DE102013209493A1

DE102013209493A1 - Gelenkverbindung

Info

Publication number: DE102013209493A1
Application number: DE102013209493.0A
Authority: DE
Inventors: Günter Bauer
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-11-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gelenkverbindung (1) mit einem wenigstens teilweise konvexen Gelenkkopf (2) und mit einer wenigstens teilweise konkaven Gelenkpfanne (3) zur formschlüssigen Aufnahme des Gelenkkopfes (2).
Erfindungswesentlich ist dabei,
– dass die Gelenkpfanne (3) als Durchgangsöffnung ausgebildet sein kann,
– dass am Gelenkkopf (2) wenigstens ein Rastelement (5) angeordnet ist, welches bei in der Gelenkpfanne (3) aufgenommenem Gelenkkopf (2) einen Rand (6) der Durchgangsöffnung hintergreift und dadurch die Gelenkverbindung (1) sichert.
Hierdurch ist eine deutlich stabilere Gelenkverbindung (1) möglich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkverbindung mit einem wenigstens teilweise konvexen Gelenkkopf und mit einer wenigstens teilweise konkaven Gelenkpfanne zur formschlüssigen Aufnahme des Gelenkkopfes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Gelenkverbindung.
Aus der DE 10 2008 026 466 A1 ist eine gattungsgemäße Gelenkverbindung mit einem wenigstens teilweise konvexen Gelenkkopf bekannt, der in einer zugehörigen konkaven Gelenkpfanne formschlüssig aufgenommen ist. Um insbesondere die von einer Relativbewegung zwischen der Gelenkpfanne und dem Gelenkkopf verursachten Geräusche zu minimieren, ist beispielsweise an der Gelenkpfanne eine Ausnehmung angeordnet und zwar derart, dass sich ein Leerraum zwischen dem Gelenkkopf und der Gelenkpfanne ergibt, wobei der Leerraum von einem Vorsprung überbrückt wird, der in jeder Stellung des Gelenkkopfes einen Kontakt zwischen dem Vorsprung und dem Gelenkkopf herstellt.
Gattungsgemäße Gelenkverbindungen bieten jedoch häufig den Nachteil, dass diese sich bei einer erhöhten Krafteinwirkung und/oder einer unbeabsichtigten/ungünstigen Auslenkung lösen, was zu einem erhöhten Reparaturaufwand/Nacharbeit führt und dadurch unbedingt vermieden werden soll.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Gelenkverbindung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine zuverlässige Verbindung auszeichnet. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer an sich bekannten Gelenkverbindung mit einem wenigstens teilweise konvexen Gelenkkopf und mit einer wenigstens teilweise konkaven und den Gelenkkopf aufnehmenden Gelenkpfanne, am Gelenkkopf zusätzlich ein Rastelement vorzusehen, welches mit der Gelenkpfanne verrastet und dadurch ein unbeabsichtigtes Lösen der beiden Teile voneinander zuverlässig verhindert. Zu diesem Zweck ist die Gelenkpfanne erfindungsgemäß als Durchgangsöffnung ausgebildet bzw. besitzt eine solche und zugleich ist am Gelenkkopf wenigstens ein Rastelement angeordnet, das bei in der Gelenkpfanne aufgenommenem Gelenkkopf einen Rand dieser Durchgangsöffnung hintergreift und dadurch die Gelenkverbindung sichert. Hierdurch kann ein Lösemoment der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung deutlich erhöht werden, so dass beispielsweise ein unbeabsichtigtes Lösen zuverlässig verhindert werden kann, wobei die Montagekraft zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung im Vergleich zu herkömmlichen Kugelkopfverbindungen nur minimal zunimmt. Die Sicherung des Gelenkkopfs in der Gelenkpfanne ist selbstverständlich überhaupt erst dadurch möglich, dass die Gelenkpfanne als Durchgangsöffnung ausgebildet ist bzw. eine Durchgangsöffnung aufweist. Der Gelenkkopf ragt somit bei geschlossener Gelenkverbindung mit seinem Rastelement durch die Durchgangsöffnung hindurch und hintergreift mit diesem Rastelement, welches beispielsweise als Ringkragen ausgebildet sein kann, den Rand der Durchgangsöffnung. Der Gelenkkopf wird somit von einer ersten Seite mit dem Rastelement voran in die Durchgangsöffnung eingedrückt und solange weiterbewegt, bis der Gelenkkopf zumindest mit seinem Rastelement die Durchgangsöffnung durchdrungen hat und mit dem Rand der Durchgangsöffnung auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Gelenkpfanne verrastet ist bzw. diesen hintergreift. Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Gelenkverbindung kann somit weiterhin die Funktion eines Kugelgelenks nahezu unverändert aufrechterhalten werden, wobei zusätzlich eine Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen der Gelenkverbindung gegeben ist. Hierdurch können die beiden über die Gelenkverbindung miteinander verbundenen Bauteile auch deutlich stärkere Missbrauchskräfte ertragen.
Zweckmäßig ist das Rastelement in der Art eines Pilzkopfes ausgebildet. Das Rastelement kann somit beispielsweise als umlaufender ringförmiger Rastrand bzw. Rastkragen ausgebildet sein, der den Rand der Durchgangsöffnung zumindest teilweise über einen Umfang gesehen hintergreift. Erstreckt sich der Rastrand über den gesamten Umfang des Gelenkkopfes, so erfolgt auch ein vollumfängliches Verrasten desselben mit dem Rand der Durchgangsöffnung. Selbstverständlich kann anstelle eines derartigen Rastrandes auch lediglich eine Rastnase vorgesehen sein oder aber mehrere sich um einen bestimmten Winkelbereich in Umfangsrichtung erstreckende Rastnasen, die durch ihre dazwischen angeordnete Unterbrechung die Montage vereinfachen, da sie beim Eindrücken des Gelenkkopfes in die Gelenkpfanne leichter ausweichen können.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Rastelement an den Gelenkkopf angespritzt. Beispielsweise kann der Gelenkkopf bzw. die Gelenkpfanne aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet sein, wobei bei einem aus Kunststoff gespritzten Gelenkkopf das zumindest eine Rastelement im gleichen Arbeitsschritt mit angespritzt werden kann. Alternativ hierzu ist selbstverständlich auch denkbar, dass das Rastelement erst nach dem Herstellen des Gelenkkopfes mit diesem verbunden, beispielsweise verclippst wird. In diesem Fall besitzt dann das zumindest eine Rastelement und der Gelenkkopf eine entsprechende Clipsverbindung. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung hintergreift das Rastelement den Rand der Durchgangsöffnung erst dann und verrastet mit diesem, sofern der Gelenkkopf formschlüssig in der Gelenkpfanne aufgenommen ist. Der Rastpunkt des Rastelements sowie ein Rastpunkt zwischen Gelenkkopf und Gelenkpfanne sollten dabei identisch sein, wodurch lediglich halb miteinander verrastete Gelenkverbindungen, die sich dann unter schwierigen Bedingungen lösen können, vermieden werden sollen. Selbstverständlich kann hierzu auch eine Montagezange mit einer Rücklaufsperre eingesetzt werden, die ebenfalls lediglich halb verclippste Gelenkverbindungen zuverlässig vermeidet. Eine Montagezange kann dabei nur vollständig durchgedrückt werden, bevor sie gelöst wird.
Zweckmäßig ist der Gelenkkopf hohl ausgebildet. Eine hohle Ausbildung des Gelenkkopfes hilft insbesondere, diesen gewichtsreduziert herzustellen, was insbesondere bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung im Kraftfahrzeugbau von großem Vorteil ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung kann eine zusätzliche Abdeckung der Gelenkverbindung vorgesehen sein, die insbesondere die Kinematik beim Handling derselben schützt und zudem ein unbeabsichtigtes Lösen der Gelenkverbindung nochmals erschwert. Die Abdeckung verhindert dabei insbesondere unerwünschten Kontakt der Rastelemente mit anderen Bauteilen, welche unter Umständen dazu führen würden, die Rastelemente zu entriegeln.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch
1 eine Schnittdarstellung durch eine Gelenkverbindung nach dem Stand der Technik,
2 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Gelenkverbindung,
3 eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Gelenkverbindung.
Entsprechend der 1 weist eine Gelenkverbindung 1’ aus dem Stand der Technik einen wenigstens teilweise konvexen Gelenkkopf 2’ sowie eine wenigstens teilweise konkave Gelenkpfanne 3’ zur formschlüssigen Aufnahme des Gelenkkopfes 2’ auf. Die Gelenkpfanne 3’ besitzt einen Boden.
Gemäß den 2 und 3 weist eine erfindungsgemäße Gelenkverbindung 1 ebenfalls einen wenigstens teilweise konvexen Gelenkkopf 2 sowie eine wenigstens teilweise konkave Gelenkpfanne 3 zur formschlüssigen Aufnahme des Gelenkkopfes 2 auf. Im Unterschied zum Stand der Technik ist die Gelenkpfanne 3 jedoch als Durchgangsöffnung ausgebildet, die ausschließlich in einem Mittelbereich 4 eine zum balligen Gelenkkopf 2 formschlüssig passende Form besitzt. Zusätzlich ist am Gelenkkopf 2 wenigstens ein Rastelement 5 angeordnet, das bei in der Gelenkpfanne 3 aufgenommenem Gelenkkopf 2 einen Rand 6 in der Durchgangsöffnung hintergreift und dadurch die Gelenkverbindung 1 sichert. Wie dabei insbesondere der 2 zu entnehmen ist, ist zwischen dem Rastelement 5 und dem Rand 6 ein Spiel 7, welches eine Drehbewegung des Gelenkkopfes 2 in der Gelenkpfanne 3 zumindest in erforderlichem Maße problemlos ermöglicht.
Betrachtet man die 2 und 3, so kann man erkennen, dass das Rastelement 5 in der Art eines Pilzkopfes, also als Rastrand, ausgebildet ist. Das Rastelement 5 ist in diesem Fall als geschlossener Rastrand ausgebildet, wobei es selbstverständlich auch denkbar ist, dass dieser Rastrand in der Art von einzelnen Rastnasen in Umfangsrichtung unterbrochen ist.
Der Gelenkkopf 2 kann einstückig mit dem Rastelement 5 ausgebildet sein, beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil, wobei der Gelenkkopf 2 und das Rastelement 5 Teil eines ersten Hebels 8 sind. Die Gelenkpfanne 3 ist Bestandteil eines zweiten Hebels 9. Alternativ ist auch denkbar, dass das Rastelement 5 separat zum Gelenkkopf 2 hergestellt und anschließend mit diesem verbunden, beispielsweise verclipst wird.
Betrachtet man insbesondere die 2, so kann man erkennen, dass das Rastelement 5 den Rand 6 der Durchgangsöffnung erst dann hintergreift und damit verrastet, sofern der Gelenkkopf 2 formschlüssig und beweglich in die Gelenkpfanne 3 aufgenommen ist. Unter dem Begriff „Rastelement“ soll dabei selbstverständlich lediglich ein in irgendeiner Weise den Rand 6 der Durchgangsöffnung hinter greifendes Element verstanden werden, welches ein unbeabsichtigtes Herausziehen des Gelenkkopfes 2 aus der Gelenkpfanne 3 zumindest erschwert, vorzugsweise sogar ausschließt. Der Gelenkkopf 2 kann darüber hinaus hohl ausgebildet sein, beispielsweise ebenfalls eine Durchgangsöffnung aufweisen. Dies ermöglicht es insbesondere Material einzusparen und dadurch die Gelenkverbindung 1 nicht nur kostengünstiger, sondern auch gewichtsreduziert auszubilden.
Die Gelenkpfanne 3 und/oder der Gelenkkopf 2 können aus Kunststoff, beispielsweise als kostengünstiges aber hochpräzises Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein.
Betrachtet man nochmals die 2, so kann man erkennen, dass der Gelenkkopf 2 im Mittelbereich 4 eine ballige, konvexe Form aufweist und damit zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet ist. In entsprechender komplementär dazu ausgebildeter Weise ist die Gelenkpfanne 3 gestaltet. Des Weiteren kann eine Abdeckung 10 vorgesehen sein, welche das zumindest eine Rastelement 5 bei montierter Gelenkverbindung 1 überdeckt und dadurch diese zusätzlich vor einem unbeabsichtigten Lösen schützt.
Mit der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung 1 sind keine zusätzlichen Teile mehr zur Absicherung der Verbindung einer Kinematik notwendig, wodurch sich die Kosten der Montage deutlich verringern. Die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung 1 sind – abgesehen von der einmaligen Änderung eines Spritzgießwerkzeugs – konstant. Von besonderem Vorteil bei der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung 1 ist zudem, dass das Lösemoment derselben deutlich erhöht werden kann, was insbesondere dazu beiträgt, ein unbeabsichtigtes Lösen der Gelenkverbindung 1 zuverlässig zu verhindern. Die Montagekraft zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung 1 nimmt dabei lediglich minimal – in Abhängigkeit der Form des gewählten Rastelements 5 – zu.
Eingesetzt werden kann die erfindungsgemäße Gelenkverbindung 1 Kraftfahrzeugbereich aber auch in anderen Einsatzbereichen, wo insbesondere ein unbeabsichtigtes Lösen der Gelenkverbindung 1 auch beispielsweise durch Erschütterungen, zuverlässig vermieden werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008026466 A1 [0002]

Claims

Gelenkverbindung (1) mit einem wenigstens teilweise konvexen Gelenkkopf (2) und mit einer wenigstens teilweise konkaven Gelenkpfanne (3) zur formschlüssigen Aufnahme des Gelenkkopfes (2), dadurch gekennzeichnet, – dass die Gelenkpfanne (3) als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, – dass am Gelenkkopf (2) wenigstens ein Rastelement (5) angeordnet ist, welches bei in der Gelenkpfanne (3) aufgenommenem Gelenkkopf (2) einen Rand (6) der Durchgangsöffnung hintergreift und dadurch die Gelenkverbindung (1) sichert.
Gelenkverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelelement (5) in der Art eines Pilzkopfes, also als Rastrand, ausgebildet ist.
Gelenkverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass das Rastelement (5) an den Gelenkkopf (2) angespritzt ist, oder – dass das Rastelement (5) mit dem Gelenkkopf (2) verbunden, insbesondere verclipst, ist.
Gelenkverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelelement (5) den Rand (6) der Durchgangsöffnung erst dann hintergreift und damit verrastet, sofern der Gelenkkopf (2) formschlüssig in der Gelenkpfanne (3) aufgenommen ist.
Gelenkverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkkopf (2) hohl ausgebildet werden sein kann.
Gelenkverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkpfanne (3) und/oder der Gelenkkopf (2) aus Kunststoff ausgebildet sind.
Gelenkverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkkopf (2) zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet ist.
Gelenkverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckung (10) zum Abdecken des Rastelements (5) und zur Sicherung der Gelenkverbindung (1) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug und/oder andere Einsatzbereiche mit einer Gelenkverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.