DE102020102971A1

DE102020102971A1 - Gelenkteil mit einem Lagerelement

Info

Publication number: DE102020102971A1
Application number: DE102020102971.3A
Authority: DE
Inventors: Andre Wirth
Original assignee: Edscha Engineering GmbH
Current assignee: Edscha Engineering GmbH
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2040-02-06
Also published as: DE102020102971B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gelenkteil mit einem Lagerelement, umfassend ein Gehäuse (2), wobei das Gehäuse (2) einen Befestigungsabschnitt (3) zur Befestigung des Gelenkteils (1) und einen Gelenkabschnitt (4) mit einer Aufnahme (5) umfasst und ein in der Aufnahme (5) des Gelenkabschnitts (4) angeordnetes Lagerelement (7) zur Lagerung eines Gelenkelementes (11), wobei das Lagerelement (7) einen hohlzylindrischen Lagerabschnitt (8) mit einem ersten axialen Ende und einem zweiten axialen Ende (8b) umfasst. Ein Gelenkteil, welches eine verbesserte Lebensdauer, eine kostengünstige Herstellbarkeit und eine verbesserte Akustik im Betrieb aufweist wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass das Lagerelement (7) aus Kunststoff besteht, dass der hohlzylindrisch Lagerabschnitt (8) des Lagerelementes (7) ein erstes Schalensegment (9) und ein zweites Schalensegment (10) umfasst, und dass das erste Schalensegment (9) und das zweite Schalensegment (10) einander gegenüberliegend angeordnet sind und zumindest über einen ersten Verbindungssteg elastisch miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenkteil mit einem Lagerelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkteils.
Aus der Praxis sind als Gelenkköpfe ausgebildete Gelenkteile bekannt, welche zur gelenkigen Verbindung beispielsweise einer als Spindelantrieb ausgebildeten Antriebsvorrichtung mit einer durch die Antriebsvorrichtung anzutreibenden Fahrzeugklappe oder Fahrzeugtür und/oder der Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind. Derartige Gelenkköpfe weisen dabei in der Regel ein Gehäuse aus Stahl mit einem Befestigungsabschnitt auf, welcher der ortsfesten Befestigung des Gelenkkopfes an der Antriebsvorrichtung oder an der Fahrzeugklappe bzw. Fahrzeugkarosserie dient. Weiter weist das Gehäuse einen Gelenkabschnitt auf, welcher der gelenkigen Verbindung der Antriebsvorrichtung mit der Fahrzeugklappe oder Fahrzeugkarosserie dient. In dem Gelenkabschnitt ist eine Aufnahme vorgesehen, in welche ein häufig als Gelenkauge aus Stahl ausgebildetes Gelenkelement gelenkig aufgenommen ist. Dabei wird das Gelenkauge in ein an einer Innenwand der Aufnahme angeordnetes, als Lagerring ausgebildetes Lagerelement eingepresst. Dabei ist der Lagerring aus Metall gefertigt, was jedoch ein Härten des Gelenkauges notwendig macht, um zu verhindern, dass keine Beschädigungen des Gelenkauges beim Einpressvorgang in den Lagerring auftreten. Weiter nachteilig ist hierbei, dass durch das Härten des Gelenkauges verhindert wird, dass ein wirksamer Korrosionsschutz für das Gelenkauge bereitgestellt werden kann, was auf Dauer Beschädigungen und Rostprobleme nach sich zieht. Zudem müssen bei der Herstellung des Gelenkteils aufgrund der Verwendung von Metallen bzw. von Stahl erhebliche Kräfte für das Einpressen verwendet werden, sodass insbesondere bei Verwendung von beschichteten Metallen eine Beschädigung der Beschichtung auftreten kann.
DE 102 49 969 A1 zeigt ein Gelenkteil, umfassend ein Gehäuse aus Sinterstahl mit einem Befestigungsabschnitt zur ortsfesten Befestigung des Gelenkteils und einem an den Befestigungsabschnitt angrenzenden Gelenkabschnitt mit einer im Wesentlichen ringförmigen Aufnahme, wobei in der Aufnahme ein als Gleitbuchse ausgebildetes Lagerelement zur Lagerung eines als durchbohrter Kugelkörper ausgebildeten Gelenkelementes angeordnet ist. Das Lagerelement ist ringförmig ausgebildet und weist einen Lagerabschnitt auf, welcher der gelenkigen Lagerung des Gelenkelementes dient. Das Gehäuse weist in dem ringförmigen Gelenkabschnitt zwei diametral gegenüberliegende Einführnuten auf, wobei das Lagerelement in die beiden Einführnuten hineinragende Einprägungen aufweist, welche eine Verdrehung des Lagerelementes gegenüber dem Gelenkabschnitt des Gehäuses im eingesetzten Zustand verhindern. Das Gelenkteil wird dadurch hergestellt, dass das Gelenkelement gemeinsam mit dem Lagerelement, welches das Gelenkelement radial umgibt und über ein spanloses Formgebungsverfahren an das Gelenkelement angelegt ist, um 90° verdreht in den Gelenkabschnitt des Gehäuses im Bereich der zwei diametral gegenüberliegenden Einführnuten eingeführt wird und dann wieder um 90° in dem Gelenkabschnitt zurückgedreht wird, sodass das Lagerelement gemeinsam mit dem Gelenkelement in dem Gehäuse drehbar und entsprechend der Kugelform des Gelenkelementes in Grenzen verschwenkbar gelagert ist. Nachteilig an dem gezeigten Gelenkteil ist, dass durch die Verwendung von Metallen bzw. Stahl eine Korrosion auf Dauer nicht ausgeschlossen werden kann und so die Lebensdauer des Gelenkteils verringert ist. Zudem erfordert das Herstellungsverfahren zunächst die Festlegung des Gelenkelementes an dem Lagerelement, was in der Regel eine Härtung des Gelenkelementes notwendig macht und entsprechend, wie oben beschrieben, die Gefahr von Beschädigung und Rostproblemen erhöht.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Gelenkteil zu schaffen, welches eine verbesserte Lebensdauer, eine kostengünstige Herstellbarkeit und eine verbesserte Akustik im Betrieb aufweist. Weiter ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkteils anzugeben, welches kostengünstig und zuverlässig ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gelenkteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkteils mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Gelenkteil, insbesondere ein Gelenkkopf, zur Herstellung einer gelenkigen Verbindung zwischen einer Antriebsvorrichtung und einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie, geschaffen, umfassend ein Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Gelenkteils und einen Gelenkabschnitt mit einer Aufnahme umfasst. Weiter umfasst das Gelenkteil ein in der Aufnahme des Gelenkabschnitts angeordnetes Lagerelement zur Lagerung eines Gelenkelementes, wobei das Lagerelement einen hohlzylindrischen Lagerabschnitt mit einem ersten axialen Ende und einem zweiten axialen Ende umfasst. Das erfindungsgemäße Gelenkteil zeichnet sich dadurch aus, dass das Lagerelement aus Kunststoff besteht und der hohlzylindrische Lagerabschnitt des Lagerelementes ein erstes Schalensegment und zweites Schalensegment umfasst, wobei das erste Schalensegment und das zweite Schalensegment einander gegenüberliegend angeordnet sind und zumindest über einen ersten Verbindungssteg elastisch miteinander verbunden sind.
Vorteilhaft muss das in dem Lagerelement zu lagernde Gelenkelement bei dem erfindungsgemäßen Gelenkteil nicht gehärtet werden, sodass ein wirksamer Korrosionsschutz ermöglicht und so die Lebensdauer des Gelenkteils insgesamt erhöht wird. Dies wird insbesondere zum einen dadurch erreicht, dass das Lagerelement aus Kunststoff besteht und somit elastischer als Metall ist und zum anderen über die elastisch miteinander verbundenen Schalensegmente, welche die Fähigkeit des Lagerelementes sich zweckmäßig zu verformen, erheblich erhöht. Besonders vorteilhaft können das erste Schalensegment und das zweite Schalensegment aufgrund der elastischen Verbindung zueinander verschwenkt werden, um beispielsweise eine Einführung des Gelenkelementes in das Lagerelement oder die Montage des Lagerelementes in dem Gehäuse zu vereinfachen.
Zudem wird bei dem erfindungsgemäßen Gelenkteil vorteilhaft durch das Vorsehen einer aus Kunststoff bestehenden Lagerschale eine Akustikentkoppelnde Wirkung erzielt. Weiter hat die Verwendung eines Lagerelementes aus Kunststoff den Vorteil, dass eine gegebenenfalls vorgesehene Beschichtung des Gehäuses beim Einbau des Lagerelementes in der Aufnahme nicht beschädigt wird. Schließlich wird durch die Verwendung eines aus Kunststoff bestehenden Lagerelementes eine galvanische Trennung des Gelenkelementes von dem Gehäuse erzielt, was eine Kontaktkorrosion wirksam verhindert.
Besonders bevorzugt ist der Verbindungssteg einstückig mit dem ersten Schalensegment und den zweiten Schalensegment ausgebildet. Hierdurch können die Schalensegmente und der die Schalensegmente verbindende Verbindungssteg in einem Arbeitsschritt, beispielsweise bei einem Kunststoffspritzgussverfahren zur Herstellung des Lagerelementes, gemeinsam hergestellt werden. Zudem wird so eine elastische Verbindung der beiden Schalensegmente bereitgestellt, welche jedoch bei einer gegenseitigen Verschwenkung der Schalensegmente nicht auf Dauer beschädigt wird.
Besonders bevorzugt ist der erste Verbindungssteg an dem ersten axialen Ende des Lagerabschnittes angeordnet. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass das erste Schalensegment und das zweite Schalensegment bei einer radial von außen auf diese wirkende Kraft möglichst große Winkelbewegungen senkrecht zu einer axialen Längsachse des Lagerelementes ausführen können. Vorteilhaft wird so sowohl die Montage des Lagerelementes in dem Gelenkabschnitt des Gehäuses als auch eine nachfolgende Einführung des Gelenkelementes in dem Lagerelement vereinfacht, da die Schalensegmente durch ihre elastische Verbindung über den ersten Verbindungssteg gegeneinander verschwenkbar sind.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein zweiter Verbindungssteg zwischen dem ersten Schalensegment und dem zweiten Schalensegment angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist der zweite Verbindungssteg gegenüber dem ersten Verbindungssteg angeordnet. Vorteilhaft wird hierdurch sichergestellt, dass die das erste Schalensegment und das zweite Schalensegment im Wesentlichen nur um eine Schwenkachse gegeneinander verschwenkbar sind. Die Schwenkachse verläuft bevorzugt parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden Verbindungsstegen.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind das erste Schalensegment und das zweite Schalensegment durch in dem Lagerabschnitt vorgesehene erste Ausnehmung und zweite Ausnehmung voneinander beabstandet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die erste Ausnehmung durch eine erste Stirnseite des ersten Schalensegmentes und eine erste Stirnseite des zweiten Schalensegment seitlich und durch den ersten Verbindungssteg nach unten begrenzt. Zweckmäßigerweise wird die zweite Ausnehmung durch eine zweite Stirnseite des ersten Schalensegmentes und eine zweite Stirnseite des zweiten Schalensegment seitlich und durch den zweiten Verbindungssteg nach unten begrenzt.
Die ersten Stirnseiten und zweiten Stirnseiten sind zweckmäßigerweise einander zugewandt angeordnet. Vorteilhaft bilden die ersten Stirnseiten und zweiten Stirnseiten des ersten Schalensegmentes bzw. des zweiten Schalensegmentes einander zugewandte Anschlagflächen, welche eine über die elastische Verformung des ersten Verbindungssteges hervorgerufene Veränderung des Winkels zwischen dem ersten Schalensegment und dem zweiten Schalensegment begrenzt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gelenkteils umfasst das Lagerelement einen radial von dem Lagerabschnitt abstehenden ersten Kragen auf. Besonders bevorzugt ist der erste Kragen an dem ersten axialen Ende des Lagerabschnittes angeordnet. Der Kragen dient dabei insbesondere als Anschlagfläche, der bei Einführung des Lagerelementes in die Aufnahme des Gelenkabschnittes des Gehäuses eine axiale Festlegung des Lagerelementes in zumindest eine axiale Richtung sicherstellt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkteils geschaffen, wobei das Gelenkteil ein Gehäuse umfasst, wobei das Gehäuse einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Gelenkteils und einen Gelenkabschnitt mit einer Aufnahme umfasst. Weiter umfasst das Gelenkteil eine in der Aufnahme des Gelenkabschnitts angeordnetes Lagerelement zur Lagerung eines Gelenkelementes, wobei das Lagerelement einen hohlzylindrischen Lagerabschnitt mit einem ersten axialen Ende und einem zweiten axialen Ende umfasst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst in einem ersten Schritt das Einsetzen des Lagerelementes in die Aufnahme des Gelenkabschnitts, wobei das Lagerelement zumindest ein Rastelement zur axialen Sicherung des Lagerelementes in der Aufnahme und zwei durch eine erste Ausnehmung und eine zweite Ausnehmung voneinander beabstandete erste und zweite Schalensegmente umfasst; in einem zweiten Schritt das Einsetzen des Gelenkelementes in das Lagerelement um eine senkrecht zu einer Längsachse der Aufnahme verlaufende Achse gedrehten Montageposition, wobei die Längsachse des Lagerelementes dabei senkrecht zu der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung ausgerichtet ist; in einem dritten Schritt das Drehen des Lagerelementes um die senkrecht zu einer Längsachse der Aufnahme verlaufende Achse in eine Endposition, wobei die Längsachse der Aufnahme in der Endposition parallel zu der Längsachse des Lagerelementes verläuft.
Vorteilhaft kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Gelenkteil besonders kostengünstig und zuverlässig hergestellt werden, da durch das Einsetzen des Lagerelementes in die Aufnahme entlang der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung im Vergleich zu einem Einpressverfahren relativ wenig Kraft benötigt wird. Besonders gut ist dieses Verfahren insbesondere zur Erstellung von Gelenkteilen wie vorstehend beschrieben geeignet, da insbesondere das Lagerelement aus Kunststoff besteht und die Schalensegment flexibel miteinander verbunden sind, was die Herstellungskosten weiter senkt und zudem die Herstellung weiter vereinfacht.
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert.

1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gelenkteils in einer Perspektivansicht.
2 zeigt das Gelenkteil aus 1 in einer längs aufgeschnittenen Querschnittsansicht.
3 zeigt ein Lagerelement in einer Perspektivansicht.
4 zeigt das in 3 gezeigte Lagerelement in einer weiteren Perspektivansicht.
5a - 5e zeigen Montageschritte zur Herstellung des Gelenkteils aus 1.

1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Gelenkteils 1 in einer Perspektivansicht. Das Gelenkteil 1 ist als Gelenkkopf ausgebildet und umfasst ein Gehäuse 2, wobei das Gehäuse 2 einen endseitigen Befestigungsabschnitt 3 aufweist, welcher der ortsfesten Befestigung des Gelenkteils 1, beispielsweise an einem Ende einer Antriebsvorrichtung, insbesondere eine Spindelantriebs, oder an einer Fahrzeugklappe bzw. einer Fahrzeugkarosserie dient. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsabschnitt 3 als Schraubengewinde ausgeführt, sodass vorteilhaft eine Befestigung des Gelenkteils 1 über eine Verschraubung möglich ist. Das Gehäuse 2 besteht vorteilhaft aus Metall.
An den Befestigungsabschnitt 3 axial angrenzend weist das Gehäuse 2 einen Gelenkabschnitt 4 auf, welcher zur gelenkigen Verbindung des Gelenkteils 1 mit beispielsweise einer Antriebsvorrichtung oder einer Fahrzeugklappe bzw. Fahrzeugkarosserie dient. In dem Gelenkabschnitt 4 des Gehäuses 2 ist eine Aufnahme 5 vorgesehen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aufnahme 5 über eine axiale Bohrung gebildet, welche von einer ringförmigen Aufnahmewand 6 begrenzt ist.
In der ringförmigen Aufnahme 5 des Gelenkabschnittes 4 ist ein als Lagerschale ausgebildetes Lagerelement 7 angeordnet. Das Lagerelement 7 ist einstückig aus Polyetheretherketon (abgekürzt PEEK), einem hochtemperaturbeständigen thermoplastischen Kunststoff, hergestellt. Der detaillierte Aufbau des Lagerelementes 7 wird nachfolgend in den 3 und 4 noch näher erläutert. Vorteilhaft werden durch die Verwendung eines Kunststoffes wie Polyetheretherketon das Gesamtgewicht des Gelenkteils und die Herstellungskosten gesenkt. Des Weiteren wird durch die Hochtemperaturbeständigkeit des Kunststoffes sichergestellt, dass keine wesentlichen Verformungen bei höheren Temperaturen auftreten, welche die Funktionsfähigkeit des Gelenkteiles erheblich beeinflussen können.
In der in 1 gezeigten Darstellung ist zu erkennen, dass das Lagerelement 7 einen von der Aufnahmewand 6 radial umgebenen Lagerabschnitt 8 mit einem ersten Schalensegment 9 und einem zweiten Schalensegment 10 aufweist, in den ein als Gelenkauge ausgebildetes Gelenkelement 11 gelenkig gelagert ist. Der Lagerabschnitt 8 weist dabei ein hier nicht gezeigtes erstes axiales Ende 8a und ein zweites axiales Ende 8b auf. Das erste Schalensegment 9 und das zweite Schalensegment 10 sind dabei einander gegenüberliegend angeordnet und umgreifen das als Gelenkauge ausgebildete Gelenkelement 11 so, dass das Gelenkelement 11 in jede Richtung drehbar gelagert ist.
In 1 ist darüber hinaus zu erkennen, dass ein radial von dem Lagerabschnitt 8 abstehender erster Kragen 12 und ein radial von dem Lagerabschnitt 8 abstehender zweiter Kragen 13 an dem ersten axialen Ende des hohlzylindrischen Lagerabschnittes 8 angeordnet ist. Der erste Kragen 12 und der zweite Kragen 13 liegen in axialer Richtung an einer Unterseite 6a der ringförmigen Aufnahmewand 6 an und bilden so Anschlagflächen, welche zur axialen Sicherung des Lagerelementes 7 bzw. seiner Positionierung in der Aufnahme 5 dienen.
An dem zweiten axialen Ende 8b des hohlzylindrischen Lageabschnittes 8 weist das erste Schalensegment 9 einen radial nach außen vorragenden ersten Rasthaken 14 und das zweite Schalensegment 10 einen radial nach außen vorragenden zweiten Rasthaken 15 auf. Diese fixieren das Lagerelement 7 in axialer Richtung in der Aufnahme 5 im Zusammenspiel mit den durch den ersten Kragen 12 und den zweiten Kragen 13 gebildeten Anschlagflächen, welche an dem ersten axialen Ende des hohlzylindrisch in Lagerabschnittes 8 angeordnet sind.
Der erste Rasthaken 14 greift in einen an einer der Unterseite 6a gegenüberliegende Oberseite 6b der Aufnahmewand 6 vorgesehene erste Nut 16 ein und der zweite Rasthaken 15 greift in eine an der Oberseite 6b der Aufnahmewand 6 vorgesehenen zweiten Nut 17 ein und sichern so das Lagerelement 7 gegen ein Verdrehen innerhalb der Aufnahme 5 und gegen eine axiale Verlagerung des Lagerelementes 7 nach unten. Wie nachfolgend noch näher in den 5a bis 5e erläutert, ermöglichen die Rasthaken 14, 15 eine besonders sichere und einfache Montage des Lagerelementes 7 in dem Gehäuse 2 bzw. in der in dem Gehäuse 2 vorgesehenen Aufnahme 5.
2 zeigt das Gelenkteil 1 aus 1 in einer längs aufgeschnittenen Querschnittsansicht. In dieser Ansicht ist besonders gut zu erkennen, dass das Lagerelement 7 radial zwischen dem Gelenkelement 11 und der Aufnahmewand 6 der Aufnahme 5 in dem Gelenkabschnitt 4 angeordnet ist. Dabei wird das Lagerelement 7 bzw. das erste Schalensegment 9 und das zweite Schalensegment 10 durch das Gelenkelement 11 in dem hier gezeigten montierten Zustand in Richtung auf die Aufnahmewand 6 vorgespannt, da die Maße des Lagerelementes 7 bzw. der Schalenelemente 9, 10 so gewählt werden können, da das Lagerelement 7 durch die Herstellung im Spritzgußverfahren mit hoher Maßgenauigkeit herstellbar ist.
Weiter ist in 2 zu erkennen, dass das erste Schalensegment 9 und das zweite Schalensegment 10 des Lagerelementes 7 in axialer Richtung über den ersten Rasthaken 14, welcher radial nach außen von dem ersten Schalensegment 9 an dem zweiten axialen Ende 8b des Lagerabschnitts 8 vorsteht, und den zweiten Rasthaken 15, welche radial nach außen von dem zweiten Schalensegment 10 an dem zweiten axialen Ende 8b des Lagerabschnitt 8 vorsteht, in eine Richtung parallel zu einer Längsachse L_A der Aufnahme 5 gesichert ist. Die Sicherung erfolgt dadurch, dass der erste Rasthaken 14 in die erste Nut 16 und der zweite Rasthaken 15 in die zweite Nut 17 hineinragt. Der in 1 gezeigte erste Kragen 12 und der zweite Kragen 13 sind in dieser Ansicht nicht zu erkennen, da die hier gezeigte Schnittebene zwischen dem ersten Kragen 12 und dem zweiten Kragen 13 liegt.
Wie in der Querschnittansicht in 2 zu sehen, weist das erste Schalensegment 9 eine erste sphärische Lagerinnenfläche 9a und das zweite Schalensegment 10 eine zweite sphärische Lagerinnenfläche 10a auf, welche dem Lagerelement 7 zugewandt sind und das Lagerelement 7 seitlich in alle Richtungen quer zu der Längsachse L schwenkbar gelagert abstützen.
3 zeigt das Lagerelement 7 aus 1 in einer Perspektivansicht. Das Lagerelement 7 ist hier in derselben Lage gezeigt wie in 1. In dieser Ansicht ist zu erkennen, dass das Lagerelement 7 in dem Lagerabschnitt 8, welcher zur gelenkigen Lagerung des Gelenkelements 11 aus 1 bzw. 2 vorgesehen ist, ein erstes Schalensegment 9 und zweite Schalensegment 10 aufweist. Das erste Schalensegment 9 und das zweite Schalensegment 10 sind einander gegenüberliegend angeordnet und sind als Teilsegmente eines Hohlzylinders ausgebildet. Das erste Schalensegment 9 weist eine erste Lagerinnenfläche 9a auf, welche einer zweiten Lagerinnenfläche 10a des zweiten Schalensegmentes 10 zugewandt ist. Die erste Lagerinnenfläche 9a und die zweite Lagerinnenfläche 10a weisen eine sphärische Krümmung auf, sodass vorteilhaft entsprechend sphärische Außenflächen aufweisende Gelenkteile schwenkbar zwischen dem ersten Schalensegment 9 und dem zweiten Schalensegment 10 gelagert werden können.
Weiter weist das erste Schalensegment 9 eine Oberseite 9b und das zweite Schalensegment 10 eine Oberseite 10b auf. An der Oberseite 9b des ersten Schalensegmentes 9 ist der erste Rasthaken 14 angeformt und an der Oberseite 10b des zweiten Schalensegmentes 10 ist der zweite Rasthaken 15 angeformt. Der erste Rasthaken 14 ragt über eine Außenseite 9c des ersten Schalensegmentes 9 und der zweite Rasthaken 15 ragt über eine Außenseite 10c des zweiten Schalensegmentes 10 hinaus. Hierdurch wird vorteilhaft sichergestellt, dass der erste Rasthaken 14 in die erste Nut 16 bzw. der zweite Rasthaken 15 in die zweite Nut 17 an der Oberseite 6b der Aufnahmewand 6 eingreifen kann (siehe 1) und so die axiale Sicherung des Lagerelementes 7 sicherstellt.
Das erste Schalensegment 9 weist weiter eine erste Stirnseite 9d und eine zweite Stirnseite 9e auf, welche das erste Schalensegment 9 begrenzen. Das zweite Schalensegment 10 weist entsprechend ebenfalls eine erste Stirnseite 10d und eine zweite Stirnseite 10e auf, wobei die erste Stirnseite 9d des ersten Schalensegmentes 9 der ersten Stirnseite 10d des zweiten Schalensegmentes 10 gegenüberliegt. Die zweite Stirnseite 9e des ersten Schalensegmentes 9 liegt der zweiten Stirnseite 10e des zweiten Schalensegmentes 10 gegenüber. Hierdurch begrenzen die erste Stirnseite 9d des ersten Schalensegmentes 9 und die erste Stirnseite 10d des zweiten Schalensegmentes 10 seitlich eine erste Ausnehmung 18. Entsprechend begrenzen die zweite Stirnseite 9e des ersten Schalensegmentes 9 und die zweite Stirnseite 10e des zweiten Schalensegmentes eine zweite Ausnehmung 19.
Wie an der Fläche der Oberseite 9b des ersten Schalensegmentes 9 zu erkennen, weist das erste Schalensegment 9 angrenzend zu der ersten Stirnseite 9d bzw. zu der zweiten Stirnseite 9e eine gegenüber einen dazwischenliegenden Abschnitt verringerte Wandstärke auf, wobei die Wandstärke in der Nähe der Oberseite 9b am geringsten ist und hin zu der Lagerinnenfläche 9a wieder zunimmt. Analog weist das zweite Schalensegment 10 angrenzend zu der ersten Stirnseite 10d bzw. zu der zweiten Stirnseite 10e eine verringerte Wandstärke auf, die in der Nähe der Oberseite 10b am geringsten ist und bis hin zu der Lagerinnenfläche 10a wieder zunimmt.
Vorteilhaft wird so im Bereich der ersten Ausnehmung 18 und der zweiten Ausnehmung 19 eine erleichterte Einführungsmöglichkeit eines Gelenkteils ermöglicht, da ein größerer Innendurchmesser in diesem Bereich vorliegt.
Das erste Schalensegment 9 und das zweite Schalensegment 10 sind über einen ersten Verbindungssteg 20 und einen zweiten Verbindungssteg 21 elastisch miteinander verbunden. Der erste Verbindungssteg 20 bildet dabei eine untere Begrenzung der ersten Ausnehmung 18. Der erste Verbindungssteg 20 ist nach unten angrenzend zu der ersten Stirnseite 9d des ersten Schalensegmentes 9 und der ersten Stirnseite 10d des zweiten Schalensegmentes 10 zwischen dem ersten Schalensegment 9 und dem zweiten Schalensegment 10 angeordnet.
Der zweite Verbindungssteg 21 bildet eine untere Begrenzung der zweiten Ausnehmung 19. Der zweite Verbindungssteg 21 ist nach unten angrenzend zu der zweiten Stirnseite 9e des ersten Schalensegmentes 9 und der zweiten Stirnseite 10e des zweiten Schalensegmentes zwischen dem ersten Schalensegment 9 und dem zweiten Schalensegment 10 angeordnet.
Der erste Verbindungssteg 20 und der zweite Verbindungssteg 21 ermöglichen es, dass das erste Schalensegment 9 und das zweite Schalensegment 10 gegeneinander elastisch verschwenkt werden können, wobei die Verschwenkung im Wesentlichen in eine Richtung senkrecht zu der ersten Stirnseite 9d des ersten Schalenelementes 9 bzw. ersten Stirnseite 10d des zweiten Schalenelementes 10 möglich ist.
Der erste Verbindungssteg 20 und der zweite Verbindungssteg 21 sind an einem ersten axialen Ende 8a des Lagerabschnittes 8 angeordnet, so dass das erste Schalensegment 9 und das zweite Schalensegment 10 insbesondere an ihren Oberseiten 9a bzw 10a, auf welchen der erste Rasthaken 14 bzw. der zweite Rasthaken 15 jeweils angeordnet sind, große Verschwenkungswege ausführen können. Vorteilhaft wird hierdurch sichergestellt, dass der erste Rasthaken 14 und der zweite Rasthaken 15 weit genug aufeinander zu bewegt werden können, um eine Montage des Lagerelementes 7 zu vereinfachen, wie nachfolgend noch näher erläutert.
Der erste Kragen 12 ist mittig um die erste Aufnahme 18 angeordnet, wobei eine Oberseite 12a des ersten Kragens 12 eine Anschlagfläche bildet. Darüber hinaus grenzt die Oberseite 12a des ersten Kragens 12 an den ersten Verbindungssteg 20 an. Analog hierzu ist der zweite Kragen 13 mittig um die zweite Aufnahme 19 angeordnet, wobei eine Oberseite 13a des zweiten Kragens 13 eine Anschlagfläche bildet und die Oberseite 13a des zweiten Kragens 13 an den zweiten Verbindungssteg 21 angrenzt.
4 zeigt das Lagerelement 7 aus 3 von unten aus einer Perspektivansicht. In dieser Ansicht ist zu erkennen, dass das Lagerelement 7 einen ringförmigen Boden 30 aufweist, wobei an sich gegenüberliegenden Seiten des ringförmigen Bodens 30 rechteckförmige Ausnehmungen 31, 32 vorgesehen sind, welche den ersten Kragen 12 und den zweiten Kragen 13 voneinander beabstanden.
5a bis 5e zeigen chronologisch nacheinander durchgeführte Montageschritte zur Herstellung des Gelenkteils aus 1. 5a zeigt das Lagerelement 7 und das Gehäuse 2 in noch getrenntem Zustand. Um das Lagerelement 7 in die Aufnahme 5 des Gelenkabschnitts 4 einzusetzen, werden von beiden Seiten entgegengesetzte seitliche Kräfte F₁ und F₂ auf das erste Schalensegment 9 und das zweite Schalensegment 10 ausgeübt, sodass diese aufgrund der elastischen Verbindungsstege 20, 21 aufeinander zu verlagert werden und mit diesen der erste Rasthaken 14 und der zweite Rasthaken (hier nicht zu sehen). Hierdurch wird es möglich, das Lagerelement 7 von unten in die Aufnahme 5 des Gelenkabschnittes 4 einzuführen, bis der erste Rasthaken 14 und der zweite Rasthaken, welche während des Einführens durch die Aufnahmewand 6 des Gehäuses 7 vorgespannt bleiben, in die erste Nut 16 bzw. die zweite Nut 17 einrasten können.
5b zeigt den Zustand nach Einsetzen des Lagerelementes 7 in die Aufnahme 5 des Gelenkabschnitts 4. Das Lagerelement 7 wird dabei wie bereits vorstehend beschrieben über die Rasthaken bzw. den ersten Kragen 12 und den zweiten Kragen 13 axial in der Aufnahme 5 des Gelenkabschnitts 4 axial gesichert.
5c zeigt das in das Lagerelement 7 einzusetzende, als Gelenkauge ausgebildete Gelenkelement 11 in einer gegenüber der Endposition um 90° verdrehten Montageposition. Dabei sind senkrecht zu einer Lagerachse L_G des Gelenkelements 11 orientierte ringförmige Seitenflächen 11a, 11b des Gelenkelementes 11 so orientiert, dass diese parallel zu einer Längserstreckung der ersten Ausnehmung 18 bzw. zweiten Ausnehmung 19 ausgerichtet sind. Dabei ist die Lagerachse L_G des Gelenkelementes 11 senkrecht zu der Längsachse L_L des Lagerelementes 7 orientiert. Hierdurch kann das als Gelenkauge ausgebildete Gelenkelement 11 in dieser Position in das Lagerelement 7 leicht eingeführt werden. Dabei kann sich das erste Schalensegment 9 gegenüber dem zweiten Schalensegment 10 verlagern, sodass das Einsetzen des Gelenkelementes 11 vereinfacht wird und gleichzeitig das Lagerelement 7 radial in Richtung auf die Aufnahmewand 6 vorgespannt wird.
5d zeigt das in das Lagerelement 7 zunächst in der in 5c gezeigten Montageposition eingesetzte Gelenkelement 11. In dieser Position kann nun das Gelenkelement 11 so gedreht werden, dass die Längsachse L_A der Aufnahme 5 und die Längsachse L_G des Gelenkelementes 11 parallel zueinander verlaufen.
5e zeigt das fertigmontierte Gelenkteil 1, nachdem das Gelenkelement 11 entsprechend in seine Endposition gedreht wurde, sodass die Längsachse L_A der Aufnahme 5 und die Längsachse L_G des Gelenkelementes 11 parallel zueinander verlaufen.
Vorstehend wurde die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, bei dem das Lagerelement 7 zwei gegenüberliegende Schalensegmente 9, 10 umfasst. Es versteht sich, dass in dem Lagerabschnitt 8 auch drei oder mehr Schalensegment vorgesehen sein können, soweit diese jeweils über einen Verbindungssteg elastisch miteinander verbunden sind.
Vorstehend wurde die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, bei dem die Verbindungsstege 20, 21 an einem unteren axialen Ende des Lageabschnittes angeordnet sind, um vorteilhaft eine besonders hohe Verschwenkbarkeit im Bereich der Rasthaken zu erzielen. Es versteht sich, dass der Verbindungssteg auch in einem mittleren Bereich zwischen dem ersten Schalensegment und den zweiten Schalensegment angeordnet sein kann, wodurch die Schalensegmente in zwei zueinander gegenläufige Richtungen verschwenkbar jedoch auch in ihrer Verschwenkung für beide Richtungen begrenzt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10249969 A1 [0003]

Claims

Gelenkteil, umfassend ein Gehäuse (2), wobei das Gehäuse (2) einen Befestigungsabschnitt (3) zur Befestigung des Gelenkteils (1) und einen Gelenkabschnitt (4) mit einer Aufnahme (5) umfasst, und ein in der Aufnahme (5) des Gelenkabschnitts (4) angeordnetes Lagerelement (7) zur Lagerung eines Gelenkelementes (11), wobei das Lagerelement (7) einen hohlzylindrischen Lagerabschnitt (8) mit einem ersten axialen Ende (8a) und einem zweiten axialen Ende (8b) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (7) aus Kunststoff besteht, dass der hohlzylindrisch Lagerabschnitt (8) des Lagerelementes (7) ein erstes Schalensegment (9) und ein zweites Schalensegment (10) umfasst, und dass das erste Schalensegment (9) und das zweite Schalensegment (10) einander gegenüberliegend angeordnet sind und zumindest über einen ersten Verbindungssteg (20) elastisch miteinander verbunden sind.
Gelenkteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungssteg (20) einstückig mit dem ersten Schalensegment (9) und dem zweiten Schalensegment (10) ausgebildet ist.
Gelenkteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungssteg (20) an dem ersten axialen Ende (8a) des Lagerabschnittes (8) angeordnet ist.
Gelenkteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Verbindungssteg (21) zwischen dem ersten Schalensegment (9) und dem zweiten Schalensegment (10) angeordnet ist.
Gelenkteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verbindungssteg (21) gegenüber dem ersten Verbindungssteg (20) angeordnet ist.
Gelenkteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schalensegment (9) und das zweite Schalensegment (10) durch eine in dem Lagerabschnitt (8) vorgesehenen ersten Ausnehmung (18) und zweiten Ausnehmung (19) voneinander beabstandet sind.
Gelenkteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausnehmung (18) durch eine erste Stirnseite (9d) des ersten Schalensegmentes (9) und eine erste Stirnseite (10d) des zweiten Schalensegmentes (10) seitlich und durch den ersten Verbindungssteg (20) nach unten begrenzt wird.
Gelenkteil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausnehmung (19) durch eine zweite Stirnseite (9e) des ersten Schalensegmentes (9) und eine zweite Stirnseite (10e) des zweiten Schalensegmentes (10) seitlich und durch einen zweiten Verbindungssteg (21) nach unten begrenzt wird.
Gelenkteil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnseite (9d, 10d) und die zweite Stirnseite (9e, 10e) und des zweiten Schalensegmentes (10) einander zugewandte Anschlagflächen bilden, welche eine über die elastische Verformung des ersten Verbindungssteges (20) hervorgerufene Veränderung eines Winkels zwischen dem ersten Schalensegment (9) und dem zweiten Schalensegment (10) begrenzen.
Verfahren zur Herstellung eines Gelenkteils, umfassend ein Gehäuse (2), wobei das Gehäuse (2) einen Befestigungsabschnitt (3) zur Befestigung des Gelenkteils (1) und einen Gelenkabschnitt (4) mit einer Aufnahme (5) umfasst, ein in der Aufnahme (5) des Gelenkabschnitts (4) angeordnetes Lagerelement (7) zur Lagerung eines Gelenkelementes (11), wobei das Lagerelement (7) einen hohlzylindrischen Lagerabschnitt (8) mit einem ersten axialen Ende (8a) und einem zweiten axialen Ende (8b) umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte Einsetzen des Lagerelementes (7) in die Aufnahme (5) des Gelenkabschnitts (4), wobei das Lagerelement (7) zumindest ein Rastelement (14; 15) zur axialen Sicherung des Lagerelementes (7) in der Aufnahme (5) und durch eine erste Ausnehmung (18) und eine zweite Ausnehmung (19) in dem Lagerabschnitt (8) beabstandes erstes Schalensegment (9) und zweites Schalensegment (10) umfasst, Einsetzen des Gelenkelementes (11) in das Lagerelement (7) in einer um eine senkrecht zu einer Längsachse (L_A) der Aufnahme (5) verlaufende Achse gedrehten Montageposition, wobei eine Längsachse (L_L) des Lagerelementes senkrecht zu der ersten Ausnehmung (18) und der zweiten Ausnehmung (19) ausgerichtet ist, und Drehen des Lagerelementes (7) um die senkrecht zu der Längsachse (L_A) der Aufnahme (5) verlaufenden Achse in eine Endposition, wobei die Längsachse (L_A) der Aufnahme (5) in der Endposition parallel zu der Längsachse (L_L) des Lagerelementes (7) verläuft.