案、諸如額外的用于防腐蝕保護的滑環而得到補償。而 且，特別能夠消除迄今為止現有技術中存在的一方面表面硬化處理與另一方面滲氮/氧化 處理之間的相互排斥，從而即使在表面硬化處理的銷上也完全能夠實現改善的磨損保護。
本發明的目的通過具有權利要求1的特征的球頭銷，以及通過具有權利要求2的 特征的球頭節來實現。
在從屬權利要求中描述了有利的實施方案。
本發明的球頭銷由鋼制成，該球頭銷至少在鉸接球與軸承套的軸承接觸區域上不 具有滲氮層，并且該球頭銷在高靜態初始載荷和/或微運動以及高運行載荷的情況下使 用，即，在具有較小的鉸接件運動或鉸接件運動停止時或在鉸接件縫中至少暫時固體摩擦 占主導的情況下使用。
球頭銷或球頭節的特征在于，球頭銷的表面至少在鉸接球的軸承接觸區域上設置 有氧化層，其中，該氧化層形成用于球頭銷亦或是球頭節的磨損保護層。
在此，本發明的背景在于申請人的這樣的認知，由該認知使鉸接球的僅設有氧化 層，因此(有別于現有技術所常見的且要求的)不具有滲氮層的軸承接觸區域不僅實現了 具有有利的防腐蝕保護性能，而且此外還實現了對于球頭節的顯著改善的耐磨損性能。該 原理特別適用于開始所述的固體摩擦占主導的條件下的球頭節，即例如在較長的靜止時間 于承載狀態下，或者在運行時間中，在該運行時間中主要產生鉸接件的微運動。
換句話說，這意味著，通過申請人的認知，能夠省去特別地對鉸接球的滲氮處理 (用于改善軸承件的耐磨損性能)，這是因為，通過對表面區域的氧化處理已經能夠以所需 的有利方式使球頭節的耐磨損性能得到改善。
由此，通過本發明可以使球頭銷以所希望的性能設計用于磨損保護、特別是在固 體摩擦占主導的情況下，而在此不需要進行耗費工本的且昂貴的滲氮處理。此外，根據本發 明，通過省去滲氮處理(同時采用氧化處理來實現對于光亮化的銷的磨損保護)，也不會如 在現有技術中最基本的狀況那樣對受到磨損保護的球頭銷的可能具有的表面硬化層更長 地造成損害。話句話說，通過本發明使疲勞強度以及磨損保護的優化在一個球頭銷中不再 相互排斥。
因此，本發明提供了耐磨損的具有基礎的防腐蝕保護的球頭銷，而且在該球頭銷 中不再有磨損保護和可能的表面硬化層之間的相互排斥。
由本發明的一個優選實施方案可知，鉸接球與軸承套的軸承接觸區域以及球頭銷 的整個表面都不具有滲氮層。在此優選球頭銷的整個表面具有氧化層。
以這種方式實現了這樣高質量的球頭銷，該球頭銷具有用于滿足由高疲勞極限、 高耐磨損性能以及良好防腐蝕保護構成的多方面要求的有利的特征組合，該特征組合除了 完全省去滲氮層或滲氮處理之外，還能夠顯著降低成本需求。因為(有別于滲氮處理的) 氧化處理與其它表面處理、特別是表面硬化處理不相互排斥，所以可以對整個球頭銷進行 氧化，這樣通過簡單的工藝實施既能夠節省其它的成本，又能夠使整個銷受到防腐蝕保護。
在省去滲氮處理的基礎上，根據本發明的一個特別優選實施方案，球頭銷的特征 還在于具有表面硬化層。在此，與現有技術相反，根據本發明，一方面對于(借助于表面硬化層實現的)較大的表面硬度或疲勞強度的需求、以及另一方面在缺少潤滑情況下(借助 于氧化層實現的)較高的耐磨損性能或適用性之間不再相互排斥。
因此以這種方式，對于球頭銷的硬度/疲勞強度和防腐蝕保護以及耐磨損性能的 有分歧(現有技術中相互排斥)的要求可以通過氧化層(磨損保護和防腐蝕保護)和表面 硬化層(疲勞強度)的結合來滿足。
有別于現有技術，特別地在此也可以使經表面硬化處理進而特別運行持久以及耐 疲勞的球頭銷具有額外的磨損保護，由此適合用于固體摩擦占主導的情況(在靜止時間或 微運動的情況下)；而根據現有技術的教導，迄今為止，這一技術方案由于表面硬化和滲氮 處理的相互排斥、以及由于氧化處理適合作為磨損保護的至今未知的優點而仍被排除在 外。
同時，這樣設計的防止磨損、高強度的球頭銷通過省去(耗費工本的工藝實施和 相對較長的過程時間的)滲氮處理能夠降低了制造成本，而氧化過程則需要顯著較短的過 程時間，并由此可以具有明顯的成本優勢。
在此，表面硬化處理可以延伸經由整個球頭銷。而根據本發明的又一優選實施方 案，球頭銷的表面硬化層僅延伸經由球頭銷表面的局部區域，優選經由頸部區域、密封區域 以及至少部分經由球頭銷的桿部區域。
由此以這種方式，能夠特別使球頭銷的對于表面硬度或疲勞強度具有突出要求的 區域具有表面硬化層。這一方案例如適用于特別具有高載荷(基于交變彎曲)的頸部區域 以及球形桿的局部區域。
此外，根據本發明的又一優選實施方案，球頭銷可以至少局部經拋光處理和/或 經調質處理。在此，拋光過程可以在可能存在的表面硬化處理之前、但也可以在表面硬化處 理之后可選地進行；后者特別針對在經表面硬化處理的區域中對于尺寸精確性、表面質量 和/或強度的要求特別高的情況。在此，經拋光的區域可以特別地包括球頭銷的整個鉸接 球以及頸部區域和密封區域。


接下來，結合僅示出一個實施例的附圖對本發明進行詳細說明。該唯一的附圖在 此示出了
根據本發明的球頭銷的側視圖。
具體實施方式
由圖可以了解到，球頭銷具有鉸接球1、桿部區域2、頸部區域3、密封區域4(用于 與密封囊貼靠)以及螺紋區域5。
在此,所示的球頭銷的實施例還在該球頭銷的整個長度上或者說在表面7上具有 氧化層。該氧化層一方面改善了防腐蝕保護，并且根據申請人的新發現，另一方面特別還提 高了在鉸接球I與球頭節的球形窩(未示出)之間的軸承接觸區域6中的耐磨損性能。由 此，所示的球頭銷特別適用于在靜態初始載荷較高的情況下，和/或具有微運動的工作時 間，其中在球頭銷和球形窩之間固體摩擦占主導地位。
此外，所示的球頭銷在區域9(即用點劃線示出)中設有表面硬化層。在該區域上出現最大機械載荷，通過該表面硬化層、考慮到球頭銷的疲勞極限的提高而額外計算該最大機械載荷。
最后，所示的球頭銷的實施例具有拋光區域10。通過球頭銷在區域10的拋光，既進一步提高了耐腐蝕性、又提高了耐磨損性能和疲勞強度。
因此，根據本發明，使球頭銷能夠在各個具有特殊要求的區段或表面區域上具有各自所需的性能，由此在表面處理或實現所需外形的過程中不會產生功能上的沖突或(如現有技術那樣)相互之間的排斥。
附圖標記說明
I鉸接球
2桿部區域
3頸部區域
4密封區域
5螺紋區域
6軸承接觸區域
7氧化區域
8硬化區
9拋光區域
權利要求
1.一種鋼制的球頭銷，其具有鉸接球(I)，所述球頭銷用于具有軸承套的球頭節，所述球頭銷在高靜態初始載荷或高運行載荷的情況下使用，其中，所述球頭銷的表面至少在所述鉸接球與軸承套的軸承接觸區域(6)上不具有滲氮層，其特征在于，所述球頭銷的表面至少在所述鉸接球(I)的軸承接觸區域(6)上具有用作磨損保護的氧化層。
2.一種在高靜態初始載荷的情況下使用的球頭節，所述球頭節具有軸承套和鋼制的球頭銷，所述球頭銷具有鉸接球(I)，其中，所述球頭銷的表面至少在所述鉸接球(I)與軸承套的軸承接觸區域(6)上不具有滲氮層，其特征在于，所述球頭銷的表面至少在所述鉸接球(I)的軸承接觸區域(6)上具有用作磨損保護的氧化層。
3.按照權利要求1所述的球頭銷或按照權利要求2所述的球頭節，其特征在于，所述球頭銷的整個表面(7)不具有滲氮層。
4.按照權利要求1至3中任意一項所述的球頭銷或球頭節，其特征在于，所述球頭銷的整個表面(7)具有氧化層。
5.按照權利要求1至4中任意一項所述的球頭銷或球頭節，其特征在于，所述球頭銷具有表面硬化層(8)。
6.按照權利要求5所述的球頭銷或球頭節，其特征在于，所述球頭銷的表面硬化層(8) 僅包圍所述球頭銷表面的局部區域。
7.按照權利要求6所述的球頭銷或球頭節，其特征在于，所述球頭銷的表面硬化層(8)的區域延伸經由頸部區域(3)、密封區域(4)以及至少部分經由所述球頭銷的桿部區域 ⑵。
8.按照權利要求1至7中任意一項所述的球頭銷或球頭節，其特征在于，所述球頭銷的表面至少局部經拋光處理(9)。
9.按照權利要求1至8中任意一項所述的球頭銷或球頭節，其特征在于，所述球頭銷至少局部經調質處理。
全文摘要
本發明涉及一種具有球頭銷的球頭節和一種鋼制的具有鉸接球(1)的球頭銷。球頭節或球頭銷特別適用于在固體摩擦占主導的情況下、如在高靜態初始載荷或高運行載荷和輕微鉸接件運動的情況下使用，球頭銷至少在鉸接球與軸承套的軸承接觸區域上不具有滲氮層。球頭節和球頭銷的特征是，球頭銷表面至少在鉸接球的軸承接觸區域具有用作磨損保護的氧化層。本發明實現了可低成本制成的球頭銷，其具有由高耐磨損性能、基礎防腐蝕保護及高疲勞極限構成的有利的特征組合。由此克服了現有技術中提高球頭銷的疲勞強度、例如通過表面硬化處理和改善磨損保護、例如通過滲氮/氧化處理之間的排斥。
文檔編號C23C8/04GK102996619SQ20121016723
公開日2013年3月27日 申請日期2012年5月24日 優先權日2011年9月19日
發明者K·帕佩 申請人:Zf腓特烈斯哈芬股份公司