DE102022116310B3 - Befestigungsvorrichtung zur gelenkigen Befestigung einer ersten Konstruktionseinheit an einer zweiten Konstruktionseinheit - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung (10) zur gelenkigen Befestigung einer ersten Konstruktionseinheit, insbesondere einer motorisch längenveränderbaren Antriebseinrichtung, an einer zweiten Konstruktionseinheit, insbesondere einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Kugelbolzen (20) mit einem Bolzenschaft (22), welcher eine Bolzenachse (24) definiert und dessen eines Ende zur Befestigung an der zweiten Konstruktionseinheit bestimmt ist, während an seinem anderen Ende ein Kugelkopf (26) vorgesehen ist, und eine Kugelpfanneneinheit (30) mit einer Kugelpfanne (34), in der der Kugelkopf (26) gelagert ist, sowie einer Anbringungseinheit (36), welche zu einer Anbringung der Kugelpfanneneinheit (30) an der ersten Konstruktionseinheit bestimmt ist, wobei die Kugelpfanneneinheit (30) integral zwei Anlageabschnitte (38) aufweist, welche einander bezüglich der Bolzenachse (24) diametral gegenüberliegen und mit dem Bolzenschaft (22) in Kontakt stehen. Hierbei sind erfindungsgemäß die Anlageabschnitte (38) jeweils mit einem Hinterschnittbereich (40) versehen, so dass sie in einer Richtung von dem Bolzenschaft (22) weg elastisch verformbar sind.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zur gelenkigen Befestigung einer ersten Konstruktionseinheit, insbesondere einer motorisch längenveränderbaren Antriebseinrichtung, an einer zweiten Konstruktionseinheit, insbesondere einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Kugelbolzen mit einem Bolzenschaft, welcher eine Bolzenachse definiert und dessen eines Ende zur Befestigung an der zweiten Konstruktionseinheit bestimmt ist, während an seinem anderen Ende ein Kugelkopf vorgesehen ist, und eine Kugelpfanneneinheit mit einer Kugelpfanne, in der der Kugelkopf gelagert ist, sowie einer Anbringungseinheit, welche zu einer Anbringung der Kugelpfanneneinheit an der ersten Konstruktionseinheit bestimmt ist, wobei die Kugelpfanneneinheit integral zwei Anlageabschnitte aufweist, welche einander bezüglich der Bolzenachse diametral gegenüberliegen und mit dem Bolzenschaft in Kontakt stehen.
- Derartige Befestigungsvorrichtungen mit Kugelgelenk werden insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt, und zwar beispielsweise im Bereich motorisch angetriebener Öffnungs- und Schließvorrichtungen von schwenkbaren Klappen, vorzugsweise Heckklappen, Türen oder dergleichen. Die Öffnungs- und Schließkraft wird dabei von einer motorisch längenveränderbaren Antriebseinrichtung bereitgestellt, die beispielsweise eine Motor-Getriebe-Baugruppe sowie eine Spindel-Baugruppe umfasst, die eine Drehbewegung um die Längsachse der Antriebseinrichtung in eine axiale Verlängerungs- bzw. Verkürzungsbewegung umsetzt. An einem Ende, vorzugsweise an beiden Enden, der Antriebseinrichtung ist eine ein Kugelgelenk umfassende Befestigungsvorrichtung vorgesehen, wobei die Achse des Bolzenschafts des Kugelbolzens zur Schwenkachse der schwenkbaren Klappe im Wesentlichen parallel verläuft. Grundsätzlich könnte man zwar auch herkömmliche Scharniere einsetzen, die eine Befestigungsplatte mit einer Bohrung aufweisen, welche von einem Scharnierbolzen durchsetzt wird, wie dies beispielsweise aus der
DE 10 2004 040 170 A1 bekannt ist. Der Einsatz von Kugelgelenken hat jedoch den Vorteil einer hohen Toleranz gegenüber Bewegungsanteilen, die von der strengen Schwenkbewegung um die Schwenkachse abweichen und beispielsweise konstruktionsbedingt sind oder infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien auftreten. - Bei motorisch längenveränderbaren Antriebseinrichtungen mit einer Motor-Getriebe-Baugruppe und einer Spindel-Baugruppe muss das vom Motor erzeugte und auf die Spindel oder die Spindelmutter übertragene Drehmoment abgestützt werden, damit das jeweils andere Bauteil der Spindel-Baugruppe, nämlich die Spindelmutter oder die Spindel, sich nicht frei mitdreht, sondern bezüglich eines die Motor-Getriebe-Baugruppe aufnehmenden Gehäuses drehfest verbleibt, so dass sich die gewünschte Axialbewegung ergibt. Diese Drehmomentabstützung nimmt radialen Bauraum ein und vergrößert somit den für die Antriebseinrichtung erforderlichen Bauraum.
- Um diesen Nachteil zu beheben und eine raumsparende Konstruktion einer solchen Antriebseinrichtung zu ermöglichen, wurde beispielsweise in der
DE 10 2012 214 674 A1 vorgeschlagen, die Drehmomentabstützung außerhalb der eigentlichen Antriebsvorrichtung vorzunehmen und insbesondere in die Befestigungsvorrichtung zu verlagern, indem die Kugelpfanneneinheit mit den angesprochenen Anlageabschnitten versehen wird, die diese Aufgabe übernehmen. - Allerdings zeigt sich hierbei, dass in manchen Anwendungsfällen derartiger Befestigungsvorrichtungen unerwünschte Geräusche in Form eines Klickens oder Ratterns auftreten können, beispielsweise wenn die bereits angesprochene, durch eine längenveränderbare Antriebseinrichtung motorisch betriebene Heckklappe eines Fahrzeugs in entgegengesetzte Richtungen von Hand bewegt wird.
- Diese Geräuschentwicklung beruht darauf, dass sich bei den beschriebenen Bewegungsformen die Drehmomentsituation an der Kugelpfanneneinheit ändert, so dass die das Drehmoment abstützenden Anlageabschnitte mit dem Kugelbolzen in Kontakt kommen. Zwar ist in der
DE 10 2012 214 674 A1 der Ansatz verfolgt worden, den Abstand zwischen den Anlageabschnitten und dem Kugelbolzen möglichst klein zu wählen, jedoch können beispielsweise durch elastische Verformung der entsprechenden Komponenten auch unter diesen Umständen erhebliche Einschläge des Kugelbolzens an den Anlageabschnitten auftreten, wodurch sich die angesprochene unerwünschte Geräuschentwicklung erklärt. - Zwar wurde in der
DE 10 2012 214 674 A1 ebenfalls vorgeschlagen, ein separates elastisches Pufferelement, vorzugsweise ein Gummipuffer, zwischen den Anlageabschnitten und dem Bolzenschaft vorzusehen, dies stellt jedoch einen deutlichen Mehraufwand bei der Herstellung der entsprechenden Befestigungsvorrichtung dar, und es besteht die Gefahr, dass derartige Pufferelemente mit der Zeit spröde werden und die gewünschte Funktion nicht mehr ausreichend erfüllen können. - Demzufolge ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Befestigungsvorrichtung der oben beschriebenen Art derart weiterzubilden, dass auch bei wechselnden Drehmomenten eine Geräuschentwicklung zuverlässig verhindert wird, während gleichzeitig eine einfache Herstellung und eine hohe Lebensdauer der Vorrichtung sichergestellt werden.
- Zu diesem Zweck und zur Lösung dieser Aufgabe sind in der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung die Anlageabschnitte jeweils mit einem Hinterschnittbereich versehen, so dass sie in einer Richtung von dem Bolzenschaft weg elastisch verformbar sind. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass bei wechselnden Drehmomenten und letztlich selbst bei einem Aufprall des Kugelbolzens auf dem entsprechenden Anlageabschnitt eine Dämpfung desselben ermöglicht wird, welche die auftretenden Geräusche minimiert. Indem die Anlageabschnitte weiterhin integral mit der Kugelpfanneneinheit gebildet sind, kann ferner auf das zusätzliche Vorsehen eines Pufferelements verzichtet werden. Ferner ist durch das Vorsehen der Hinterschnittbereiche gleichzeitig eine gegenüberliegende Begrenzung für die Auslenkung der Anlageabschnitte gebildet, so dass eine übermäßige Verformung und eine mögliche Beschädigung der Anlageabschnitte ebenfalls verhindert wird. Hierbei soll nicht ausgeschlossen sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mehrstückig ausgeführt sein kann, so dass beispielsweise die Anlageabschnitte aus einem anderen Material als der Rest der Kugelpfanneneinheit gefertigt sein könnten, sofern dies notwendig wäre.
- In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können die Anlageabschnitte dazu gebildet sein, eine Vorbelastkraft in Richtung des Bolzenschafts auszuüben. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Anlageabschnitte zu jeder Zeit mit dem Bolzenschaft in Kontakt stehen, wodurch das Auftreten von Geräuschen bei einem Aufprall des Bolzenschafts auf den Anlageabschnitten noch zuverlässiger verhindert wird.
- Ferner können in der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung in den Hinterschnittbereichen jeweilige Stegabschnitte vorgesehen sein, welche dazu angeordnet sind, die elastische Verformung der Anlageabschnitte in der Richtung weg von dem Bolzenschaft zu beschränken. Derartige Stegabschnitte ermöglichen eine präzise Einstellung der möglichen Auslenkung und damit der Verformung der Anlageabschnitte, um in der oben bereits kurz angesprochenen Art und Weise eine mögliche Beschädigung davon verhindern zu können.
- Während prinzipiell verschiedene Werkstoffe zum Herstellen der einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet sind, so kann die Kugelpfanneneinheit insbesondere aus einem Kunststoff gefertigt sein, vorzugsweise einem Polyamid, insbesondere PA66. Derartige Kunststoffe sind einerseits leicht und kostengünstig verfügbar und verarbeitbar und weisen andererseits geeignete mechanische Eigenschaften für vielerlei denkbare Anwendungsfälle auf. Insbesondere ist die gewünschte Verformbarkeit der Anlageabschnitte mittels derartiger Kunststoffe problemlos zu erreichen, während die Kugelpfanneneinheit als Ganzes dennoch eine ausreichende Stabilität und Festigkeit aufweisen kann.
- Ungeachtet des konkret verwendeten Materials kann die Kugelpfanneneinheit mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt sein, wodurch insbesondere die Ausbildung der Hinterschnittbereiche vereinfacht wird. Auch das Bilden der Anlageabschnitte in einer Weise, dass sie eine Vorbelastkraft in Richtung des Bolzenschafts ausüben, wird mit dieser Herstellungstechnik ohne weiteres möglich.
- Dem hingegen kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Kugelbolzen aus einem Metallmaterial oder einer Metalllegierung hergestellt sein, wodurch ebenfalls eine ausreichende Festigkeit und andere gewünschte mechanische Eigenschaften davon sichergestellt werden können.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform davon noch deutlicher, wenn diese zusammen mit den beiliegenden Figuren betrachtet wird. Diese zeigen im Einzelnen:
-
1 eine isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung; und -
2 eine Schnittansicht der Befestigungsvorrichtung aus1 . - In
1 ist eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung zur gelenkige Befestigung einer ersten Konstruktionseinheit an einer zweiten Konstruktionseinheit zunächst einmal in einer isometrischen Ansicht gezeigt und ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Dieselbe Vorrichtung 10 ist ferner in2 in einer Schnittansicht dargestellt, wobei die Schnittebene bezüglich der Darstellung aus1 in der Horizontalen liegt. - Derartige Befestigungsvorrichtungen kommen beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich zum Anbringen von längenveränderbaren Antriebseinrichtungen zum Einsatz, die zum motorischen Öffnen und Schließen von Türen oder Klappen vorgesehen sind, beispielsweise Heckklappen. Auf eine umfangreiche Beschreibung einer derartigen Antriebseinrichtung soll an dieser Stelle verzichtet sein und sei vielmehr beispielsweise auf die
DE 10 2012 214 674 A1 verwiesen, welche eine solche Einrichtung detailliert beschreibt. - Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 10 umfasst einerseits einen Kugelbolzen 20 mit einem Bolzenschaft 22, welcher eine Bolzenachse 24 definiert. Der Bolzenschaft 22 ist ferner an seinem einen Ende mit einem Kugelkopf 26 versehen. Das in den Figuren nicht gezeigte, dem Kugelkopf 26 entgegengesetzte Ende des Kugelbolzens 20 ist zu einer Befestigung an der angesprochenen zweiten Konstruktionseinheit vorgesehen, also in dem angeführtem Beispiel einem Kraftfahrzeug.
- Zum anderen umfasst die Befestigungsvorrichtung 10 eine Kugelpfanneneinheit 30 mit einem Körper 32, welcher eine Kugelpfanne 34 definiert, in welcher der Kugelkopf 26 des Kugelbolzens 20 gelagert ist. Weiterhin umfasst die Kugelpfanneneinheit 30 eine Anbringungseinheit 36, welche zu einer Anbringung der Kugelpfanneneinheit 30 an der ersten Konstruktionseinheit vorgesehen ist, also in dem angeführten Beispiel der längenveränderbaren Antriebseinrichtung.
- Im Unterschied zu anderen Typen von aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungsvorrichtungen bewirkt die hier gezeigte und beschriebene Befestigungsvorrichtung 10 zusätzlich zur reinen Verbindung der beiden Konstruktionseinheiten auch eine Abstützung von Drehmomenten. Dies ist notwendig, um beispielsweise zu verhindern, dass sich bei einer Drehung einer Gewindespindel der längenveränderbaren Antriebseinheit eine entsprechende Spindelmutter einfach mitdreht, und um somit die Längenveränderbarkeit der Antriebseinrichtung überhaupt zu ermöglichen.
- Um diese Funktionalität zu bewerkstelligen, weist die Kugelpfanneneinheit 30 an ihrem Körper 32 ferner integral zwei Anlageabschnitte 38 auf, welche einander bezüglich der Bolzenachse 24 diametral gegenüberliegen und mit dem Bolzenschaft 22 in Kontakt stehen. Zu diesem Zweck sind die Anlageabschnitte 38 mit jeweiligen Hinterschnittbereichen 40 versehen, wobei ferner die Anlageabschnitte 38 derart gebildet sind, dass sie eine Vorbelastkraft in Richtung des Bolzenschafts 22 ausüben. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass in einem Herstellungsprozess, also beispielsweise einem Spritzgießen, des Körpers 32 der Kugelpfanneneinheit 30 die Anlageabschnitte 38 mit einem geringeren Abstand zueinander ausgeführt werden als der in den
1 und2 gezeigte Abstand d. Auf diese Weise werden die Anlageabschnitte 38 durch den Bolzenschaft 22 nach einem Einbau davon verglichen mit einem unbelasteten Zustand bereits auseinander gedrückt und liegen somit durch die resultierende elastische Vorbelastkraft dauerhaft an dem Bolzenschaft 22 an. Somit wird verhindert, dass bei einer Änderung eines anliegenden Drehmoments einer der Anlageabschnitte 38 kurzzeitig den Kontakt zu dem Bolzenschaft 22 verliert und es anschließend wieder zu einem Aufprall des Bolzenschafts 22 an dem entsprechenden Anlageabschnitt 38 kommt. Dementsprechend kann das Entstehen von Geräuschen im Betrieb der Befestigungsvorrichtung 10 zuverlässig verhindert werden, während durch das integrale Vorsehen der Anlageabschnitte 38 in der Kugelpfanneneinheit 30 ferner ihre Herstellung, beispielsweise im Rahmen des angesprochenen Spritzgießens, weiterhin einfach und kostengünstig möglich ist und auf weitere Komponenten als Pufferelemente verzichtet werden kann. - Zuletzt sei noch auf die lediglich in
1 zu erkennenden Stegabschnitte 42 hingewiesen, welche in den Hinterschnittbereichen 40 vorgesehen sind, um jeweilige elastische Verformungen der Anlageabschnitte in der Richtung weg von der Bolzenachse 24 zu beschränken und somit möglichen Beschädigungen der Anlageabschnitte 38 in Folge übermäßig großer Auslenkungen und Verformungen präventiv entgegenzuwirken.
Claims (6)
- Befestigungsvorrichtung (10) zur gelenkigen Befestigung einer ersten Konstruktionseinheit, insbesondere einer motorisch längenveränderbaren Antriebseinrichtung, an einer zweiten Konstruktionseinheit, insbesondere einem Kraftfahrzeug, umfassend: - einen Kugelbolzen (20) mit einem Bolzenschaft (22), welcher eine Bolzenachse (24) definiert und dessen eines Ende zur Befestigung an der zweiten Konstruktionseinheit bestimmt ist, während an seinem anderen Ende ein Kugelkopf (26) vorgesehen ist, und - eine Kugelpfanneneinheit (30) mit einer Kugelpfanne (34), in der der Kugelkopf (26) gelagert ist, sowie einer Anbringungseinheit (36), welche zu einer Anbringung der Kugelpfanneneinheit (30) an der ersten Konstruktionseinheit bestimmt ist, wobei die Kugelpfanneneinheit (30) integral zwei Anlageabschnitte (38) aufweist, welche einander bezüglich der Bolzenachse (24) diametral gegenüberliegen und mit dem Bolzenschaft (22) in Kontakt stehen, und dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageabschnitte (38) jeweils mit einem Hinterschnittbereich (40) versehen sind, so dass sie in einer Richtung von dem Bolzenschaft (22) weg elastisch verformbar sind.
- Befestigungsvorrichtung (10) nach
Anspruch 1 , wobei die Anlageabschnitte (38) dazu gebildet sind, eine Vorbelastkraft in Richtung des Bolzenschafts (22) auszuüben. - Befestigungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Hinterschnittbereichen (40) jeweilige Stegabschnitte (42) vorgesehen sind, welche dazu angeordnet sind, die elastische Verformung der Anlageabschnitte (38) in der Richtung weg von dem Bolzenschaft (22) zu beschränken.
- Befestigungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kugelpfanneneinheit (30) aus einem Kunststoff gefertigt ist, vorzugsweise einem Polyamid, insbesondere PA66.
- Befestigungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kugelpfanneneinheit (32) mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt ist.
- Befestigungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kugelbolzen (20) aus einem Metallmaterial oder einer Metalllegierung hergestellt ist.
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DE102004040170A1 (de) | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Siemens Ag | Öffnungs- und Schließvorrichtung |
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US20140137477A1 (en) | 2012-11-16 | 2014-05-22 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Vehicle door opening and closing apparatus |
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