DE102010020084A1

DE102010020084A1 - Kugelgelenk

Info

Publication number: DE102010020084A1
Application number: DE102010020084A
Authority: DE
Inventors: Johannes Engl; Martin Schmid
Original assignee: MONTFORT KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH
Current assignee: MONTFORT KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2011-11-10
Also published as: WO2011141161A3; WO2011141161A2

Abstract

Für die Übertragung von Kräften und/oder Momenten wird ein Kugelgelenk (1) verwendet, aufweisend ein kugelartiges Element, das in einer Pfanne (3) gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das kugelartige Element zumindest eine Vertiefung aufweist, in die mindestens ein Eingriffskörper (4) der Pfanne (3) eingreift und dass das kugelartige Element bewegbar in der Pfanne (3) gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für die Übertragung von Kräften und/oder Momenten und Bauteile, die mit mindestens einem Kugelgelenk nach der Erfindung herstellbar sind, gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Bekannt ist aus der DE 199 16 556 A1 ein Kreuzgelenk eines Bodenreinigungsgerätes. Das Kreuzgelenk besteht aus einer unteren Schwenkachse, welche durch Lagerzapfen eines Stielhalters gebildet ist und aus einem oberen, senkrecht dazu angeordneten Gelenk, welches aus einer Schwenkachse mit einem zugeordneten Bolzen besteht. In der oberen Schwenkachse greift verdrehbar der Stielhalter ein, der dem zu Folge in der Schwenkachse gelagert ist. Der andere Teil der Schwenkachse wird durch das Oberteil des Kreuzgelenkes gebildet, an dem bevorzugt werkstoffeinstückig die Lagerzapfen angeformt sind.
In der DE 20 2006 011 254 U1 ist ein Rasierapparat mit einem an einem vorderen Ende eines Griffs angeordneten Klingenblock dargestellt. Die Verbindung von Griff und Klingenblock erfolgt durch ein Kugelgelenk. Das Kugelgelenk ist als Clipverbindung ausgeführt, dass heißt, die obere Öffnung der Gelenkpfanne kann temporär im Durchmesser vergrößert bzw. verkleinert werden. Zusätzlich befindet sich zwischen den Klingenblock und dem Griff ein Federelement. Die Aufgabe des Federelementes ist es, bei einer Drehung des Klingelblocks um eine parallel zur Längsachse des Griffs durch das Kugelgelenk verlaufende Achse diesen in die Nulllage des Klingblocks zurückzuführen.
Nachteilig ist bei einem Kardangelenk beziehungsweise einem Kreuzgelenk, dass trotz der gegebenen Momentübertragung ein nicht gleichmäßiger Bewegungsablauf von Antriebsachse auf Abtriebsachse erfolgt. Bei einem Kugelgelenk ergibt sich ein ruhiger und gleichmäßiger Bewegungsablauf, jedoch ist keine Momentübertragung von der Antriebsachse auf die Abtriebsachse möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gelenk zu schaffen, mit dem eine ruhige und gleichmäßige Bewegung zwischen Antriebsachse und Abtriebsachse möglich ist, wobei gleichzeitig eine Kraft und/oder ein Moment zwischen Antriebsachse und Abtriebsachse übertragbar ist. Zusätzlich sollen Bauteile, die mindestens ein Kugelgelenk enthalten, geschaffen werden, bei denen eine ruhige und gleichmäßige Bewegung bei gleichzeitiger Momentübertragung zwischen der Antriebs und Abtriebsachse des Kugelgelenks ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das kugelartige Element zumindest eine Vertiefung aufweist, in die mindestens ein Eingriffskörper der Pfanne eingreift und dass das kugelartige Element bewegbar in der Pfanne gelagert ist.
Vorteilhaft ist, dass mittels des Kugelgelenks nach der Erfindung eine Kraft und/oder ein Moment übertragbar ist. Auch ist das Kugelgelenk nach der Erfindung zerlegbar, so dass dieses beispielsweise gereinigt werden kann und/oder als Kupplung verwendet werden kann. Vorteilhaft ist auch, dass das Kugelgelenk nach der Erfindung weniger Teile als ein Kardangelenk hat. Zusätzlich ergibt sich bei dem Kugelgelenk ein Designvorteil gegenüber anderen Gelenkarten wie beispielsweise dem Kardangelenk. Auch ist mittels des Kugelgelenks nach der Erfindung eine harmonischere, gleichförmigere Bewegung gegenüber dem Kardangelenk durchführbar, da der typische „Kardanfehler” geringer ist.
Erfindungsgemäß werden die Bauteile des Kugelgelenks, zumindest aufweisend ein kugelartiges Element, eine Pfanne, mindestens einen Eingriffskörper, bevorzugt mittels einem Kunststoffspritzverfahren hergestellt.
Das kugelartige Element des Kugelgelenks ist dabei bevorzugt eine Scheibe, eine Kugel, ein Scheibensegment oder ein Kugelsegment. Das Scheibensegment kann beispielsweise ein Teil einer Scheibe, beispielsweise eine drei-viertel Scheibe sein oder sich aus einer scheibenartigen Form ergeben. Unter einer scheibenartigen Form ist dabei beispielsweise eine Kuchenstückform, eine Frisbeeform oder eine beliebige andere Form zu verstehen, die eine ebene Freiformfläche nach Art einer Scheibe aufweist. Das Kugelsegment kann beispielsweise eine Halbkugel sein oder sich aus einer kugelartigen Form ergeben. Unter einer kugelartigen Form ist dabei beispielsweise eine Tropfenform, eine Ei-Form oder eine beliebige andere Form zu verstehen, die eine gebogene Freiformfläche nach Art einer Kugel aufweist.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das kugelartige Element dabei als Vollkörper ausgebildet ist. Alternativ kann das kugelartige Element auch mindestens eine Ausnehmung enthalten. Die Ausnehmung ist dabei bevorzugt erfindungsgemäß in Form von einem Grübchen oder in Form einer Aushöhlung ausgebildet. Mehrere Grübchen sind beispielsweise nach Art eines Golfballs auf der Oberfläche des kugelartigen Elements verteilt. Die Aushöhlungen sind beispielsweise so in dem kugelartigen Element verteilt, dass die Form des kugelartigen Elements erhalten bleibt, jedoch der Kern oder ein Teil des Kerns ausgehöhlt ist. Alternativ oder ergänzend können auch Bereiche der Oberfläche des kugelartigen Elements durch die Aushöhlungen mit ausgehöhlt sein. Mittels der Aushöhlungen und der Grübchen wird beispielsweise das Gewicht des Vollkörpers reduziert, wodurch es zu Masseeinsparungen kommt, und/oder die Form und Gestalt, das heißt das Design, des kugelartigen Elements wird gestalterisch angepasst.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das kugelartige Element aus einem Teil besteht oder aus mehreren Einzelteilen zusammensetzbar ist.
Das kugelartige Element weist dabei erfindungsgemäß zumindest eine Vertiefung auf. Vorgesehen ist, dass die Vertiefung tangential um den Umfang des kugelartigen Elements umläuft oder tangential abschnittsweise um den Umfang des kugelartigen Elements umläuft. Anstatt des tangentialen Umlaufs wird auch radialer Umlauf als Begriff verwendet. Dabei können sich mehrere Abschnitte von Vertiefungen überschneiden, so dass beispielsweise die Vertiefungen ein Kreuz oder eine beliebige andere Form, wie beispielsweise eine Schleifenform oder Ellipsenform, in dem kugelartigen Element bilden. Auch ist der Umlauf nicht notwendiger Weise um den größten Umfang des kugelartigen Elements erfindungsgemäß vorgesehen. Beispielsweise ist es auch möglich, dass die Vertiefung nur in einen Bereich des kugelartigen Elements angeordnet ist, beispielsweise ähnlich dem Bereich der Iris des menschlichen Auges.
Die Form des Querschnitts der Vertiefung ist bevorzugt halbrund, eckig und/oder in Richtung der Mitte des kugelartigen Elements in dem Boden der Vertiefung offen. Erfindungsgemäß ist die Vertiefung bevorzugt nach Art einer Nut gestaltet. Alternativ oder ergänzend kann die Form des Querschnitts der Vertiefung auch eine beliebige andere Form, beispielsweise eine kugelartige und/oder kantige Freiformfläche, sein. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Form des Querschnitts der Vertiefung sich über deren Umlauf verändert, so dass sich mindestens eine Rippe und/oder mindestens eine Senke in der Vertiefung ausbilden. In die Vertiefung greift erfindungsgemäß mindestens ein Eingriffskörper ein. Die Form und Abmessungen des Eingriffskörpers, der in die Vertiefung eingreift, ist dabei den Abmessungen der Vertiefung und der Form der Vertiefung angepasst gestaltet. Alternativ kann der Eingriffskörper, der in der Vertiefung eingreift, auch nur an bestimmten Stellen die Vertiefung berühren, so dass es möglich ist, dass eine punktförmige und/oder flächige Berührung der Vertiefung durch den Eingriffskörper in Teilbereichen der Vertiefung möglich ist. Bevorzugt weist der Teil des Eingriffskörpers, der in die Vertiefung eingreift, eine runde Form, vorzugsweise eine zylindrische Form oder eine halbkugelförmige Form, auf. Wenn sich die Form des Querschnitts der Vertiefung des kugelartigen Elements über deren Umlauf verändert, ist es möglich, eine Rastverstellung des kugelartigen Elementes bei Eingriff des Eingriffskörper in die Vertiefung durchzuführen, da der Eingriffskörper in den jeweiligen Rippen bzw. in den jeweiligen Senken in der Vertiefung einrastet.
Das kugelartige Element ist erfindungsgemäß bewegbar in der Pfanne gelagert. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Pfanne aus zumindest einem Teil besteht. Die Pfanne enthält weiterhin erfindungsgemäß mindestens eine Aufnahme, die insbesondere senkrecht zum Boden der Pfanne angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Pfanne mindestens eine Aussparung enthält. Beispielsweise ist somit erfindungsgemäß möglich, dass die Pfanne in Form einer ¼-Kugel das kugelartige Element umgreift. Weiterhin kann sich auch eine Form nach Art einer Krone bilden, wenn mehrere Aussparungen die Aufnahmen unterbrechen. Erfindungsgemäß ist weiterhin möglich, dass die Pfanne beispielsweise zwei Aufnahmen aufweist, die gegenüberliegend um 180° angeordnet sind. Ergänzend kann die Pfanne zwei weitere Aufnahmen aufweisen, die jeweils um 90° von den vorherigen Aufnahmen versetzt angeordnet sind. Dadurch bildet sich beispielsweise eine Form nach Art einer Krone. Alternativ können zwei Aufnahmen auch in einem beliebigen Winkel zueinander angeordnet sein. Ergänzend kann die Pfanne zusätzlich zwei weitere Aufnahmen aufweisen, die jeweils um einen beliebigen Winkel zu den im vorherigen Satz beschriebenen Aufnahmen versetzt angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Aufnahme direkt bei der Herstellung der Pfanne, beispielsweise beim Verfahren des Kunststoffspritzgusses, mit an der Pfanne hergestellt wird. Alternativ kann die Aufnahme auch mittels einer stoffschlüssigen, kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung an der Pfanne befestigt werden. Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, dass die Aussparungen direkt bei der Herstellung der Pfanne mit in diese eingebracht werden oder dass die Aussparungen nachträglich, beispielsweise mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens, in die Pfanne eingebracht werden.
Die Pfanne positioniert bevorzugt erfindungsgemäß über und unter dem Mittelpunkt des kugelartigen Elements das kugelartige Element, damit das kugelartige Element beweglich gelagert ist. Dabei kann das kugelartige Element beispielsweise in die Pfanne nach Art einer Clip-Verbindung eingeführt werden, wobei die Aufnahme sich beim Einführen des kugelartigen Elements beispielsweise kurz durch eine Biegung verschiebt, so dass das kugelartige Element in die Pfanne eindringen kann.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Boden der Pfanne einen Deckel aufweist, der entnommen werden kann. Dadurch ist es möglich, dass das kugelartige Element vom Boden her einfach und schnell in die Pfanne eindringt. Das kugelartige Element ist auch mit Hilfe des Deckels erfindungsgemäß in der Pfanne feststellbar. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Deckel vorzugsweise mittels einer kraftschlüssigen, stoffschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung in der Pfanne fixiert wird. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Deckel beispielsweise zur Reinigung des Kugelgelenks aus der Pfanne entnommen werden kann.
Der Eingriffskörper ist gemäß der Erfindung ein Teil der Pfanne oder der Eingriffskörper ist an der Pfanne fixierbar. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Eingriffskörper direkt, beispielsweise bei der Herstellung der Pfanne, an dieser mit hergestellt wird oder dass der Eingriffskörper beispielsweise an die Pfanne mittels einer formschlüssigen, kraftschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindung nachträglich befestigt wird. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass der Eingriffskörper starr oder unter Vorspannung an der Pfanne befestigt ist. Der Teil des Eingriffskörpers, der an der Pfanne positionierbar ist und nicht in das kugelartige Element eingreift, das heißt der Teil des Eingriffskörpers, der bei Sicht-Position außerhalb der Pfanne erkennbar ist, weist erfindungsgemäß vorzugsweise eine sphärische oder plane Form auf. Alternativ kann auch der Eingriffskörper mit der Pfanne einen harmonischen Übergang bilden, so dass beispielsweise keine Kanten des Eingriffskörpers an der jeweiligen Aufnahme der Pfanne erkennbar sind. Alternativ kann der Eingriffskörper erfindungsgemäß auch als ein Teil in Form einer durchgehenden Achse in der Pfanne ausgebildet sein. Der Eingriffskörper ist dabei an vorzugsweise zwei Positionen in der Pfanne fixiert. Die von dem einteiligen Eingriffskörper gebildete Achse greift dabei in die Vertiefung des kugelartigen Elements ein. Die Vertiefung ist dabei so gestaltet, dass die Achse des Eingriffskörpers durch das kugelartige Element hindurchgeht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Achse des Eingriffskörpers gerade ist. Alternativ kann die Achse auch eine gebogene Form aufweisen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Pfanne Teil eines Anschlusses ist, der ein rechteckiger Anschluss, beispielsweise ein quaderförmiger Anschluss, oder ein zylindrischer Anschluss, beispielsweise ein zylinderförmiger Anschluss oder rohrförmiger Anschluss, ist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweiligen Anschlüsse dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst gestaltet sind.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das Kugelgelenk beispielsweise an einem zweidimensionalen Teil, wie beispielsweise an einer Platte, fixierbar ist. Gemäß der Erfindung besteht die Platte aus einem Stück und weist eine ebene Form auf. Alternativ oder ergänzend kann die Platte auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden. Beispielweise sind die einzelnen Teile der Platte mit einem Gelenk verbunden, so dass die einzelnen Teile über den Mechanismus des Gelenks zu einer einzigen Platte verrastbar und/oder feststellbar sind. Gemäß der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass die Platte von den Abmessungen her eine rechteckige Form, eine runde Form und/oder eine beliebige andere geometrische Form, beispielsweise eine trapezförmige und/oder ovale Form aufweist. Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, dass Kugelgelenk so an der Platte anzuordnen, dass die Aussparungen und/oder Aufnahmen der Pfanne jeweils passend auf der Platte ausgerichtet werden. Dadurch ist es möglich die Bewegung des kugelartigen Elementes in der Pfanne mit Hilfe der Aussparungen und/oder Aufnahmen einzuschränken.
Alternativ kann das Kugelgelenk auch an einem beliebigen anderen Teil, beispielsweise an einem dreidimensionalen Teil, wie beispielsweise an einer Kugel oder an einer Platte, die eine von der ebenen, zweidimensionalen Form abweichende Form, beispielsweise eine gebogene Form, hat, oder an einem eindimensionalen Teil, wie beispielsweise einem Träger oder einer Stange, fixiert werden. Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, dass Kugelgelenk so an dem eindimensionalen bzw. dreidimensionalen Teil anzuordnen, dass die Aussparungen und/oder Aufnahmen der Pfanne jeweils passend auf dem jeweiligen Teil ausgerichtet werden.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die verwendeten Anschlüsse zum Fixieren des Kugelgelenks an einem Teil jeweils mit einer bestimmten Form, beispielsweise mit einer runden und/oder eckigen Form, versehen sind, so dass das Kugelgelenk und das zu verbindende Teil leicht aneinander montiert werden können und voneinander demontiert werden können. Auch ist die Form des jeweiligen Anschlusses der Art der jeweiligen Verbindung, beispielsweise eine kraftschlüssige, stoffschlüssige oder formschlüssige Verbindung, erfindungsgemäß anpassbar.
In den vier Figuren sind bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Erfindung näher erläutert:
1 stellt eine Kugel und eine Pfanne mit Eingriffskörpern vor dem Zusammenbau zu einem Kugelgelenk dar,
2 stellt ein Kugelgelenk gemäß der Erfindung dar, die als kugelartiges Element eine Kugel aufweist,
3 stellt eine Scheibe und eine Pfanne mit Eingriffskörpern vor dem Zusammenbau zu einem Kugelgelenk dar und
4 stellt eine Platte dar, an der ein Kugelgelenk fixiert ist,
In 1 ist ein Kugelgelenk 1 dargestellt, aufweisend ein kugelartiges Element in Form einer Kugel 2.1, eine Pfanne 3, mindestens einen Eingriffskörper 4, im Beispiel zwei Eingriffskörper 4, und einen Deckel 5.
Die Kugel 2.1, die der Gelenkkörper ist, ist im Beispiel als Vollkörper ausgeführt, die eine Vertiefung, die nach Art einer Nut 6 gestaltet ist, aufweist. Die Nut 6 ist im Ausführungsbeispiel nach 1 abschnittsweise tangential um den Umfang der Kugel 2.1 umlaufend, da die Antriebsachse, die in Form eines Griffs 7 ausgebildet ist, den Umlauf der Nut 6 unterbricht. Der Griff 7 ist mit einem passenden Anschluss, beispielsweise mit einem Anschluss mit einer runden oder eckigen Form, beispielsweise eine eckige Form in Form eines Quaders, an der Kugel 2.1 befestigt. Die Form des Querschnitts der Nut 6 kann halbrund, eckig und/oder in Richtung der Mitte der Kugel 2.1 in dem Boden der Nut 6 offen sein.
Die Pfanne 3 nach 1 enthält einen Deckel 5, der in dem Boden der Pfanne 3 positionierbar und fixierbar ist. Dadurch ist die Positionierung der Kugel 2.1 in der Pfanne 3 einfach und schnell durchführbar, indem die Kugel 2.1 durch die Deckelöffnung in die Pfanne 3 einsetzbar ist. Die Kugel 2.1 wird anschließend mit Hilfe des Deckels 5 in der Pfanne festgestellt. Der Deckel 5 ist auch wieder, beispielsweise zu Reinigungszwecken des Kugelgelenks 1, entnehmbar.
Die Pfanne 3 enthält im Beispiel vier Aussparungen 8, um die Bewegungsfreiheit der Kugel 2.1 in der Pfanne 3 zu erhöhen. Zwischen den Aussparungen 8 sind jeweils Aufnahmen 12, im Beispiel vier Aufnahmen 12, nach Art einer Krone angeordnet. Die Aufnahmen 12 sind Teil der Pfanne 3 und senkrecht zum Boden der Pfanne 3 angeordnet. Die Pfanne 3 ist Teil eines Anschlusses, der aufgrund der rundlichen Form der Pfanne 3 beispielsweise ein zylinderförmiger oder rohrförmiger Anschluss ist.
Im Beispiel nach 1 sind zwei Eingriffskörper 4 an der Pfanne 3 fixiert, das heißt beispielsweise mit einer Klebeverbindung in der Pfanne 3 befestigt.
Die Form und Abmessungen des jeweiligen Eingriffskörpers 4, die beide in die Nut 6 der Kugel 2.1 eingreifen, ist den Abmessungen der Nut 6 und der Form der Nut 6 angepasst gestaltet. Die Länge des jeweiligen Eingriffskörpers 4 ist dabei passend den Abmessungen und der Form der Nut 6 angepasst. Auch sind die beiden Eingriffskörper 4 passend an der Pfanne 3 fixiert, so dass diese in die Nut 6 eingreifen. Der Eingriff der Eingriffskörper 4 erfolgt in der Nut 6 radial bezogen auf die Kugel 2.1.
Im Beispiel nach 1 weist jeder der beiden Eingriffskörper 4 eine halbkugelförmige Form auf. Der Teil des jeweiligen Eingriffskörpers 4, der an der Pfanne 3 positionierbar ist und nicht mit der Nut 6 der Kugel 2.1 direkt in Eingriff kommt, weist im Beispiel nach 1 eine plane Form auf. Diese plane Form ist an der Außenseite der Pfanne 3 nach 1 erkennbar.
Die Pfanne 3 als Gesamtbauteil nach 1 weist somit vier Teile auf, nämlich den Deckel 5, die Pfanne 3 und die beiden Eingriffskörper 4.
In 2 ist ein zusammengebautes Kugelgelenk 1 dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen und neue Bauteile werden mit neuen Bezugsziffern versehen.
Die Kugel 2.1 des Kugelgelenks 1 wird durch den Boden der Pfanne 3, die den Deckel 5 aufweist, in die Pfanne 3 eingeführt und in dieser für mindestens eine Bewegung positioniert. Dabei positioniert die Pfanne 3 über und unter dem Mittelpunkt der Kugel 2.1 die Kugel 2.1, damit die Kugel 2.1 bewegbar in der Pfanne 3 gelagert wird und von den vier Aufnahmen 12 umgriffen wird. Auch ist dadurch ein Austreten der Kugel 2.1 aus der Pfanne 3 verhindert. Der Deckel 5 ist zum oben beschriebenen Vorgang aus dem Boden der Pfanne 3. entnommen.
Die mittels des Griffs 7 auf die Kugel 2.1 übertragbaren linearen Bewegungen 9, 10 und/oder übertragbare rotatotorische Bewegung 11 ermöglichen, dass sich die Pfanne 3 passend zu den linearen Bewegungen 9, 10 und/oder der rotatorischen Bewegung 11 mitbewegt. Dabei werden vorzugsweise mindestens eine Kraft in Richtung mindestens einer der linearen Bewegungen 9, 10 und/oder mindestens ein Moment in Richtung der rotatorischen Bewegung 11 von dem Griff 7 auf die Pfanne 3 mittels der Kugel 2.1 übertragen. Durch die beiden Eingriffskörper 4 in der Pfanne 3 werden die Kraft und/oder das Moment von dem Griff 7 direkt von der Nut 6 der Kugel 2.1 auf die Pfanne 3 mit Hilfe der Eingriffskörper 4 übertragen. Durch die runde Geometrie der Kugel 2.1 wird eine gleichmäßige Bewegung gewährleistet. Zusätzlich kann die Position des Griffes 7 in der Pfanne 3 mit Hilfe der in der Pfanne 3 gelagerten Kugel 2.1 verstellt werden, so dass aber weiterhin die linearen Bewegungen 9, 10 und/oder die rotatorische Bewegung 11 von dem Griff 7 mittels des Kugelgelenks 1 auf die Pfanne 3 übertragbar sind, jedoch sind die Achsen der eingreifenden Kraft und/oder des Moments von ihrer ursprünglichen Position verändert.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Kugelgelenks 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen und neue Bauteile werden mit neuen Bezugsziffern versehen. Das Kugelgelenk 1 weist nach 3 ein kugelartiges Element in Form einer Scheibe 2.2, eine Pfanne 3, mindestens einen Eingriffskörper 4, im Beispiel zwei Eingriffskörper 4, und einen Deckel 5 auf. Der Aufbau und die Funktion der Pfanne 3, der beiden Eingriffskörper 4, des Griffs 7 und des Deckels 5 nach 3 ist identisch mit dem Ausführungsbeispiel in 1 und 2.
Die Scheibe 2.2, die der Gelenkkörper ist, ist im Beispiel nach Art einer flachen Ebene in einer runden Scheibenform ausgeführt. Die Scheibe 2.2 weist nach 3 eine Vertiefung, die nach Art einer Nut 6 gestaltet ist, auf. Die Nut 6 ist im Ausführungsbeispiel nach 3 abschnittsweise tangential um den Umfang der Scheibe 2.2 umlaufend, da die Antriebsachse, die in Form des Griffs 7 ausgebildet ist, den Umlauf der Nut 6 unterbricht. Die Form des Querschnitts der Nut 6 kann halbrund, eckig und/oder in Richtung der Mitte der Scheibe 2.2 in dem Boden der Nut 6 offen sein.
Die Pfanne 3 nach 1 enthält einen Deckel 5, der in dem Boden der Pfanne 3 positionierbar und fixierbar ist. Dadurch ist die Positionierung der Scheibe 2.2 in der Pfanne 3 einfach und schnell durchführbar, indem die Scheibe 2.2 durch die Deckelöffnung in die Pfanne 3 einsetzbar ist. Der Deckel 5 ist auch wieder, beispielsweise zu Reinigungszwecken des Kugelgelenks 1, entnehmbar.
Die Pfanne 3 enthält im Beispiel nach 3 auch vier Aussparungen 8, um die Bewegungsfreiheit der Scheibe 2.2 in der Pfanne 3 zu erhöhen.
Die Form und Abmessungen des jeweiligen Eingriffskörpers 4, die beide in die Nut 6 der Scheibe 2.2 eingreifen, ist den Abmessungen der Nut 6 und der Form der Nut 6 angepasst gestaltet. Die Länge des jeweiligen Eingriffskörpers 4 ist dabei passend den Abmessungen und der Form der Nut 6 angepasst. Auch sind die beiden Eingriffskörper 4 passend an der Pfanne 3 fixiert, so dass diese in die Nut 6 eingreifen. Der Eingriff der Eingriffskörper 4 erfolgt in der Nut 6 radial bezogen auf die Scheibe 2.2.
In 4 sind zwei Varianten A, B eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen und neue Bauteile werden mit neuen Bezugsziffern versehen.
In der Variante A ist ein Kugelgelenk 1 dargestellt, dass an einem zweidimensionalen Teil, im Beispiel an einer Platte 13, fixiert ist. Der Gelenkkörper, im Beispiel eine Kugel 2.1, ist nach 4 von vier Aufnahmen 12 einer Pfanne 3 umgriffen. In die Kugel 2.1, bzw. in die Nut 6 der Kugel 2.1, greifen im Beispiel auch zwei Eingriffskörper 4 gemäß der Erfindung ein (nicht dargestellt). An der Kugel 2.1 ist des Weiteren ein Griff 7 fixiert. Durch den Eingriff der beiden Eingriffskörper 4 in die Nut 6 der Kugel 2.1 bildet sich eine Achse 14, um die die Kugel 2.1 und somit auch der Griff 7 schwenken bzw. sich bewegen kann. Dadurch ist es gemäß der Erfindung möglich, dass der Griff 7 jeweils zwischen die vier Aussparungen 8 der Pfanne 3 schwenken kann. Alternativ kann der Griff 7 auch um 360° schwenken, wenn der Griff 7 bezogen auf die Ebene der Platte 13 sich jeweils oberhalb der Aufnahmen 12 befindet.
Die Bewegungen des Griffs 7 sind dabei jeweils passend mit Hilfe des Kugelgelenks 1 auf die Platte 13 übertragbar. Dabei sind zwei Koordinatenachsen, eine Koordinatenachse in Längsrichtung L und eine Koordinatenachse in Querrichtung Q eingezeichnet, die zwei mögliche Bewegungsrichtungen der Platte 13 darstellen, in 4 eingezeichnet. Es ist gemäß der Erfindung möglich die Platte 13 in dem Koordinatensystem, das aus der Koordinatenachse in Längsrichtung L und der Koordinatenachse in Querrichtung Q gebildet wird, beliebig zu bewegen. Eine Bewegung in die dritte räumliche Komponente, d. h. in Richtung der Normalen der ebenen Platte 13, ist auch möglich, indem der Griff 7 eine Bewegung mit einem Vektor in Richtung der Normalen der Platte 13 ausführt und somit diese Bewegung mit Hilfe des Kugelgelenks 1 auf die Platte 13 übertragen wird.
Im Folgenden wird kurz die Verwendung des Griffs 7, des Kugelgelenks 1 und der Platte 13 in einem Bodenreinigungsgerät beschrieben. Die vier Aufnahmen 12 der Pfanne 3 sind dazu so auf der Platte 13 angeordnet, dass sie für die beispielhaft beschriebene Verwendung eine mögliche optimale Anordnung haben. Die Anordnung der vier Aufnahmen 12 in Variante A ist dazu jeweils um 45° gegenüber den beiden Koordinatenachsen in Längsrichtung L und Querrichtung Q geneigt, so dass sich eine Anordnung nach 4 ergibt
Denkbar ist für ein Reinigungsgerät beispielsweise, dass die Platte 13 aus zwei Teilen besteht, die mittels eines Gelenks, das eine Achse zum Klappen der beiden Teile hat, miteinander verbunden sind. Dadurch ist es beispielsweise möglich, ein Reinigungstuch um die Platte 13, die im beschriebenen Beispiel ein Reinigungstuchhalter ist, vereinfacht zu spannen, indem beispielsweise die Form der Platte 13 zum Spannen des Reinigungstuchs um die Platte 13 mit Hilfe des Gelenkes verändert wird (nicht dargestellt). Dazu klappen die beiden Teile der Platte 13 mit Hilfe des Gelenkes zusammen und nach dem Umspannen mit dem Reinigungstuch anschließend wieder auseinander, so dass sich anschließend eine ebene Platte 13 ergibt, um die ein Reinigungstuch gespannt ist. Nach dem Umspannen der Platte 13 mit dem Reinigungstuch wird die Platte 13 verrasted und/oder festgestellt wird, so dass sich eine einzige ebene, komplett ausgebildete Platte 13 nach 4 ergibt.
Der Griff 7, wie vorhergehend beschrieben, kann jeweils in die Aussparungen 8 geschwenkt werden, so dass es somit möglich ist, die Platte 13 mit dem Reinigungstuch mit Hilfe des Griffs 7 unter beispielsweise einen Wohnzimmerschrank zu Reinigungszwecken zu bewegen, da der Griff 7 nahezu flach auf die Platte 13 auflegbar ist. Wie in Variante A der 4 beispielhaft dargestellt, ist beispielsweise eine Bewegung in die Koordinatenachse in Längsrichtung L einfach durchführbar, wenn der Griff 7 flach auf der Platte 13 in die in der 4 dargestellten Aussparung 8 eingeführt ist.
Durch die Form der Aussparung 8 ist die Bewegung des Griffs 8 zusätzlich begrenzt, da der Griff 7 sich nach 4 nur in dem Bereich der Aussparung 8 bewegen kann, wenn der Griff 7 in diese eingeführt ist. Die Variante B der 4 unterscheidet sich dahingehend von der Variante A, dass die vier Aufnahmen 12 der Pfanne 3 jeweils in den beiden Koordindatenachsen in Längsrichtung L und Querrichtung Q im Koordinatensystem auf der Platte 13 ausgerichtet sind.
Alternativ ist auch denkbar, dass nur jeweils zwei Aufnahmen 12 in Kombination, d. h. als Paar, verwendet werden. Dieses ist in 4 dadurch angedeutet, dass zwei Aufnahmen 12 mit einer gestrichelten Linie und zwei Aufnahmen 12 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt sind. Dadurch ergeben sich jeweils zwei möglich Paare an Aufnahmen 12, über die mit Hilfe von Eingriffskörpern 4 ein kugelartiges Element, beispielsweise eine Kugel 2.1, in einer Pfanne 3 bewegt werden kann. Die jeweiligen Paare an Aufnahmen 12 können alternativ auch jeweils nur einen gemeinsamen Eingriffskörper 4 aufweisen.
Durch die sich jeweils verändernde Anordnung der Aufnahmen 12 bei Verwendung von einer der beiden, beispielhaft ausgewählten möglichen Paare an Aufnahmen 12 (gestrichelt oder ungestrichelt dargestellte Aufnahmen 12) ist die Möglichkeit der Bewegung des Griffs 8 zusätzlich verändert, da der Griff 7 sich nach 4 nur in der jeweiligen sich ergebenden Aussparung 8 bewegen kann.
Je nach Anwendungsfall, bei dem ein Kugelgelenk 1 gemäß der Erfindung verwendet wird, ist eine Anordnung nach Variante A oder B nach 4 zu bevorzugen. Alternativ kann die Anordnung der mindestens einen Aufnahme 12 auch in einer beliebigen anderen Anordnung in dem Koordinatensystem erfolgen, wenn dieses der jeweilige Anwendungsfall erfordert.
Verschiedene Bauteile enthalten bevorzugt mindestens ein Kugelgelenk 1 gemäß der Erfindung:

a) Reinigungsgerät,
b) Kosmetik- oder Hygienegerät,
c) Modellbaumodell, vorzugsweise Hubschrauber, Auto und/oder Schiff,
d) Technikmodell, vorzugsweise nach Art eines Baukastensystems,
e) einfache, trennbare Kupplung zu externen Geräten, vorzugsweise bei Traktoren,
f) Lampenfassung, vorzugsweise für Deckenlicht mit einer fixierbaren Fassung, in die verschiedene Lichttypen einsetzbar sind,
g) Jalousie,
h) Werkzeug, vorzugsweise Verlängerung für Werkzeug, insbesondere Schraubendreher, beispielsweise für Inbus-Schraube (Innensechskant-Schraube),
i) Teil aus dem Bereich Sanitär,
j) Gartengerät,
k) Spielzeug,
l) Teil aus dem Bereich Elektronik,
m) Teil aus dem Bereich Medizintechnik,
n) Teil aus dem Bereich Elektronik, vorzugsweise für die Übertragung auf ein Potentiometer,
o) Teil aus dem Bereich Automobil.

Bezugszeichenliste

1: Kugelgelenk
2.1: Kugel
2.2: Scheibe
3: Pfanne
4: Eingriffskörper
5: Deckel
6: Nut
7: Griff
8: Aussparung
9: Lineare Bewegung
10: Lineare Bewegung
11: Rotatorische Bewegung
12: Aufnahme
13: Platte
14: Achse
L: Koordinatenachse in Längsrichtung L
Q: Koordinatenachse in Querrichtung Q

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19916556 A1 [0002]
DE 202006011254 U1 [0003]

Claims

Kugelgelenk (1) für die Übertragung von Kräften und/oder Momenten, aufweisend ein kugelartiges Element, das in einer Pfanne (3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das kugelartige Element zumindest eine Vertiefung aufweist, in die mindestens ein Eingriffskörper (4) der Pfanne (3) eingreift und dass das kugelartige Element bewegbar in der Pfanne (3) gelagert ist.
Kugelgelenk (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kugelartige Element, die Pfanne (3) und/oder der Eingriffskörper (4) mit einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt sind.
Kugelgelenk (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kugelartige Element eine Kugel (2.1), eine Scheibe (2.2), ein Scheibensegment oder ein Kugelsegment ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kugelartige Element aus einem Teil besteht oder aus mehreren Einzelteilen zusammensetzbar ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kugelartige Element mindestens eine Ausnehmung, insbesondere in Form von einem Grübchen und/oder einer Aushöhlung, enthält.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung nach Art einer Nut (6) gestaltet ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung tangential um den Umfang des kugelartigen Elements oder abschnittsweise tangential um den Umfang des kugelartigen Elements umlaufend ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Querschnitts der Vertiefung halbrund, eckig und/oder in Richtung der Mitte des kugelartigen Elements in dem Boden der Vertiefung offen ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Querschnitts der Vertiefung sich über deren Umlauf verändert, so dass sich mindestens eine Rippe und/oder mindestens eine Senke in der Vertiefung ausbilden.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (3) Teil eines Anschlusses ist, der ein rechteckiger Anschluss, beispielsweise ein quaderförmiger Anschluss, oder ein zylindrischer Anschluss, beispielsweise ein zylinderförmiger Anschluss oder rohrförmiger Anschluss, ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (3) aus zumindest einem Teil besteht.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (3) über und unter dem Mittelpunkt des kugelartigen Elements das kugelartige Element positioniert, damit das kugelartige Element beweglich gelagert ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (3) mindestens eine Aufnahme (12) enthält, die insbesondere senkrecht zum Boden der Pfanne (3) angeordnet ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (3) mindestens eine Aussparung (8) enthält.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Pfanne (3) einen Deckel (5) aufweist, der entnommen werden kann.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffkörper (4) ein Teil der Pfanne (3) ist oder dass der Eingriffkörper (4) an der Pfanne (3) fixierbar ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form und Abmessungen des Eingriffskörpers (4), der in die Vertiefung eingreift, den Abmessungen der Vertiefung und der Form der Vertiefung angepasst gestaltet ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Eingriffkörpers (4), der in die Vertiefung eingreift, eine runde Form, vorzugsweise zylindrische Form oder halbkugelförmige Form, aufweist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Eingriffkörpers (4), der an der Pfanne (3) positionierbar ist, vorzugsweise eine sphärische oder plane Form aufweist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelgelenk (1) an einem eindimensionalen Teil, an einem zweidimensionalen Teil, beispielsweise an einer Platte (13), oder an einem dreidimensionalen Teil fixierbar ist.
Kugelgelenk (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelgelenk (1) in einem Reinigungsgerät, in einem Kosmetikgerät, in einem Hygienegerät, in einem Modellbaumodell, vorzugsweise Hubschrauber, Auto und/oder Schiff, in einem Technikmodell, vorzugsweise nach Art eines Baukastensystems, in einer einfachen, trennbaren Kupplung zu externen Geräten, vorzugsweise bei Traktoren, in einer Lampenfassung, vorzugsweise für ein Deckenlicht, in einer Jalousie, in einem Werkzeug, vorzugsweise eine Verlängerung für ein Werkzeug, insbesondere Schraubendreher, beispielsweise für Inbus-Schrauben (Innensechskant-Schraube), in einem Teil aus dem Bereich Sanitär, in einem Gartengerät, in einem Spielzeug, in einem Teil aus dem Bereich Elektronik, vorzugsweise für die Übertragung auf ein Potentiometer, in einem Teil aus dem Bereich Medizintechnik oder in einem Teil aus dem Bereich Automobil enthalten ist.