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Die
Erfindung bezieht sich auf ein aus Blech gefertigtes Getriebeteil,
insbesondere für
in Fahrzeugen verwendete Antriebe, mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Derartige
Getriebeelemente, welche mittels der angespritzten Kugelschale über eine
Gelenkkugel mit einem anderen Getriebeelement zu verbinden sind,
werden hauptsächlich
dann verwendet, 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 Kugelschale in Richtung
der Einknöpfrichtung
der Gelenkkugel von der Gelenkkugel abspringt. Will man dieses Abspringen verhindern
oder größere Kräfte übertragen,
müssen die
Abmessungen der Getriebeteile und in diesem Zusammenhang speziell
die Blechdicke des Getriebeteiles, in welches die Kugelschale eingespritzt
ist, und eventuell die Gelenkkugel und die Kugelschale höher dimensioniert
werden.
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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 Aufnahmeöffnung eine
Kugelschale aus Kunststoffmaterial eingespritzt ist. Die Erfindung,
welche in der
DE 33
47 441 A1 offenbart ist, ist auf den Korrosionsschutz derartiger Getriebeteile
gerichtet, der in Form einer Kunststoffschicht auf die Oberfläche des
Getriebeteiles aufgespritzt ist. Aus der
7 der
DE 33 47 441 A1 ist
ersichtlich, dass der Rand der Aufnahmeöffnung für die Kugelschale zumindest
abschnittsweise entgegen der Einknöpfrichtung der Gelenkkugel
nach einer Seite des Getriebeteiles hin durchgezogen ist.
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Diese
hindurchgezogenen Abschnitte verlaufen dabei rechtwinklig zu dem
ebenen Abschnitt der Gelenkstange, welcher die Aufnahmeöffnung für die Kugelschale
umgibt.
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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 die Gefahr eines Abspringens der Kugelschale
von der ihr zugeordneten Gelenkkugel deutlich verringert ist bzw.
dass größere Kräfte bei ansonsten
gleicher Dimensionierung des Getriebeteiles übertragbar sind.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein aus Blech gefertigtes Getriebeteil mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch
wird die Kugelschale besser abgestützt, so dass bei gleicher Dimension
des Blechmaterials, aus welchem das Getriebeteil gefertigt ist, größere Kräfte über die
Kugelschale übertragen
werden können,
wodurch die Gefahr des Abspringens der Kugelschale von der Gelenkkugel
verringert ist. Dadurch, dass sich der Hals oder zumindest die Innenfläche des
Halses bzw. der Aufnahmeöffnung entgegen
der Einknöpfrichtung
der Gelenkkugel konisch oder kalottenartig verjüngt, kann bei einer elastischen
Verformung der Kugelschale, welche durch die Flächenpressung zwischen der Gelenkkugel
und der kugeligen Arbeitsfläche
der Kugelschale hervorgerufen wird, das Material der Kugelschale
vorzugsweise entlang der konischen oder kalottenartigen Innenfläche des
Halses bzw. der Aufnahmeöffnung
zu deren größeren Öffnung hin
ausweichen. Das Material der Kugelschale weicht bei elastischer
Verformung also in eine Richtung aus, welche im wesentlichen in
Einknöpfrichtung
der Gelenkkugel verläuft. Deshalb
wird in einem solchen Fall eher die Gelenkkugel weiter in Einknöpfrichtung
in die Kugelschale hineinverlagert bzw. die Kugelschale weiter entgegen der
Einknöpfrichtung
der Gelenkkugel auf diese gezogen, als dass die Kugelschale in Einknöpfrichtung von
der Gelenkkugel abspringen würde.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäss Anspruch 2 sieht vor, dass
der senkrechte Abstand des Mittelpunktes der kugeligen Innenfläche der
Kugelschale von einer gedachten Ebene, welche durch den in die Einknöpfrichtung
weisenden Rand der Aufnahmeöffnung
verläuft,
kleiner ist als derjenige senkrechte Abstand des Mittelpunktes von
einer anderen gedachten Ebene, welche durch den entgegen der Einknöpfrichtung
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 außerhalb
der Mitte des von der Innenfläche
der Aufnahmeöffnung
umschlossenen Raumes und dabei in Richtung der Einknöpfrichtung
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.
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Von
weiterem Vorteil ist dabei, wenn gemäss Anspruch 3 das Verhältnis des
kleineren Abstandes zu dem größeren Abstand
im Bereich von 0,5 bis 0,33 liegt. In diesem Bereich ist ein Optimum
von übertragbaren
Kräften
bei geringer Gefahr des Abspringens der Kugelschale von der Gelenkkugel
gegeben.
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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 Kugelschale eingebracht
ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass der Hauptvektor der
von dem Getriebeteil zu übertragenden Kräfte auf
den Mittelpunkt der kugeligen Arbeitsfläche der Kugelschale gerichtet
ist. In diesem Fall sind maximale Kräfte bei bester Abstützung der
Kugelschale in der Aufnahmeöffnung
erreichbar.
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Um
beim Betrieb des Getriebes, dem das Getriebeteil angehört, unter
relativ hohen Kräften eine
Verdrehung der Kugelschale gegenüber
dem Getriebeteil auszuschließen,
ist gemäß einer
Weiterbildung nach Anspruch 5 vorgesehen, dass in dem Hals bzw.
in der Aufnahmeöffnung
eine Verdrehsicherung für
die Kugelschale in Form einer Vertiefung oder eines Vorsprunges
vorgesehen ist, welche von dem Material der eingespritzten Kugelschale
ausgefüllt
oder umschlossen ist.
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Damit
die Kugelschale genau konzentrisch zu der Mittelachse der Aufnahmeöffnung des
Getriebeteiles in diese eingespritzt werden kann, weist gemäß Anspruch
6 das Getriebeteil zwecks genauer Positionierung für den Anspritzvorgang
zwei Positionierschrägen
und ein Fangloch auf, wobei die Positionierschrägen mit einem prismatischen
Anschlag zusammenwirken und in das Fangloch ein Positionierdorn
oder dergleichen eingreifen kann.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung gemäß Anspruch
7 sieht vor, daß das
aus Blech gefertigte Getriebeteil eine Gelenkstange einer Fahrzeugscheibenwischeranlage
ist.
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Nachfolgend
ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In den zugehörigen Zeichnungen
zeigen:
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1 eine
Fahrzeugscheibenwischeranlage,
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2 in
teilweise geschnittener Darstellung ein Ende einer Gelenkstange
einer Fahrzeugscheibenwischeranlage, in welche eine Kugelschale
eingespritzt ist und
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3 eine
Ansicht des Endes der Gelenkstange in Einknöpfrichtung der Gelenkkugel,
wobei die Gelenkstange noch in einen prismatischen Anschlag eingelegt
ist.
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Die
in 1 dargestellte Scheibenwischeranlage für die Windschutzscheibe
eines Kraftfahrzeuges ist auf einem profilierten Träger 1 aufgebaut. Mit
dieser Scheibenwischeranlage sollen zwei in der Zeichnung nicht
dargestellte Wischhebel angetrieben werden. Deshalb sind in den
Träger 1 zwei
Wischlager 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 Rändelkonus
mit anschließendem
Gewindezapfen für
die Befestigung eines nicht dargestellten Wischhebels. Wie aus 1 weiterhin
ersichtlich ist, ist der Träger 1 mit
einer Antriebseinheit 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 Motorkurbel 7 mit einem Kugelbolzen einer Lagerkurbel 4,
wobei die Kugelgelenke 9 gebildet sind. Über dieses
so gebildete Wischergestänge
wird die umlaufende Drehbewegung der Abtriebswelle 6 der
Antriebseinheit 5 in eine pendelnde Drehbewegung der Wischerwelle 3 umgewandelt,
welche sich dann als Schwenkbewegung der Wischerhebel darstellt. Letztendlich
ist zu 1 noch zu bemerken, daß der Träger 1 mit Durchbrüchen 10 oder
Randausnehmungen versehen ist, welche der Befestigung dieser Wischeranlage
an der Fahrzeugkarosserie dienen.
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In 2 ist
in vergrößerter,
teilweise geschnittener Darstellung ein Ende einer Gelenkstange 8 der
in 1 dargestellten Scheibenwischeranlage gezeigt.
Es ist zu erkennen, daß das
Ende der Gelenkstange 8 als ebener Blechabschnitt 11 ausgebildet
ist, in den eine Aufnahmeöffnung 12 eingearbeitet ist.
Der Rand der kreisförmigen
Aufnahmeöffnung 12 ist
entgegen der Einknöpfrichtung
R für eine
an einem anderen Getriebeteil befindliche Gelenkkugel nach einer
Seite des ebenen Blechabschnittes 11 hindurchgezogen. In 2 ist
der Rand der Aufnahmeöffnung 12 nach
unten hindurchgezogen, so daß ein
im Querschnitt kreisringförmiger
Hals 13 geformt worden ist. Eine aus Kunststoffmaterial
bestehende Kugelschale 14 mit einer kugeligen Innenfläche 15 ist konzentrisch
zu der Mittelachse 26 der Aufnahmeöff nung 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 axialer Richtung der Mittelachse 26 sicher
gehalten.
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In 2 ist
noch zu erkennen, daß die
obere Öffnung
der Kugelschale 14 durch ein hutartiges Gebilde 18 dicht
abgeschlossen ist. Damit beim Einpressen der Gelenkkugel in Einknöpfrichtung
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 kräfteneutralen
Bereich der Kugelschale 14 vorgesehen. Aus 3 ist
ersichtlich, daß die
Entlüftungsnut 19 im
rechten Winkel zu der Mittellängsachse 20 der Gelenkstange 8 angeordnet
ist.
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Um
zu gewährleisten,
daß die
Kugelschale 14 innerhalb der Aufnahmeöffnung 12 eine gleichmäßige Wanddicke
aufweist, besitzt die Gelenkstange 8, wie aus 3 ersichtlich,
an ihrem freien Ende zwei zu der Mittellängsachse 20 symmetrisch
angeordnete Positionierschrägen 21,
die während
des Einspritzens der Kugelschale 14 mit einem prismatischen
Anschlag 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 Einspritzen
der Kugelschale 14 greift ein nicht dargestellter Positionierdorn
in das Fangloch 23 ein und hält die Gelenkstange 8 in
der in 3 gezeigten Stellung.
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In
den 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. 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.
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In 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 gegenüberliegt.
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
erkennen, welcher genau auf der Mittellängsachse 20 der Gelenkstange 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 ersichtlich, 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
bildet, der sich ausgehend von dem ebenen Blechabschnitt 11 entgegen
der Einknöpfrichtung
R verjüngt.
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Das
in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird als das vorteilhafteste betrachtet. Beim Betrieb des Getriebes,
zu dem das erfindungsgemäße Getriebeelement
gehört,
im vorliegenden Fall ist das die Gelenkstange 8 der in 1 dargestellten
Scheibenwischeranlage eines Kraftfahrzeuges, werden Antriebskräfte von
der Gelenkstange 8 über
die Kugelschale 14 auf eine an einem anderen Getriebeteil
angebrachte Gelenkkugel oder umgekehrt übertragen. Bei dieser Kräfteübertragung kommt
es zu einer Flächenpressung
zwischen der Gelenkkugel und der kugeligen Innenfläche 15 der Kugelschale 14.
Da der Mittelpunkt M der kugeligen Innenfläche 15, der im Normalzustand
gleichzeitig der Mittelpunkt der Gelenkkugel ist, in der Mittelebene 20' des ebenen
Blechabschnittes 11 angeordnet ist, in welcher die Mittellängsachse 20 der
Gelenkstange 8 verläuft,
ist der Hauptvektor der zu übertragenden
Kraft in dieser Mittelebene 20' angeordnet. Deshalb können sehr
große
Kräfte übertragen
werden. Andererseits wird durch den kleineren Abstand A1 gegenüber dem
größeren Abstand
A2, wobei das Verhältnis
des Abstandes A1 zum Abstand A2 vorzugsweise einen Wert zwischen
0,5 und 0,33 einnimmt, die Gefahr des Abspringens der Kugelschale 14 von
der Gelenkkugel deutlich verringert. Die bei Krafteinwirkung erfolgende
Flächenpressung
zwischen Gelenkkugel 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
weiter 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
Erscheinung bzw. dieser Vorgang wird noch weiter dadurch gefördert, 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 Gelenkkugel
auch bei sehr großen
Kräften äußerst gering
ist.
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- 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