DE10156987A1

DE10156987A1 - Verbindungselement

Info

Publication number: DE10156987A1
Application number: DE10156987A
Authority: DE
Inventors: David Alonso Gras; Contero Juan M Dona
Original assignee: Fico Cables SA
Current assignee: Fico Cables SA
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2003-06-05
Also published as: CN1276195C; JP2005509817A; DE60209140D1; US7396183B2; EP1448902B1; CN1589375A; BR0214348A; WO2003044377A1; DE60209140T2; ES2256566T3; EP1448902A1; US20050175398A1; AU2002346843A1; ATE317502T1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement 40, 60 zur lösbaren Verbindung eines ersten Bauteils 10 mit einem zweiten Bauteil 20, vorzugsweise zum lösbaren Verbinden eines Stellglieds mit einem Pedal eines Kraftfahrzeugs, wobei durch das Verbindungselement Kräfte parallel zur Montagerichtung übertragen werden. Das Verbindungselement 40, 60 wird durch ein mit dem zweiten Bauteil 20 verbundenes Anschlussmittel 40 und einen ein Befestigungsende 30 des ersten Bauteils 10 aufnehmenden Schlitten 60 gebildet, der sich in seiner Befestigungsposition im Anschlussmittel 40 verriegelt. Das Anschlussmittel 40 ist bevorzugt einteilig als Gehäuse 40 ausgebildet, wobei der mit dem Stellglied 10 verbundene Schlitten 60 im verriegelten Zustand mit dem Gehäuse 40 durch ein Werkzeug lösbar verbunden ist.

Description

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur lösbaren Verbindung eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, wie beispielsweise eines Stellglieds mit einem Betätigungsglied. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbindungselement zum lösbaren Verbinden eines Betätigungsgestänges mit einem Pedal eines Kraftfahrzeugs.

2. Stand der Technik

In vielen Bereichen der Mechanik stellt sich das Problem, zwei Bauteile beweglich und lösbar miteinander mittels eines geeigneten Verbindungselements zu verbinden. Ein derartiger Bereich ist der Kraftfahrzeugbau. Hier wird üblicherweise die auf das Brems- oder Kupplungspedal ausgeübte Kraft und das dadurch erzeugte Drehmoment über ein beweglich angebrachtes Gestänge oder Stellglied zum jeweiligen Brems- oder Kupplungssystem übertragen. Die Vorteile derartiger lösbarer Verbindungen sind, dass die Bewegungsrichtung der beiden verbundenen Bauteile umgelenkt werden kann, das übertragene Drehmomente und Kräfte über die Ausnutzung der Hebelgesetze verändert werden und dass der Aspekt der Sicherung berücksichtigt wird, indem bestimmte technische Elemente indirekt betätigt werden. Weitere Anwendungsbereiche, in denen lösbare Verbindungen zweier beweglicher Bauteile benötigt werden, sind der Flugzeugbau und allgemein der Maschinenbau.

Gerade beim Einsatz von Verbindungselementen im Bereich des Kraftfahrzeugbaus müssen folgende wesentliche Anforderungen erfüllt werden. Im Falle der Benutzung des Verbindungselements zur Verbindung eines Bremspedals mit dem Bremsgestänge, bei dem über die Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs erhebliche Wechselbelastungen von Druck- und Zugspannungen übertragen werden, ist eine stabile, verschleißfeste und dauerhafte Ausgestaltung notwendig. Die Stabilität wird einerseits durch sich ergänzende kraft- und formschlüssige Verbindungen und andererseits durch die Verwendung geeigneter Werkstoffe, wie zum Beispiel Kunststoffe mit Verstärkungselementen, realisiert.

Des weiteren ist es wünschenswert, dass die über das Verbindungselement hergestellte Verbindung mit geringem technischen und zeitlichen Aufwand verbindbar und wieder lösbar ist. Dies ist nur möglich, wenn sich das Verbindungselement aus Komponenten begrenzter konstruktiver Komplexität zusammensetzt. Bei Berücksichtigung der genannten Aspekte können sowohl die Herstellungskosten wie auch die späteren Montagekosten beim Ein- und Ausbau des Verbindungselements bzw. der Nutzung des Verbindungselements reduziert werden, wodurch ein wirtschaftliches und technisch nützliches Verbindungselement geschaffen wird.

Im Stand der Technik sind Verbindungselemente verschiedener Ausführungsformen bekannt, die sich durch eine gewisse mechanische Belastbarkeit auszeichnen, die die benötigte Montagekraft zur Herstellung der Verbindung um ein Vielfaches übersteigt.

Gemäß der Druckschrift DE 198 13 721 kann ein Verbindungselement beispielsweise folgende Anordnung aufweisen. Ein erstes Bauteil weist einen kugelförmigen Kopf auf, der durch einen komplementär zum kugelförmigen Kopf geformten kalottenartigen Schlitten eingefaßt wird. Beim Einsatz bzw. der Montage des kugelförmigen Kopfes in den Schlitten werden die Seitenflächen des Schlittens im Öffnungsbereich der Kalotte auseinandergedrückt und schließen sich wieder, nachdem der kugelförmige Kopf vollständig in den Schlitten eingeführt ist. Auf diese Weise entstehen eine kraftschlüssige und eine formschlüssige Verbindung zwischen kugelförmigem Kopf und Schlitten. Der Schlitten weist an seiner Außenseite zwei federnde Fortsätze auf, an deren dem Kugelkopf abgewandten Seiten schnapphakenförmige Vorsprünge vorhanden sind. Gleitet der Schlitten mit Kugelkopf zur Herstellung der endgültigen Verbindung in ein zweites Bauteil (Fassung), stellen die federnden Fortsätze mit den schnapphakenförmigen Vorsprüngen eine dauerhafte Verbindung und Verriegelung mit dem zweiten Bauteil her, indem sie dort einrasten. Das zweite Bauteil umfasst den Schlitten umfänglich und verhindert auf diese Weise das Aufbiegen des kalottenartigen Schlittens und ein Herausfallen des kugelförmigen Kopfes. Die Verbindung zwischen Schlitten und zweitem Bauteil wird durch einen geeignet ausgebildeten Aufnahmebereich im zweiten Bauteil erleichtert. Auf diese Weise wird eine Verbindung mit gleichzeitiger Verriegelung der Verbindung durch die Bewegung des Kugelkopfes in Richtung des kalottenartigen Schlittens hergestellt. Das Verbindungselement widersteht mechanischen Belastungen, die senkrecht zur Montagerichtung des Verbindungselements wirken, wobei diese mechanischen Lasten den mechanischen Montageaufwand weit übersteigen können.

Eine Weiterentwicklung der bis dahin bekannten und erläuterten Verbindungselemente liefert die Druckschrift DE 199 18 911. Bei diesem Verbindungselement sind die federnden Fortsätze mit den schnapphakenförmigen Vorsprüngen des Schlittens so ausgebildet, dass sie bei eingesetztem und verriegeltem Schlitten im zweiten Bauteil an einer Seite des zweiten Bauteils hervorstehen bzw. aus diesem herausragen. Dennoch kann ohne Benutzung zusätzlichen Werkzeugs der Schlitten durch Drücken der hervorstehenden Enden aufeinanderzu per Hand aus dem zweiten Bauteil gelöst werden. Es wird dadurch ein Verbindungselement bereitgestellt, welches sowohl per Hand zusammengesetzt wie auch gelöst werden kann und trotzdem erheblichen mechanischen Belastungen widersteht.

Außerdem bildet der Schlitten durch seinen kalottenartigen Aufnahmebereich für den kugelförmigen Kopf des ersten Bauteils und durch die federnden Fortsätze zum Einrasten im zweiten Bauteil Befestigungs- und Einrastmittel in einem Stück. Das Material des Schlittens ist elastisch verformbar, um die Funktion der federnden Fortsätze zu ermöglichen. Die elastische Verformbarkeit führt aber auch dazu, dass sich der Schlitten aufgrund der mechanischen Belastung verformt. Da die mechanische Belastung des Verbindungselements wie bei dem oben beschriebenen Stand der Technik senkrecht zur Montagerichtung wirkt, wird der Schlitten zwar verformt, was jedoch nicht zu einem Herauslösen des kugelförmigen Kopfes aus dem Schlitten und damit zum Versagen des Verbindungselements führt.

Zu beachten ist allerdings, dass bei den zuvor erläuterten, vorbekannten Verbindungselementen beim Gebrauch nur Kräfte senkrecht zur Montagerichtung auftreten. Genauer gesagt wirkt bei den vorbekannten Verbindungselementen die bestimmungsgemäße Last im wesentlichen senkrecht zur Montagerichtung des ersten Bauteils, das bei der Montage zusammen mit dem kalottenartigen Schlitten in das zweite Bauteil einfährt. Daher müssen und sind bei den vorbekannten Verbindungselementen die Haltekräfte in Montagerichtung nicht groß. Zudem ist die Konstruktion der vorbekannten Verbindungselemente für in Montagerichtung wirkende mechanische Lasten ungeeignet, weil die elastische Verformbarkeit des Schlittenmaterials zu einer raschen Abnutzung des Lagerbereichs und folglich zum Herauslösen des kugelförmigen Kopfes führen würde.

Schließlich stellen die schnapphakenförmigen Verriegelungselemente die lastabtragenden Bestandteile des Verbindungselements bei einer in Montagerichtung wirkenden mechanischen Belastung dar. Diese lastabtragenden Flächen sind jedoch zu klein ausgebildet, um einer dauerhaften Zug- oder Zug/Druck- Wechselbelastung zu widerstehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verbindungselement für zwei Bauteile zu schaffen, das mechanischen Belastungen parallel zur Montagerichtung dauerhaft widersteht. Das Verbindungselement soll dabei von einfacher Konstruktion sein und aus kostengünstigen Materialien bestehen.

Ein weiteres mit den vorbekannten Verbindungselementen zusammenhängendes und mit der vorliegenden Erfindung gelöstes Problem besteht darin, dass das Verbindungselement eine hohe Stabilität aufweist und trotzdem ohne Beeinträchtigung der Stabilität und Lebensdauer leicht lösbar sein soll.

3. Zusammenfassung der Erfindung

Die obigen Probleme werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1 und 9 gelöst.

Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbindungselement zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, umfassend ein mit dem zweiten Bauteil verbundenes Anschlussmittel, einen in dem Anschlussmittel angeordneten Schlitten, der von einer Montageposition in eine Befestigungsposition verschiebbar ist, wobei der Schlitten derart ausgebildet ist, dass er ein Befestigungsende des ersten Bauteils aufnehmen kann und mit dem Befestigungsende in die Befestigungsposition verschoben das Befestigungsende mit Hilfe eines hebelartigen Klappmechanismus beweglich und lösbar verriegelt.

Das erfindungsgemäße Verbindungselement ist zweiteilig ausgebildet, wobei erfindungsgemäß bevorzugt ein Anschlussmittel in einem ersten Bauteil fest installiert oder in diesem integral ausgebildet wird. Zur Verbindung des ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, welches ein Befestigungsende umfasst, wird erfindungsgemäß ein Schlitten verwendet. Dieser Schlitten ist derart ausgebildet, dass er das Befestigungsende des zweiten Bauteils aufnehmen kann und dass er in dem Anschlussmittel befestigt werden kann. Die Aufnahme und Verriegelung des Befestigungsendes des zweiten Bauteils erfolgt über einen hebelartigen Klappmechanismus, der dazu geeignet ist, Befestigungsenden unterschiedlicher Form und Größe beweglich und lösbar zu verriegeln und zu befestigen. Die Befestigung des Befestigungsendes des zweiten Bauelementes erfolgt durch die Verschiebung des Schlitten von einer Montageposition in eine Befestigungsposition. In dieser Befestigungsposition ist sowohl der Schlitten im Anschlussmittel befestigt als auch das Befestigungsende in dem Schlitten befestigt. Ohne die Zerstörung des Schlittens kann dieser wieder aus dem Anschlussmittel gelöst werden und somit wird ebenfalls die gesamte Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauelement getrennt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verriegelt der hebelartige Klappmechanismus des Schlittens mit Hilfe eines ersten und eines zweiten Hebels zweistufig das Befestigungsende des ersten Bauteils in der Befestigungsposition.

Erfindungsgemäß bevorzugt, sind an dem einen Ende des hohlzylinderförmigen Schlittens mindestens zwei verschiedene hebelartige Konstruktionen vorhanden, die die Grundlage für den zweistufigen Klappmechanismus bilden. Diese Hebel weisen eine unterschiedliche radiale Ausdehnung auf und realisieren auf diese Weise eine zweistufige Verriegelung des Befestigungsendes. Beim Verschieben des Schlittens von der Montageposition in die Befestigungsposition tragen die hebelartigen Konstruktion dazu bei, dass der Raum, in dem das Befestigungsende aufgenommen ist, gezielt verkleinert wird und auf diese Weise das Befestigungsende umschließt und verriegelt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Schlitten Befestigungsenden unterschiedlicher Form und Größe aufnehmen und verriegeln.

Der erfindungsgemäße Schlitten umfasst in der Montageposition eine ausreichend große Öffnung, um Befestigungsenden verschiedener Form und Größe aufnehmen zu können. Erst das Verschieben des Schlittens von der Montageposition in die Befestigungsposition führt dazu, dass diese Öffnung gezielt verkleinert und auf diese Weise ein definiertes Volumen eingeschlossen wird. In diesem Volumen haben kugelförmige, pyramidenförmige, quaderförmige und andere denkbare Strukturen von Befestigungsenden Platz und können somit wirksam verriegelt werden. Das Verriegeln wird durch die Anpassung der inneren Form des Schlittens an die Form des aufzunehmenden Befestigungsendes unterstützt. Dementsprechend dient ein kugelförmiges Befestigungsende und ein passend geformter Schlitten dem Bereitstellen einer Verbindung mit mehreren Freiheitsgraden. Ein Befestigungsende anderer Formen oder Strukturen dient beispielsweise der Bereitstellung einer axialen Verbindung ohne einen Freiheitsgrad.

Basierend auf einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewährleistet der hebelartige Klappmechanismus eine Sicherheitsauslösung des Befestigungsendes aus dem Schlitten.

Die zwei verschiedenen hebelartigen Konstruktionen des erfindungsgemäßen hebelartigen Klappmechanismus stützen sich innerhalb des Anschlussmittels ab, sobald der Schlitten mit dem Befestigungsende von der Montageposition in die Befestigungsposition verschoben worden ist. In dieser Befestigungsposition wirkt mindestens eine der hebelartigen Konstruktionen als Feder, die sich an dem Anschlussmittel abstützt. Die Federkraft der hebelartigen Konstruktion wird durch das Material des Schlittens und durch die Stärke der hebelartigen Konstruktion bestimmt. Im Falle einer mechanischen Überbelastung des ersten Bauteils oder insgesamt der Verbindung über das erfindungsgemäße Verbindungselement ist es möglich, dass die federnde hebelartige Konstruktion nachgibt und auf diese Weise das Befestigungsende des ersten Bauteils aus dem Schlitten gelöst wird. Auf diese Weise wird eine Sicherheitsauslösung des Befestigungsendes realisiert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Befestigungsende kugel- oder eiförmig ausgebildet und der Schlitten ist komplementär zu diesem Befestigungsende ausgebildet.

Zur Gewährleistung einer beschränkten Beweglichkeit der durch das erfindungsgemäße Verbindungselement verbundenen Teile wird das Befestigungsende des ersten Bauteils erfindungsgemäß eiförmig oder kugelförmig ausgebildet. Sowohl die Beweglichkeit als auch die durch den Schlitten realisierte formschlüssige Verbindung wird dadurch unterstützt, dass der Schlitten komplementär zu der Gestalt des Befestigungsendes des ersten Bauteils ausgebildet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Schlitten mit Hilfe eines Verriegelungsmechanismus in dem Anschlussmittel verriegelt, wobei der Verriegelungsmechanismus mindestens zwei Verriegelungshaken aufweist.

Die vorliegende Erfindung liefert weiterhin ein Verbindungselement zum Verbinden von einem Pedal und einem Stellglied o. ä. umfassend ein mit dem Pedal verbundenes Anschlussmittel und einen in dem Anschlussmittel angeordneten Schlitten, der von einer Montageposition in eine Befestigungsposition verschiebbar ist, wobei der Schlitten durch mindestens ein Einrast- und ein Ausrastmittel mit dem Anschlussmittel lösbar verbunden werden kann.

Erfindungsgemäß bevorzugt wird das Verbindungselement zum Verbinden eines Pedals und eines Stellgliedes beispielsweise im Kraftfahrzeugbau verwendet. Da aufgrund der Einfachheit im Kraftfahrzeugbau die modulare Bauweise Anwendung findet, ist es arbeitstechnisch günstig, beispielsweise ein Pedal und ein Stellglied mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungselements mit wenigen Arbeitsschritten zu verbinden. Erfindungsgemäß bevorzugt wird beispielsweise der Schlitten über Einrast- und Ausrastmittel in dem Anschlussmittel befestigt, dass wiederum in dem Pedal befestigt ist. Da die Verbindung erfindungsgemäß bevorzugt lösbar ist, kann beispielsweise zum Ausführen von Reparaturen das Verbindungselement und somit die gesamte Verbindung gelöst werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schlitten derart ausgebildet, dass er ein Befestigungsende des Stellglieds aufnehmen kann und mit dem aufgenommenen Befestigungsende in die Befestigungsposition verschoben das Befestigungsende mit Hilfe eines hebelartigen Klappmechanismus beweglich und lösbar verriegelt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Wandung an dem dem Anschlussmittel zugewandten Ende des Schlittens in mindestens zwei hebelartig federnde Wandabschnitt unterbrochen, die mindestens ein Ausrastmittel und mindestens ein Einrastmittel aufweisen.

Erfindungsgemäß bevorzugt wird der Schlitten in dem Anschlussmittel des Pedals mit Hilfe von hebelartig federnden Wandabschnitten verriegelt. Diese Wandabschnitte weisen Ausrastmittel und Einrastmittel auf, die durch unterschiedliche Formen gebildet werden können. Es ist des weiteren denkbar, dass die erfindungsgemäßen Ausrastmittel entweder manuell oder mit Hilfe von Werkzeugen gelöst werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das Einrastmittel durch einen Schnapphaken an der radialen Außenwand des Wandabschnitts und das Ausrastmittel durch den über den Schnapphaken in Längsrichtung des Schlittens hinausragenden Abschnitt des Wandabschnitts gebildet.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Schnapphaken als Einrast- und Ausrastmittel wird der Schlitten lösbar in dem Anschlussmittel des Pedals befestigt. Zur Realisierung einer platzsparenden Konstruktion des Verbindungselements werden erfindungsgemäß bevorzugt die Einrastmittel an der radialen Außenwand des Wandabschnittes angeordnet. Die Ausrastmittel ragen in Längsrichtung des Schlittens axial über den Schnapphaken hinaus. Es ist denkbar, dass einerseits diese Ausrastmittel auch über das Anschlussmittel in dem Pedal hinausragen, um an dieser Stelle manuell gelöst werden zu können. Andererseits ist es ebenfalls denkbar, dass die Ausrastmittel mit dem Anschlussmittel enden, um sie an dieser Stelle mit Hilfe von Werkzeug zu lösen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Anschlussmittel an einer Seite eine Öffnung zur Aufnahme des Schlittens auf und an einer der Öffnung gegenüberliegenden Seite mindestens zwei Öffnungen zur Aufnahme der Wandabschnitte des Schlittens sowie mindestens ein Befestigungsmittel zur Befestigung an dem Pedal.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind die Kanten der Öffnungen scharfkantig ausgebildet, so dass sie den Einrastmitteln Halt bieten.

4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In der Zeichnung werden derzeit bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung exemplarisch gezeigt:

Fig. 1 die einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Verbindungselements;

Fig. 2(a) ein Schnittbild des erfindungsgemäßen Verbindungselements gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit dem Schlitten in Montageposition oder in Anfangsposition;
(b) ein Schnittbild des erfindungsgemäßen Verbindungselements nach Fig. 2a mit dem Schlitten in Befestigungsposition oder in montierter Position;

Fig. 3 ein modulares Pedalsystem für ein Kraftfahrzeug, in dem sowohl das Bremspedal wie auch das Kupplungspedal über das erfindungsgemäße Verbindungselement mit dem Bremsgestänge verbunden sind.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen erläutert.

5. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bezugnehmend auf Fig. 1 umfasst das erfindungsgemäße Verbindungselement 40, 60 zum Verbinden eines ersten Bauteils 10 (bevorzugt ein Brems- oder Kupplungsgestänge) mit einem zweiten Bauteil 20 (bevorzugt ein Pedal) ein Anschlussmittel 40 und einen in dem genannten Anschlussmittel 40 angeordneten Schlitten 60. Der Schlitten 60 dient der Aufnahme eines Befestigungsendes 30 des ersten Bauteils 10, um nachfolgend in dem Anschlussmittel 40 verriegelt zu werden.
Das Anschlussmittel 40 ist erfindungsgemäß bevorzugt einteilig ausgebildet und wird durch ein mit dem zweiten Bauteil 20 verbundenes oder darin integriertes Gehäuse 40 gebildet. Es ist gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform möglich, das Anschlussmittel 40 so auszubilden, dass es den Schlitten 60 verriegelbar aufnehmen kann.
Erfindungsgemäß bevorzugt weist der Schlitten 60 eine hohlzylindrische Form mit zwei gegenüberliegenden Enden auf. Das eine Ende des Schlittens 60 dient der Aufnahme und Befestigung des Befestigungsendes 30. Das andere Ende dient der Befestigung des Schlittens 60 in dem Anschlussmittel oder Gehäuse 40. Erfindungsgemäß bevorzugt sind daher an den gegenüberliegenden Enden des Schlittens 60 Verriegelungsmechanismen vorhanden, die die jeweilige Befestigung realisieren. Zudem erfolgt die erfindungsgemäße Verbindung der beiden Bauteile 10, 20 durch das Zusammenwirken von Anschlussmittel bzw. Gehäuse 40 und Schlitten 60. Durch das Verschieben des Schlittens 60 von einer Montageposition oder Anfangsposition in eine Befestigungsposition oder montierte Position wird einerseits der Schlitten 60 in dem Gehäuse 40 verriegelt. Andererseits wird die Verriegelung des ersten Bauteils 10 mit Hilfe eines hebelartigen Klappmechanismus realisiert, der mit den inneren Wänden einer Öffnung 44 des Gehäuses 40 zusammenwirkt.
Das Befestigungsende 30 des ersten Bauteils 10 ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kugelförmig oder eiförmig ausgebildet. Es sind aber auch andere Formen denkbar, wie beispielsweise kegel-, pyramiden-, quaderförmige oder flächige Befestigungsenden 30. Entsprechend der genannten bevorzugten Formen werden verschiedene Verbindungen mit unterschiedlichen Freiheitsgraden erzielt. Beispielsweise ist ein kugelförmiges Befestigungsende 30 beweglich mit dem Schlitten 60 verbunden, wobei die Verbindung drei Freiheitsgrade in einem Raumwinkel α aufweist. Ein eben geformtes Befestigungsende 30 ist beispielsweise geeignet zum Umsetzen einer Verbindung ohne Freiheitsgrad zu einem entsprechend geformten Schlitten 60. In einer Montageposition des Schlittens 60 wird erfindungsgemäß bevorzugt das Befestigungsende 30 in den Schlitten 60 eingesetzt. Das eine Ende des Schlittens 60 ist in dieser Position am weitesten geöffnet, so dass das Einsetzen des Befestigungsendes 30 einfach ist. Erfindungsgemäß bevorzugt ist das Ende des Schlittens 60, in den das Befestigungsende 30 eingesetzt wird, in seiner Form komplementär zu dem Befestigungsende 30 ausgebildet.
Das Einsetzen des Befestigungsendes 30 in den Schlitten 60 in der Montageposition zeigt Fig. 2A. Der vordere Teil des Befestigungsendes 30 wird annähernd vollständig von dem Schlitten 60 umgeben. In der Befestigungsposition, die in Fig. 2B gezeigt ist, wird das erste Bauteil 10 über das Befestigungsende 30 formschlüssig und kraftschlüssig und dadurch im Raumwinkel α bewegbar mit dem Anschlussmittel 40 verbunden. Durch die Schwenkbarkeit um den Raumwinkel α ist es möglich, Toleranzen in der Ausrichtung von erstem Bauteil 10 und zweitem Bauteil 20 zueinander auszugleichen, ohne dass die hergestellte erfindungsgemäße Verbindung in ihrer Funktion beeinträchtigt wird.
Um den Zusammenbau des Verbindungselements und die Bereitstellung einer Verbindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird eine Aussparung 45 an den inneren Wänden der Öffnung 44 bereitgestellt. Diese Aussparung 45 verriegelt leicht den Schlitten 60 in der Montageposition oder Anfangsposition. Dementsprechend kann der Schlitten 60 nicht aus dem Bauteil 40 und der Öffnung 44 fallen, was die nachfolgende Installation des Befestigungsendes 30 in dem Schlitten 60 erleichtert. Nach dem Einsetzen des Befestigungsendes 30 in den Schlitten 60 wird der Schlitten 60 durch das Befestigungsende 30 in Richtung der Befestigungsposition oder der montierten Position gedrückt und daher durch das Passieren der Aussparung 45 aus der leichten Verriegelung gelöst. Das weitere Drücken des Befestigungsendes 30 realisiert ein endgültiges Verriegeln oder Anklammern des Schlittens 60 in der unten beschriebenen Befestigungsposition in dem Gehäuse 40.
Das Ende des Schlittens 60 zur Aufnahme des Befestigungsendes 30 weist erfindungsgemäß bevorzugt einen hebelartigen Klappmechanismus auf, der durch hebelartige Konstruktionen 50, 52 gebildet wird. Zu diesem Zweck ist die hohlzylindrische Wand des Schlittens 60 an diesem Ende durch Schlitze in axialer Richtung in mindestens zwei Wandabschnitte 56 unterteilt. Die Zahl der Wandabschnitte 56 kann je nach aufzunehmendem Befestigungselement 30 variieren, so dass zwei bis acht Wandabschnitte 56 vorhanden sein können.
Die Wandabschnitte 56 weisen jeweils erfindungsgemäß bevorzugt mindestens zwei hebelartige Konstruktionen 50, 52 auf. Die hebelartigen Konstruktionen 50, 52 wirken beim Verschieben des Schlittens 60 von der Montage- in die Befestigungsposition mit den inneren Wänden der Öffnung 44 des Gehäuses 40 zusammen, indem sie daran angreifen und sich abstützen. Es ist daher gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, die Öffnung 44 mit unterschiedlichen definierten Formen bereitzustellen, um die Einsetzlasten des das Befestigungsende 30 enthaltenen Schlittens 60 zu steuern. Diese Öffnung 44 kann beispielsweise zylindrisch oder konisch geformt sein. Dementsprechend kann der Schlitten 60 an die Öffnungsform angepasst sein, sofern es notwendig ist. Die hebelartigen Strukturen 50, 52 erstrecken sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfänglich um den hohlzylindrischen Schlitten 60 entlang der Wandabschnitte 56. Es ist ebenfalls möglich, die hebelartigen Konstruktionen 50, 52 nur in Teilbereichen der Wandabschnitte 56 auszubilden. Im weiteren werden die hebelartigen Konstruktionen 50, 52 als Hebel 50, 52 bezeichnet.
Die Wandabschnitte 56 weisen erfindungsgemäß bevorzugt jeweils mindestens zwei Hebel 50, 52 auf. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls denkbar, dass die Hebel 50, 52 nur an jedem zweiten Wandabschnitt 56 angeordnet sind, sofern dies die Funktion des Verbindungselements nicht beeinträchtigt. Der erste Hebel 50 verläuft radial nach außen und ist annähernd senkrecht zur Längsachse des Schlittens 60 ausgerichtet. Der erste Hebel 50 dient dazu, den jeweiligen Wandabschnitt 56 durch das Abstützen an der Innenwand des Gehäuses 40 in der Befestigungsposition radial nach innen zu drücken, so dass eine formschlüssige und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Befestigungsende 30 und Schlitten 60 gebildet wird. Um das Versetzen der Wandabschnitte zu unterstützen, umfasst jeder Wandabschnitt 56 eine Verjüngung 58. Der jeweilige Wandabschnitt 56 stützt sich dabei an dem Befestigungsende 30 ab, so dass der erste Hebel 50 zwischen innerer Wand des Gehäuses 40 und Befestigungsende 30 eingespannt ist. Basierend auf der radial nach innen gerichteten Bewegung des Wandabschnittes 56 beim Verschieben des Schlittens 60 von der Montageposition in die Befestigungsposition ist der erste Hebel 50 nun geneigt zur Schlittenachse ausgerichtet (siehe Fig. 2B).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schlitten 60 einen zweiten Hebel 52, der axial versetzt von dem ersten Hebel 50 angeordnet ist. Der zweite Hebel 52 erstreckt sich ebenfalls jedoch nicht so weit wie der erste Hebel 50 radial nach außen. Durch das Verschieben des Schlittens 60 in die Befestigungsposition werden die Wandabschnitte 56 über die zweiten Hebel 52 radial nach innen bewegt, in dem sie sich an den inneren Wänden der Öffnung 44 des Gehäuses 40 abstützen. In der Befestigungsposition wird mit Hilfe der ersten 50 und zweiten Hebel 52 gewährleistet, das mögliche Kräfte über beide Hebel 50, 52 abgeleitet werden. Des Weiteren erfolgt über die Längenanpassung der Hebel 50, 52 auch eine Anpassung des vom Schlitten 60 eingeschlossenen Volumens an dem einen Ende an die Form des Befestigungsendes 30 des ersten Bauteil 10.
Der hebelartige Klappmechanismus arbeitet daher erfindungsgemäß bevorzugt zweistufig über die ersten 50 und zweiten Hebel 52, die an den Wandabschnitten 56 angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls denkbar, auch einen drei- oder mehrstufigen Mechanismus umzusetzen, sofern dies zur Steigerung der Stabilität des Verbindungselements beiträgt.
Durch die Anordnung des ersten 50 und zweiten Hebels 52 ist es ebenfalls möglich, kugel- oder eiförmige Befestigungsenden 30 unterschiedlicher Größe und Form in dem Schlitten 60 aufzunehmen. Die innere Form des Schlittens 60 ist an das Befestigungsende 30 angepasst, um eine verlässliche Verbindung zu garantieren. Basierend auf der federnden Abstützung des ersten Hebels 50 an der inneren Wand des Gehäuses 40 werden die mit der Form- und Größenvariation des Schlittens 60 und des Befestigungsendes 30 verbundenen Toleranzen ausgeglichen. Daher ist es ebenfalls möglich, auch andere Formen von Befestigungsenden 30 aufzunehmen und ausreichend im Schlitten 60 zu befestigen, so lange sie einander entsprechen.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die oben beschriebene hebelartige Konstruktion 50, 52 eine Sicherheitsauslösung des Befestigungsendes 30 aus dem Schlitten 56 im Fall einer mechanischen Überbelastung gewährleistet. Sollte das Verbindungselement übermäßig auf Zug beansprucht werden, wird das Befestigungsende 30 gegen die Druckkraft der Hebel 50, 52 aus dem Schlitten 60 gelöst. Die Höhe der notwendigen mechanischen Überlast zur Sicherheitsauslösung wird durch die Konfiguration der Hebel 50, 52 und durch das Material des Schlittens 60 festgelegt. Die Hebel 50, 52 wirken daher als Sicherheitsfeder, die bei Überschreiten eines einstellbaren mechanischen Lastwerts nachgibt und auf diese Weise die Verbindung löst.
Des weiteren liefert die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ein Verbindungselement zum lösbaren Verbinden von einem Pedal 20 und einem Stellglied 10, insbesondere in Kraftfahrzeugen (siehe Fig. 3). Die Bedeutung eines solchen erfindungsgemäßen Verbindungselements folgt aus der Herstellung von Kraftfahrzeugen aus einzelnen Modulen. So stellt z. B. das in Fig. 3 dargestellte Brems- und Kupplungspedal ein Pedal-Modul dar, das durch einen speziellen Zulieferer dem Automobilhersteller geliefert wird. Um z. B. das Bremspedal 20 mit dem Bremssystem über ein Stellglied 10 zu verbinden, wird das Pedal mit einem erfindungsgemäßen lösbaren Verbindungselement 40, 60 gemäß der weiterhin bevorzugten Ausführungsform geliefert. Über das Verbindungselement 40, 60 wird das Bremssystem über das Stellglied 10 mit dem Pedal 20 verbunden, wobei diese Verbindung beispielsweise im Fall eines Defekts oder einer Reparatur einfach gelöst werden kann. Gleiches gilt für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungselements auf das Kupplungspedal.
Das erfindungsgemäß bevorzugte Verbindungselement 40, 60 zum Verbinden eines Pedals 20 und eines Stellglieds 10 setzt sich aus einem Schlitten 60 und einem einteiligen Anschlussmittel 40 zusammen, das durch ein Gehäuse 40 gebildet wird. Das Gehäuse 40 ist mit dem Pedal 20 fest verbunden und der Schlitten 60 ist mit dem Stellglied 10 verbunden.
Die lösbare Verbindung zwischen Pedal 20 und Stellglied 10 wird durch den Schlitten 60 realisiert, der mit dem Gehäuse 40 zusammenwirkt. Es ist aber auch möglich, das Gehäuse 40 direkt in dem Pedal 20 auszubilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Schlitten 60 dieser hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei an seinem einen Ende die Wand in mindestens zwei hebelartig federnde Abschnitte 62 unterbrochen ist. Entsprechend Fig. 2a weisen die Wandabschnitte 62 an ihrer radialen Außenwand schnapphakenähnliche Vorsprünge 66 auf, die als Einrastmittel 66 in dem Gehäuse 40 dienen. Die schnapphakenähnlichen Vorsprünge 66 können in ihrer Form variieren, sofern sie funktionell mit der zusammenwirkenden Wand des Gehäuses 40 eine formschlüssige Verbindung bilden, die Gehäuse 40 und Schlitten 60 lösbar verbindet.
Durch die Fortsetzung des Wandabschnitts 62 über den schnapphakenähnlichen Vorsprung 66 hinaus in axialer Richtung des hohlzylindrisch ausgebildeten Schlittens 60 werden Ausrastmittel 64 gebildet. Die Ausrastmittel 64 stellen federnde Hebel dar, mit denen die Schnapphaken 66 aus ihrer Einrastposition gelöst werden können. In Abhängigkeit von dem Material, aus dem der Schlitten 60 hergestellt ist, muß ein Werkzeug zur Betätigung der Ausrastmittel 64 verwendet werden oder kann dies auch per Hand ausgeführt werden.
Das Gehäuse 40 weist an einer Seite eine Öffnung 44 zur Aufnahme des Schlittens 60 auf. Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Öffnung 44 nur so tief, dass sie den Schlitten 60 vollständig aufnehmen kann. An der der Öffnung 44 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 40 sind mindestens zwei Öffnungen 46 zur Aufnahme der Wandabschnitte 62 des Schlittens 60 ausgebildet. An den scharfkantig ausgebildeten radialen Außenkanten der Öffnungen 46 werden die Einrastmittel 66 des Schlittens 60 verriegelt. Die Ausrastmittel 64 ragen erfindungsgemäß bevorzugt über das Gehäuse 40 und, wenn erforderlich, über den entsprechenden Teil des Pedals 20 hinaus, so dass sie durch ein Werkzeug oder per Hand erfaßt und betätigt werden können.
Durch die oben beschriebene Ausbildung des Gehäuses 40 und des Schlittens 60 wird eine Verbindung zwischen Pedal 20 und Stellglied 10 realisiert, die nur über die Betätigung der Ausrastmittel 64 wieder gelöst werden kann. Zur Befestigung des Gehäuses 40 im Pedal 20 weist das Gehäuse 40 geeignete Befestigungsmittel 41 auf.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Komponenten des Verbindungselements und das Pedal gemäß Patentanspruch 1 und gemäß Patentanspruch 9 aus steifen Kunststoffen, wie z. B. Polyamid, hergestellt. Es ist aber ebenfalls möglich, die einzelnen Komponenten aus anderen Materialien herzustellen und dadurch die Funktion der Verbindungselemente und Pedale zu realisieren. Bezugszeichenliste 10 erstes Bauteil, Stellglied
20 zweites Bauteil, Pedal
30 Befestigungsende
40 Gehäuse, Anschlussmittel
41 Befestigungsmittel
44 Öffnung zur Aufnahme des Schlittens
45 Aussparung
46 Öffnung zur Aufnahme der Wandabschnitte des Schlittens
50 erster Hebel
52 zweiter Hebel
56 Wandabschnitte des Schlittens 60
58 Verjüngung
60 Schlitten
62 Wandabschnitte des Schlittens
64 Ausrastmittel des Schlittens
66 Einrastmittel des Schlittens
68 schnapphakenähnlicher Vorsprung im Schlitten
α Raumwinkel

Claims

1. Ein Verbindungselement (40, 60) zum Verbinden eines ersten Bauteils (10) mit einem zweiten Bauteil (20), umfassend:

a) ein mit dem zweiten Bauteil (20) verbundenes Anschlussmittel (40);

b) einen in dem Anschlussmittel (40) angeordneten Schlitten (60), der von einer Montageposition in eine Befestigungsposition verschiebbar ist, wobei

c) der Schlitten (60) derart ausgebildet ist, dass er ein Befestigungsende (30) des ersten Bauteils (10) aufnehmen kann und mit dem aufgenommenen Befestigungsende (30) in die Befestigungsposition verschoben das Befestigungsende (30) mit Hilfe eines hebelartigen Klappmechanismus (50, 52) beweglich und lösbar verriegelt.

2. Verbindungselement (40, 60) gemäß Anspruch 1, wobei der hebelartige Klappmechanismus (50, 52) mit Hilfe eines ersten (50) und eines zweiten Hebels (52) das Befestigungsende (30) zweistufig in der Befestigungsposition verriegelt.

3. Verbindungselement (40, 60) gemäß Anspruch 2, wobei der Schlitten (60) Befestigungsenden (30) unterschiedlicher Form und Größe aufnehmen und verriegeln kann.

4. Verbindungselement (40, 60) gemäß Anspruch 1, wobei der hebelartige Klappmechanismus (50, 52) eine Sicherheitsauslösung des Befestigungsendes (30) bei mechanischer Überlast gewährleistet.

5. Verbindungselement (40, 60) gemäß Anspruch 1, wobei das Befestigungsende (30) kugel- oder eiförmig ausgebildet ist.

6. Verbindungselement (40, 60) gemäß Anspruch 5, wobei der Schlitten (60) komplementär zum Befestigungsende (30) ausgebildet ist.

7. Verbindungselement (40, 60) gemäß Anspruch 1, wobei der Schlitten (60) mit Hilfe eines Verriegelungsmechanismus in dem Anschlussmittel (40) verriegelt wird.

8. Verbindungselement (40, 60) gemäß Anspruch 5, wobei der Verriegelungsmechanismus (64) mindestens zwei Verriegelungshaken (64) aufweist.

9. Ein Verbindungselement (40, 60) zum Verbinden von einem Pedal (20) und einem Stellglied o. ä. umfassend:

a) ein mit dem Pedal (20) verbundenes Anschlussmittel (40) und einen in dem Anschlussmittel (40) angeordneten Schlitten (60), der von einer Montageposition in eine Befestigungsposition verschiebbar ist, wobei;

b) der Schlitten (60) durch mindestens ein Einrast- (66) und ein Ausrastmittel (64) mit dem Anschlussmittel (40) lösbar verbunden werden kann.

10. Verbindungselement (40, 60) gemäß Anspruch 9, wobei der Schlitten (60) derart ausgebildet ist, dass er ein Befestigungsende (30) des Stellglieds aufnehmen kann und mit dem aufgenommenen Befestigungsende (30) in die Befestigungsposition verschoben das Befestigungsende (30) mit Hilfe eines hebelartigen Klappmechanismus (50, 52) beweglich und lösbar verriegelt.

11. Verbindungselement (40, 60) nach Anspruch 10, wobei eine Wandung an dem dem Anschlussmittel (40) zugewandten Ende des Schlittens (60) in mindestens zwei hebelartig federnde Wandabschnitte (62) unterbrochen ist, die mindestens ein Ausrastmittel (64) und mindestens ein Einrastmittel (66) aufweisen.

12. Verbindungselement (40, 60) nach Anspruch 11, wobei das Einrastmittel (66) durch einen Schnapphaken an der radialen Außenwand des Wandabschnitts (62) und das Ausrastmittel (64) durch den über den Schnapphaken in Längsrichtung des Schlittens (60) hinausragenden Abschnitt des Wandabschnitts (62) gebildet wird.

13. Verbindungselement (40, 60) nach Anspruch 10 oder 12, wobei das Anschlussmittel (40) an einer Seite eine Öffnung (44) zur Aufnahme des Schlittens (60) aufweist und an einer der Öffnung (44) gegenüberliegenden Seite (48) mindestens zwei Öffnungen (46) zur Aufnahme der Wandabschnitte (62) des Schlittens (60) sowie mindestens ein Befestigungsmittel (41) zur Befestigung an dem Pedal (20).

14. Verbindungselement (40, 60) nach Anspruch 13, wobei die Kanten der Öffnungen (46) scharfkantig ausgebildet sind, so dass sie den Einrastmitteln (66) Halt bieten.