DE102012223469B4 - Connecting element and method of manufacturing a connecting element - Google Patents
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Abstract
Verbindungselement (1), umfassend einen ersten Kugelkopf (2) und einen zweiten Kugelkopf (3), eine erste Lagereinheit (4) zum Lagern des ersten Kugelkopfes (2) und eine mit der ersten Lagereinheit (4) verbundene zweite Lagereinheit (5) zum Lagern des zweiten Kugelkopfes (3), wobei – die erste Lagereinheit (4) ein erstes und ein zweites Lagerelement (9, 10) aufweist, die auf einander gegenüberliegenden Seiten eines ersten Aufnahmebereichs (11) für den ersten Kugelkopf (2) angeordnet sind und die jeweils eine Ausnehmung (12, 13) mit einem an den ersten Aufnahmebereich (11) angrenzenden Rand (14, 15) aufweisen, wobei jeder dieser beiden Ränder (14, 15) einen Durchmesser (d) aufweist, der jeweils kleiner als ein Durchmesser (D) des ersten Kugelkopfes (2) ist, und wobei ein Abstand (h) zwischen diesen beiden Rändern (14, 15) ebenfalls kleiner als der Durchmesser (D) des ersten Kugelkopfes (2) ist, und wobei – die zweite Lagereinheit (5) ebenfalls ein erstes und ein zweites Lagerelement (16, 17) aufweist, die auf einander gegenüberliegenden Seiten eines zweiten Aufnahmebereichs (18) für den zweiten Kugelkopf (3) angeordnet sind und die jeweils eine Ausnehmung (19, 20) mit einem an den zweiten Aufnahmebereich (18) angrenzenden Rand (21, 22) aufweisen, wobei jeder dieser beiden Ränder (21, 22) einen Durchmesser (d) aufweist, der jeweils kleiner als ein Durchmesser (D) des zweiten Kugelkopfes (3) ist, und wobei ein Abstand (h) zwischen diesen beiden Rändern (21, 22) ebenfalls kleiner als der Durchmesser (D) des zweiten Kugelkopfes (3) ist, wobei das Verbindungselement (1) genau ein Blechteil (8) umfasst, wobei das Blechteil (8) ein Stanzgitter ist und das erste Lagerelement (9) der ersten Lagereinheit (4) ein erster Teilbereich des Blechteils (8) ist und wobei das erste Lagerelement (16) der zweiten Lagereinheit (5) ein zweiter Teilbereich des Blechteils (8) ist, wobei das erste Lagerelement (9) der ersten Lagereinheit (4) mit dem ersten Lagerelement (16) der zweiten Lagereinheit (5) über einen Zwischenbereich (27) des Blechteils (8) verbunden ist, der an den ersten Teilbereich des Blechteils (8) und an den zweiten Teilbereich des Blechteils (8) angrenzt, wobei das zweite Lagerelement (10) der ersten Lagereinheit (4) ein dritter Teilbereich des Blechteils (8) ist und das zweite Lagerelement (17) der zweiten Lagereinheit (5) ein vierter Teilbereich des Blechteils (8) ist.Connecting element (1) comprising a first ball head (2) and a second ball head (3), a first bearing unit (4) for storing the first ball head (2) and a second bearing unit (5) connected to the first bearing unit (4) Bearing the second ball head (3), wherein - the first bearing unit (4) has a first and a second bearing element (9, 10) which are arranged on opposite sides of a first receiving area (11) for the first ball head (2) and each having a recess (12, 13) with an edge (14, 15) adjacent to the first receiving area (11), each of these two edges (14, 15) having a diameter (d) which is smaller than a diameter (D) of the first ball head (2), and wherein a distance (h) between these two edges (14, 15) is also smaller than the diameter (D) of the first ball head (2), and wherein - the second bearing unit ( 5) also a first and a second bearing element (16, 17), which are arranged on opposite sides of a second receiving area (18) for the second ball head (3) and each have a recess (19, 20) with an edge (21, 22) adjacent to the second receiving area (18) each of these two edges (21, 22) has a diameter (d) which is smaller than a diameter (D) of the second ball head (3), and wherein a distance (h) between these two edges (21, 22) is also smaller than the diameter (D) of the second ball head (3), the connecting element (1) comprising exactly one sheet metal part (8), the sheet metal part (8) being a lead frame and the first bearing element (9) of the first Bearing unit (4) is a first partial area of the sheet metal part (8) and the first bearing element (16) of the second bearing unit (5) is a second partial area of the sheet metal part (8), the first bearing element (9) of the first bearing unit (4) with the first bearing element (16) of the second warehouse unit (5) is connected via an intermediate region (27) of the sheet metal part (8), which adjoins the first partial area of the sheet metal part (8) and the second partial area of the sheet metal part (8), the second bearing element (10) of the first bearing unit (4) is a third section of the sheet metal part (8) and the second bearing element (17) of the second bearing unit (5) is a fourth section of the sheet metal part (8).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement und ein Verfahren zum Herstellen eines Verbindungselements.The present invention relates to a connecting element and a method for producing a connecting element.
Verbindungselemente werden in fast allen Bereichen der Technik verwendet, wie beispielsweise im Maschinenbau und im Fahrzeugbau, um Bauteile mechanisch miteinander zu verbinden und dabei bestimmte Bewegungen der Bauteile relativ zueinander zu ermöglichen. In manchen Anwendungsfällen ist es beispielsweise erforderlich, dass durch das Verbindungselement möglichst viele voneinander unabhängige Bewegungen der Bauteile relativ zueinander (Relativbewegungen) gewährleistet werden können, dass durch das Verbindungselement also möglichst viele Freiheitsgrade der Bauteile gewährleistet werden. So können beispielsweise mittels eines als Gelenk ausgestalteten Verbindungselementes bestimmte Drehbewegungen (Drehfreiheitsgrade) der Bauteile ermöglicht werden. So ist beispielsweise aus dem Dokument
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, das möglichst einfach und kostengünstig hergestellt werden kann und gleichzeitig möglichst viele voneinander unabhängige Relativbewegungen der Bauteile ermöglicht. Ferner soll ein möglichst kostengünstiges und einfaches Herstellungsverfahren für solches Verbindungselement vorgeschlagen werden.The present invention has for its object to provide a connecting element of the type described above, which can be made as simple and inexpensive and at the same time allows as many independent relative movements of the components. Furthermore, the most cost-effective and simple production method for such a connection element should be proposed.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verbindungselement gemäß dem Hauptanspruch sowie durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9. Weiterentwicklungen und spezielle Ausführungsformen ergeben sich mit den jeweils abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a connecting element according to the main claim and by a manufacturing method according to
Ein Verbindungselement hier vorgeschlagener Art zum Verbinden zweier Bauteile, umfasst einen ersten Kugelkopf und einen zweiten Kugelkopf, eine erste Lagereinheit zum Lagern des ersten Kugelkopfes und eine mit der ersten Lagereinheit verbundene zweite Lagereinheit zum Lagern des zweiten Kugelkopfes. Hierbei stellen die Kugelköpfe Verbindungsglieder dar, mit denen jeweils eines der beiden Bauteile verbunden werden kann. Beispielsweise kann jeder der Kugelköpfe jeweils einen entsprechend ausgestalteten Fortsatz aufweisen, über den der Kugelkopf mit einem der beiden Bauteile verbindbar ist.A connecting element of the type proposed here for connecting two components comprises a first ball head and a second ball head, a first bearing unit for supporting the first ball head and a second bearing unit connected to the first bearing unit for supporting the second ball head. Here, the ball heads are connecting members, with each of which one of the two components can be connected. For example, each of the ball heads each having a suitably designed extension, via which the ball head with one of the two components is connectable.
Die erste Lagereinheit weist zwei Lagerelemente auf, die auf einander gegenüberliegenden Seiten eines ersten Aufnahmebereichs für den ersten Kugelkopf angeordnet sind und die jeweils eine Ausnehmung mit einem an den ersten Aufnahmebereich angrenzenden Rand aufweisen. Jeder dieser beiden Ränder weist einen Durchmesser auf, der jeweils kleiner als ein Durchmesser des ersten Kugelkopfes ist. Ein Abstand zwischen diesen beiden Rändern ist ebenfalls kleiner als der Durchmesser des ersten Kugelkopfes.The first bearing unit has two bearing elements, which are arranged on opposite sides of a first receiving area for the first ball head and which each have a recess with an edge adjacent to the first receiving area. Each of these two edges has a diameter which is in each case smaller than a diameter of the first ball head. A distance between these two edges is also smaller than the diameter of the first ball head.
Der ersten Lagereinheit entsprechend weist die zweite Lagereinheit zwei weitere Lagerelemente auf, die auf einander gegenüberliegenden Seiten eines zweiten Aufnahmebereichs für den zweiten Kugelkopf angeordnet sind und die jeweils eine Ausnehmung mit einem an den zweiten Aufnahmebereich angrenzenden Rand aufweisen. Jeder dieser beiden Ränder weist einen Durchmesser auf, der jeweils kleiner als ein Durchmesser des zweiten Kugelkopfes ist. Ein Abstand zwischen diesen beiden Rändern ist ebenfalls kleiner als der Durchmesser des zweiten Kugelkopfes.According to the first bearing unit, the second bearing unit has two further bearing elements, which are arranged on opposite sides of a second receiving area for the second ball head and which each have a recess with an edge adjacent to the second receiving area. Each of these two edges has a diameter which is smaller than a diameter of the second ball head in each case. A distance between these two edges is also smaller than the diameter of the second ball head.
Dadurch, dass die genannten Abstände der Ränder, welche jeweils bezüglich der jeweiligen Mittelpunkte der Ränder gemessen werden können, und die Durchmesser der Ränder jeweils kleiner als die Durchmesser des ersten bzw. des zweiten Kugelkopfes sind, bilden die Lagerelemente Käfige für die Kugelköpfe und halten die Kugelköpfe auf konstruktiv einfache Weise innerhalb der jeweiligen Aufnahmebereiche beidseitig fest. Jeder der beiden Kugelköpfe wird durch die beiden Lagerelemente der jeweiligen Lagereinheit beidseitig gelagert und ist innerhalb seines Aufnahmebereichs und um seinen jeweiligen Mittelpunkt drehbar. Bei entsprechenden Drehbewegungen innerhalb des Aufnahmebereichs gleitet der jeweiligen Kugelkopf auf den Ausnehmungen der beiden zugehörigen Lagerelemente und bleibt in einem stetigen Berührungskontakt mit den genannten Rändern der Ausnehmungen und vorzugsweise außerdem auch mit Innenwandungen dieser Ausnehmungen. Die Innenwandungen sind somit Gleitflächen für die Kugelköpfe und sind zu diesem Zweck möglichst sphärisch und mit den gleichen Krümmungsradien wie die jeweiligen Kugelköpfe ausgestaltet, wie weiter unten beschreiben ist.Characterized in that the said distances of the edges, which can be measured in each case with respect to the respective centers of the edges, and the diameters of the edges are each smaller than the diameters of the first and the second ball head, the bearing elements form cages for the ball heads and hold the Ball heads in a structurally simple manner within the respective receiving areas fixed on both sides. Each of the two ball heads is supported by the two bearing elements of the respective bearing unit on both sides and is rotatable within its receiving area and about its respective center. With appropriate rotational movements within the receiving area slides the respective ball head on the recesses of the two associated bearing elements and remains in a continuous physical contact with said edges of the recesses and preferably also with inner walls of these recesses. The inner walls are thus sliding surfaces for the ball heads and are for this purpose as spherical as possible and designed with the same radii of curvature as the respective ball heads, as will be described below.
Auf diese Weise werden vorteilhafterweise eine große Anzahl voneinander unabhängiger Relativbewegungen (Freiheitsgrade) der beiden Bauteile erzielt. Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Verbindungselementes wird jeweils eines der Bauteile mit einem der Kugelköpfe verbunden. Dann kann jedes der Bauteile unabhängig von dem jeweils anderen Bauteil Schwenk-, Kipp- und Drehbewegungen ausführen, welche jeweils um den Mittelpunkt des jeweiligen Kugelkopfes erfolgt. Insbesondere können derartige Drehbewegungen auch um eine Verbindungsachse zwischen dem Bauteil und dem mit diesem Bauteil verbundenen Kugelkopf erfolgen.In this way, a large number of mutually independent relative movements (degrees of freedom) of the two components are advantageously achieved. In a proper use of the connecting element each one of the components is connected to one of the ball heads. Then, each of the components independently of the respective other component perform pivoting, tilting and rotating movements, which takes place in each case around the center of the respective ball head. In particular, such rotational movements can also take place about a connection axis between the component and the ball head connected to this component.
Um Verschleiß und Lagerspiel zu reduzieren sind die Ausnehmungen der Lagerelemente vorzugsweise korrespondierend mit dem jeweiligen Kugelkopf ausgestaltet, so dass ein möglichst großflächiger und stetiger Berührungskontakt zwischen dem Kugelkopf und den Ränder und ggf. den genannten Innenwandungen der Ausnehmungen besteht. Beispielsweise können die Ränder kreisförmig ausgestaltet sein. Die Oberflächen der Innenwandungen können sphärisch ausgeformt sein und beispielsweise die Form der Oberfläche einer Kugelschicht (häufig auch als Kugelscheibe bezeichnet) haben oder die Form der Oberflächen einer Kugelkappe (häufig auch als Kugelkalotte oder Kugelhaube bezeichnet). Die Krümmungsradien der Innenwandungen entsprechen vorzugsweise dem Radius des jeweiligen Kugelkopfes.In order to reduce wear and bearing clearance, the recesses of the bearing elements are preferably configured corresponding to the respective ball head, so that the largest possible and continuous contact between the ball head and the edges and possibly the said inner walls of the recesses exists. For example, the edges can be configured circular. The surfaces of the inner walls may be spherically shaped and, for example, the shape of the surface of a spherical layer (often referred to as a spherical disk) or the shape of the surfaces of a spherical cap (often referred to as spherical cap or ball cap). The radii of curvature of the inner walls preferably correspond to the radius of the respective ball head.
Das hier vorgeschlagene Verbindungselement kann vorteilhafterweise besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, das Verbindungselement bis auf die Kugelköpfe, also insbesondere die Lagerelemente, teilweise oder sogar vollständig aus Blech fertigen. Als Blech wird hier und im Folgenden wie allgemein üblich ein zusammenhängendes, flaches und typischerweise aus Metall bestehendes Halbzeug verstanden, welches in der Regel als Walzprodukt vorliegt. Unter „flach” soll verstanden werden, dass das Halbzeug eine Länge und eine Breite aufweist, die mindestens fünfmal so groß ist, vorzugsweise mindestens zehnmal so groß, wie eine senkrecht zur Länge und Breite gemessene Dicke des Blechs. Insbesondere können also die Lagerelemente Blechteile oder Teilbereiche (also Teile) eines Blechteils sein. Als Blechteil wird hier und im Folgenden ein Bauteil verstanden, dass aus einem Blech durch Anwenden von Trennverfahren, wie beispielsweise Schneiden und Stanzen, und Umformverfahren, wie beispielsweise Biegen und Prägen, hergestellt worden ist, wie weiter unten beschrieben wird. Bei den genannten Blechteilen kann es sich jeweils beispielsweise um Stanzgitter handeln.The connecting element proposed here can advantageously be produced in a particularly simple and cost-effective manner. For example, it is possible, the connection element except for the ball heads, so in particular the bearing elements, partially or even completely made of sheet metal. The sheet is here and below as commonly understood a coherent, flat and typically made of metal semi-finished, which is usually available as a rolled product. By "flat" is meant that the semi-finished product has a length and a width which is at least five times as large, preferably at least ten times as large, as a thickness of the sheet measured perpendicular to the length and width. In particular, therefore, the bearing elements may be sheet metal parts or subregions (ie parts) of a sheet metal part. As a sheet metal part is here and hereinafter understood a component that has been produced from a sheet by applying separation methods, such as cutting and punching, and forming processes, such as bending and embossing, as described below. The sheet metal parts mentioned can each be, for example, stamped grid.
In besonders kostengünstig herstellbaren Ausführungsformen umfasst das Verbindungselement, zusätzlich zu den beiden Kugelköpfen, genau ein derartiges Blechteil oder genau zwei derartige Blechteile, wobei die Lagerelemente Teilbereiche dieses Blechteils bzw. dieser Blechteile sind. Hier und im Folgenden soll „genau ein Blechteil” der Formulierung „ein Blechteil und keine weiteren Blechteile” entsprechen und „genau zwei Blechteile” der Formulierung „zwei Blechteile und keine weiteren Blechteile” entsprechen.In particularly inexpensive to produce embodiments, the connecting element, in addition to the two ball heads, exactly one such sheet metal part or exactly two such sheet metal parts, wherein the bearing elements are portions of this sheet metal part or sheet metal parts. Here and in the following, "exactly one sheet metal part" should correspond to the formulation "one sheet metal part and no other sheet metal parts" and "exactly two sheet metal parts" correspond to the wording "two sheet metal parts and no further sheet metal parts".
Beispielsweise ist es möglich, dass ein erstes Lagerelement der Lagerelemente der ersten Lagereinheit ein erster Teilbereich eines Blechteils ist und wobei ein erstes Lagerelement der Lagerelemente der zweiten Lagereinheit ein zweiter Teilbereich des Blechteils ist. Typischerweise verläuft das genannte Blechteil von der ersten Lagereinheit zur zweiten Lagereinheit und verbindet auf diese Weise die beiden Lagereinheiten miteinander. In diesem Fall ist also vorgesehen, dass das erste Lagerelement der ersten Lagereinheit mit dem ersten Lagerelement der zweiten Lagereinheit über einen Zwischenbereich des Blechteils verbunden ist, der von dem ersten Teilbereich des Blechteils zu dem zweiten Teilbereich des Blechteils verläuft und an beide dieser Teilbereiche angrenzt.For example, it is possible that a first bearing element of the bearing elements of the first bearing unit is a first portion of a sheet metal part and wherein a first bearing element of the bearing elements of the second bearing unit is a second portion of the sheet metal part. Typically, said sheet metal part extends from the first storage unit to the second storage unit and in this way connects the two storage units with each other. In this case, it is thus provided that the first bearing element of the first bearing unit is connected to the first bearing element of the second bearing unit via an intermediate region of the sheet metal part, which extends from the first portion of the sheet metal part to the second portion of the sheet metal part and adjacent to both of these portions.
In einem besonders kostengünstigen Ausführungsbeispiel, bei dem das Verbindungselement genau ein Blechteil umfasst, ist typerweise außerdem ein zweites Lagerelement der Lagerelemente der ersten Lagereinheit ein dritter Teilbereich des genannten Blechteils, wobei ein zweites Lagerelement der Lagerelemente der zweiten Lagereinheit ein vierter Teilbereich des Blechteils ist.In a particularly cost-effective embodiment, in which the connecting element comprises exactly one sheet metal part, also a second bearing element of the bearing elements of the first bearing unit is a third portion of said sheet metal part, wherein a second bearing element of the bearing elements of the second bearing unit is a fourth portion of the sheet metal part.
Dabei ist es möglich, dass der dritte Teilbereich an den ersten Teilbereich an und grenzt außerdem der vierte Teilbereich an den zweiten Teilbereich angrenzt. Dann sind also der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich Endstücke des Blechteils, wobei der dritte Teilbereich, der vierte Teilbereich sowie der Zwischenbereich zwischen diesen Endstücken angeordnet sind. Zusätzliche Stabilität der beiden Lagereinheiten sowie eine Vorspannung zwischen den jeweiligen Lagerelementen kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass der erste Teilbereich (also das erste Lagerelement der ersten Lagereinheit) mittels einer oder mehrerer Niete, eines oder mehrerer Bolzen, einer oder mehrerer Schrauben mit dem Zwischenbereich des Blechteils verbunden ist. Ebenso kann der zweite Teilbereich (also das erste Lagerelement der zweiten Lagereinheit) mittels einer oder mehrerer Niete, eines oder mehrerer Bolzen oder einer oder mehrerer Schrauben mit dem Zwischenbereich des Blechteils verbunden ist.In this case, it is possible that the third subregion adjoins the first subregion and also adjoins the fourth subregion adjoining the second subregion. In that case, the first subarea and the second subarea are end pieces of the sheet metal part, wherein the third subarea, the fourth subarea and the intermediate area are arranged between these end pieces. Additional stability of the two bearing units as well as a preload between the respective bearing elements can be achieved, for example, by virtue of the fact that the first subregion (ie the first bearing element of the first bearing unit) is connected by means of one or more rivets, one or more bolts, one or more screws with the intermediate region of the sheet metal part. Likewise, the second portion (ie, the first bearing element of the second bearing unit) is connected by means of one or more rivets, one or more bolts or one or more screws with the intermediate region of the sheet metal part.
Es ist aber auch möglich, dass das zweite Lagerelement der ersten Lagereinheit mit dem zweiten Lagerelement der zweiten Lagereinheit über einen weiteren Zwischenbereich des Blechteils verbunden ist, wobei der weitere Zwischenbereich von dem dritten Teilbereich zum dem vierten Teilbereich verläuft und an beide dieser Teilbereiche angrenzt. Dabei kann der erstgenannte Zwischenbereich mit dem weiteren Zwischenbereich über mindestens eine Querstrebe fest verbunden sein. Diese mindestens eine Querstrebe kann beispielsweise ein Zwischensteg des Blechteils sein, welcher die genannten Zwischenbereiche formschlüssig verbindet, oder aber auch eine Niete, ein Bolzen oder eine Schraube. Die beiden Zwischenbereiche des Blechteils verlaufen typischerweise parallel zueinander von der ersten Lagereinheit zur zweiten Lagereinheit.However, it is also possible for the second bearing element of the first bearing unit to be connected to the second bearing element of the second bearing unit via a further intermediate region of the sheet metal part, wherein the further intermediate region extends from the third subregion to the fourth subregion and adjoins both of these subregions. In this case, the first-mentioned intermediate region can be firmly connected to the further intermediate region via at least one transverse strut. This at least one transverse strut may be, for example, a gutter of the sheet metal part, which positively connects the said intermediate regions, or else a rivet, a bolt or a screw. The two intermediate regions of the sheet-metal part typically run parallel to one another from the first bearing unit to the second bearing unit.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Verbindungselement ein weiteres Blechteil, das fest mit dem erstgenannten Blechteil verbunden ist, wobei ein zweites Lagerelement der Lagerelemente der ersten Lagereinheit ein erster Teilbereich des weiteren Blechteils ist und wobei ein zweites Lagerelement der Lagerelemente der zweiten Lagereinheit ein zweiter Teilbereich des weiteren Blechteils ist. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Verbindungselement also zwei Blechteile, vorzugsweise genau zwei Blechteile. Dabei ist es möglich, dass das zweite Lagerelement der ersten Lagereinheit mit dem zweiten Lagerelement der zweiten Lagereinheit über einen Zwischenbereich des weiteren Blechteils verbunden ist, der von dem von dem ersten Teilbereich des weiteren Blechteils und zu dem zweiten Teilbereich des weiteren Blechteils verläuft und an diese beiden Teilbereiche angrenzt.In a further embodiment, the connecting element comprises a further sheet metal part, which is firmly connected to the first-mentioned sheet metal part, wherein a second bearing element of the bearing elements of the first bearing unit is a first portion of the further sheet metal part and wherein a second bearing element of the bearing elements of the second bearing unit is a second portion of the another sheet metal part is. In this embodiment, the connecting element thus comprises two sheet metal parts, preferably exactly two sheet metal parts. In this case, it is possible for the second bearing element of the first bearing unit to be connected to the second bearing element of the second bearing unit via an intermediate region of the further sheet metal part which extends from that of the first subregion of the further sheet metal part and to the second subregion of the further sheet metal part and to these adjacent to both subareas.
Die beiden genannten Blechteile können durch mindestens eine Querverstrebung miteinander verbunden sein, wobei diese mindestens eine Querstrebe kann beispielsweise ein Zwischensteg des ersten oder des zweiten Blechteils sein kann, oder aber auch eine Niete, ein Bolzen oder eine Schraube. Typischerweise verläuft die mindestens eine Querstrebe von dem Zwischenbereich des ersten Blechteils zum Zwischenbereich des zweiten Blechteils. Es ist auch möglich, die beiden Blechteile stoffschlüssig miteinander zu verbinden, etwa durch Schweißen, Löten, Kleben. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das erste Blechteil in einem Grenzbereich flächig auf dem zweiten Blechteil aufliegt und in diesem Grenzbereich fest mit dem zweiten Blechteil verbunden ist, vorzugsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben.The two sheet metal parts mentioned may be connected to each other by at least one cross-brace, wherein these at least one transverse strut may for example be a gutter of the first or the second sheet metal part, or even a rivet, a bolt or a screw. Typically, the at least one transverse strut extends from the intermediate region of the first sheet metal part to the intermediate region of the second sheet metal part. It is also possible to connect the two sheet-metal parts with one another in a material-locking manner, for example by welding, soldering, gluing. For example, it can be provided that the first sheet metal part rests in a border area on the second sheet metal part and is firmly connected in this boundary region with the second sheet metal part, preferably by welding, soldering or gluing.
Entsprechend ist es natürlich möglich, die Lagerelemente der ersten Lagereinheit miteinander und/oder die Lagerelemente der zweiten Lagereinheit miteinander mittels der oben genannten Querstreben zu verbinden. Dies ist prinzipiell und insbesondere unabhängig von der Anzahl der Blechteile möglich.Accordingly, it is of course possible to connect the bearing elements of the first bearing unit with each other and / or the bearing elements of the second bearing unit with each other by means of the above-mentioned cross braces. This is possible in principle and in particular independently of the number of sheet metal parts.
Die genannten Ausnehmungen können, wie oben bereits beschrieben, jeweils sphärische Innenwandungen aufweisen, wobei der erste Kugelkopf und der zweite Kugelkopf flächig an diesen als Gleitflächen fungierenden Innenwandungen anliegen. Die Krümmungsradien der Innenwandungen entsprechen dem Radius des ersten bzw. des zweiten Kugelkopfes.The recesses mentioned can, as already described above, each have spherical inner walls, wherein the first ball head and the second ball head lie flat against these inner surfaces acting as sliding surfaces. The radii of curvature of the inner walls correspond to the radius of the first and the second ball head.
In einer besonders einfach und kostengünstig herstellbaren Ausführungsform sind die Ausnehmungen Bohrungen. Beispielsweise kann hierfür ein Bohrer mit einem kugelförmigen Kopf verwendet werden, dessen Krümmungsradius zweckmäßigerweise dem Radius des jeweiligen Kugelkopfes entspricht. Es kann aber auch ein kegelförmiger oder einer zylindrischer Bohrer verwendet werden. Alternativ ist es möglich, die Ausnehmungen durch Stanzen herzustellen, so dass es sich bei den Ausnehmungen also um Stanzlöcher handelt. Die Bohrungen bzw. Stanzlöcher durchlaufen die Lagerungselemente vorzugsweise vollständig, stellen also Durchtrittsöffnungen durch die Lagerungselemente dar. Es ist aber auch möglich, dass die Ausnehmungen als Vertiefungen ausgestaltet sind mit einer vorzugsweise kugelförmigen Innenfläche.In a particularly simple and inexpensive to produce embodiment, the recesses holes. For example, a drill with a spherical head can be used for this purpose, whose radius of curvature expediently corresponds to the radius of the respective ball head. But it can also be a conical or a cylindrical drill can be used. Alternatively, it is possible to produce the recesses by punching, so that the recesses are thus punched holes. The holes or punched holes preferably pass completely through the bearing elements, ie they provide through openings through the bearing elements. However, it is also possible that the recesses are configured as depressions with a preferably spherical inner surface.
Beispielsweise können die Ränder der Ausnehmungen, also insbesondere der Bohrungen bzw. der Stanzlöcher, durch Prägen mittels eines kugelförmigen Prägekopfs bearbeitet werden. Auf diese Weise können die Innenwandungen in die oben beschriebene bevorzugte sphärische Form gebracht werden.For example, the edges of the recesses, ie in particular the holes or the punched holes, can be processed by embossing by means of a spherical embossing head. In this way, the inner walls can be brought into the preferred spherical shape described above.
Die Ausnehmungen der ersten Lagereinheit sind typischerweise koaxial zueinander ausgerichtet, um den ersten Kugelkopf wie beschrieben beidseitig lagern zu können. Entsprechend sind auch die Ausnehmungen der zweiten Lagereinheit vorzugsweise koaxial zueinander ausgerichtet sind. Hierbei kann die Koaxialität der Ausnehmungen beispielsweise unter Bezugnahme auf die Symmetrieachsen der Ausnehmungen definiert werden, die den Mittelpunkt der Ausnehmung durchläuft und senkrecht zu dem genannten Rand der Ausnehmung verläuft. Die Ausnehmungen der ersten (bzw. zweiten) Lagereinheit sind beispielsweise dann koaxial, falls ihre Symmetrieachsen zueinander parallel sind und aufeinander fallen. Prinzipiell ist es aber auch möglich, dass diese Achsen nicht parallel sind. Dann schneiden sie sich aber vorzugsweise im Mittelpunkt des jeweiligen Kugelkopfes.The recesses of the first bearing unit are typically aligned coaxially with one another in order to be able to support the first ball head on both sides as described. Accordingly, the recesses of the second bearing unit are preferably aligned coaxially with each other. Here, the coaxiality of the recesses can be defined, for example, with reference to the axes of symmetry of the recesses, which passes through the center of the recess and perpendicular to said edge of the recess. The recesses of the first (or second) storage unit, for example, then coaxial, if their axes of symmetry are parallel to each other and fall on each other. In principle, it is also possible that these axes are not parallel. But then they preferably intersect at the center of the respective ball head.
Es ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass einer oder beide der bereits oben erwähnten Fortsätze der Kugelköpfe durch eine der Ausnehmungen hindurchgeführt ist bzw. sind. Es ist aber auch möglich, dass einer oder beide Fortsätze zwischen den beiden Lagerelementen der jeweiligen Lagereinheit hindurch aus dem Aufnahmebereich des jeweiligen Kugelkopfes herausgeführt ist bzw. sind.It is provided in one embodiment that one or both of the above-mentioned extensions of the ball heads is passed through one of the recesses or are. But it is also possible that one or both extensions between the two bearing elements of the respective bearing unit is led out through the receiving area of the respective ball head or are.
Aus der vorangehenden Beschreibung des hier vorgeschlagenen Verbindungselementes ergeben sich bereits verschiedene Verfahrensschritte für das Herstellen des Verbindungselementes. Insbesondere können die Lagerelemente wie oben beschrieben aus Blech, etwa als Teilbereiche eines Blechteils, hergestellt werden. Das Blechteil kann beispielsweise mittels Schneiden, Stanzen oder einem anderen Trennverfahren aus dem Blech herausgetrennt werden. Bei den Blechteilen kann es sich also insbesondere um Stanzgitter handeln. Die Ausnehmungen der Lagerelemente können durch Bohren oder Stanzen hergestellt werden. Die Innenwandungen der Ausnehmungen können durch Prägen, beispielsweise unter Verwendung eines kugelförmigen Prägekopfes, in die oben beschriebene sphärische Form umgeformt werden, wobei der verwendete Prägekopf den gleichen Radius hat wie der betreffende Kugelkopf.From the foregoing description of the connecting element proposed here, there are already different process steps for the production of the connecting element. In particular, the bearing elements as described above can be made of sheet metal, for example as partial areas of a sheet metal part. The sheet metal part can for example be cut out of the sheet by means of cutting, punching or another separation method. In the sheet metal parts may therefore be in particular punched grid. The recesses of the bearing elements can be produced by drilling or punching. The inner walls of the recesses can be formed by embossing, for example using a spherical embossing head in the above-described spherical shape, wherein the embossing head used has the same radius as the respective ball head.
Typischerweise werden vor einem Zusammenführen und Fügen der Lagerelemente zu den Lagereinheiten zunächst die beiden Kugelköpfe jeweils in den Ausnehmungen der ersten Lagerelemente der jeweiligen Lagereinheiten aufgesetzt. Anschließend werden die zweiten Lagerelemente auf die Kugelköpfe aufgesetzt und auf diese Weise die Lagereinheiten zusammengesetzt. Hierbei erfolgt vorteilhafterweise durch die Kugelköpfe eine automatische Zentrierung der zweiten Lagerelemente relativ zu den ersten Lagerelementen, typischerweise bis die Ausnehmungen der ersten Lagerelemente jeweils koaxial sind zu den Ausnehmungen der zweiten Lagerelemente. Es ist außerdem möglich, beim Fügen und Verbinden der Lagerelemente die Lagerelemente auf die Kugelköpfe mit einer Vorspannkraft aufzupressen, um auf diese Weise eine Vorspannung der Lagerelemente zu erzielen. Durch eine solche Vorspannung kann ein mechanisches Spiel der Kugelköpfe in den Lagereinheiten vermindert werden, wodurch sich beispielsweise Hystereserscheinungen und Regelschwingen bei entsprechenden Lagerregelungen reduzieren lassen.Typically, the two ball heads are first placed in the recesses of the first bearing elements of the respective bearing units prior to merging and joining the bearing elements to the bearing units. Subsequently, the second bearing elements are placed on the ball heads and assembled in this way, the bearing units. In this case, advantageously by the ball heads, an automatic centering of the second bearing elements relative to the first bearing elements, typically until the recesses of the first bearing elements are each coaxial with the recesses of the second bearing elements. It is also possible to press the bearing elements on the ball heads with a biasing force when joining and connecting the bearing elements, in order to achieve in this way a bias of the bearing elements. By such a bias, a mechanical game of ball heads in the bearing units can be reduced, which can be reduced, for example, hysteresis and control oscillations with appropriate storage regulations.
Im Falls, dass das Verbindungselement genau ein Blechteil umfasst, erfolgt das Zusammenführen und Fügen der Lagerelemente zu den Lagereinheiten typischerweise durch ein Umformen bzw. Umbiegen dieses Blechteils. Im Fall, dass das Verbindungselement genau zwei Blechteile umfasst, erfolgt das Zusammenführen und Fügen der Lagerelemente zu den Lagereinheiten typischerweise durch ein Aufsetzen des zweiten Blechteils auf das erste Blechteil bzw. auf die Kugelköpfe, welche auf den Ausnehmungen des erste Blechteils ruhen.In the case that the connecting element comprises exactly one sheet metal part, the merging and joining of the bearing elements to the bearing units is typically carried out by deforming or bending over this sheet metal part. In the event that the connecting element comprises exactly two sheet metal parts, the merging and joining of the bearing elements to the bearing units is typically carried out by placing the second sheet metal part on the first sheet metal part or on the ball heads, which rest on the recesses of the first sheet metal part.
Anschließend werden die Lagerelemente fest miteinander verbunden. Typischerweise werden hierzu, wie bereits oben beschrieben, die Lagerelemente und/oder die oben genannten Zwischenbereiche fest miteinander verbunden. Dies kann unter Verwendung einer oder mehreren Niete, eines oder mehreren Bolzen, einer oder mehrerer Schrauben erfolgen. Es ist zusätzlich oder alternativ auch möglich, dies durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben zu erzielen.Subsequently, the bearing elements are firmly connected. Typically, for this purpose, as already described above, the bearing elements and / or the above-mentioned intermediate regions are firmly connected to each other. This can be done using one or more rivets, one or more bolts, one or more screws. It is additionally or alternatively also possible to achieve this by welding, soldering or gluing.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in
Wiederkehrende Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder einander entsprechende Merkmale.Recurring reference signs denote like or corresponding features.
In
Dieses Blechteil
Die erste Lagereinheit weist ein erstes und ein zweites Lagerelement
Der ersten Lagereinheit
Jeder der beiden Kugelköpfe
Jedes der Bauteile kann unabhängig von dem jeweils anderen Bauteil Schwenk-, Kipp- und Drehbewegungen ausführen, welche jeweils um den Mittelpunkt des jeweiligen Kugelkopfes
Das Blechteil
In dem in
Außerdem ist das zweites Lagerelement
In den in
In dem in
In den in
In dem in
Die in
Wie anhand des in
Die folgende Beschreibung der Ausnehmungen
In den gezeigten Beispielen werden die Bohrungen bzw. die Stanzlöcher durch Prägen mittels eines kugelförmigen Prägekopfs bearbeitet, um die Innenwandungen in die oben beschriebene sphärische Form umzuformen.In the examples shown, the bores or punching holes are machined by embossing by means of a spherical embossing head to reshape the inner walls into the above-described spherical shape.
Die Ausnehmungen
Bei der Herstellung der hier gezeigten Ausführungsbeispiele können die Blechteile
Anschließend werden die Lagerelemente fest miteinander verbunden, wie bereits oben für die einzelnen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist. In dem in
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