-
Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk mit einem Steckelement
mit im wesentlichen kugelförmiger
Außenfläche und
einem Aufnahmeelement, das das Steckelement zumindest teilweise
umgibt und auf diesem drehend verschiebbar ist, wobei das Steckelement
aus zwei Teilen besteht, die unabhängig voneinander sind, und
zwischen denen elastische Mittel angeordnet sind, die dazu neigen,
die beiden Teile voneinander zu trennen und sie gegen das Aufnahmeelement
zu drücken.
-
Ein
Kugelgelenk dieser Art kann z. B. bei der Montage des Rückspiegels
in einem Fahrzeug eingesetzt werden.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Konventionelle
Kugelgelenke bestehen aus einem Steckelement in Form einer normalerweise metallischen
Kugel und einem Aufnahmeelement, das die Kugel umgibt und durch
Gleiten auf der Kugelfläche
drehen kann. Eine der vielen Anwendungsmöglichkeiten eines Kugelgelenks
ist bei der Montage der Rückspiegel
von Fahrzeugen, z. B. der Rückspiegel
in einem Bus.
-
Die
Kugel wird normalerweise mit einem Trägerarm verbunden, der an der
Fahrzeugkarosserie befestigt ist, und das Aufnahmeelement wird am Spiegelgehäuse befestigt,
wodurch der Spiegel in viele dem Gehäuse gegenüber liegende unterschiedliche
Richtungen ausgerichtet werden kann. Weiterhin können mehr als ein Kugelgelenk
im Träger
des Rückspiegels
verwendet werden, wodurch die Ausrichtungsmöglichkeiten des Spiegels noch
erweitert werden können.
-
Einerseits
muss das Gelenk die Drehung des Aufnahmeelements auf dem Steckelement
bzw. auf der Kugel erlauben, sobald die Ausrichtung des Spiegels
verändert
werden soll; andererseits muss das Gelenk jedoch in der vom Benutzer
gewählten
Position verbleiben.
-
Aufgrund
dieser beiden Voraussetzungen ist es erforderlich, dass die Reibung
zwischen dem Steck- und dem Aufnahmeelement und die erforderliche
Kraft zum gegenseitigen Verdrehen jederzeit präzise und konstant bleiben.
-
Die
beschriebenen Kugelgelenkverbindungen neigen jedoch mit der Zeit
dazu, sich zu lockern, z. B. aufgrund der Oberflächenabnutzung durch die Reibung,
thermische Ausdehnung usw.
-
Ebenso
können
die gewünschten
Reibungs- bzw. Drehmomentwerte bei konventionellen Kugelgelenken
nur schwer eingestellt werden, usw.
-
Zur Überwindung
dieses Nachteils wurde z. B. in der Patentanmeldung
EP 659608 A1 vorgeschlagen,
zwischen das Aufnahme- und das Steckelement des Gelenks eine becherförmige Buchse
einzufügen,
und eine Feder vorzusehen, die diese Buchse gegen die Kugel presst
und sie auf der Kugel schließt.
-
Diese
Lösung
ist jedoch mechanisch komplex, da aufgrund der Schwierigkeiten zum
Anbringen in einer geeigneten Position eine spezielle Feder erforderlich
ist, und generell Probleme bei der Form der Elemente des Bauteils
verursacht werden.
-
Eine
andere Lösung
wird in der Patentanmeldung
GB-A-1353804 beschrieben
(siehe Oberbegriff zum Patentanspruch 1), die darin besteht, die
Kugel des Gelenks in zwei sich ergänzende Hälften zu unterteilen, die zueinander
drehbar sind, und zwischen die beiden Teile eine Feder einzufügen, deren
Kraft dazu neigt, die Kugelhälften
zu trennen, so dass diese Hälften
immer mit einer bestimmten Kraft gegen die Innenwand des Aufnahmeelements
des Gelenks gepresst werden.
-
Dieser
Aufbau löst
das Problem zum Ausgleich der Abnutzung und ermöglicht weiterhin, jederzeit
eine gleichförmige
Kraft bereitzustellen. Allerdings wirkt die Kraft zwischen den beiden
Teilen in nur eine Richtung und wird daher auf den Kontakt zwischen
der Kugel und dem Aufnahmeelement übertragen, wodurch an einer
Stelle bzw. an einer Umfangslinie der Verbindung eine größere Anlagekraft
als an der restlichen Oberfläche
entsteht. Daraus ergibt sich eine ungleichmäßige Abnutzung auf der Anlagefläche mit
den entsprechenden Problemen.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Diese
Erfindung wurde entwickelt, um die Nachteile der vorherigen Lösungen,
wie diese weiter oben beschrieben werden, zu verringern.
-
Ein
Kugelgelenk nach einem ersten Aspekt dieser Erfindung wird dadurch
gekennzeichnet, dass eine der Hälften
des Steckelements aus einer Hohlbuchse besteht, die durch alle Merkmale
des Patenanspruchs 1 definiert wird, mit einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Außenfläche, die
die Mittel aufweist, um die Buchse zum Aufnahmeelement hin auszudehnen.
-
Durch
diese Gelenkkonfiguration wird die Anlagefläche zwischen dem Aufnahmeelement
und der Buchse hinsichtlich der vorherigen Lösung durch ein elastisches
Element vergrößert, und
durch den Einsatz der Mittel für
die Ausdehnung neigt die Buchse dazu, sich zu öffnen und gleichförmiger und
auf einer breiten Streifenfläche
gegen die Innenfläche
des Aufnahmeelements gepresst zu verbleiben.
-
Durch
diese verbesserte Anlage werden die Gelenkteile gleichmäßiger abgenutzt
und es kann jederzeit ein konstantes und gleichförmiges Drehmoment gewährleistet
werden.
-
Zudem
wird das Gewicht der Gelenkverbindung durch die hohle Ausführung der
Buchse verringert.
-
Weiterhin
ist hervorzuheben, dass es bei dem Gelenk entsprechend dieser Erfindung
erlaubt, ein konstantes Stabilisierungs- und Einstellungsdrehmoment
beizubehalten, was bei der genauen Positionseinstellung eines Rückspiegels
eine sehr wichtige Voraussetzung darstellt. Im Gegensatz hierzu
besteht bei einem Gelenk aus zwei festen Hälften und einer dazwischen
liegenden Feder wie beim angeführten
britischen Patent ein Unterschied zwischen dem anfänglichen
Anlagedrehmoment, wo der Arm des Drehmoments aufgrund des Umfangsspiels
zwischen den beiden Hälften
des Gelenks dem Radius des Kugelgelenks entspricht, und dem Drehmoment nach
einer geringen Winkeldrehung, wo der Arm des Drehmoments aufgrund
der Aufhebung des Spiels zwischen den beiden Hälften dem Durchmesser des Gelenks
entspricht. So müssen
die elastischen Mittel, die in dem Kugelgelenk nach dieser Erfindung verwendet
werden, für
das gleiche Ausgangsdrehmoment nur bis zu 50% der erforderlichen
Kraft in dem Kugelgelenk nach dem britischen Patent ausüben.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
umfassen diese Mittel zur Ausdehnung eine Öffnung im Polbereich der Buchse
und Schlitze, die sich von der Öffnung
entlang der Meridiankreisfläche
der Buchse erstrecken, wobei die Buchse aus einem elastischen Material
ist.
-
Der
Aufbau ist einfach und erlaubt eine gleichmäßige Ausdehnung über den
gesamten Umfang der Buchse.
-
Vorzugsweise
weist die erste Buchse mindestens 4 solcher Schlitze in gleichem
Abstand zueinander auf.
-
In
einer Ausführung
handelt es sich bei der anderen Hälfte des Steckelements um eine
zweite Hohlbuchse mit einer im Wesentlichen kugelförmigen Form,
die fest mit dem Trägerarm
des Gelenks verbunden ist.
-
Vorzugsweise
bestehen die elastischen Mittel zwischen den beiden Hälften des
Steckelements aus Schraubenfedern.
-
Gemäß einer
Ausführung
umfasst das Gelenk mindestens eine erste Stützscheibe für die Schraubenfedern, die
zwischen der Feder und der ersten Buchse angeordnet sind, und die
im Bereich der Öffnung
im Polbereich der Buchse an der Buchse anliegt.
-
Dadurch
liegt die Feder fest gegen die erste Buchse an und kann eine gleichmäßige Kraft über den
Umfang ausüben.
-
Vorzugsweise
liegt eine Seitenfläche
der ersten Stützscheibe
an einer an einer Innenfläche
der ersten Hohlbuchse ausgebildeten Kante an, wobei eine Anlagefläche zwischen
der ersten Stützscheibe und
der ersten Hohlbuchse im Wesentlichen kegelstumpfförmig ist.
-
In
einer Ausführung
weist die erste Stützscheibe
mindestens einen ringförmigen
Einschnitt zur Aufnahme eines Endes der Feder auf. Dadurch wird
die Feder fest aufgenommen und die Gefahr, dass sich die Feder aus
ihrer Arbeitsposition herausbewegt, wird vermieden.
-
Die
Seitenfläche
der ersten Scheibe kann zwei in entgegen gesetzter Richtung abgeschrägte Kegelstumpfflächen aufweisen,
wobei die erste Scheibe an einer ihrer Flächen mit einem ersten ringförmigen Einschnitt
und an einer anderen Fläche
mit einem zweiten ringförmigen
Einschnitt versehen ist, wobei die Einschnitte unterschiedlich tief
sind.
-
Mit
dieser Konfiguration ist es möglich,
die Scheibe auf zwei Arten zu montieren, wo dann die Feder mit unterschiedlicher
Länge aufgenommen wird
und folglich unterschiedliche Kräfte
ausübt.
-
Vorzugsweise
umfasst das Gelenk auch mindestens eine zweite Stützscheibe
für die
Feder, wobei die zweite Stützscheibe
zwischen der Feder und der zweiten Hohlbuchse angeordnet ist. Die
Seitenfläche
der zweiten Stützscheibe
liegt Vorteilhaftweise an einer an einer Innenfläche der zweiten Hohlbuchse
ausgebildeten Kante an, wobei eine Anlagefläche zwischen der zweiten Stützscheibe
und der zweiten Hohlbuchse im Wesentlichen kegelstumpfförmig ist.
-
Weiterhin
kann diese zweite Stützscheibe mindestens
einen ringförmigen
Einschnitt zur Aufnahme eines Endes der Feder aufweisen.
-
Die
Seitenfläche
der zweiten Stützscheibe kann
zwei in entgegen gesetzter Richtung abgeschrägte Kegelstumpfflächen aufweisen,
wobei die zweite Scheibe an einer ihrer Flächen mit einem ersten ringförmigen Einschnitt
und an ihrer anderen Fläche
mit einem zweiten ringförmigen
Einschnitt versehen ist, wobei die Einschnitte unterschiedlich tief sind.
-
Auch
hier ist es möglich,
die Scheibe auf zwei Arten zu montieren, so dass die Feder jeweils eine
unterschiedliche Kraft ausübt.
Zusammen mit der ersten Scheibe, die auch auf zwei Arten montiert werden
kann, kann ein und dieselbe Feder auf drei unterschiedliche Längen zusammengedrückt werden,
wodurch sich folglich drei unterschiedliche Reibungsdrehmomente
ergeben. Wenn auch die Scheiben unterschiedlich sind, bestehen beim
Zusammenpressen der Feder vier Möglichkeiten.
-
In
einer Ausführung
umgibt das Aufnahmeelement vollständig die erste Hohlbuchse und
zumindest teilweise vollständig
die zweite Hohlbuchse, womit das Steckelement bestehend aus den
beiden Buchsen sich nicht aus dem Aufnahmeelement lösen kann.
-
Vorzugsweise
besteht das Aufnahmeelement aus zwei im Wesentlichen gleichen Hälften, die untereinander
und mit einem Trägerarm
verbunden sind. Die Verbindung zwischen den Hälften des Aufnahmeelements
und dem Trägerarm
wird vorteilhafterweise durch Bolzen erreicht.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf einen Fahrzeugrückspiegelaufbau, dadurch
gekennzeichnet, dass er einen Halter mit mindestens einem Kugelgelenk
nach dem ersten Aspekt dieser Erfindung umfasst.
-
Vorzugsweise
weist der Fahrzeugrückspiegelaufbau
mindestens zwei der genannten Kugelgelenke auf; so wird die Ausrichtungsfähigkeit
des Spiegels erhöht.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt bezieht sich diese Erfindung auf ein Fahrzeug, dadurch
gekennzeichnet, dass es mindestens einen Rückspiegelaufbau nach der vorherigen
Beschreibung umfasst.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Das
vorher Genannte lässt
sich anhand der nachfolgenden Zeichnungen, die schematisch ein Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung beschreiben, nur als ein nicht beschränktes Beispiel,
besser erklären.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
perspektivische Explosionszeichnung eines Kugelgelenks nach dieser
Erfindung;
-
2 eine
Querschnittsansicht des zusammengesetzten Gelenks;
-
3 eine ähnliche
Ansicht wie die 2, die das Gelenk mit den verschieden
angeordneten Elementen zeigt;
-
4 die
Ansicht eines Rückspiegelhalters für ein Fahrzeug
mit einem Gelenk nach dieser Erfindung, und
-
5 schematisch
einen Fahrzeugrückspiegelhalter
mit zwei Gelenken nach dieser Erfindung.
-
Beschreibung bevorzugter Ausführungen
-
In
den Zeichnungen besteht ein Kugelgelenk aus einem Aufnahmeelement
bestehend aus den beiden Hälften 10a und 10b,
die zusammengesetzt mit Bolzen bzw. Schrauben 30 und an
einem Trägerarm 20 befestigt
sind. Der Trägerarm 20 dient
in diesem Beispiel dazu, das Gehäuse
eines Fahrzeugrückspiegels,
wie z. B. in einem Bus, zu halten.
-
Das
Aufnahmeelement 10a, 10b umschließt nach
der Zusammensetzung ein Steckelement bestehend aus einer ersten
Buchse 40, die im Wesentlichen halbkugelförmig und
hohl ist, und aus einer ebenso halbkugelförmigen zweiten Buchse 50.
Die zweite Buchse wird mit einer Stange 60 verbunden, die
wiederum an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist.
-
Nach
Zusammenbau des Kugelgelenks wie in der 2 sind die
Buchsen 40 und 50 zueinander angeordnet, und liegen
in ihrem Kreisflächenbereich an,
und das Aufnahmeelement 10a, 10b umgibt die erste
Hohlbuchse 40 und teilweise die zweite Hohlbuchse 50,
so dass sich das Steckelement bestehend aus den beiden Buchsen 40, 50 nicht
aus dem Aufnahmeelement 10a, 10b lösen kann.
Die erste Buchse besteht aus einem elastischen Material mit einer Öffnung 41 in
ihrem Polbereich und vier Schlitzen 42, die in gleichem
Abstand zueinander angeordnet sind, und sich entlang der Meridiankreisfläche der Buchse 40 erstrecken.
Durch die Schlitze 42 wird die Buchse 40 im Bereich
in der Nähe
der Öffnung
in vier gleiche Segmente unterteilt.
-
In
dem in den beiden Buchsen 40, 50 definierten Hohlraum
befindet sich eine Schraubenfeder 70 zwischen der ersten
Stützscheibe 80 und
der zweiten Stützscheibe 90.
-
Wie
dies mit größerer Auflösung in
der 2 zu erkennen ist, liegt die erste Scheibe 80 in einem
Bereich in der Nähe
der Öffnung 41 an
der ersten Buchse an. Genau gesprochen weist die erste Scheibe 80 eine
im Wesentlichen kegelstumpfförmige
Seitenfläche 81 auf,
die in Kontakt mit einer Zusatzfläche 43 bleibt, die
in der Nähe
der Öffnung 41 durch
eine Kante 44 der ersten Buchse gebildet wird.
-
Die
Scheibe 80 weist einen ringförmigen Einschnitt 82 auf;
der als Aufnahme für
ein Ende der Feder 70 dient.
-
Die
zweite Scheibe 90 weist ähnliche Merkmale wie die erste
Scheibe 80 auf, wie z. B. eine kegelstumpfförmige Seitenfläche 91,
die in Kontakt mit einer Zusatzfläche 51 der zweiten
Buchse bleibt, und einen ringförmigen
Einschnitt 92, der als Aufnahme für das andere Ende der Feder
dient.
-
Die
beiden Scheiben 80 und 90 weisen eine solche Form
auf, dass sie in zwei verschiedenen Positionen montiert werden können. Die
Einzelheiten und Vorteile dieses Merkmals werden nachfolgend unter
Bezugnahme auf die 3 beschrieben, wo die Scheibe 80 in
einer umgekehrten Lage hinsichtlich der in der 2 montiert
ist.
-
Wie
zu erkennen ist, weist die Scheibe 80 zwei in entgegen
gesetzter Richtung abgeschrägte Kegelstumpfflächen auf.
Zusätzlich
zur bereits beschriebenen Fläche 81 hat
die Scheibe eine ähnliche Fläche 83,
die in entgegen gesetzter Richtung abgeschrägt ist, deren Lage hinsichtlich
der Lage in der 2 invertiert werden kann, d.
h., die Fläche 83 liegt
an der entsprechenden Fläche 43 der
Buchse 40 an.
-
Weiterhin
weist die Scheibe auf der gegenüber
liegenden Seite des ringförmigen
Einschnitts 82, der in Bezugnahme auf die 2 beschrieben
wurde, einen weiteren Einschnitt 84 auf. Dieser zweite Einschnitt
ist hinsichtlich der Mittenfläche
der Scheibe tiefer als der Einschnitt 82.
-
Durch
die größere Tiefe
des Einschnitts 84 wird der Sitz der Feder 70 bei
Montage der Scheibe 80 wie gezeigt in der 3 weiter
von der Scheibe 90 entfernt, als wie dies in der 2 gezeigt
wird. Dadurch wird die Länge,
auf die die Feder 70 zusammengepresst wird, vergrößert und
die ausgeübte
Federkraft verringert, wodurch sich ein verringertes Reibungsdrehmoment
zwischen der Buchse 40 und dem Aufnahmeelement ergibt.
-
Die
Scheibe 90 ähnelt
der Scheibe 80 und weist ebenso eine zweite kegelstumpfförmige Fläche 93 und
einen zweiten Einschnitt 94 auf. Dadurch bietet sich die
Möglichkeit
für ein
zweites (nicht gezeigtes) Kugelgelenk mit invertierter Scheibe 90 und
sich gegenüber
liegenden zweiten Einschnitten 84 und 94 der Scheiben 80 und 90,
so dass die Länge
der Feder 70 größer als
wie in der 3 gezeigt ist.
-
Zusammengefasst
ermöglicht
es die Form der Scheiben 80, 90 das System, wenn
beide Scheiben gleich sind auf drei Arten, und wenn diese unterschiedlich
sind, auf vier Arten zusammenzubauen, wodurch mit ein und derselben
Feder 70 drei bzw. vier unterschiedliche Reibungsdrehmomente
erreicht werden können.
-
Nach
dem Zusammenbau des Systems neigt die Feder dazu, die Buchsen 40 und 50 von
einander weg zu bewegen. Aufgrund der Schlitze 42 und der Elastizität des Materials
tendiert die Buchse 40 dazu sich zu öffnen, und ein breiter Umfangsbereich
wird gegen die Innenfläche
des Aufnahmeelements 10a, 10b gepresst.
-
Die Öffnung 41 und
die Schlitze 42 bilden zu diesem Zweck Mittel, die die
Ausdehnung der Buchse 40 in Richtung des Aufnahmeelements
erlauben.
-
Die
Feder 70 weist die geeigneten Merkmale für die Kraft
auf, die zwischen dem Aufnahmeelement und dem Steckelement des Kugelgelenks
gewünscht wird.
Die Abnutzung der Elemente über
die Zeit oder eine thermische Ausdehnung werden ausgeglichen, ohne
dass die Funktion des Mechanismus zu locker oder zu fest ausgeführt werden
kann.
-
In
der 1 entspricht die Ziffer 100 einem Kabel,
das dank der Hohlkörperkonfiguration
durch die Form des Steckelements 40, 50 zur Verbindung der
Stellelemente der Spiegelbewegungen mit den jeweiligen Bedienelementen
durch das Kugelgelenk verläuft.
-
Die 4 und 5 zeigen
zwei Halter für einen
Rückspiegel
unter Einsatz eines Kugelgelenks nach dieser Erfindung.
-
Die 4 zeigt
einen Arm 110, der auf konventionelle Art und Weise an
der Karosserie 120 eines Fahrzeugs befestigt ist, zum Beispiel
eines PKWs. Diese Verbindung kann klappbar ausgeführt sein.
-
Am
freien Ende eines Arms 110 wird das Aufnahmeelement eines
Kugelgelenks R nach dieser Erfindung befestigt. Der Trägerarm 60,
der am Steckelement des Kugelgelenks R befestigt ist, hält in diesem
Fall zwei der für
das Fahrzeug vorgesehenen Rückspiegel
E.
-
Die 5 zeigt
einen Rückspiegelhalter
mit zwei Kugelgelenken R1 und R2 nach dieser Erfindung.
-
In
diesem Fall ist der Trägerarm 60,
der am Steckelement eines der Kugelgelenke R1 befestigt ist, an
der Karosserie 120 befestigt, während der Trägerarm 60', der am Steckelement
des anderen Kugelgelenks R2 befestigt ist, den Rückspiegel E hält. Die
beiden Kugelgelenke R1 und R2 sind mittels eines gebogenen Rohrabschnitts 130 verbunden,
das an den Aufnahmeelementen der Kugelgelenke befestigt ist.
-
Obwohl
eine besondere Ausführung
dieser Erfindung beschrieben und dargestellt worden ist, kann eine
auf diesem Gebiet erfahrene Person Variationen und Änderungen
einführen,
oder einzelne Details durch andere, gleichwertige technische Lösungen ersetzen,
ohne dadurch die Reichweite des Schutzbereichs, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert
wird, zu verlassen.
-
Auch
wenn z. B. die erste Buchse als integraler Bestandteil mit Schlitzen
beschrieben wird, könnte
ein alternatives System für
die Ausdehnung vorgesehen werden. Die Buchse 40 könnte auf
zwei, drei oder mehr Teilen bestehen, die entweder alle voneinander
getrennt oder mittels irgendeiner Verbindung verbunden sind.