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Die
Erfindung betrifft eine Gelenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Sie bezieht sich auf eine Gelenkeinrichtung für Hebel
oder andere Getriebeteile, insbesondere einer Kinematik für ein bewegliches
Fahrzeugteil eines Kraftfahrzeugs.
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Derartige
Gelenkeinrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 101 30 932 C1 bekannt.
Ein erster Hebel wirkt als erster Gelenkpartner und weist einen
durchgehenden Schwenksteg auf, welcher im Querschnitt flachplattenförmig mit
abgerundeten Seitenwandungen ausgebildet ist. Der korrespondierende
Gelenkpartner (ein zweiter Hebel) besitzt ein im Querschnitt im
Wesentlichen rohrförmiges
Gegengelenkelement, welches umfänglich
an einer Stelle schlitzartig geöffnet
ist, um den ersten Gelenkpartner einführen zu können. Der zweite Gelenkpartner
ist somit im Querschnitt C-förmig
und bildet für
den ersten Gelenkpartner eine formschlüssige Aufnahme, sofern der
erste Gelenkpartner verdreht zur Einführrichtung angeordnet ist.
Derartige Gelenkeinrichtungen haben den Nachteil, dass einer der
Gelenkpartner ein offenes Profil bildet und somit in einigen Anwendungsfällen keine
ausreichende Stabilität
der Gelenkeinrichtung vorhanden ist, da bei Belastung der einseitig
offene Gelenkpartner sich elastisch aufweiten kann und somit eine
ungewollte elastische Deformation der Gelenkeinrichtung ein tritt.
Weiterhin hat dieses System einen Nachteil dahingehend, dass eine
solche Gelenkeinrichtung relativ viel Bauraum in Richtung des Gelenkzapfens
benötigt,
da, um ausreichende Stabilität
zu erzeugen, oftmals das geschlitzte Gelenkelement relativ lange
ausgebildet werden muss. Außerdem
empfiehlt es sich, das im geschlitzten Gelenkelement geführte Element
beidseitig mit Axialanschlägen
zu versehen, um eine saubere axiale Führung zu gewährleisten.
Dies erfordert viel Bauraum. Im Übrigen
kann eine solche Führung
der Gelenkelemente zueinander je nach Bauteiltoleranzen Verspannungen
oder ein unzulässiges
Axialspiel hervorrufen.
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Aus
der
DE 197 56 728 ist
eine Gelenkeinrichtung bekannt, welche dort als spielfreies Hebelgelenk
bezeichnet wird. Ein erster Gelenkpartner (Hebel) und ein zweiter
Gelenkpartner (Hebel) sind mittels einer Gelenkachse verbunden,
wobei zwischen den Hebeln ein Federblechelement angeordnet ist,
welches durch Federdruck der Gelenkeinrichtung sowohl axiales als
auch radiales Spiel nimmt. Bei einer derartigen Gelenkeinrichtung
ist von Nachteil, dass eine Vielzahl von Teilen erforderlich ist
und zudem die Montage und Demontage sich relativ aufwendig gestaltet.
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Eine
weitere bekannte Methode zur Verbindung zweier Hebel mittels einer
Gelenkeinrichtung besteht darin, einen Gelenkzapfen an einem ersten Hebel
vorzusehen, auf dem der zweite Hebel gelenkig gelagert ist. Zur
axialen Sicherung des zweiten Hebels auf den ersten Hebel ist oftmals
ein Wellensicherungsring vorgesehen, der in einer Nut auf dem Gelenkzapfen
sitzt. Dieser Lösungsansatz
hat den Nachteil, dass eine Fehlmontage des Wellensicherungsrings,
beispielsweise dahingehend, dass dieser nicht vollständig in
der Nut sitzt und bei Belastung abspringt, nicht ausgeschlossen
werden kann. Um eine spielfreie Lagerung insbesondere in Axialrichtung
zu gewährleisten,
sind oftmals – auch
zur Geräuschdämmung – Teflonscheiben
notwendig, die beigelegt werden müssen.
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Aus
der
DE 2 054 855 A ist
eine lösbare
Verbindung zweier relativ zueinander verdrehbarer Teile bekannt.
Die relativ zueinander verdrehbaren Teile sind nach Art eines Bajonettverschlusses
miteinander verbindbar und im verbundenen Zustand zueinander bewegbar.
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Aus
der
DE 39 37 636 C2 ist
eine demontierbare Kugelkupplung bekannt, bei der eine Kugelpfanne
mittels eines Bajonettverschlusses in einer Blechlasche z. B. einer
Karosserie verankerbar ist.
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Aus
der
DE 198 38 560
B4 ist ein Drehschnellverschluss zum Verbinden mehrerer
Bauteile bekannt. Dieser Drehschnellverschluss ist insbesondere
vorgesehen zum Verbinden von Verkleidungsteilen beispielsweise Türinnenverkleidungen
an Türträger eines
Kraftfahrzeugs.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Gelenkeinrichtung für Hebel, insbesondere einer
Schiebedachmechanik, zu schaffen, die zum einen leicht montierbar
und insbesondere leicht demontierbar ist und zum anderen im Betrieb
spielfrei und hoch belastbar ausgebildet ist. Außerdem soll eine Gelenkeinrichtung
geschaffen werden, die mit wenigen, insbesondere nur mit zwei Teilen,
auskommt.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Gelenkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung nutzt eine Gelenkeinrichtung, die nach Art eines Bajonettverschlusses
ausgebildet ist, wobei sichergestellt wird, dass die Hebel in deren Betrieb
einen Schwenkbereich zueinander haben, der derart gewählt ist,
dass das Bajonett sich nicht lösen
kann.
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Zudem
weist der Gelenkzapfen eine konische Raumform auf. Hierdurch wird
insbesondere in Radial- und Axialrichtung eine spielfreie Führung des Gelenkeinrichtungspartners
(eines zweiten Hebels) sichergestellt.
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Außerdem ist
ein Verriegelungskeil vorgesehen, der eine Fase oder eine rampenartige
Anschrägung
hat, damit die Gelenkpartner auf dem konusförmigen Gelenkzapfen mit Vorspannung
montierbar sind und gleichzeitig sichergestellt ist, dass während der
Montage ausreichend axiales und radiales Spiel vorhanden ist, wodurch
die Montage erheblich erleichtert wird, da aufwändige und genaue Positionierungen
der Hebel zueinander entfallen können.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der
Erfindung ist ein Gelenkzapfen zusammen mit Verriegelungskeilen
einstückig
an einem Hebel angeformt. Dies reduziert die Teilezahl und vereinfacht
somit die Montage.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Verriegelungskeile radial vom Gelenkzapfen abgehend federnd
ausgebildet, um während des
Betriebes immer eine ausgleichende axiale Vorspannung sicherzustellen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
weist ein zweiter Hebel eine Lagerausnehmung korrespondierend zur
Raumform des Gelenkzapfens, also ebenfalls konusförmig, auf.
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In
besonders bevorzugter Weise sind die Hebel aus Kunststoff gefertigt,
insbesondere beispielsweise aus ABS, POM, PA6.6-CF20, PA 6.6 GF30 (glasfaserverstärkte u.
kohlefaserverstärkte
Kunststoffe). Des weiteren sind auch kunststoffumspritzte Metallhebel
denkbar.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht auf eine erste Anordnung der erfindungsgemäßen Gelenkeinrichtung
in Fügestellung;
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2:
die Anordnung der erfindungsgemäßen Gelenkeinrichtung
von 1 in einer Betriebsstellung;
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3:
die Anordnung aus 2 in einer Draufsicht;
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4:
einen ersten Hebel der erfindungsgemäßen Gelenkeinrichtung in einer
Detailansicht mit konusförmigem
Gelenkzapfen und einem Verriegelungskeil in einer Draufsicht.
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Eine
erfindungsgemäße Gelenkeinrichtung 1 (1)
ist beispielsweise aus einem ersten Hebel 2 und einem zweiten
Hebel 3 gebildet. An einem freien Ende des ersten Hebels 2 ist
ein Gelenkzapfen 4 angeformt. Der Gelenkzapfen 4 besitzt
eine Mittelachse 5, welche als Schwenkachse der Gelenkeinrichtung 1 dient.
Der Gelenkzapfen 4 besitzt an seinem freien Ende, welches
vom ersten Hebel 2 wegweist, Verriegelungskeile 6,
welche über
den Gelenkzapfen 4 radial vorstehen.
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Der
zweite Hebel 3 besitzt eine zum Gelenkzapfen 4 korrespondierende
Lagerausnehmung 7, mit der im zusammengesetzten Zustand
der zweite Hebel 3 auf dem Gelenkzapfen 4 spielfrei
sitzt. Korrespondierend zu den Verriegelungskeilen 6 besitzt die
Lagerausnehmung 7 Steckausnehmungen 8 (vergl. 2),
welche hinsichtlich ihrer Raumform korrespondierend zur Umfangsraumform
der Verriegelungskeile 6 ausgebildet sind.
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Zum
Fügen der
beiden Hebel 2, 3 ist der zweite Hebel 3 derart
auszurichten, dass die Steckausnehmungen 8 mit den Verriegelungskeilen 6 korrespondieren,
so dass der zweite Hebel 3 auf den Gelenkzapfen 4 des
ersten Hebels 2 aufgesteckt werden kann. Durch Verdrehen
des Hebels 3 relativ zum Hebel 2 wird die Gelenkeinrichtung
bestehend aus dem Hebel 2, dem Hebel 3 und dem
Gelenkzapfen 4 nach Art eines Bajonettverschlusses verschlossen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Gelenkzapfen 4 als konischer Gelenkzapfen ausgebildet
(vergl. 3, 4), wobei die
Lagerausnehmung 7 des zweiten Hebels 3 besonders
bevorzugt ebenfalls eine zur Konizität des Gelenkzapfens 4 korrespondierende
Innenkonizität aufweist.
Hierdurch kann ein spielfreies Gleiten der Gelenkpartner (Hebel 2,
Hebel 3) sichergestellt werden, obwohl für die Montage
der beiden Hebel 2, 3 ein erhöhtes Spiel und somit eine erleichterte
Montage zur Verfügung
steht. Die Verriegelungskeile 6 sind beispielsweise einseitig
bündig
mit einer Stirnseite 9 des Gelenkzapfens 4 ausgebildet
und erstrecken sich radial vom Gelenkzapfen 4 nach außen und
axial ein Stück
hin zum ersten Hebel 2 (vergl. 3, 4).
An einer zum Hebel 2 weisenden Seite 10 der Verriegelungskeile 6 besitzen
diese eine Anfasung oder angeschrägte Rampe 11, mittels
der die Montage der beiden Gelenkeinrichtungspartner 2, 3 erleichtert
wird. Der Abstand zwischen der Seite 10 und einer gegenüberliegenden
Seite 13 des ersten Hebels 2 ist dabei derart
gewählt,
dass der Hebel 3 mit seiner Materialstärke spielfrei oder vorgespannt
zwischen den Flächen 10, 13 sitzt.
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Insbesondere
bevorzugt ist es, den Gelenkzapfen 4 zusammen mit den Verriegelungskeilen 6 einstückig mit
dem Hebel 2 auszubilden. Um eine besondere Langlebigkeit
der Spielfreiheit einer erfindungsgemäßen Gelenkeinrichtung 1 sicherzustellen, ist
es besonders zweckmäßig, die
Verriegelungskeile 6 in ihrer radialen Ausdehnung derart
lang oder entsprechend dünn
auszugestalten, dass eine federnd elastische Verformung der Verriegelungskeile 6 beabsichtigt
zugelassen wird, um eine dauerhafte Vorspannung in Axialrichtung
auf den zweiten Hebel 3 im montierten Zustand der Gelenkeinrichtung 1 sicherzustellen.
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Bei
der Erfindung ist von besonderem Vorteil, dass ein Bajonett, dessen
Zylinder (hier: dessen Gelenkzapfen 4) konisch ausgeführt ist,
es ermöglicht, über eine
geeignete Fase in den Verriegelungszapfen (= Verriegelungskeile 6)
eine Vorspannung der zu verbindenden Bauteile (hier: Hebel 2, 3)
sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung sicherzustellen. Somit
ist eine drehbare, spielfreie Verbindung hergestellt. Die Gestaltung
des Bajonetts mittels eines konusförmigen Gelenkzapfens 4 und
Verriegelungskeilen 6 vereinfacht zusätzlich die Montage, da zum
einen das für
eine Montage erforderliche Spiel vorhanden ist und zum anderen,
um eine spielfreie Verbindung der Gelenkeinrichtungspartner 2, 3 zu
erhalten, die benötigte
axiale Vorspannkraft indirekt über
eine Drehbewegung bei der Montage der Hebel 2, 3 aufgebracht
werden kann. Die erforderliche Montagekraft kann durch die Länge der
Bauteile (Hebelarm der Hebel 2, 3), die Winkel
des Verriegelungskeils 6, insbesondere der Rampe 11 des
Verriegelungskeils 6 und die Winkel des Konus bestimmt
werden und auf die jeweilige vorgegebene Situation angepasst werden.
Hierdurch ist es in einfacher Art und Weise möglich, eine Montagekraft, insbesondere
bei Großserienteilen,
auf ein erforderliches Minimum hin auszulegen und trotzdem eine
ausreichende Spielfreiheit und Montageeinfachheit über die
Lebensdauer zu gewährleisten.
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Weiterhin
ist bei der Erfindung von Vorteil, dass eine Gelenkverbindung mit
nur zwei Bauteilen realisiert werden kann, ohne zusätzliche
Bauteile notwendig zu machen, um die axiale und radiale Vorspannung
zu erreichen. Weiterhin ist von Vorteil, dass die Erfindung eine
spielfreie Lagerung zur Verfügung
stellt und zudem einen geringen Bauraumbedarf aufweist. Weiterhin
ist von Vorteil, dass der Gelenkverbindungspartner 3 ein
geschlossenes Profil aufweist und somit in alle Richtungen hohe
Radialkräfte übertragbar
sind. Die Montage und Demontage gestalten sich durch die bajonettartige
Ausgestaltung der Gelenkverbindung sehr einfach. Weiterhin kann
wie oben bereits beschrieben die Montagekraft auf ein erforderliches
Minimum hin ausgelegt werden. Bei der Herstellung der einzelnen
Hebel 2, 3 können
insbesondere der Gelenkzapfen 4 und die Verriegelungskeile 6 bereits
in ein Formwerkzeug, beispielsweise einer Deckelkulisse für ein Schiebedach
eines Kraftfahrzeuges, integriert werden. Die offenbarte Gelenkeinrichtung
der Erfindung ist universell als Schnellverschlusssystem für zueinander bewegbare
Bauteile geeignet.
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- 1
- Gelenkeinrichtung
- 2
- erster
Hebel
- 3
- zweiter
Hebel
- 4
- Gelenkzapfen
- 5
- Mittelachse
- 6
- Verriegelungskeile
- 7
- Lagerausnehmung
- 8
- Steckausnehmungen
- 9
- Stirnseite
von 4
- 10
- Seite
von 6
- 11
- Anfasung/angeschrägte Rampe
- 13
- gegenüberliegende
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