DE102016209861A1 - Kugelschale für ein Kugelgelenk - Google Patents
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Abstract
Kugelschale für ein Kugelgelenk, wobei die Kugelschale wenigstens einen von der Kugelschale radial abstehenden Radialfortsatz aufweist, der bezüglich der Radialrichtung – insbesondere schwalbenschwanzförmig – hinterschnitten ist, sodass der Radialfortsatz an seinem distalen Ende in Tangentialrichtung breiter ist als an einem Ort zwischen dem distalen Ende und der Kugelschale, sowie das entsprechende Verfahren, als auch ein Kraftfahrzeug mit einer Wischanlage mit solch einer Kugelschale, als auch solch ein Kugelgelenk, sowie eine Wischanlage.
Description
- Das Kugelgelenk gemäß Zeichnung ist für Wischanlagen von Kraftfahrzeuge geeignet.
- Die Kugelschale (
10 ) ist für ein Kugelgelenk (3 ) geeignet, wobei die Kugelschale (10 ) wenigstens einen von der Kugelschale (10 ) radial abstehenden Radialfortsatz (24 ) aufweist, der bezüglich der Radialrichtung – insbesondere schwalbenschwanzförmig – hinterschnitten ist, sodass der Radialfortsatz (24 ) an seinem distalen Ende (25 ) in Tangentialrichtung breiter ist als an einem Ort zwischen dem distalen Ende und der Kugelschale (10 ). Es ist auch denkbar, dass das breiteste Ende zwischen dem distalen Ende und der Kugelschale angeordnet ist. Dies gewährleistet eine feste Verbindung. - Die Kugelschale weist einen Axialfortsatz (
20 ,22 ) auf, der sich in Axialrichtung von der Kugelschale (10 ) erstreckt, und insbesondere einen Absatz (21 ) in Axialrichtung aufweist, sodass der Axialfortsatz (20 ,22 ) in Axialrichtung eine treppenförmige Struktur aufweist. Die Struktur weist wenigstens eine Stufe auf. Die Stufen können gerade oder gebogen sein. Dies sorgt für eine einfache Montage der Kugelschale. - Die Kugelschale (
10 ) weist einen Rand auf, der die Öffnung (17 ) der Kugelschale (10 ) umrandet, und vorzugsweise kreisförmig ist, wobei an dem Rand ein Bund (14 ) angeformt ist, der sich vom Rand in radialer Richtung erstreckt, sodass ein axialer Anschlag (15 ) ausgebildet ist. - Die Kugelschale (
10 ) weist einen kreisförmigen Axialquerschnitt auf, wobei der Axialfortsatz (20 ,22 ) dem Radialfortsatz (24 ) diametral benachbart und/oder bezüglich des radialen Mittelpunktes des Axialquerschnitts gegenüberliegt. Dabei können zwei Axialfortsätze ausgebildet sein, sodass einer unmittelbar benachbart und der weitere bezüglich des Mittelpunkts gegenüber liegt. - Vorteilhaft ist, wenn genau zwei Axialfortsätze (
20 ,22 ) und ein Radialfortsatz (24 ) angeformt sind, wobei sich die Axialfortsätze (20 ,22 ) und der Radialfortsatz (24 ) vom Rand – insbesondere vom Bund (14 ) – der Kugelschale (10 ) erstrecken. - Die Kugelschale (
10 ) kann aus Kunststoff ausgebildet sein, wobei der Kunststoff vorzugsweise Faserverstärkt, insbesondere Glasfaserverstärkt ist. Dies hat den Vorteil, dass eine günstige Serienfertigung möglich ist. - Das Fixiermittel (
26 ) ist eingerichtet, einen Radialfortsatz (24 ) und/oder einen Axialfortsatz (20 ,22 ) der Kugelschale (10 ) in einer hierfür vorgesehene Aufnahme aufzunehmen, sodass die Kugelschale (10 ) in allen Raumrichtungen fixiert ist. - Die – insbesondere quaderförmig angeordnete – Wandungen des Fixiermittels weisen die Ausnehmungen (
34 ) für die Fortsätze (20 ,22 ,24 ) auf, wobei wenigstens eine Wandung einen Schlitz (30 ,32 ) aufweist, der in Längsrichtung offen ist. - Es können zwei gegenüberliegende Wandungen jeweils einen Schlitz (
30 ,32 ) in Längsrichtung aufweisen, sodass das Fixiermittel (26 ) u-förmig ausgebildet ist, und die Kugelschale (10 ) entlang der Längsrichtung in das Fixiermittel (26 ) einführbar ist, wobei vorzugsweise ein Schlitz (30 ,32 ) breiter ist als der gegenüberliegende. Es ist auch denkbar, das nur ein Schlitz ausgebildet ist. - Dabei kann die Breite eines Schlitzes (
30 ) variieren, sodass eine Rastausnehmung (34 ) ausgebildet ist, wobei der Radialfortsatz (24 ) durch die Kontur der Rastausnehmung (34 ) im Rand des Schlitzes (30 ) umgreifbar ist, und die Rastausnehmung (34 ) im Bereich der Öffnung (28 ) in Längsrichtung angeordnet ist. - Am der Öffnung gegenüberliegenden Ende des Schlitzes kann ein Radius ausgebildet sein, wobei die Wandung am Rand des Radius, ausgehend von dem Rand in seiner Materialdicke zunimmt, sodass eine Ausnehmung senkrecht zur Wandung in Richtung der gegenüberliegenden ausgeformt ist.
- Es ist wenigstens eine Führungsfläche, die vorzugsweise konkav ist, am Rand des Schlitzes ausgebildet ist. Im Falle mehrerer Führungsflächen können sich diese wenigstens abschnittsweise gegenüberliegen. Bei eine Führungsfläche können sich Abschnitte gegenüberliegen. Die Führungsfläche ist auf der Seite der Wandung ausgebildet, die der Ausnehmung gegenüber liegt. Die Führungsfläche kann im Bereich der Rastausnehmung angeordnet sein.
- Am gegenüberliegenden Ende des Schlitzes ist eine Aussparung für den Axialfortsatz ausgebildet, wobei sich die Aussparung entlang der Längsrichtung vom Rand des Radius erstreckt.
- Das u-förmige Fixiermittel (
26 ) ist elastisch, sodass die Schenkel des Fixiermittel (26 ) federnd gegeneinander ausgelenkbar sind, wobei das Fixiermittel (26 ) vorzugsweise Blech oder Kunststoff aufweist. - Das Kugelgelenk weist eine Kugelschale auf, wobei die Kugelschale (
10 ) in dem Fixiermittel eingerastet ist. Dabei kann der Axialfortsatz in der Aussparung angeordnet sein. - Ein Teil der Kugelschale (
10 ) ragt durch einen Schlitz aus dem Fixiermittel (26 ) heraus. Dies kann die Kuppe sein. - Die Kugelschale (
10 ) ist an der Gelenkstange befestigt, vorzugsweise angespritzt, wobei die Kurbel einen Kugelzapfen aufweist, welcher in der Kugelschale (10 ) gelagert ist. - Das Kugelgelenk umfasst die Gelenkstange mit Kugelschale (
10 ), die in dem Fixiermittel (26 ) eingerastet ist, wobei der Kugelzapfen der Kurbel in der Kugelschale (10 ) durch die Ausnehmung des Fixiermittels gelagert ist. - Es sind Wischanlagen mit einem erfindungsgemäßen Kugelgelenk vorstellbar. Die Wischanlagen können an Kraftfahrtzeugen angebracht sein.
- Montiert wird das Kugelgelenk durch ein Verfahren. Dabei erfolgen die Schritte:
- – Anspritzen einer Kugelschale (
10 ) aus Kunststoff an die Gelenkstange durch ein Spritzgusverfahren - – Einschieben der Gelenkstange mit Kugelschale (
10 ) in das Fixiermittel bis der Radialfortsatz in die Rastausnehmung einrastet, wobei die Führungsflächen über der Öffnung der Kugelschale (10 ) zum liegen kommen - – Einführen des Kugelzapfens über die Führungsflächen, wobei die Kugelschale (
10 ) durch die Führungsflächen in die Schale geleitet werden, wobei das elastische Fixiermittels gespreizt wird, während des Einführvorgangs - – Zurückstellen des elastischen Fixiermittels, sodass der Kugelzapfen von dem Fixiermittel überdeckt ist
- – Ausrasten des Radialfortsatzes aus der Rastausnehmung und weiterschieben der Gelenkstange bis zum Ende des Schlitzes, wo die Kugelschale (
10 ) wieder einrastet - Figuren
- Die
1 zeigt eine perspektivische Ansicht und einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Kugelschale, - die
2 zeigt eine perspektivische Ansicht und einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Fixierelements, - die
3 zeigt eine Draufsicht eines Kugelgelenks in einer ersten Position der Montage, - die
3a) zeigt einen Querschnitt des Kugelgelenks in der ersten Position, - die
3b) zeigt einen Querschnitt des Kugelgelenks in Endposition der Montage. - In
1 ist eine Kugelschale10 gezeigt, die aus Kunststoff gefertigt ist. Es sind einmal eine perspektivische Ansicht und ein Querschnitt abgebildet. Die Kugelschale10 ist kappenförmig ausgebildet. Dabei weist die Kugelschale10 eine Kuppel12 auf, die kugelförmig ist. Dabei ist am Rand16 der Kugelschale10 ein Bund14 ausgebildet. Der Bund14 weist eine dickere Wandung auf als die Kuppel12 . Die Kuppel12 ist kleiner als eine Hemisphäre. Der Bund14 ist in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet. Dabei umrandet der Bund14 die Öffnung17 der Kugelschale10 . Innerhalb der Öffnung17 ist ein Lagerraum18 für einen Kugelzapfen2 ausgebildet, der im Wesentlichen kugelförmig ist. Dabei kann der Lagerraum18 der über eine Hemisphäre gehen, sodass der Innendurchmesser der Öffnung17 kleiner ist, als der Kugeldurchmesser des Lagerraums18 . Es ist aber auch möglich, dass der Durchmesser der Öffnung17 gleich groß oder kleiner ist als der zweifache Radius, also der hypothetische Durchmesser einer Vollkugel, die gebildet wird durch eine gedachte, extrapoliert Kugel, die den Lagerraum18 voll ausfüllt. Der Bund14 erstreckt sich in Radialrichtung weiter als die Wandung der Kuppel12 , sodass sich ein Absatz bildet, der als Anschlag15 für eine Gelenkstange1 dient. Vom Bund14 aus erstecken sich zwei Axialfortsätze20 ,22 , die stufenartig in zwei axialgerichteten Ebenen ausgebildet sind. Dabei sind die Ebenen parallel zu der Fläche des Anschlags15 ausgebildet. Die Axialfortsätze20 ,22 liegen auf dem Durchmesser des Bundes14 . Die Axialfortsätze20 ,22 sind dabei gegenüberliegend bezüglich des Mittelpunkts angeordnet. Die Axialfortsätze20 ,22 bilden keinen Vollkreis aus, sondern bedecken weniger als ein Viertel eines Vollkreises. Auf der durch die Axialfortsätze20 ,22 gebildeten gedachten Linie liegt ein Radialfortsatz24 , der sich vom Bund14 erstreckt. Der Radialfortsatz24 ist unmittelbar benachbart zu einem der Axialfortsätze20 ,22 . Dabei weist der Radialfortsatz24 in Axialrichtung einen trapezförmigen Querschnitt auf, ist also eine Schwalbenschwanzausformung. Der Radialfortsatz24 erstreckt sich dabei sowohl in radialer als auch axialer Richtung über den Bund14 hinaus. - Die Kugelschale
10 wird dabei an eine Gelenkstange1 durch ein Spritzgussverfahren angespritzt. Es ist auch denkbar, dass die Kugelschale10 angeklipst oder geklebt oder geschraubt oder gegossen wird. - In
2 ist ein Fixiermittel26 gezeigt, mit dem die Gelenkstange1 mit Kugelschale10 mit einem Kugelzapfen2 zu einem Kugelgelenk3 verbunden wird. Es sind einmal eine perspektivische Ansicht und ein Querschnitt abgebildet. Der Kugelzapfen2 ist in3 gezeigt und stellt ein Kugelsegment5 an einem Zylinder4 dar, wobei der Kugelzapfen2 aus Metall ist. Das Fixiermittel26 ist ein u-förmig ausgebildetes Bauteil. Es ist aus Blech oder Kunststoff. Dabei ist es quaderförmig, und weist somit parallel zueinander angeordnet Grundflächen, wobei jeweils zwei Grundflächen immer die gleiche Größe haben. Da die Gelenkstange1 in das Fixierelement26 geschoben werden muss, weist das Fixierelement26 eine Öffnung28 auf einer Seite auf. Dies wird erreicht, in dem eine Wandung an der kleinsten Grundfläche weggelassen wird. Die Wandungen der größten Grundflächen, weisen Schlitze30 ,32 auf, die zur weggelassenen Wandung hin geöffnet sind. Die Schlitze30 ,32 weisen eine unterschiedliche Breite quer zur Längsrichtung auf. Dabei ist wenigstens einer der Schlitze30 ,32 mit Ausnehmungen34 entlang seiner Umrandung versehen, sodass die Fortsätze30 ,32 beim Einschieben einrasten können. Eine Rastausnehmung34 ist im Bereich der Öffnung28 des Fixiermittels26 ausgebildet, sodass die Kugelschale10 beim Montieren eine erste Position einnimmt. In dieser Position kann über Führungsflächen40 der Kugelzapfen2 eingeführt werden. Die Führungsflächen40 sind auf der Außenseite38 der Wandung mit dem Schlitz30 angeordnet. Dabei sind die Führungsflächen40 als Fasen am Rand des Schlitzes30 ausgebildet. Die Führungsflächen40 weisen dabei einen Radius auf, der auf den Kugelradius abgestimmt ist. Die Führungsflächen40 sind dabei im Bereich der Öffnung17 der Kugelschale10 in der ersten Position ausgebildet. Beim Einfügen in die Kugelschale10 spreizt sich das u-förmigen Fixierelement26 , wobei sich die beiden Schenkel42 voneinander wegbewegen, sodass der Kugelkopf5 in die Kugelschale10 dringen kann. Danach relaxieren die Schenkel42 in ihre ursprüngliche Position, sodass die Öffnung der Kugelschale10 durch die Schenkel42 versperr ist. Lediglich der Zylinder4 des Kugelzapfens2 ragt dann heraus. Am Ende des Schlitzes30 ist ein Radius ausgebildet. Ebenso ist eine Aussparung44 in Längsrichtung ausgebildet. Sie dient der Aufnahme eines Axialfortsatzes20 ,22 , während der andere Axialfortsatz22 ,20 zur Führung im Schlitz30 dient. So wird eine Verdrehsicherung gewährleistet. Zudem ist auf der Innenseite der Wandung mit dem Schlitz30 eine Ausnehmung46 in Form einer weiteren Fase ausgebildet. Die Ausnehmung46 erstreckt sich dabei entlang des Radius, und kann dabei dem Kugelradius nachgeformt sein. - In
3 sind fertigmontierte Kugelgelenke3 abgebildet. Es ist in3 eine Draufsicht eines Kugelgelenks3 in der ersten Montageposition gezeigt. In3a) ist der Längsquerschnitt eines Kugelgelenks3 in der ersten Montageposition gezeigt. In3b) ist ein Kugelgelenk in Endpostion der Montage gezeigt. Die Kugelgelenke3 sind aus einer Gelenkstange1 und einer Kurbel6 gebildet. Die Kurbel6 weist den Kugelzapfen4 auf. Die Gelenkstange1 wird in dem Fixiermittel26 geführt, wobei die Gelenkstange1 einen flachen Abschnitt aufweist, der von dem Fixiermittel26 umgriffen ist. Die Kugelschale10 in ihrer Endposition in3b) ist ebenfalls abgebildet, sodass sie bis zum Ende des Schlitzes30 geschoben ist.
Claims (15)
- Kugelschale (
10 ) für ein Kugelgelenk (3 ), wobei die Kugelschale (10 ) wenigstens einen von der Kugelschale (10 ) radial abstehenden Radialfortsatz (24 ) aufweist, der bezüglich der Radialrichtung – insbesondere schwalbenschwanzförmig – hinterschnitten ist, sodass der Radialfortsatz (24 ) an seinem distalen Ende (25 ) in Tangentialrichtung breiter ist als an einem Ort zwischen dem distalen Ende und der Kugelschale (10 ). - Kugelschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelschale (
10 ) einen Axialfortsatz (20 ,22 ) aufweist, der sich in Axialrichtung von der Kugelschale (10 ) erstreckt, und insbesondere einen Absatz (21 ) in Axialrichtung aufweist, sodass der Axialfortsatz (20 ,22 ) in Axialrichtung eine treppenförmige Struktur aufweist. - Kugelschale (
10 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelschale (10 ) einen Rand aufweist, der die Öffnung (17 ) der Kugelschale (10 ) umrandet, und vorzugsweise kreisförmig ist, wobei an dem Rand ein Bund (14 ) angeformt ist, der sich vom Rand in radialer Richtung erstreckt, sodass ein axialer Anschlag (15 ) ausgebildet ist. - Kugelschale (
10 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelschale (10 ) einen kreisförmigen Axialquerschnitt aufweist, wobei der Axialfortsatz (20 ,22 ) dem Radialfortsatz (24 ) diametral benachbart und/oder bezüglich des radialen Mittelpunktes des Axialquerschnitts gegenüberliegt. - Kugelschale (
10 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Axialfortsätze (20 ,22 ) und ein Radialfortsatz (24 ) angeformt sind, wobei sich die Axialfortsätze (20 ,22 ) und der Radialfortsatz (24 ) vom Rand – insbesondere vom Bund (14 ) – der Kugelschale (10 ) erstrecken. - Fixiermittel (
26 ), das mit der Kugelschale (10 ) nach Anspruch 1 zusammenwirkt, wobei das Fixiermittel (26 ) eingerichtet ist, einen Radialfortsatz (24 ) und/oder einen Axialfortsatz (20 ,22 ) der Kugelschale (10 ) in einer hierfür vorgesehene Aufnahme aufzunehmen, sodass die Kugelschale (10 ) in allen Raumrichtungen fixiert ist. - Fixiermittel (
26 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – insbesondere quaderförmig angeordnete – Wandungen die Ausnehmungen (34 ) für die Fortsätze (20 ,22 ,24 ) aufweist, wobei wenigstens eine Wandung einen Schlitz (30 ,32 ) aufweist, der in Längsrichtung offen ist. - Fixiermittel (
26 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegende Wandungen jeweils einen Schlitz (30 ,32 ) in Längsrichtung aufweisen, sodass das Fixiermittel (26 ) u-förmig ausgebildet ist, sodass die Kugelschale (10 ) entlang der Längsrichtung in das Fixiermittel (26 ) einführbar ist, wobei vorzugsweise ein Schlitz (30 ,32 ) breiter ist als der gegenüberliegende. - Fixiermittel (
26 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite eines Schlitzes (30 ) variiert, sodass eine Rastausnehmung (34 ) ausgebildet ist, wobei der Radialfortsatz (24 ) durch die Kontur der Rastausnehmung (34 ) im Rand des Schlitzes (30 ) umgreifbar ist, und die Rastausnehmung (34 ) im Bereich der Öffnung (28 ) in Längsrichtung angeordnet ist. - Fixiermittel (
26 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am der Öffnung (28 ) gegenüberliegenden Ende des Schlitzes (30 ) ein Radius ausgebildet ist, wobei die Wandung am Rand des Radius, ausgehend von dem Rand in seiner Materialdicke zunimmt, sodass eine Ausnehmung (46 ) senkrecht zur Wandung nach innen ausgeformt. - Fixiermittel (
26 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Führungsfläche (40 ), die vorzugsweise konkav ist, am Rand des Schlitzes (30 ) und auf der Seite der Wandung ausgebildet ist, die der Ausnehmung (44 ) gegenüber liegt, und die Führungsfläche (40 ) im Bereich der Rastausnehmung (34 ) angeordnet ist. - Fixiermittel (
26 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am gegenüberliegenden Ende des Schlitzes (30 ) eine Aussparung (44 ) für den Axialfortsatz (20 ) ausgebildet ist, wobei sich die Aussparung (44 ) entlang der Längsrichtung vom Rand des Radius erstreckt. - Kugelgelenk (
3 ) zum beweglichen Verbinden einer Gelenkstange (1 ) und einer Kurbel (6 ) einer Wischanlage eines Kraftfahrtzeugs, wobei das Kugelgelenk (3 ) eine Kugelschale (10 ) nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist, wobei die Kugelschale (10 ) in einem Fixiermittel (26 ) nach einem der vorherigen Ansprüche eingerastet ist. - Verfahren zur Montage eines Kugelgelenks (
3 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch: – Anspritzen einer Kugelschale (10 ) aus Kunststoff an die Gelenkstange (1 ) durch ein Spritzgussverfahren – Einschieben der Gelenkstange (1 ) mit Kugelschale (10 ) in das Fixiermittel (28 ) bis der Radialfortsatz (24 ) in die Rastausnehmung (34 ) einrastet – Einführen des Kugelzapfens (2 ) über die Führungsflächen (40 ), wobei die Kugelschale (10 ) durch die Führungsflächen (40 ) in die Kugelschale (10 ) geleitet werden, wobei das elastische Fixiermittels (26 ) während des Einführvorgangs gespreizt wird – Zurückstellen des elastischen Fixiermittels (26 ), sodass der Kugelzapfen (2 ) von dem Fixiermittel (28 ) überdeckt ist - Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch: – Ausrasten des Radialfortsatzes aus der Rastausnehmung (
34 ) und weiterschieben der Gelenkstange (1 ) bis zum Ende des Schlitzes (30 ), wo die Kugelschale (10 ) wieder einrastet
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WO2019015918A1 (de) * | 2017-07-19 | 2019-01-24 | Robert Bosch Gmbh | Verschlusselement |
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