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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur lösbaren Verbindung
eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, wie beispielsweise
eines Stellglieds mit einem Betätigungsglied.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbindungselement
zum lösbaren
Verbinden eines Betätigungsgestänges mit
einem Pedal eines Kraftfahrzeugs. Ein derartiges Verbindungselement
ist aus der
DE 298
04 345 U bekannt.
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2. Stand der Technik
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In
vielen Bereichen der Mechanik stellt sich das Problem, zwei Bauteile
beweglich und lösbar
miteinander mittels eines geeigneten Verbindungselements zu verbinden.
Ein derartiger Bereich ist der Kraftfahrzeugbau. Hier wird üblicherweise
die auf das Brems- oder Kupplungspedal ausgeübte Kraft und das dadurch erzeugte
Drehmoment über
ein beweglich angebrachtes Gestänge
oder Stellglied zum jeweiligen Brems- oder Kupplungssystem übertragen.
Die Vorteile derartiger lösbarer
Verbindungen sind, dass die Bewegungsrichtung der beiden verbundenen
Bauteile umgelenkt werden kann, das übertragene Drehmomente und
Kräfte über die
Ausnutzung der Hebelgesetze verändert
werden und dass der Aspekt der Sicherung berücksichtigt wird, innem bestimmte
technische Elemente indirekt betätigt
werden. Weitere Anwendungsbereiche, in denen lösbare Verbindungen zweier beweglicher
Bauteile benötigt
werden, sind der Flugzeugbau und allgemein der Maschinenbau.
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Gerade
beim Einsatz von Verbindungselementen im Bereich des Kraftfahrzeugbaus
müssen folgende
wesentliche Anforderungen erfüllt
werden. Im Falle der Benutzung des Verbindungselements zur Verbindung
eines Bremspedals mit dem Bremsgestänge, bei dem über die
Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs erhebliche Wechselbelastungen von Druck-
und Zugspannungen übertragen
werden, ist eine stabile, verschleißfeste und dauerhafte Ausgestaltung
notwendig. Die Stabilität
wird einerseits durch sich ergänzende
kraft- und formschlüssige Verbindungen
und andererseits durch die Verwendung geeigneter Werkstoffe, wie
zum Beispiel Kunststoffe mit Verstärkungselementen, realisiert.
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Des
Weiteren ist es wünschenswert,
dass die über
das Verbindungselement hergestellte Verbindung mit geringem technischen
und zeitlichen Aufwand verbindbar und wieder lösbar ist. Dies ist nur möglich, wenn
sich das Verbindungselement aus Komponenten begrenzter konstruktiver
Komplexität zusammensetzt.
Bei Berücksichtigung
der genannten Aspekte können
sowohl die Herstellungskosten wie auch die späteren Montagekosten beim Ein-
und Ausbau des Verbindungselements bzw. der Nutzung des Verbindungselemments
reduziert werden, wodurch ein wirtschaftliches und technisch nützliches Verbindungselement
geschaffen wird.
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Im
Stand der Technik sind Verbindungselemente verschiedener Ausführungsformen
bekannt, die sich durch eine gewisse mechanische Belastbarkeit auszeichnen,
die die benötigte
Montagekraft zur Herstellung der Verbindung um ein Vielfaches übersteigt.
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Gemäß der Druckschrift
DE 198 13 721 kann ein
Verbindungselement beispielsweise folgende Anordnung aufweisen.
Ein erstes Bauteil weist einen kugelförmigen Kopf auf, der durch
einen komplementär zum
kugelförmigen
Kopf geformten kalottenartigen Schlitten eingefasst wird. Beim Einsatz
bzw. der Montage des kugelförmigen
Kopfes in den Schlitten werden die Seitenflächen des Schlittens im Öffnungsbereich
der Kalotte auseinandergedrückt
und schließen sich
wieder, nachdem der kugelförmige
Kopf vollständig
in den Schlitten eingeführt
ist. Auf diese Weise entstehen eine kraftschlüssige und eine formschlüssige Verbindung
zwischen kugelförmigem Kopf
und Schlitten. Der Schlitten weist an seiner Außenseite zwei federnde Fortsätze auf,
an deren dem Kugelkopf abgewandten Seiten schnapphakenförmige Vorsprünge vorhanden
sind. Gleitet der Schlitten mit Kugelkopf zur Herstellung der endgültigen Verbindung
in ein zweites Bauteil (Fassung), stellen die federnden Fortsätze mit
den schnapphakenförmigen Vorsprüngen eine
dauerhafte Verbindung und Verriegelung mit dem zweiten Bauteil her,
indem sie dort einrasten. Das zweite Bauteil umfasst den Schlitten umfänglich und
verhindert auf diese Weise das Aufbiegen des kalottenartigen Schlittens
und ein Herausfallen des kugelförmigen
Kopfes. Die Verbindung zwischen Schlitten und zweitem Bauteil wird
durch einen geeignet ausgebildeten Aufnahmebereich im zweiten Bauteil
erleichtert. Auf diese Weise wird eine Verbindung mit gleichzeitiger
Verriegelung der Verbindung durch die Bewegung des Kugelkopfes in Richtung
des kalottenartigen Schlittens hergestellt. Das Verbindungselement
widersteht mechanischen Belastungen, die senkrecht zur Montagerichtung
des Verbindungselements wirken, wobei diese mechanischen Lasten
den mechanischen Montageaufwand weit übersteigen können.
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Eine
Weiterentwicklung der bis dahin bekannten und erläuterten
Verbindungselemente liefert die Druckschrift
DE 199 18 911 . Bei diesem Verbindungselement
sind die federnden Fortsätze
mit den schnapphakenförmigen
Vorsprüngen
des Schlittens so ausgebildet, dass sie bei eingesetztem und verriegeltem
Schlitten im zweiten Bauteil an einer Seite des zweiten Bauteils
hervorstehen bzw. aus diesem herausragen. Dennoch kann ohne Benutzung
zusätzlichen
Werkzeugs der Schlitten durch Zusammendrücken der hervorstehenden Enden
per Hand aus dem zweiten Bauteil gelöst werden. Es wird dadurch
ein Verbindungselement bereitgestellt, welches sowohl per Hand zusammengesetzt
wie auch gelöst
werden kann und trotzdem erheblichen mechanischen Belastungen widersteht.
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Außerdem bildet
der Schlitten durch seinen kalottenartigen Aufnahmebereich für den kugelförmigen Kopf
des ersten Bauteils und durch die federnden Fortsätze zum
Einrasten im zweiten Bauteil Befestigungs- und Einrastmittel in
einem Stück.
Das Material des Schlittens ist elastisch verformbar, um die Funktion
der federnden Fortsätze
zu ermöglichen.
Die elastische Verfombarkeit führt
aber auch dazu, dass sich der Schlitten aufgrund der mechanischen
Belastung verformt. Da die mechanische Belastung des Verbindungselements
wie bei dem oben beschriebenen Stand der Technik senkrecht zur Montagerichtung
wirkt, wird der Schlitten zwar verformt, was jedoch nicht zu einem
Herauslösen
des kugelförmigen
Kopfes aus dem Schlitten und damit zum Versagen des Verbindungselements
führt.
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Zu
beachten ist allerdings, dass bei den zuvor erläuterten, vorbekannten Verbindungselementen
beim Gebrauch nur Kräfte
senkrecht zur Montagerichtung auftreten. Genauer gesagt wirkt bei
den vorbekannten Verbindungselementen die bestimmungsgemäße Last
im wesentlichen senkrecht zur Montagerichtung des ersten Bauteils,
das bei der Montage zusammen mit dem kalottenartigen Schlitten in
das zweite Bauteil einfährt.
Daher müssen
und sind bei den vorbekannten Verbindungselementen die Haltekräfte in Montagerichtung
nicht groß.
Zudem ist die Konstruktion der vorbekannten Verbindungselemente
für in
Montagerichtung wirkende mechanische Lasten ungeeignet, weil die
elastische Verformbarkeit des Schlittenmaterials zu einer raschen
Abnutzung des Lagerbereichs und folglich zum Herauslösen des
kugelförmigen
Kopfes führen
würde.
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Schließlich stellen
die schnapphakenförmigen
Verriegelungselemente die lasttragenden Bestandteile des Verbindungselements
bei einer in Montagerichtung wirkenden mechanischen Belastung dar.
Diese lasttragenden Flächen
sind jedoch zu klein ausgebildet, um einer dauerhaften Zug- oder Zug/Druck-Wechselbelastung
zu widerstehen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verbindungselement
für zwei Bauteile
zu schaffen, das mechanischen Belastungen parallel zur Montagerichtung
dauerhaft widersteht. Das Verbindungselement soll dabei von einfacher
Konstruktion sein und aus kostengünstigen Materialien bestehen.
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Ein
weiteres mit den vorbekannten Verbindungselementen zusammenhängendes
und mit der vorliegenden Erfindung gelöstes Problem besteht darin,
dass das Ver bindungselement eine hohe Stabilität aufweist und trotzdem ohne
Beeinträchtigung
der Stabilität
und Lebensdauer leicht lösbar
sein soll.
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3. Zasammenenfassung der
Erfindung
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Die
obigen Probleme werden durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs
1 gelöst.
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Im
einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbindungselement
zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, umfassend
ein mit dem zweiten Bauteil verbundenes Anschlussmittel, einen in
dem Anschlussmittel angeordneten Schlitten, der von einer Montageposition
in eine Befestigungsposition verschiebbar ist, wobei der Schlitten
derart ausgebildet ist, dass er ein Befestigungsende des ersten
Bauteils aufnehmen kann und mit dem Befestigungsende in die Befestigungsposition
verschoben das Befestigungsende mit Hilfe eines hebelartigen Klappmechanismus
beweglich und lösbar
verriegelt.
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Das
erfindungsgemäße Verbindungselement ist
zweiteilig ausgebildet, wobei erfindungsgemäß bevorzugt ein Anschlussmittel
in einem ersten Bauteil fest installiert oder in diesem integral
ausgebildet wird. Zur Verbindung des ersten Bauteils mit einem zweiten
Bauteil, welches ein Befestigungsende umfasst, wird erfindungsgemäß ein Schlitten
verwendet. Dieser Schlitten ist derart ausgebildet, dass er das Befestigungsende
des zweiten Bauteils aufnehmen kann und dass er in dem Anschlussmittel
befestigt werden kann. Die Aufnahme und Verriegelung des Befestigungsendes
des zweiten Bauteils erfolgt über einen
hebelartigen Klappmechanismus, der dazu geeignet ist, Befestigungsenden
unterschiedlicher Form und Größe beweglich
und lösbar
zu verriegeln und zu befestigen. Die Befestigung des Befestigungsendes
des zweiten Bauelementes erfolgt durch die Verschiebung des Schlitten
von einer Montageposition in eine Befestigungsposition. In dieser
Befestigungsposition ist sowohl der Schlitten im Anschlussmittel
befestigt als auch das Befestigungsende in dem Schlitten befestigt.
Ohne die Zerstörung des
Schlittens kann dieser wieder aus dem Anschlussmittel gelöst werden
und somit wird eben falls die gesamte Verbindung zwischen dem ersten
und dem zweiten Bauelement getrennt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verriegelt der hebelartige Klappmechanismus
des Schlittens mit Hilfe eines ersten und eines zweiten Hebels zweistufig
das Befestigungsende des ersten Bauteils in der Befestigungsposition.
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Erfindungsgemäß bevorzugt,
sind an dem einen Ende des hohlzylinderförmigen Schlittens mindestens
zwei verschiedene hebelartige Konstruktionen vorhanden, die die
Grundlage für
den zweistufigen Klappmechanismus bilden. Diese Hebel weisen eine
unterschiedliche radiale Ausdehnung auf und realisieren auf diese
Weise eine zweistufige Verriegelung des Befestiguungsendes. Beim
Verschieben des Schlittens von der Montageposition in die Befestigungsposition
trägt die
hebelartige Konstruktion dazu bei, dass der Raum, in dem das Befestigungsende
aufgenommen ist, gezielt verkleiner wird und auf diese Weise das
Befestigungsende umschließt und
verriegelt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann der Schlitten Befestigungsenden
unterschiedlicher Form und Größe aufnehmen
und verriegeln.
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Der
erfindungsgemäße Schlitten
umfasst in der Montageposition eine ausreichend große Öffnung,
um Befestigungsenden verschiedener Form und Größe aufnehmen zu können. Erst
das Verschieben des Schlittens von der Montageposition in die Befestigungsposition
führt dazu,
dass diese Öffnung gezielt
verkleinert und auf diese Weise ein definiertes Volumen eingeschlossen
wird. In diesem Volumen haben kugelförmige, pyramidenförmige, quaderförmige und
andere denkbare Strukturen von Befestigungsenden Platz und können somit
wirksam verriegelt werden. Das Verriegeln wird durch die Anpassung
der inneren Form des Schlittens an die Form des aufzunehmenden Befestigungsendes
unterstützt.
Dement sprechend dienen ein kugelförmiges Befestigungsende und
ein passend geformter Schlitten dem Bereitstellen einer Verbindung
mit mehreren Freiheitsgraden. Ein Befestigungsende anderer Formen
oder Strukturen dient beispielsweise der Bereitstellung einer axialen
Verbindung ohne einen Freiheitsgrad.
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Basierend
auf einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gewährleistet
der hebelartige Klappmechanismus eine Sicherheitsauslösung des
Befestigungsendes aus dem Schlitten.
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Die
zwei verschiedenen hebelartigen Konstruktionen des erfindungsgemäßen hebelartigen Klappmechanismus
stützen
sich innerhalb des Anschlussmittels ab, sobald der Schlitten mit
dem Befestigungsende von der Montageposition in die Befestigungsposition
verschoben worden ist. In dieser Befestigungsposition wirkt mindestens
eine der hebelartigen Konstruktionen als Feder, die sich an dem Anschlussmittel
abstützt.
Die Federkraft der hebelartigen Konstruktion wird durch das Material
des Schlittens und durch die Größe der hebelartigen
Konstruktion bestimmt. Im Falle einer mechanischen Überbelastung
des ersten Bauteils oder insgesamt der Verbindung über das
erfindungsgemäße Verbindungselement
ist es möglich,
dass die federnde hebelartige Konstruktion nachgibt und auf diese
Weise das Befestigungsende des ersten Bauteils aus dem Schlitten
gelöst
wird. Auf diese Weise wird eine Sicherheitsauslösung des Befestigungsendes
realisiert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Befestigungsende kugel- oder
erförmig
ausgebildet und der Schlitten ist komplementär zu diesem Befestigungsende
ausgebildet.
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Zur
Gewährleistung
einer beschränkten
Beweglichkeit der durch das erfindungsgemäße Verbindungselement verbundenen
Teile wird das Befestigungsende des ersten Bauteils erfindungsgemäß eiförmig oder
kugelförmig
ausgebildet. Sowohl die Beweglichkeit als auch die durch den Schlitten
realisierte formschlüssige
Ver bindung wird dadurch unterstützt,
dass der Schlitten komplementär
zu der Gestalt des Befestigungsendes des ersten Bauteils ausgebildet
ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Schlitten mit Hilfe eines Verriegelungsmechanismus in
dem Anschlussmittel verriegelt, wobei der Verriegelungsmechanismus
mindestens zwei Verriegelungshaken aufweist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verbindungselement zum Verbinden
von einem Pedal und einem Stellglied o. ä. weiterhin ein mit dem Pedal
verbundenes Anschlussmittel und einen in dem Anschlussmittel angeordneten
Schlitten, der von einer Montageposition in eine Befestigungsposition
verschiebbar ist, wobei der Schlitten durch ein Einrast- und ein
Ausrastmittel mit dem Anschlussmittel lösbar verbunden werden kann.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
wird das Verbindungselement zum Verbinden eines Pedals und eines
Stellgliedes beispielsweise im Kraftfahrzeugbau verwendet. Da aufgrund
der Einfachheit im Kraftfahrzeugbau die modulare Bauweise Anwendung
findet, ist es arbeitstechnisch günstig, beispielsweise ein Pedal
und ein Stellglied mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungselements mit
wenigen Arbeitsschritten zu verbinden. Erfindungsgemäß bevorzugt wird
beispielsweise der Schlitten über
Einrast- und Ausrastmittel in dem Anschlussmittel befestigt, wobei das
Anschlussmittel wiederum in dem Pedal befestigt ist. Da die Verbindung
erfindungsgemäß bevorzugt lösbar ist,
kann beispielsweise zum Ausführen
von Reparaturen das Verbindungselement und somit die gesamte Verbindung
gelöst
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
der Schlitten derart ausgebildet, dass er ein Befestigungsende des
Stellglieds aufnehmen kann und nachdem es mit dem aufgenommenen
Befestigungsende in die Befestigungsposition verschoben wurde, das
Befestigungsende mit Hilfe eines hebelartigen Klappmechanismus beweglich
und lösbar
verriegelt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Wandung an dem dem Anschlussmittel
zugewandten Ende des Schlittens in mindestens zwei hebelartig federnde
Wandabschnitte unterbrochen, die mindestens ein Ausrastmittel und
mindestens ein Einrastmittel aufweisen.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
wird der Schlitten in dem Anschlussmittel des Pedals mit Hilfe von hebelartig
federnden Wandabschnitten verriegelt. Diese Wandabschnitte weisen
Ausrastmittel und Einrastmittel auf, die durch unterschiedliche
Formen gebildet werden können.
Es ist des Weiteren denkbar, dass die erfindungsgemäßen Ausrastmittel
entweder manuell oder mit Hilfe von Werkzeugen gelöst werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden das Einrastmittel durch einen
Schnapphaken an der radialen Außenwand
des Wandabschnitts und das Ausrastmittel durch den über den
Schnapphaken in Längsrichtung
des Schlittens hinausragenden Abschnitt des Wandabschnitts gebildet.
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Durch
die Verwendung von Schnapphaken als Einrast- und Ausrastmittel wird
der Schlitten lösbar
in dem Anschlussmittel des Pedals befestigt. Zur Realisierung einer
platzsparenden Konstruktion des Verbindungselements werden erfindungsgemäß bevorzugt
die Einrastmittel an der radialen Außenwand des Wandabschnittes
angeordnet. Die Ausrastmittel ragen in Längsrichtung des Schlittens
axial über
den Schnapphaken hinaus. Es ist denkbar, dass einerseits diese Ausrastmittel
auch über
das Anschlussmittel in dem Pedal hinausragen, um an dieser Stelle manuell
gelöst
werden zu können.
Andererseits ist es ebenfalls denkbar, dass die Ausrastmittel mit
dem Anschlussmittel enden, um sie an dieser Stelle mit Hilfe von
Werkzeug zu lösen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das Anschlussmittel an einer Seite
eine Öfnung
zur Aufnahme des Schlittens auf und an einer der Öffnung gegenüberliegenden
Seite mindestens zwei Öffnungen zur
Aufnahme der Wandabschnitte des Schlittens sowie mindestens ein
Befestigungsmittel zur Befestigung an dem Pedal.
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Bevorzugt
sind die Kanten der Öffnungen scharfkantig
ausgebildet, so dass sie den Einrastmitteln Halt bieten.
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4. Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In
der Zeichnung werden derzeit bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung exemplarisch gezeigt:
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1 die
einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
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2(a) ein Schnittbild des erfindungsgemäßen Verbindungselements
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
mit dem Schlitten in Montageposition oder in Anfangsposition;
(b)
ein Schnittbild des erfindungsgemäßen Verbindungselements nach 2a mit dem Schlitten in Befestigungsposition
oder in montierter Position;
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3 ein
modulares Pedalsystem für
ein Kraftfahrzeug, in dem sowohl das Bremspedal wie auch das Kupplungspedal über das
erfindungsgemäße Verbindungselement
mit dem Bremsgestänge verbunden
sind.
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Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung die bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung im Einzelnen erläutert.
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5. Detailierte Beschreibung
der Erfindung
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst das erfindungsgemäße Verbindungselement 40, 60 zum
Verbinden eines ersten Bauteils 10 (bevorzugt ein Brems-
oder Kupplungsgestänge)
mit einem zweiten Bauteil 20 (bevorzugt ein Pedal) ein
Anschlussmittel 40 und einen in dem genannten Anschlussmittel 40 angeordneten
Schlitten 60. Der Schlitten 60 dient der Aufnahme
eines Befestigungsendes 30 des ersten Bauteils 10,
um nachfolgend in dem Anschlussmittel 40 verriegelt zu
werden.
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Das
Anschlussmittel 40 ist erfindungsgemäß bevorzugt einteilig ausgebildet
und wird durch ein mit dem zweiten Bauteil 20 verbundenes
oder darin integriertes Gehäuse 40 gebildet.
Es ist gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung möglich,
das Anschlussmittel 40 so auszubilden, dass es den Schlitten 60 verriegelbar
aufnehmen kann.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
weist der Schlitten 60 eine hohlzylindrische Form mit zwei
gegenüberliegenden
Enden auf. Das eine Ende des Schlittens 60 dient der Aufnahme
und Befestigung des Befestigungsendes 30. Das andere Ende
dient der Befestigung des Schlittens 60 in dem Anschlussmittel oder
Gehäuse 40.
Erfindungsgemäß bevorzugt
sind daher an den gegenüberliegenden
Enden des Schlittens 60 Verriegelungsmechanismen vorhanden,
die die jeweilige Befestigung realisieren. Zudem erfolgt die erfindungsgemäße Verbindung
der beiden Bauteile 10, 20 durch das Zusammenwirken
von Anschlussmittel bzw. Gehäuse 40 und
Schlitten 60. Durch das Verschieben des Schlittens 60 von
einer Montageposition oder Anfangsposition in eine Befestigungsposition
oder montierte Position wird einerseits der Schlitten 60 in
dem Gehäuse 40 verriegelt. Andererseits
wird die Verriegelung des ersten Bauteils 10 mit Hilfe
eines hebelartigen Klappmechanismus realisiert, der mit den inneren
Wänden
einer Öffnung 44 des
Gehäuses 40 zusammenwirkt.
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Das
Befestigungsende 30 des ersten Bauteils 10 ist
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
kugelförmig
oder eiförmig
ausgebildet. Es sind aber auch andere Formen denkbar, wie beispielsweise
kegel-, pyramiden-, quaderförmige
oder flächige Befestigungsenden 30.
Entsprechend der genannten bevorzugten Formen werden verschiedene
Verbindungen mit unterschiedlichen Freiheitsgraden erzielt. Beispielsweise
ist ein kugelförmiges
Befestigungsende 30 beweglich mit dem Schlitten 60 verbunden,
wobei die Verbindung drei Freiheitsgrade in einem Raumwinkel α aufweist.
Ein eben geformtes Befestigungsende 30 ist beispielsweise
geeignet zum Umsetzen einer Verbindung ohne Freiheitsgrad zu einem
entsprechend geformten Schlitten 60. In einer Montageposition
des Schlittens 60 wird erfindungsgemäß bevorzugt das Befestigungsende 30 in
den Schlitten 60 eingesetzt. Das eine Ende des Schlittens 60 ist
in dieser Position am weitesten geöffnet, so dass das Einsetzen
des Befestigungsendes 30 einfach ist. Erfindungsgemäß bevorzugt
ist das Ende des Schlittens 60, in den das Befestigungsende 30 eingesetzt
wird, in seiner Form komplementär
zu dem Befestigungsende 30 ausgebildet.
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Das
Einsetzen des Befestigungsendes 30 in den Schlitten 60 in
der Montageposition zeigt 2a. Der
vordere Teil des Befestigungsendes 30 wird annähernd vollständig von
dem Schlitten 60 umgeben. In der Befestigungsposition,
die in 2b gezeigt ist, wird das erste
Bauteil 10 über
das Befestigungsende 30 formschlüssig und kraftschlüssig und
dadurch im Raumwinkel α bewegbar
mit dem Anschlussmittel 40 verbunden. Durch die Bewegbarkeit
um den Raumwinkel α ist
es möglich,
Toleranzen in der Ausrichtung von erstem Bauteil 10 und
zweitem Bauteil 20 zueinander auszugleichen, ohne dass
die hergestellte erfindungsgemäße Verbindung
in ihrer Funktion beeinträchtigt
wird.
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Um
den Zusammenbau des Verbindungselements und die Bereitstellung einer
Verbindung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird eine Aussparung 45 an
den inneren Wänden
der Öff nung 44 bereitgestellt.
Diese Aussparung 45 verriegelt leicht den Schlitten 60 in
der Montageposition oder Anfangsposition. Dementsprechend kann der
Schlitten 60 nicht aus dem Bauteil 40 und der Öffnung 44 fallen,
was die nachfolgende Installation des Befestigungsendes 30 in
dem Schlitten 60 erleichtert. Nach dem Einsetzen des Befestigungsendes 30 in
den Schlitten 60 wird der Schlitten 60 durch das
Befestigungsende 30 in Richtung der Befestigungsposition
oder der montierten Position gedrückt und daher durch das Passieren
der Aussparung 45 aus der leichten Verriegelung gelöst. Das
weitere Drücken
des Befestigungsendes 30 realisiert ein endgültiges Verriegeln
oder Einschnappen des Schlittens 60 in der unten beschriebenen
Befestigungsposition in dem Gehäuse 40.
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Das
Ende des Schlittens 60 zur Aufnahme des Befestigungsendes 30 weist
erfindungsgemäß bevorzugt
einen hebelartigen Klappmechanismus auf, der durch hebelartige Konstruktionen 50, 52 gebildet
wird. Zu diesem Zweck ist die hohlzylindrische Wand des Schlittens 60 an
diesem Ende durch Schlitze in axialer Richtung in mindestens zwei Wandabschnitte 56 unterteilt.
Die Zahl der Wandabschnitte 56 kann je nach aufzunehmendem Befestigungselement 30 variieren,
so dass zwei bis acht Wandabschnitte 56 vorhanden sein
können.
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Die
Wandabschnitte 56 weisen jeweils erfindungsgemäß bevorzugt
mindestens zwei hebelartige Konstruktionen 50, 52 auf.
Die hebelartigen Konstruktionen 50, 52 wirken
beim Verschieben des Schlittens 60 von der Montage- in
die Befestigungsposition mit den inneren Wänden der Öffnung 44 des Gehäuses 40 zusammen,
indem sie daran angreifen und sich abstützen. Es ist daher gemäß verschiedener
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung bevorzugt, die Öffnung 44 mit unterschiedlichen
definierten Formen bereitzustellen, um die Einsetzlasten des das
Befestigungsende 30 enthaltenen Schlittens 60 zu
steuern. Diese Offnung 44 kann beispielsweise zylindrisch
oder konisch geformt sein. Dementsprechend kann der Schlitten 60 an
die Öffnungsform
angepasst sein, sofern es notwendig ist. Die hebelartigen Strukturen 50, 52 erstrecken
sich gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfänglich
um den hohlzylindri schen Schlitten 60 entlang der Wandabschnitte 56.
Es ist ebenfalls möglich,
die hebelartigen Konstruktionen 50, 52 nur in
Teilbereichen der Wandabschnitte 56 auszubilden. Im Weiteren
werden die hebelartigen Konstruktionen 50, 52 als
Hebel 50, 52 bezeichnet.
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Die
Wandabschnitte 56 weisen erfindungsgemäß bevorzugt jeweils mindestens
zwei Hebel 50, 52 auf In diesem Zusammenhang ist
es ebenfalls denkbar, dass die Hebel 50, 52 nur
an jedem zweiten Wandabschnitt 56 angeordnet sind, sofern
dies die Funktion des Verbindungselements nicht beeinträchtigt.
Der erste Hebel 50 verläuft
radial nach außen und
ist annähernd
senkrecht zur Längsachse
des Schlittens 60 ausgerichtet. Der erste Hebel 50 dient dazu,
den jeweiligen Wandabschnitt 56 durch das Abstützen an
der Innenwand des Gehäuses 40 in
der Befestigungsposition radial nach innen zu drücken, so dass eine formschlüssige und
eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen Befestigungsende 30 und Schlitten 60 gebildet
wird. Um das Versetzen der Wandabschnitte zu unterstützen, umfasst
jeder Wandabschnitt 56 eine Verjüngung 58. Der jeweilige Wandabschnitt 56 stützt sich
dabei an dem Befestigungsende 30 ab, so dass der erste
Hebel 50 zwischen innerer Wand des Gehäuses 40 und Befestigungsende 30 eingespannt
ist. Basierend auf der radial nach innen gerichteten Bewegung des Wandabschnittes 56 beim
Verschieben des Schlittens 60 von der Montageposition in
die Befestigungsposition ist der erste Hebel 50 nun geneigt
zur Schlittenachse ausgerichtet (siehe 2b).
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Schlitten 60 einen zweiten Hebel 52,
der axial versetzt von dem ersten Hebel 50 angeordnet ist.
Der zweite Hebel 52 erstreckt sich ebenfalls jedoch nicht
so weit wie der erste Hebel 50 radial nach außen. Durch
das Verschieben des Schlittens 60 in die Befestigungsposition
werden die Wandabschnitte 56 über die zweiten Hebel 52 radial nach
innen bewegt, in dem sie sich an den inneren Wänden der Öffnung 44 des Gehäuses 40 abstützen. In
der Befestigungsposition wird mit Hilfe der ersten 50 und
zweiten Hebel 52 gewährleistet,
das mögliche Kräfte über beide
Hebel 50, 52 abgeleitet werden. Des Weiteren erfolgt über die
Längenanpassung
der Hebel 50, 52 auch eine Anpassung des vom Schlitten 60 eingeschlossenen
Volumens an dem einen Ende an die Form des Befestigungsendes 30 des
ersten Bauteils 10.
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Der
hebelartige Klappmechanismus arbeitet daher erfindungsgemäß bevorzugt
zweistufig über die
ersten 50 und zweiten Hebel 52, die an den Wandabschnitten 56 angeordnet
sind. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls denkbar, auch einen drei-
oder mehrstufigen Mechanismus umzusetzen, sofern dies zur Steigerung
der Stabilität
des Verbindungselements beiträgt.
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Durch
die Anordnung des ersten 50 und zweiten Hebels 52 ist
es ebenfalls möglich,
kugel- oder eiförmige
Befestigungsenden 30 unterschiedlicher Größe und Form
in dem Schlitten 60 aufzunehmen. Die innere Form des Schlittens 60 ist
an das Befestigungsende 30 angepasst, um eine verlässliche
Verbindung zu garantieren. Basierend auf der federnden Abstützung des
ersten Hebels 50 an der inneren Wand des Gehäuses 40 werden
die mit der Form- und Größenvariation
des Schlittens 60 und des Befestigungsendes 30 verbundenen
Toleranzen ausgeglichen. Daher ist es ebenfalls möglich, auch andere
Formen von Befestigungsenden 30 aufzunehmen und ausreichend
im Schlitten 60 zu befestigen, so lange sie einander entsprechen.
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Weiterhin
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung durch die oben beschriebene hebelartige Konstruktion 50, 52 eine
Sicherheitsauslösung
des Befestigungsendes 30 aus dem Schlitten 56 im
Falle einer mechanischen Überbelastung
gewährleistet. Sollte
das Verbindungselement übermäßig auf
Zug beansprucht werden, wird das Befestigungsende 30 gegen
die Druckkraft der Hebel 50, 52 aus dem Schlitten 60 gelöst. Die
Höhe der
notwendigen mechanischen Überlast
zur Sicherheitsauslösung
wird durch die Konfiguration der Hebel 50, 52 und
durch das Material des Schlittens 60 festgelegt. Die Hebel 50, 52 wirken
daher als Sicherheitsfeder, die bei Überschreiten eines einstellbaren
mechanischen Lastwerts nachgibt und auf diese Weise die Verbindung
löst.
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Des
Weiteren liefert die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
ein Verbindungselement zum lösbaren Verbinden
von einem Pedal 20 und einem Stellglied 10, insbesondere
in Kraftfahrzeugen (siehe 3). Die
Bedeutung eines solchen Verbindungselements folgt aus der Herstellung
von Kraftfahrzeugen aus einzelnen Modulen. So stellt z.B. das in 3 dargestellte
Brems- und Kupplungspedal ein Pedal-Modul dar, das durch einen speziellen
Zulieferer dem Automobilhersteller geliefert wird. Um z.B. das Bremspedal 20 mit
dem Bremssystem über
ein Stellglied 10 zu verbinden, wird das Pedal mit einem
erfindungsgemäßen lösbaren Verbindungselement 40, 60 gemäß der weiterhin
bevorzugten Ausführungsform
geliefert. Über
das Verbindungselement 40, 60 wird das Bremssystem über das
Stellglied 10 mit dem Pedal 20 verbunden, wobei
diese Verbindung beispielsweise im Fall eines Defekts oder einer
Reparatur einfach gelöst
werden kann. Gleiches gilt für
die Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungselements
auf das Kupplungspedal.
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Das
erfindungsgemäß bevorzugte
Verbindungselement 40, 60 zum Verbinden eines
Pedals 20 und eines Stellglieds 10 setzt sich
aus einem Schlitten 60 und einem einteiligen Anschlussmittel 40 zusammen,
das durch ein Gehäuse 40 gebildet
wird. Das Gehäuse 40 ist
mit dem Pedal 20 fest verbunden und der Schlitten 60 ist
mit dem Stellglied 10 verbunden.
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Die
lösbare
Verbindung zwischen Pedal 20 und Stellglied 10 wird
durch den Schlitten 60 realisiert, der mit dem Gehäuse 40 zusammenwirkt.
Es ist aber auch möglich,
das Gehäuse 40 direkt
in dem Pedal 20 auszubilden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist der Schlitten 60 hohlzylinderförmig ausgebildet,
wobei an seinem einen Ende die Wand in mindestens zwei hebelartig
federnde Abschnitte 62 unterbrochen ist. Entsprechend 2a weisen die Wandabschnitte 62 an
ihrer radialen Außenwand
schnapphakenähnliche
Vorsprünge 66 auf,
die als Einrastmittel 66 in dem Gehäuse 40 dienen. Die
schnapphakenähnlichen
Vorsprünge 66 können in
ihrer Form variieren, sofern sie funktionell mit der zusammenwirkenden
Wand des Gehäuses 40 eine
formschlüssige
Verbindung bilden, die Gehäuse 40 und
Schlitten 60 lösbar
verbindet.
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Durch
die Fortsetzung des Wandabschnitts 62 über den schnapphakenähnlichen
Vorsprung 66 hinaus in axialer Richtung des hohlzylindrisch
ausgebildeten Schlittens 60 werden Ausrastmittel 64 gebildet.
Die Ausrastmittel 64 stellen federnde Hebel dar, mit denen
die Schnapphaken 66 aus ihrer Einrastposition gelöst werden
können.
In Abhängigkeit
von dem Material, aus dem der Schlitten 60 hergestellt ist,
muss ein Werkzeug zur Betätigung
der Ausrastmittel 64 verwendet werden oder kann dies auch
per Hand ausgeführt
werden.
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Das
Gehäuse 40 weist
an einer Seite eine Öffnung 44 zur
Aufnahme des Schlittens 60 auf. Erfindungsgemäß bevorzugt
ist die Öffnung 44 nur
so tief, dass sie den Schlitten 60 vollständig aufnehmen kann.
An der der Öffnung 44 gegenüberliegenden Seite
des Gehäuses 40 sind
mindestens zwei Öffnungen 46 zur
Aufnahme der Wandabschnitte 62 des Schlittens 60 ausgebildet.
An den scharfkantig ausgebildeten radialen Außenkanten der Öffnungen 46 werden
die Einrastmittel 66 des Schlittens 60 verriegelt.
Die Ausrastmittel 64 ragen erfindungsgemäß bevorzugt über das
Gehäuse 40 und,
wenn erforderlich, über
den entsprechenden Teil des Pedals 20 hinaus, so dass sie
durch ein Werkzeug oder per Hand erfasst und betätigt werden können.
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Durch
die oben beschriebene Ausbildung des Gehäuses 40 und des Schlittens 60 wird
eine Verbindung zwischen Pedal 20 und Stellglied 10 realisiert,
die nur über
die Betätigung
der Ausrastmittel 64 wieder gelöst werden kann. Zur Befestigung
des Gehäuses 40 im
Pedal 20 weist das Gehäuse 40 geeignete
Befestigungsmittel 41 auf.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung werden die Komponenten des Verbindungselements
und das Pedal gemäß Patentanspruch
1 aus steifen Kunststoffen, wie z. B. Polyamid, hergestellt. Es
ist aber ebenfalls möglich, die
einzelnen Komponenten aus anderen Materialien herzustellen und dadurch
die Funktion eines Verbindungselements zu realisieren.
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- 10
- erstes
Bauteil, Stellglied
- 20
- zweites
Bauteil, Pedal
- 30
- Befestigungsende
- 40
- Gehäuse, Anschlussmittel
- 41
- Befestigungsmittel
- 44
- Öffnung zur
Aufnahme des Schlittens
- 45
- Aussparung
- 46
- Öffnung zur
Aufnahme der Wandabschnitte des Schlittens
- 50
- erster
Hebel
- 52
- zweiter
Hebel
- 56
- Wandabschnitte
des Schlittens 60
- 58
- Verjüngung
- 60
- Schlitten
- 62
- Wandabschnitte
des Schlittens
- 64
- Ausrastmittel
des Schlittens
- 66
- Einrastmittel
des Schlittens
- 68
- schnapphakenähnlicher
Vorsprung im Schlitten
- α
- Raumwinkel