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Die Erfindung betrifft eine Gelenkeinheit mit dauerhafter Schmierung sowie ein Gelenk.
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Gelenkeinheiten dienen dazu, eine Relativbewegung zwischen einzelnen Gelenkkörpern eines Gelenks zu ermöglichen. Bei der Herstellung des Gelenks mittels Gießen verbindet sich das Gussmaterial mit der Oberfläche der Gelenkeinheit. Die Gelenkeinheit wird mit dem Material der Gelenkkörper umgossen.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl an Gelenkeinheiten bekannt. Aus der
DE 196 29 377 C1 ist beispielsweise ein Einlegeteil für einen Lagerkörper bekannt, bei dem das Einlegeteil die Form einer Haube hat und einen trennenden Randabschnitt aufweist. Das Einlegeteil wird in einen lagernden bzw. einen gelagerten Teil des Lagerkörpers eingegossen.
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Aus der
DE 100 33 487 C2 ist ein weiteres Lager bekannt, wobei ein erstes Lagerteil fest mit einer ersten Lagerschale verbunden ist und ein zweites Lagerteil fest mit einer zweiten Lagerschale verbunden ist und die erste und zweite Lagerschale gleitend aneinander liegen. Die Lagerschalen bilden ein Drehlager-Einlegeteil.
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Die
JP 2002 309619 A offenbart eine Gelenkeinheit mit einem ersten und einem zweiten Gelenkteil, wobei wenigstens ein Gelenkteil auf einer dem anderen Gelenkteil zugewandten Oberfläche eine Konturierung aufweist, die ein Schmiermittel aufnimmt.
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Nachteilig an den bekannten Gelenkeinheiten ist, dass ein langzeitstabiles und sicheres Verschwenken der gegossenen Gelenkkörper nicht sichergestellt ist, da nur eine unzureichende Verbindung zwischen Gelenkteil und Gelenkkörper während des Gießvorgangs erreicht werden kann. Außerdem kommt es zum Fressen, da nur eine mangelnde bzw. unzureichende Schmierung möglich ist.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Gelenkeinheit bzw. ein Gelenk zu schaffen, durch die ein langzeitstabiles und sicheres Verschwenken des Gelenks gewährleistet werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Gelenkeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Gelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale auch in beliebiger und technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und somit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
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Die erfindungsgemäße Gelenkeinheit weist ein erstes und ein zweites Gelenkteil auf, wobei das erste und das zweite Gelenkteil jeweils zylinderförmig ausgebildet sind und jeweils wenigstens einen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Bund aufweisen, und die einander zugewandten Oberflächen der Gelenkteile als Gleitflächen ausgebildet sind und die Gleitflächen glatt und spielfrei sind, wobei wenigstens ein Gelenkteil auf einer dem anderen Gelenkteil zugewandten Oberfläche eine Konturierung aufweist, die ein Schmiermittel aufnimmt.
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Die erfindungsgemäße Gelenkeinheit weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass durch die Konturierung, bei der es sich erfindungsgemäß um (z.B. durch Prägen erzeugte) Vertiefungen handelt, ein Schmiermittel dauerhaft aufgenommen werden kann, wodurch ein langzeitstabiles Verschwenken des Gelenks sichergestellt werden kann. Ein Fressen entlang der Gleitflächen wird vermieden.
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Die Drehbewegung der Gelenkeinheit erfolgt erfindungsgemäß zwischen den Gelenkteilen. Erfindungsgemäß sind die Gelenkteile so zueinander dimensioniert, dass sich ein Zusammenspiel wie bei einer bekannten Lager-Wellen-Passung ergibt.
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Die im zusammengebauten Zustand einander zugewandten und einander berührenden Flächen der Gelenkteile mit Bünden sind glatt ausgebildet und bilden die Gleitfläche der Gelenkeinheit. Durch die glatte Oberfläche wird erreicht, dass eine relative Drehung der Teile der Gelenkeinheit zueinander leicht möglich ist. Der Reibungswiderstand wird minimiert. Durch die Konturierung und das darin aufgenommene Schmiermittel kann der Reibungswiderstand weiter reduziert werden und die Lebensdauer des Gelenks erhöht werden. Eine Wartung der erfindungsgemäßen Gelenkeinheit ist nicht notwendig.
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Die Bünde verhindern bei der Herstellung von Gelenken ein Zusammenfließen des Gussmaterials. Die Bünde teilen den Formraum des Gusswerkzeugs in zwei getrennte Raumteile auf, so dass zwei getrennte Gelenkkörper ausgeformt werden können. Die Gleitflächen der Gelenkeinheit bleiben somit vom Gussmaterial unberührt.
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Damit das Schmiermittel dauerhaft in der Konturierung verbleibt und ein einwandfreies und wartungsfreies Verschwenken des Gelenks ermöglicht wird, ist die Konturierung bevorzugt nach außen hin geschlossen. Erfindungsgemäß bedeutet dies, dass die Konturierung nicht bis zum Rand der Gleitfläche bzw. bis zum Rand des Bunds verläuft. Zwischen Rand und Konturierung verbleibt ein Abstand.
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Vorteilhafterweise weist nur ein Gelenkteil auf der dem anderen Gelenkteilzugewandten Oberfläche eine Konturierung auf. Die Oberfläche des anderen Gelenkteils bleibt komplett glatt.
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Bevorzugt ist die Kontierung ausschließlich auf dem Bund angeordnet. Die Konturierung ist auf keine spezielle Form beschränkt. Sie kann eine beliebige Form annehmen. Von der Form und der Größe der Konturierung hängt insbesondere die Menge des Schmiermittels ab, die dauerhaft aufgenommen werden kann. Vorteilhafterweise ist die Konturierung schlangenförmig ausgebildet. Durch eine schlangenförmige Konturierung kann eine möglichst große Menge an Schmiermittel aufgenommen werden. Denkbar ist aber auch, dass sich die Konturierung aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Kreisen oder Kreisringen zusammensetzt. Die Kreise müssen dabei nicht den gleichen Durchmesser aufweisen. Vorteilhafterweise gehen die Kreise ineinander über.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich die Konturierung entlang des gesamten Bundes bzw. entlang der gesamten Gleitfläche. Hierdurch wird eine möglichst gleichmäßige Schmierung der Gleitfläche erreicht, wodurch ein langzeitstabiles Verschwenken sichergestellt wird. Es ist aber auch denkbar, dass sich mehrere in sich abgeschlossene Konturierungen auf der Gleitfläche bzw. auf dem Bund befinden. Diese Konturierungen können unterschiedliche Formen aufweisen. Bevorzugt verteilen sich die Konturierungen gleichmäßig über die Gleitfläche bzw. über den Bund.
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Die erfindungsgemäße Konturierung kann, wie erwähnt, durch Prägen erzeugt werden. Es ist auch denkbar, dass die Konturierung in die Gleitfläche gefräst wird.
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Die voneinander abgewandten Flächen der Gelenkteile, die in einem erfindungsgemäßen Gelenk jeweils von einem Gelenkkörper umgeben sind, sind aufgeraut ausgebildet. Hierdurch kann eine verbesserte Verbindung zwischen Gelenkteil und Gelenkkörper während des Gießvorgangs erreicht werden. Vorteilhafterweise weisen die Gelenkteile Einkerbungen und/oder Nuten auf. Der Verlauf der Einkerbungen bzw. Nuten ist bevorzugt in Radialrichtung. Die Einkerbungen bzw. Nuten können nur auf dem Bund angeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, dass sie sowohl auf dem Bund wie auch auf einer Mantelfläche eines Gelenkteils angeordnet sind. Bevorzugt erstrecken sich die Einkerbungen bzw. Nuten über die gesamte Fläche, besonders bevorzugt gleichmäßig über die Fläche.
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Um Gewicht und Material zu sparen, sind die Gelenkteile bevorzugt als Hohlkörper ausgebildet. Vorteilhafterweise weist wenigstens ein Gelenkteil eine geschlossene Stirnfläche auf und ist hutförmig ausgebildet. Derart ausgebildete Gelenkteile lassen sich einfach durch Umformen, wie Biegen oder Prägen, herstellen. Die Gelenkteile können aus Flachmaterial hergestellt werden. Durch biegetechnische Verformung erhalten sie dann die für die Funktion erforderliche Form. Idealerweise erfolgt die Umformung und das Einprägen der Konturierung in nur einem Arbeitsschritt. Denkbar ist auch, dass beide Gelenkteile hutförmig ausgebildet sind.
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Bevorzugt ist ein Gelenkteil als Achse ausgebildet. Durch das als Achse ausgebildete Gelenkteil kann eine präzise koaxiale Lagerung der an den Gelenkteilen angegossenen Gelenkkörper sichergestellt werden. Ein Verklemmen der Gelenkkörper wird somit verhindert. Achsenförmige Gelenkteile lassen sich bevorzugt durch Drehen herstellen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Achse an ihren Enden jeweils einen Aufnahmezapfen mit einem Bund auf. Das andere Gelenkteil umfasst zwei Achskappen. Die Achskappen sind hutförmig ausgebildet und weisen an einem ihrer Enden ebenfalls einen Bund auf. Die Achskappen sind dabei spielfrei drehend auf den Aufnahmezapfen angeordnet. Durch eine derart ausgebildete Gelenkeinheit wird ein Verklemmen der Gelenkkörper verhindert. Durch die Achse kann eine präzise koaxiale Ausrichtung der Achszapfen und damit auch der damit verbundenen Gelenkkörpern sichergestellt werden. Die Achse, die Aufnahmezapfen und die Bünde sind vorteilhafterweise einstückig ausgebildet.
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Die Elemente der Gelenkeinheit können beispielsweise aus Kunststoff oder Metall, Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung bestehen. Die Materialauswahl erfolgt in Abhängigkeit von der Verwendung der Gelenkeinheit. Die Elemente der Gelenkeinheit können ferner aus dem gleichen Material bestehen. Es ist aber durchaus auch möglich, dass die Elemente aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
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Das erfindungsgemäße Gelenk weist wenigstens eine erfindungsgemäße Gelenkeinheit und wenigstens zwei Gelenkkörper, einen ersten Gelenkkörper und einen zweiten Gelenkkörper auf, wobei der erste Gelenkkörper fest mit dem ersten Gelenkteil verbunden ist und der zweite Gelenkkörper fest mit dem zweiten Gelenkteil verbunden ist. Auf diese Weise ist der erste Gelenkkörper über die Gelenkeinheit an dem zweiten Gelenkkörper gelagert.
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Das erfindungsgemäße Gelenk weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass ein langzeitstabiles und wartungsfreies Verschwenken der Gelenkkörper sichergestellt werden kann. Dies wird durch die erfindungsgemäße Konturierung erreicht. Die Konturierung nimmt dauerhaft ein Schmiermittel auf, wodurch Reibung und Verschleiß an den Gleitflächen deutlich gesenkt werden kann.
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Bevorzugt bestehen die Gelenkeinheit und die Gelenkkörper aus dem gleichen Material. Dies bietet den Vorteil, dass aufgrund der gleichen Materialeigenschaften die Elemente auf äußere Bedingungen gleich reagieren und so beispielsweise ein Verklemmen des Gelenks durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen vermieden wird.
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Das erfindungsgemäße Gelenk wird bevorzugt in Kraftfahrzeugen verwendet. Es eignet sich besonders bevorzugt für das Verschwenken einer Heckklappe. Alternativ können aber auch Türen und andere Bauteile verschwenkt werden, die im Kraftfahrzeugsektor oder anderen Bereichen Einsatz finden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigte Ausführungsvariante beschränkt. Insbesondere umfasst die Erfindung, soweit es technisch sinnvoll ist, beliebige Kombinationen der technischen Merkmale, die in den Unteransprüchen aufgeführt oder in der Beschreibung als erfindungsrelevant beschrieben sind.
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Es zeigen:
- 1 schematische Draufsicht auf eine Gleitfläche eines Gelenkteils in einer Ausgestaltung,
- 2 schematische Draufsicht auf die rückseitige Oberfläche des Gelenkteils,
- 3 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gelenkeinheit.
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Die 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Gleitfläche 14 eines Gelenkteils 10 in einer Ausgestaltung. Das Gelenkteil 10 weist einen Bund 12 auf. Der Bund 12 dient insbesondere dazu, dass bei der Herstellung von Gelenken ein Zusammenfließen des Gussmaterials verhindert wird. Die Bünde teilen den Formraum des Gusswerkzeugs in zwei getrennte Raumteile auf, so dass zwei unterschiedliche Gelenkkörper ausgeformt werden können. Damit die Aufnahme eines Schmiermittels dauerhaft möglich ist, weist der Bund 12 eine Konturierung 16', 16'', 16''', eine Vertiefung, auf.
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Bevorzugt ist die Kontierung 16', 16'', 16''' ausschließlich auf dem Bund 12 angeordnet. Die Konturierung 16', 16'', 16''' ist insgesamt auf keine spezielle Form beschränkt. Sie kann eine beliebige Form annehmen. Von der Form und der Größe der Konturierung 16', 16'', 16''' hängt die Menge des Schmiermittels ab, die dauerhaft von der Gelenkeinheit 1 aufgenommen werden kann. Vorteilhafterweise ist die Konturierung schlangenförmig 16'', 16''' ausgebildet. Durch eine schlangenförmige Konturierung 16'', 16''' kann eine möglichst große Menge an Schmiermittel aufgenommen werden. Denkbar ist aber auch, dass sich die Konturierung 16' aus einer Vielzahl von Kreisen zusammensetzt. Die Kreise müssen dabei nicht den gleichen Durchmesser aufweisen. Vorteilhafterweise gehen die Kreise ineinander über. Besonders bevorzugt ist die Konturierung 16', 16'', 16''' nach außen hin abgeschlossen.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich die Konturierung 16', 16'', 16''' entlang der gesamten Gleitfläche 14 bzw. entlang des gesamten Bundes 12. Hierdurch wird eine möglichst gleichmäßige Schmierung der Gleitfläche 14 erreicht, wodurch ein langzeitstabiles Verschwenken sichergestellt wird. Es ist aber auch denkbar, dass sich mehrere, in sich abgeschlossene Konturierungen 16', 16'', 16''' auf der Gleitfläche 14 bzw. auf dem Bund 12 befinden. Bevorzugt verteilen sich die Konturierungen 16', 16'', 16''' dann gleichmäßig über die Gleitfläche 14.
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Die 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine rückseitige Oberfläche 18 eines Gelenkteils 10. Es handelt sich um diejenige Oberfläche, die der Gleitfläche gegenüber liegt. Die Fläche 18 ist in einem erfindungsgemäßen Gelenk 1 von einem Gelenkkörper umgeben. Die Fläche 18 ist aufgeraut ausgebildet. Hierdurch kann eine verbesserte Verbindung zwischen Gelenkteil 1 und Gelenkkörper während des Gießvorgangs erreicht werden.
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Vorteilhafterweise weisen nur die Bunde 12 auf der rückseitigen Oberfläche 18 Einkerbungen und/oder Nuten 20 auf, die in Radialrichtung verlaufen. Es ist grundsätzlich aber auch denkbar, dass die Einkerbungen 20 sowohl auf dem Bund wie auch auf einer Mantelfläche eines Gelenkteils 1 angeordnet sind. Besonders bevorzugt erstrecken sich die Einkerbungen 20 gleichmäßig über die Fläche.
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gelenkeinheit 1. Die Gelenkeinheit 1 weist ein erstes Gelenkteil auf, der als Achse 22 ausgebildet ist. Die Achse 22 weist an ihren Enden jeweils einen Aufnahmezapfen 24 mit einem Bund 26 auf. Die Achse 22 kann als Hohl- oder als Vollachse ausgebildet sein. Die Achse 22, die Aufnahmezapfen 24 und die Bünde 26 sind einstückig ausgebildet. Ferner umfasst die Gelenkeinheit 1 als zweites Gelenkteil zwei Achskappen 10. Die Achskappen 10 sind hutförmig ausgebildet und weisen an einem ihrer Enden ebenfalls einen Bund 12 auf.
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Die in einem zusammengebauten Zustand der Gelenkeinheit 1 einander berührenden Flächen 14 sind bevorzugt glatt ausgeführt und bilden die Gleitflächen der Gelenkeinheit 1. Durch die glatt ausgebildeten Oberflächen kann ein relatives Verdrehen der Achskappen 10 zu der Achse 22 und umgekehrt möglichst gleichförmig und reibungsfrei erfolgen. Wenigstens ein Gelenkteil 10, 22, bevorzugt genau ein Gelenkteil 10, 22 weist an der Gleitfläche 14 eine Konturierung 16 auf, die dauerhaft ein Schmiermittel aufnehmen kann. Die gegenüberliegende Fläche 16 weist bevorzugt eine raue Oberfläche 20 auf.
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Hierdurch kann die Verbindung zwischen Gelenkteil 10 und Gelenkkörpern des Gelenks verbessert werden.
