DE19616072A1

DE19616072A1 - Aus Blech gefertigtes Getriebeteil, insbesondere für in Fahrzeugen verwendete Antriebe

Info

Publication number: DE19616072A1
Application number: DE19616072A
Authority: DE
Inventors: Andreas Fink; Harald Kapitza
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2016-04-24
Also published as: DE19616072B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus Blech gefertigtes Getriebeteil, insbesondere für in Fahrzeugen verwendete An triebe, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Derartige Getriebeelemente, welche mittels der angespritzten Kugelschale über eine Gelenkkugel mit einem anderen Getrie beelement zu verbinden sind, werden hauptsächlich dann ver wendet, wenn zu erwarten ist, daß die Ebenen, in denen sich die miteinander verbundenen Getriebeelemente bewegen, nicht unbedingt parallel zueinander ausgerichtet sind. In diesem Fall kann es passieren, daß dann, wenn die zu übertragenden Kräfte einen bestimmten Grenzwert erreicht haben, die Kugel schale in Richtung der Einknöpfrichtung der Gelenkkugel von der Gelenkkugel abspringt. Will man dieses Abspringen ver hindern oder größere Kräfte übertragen, müssen die Abmessun gen der Getriebeteile und in diesem Zusammenhang speziell die Blechdicke des Getriebeteiles, in welches die Kugelscha le eingespritzt ist, und eventuell die Gelenkkugel und die Kugelschale höher dimensioniert werden.

Aus der DE 33 47 441 A1 ist nunmehr ein Getriebeteil für eine Scheibenwischeranlage an Kraftfahrzeugen, speziell eine aus Blech gefertigte Gelenkstange, bekannt, in deren Auf nahmeöffnung eine Kugelschale aus Kunststoffmaterial einge spritzt ist. Die Erfindung, welche in der DE 33 47 441 A1 offenbart ist, ist auf den Korrosionsschutz derartiger Ge triebeteile gerichtet, der in Form einer Kunststoffschicht auf die Oberfläche des Getriebeteiles aufgespritzt ist. Aus Fig. 7 dieses zitierten Dokumentes ist ersichtlich, daß der Rand der Aufnahmeöffnung für die Kugelschale zumindest ab schnittsweise entgegen der Einknöpfrichtung der Gelenkkugel nach einer Seite des Getriebeteiles hin durchgezogen ist. Diese hindurchgezogenen Abschnitte verlaufen dabei recht winklig zu dem ebenen Abschnitt der Gelenkstange, welcher die Aufnahmeöffnung für die Kugelschale umgibt. Hierzu ist zu bemerken, daß dieser Sachverhalt an keiner Stelle der DE 33 47 441 A1 beschrieben ist und somit auch nicht angegeben ist, welche speziellen Vorteile durch diese Maßnahme erzielt werden sollen. Es muß also davon ausgegangen werden, daß diese bildliche Darstellung rein zufällig entstanden ist und deshalb dadurch nicht die der vorliegenden Anmeldung zugrun deliegende technische Lehre offenbart ist. Die in Fig. 7 des zitierten Dokumentes ersichtliche Maßnahme könnte genausogut rein dazu dienen, der eingespritzten Kugelschale einen bes seren Halt zu verleihen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein aus Blech gefertigtes Getriebeteil, insbesondere für in Fahrzeugen verwendete Antriebe, mit einer in einer Aufnahmeöffnung des Getriebeteiles eingespritzten Kugelschale aus Kunststoff derart zu verbessern, daß ein Abspringen der Kugelschale von der ihr zugeordneten Gelenkkugel deutlich verringert ist bzw. daß größere Kräfte bei ansonsten gleicher Dimensionie rung des Getriebeteiles übertragbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein aus Blech gefer tigtes Getriebeteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge löst. Dadurch, daß der aus dem Rand der Aufnahmeöffnung ge formte Hals entgegen der Einknöpfrichtung der Gelenkkugel ausgebildet ist, wird die Kugelschale speziell in diesem Bereich besser abgestützt, so daß bei gleicher Dimension des Blechmaterials, aus welchem das Getriebeteil gefertigt ist, größere Kräfte über die Kugelschale übertragen werden kön nen, wobei die Gefahr des Abspringens der Kugelschale von der Gelenkkugel verringert ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 sieht vor, daß der senkrechte Abstand des Mittelpunktes der kugeligen Innenfläche der Kugelschale von einer gedach ten Ebene, welche durch den in die Einknöpfrichtung weisen den Rand der Aufnahmeöffnung verläuft, kleiner ist als der jenige senkrechte Abstand des Mittelpunktes von einer ande ren gedachten Ebene, welche durch den entgegen der Einknöpf richtung der Gelenkkugel weisenden Rand des Halses verläuft. Dadurch wird der Mittelpunkt der kugeligen Innenfläche der Kugelschale, welcher gleichzeitig auch der Mittelpunkt einer in die Kugelschale eingeknöpften Gelenkkugel ist, nach au ßerhalb der Mitte des von der Innenfläche der Aufnahmeöff nung umschlossenen Raumes und dabei in Richtung der Ein knöpfrichtung der Gelenkkugel versetzt. Dadurch wird die Gefahr des Abspringens der Kugelschale von der Gelenkkugel weiter verringert. Der Abstand zwischen den beiden gedachten Ebenen sollte dabei den 1,5fachen bis 2fachen Wert der Blechdicke des Getriebeelementes betragen.

Von weiterem Vorteil ist dabei, wenn gemäß Anspruch 3 das Verhältnis des kleineren Abstandes zu dem größeren Abstand im Bereich von 0,5-0,33 liegt. In diesem Bereich ist ein Optimum von übertragbaren Kräften bei geringer Gefahr des Abspringens der Kugelschale von der Gelenkkugel gegeben.

Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung gemäß Anspruch 4, wonach der Mittelpunkt der kugeligen Innenfläche in der Mittelebene des ebenen Blechabschnittes des Getriebeteiles angeordnet ist, in welchen die Aufnahmeöffnung für die Ku gelschale eingebracht ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß der Hauptvektor der von dem Getriebeteil zu übertragen den Kräfte auf den Mittelpunkt der kugeligen Arbeitsfläche der Kugelschale gerichtet ist. In diesem Fall sind maximale Kräfte bei bester Abstützung der Kugelschale in der Aufnah meöffnung erreichbar.

Bevorzugt wird eine Weiterbildung der Erfindung gemäß An spruch 5, wonach sich der Hals oder zumindest die Innenflä che des Halses bzw. der Aufnahmeöffnung entgegen der Ein knöpfrichtung der Gelenkkugel konisch oder kalottenartig verjüngt. Diese Maßnahme wirkt sich dahingehend aus, daß bei einer elastischen Verformung der Kugelschale, welche durch die Flächenpressung zwischen der Gelenkkugel und der kugeli gen Arbeitsfläche der Kugelschale hervorgerufen wird, das Material der Kugelschale vorzugsweise entlang der konischen oder kalottenartigen Innenfläche des Halses bzw. der Auf nahmeöffnung zu deren größeren Öffnung hin ausweichen kann. Das Material der Kugelschale weicht bei elastischer Verfor mung also in eine Richtung aus, welche im wesentlichen in Einknöpfrichtung der Gelenkkugel verläuft. Deshalb wird in einem solchen Fall eher die Gelenkkugel weiter in Einknöpf richtung in die Kugelschale hineinverlagert bzw. die Kugel schale weiter entgegen der Einknöpfrichtung der Gelenkkugel auf diese gezogen, als daß die Kugelschale in Einknöpfrich tung von der Gelenkkugel abspringen würde.

Um beim Betrieb des Getriebes, dem das Getriebeteil ange hört, unter relativ hohen Kräften eine Verdrehung der Kugel schale gegenüber dem Getriebeteil auszuschließen, ist gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 6 vorgesehen, daß in dem Hals bzw. in der Aufnahmeöffnung eine Verdrehsicherung für die Kugelschale in Form einer Vertiefung oder eines Vor sprunges vorgesehen ist, welche von dem Material der einge spritzten Kugelschale ausgefüllt oder umschlossen ist.

Damit die Kugelschale genau konzentrisch zu der Mittelachse der Aufnahmeöffnung des Getriebeteiles in diese eingespritzt werden kann, weist gemäß Anspruch 7 das Getriebeteil zwecks genauer Positionierung für den Anspritzvorgang zwei Positio nierschrägen und ein Fangloch auf, wobei die Positionier schrägen mit einem prismatischen Anschlag zusammenwirken und in das Fangloch ein Positionierdorn oder dergleichen ein greifen kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung gemäß Anspruch 8 sieht vor, daß das aus Blech gefertigte Getriebeteil eine Gelenkstange einer Fahrzeugscheibenwischeranlage ist.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In den zugehörigen Zeich nungen zeigen:

Fig. 1 eine Fahrzeugscheibenwischeranlage,

Fig. 2 in teilweise geschnittener Darstellung ein Ende ei ner Gelenkstange einer Fahrzeugscheibenwischeranla ge, in welche eine Kugelschale eingespritzt ist und

Fig. 3 eine Ansicht des Endes der Gelenkstange in Einknöpf richtung der Gelenkkugel, wobei die Gelenkstange noch in einen prismatischen Anschlag eingelegt ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Scheibenwischeranlage für die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges ist auf einem profi lierten Träger 1 aufgebaut. Mit dieser Scheibenwischeranlage sollen zwei in der Zeichnung nicht dargestellte Wischhebel angetrieben werden. Deshalb sind in den Träger 1 zwei Wi schlager 2 integriert, in denen jeweils eine Wischerwelle 3 gelagert ist. Am unteren Ende des Wischerlagers 2 ist eine Lagerkurbel 4, die mit einem Kugelbolzen ausgestattet ist, drehfest an der Wischerwelle 3 befestigt. Das gegenüberlie gende Ende der Wischerwelle 3 besitzt die Form eines Rändel konus mit anschließendem Gewindezapfen für die Befestigung eines nicht dargestellten Wischhebels. Wie aus Fig. 1 wei terhin ersichtlich ist, ist der Träger 1 mit einer Antriebs einheit 5 bestückt. Die Abtriebswelle 6 der Antriebseinheit 5 durchgreift einen Durchbruch des Trägers 1, und am freien Ende dieser Abtriebswelle 6 ist drehfest eine Motorkurbel 7 mit einem Doppelkugelbolzen drehfest angebracht. Jeweils eine Gelenkstange 8 verbindet den Doppelkugelbolzen der Mo torkurbel 7 mit einem Kugelbolzen einer Lagerkurbel 4, wobei die Kugelgelenke 9 gebildet sind. Über dieses so gebildete Wischergestänge wird die umlaufende Drehbewegung der Ab triebswelle 6 der Antriebseinheit 5 in eine pendelnde Dreh bewegung der Wischerwelle 3 umgewandelt, welche sich dann als Schwenkbewegung der Wischerhebel darstellt. Letztendlich ist zu Fig. 1 noch zu bemerken, daß der Träger 1 mit Durch brüchen 10 oder Randausnehmungen versehen ist, welche der Befestigung dieser Wischeranlage an der Fahrzeugkarosserie dienen.

In Fig. 2 ist in vergrößerter, teilweise geschnittener Dar stellung ein Ende einer Gelenkstange 8 der in Fig. 1 dar gestellten Scheibenwischeranlage gezeigt. Es ist zu erken nen, daß das Ende der Gelenkstange 8 als ebener Blech abschnitt 11 ausgebildet ist, in den eine Aufnahmeöffnung 12 eingearbeitet ist. Der Rand der kreisförmigen Aufnahmeöff nung 12 ist entgegen der Einknöpfrichtung R für eine an ei nem anderen Getriebeteil befindliche Gelenkkugel nach einer Seite des ebenen Blechabschnittes 11 hindurchgezogen. In Fig. 2 ist der Rand der Aufnahmeöffnung 12 nach unten hin durchgezogen, so daß ein im Querschnitt kreisringförmiger Hals 13 geformt worden ist. Eine aus Kunststoffmaterial be stehende Kugelschale 14 mit einer kugeligen Innenfläche 15 ist konzentrisch zu der Mittelachse 26 der Aufnahmeöffnung 12 in die Aufnahmeöffnung 12 eingespritzt. Die aus Kunststoffmaterial bestehende Kugelschale 14 ist dabei so gestaltet, daß sie mit einem Umbug 16 die Stirnseite und die Außenseite des Halses 13 umschließt. Außerdem stützt sich die Kugelschale 14 mit einer Schulter 17 auf dem dem Hals 13 gegenüberliegenden Rand der Aufnahmeöffnung 12 ab. Durch den Umbug 16 und die Schulter 17 ist die Kugelschale 14 in axia ler Richtung der Mittelachse 26 sicher gehalten.

In Fig. 2 ist noch zu erkennen, daß die obere Öffnung der Kugelschale 14 durch ein hutartiges Gebilde 18 dicht abge schlossen ist. Damit beim Einpressen der Gelenkkugel in Ein knöpfrichtung R die innerhalb der Kugelschale 14 befindliche Luft bzw. überschüssiges Schmiermittel entweichen kann, ist an der Innenseite der Kugelschale 14 eine Entlüftungsnut 19 vorgesehen. Die Entlüftungsnut 19 ist in einem kräfteneutra len Bereich der Kugelschale 14 vorgesehen. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Entlüftungsnut 19 im rechten Winkel zu der Mittellängsachse 20 der Gelenkstange 8 angeordnet ist.

Um zu gewährleisten, daß die Kugelschale 14 innerhalb der Aufnahmeöffnung 12 eine gleichmäßige Wanddicke aufweist, besitzt die Gelenkstange 8, wie aus Fig. 3 ersichtlich, an ihrem freien Ende zwei zu der Mittellängsachse 20 symme trisch angeordnete Positionierschrägen 21, die während des Einspritzens der Kugelschale 14 mit einem prismatischen An schlag 22 zusammenwirken. Außerdem ist gegenüber den beiden Positionierschrägen 21 ein Fangloch 23 vorgesehen, welches durch die Mittellängsachse 20 der Gelenkstange 8 verläuft. Zur genauen Positionierung der Gelenkstange 8 beim Einsprit zen der Kugelschale 14 greift ein nicht dargestellter Posi tionierdorn in das Fangloch 23 ein und hält die Gelenkstange 8 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung.

In den Fig. 2 und 3 sind noch die Verdrehsicherungen 24 zu erkennen, welche ein Verdrehen der Kugelschale 14 in der Aufnahmeöffnung 12 verhindern. Die Verdrehsicherungen 24 sind von bogenförmigen Vertiefungen in dem Hals 13 gebildet, welche vom Material der Kugelschale 14 ausgefüllt sind. Fig. 3 zeigt, daß zwei derartige Verdrehsicherungen 24 vorgesehen sind, welche in einem kräfteneutralen Bereich, nämlich im rechten Winkel seitlich neben der Mittellängsachse 20 der Gelenkstange 8 angeordnet sind.

In Fig. 2, ist mit E1 eine gedachte Ebene bezeichnet, welche durch den in Einknöpfrichtung R der Gelenkkugel weisenden Rand der Aufnahmeöffnung 12 verläuft. Mit E2 ist eine andere gedachte Ebene bezeichnet, welche durch den stirnseitigen Rand des Halses 13 verläuft und somit der Ebene E1 gegen überliegt. Der Abstand zwischen der Ebene E1 und der Ebene E2 beträgt dabei etwa die 1,5fache bis 1,75fache Blechdicke des ebenen Blechabschnittes 11. Außerdem ist der Mittelpunkt M der kugeligen Innenfläche 15 der Kugelschale 14 zu erken nen, welcher genau auf der Mittellängsachse 20 der Gelenk stange 8 angeordnet ist. Die Mittellängsachse 20 verläuft dabei in der Mittelebene 20′, welche mittig innerhalb der Blechdicke des ebenen Blechabschnittes 11 verläuft, in den die Aufnahmeöffnung 12 eingebracht ist. Nunmehr ist ersicht lich, daß der senkrechte Abstand A1 zwischen dem Mittelpunkt M und der Ebene E1 kleiner ist als der senkrechte Abstand A2 zwischen dem Mittelpunkt M und der anderen gedachten Ebene E2. Außerdem ist noch zu erkennen, daß entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Innenfläche 25 des Halses 13 bzw. der Aufnahmeöffnung 12 einen Konus bil det, der sich ausgehend von dem ebenen Blechabschnitt 11 entgegen der Einknöpfrichtung R verjüngt.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als das vorteilhafteste betrachtet. Beim Betrieb des Getriebes, zu dem das erfindungsgemäße Getriebeelement ge hört, im vorliegenden Fall ist das die Gelenkstange 8 der in Fig. 1 dargestellten Scheibenwischeranlage eines Kraftfahr zeuges, werden Antriebskräfte von der Gelenkstange 8 über die Kugelschale 14 auf eine an einem anderen Getriebeteil angebrachte Gelenkkugel oder umgekehrt übertragen. Bei die ser Kräfteübertragung kommt es zu einer Flächenpressung zwi schen der Gelenkkugel und der kugeligen Innenfläche 15 der Kugelschale 14. Da der Mittelpunkt M der kugeligen Innen fläche 15, der im Normalzustand gleichzeitig der Mittelpunkt der Gelenkkugel ist, in der Mittelebene 20′ des ebenen Blechabschnittes 11 angeordnet ist, in welcher die Mittel längsachse 20 der Gelenkstange 8 verläuft, ist der Hauptvek tor der zu übertragenden Kraft in dieser Mittelebene 20′ angeordnet. Deshalb können sehr große Kräfte übertragen wer den. Andererseits wird durch den kleineren Abstand A1 gegen über dem größeren Abstand A2, wobei das Verhältnis des Ab standes A1 zum Abstand A2 vorzugsweise einen Wert zwischen 0,5 und 0,33 einnimmt, die Gefahr des Abspringens der Kugel schale 14 von der Gelenkkugel deutlich verringert. Die bei Krafteinwirkung erfolgende Flächenpressung zwischen Gelenk kugel und Innenfläche 15 der Kugelschale 14 bewirkt eine elastische Verformung der Kugelschale 14 dahingehend, daß Material der Kugelschale 14 etwa in Richtung des Pfeiles P ausweicht. Dadurch verändert sich die Gestalt der kugeligen Innenfläche 15 der Kugelschale 14 dahingehend, daß sie wei ter in Richtung des Pfeiles P verlagert wird, so daß die Gelenkkugel eher dazu neigt, weiter in Einknöpfrichtung R in die Kugelschale 14 einzudringen, als umgekehrt. Diese Er scheinung bzw. dieser Vorgang wird noch weiter dadurch ge fördert, daß die Innenseite 25 der Aufnahmeöffnung 12 in Einknöpfrichtung R konisch erweitert ist. Dadurch wird das elastische Ausweichen des Materials der Kugelschale 14 in Richtung des Pfeiles P noch weiter unterstützt, so daß die Gefahr des Abspringens der Kugelschale 14 von der Gelenkku gel auch bei sehr großen Kräften äußerst gering ist.

Bezugszeichenliste

1 Träger
2 Wischlager
3 Wischerwelle
4 Lagerkurbel
5 Antriebseinheit
6 Abtriebswelle
7 Motorkurbel
8 Gelenkstange
9 Kugelgelenk
10 Durchbruch
11 ebener Blechabschnitt
12 Aufnahmeöffnung
13 Hals
14 Kugelschale
15 kugelige Innenfläche
16 Umbug
17 Schulter
18 hutartiges Gebilde
19 Entlüftungsnut
20 Mittellängsachse
20′ Mittelebene
21 Positionierschräge
22 prismatischer Anschlag
23 Fangloch
24 Verdrehsicherung
25 Innenfläche
26 Mittelachse
A1 senkrechter Abstand
A2 senkrechter Abstand
E1 gedachte Ebene
E2 gedachte Ebene
M Mittelpunkt
P Pfeil
R Einknöpfrichtung

Claims

1. Aus Blech gefertigtes Getriebeteil, insbesondere für in Fahrzeugen verwendete Antriebe, wobei in einen ebenen Blechabschnitt (11) des Getriebeteiles eine Aufnahmeöff nung (12) eingebracht ist, in welche wiederum eine aus einem geeigneten Kunststoffmaterial bestehende Kugel schale (14) eingespritzt ist, wobei die Kugelschale (14) dazu bestimmt ist, mit einer an einem anderen Getriebe teil befindlichen Gelenkkugel ein Kugelgelenk (9) zu bilden, indem die Gelenkkugel in Einknöpfrichtung (R) in die Kugelschale (14) rastend eingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Aufnahmeöffnung (12) entgegen der Einknöpfrichtung (R) der Gelenkkugel nach einer Seite des ebenen Blechabschnitte (11) hindurch gezogen und zu einem Hals (13) geformt ist.

2. Aus Blech gefertigtes Getriebeteil nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Kugelschale (14) derartig in die Aufnahmeöffnung (12) eingespritzt ist, daß der senkrechte Abstand (A1) des Mittelpunktes (M) der kuge ligen Innenfläche (15) der Kugelschale (14) von einer gedachten, durch den in die Einknöpfrichtung (R) weisen den Rand der Aufnahmeöffnung (12) verlaufenden Ebene (E1) kleiner ist als der senkrechte Abstand (A2) des Mittelpunktes (M) von einer gedachten, durch den ent gegen der Einknöpfrichtung (R) weisenden Rand des Halses (13) verlaufenden Ebene (E2).

3. Aus Blech gefertigtes Getriebeteil nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des kleineren Abstandes (A1) zum größeren Abstand (A2) 0,5-0,33 beträgt.

4. Aus Blech gefertigtes Getriebeteil nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschale (14) derartig in die Aufnahmeöffnung (12) eingespritzt ist, daß der Mittelpunkt (M) der kugeligen Innenfläche (15) in der Mittelebene (20′) des ebenen Blechabschnittes (11) des Getriebeteiles angeordnet ist.

5. Aus Blech gefertigtes Getriebeteil nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hals (13) oder zumindest die Innenfläche (25) des Halses (13) bzw. der Aufnahmeöffnung (12) entgegen der Einknöpfrichtung (R) der Gelenkkugel konisch oder kalot tenartig verjüngt.

6. Aus Blech gefertigtes Getriebeteil nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hals (13) bzw. in der Aufnahmeöffnung (12) eine Ver drehsicherung (24) für die Kugelschale (14) in Form ei ner Vertiefung oder eines Vorsprunges vorgesehen ist, welche von Material der eingespritzten Kugelschale (14) ausgefüllt oder umschlossen ist.

7. Aus Blech gefertigtes Getriebeteil nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zwecks genauer Positionierung für das Einspritzen der Kugelschale (14) zwei Positionierschrägen (21) und ein Fangloch (23) aufweist, wobei beim Anspritzen der Kugel schale (14) die Positionierschrägen (21) mit einem pris matischen Anschlag (22) zusammenwirken und in das Fang loch (23) ein Positionierdorn oder dergleichen ein greift.

8. Aus Blech gefertigtes Getriebeteil nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeteil eine Gelenkstange (8) einer Fahrzeugschei benwischeranlage ist.