球头销和球头节制造技术

本发明专利技术涉及一种具有球头销的球头节和一种钢制的具有铰接球(1)的球头销。球头节或球头销特别适用于在固体摩擦占主导的情况下、如在高静态初始载荷或高运行载荷和轻微铰接件运动的情况下使用，并且球头销至少在其表面的一个局部区域具有用于提高疲劳强度的表面硬化层(9)。球头节和球头销的特征在于，球头销表面的至少一个不具有表面硬化层的局部区域具有用作磨损保护的渗氮层(6)。本发明专利技术提供一种球头销，其实现了高疲劳强度、良好的防腐保护以及高耐磨损性能的有利的特征结合。在球头节方面，迄今为止已知仅用作防腐保护的渗氮层通过磨损保护而开发出了新的作用领域。由此还克服了现有技术中球头销的表面硬化处理和渗氮处理之间的排斥。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的钢制的球头销以及一种根据 权利要求2的前序部分所述的球头节。
技术介绍
在处于静态初始载荷下的支承铰接件中，例如在机动车的底盘区域中，铰接件的 摩擦系统在确定的状态(例如与仅为最小的铰接件运动相关的静止时间或高速公路行驶) 下承受特别高的载荷，这样可能导致铰接件的提早磨损或失效。与此相关的是，位于球头节 中的润滑剂在这种状态下(由于与极小的铰接件运动总是伴随很大的载荷)部分地从球头 销与轴承套之间的接触区域中被挤出。由此，在球头节中总是存在的在液体摩擦和固体摩 擦之间的混合摩擦更剧烈地朝向固体摩擦偏移，与此相应地，产生铰接件磨损的不利后果。 在球头节中另一公知的问题在于腐蚀，特别是在球头销的密封囊-密封区域中(在湿气侵 入到球头节中时)的腐蚀，以及在铰接球和球形窝之间的轴承缝中的腐蚀。由此还使轴承 磨损增大，因而可能导致不利的缝隙形成和铰接件失效。由现有技术已知防腐蚀的球头销，同理还已知有具有防磨损表面的球头销或提高 了疲劳强度的球头销。在此，根据现有技术，疲劳强度以及磨损保护主要通过材料性能的与 调制处理或表面硬化处理相关的改善来实现，表面硬化处理特别指的是在球头销表面上的处理。抵抗在密封囊-密封区域中的或在铰接球与球形窝之间的接触区域中的腐蚀的 公知方法是采用经渗氮处理并随后经氧化处理的球头销。根据已有的认识，球头销的渗氮 处理在此直接用于防腐保护，而最终的氧化处理封闭渗氮过程中产生的孔隙，由此再次使 耐腐蚀寿命提高。由此根据已有的认识，在渗氮处理之后进行的氧化处理仅改善了由钢制 成的(若非如此则还要进行光亮化)球头销的耐腐蚀性能。在由现有技术公开的处理方法中，渗氮处理和表面硬化处理是相互排斥的。因为 要么是表面硬化处理由于渗氮处理所需的较高过程温度而被破坏或退化；要么反之，由于 表面硬化过程又使在先的渗氮处理进而防腐保护受到干扰。在此出现的问题是，针对较高 的疲劳强度或较高的支承载荷以及磨损保护所需的球头销的表面硬化处理典型地应在销 的这样的表面区域上进行，而且渗氮处理也应该保护此表面区域，即，主要是在球头销的铰 接球的区域中和必要时在密封囊-密封区域中。因此综上可知，现有技术的问题是根据现有技术已知的教导，迄今为止，一方面 对于防腐保护十分需要的球头销的渗氮处理和另一方面对于较高使用寿命和磨损保护所 需的表面硬化处理在一个球头销中仍然相互排斥。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种球头销或一种球头节，特别在具有静态初始载荷的 运行状态下以及在微运动条件下、或者在具有较高的运行载荷的条件下，该球头销或球头节能够具有较高的疲劳强度、良好的磨损保护以及由此实现较长的使用寿命。由此，在球头 销的局部区域、如密封区域中减少的防腐蚀保护因有利于磨损保护而被接受，或者该降低 的防腐蚀保护可以通过其它技术方案、诸如额外的用于防腐蚀保护的滑环而得到补偿。而 且，特别能够消除迄今为止现有技术中存在的一方面表面硬化处理与另一方面渗氮/氧化 处理之间的相互排斥，从而即使在表面硬化处理的销上也完全能够实现改善的磨损保护。本专利技术的目的通过具有权利要求1的特征的球头销，以及通过具有权利要求2的 特征的球头节来实现。在从属权利要求中描述了有利的实施方案。本专利技术的球头销由钢制成，该球头销在其表面的至少一个局部区域上具有表面硬 化层(特别用于提高使用强度和疲劳强度)，并且该球头销在高静态初始载荷和/或微运动 以及高运行载荷的情况下使用，即，在具有较小的铰接件运动或铰接件运动停止时或在铰 接件缝中至少暂时固体摩擦占主导的情况下使用。球头销或球头节的特征在于，磨损保护通过球头销的渗氮层而形成。在此，渗氮层 设置在球头销的表面的局部区域上，其中，球头销的表面的设有渗氮层的局部区域同时不 具有表面硬化层。对于球头销的局部渗氮处理，除了气体氮之外，还适于采用等离子渗氮处 理或等离子氮碳共渗处理。在此，本专利技术的背景在于申请人的这样的认知，由该认知使球头销的表面上的渗 氮层不仅(如现有技术已知的那样)改善球头销或球头节的防腐蚀性能，而且还由此实现 显著改善的轴承件的耐磨损性能。该原理特别适用于开始所述的具有高静态初始载荷或高运行载荷的边界条件，例 如在球头节的较长的静止时间之后、在承载状态下、或者在运行时间中，在该运行过程中主 要仅产生微运动并由此在铰接件中产生占主导的固体摩擦。申请人认识到，对于球头销的硬度/疲劳强度和防腐蚀保护以及耐磨损性能的有 分歧(现有技术中相互排斥)的要求可以这样来实现使渗氮处理(在固体摩擦占主导的 情况下的防腐蚀保护、磨损保护)和表面硬化处理(强度、疲劳强度、磨损保护)如此局部 地设置在球头销上，即，一方面最优地满足开始所述的对于这种类型的球头节的要求，而另 一方面避免了迄今为止存在的表面硬化处理与渗氮处理的相互排斥。换句话说，这意味着通过本专利技术使球头销的渗氮处理(现有技术已知的常用于改 善球头节的耐腐蚀性能)此时能够用于限定性地改善球头节上的磨损性能，为此使球头销 表面的至少一个(未经表面硬化处理的)局部区域设有渗氮层，在该渗氮层中实现了新的 用作磨损保护的功能。在此，还可以使经表面硬化处理进而特别运行持久以及耐疲劳的球头销具有额外 的防腐蚀保护和磨损保护，由此根据期望适合用于固体摩擦占主导的情况下(在静止时间 或微运动的情况下)；而根据现有技术的教导，迄今为止，这一技术方案由于表面硬化和渗 氮处理的相互排斥、以及由于渗氮处理在球头节中作为磨损保护的未知的优点而仍被排除 在外。对于这种使用目的，表面硬化处理和渗氮处理不再相互排斥，因为表面硬化处理 和渗氮处理通过本专利技术设置在球头销的不同区域中；一方面，表面硬化层例如设置在球头 销的于交变弯曲性能方面承受特别高载荷的颈部区域和杆部区域，而另一方面，渗氮层设置在球头销的铰接球和轴承套之间的于磨损方面承受特别高载荷的轴承接触区域。因此，本专利技术提供一种经表面硬化处理的销，该销具有较高的疲劳强度、同时还具 有较高的磨损保护。本专利技术的优选实施方案规定，球头销至少在其表面的一个局部区域上还具有氧化 层，特别为铁氧化层。氧化层优选至少包括球头销的经渗氮处理的表面局部区域，该氧化层 在此用于渗氮层在防腐蚀保护和稳定性方面的额外的稳定，而且进一步改善与渗氮层相关 的磨损保护。在此，首先与球头销的表面的哪些局部区域包括表面硬化层、哪些(其它)表面局 部区域设有渗氮层无关地，本专利技术都能实现，只要不同表面处理的区域满足此区域中的不 同表面要求就可以。根据本专利技术的一个优选实施方案，球头销的不具有表面硬化层但设有渗氮层的表 面局部区域位于铰接球上、更确切地说设置在铰接球与轴承套的轴承接触区域中。以这种 方式，可以使铰接球与轴承套之间的在磨损方面承受高载荷的轴承接触区域(特别是在固 体摩擦占主导的较高的静态初始载荷或微运动的情况下)通过渗氮层获得磨损保护和防 腐蚀保护的涂层。同时，球头销的其余表面能够一如既往地(可以局部地)设有表面硬化 层，从而同时提高了球头销的疲劳强度。根据本专利技术的又一优选实施方案，铰接球在一个从球顶延伸经过赤道的局部区域 上具有渗氮层并且在必要时具有氧化层。而在此，铰接球的其余表面区域不具有渗氮层。在 此优选的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢制的球头销，其具有铰接球(1)，所述球头销用于具有轴承套的球头节，所述球头销在高静态初始载荷或高运行载荷的情况下使用，其中，所述球头销的表面的至少一个局部区域具有用于提高疲劳强度的表面硬化层(9)，其特征在于，所述球头销的表面的至少一个不具有表面硬化层的局部区域具有用作磨损保护的渗氮层(6)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·阿达姆克兹克，W·克莱纳，K·帕佩，W·奥伊勒里希，M·雷希泰恩，T·维格曼，M·海德曼，J·克鲁塞，J·塔博尔，R·雅尔佩，U·舍夫兹克，
申请(专利权)人：ZF腓特烈斯哈芬股份公司，
类型：发明
国别省市：