EP1668262A1 - Kugelschale - Google Patents

Kugelschale

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Publication number
EP1668262A1
EP1668262A1 EP04790076A EP04790076A EP1668262A1 EP 1668262 A1 EP1668262 A1 EP 1668262A1 EP 04790076 A EP04790076 A EP 04790076A EP 04790076 A EP04790076 A EP 04790076A EP 1668262 A1 EP1668262 A1 EP 1668262A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ball
spherical shell
elastically deformable
spherical
shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04790076A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Otto Bosse
Markus GÜTZLAFF
Manfred JÜRGENS
Wolfgang Sievers
Thomas Ulbrich
Mareike Wendt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1668262A1 publication Critical patent/EP1668262A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04—Pivotal connections
    • F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • F16C11/0619—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part
    • F16C11/0623—Construction or details of the socket member
    • F16C11/0628—Construction or details of the socket member with linings
    • F16C11/0633—Construction or details of the socket member with linings the linings being made of plastics
    • F16C11/0638—Construction or details of the socket member with linings the linings being made of plastics characterised by geometrical details
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/32—Articulated members
    • Y10T403/32606—Pivoted
    • Y10T403/32631—Universal ball and socket
    • Y10T403/32713—Elastomerically biased or backed components

Definitions

  • the invention relates to a spherical shell for receiving a ball and a rotatably mounted connection arrangement for connecting two components in a vehicle.
  • Rotating connection arrangements for connecting vehicle components or ball joints can perform various functions in motor vehicles.
  • the one component to be connected has a ball at one end
  • the other component to be connected has a spherical shell or a ball cage at one end.
  • the ball is received in the ball socket or ball cage. This arrangement enables the two components to be pivotable relative to one another about a common pivot point which is arranged in the ball joint.
  • One-piece spherical shells made of soft material do not have the rigidity necessary for certain applications.
  • One-piece ball shells made of hard and brittle plastic have the required rigidity, but have the disadvantage that they can break when they are mounted on the ball when they are bent open. Because of this, the band thickness and the wrapping of the ball shell around the ball are restricted. The fact that a forced deformation should be possible when inserting the ball into the spherical shell affects the shape of the spherical shells.
  • the German patent application DE 42 11 897 AI describes a ball joint for parts of a steering or wheel suspension of motor vehicles.
  • This ball joint has a bearing shell which receives a ball head of a joint pin, is made of plastic and is radially flexible. This is enclosed with its outer circumference in a recess of an articulated housing and is placed with a cylindrical part of its circumferential surfaces on a cylindrical wall section.
  • the bearing shell encloses the ball head with a securing element inserted into the housing recess and the bearing shell with preload in this securing element.
  • the bearing shell is penetrated by a slot running transversely to the circumferential direction. An insertion of the ball into the bearing shell is favored by this training.
  • the aim of the invention is to improve the design of a spherical shell.
  • the spherical shell according to the invention for receiving a sphere has at least one area which consists of an elastically deformable material or which has an elastically deformable geometry. This ensures that the spherical shell does not break when it is bent by an insertion of the ball and then returns to its original position. A simple assembly of a ball joint consisting of a spherical shell and a ball is thus possible. In addition, the ball is securely received in the spherical shell according to the invention.
  • the spherical shell is preferably designed such that it covers a spherical section of the sphere delimited by at least one circle. It is also possible that the spherical shell is designed so that it is one by two to each other Circles arranged in parallel and delimiting a spherical section of the sphere designed as a spherical layer. It is envisaged that the spherical shell encompasses an equator of the ball.
  • the ball section can be designed such that it encompasses the ball except for a recess on one pole of the ball.
  • the spherical layer is designed such that it encompasses the sphere except for two recesses on opposite poles of the sphere.
  • the spherical shell designed as a spherical layer provides a covering of the sphere in an area up to several degrees above the equator as well as in an area up to several degrees below the equator of the sphere.
  • the spherical shell has at least one gap.
  • the at least one gap is oriented perpendicular to the at least one circle, in particular to the two circles, of the spherical shell designed as a spherical layer.
  • Such a recess arranged on the spherical shell allows the spherical shell to widen when the ball is assembled.
  • the elastically deformable area is designed as an elongated section which is arranged diagonally to the gap.
  • the spherical shell can be easily expanded during assembly.
  • the fact that the gap and the elastically formable region are arranged diagonally to one another enables a maximum opening of the spherical shell in a direction perpendicular to the gap.
  • the spherical shell can have two gaps which are arranged diagonally to one another along a circumference of the sphere.
  • This configuration of the spherical shell offers two possibilities for an advantageous arrangement of the elastically deformable area.
  • the elastically deformable area can be arranged between a gap. If the spherical shell is designed as a spherical layer with two diagonally arranged columns, this embodiment of the invention functionally corresponds to the variant of forming the spherical layer with a gap and an elastically deformable region arranged diagonally thereto as the elongated section.
  • the spherical shell is designed as a spherical section which is delimited by a circle, this spherical section can have a gap at which the elastically deformable region is arranged.
  • a one-piece spherical shell is provided with two components that are movable relative to one another over the elastically deformable region.
  • the spherical shell has two gaps, it also makes sense to arrange the elastically deformable region between a first point and a second point of the circle delimiting the spherical shell.
  • This also advantageously provides a coherent, one-piece spherical shell which has two components which are connected to one another in a relatively movable manner via the elastically deformable region and form a spherical shell.
  • the two components of the spherical shell which are connected to one another via the elastically deformable region, can consist of hard and brittle plastic.
  • the elastically deformable area can be thin-walled. This means that the elastically deformable area has a smaller wall thickness than the two components. Because of this configuration, the spherical shell can be deformed in a simple manner along the elastically deformable region such that the two other components forming the spherical shell can be moved relative to one another in a simple manner and also give the ball a secure hold within the spherical shell.
  • connection arrangement for connecting two parts in a vehicle
  • the first part as a connection element has a ball
  • the second part as connection element has the ball socket according to the invention for receiving the ball.
  • a connection arrangement or such a ball joint can be used in a variety of ways in the motor vehicle. Due to the advantageous configuration of the connection arrangement, assembly can be carried out without problems.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the spherical shell according to the invention.
  • Fig. 2 shows the spherical shell according to the invention in a first embodiment in a sectional view.
  • 3 to 5 show the insertion of a ball into a spherical shell according to the invention in accordance with the first embodiment.
  • FIG. 6 shows a spherical shell according to the invention in a second embodiment.
  • 7 shows a sectional view of the spherical shell according to the invention in a second embodiment.
  • the first embodiment of the spherical shell 1 according to the invention shown in FIGS. 1 to 5 from different perspectives and in different states has the following components: two partial shells 2a, 2b which are connected to one another via an elastically deformable region 6 such that the entire Ball shell 1 is formed in one piece, coherently.
  • the spherical shell 1 has a first gap 4a and a second gap 4b.
  • the first gap 4a separates the two partial shells 2a, 2b from one another.
  • the elastically deformable region 6 is arranged along the second gap 4b, via which the two partial shells 2a, 2b are connected to one another and thus together form the first embodiment of the spherical shell 1 according to the invention in one piece.
  • FIG. 2 shows the spherical shell 1 from FIG. 1 in a sectional view from a perspective according to the two arrows indicated in FIG. 1.
  • the partial shell 2b can be seen from this perspective.
  • the section goes through the two diagonally arranged columns 4a (left) and 4b (right).
  • the elastically deformable region 6 is arranged along the gap 4b shown on the right diagonally to the gap 4a shown on the left.
  • an equator line is shown in FIG. 2 to illustrate an equator 8 of the ball 10.
  • the partial shell 2b extends relative to that Equator 8 from a first angular range above equator 8 to a lower angular range below equator 8.
  • FIG 3 shows such a ball 10 before it is introduced into the ball shell 1 during assembly.
  • the spherical shell 1 and in particular the elastically deformable region 6 are in an unloaded state.
  • the ball 10 has partially penetrated into the receiving areas of the spherical shell 1 delimited by the partial shells 2a (right) and 2b (left) by pressure to overcome a mechanical resistance of the elastically deformable region 6.
  • the elastically deformable region 6 arranged along the gap 4b is stretched. This . can be recognized by the fact that the distance between the two partial shells 2a, 2b in FIG. 4 is greater than the distance in FIG. 3. Because of the elastically deformable area that connects the two partial shells 2a, 2b, these two partial shells 2a , 2b are moved relative to one another when the ball 10 is inserted into the ball shell 1.
  • FIG. 5 shows how the ball 10 is completely accommodated in the spherical shell 1.
  • the spherical shell 10 is covered within the area covered by the two partial shells 2a, 2b. Since the elastically deformable area springs back into its original shape after the ball 10 has been inserted into the ball shell, the ball 10 is securely received in the ball shell 1.
  • the sphere 10 With the spherical shell 1, the sphere 10 is covered or received in the region of a so-called spherical layer.
  • This spherical layer is delimited at the top by a circle 9a indicated by a circular line and at the bottom by a circle 9b indicated by a circular line.
  • These two circles 9a, 9b are arranged parallel to the equator 8 indicated by the equator line.
  • FIG. 6 to 9 show a spherical shell 11 in a further embodiment of the invention.
  • This spherical shell 11 is formed with two partial shells 12a, 12b which are connected to one another via an elastically deformable region 16.
  • the two partial shells 12a, 12b are separated by two gaps 14 which are arranged or oriented perpendicular to the elastically deformable region 16.
  • the elastically deformable area is arranged between two sections 30, 31 of a circle 29 interrupted by the gaps 14, which delimits the two partial shells 12a, 12b.
  • FIG. 7 shows the spherical shell 11 according to the sectional view indicated by the two arrows from FIG. 6.
  • the one-piece design of the spherical shell 11, the unit of the left partial shell 12a, the elastically deformable area 16 and the right partial shell 12b can be clearly seen.
  • the gap 14 is also shown.
  • the partial shells 12a, 12b and thus the entire spherical shell 11 extend from an area above an equator 18 indicated by an equator line to an area below that arranged by the equator line Equator 18.
  • the ball 11 received by the spherical shell 11 can be given a secure hold.
  • FIG. 8 shows, in accordance with FIG. 4, how a ball 20 is inserted into the ball shell 11. Due to a force with which the ball 20 is pressed downward, the two partial shells 12a, 12b are expanded with a scissor-like or clip-like manner with an expansion of the elastically deformable region 16. Such a relative movement of the partial shell 12a to the partial shell 12b when the ball 20 is received is made possible by the nature of the elastically deformable region 16. As a result, the gap 14 is widened from the bottom up.
  • FIG. 9 shows the ball 20 received in a spherical shell 11.
  • the elastically deformable region 16 snaps or springs back into an initial position. An original distance between the two partial shells 12a, 12b is thus restored.
  • the gap 14 also has its original width and the ball 20 is covered by the spherical shell 11 over a spherical layer.
  • This spherical layer is delimited at the top by a circle 19a arranged by a circular line and at the bottom by a circle 19b arranged by a circular line, both of which are arranged parallel to the equator 18.
  • the spherical shells 1, 11 according to the invention can have a greater wall thickness than known spherical shells and allow a further encompassing of the sphere 10, 20. This creates a wider range of applications with hard and brittle plastics. Furthermore, the wear resistance is increased at very high loads. In comparison to the cited prior art (DE 42 11 897 AI), axial and radial preload ratios are significantly improved, so that, for example, an anti-rotation lock can be dispensed with. With the invention, a comparative wise thicker, more wear-resistant spherical shell 1, 11 are provided.
  • the shaping and assembly problems which generally occur in known devices are eliminated by the elastically deformable region 6 arranged along the gap 4b in the spherical shell 1 according to the first embodiment.
  • only tensile forces occur along the elastically deformable area, which can be designed, for example, as a thin-walled gap 4b.
  • a spherical geometry which is provided by the area covered by the spherical shell 1, is not influenced by a forced deformation.
  • the elastically deformable region 16 of the spherical shell 11 can in this case, for example, be web-shaped and comprise a pole of the sphere 20 below the equator 18. It is also provided here that the web-like, thin-walled, elastically deformable region 16, in contrast to the rest of the spherical shell, in particular the two partial shells 12a, 12b, is easily deformable.

Landscapes

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Abstract

Die erfindungsgemäße Kugelschale (1) zur Aufnahme einer Kugel weist mindestens einen Bereich (6) auf, der aus einem elastisch verformbaren Material besteht oder eine elastisch verformbare Geometrie aufweist. Somit wird erreicht, dass die Kugelschale (1) bei einer Aufbiegung zum Einführen der Kugel (10) nicht bricht und anschließend in ihre Ursprungslage zurückfedert. Auf diese Weise ist zum einen eine einfache Montage eines aus einer Kugelschale (1) und einer Kugel (10) bestehenden Kugelgelenks möglich. Zudem findet die Kugel (10) in der erfindungsgemäßen Kugelschale (1) eine sichere Aufnahme.

Description

Kugelschale
Die Erfindung betrifft eine Kugelschale zur Aufnahme einer Kugel sowie eine drehbar gelagerte Verbindungsanordnung zur Verbindung zweier Komponenten in einem Fahrzeug.
Drehbar gelagerte Verbindungsanordnungen zur Verbindung von Fahrzeugkomponenten oder Kugelgelenke können in Kraftfahrzeugen verschiedene Funktionen übernehmen. Hierbei weist die eine zu verbindende Komponente an einem Ende eine Kugel auf, die andere zu verbindende Komponente weist an einem Ende eine Kugelschale oder einen Kugelkäfig auf. Zur Bereitstellung der Verbindung zwischen den beiden Komponenten ist die Kugel in der Kugelschale oder dem Kugelkäfig aufgenommen. Durch diese Anordnung wird ermöglicht, dass die beiden Komponenten um einen gemeinsamen Schwenkpunkt, der in dem Kugelgelenk angeordnet ist, relativ zueinander schwenkbar sind.
Bekannte einteilige Kugelschalen aus weichem Material weisen nicht die für bestimmte Anwendungen notwendige Steifigkeit auf. Einteilig ausgebildete Kugelschalen aus hartem und sprödem Kunststoff weisen die geforderte Steifigkeit auf, besitzen jedoch den Nachteil, dass sie bei einer Montage auf die Kugel beim Aufbiegen zerbrechen können. Aufgrund dessen sind die Bandstärke sowie die Umschlingung der Kugelschale um die Kugel eingeschränkt. Die Tatsache, dass beim Einfügen der Kugel in die Kugelschale eine Zwangsverformung möglich sein soll, beeinträchtigt die Kugelschalen in ihrer Form.
BESTÄTH3UNGSKOPIE In der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 11 897 AI wird ein Kugelgelenk für Teile einer Lenkung oder Radaufhängung von Kraftfahrzeugen beschrieben. Dieses Kugelgelenk weist eine einen Kugelkopf eines Gelenkzapfens aufnehmende, aus Kunststoff gefertigte und radial nachgiebige Lagerschale auf. Diese ist mit ihrem Außenumfang in einer Ausnehmung eines Gelenkgehäuses gefasst und dabei mit einem zylindrischen Teil ihrer Umfangsflachen an einem zylindrischen Wandabschnitt angelegt. Die Lagerschale umschließt den Kugelkopf mit einem in die Gehäuseausnehmung eingesetzten, die Lagerschale mit Vorspannung in dieser sichernden Sicherungsglied. Dabei ist die Lagerschale von einem quer zu der Umfangsric tung verlaufenden Schlitz durchsetzt. Ein Einsetzen der Kugel in die Lagerschale wird durch diese Ausbildung begünstigt .
Ziel der Erfindung ist es, eine Kugelschale in ihrer Ausgestaltung zu verbessern.
Hierzu wird eine Kugelschale mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine drehbar gelagerte Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 vorgestellt.
Die erfindungsgemäße Kugelschale zur Aufnahme einer Kugel weist mindestens einen Bereich auf, der aus einem elastisch verformbaren Material besteht oder der eine elastisch verformbare Geometrie aufweist. Somit wird erreicht, dass die Kugelschale bei einer Aufbiegung durch eine Einführung der Kugel nicht bricht und anschließend in ihre Ursprungslage zurückgelangt. Somit ist eine einfache Montage eines aus einer Kugelschale und einer Kugel bestehenden Kugelgelenks möglich. Zudem findet die Kugel in der erfindungsgemäßen Kugelschale eine sichere Aufnahme.
Die Kugelschale ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einen durch mindestens einen Kreis begrenzten Kugelabschnitt der Kugel abdeckt. Es ist ebenso möglich, dass die Kugelschale so ausgebildet ist, dass sie einen durch zwei zueinander parallel angeordnete Kreise begrenzten, als Kugelschicht ausgebildeten Kugelabschnitt der Kugel abdeckt. Dabei ist jeweils vorgesehen, dass die Kugelschale einen Äquator der Kugel umgreift . Der Kugelabschnitt kann dabei so ausgebildet sein, dass er die Kugel bis auf eine Ausnehmung an einem Pol der Kugel umfasst. Die Kugelschicht ist dabei so ausgebildet, dass sie die Kugel bis auf zwei Ausnehmungen an gegenüberliegenden Polen der Kugel umfasst. Dabei stellt die als Kugelschicht ausgebildete Kugelschale eine Abdeckung der Kugel in einem Bereich bis zu mehreren Graden oberhalb des Äquators als auch in einem Bereich bis zu mehreren Graden unterhalb des Äquators der Kugel bereit .
Es kann vorgesehen sein, dass die Kugelschale mindestens einen Spalt aufweist. Dabei ist der mindestens eine Spalt senkrecht zu dem mindestens einen Kreis, insbesondere zu den zwei Kreisen, der als Kugelschicht ausgebildeten Kugelschale orientiert. Durch eine derartige an der Kugelschale angeordnete Ausnehmung wird eine Aufweitung der Kugelschale bei der Montage der Kugel ermöglicht.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der elastisch verformbare Bereich als länglicher Abschnitt ausgebildet, der diagonal zu dem Spalt angeordnet ist. Somit lässt sich die Kugelschale bei der Montage in einfacher Weise aufweiten. Dadurch, dass der Spalt sowie der elastisch formbare Bereich diagonal zueinander angeordnet sind, ist eine maximale Öffnung der Kugelschale in einer Richtung senkrecht zu dem Spalt möglich.
Alternativ hierzu kann die Kugelschale zwei Spalte aufweisen, die entlang eines Umfangs der Kugel diagonal zueinander angeordnet sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Kugelschale bieten sich für eine vorteilhafte Anordnung des elastisch verformbaren Bereichs zwei Möglichkeiten. Der elastisch verformbare Bereich kann zwischen einem Spalt angeordnet sein. Ist die Kugelschale als Kugelschicht mit zwei diagonal zueinander angeordneten Spalten ausgebildet, so entspricht diese Ausgestaltung der Erfindung funktioneil der Variante, die KugelSchicht mit einem Spalt und einem dazu diagonal angeordneten elastisch verformbaren Bereich als den länglichen Abschnitt auszubilden. Ist die Kugelschale jedoch als Kugelabschnitt ausgebildet, die durch einen Kreis begrenzt ist, kann dieser Kugelabschnitt einen Spalt aufweisen, an dem der elastisch verformbare Bereich angeordnet ist. Somit wird jeweils eine einstückig ausgebildete Kugelschale mit zwei über den elastisch verformbaren Bereich relativ zueinander beweglichen Komponenten bereitgestellt.
Weist die Kugelschale zwei Spalte auf, so bietet sich ebenfalls an, den elastisch verformbaren Bereich zwischen einem ersten Punkt und einem zweiten Punkt des die Kugelschale begrenzenden Kreises anzuordnen. Auch somit wird vorteilhafterweise eine zusammenhängende, einstücktige Kugelschale bereitgestellt, die zwei Komponenten aufweist, die über den elastisch verformbaren Bereich relativ beweglich zueinander verbunden sind und eine Kugelschale ausbilden.
Die zwei Komponenten der Kugelschale, die über den elastisch verformbaren Bereich miteinander verbunden sind, können aus hartem und sprödem Kunststoff bestehen. Der elastisch verformbare Bereich kann dünnwandig ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass der elastisch verformbare Bereich eine geringere Wandstärke hat als die zwei Komponenten. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist die Kugelschale entlang des elastisch verformbaren Bereichs in einfacher Weise so verformbar, dass die beiden anderen, die Kugelschale ausbildenden Komponenten in einfacher Weise relativ zueinander bewegbar sind und zudem der Kugel innerhalb der Kugelschale einen sicheren Halt verleihen. Bei der erfindungsgemäßen drehbar gelagerten Verbindungsan- ordnung zum Verbinden zweier Teile in einem Fahrzeug weist das erste Teil als Verbindungselement eine Kugel und das zweite Teil als Verbindungselement die erfindungsgemäße Kugelschale zur Aufnahme der Kugel auf. Eine derartige Verbindungsanordnung bzw. ein derartiges Kugelgelenk ist im Kraftfahrzeug vielseitig einsetzbar. Aufgrund der vorteilhaften Ausgestaltung der Verbindungsanordnung ist eine Montage problemlos durchführbar.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kugelschale .
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Kugelschale in erster Ausgestaltung in Schnittansicht.
Fig. 3 bis 5 zeigen das Einfügen einer Kugel in eine erfindungsgemäße Kugelschale gemäß der ersten Ausgestaltung.
Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Kugelschale in einer zweiten Ausgestaltung. Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kugel- schale in zweiter Ausgestaltung.
Fig. 8 und 9 zeigen das Einfügen einer Kugel in eine Kugel- schale gemäß der zweiten Ausgestaltung.
Die Fig. werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile.
Die in den Fig. 1 bis 5 aus unterschiedlichen Perspektiven und in unterschiedlichen Zuständen dargestellte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kugelschale 1 weist folgende Komponenten auf: Zwei Teilschalen 2a, 2b, die über einen e- lastisch verformbaren Bereich 6 miteinander so verbunden sind, dass die gesamte Kugelschale 1 einstückig, zusammenhängend ausgebildet ist. Zudem weist die Kugelschale 1 einen ersten Spalt 4a sowie einen zweiten Spalt 4b auf. Der erste Spalt 4a trennt die beiden Teilschalen 2a, 2b voneinander. Entlang des zweiten Spaltes 4b ist der elastisch verformbare Bereich 6 angeordnet, über den die beiden Teilschalen 2a, 2b miteinander verbunden sind und somit gemeinsam, einstückig die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kugelschale 1 bilden.
Fig. 2 zeigt die Kugelschale 1 aus der Fig. 1 in Schnittansicht aus einer Perspektive gemäß der beiden in Fig. 1 angedeuteten Pfeile. Aus dieser Perspektive ist die Teilschale 2b erkennbar. Der Schnitt geht durch die beiden diagonal zueinander angeordneten Spalte 4a (links) und 4b (rechts) . Der e- lastisch verformbare Bereich 6 ist entlang des rechts abgebildeten Spalts 4b diagonal zu dem links abgebildeten Spalt 4a angeordnet. Des weiteren ist in der Fig. 2 eine Äquatorlinie zur Veranschaulichung eines Äquators 8 der Kugel 10 eingezeichnet. Die Teilschale 2b erstreckt sich relativ zu dem Äquator 8 von einem ersten Winkelbereich oberhalb des Äquators 8 bis zu einem unteren Winkelbereich unterhalb des Äquators 8. Entsprechendes gilt für die Teilschale 2a. Somit ist sichergestellt, dass eine durch die Kugelschale 1 aufzunehmende Kugel weitreichend abgedeckt bzw. umgriffen wird, so dass die Kugel in der Kugelschale sicher aufgenommen ist.
Fig. 3 zeigt eine derartige Kugel 10 bevor sie bei einer Montage in die Kugelschale 1 eingebracht wird. Hierbei befindet sich die Kugelschale 1 und insbesondere der elastisch verformbare Bereich 6 in einem unbeaufschlagten Zustand.
Wie Fig. 4 zeigt, ist die Kugel 10 durch Druck zur Überwindung eines mechanischen Widerstandes des elastisch verformbaren Bereichs 6 teilweise in die durch die Teilschalen 2a (rechts) und 2b (links) begrenzten Aufnahmebereiche der Kugelschale 1 eingedrungen. Hierbei wird der entlang des Spalts 4b angeordnete elastisch verformbare Bereich 6 gedehnt . Dies .ist daran erkennbar, dass der Abstand der beiden Teilschalen 2a, 2b in der Fig. 4 größer ist als der Abstand in der Fig. 3. Aufgrund des elastisch verformbaren Bereichs, der die beiden Teilschalen 2a, 2b miteinander verbindet, können diese beiden Teilschalen 2a, 2b beim Einsetzen der Kugel 10 in die Kugelschale 1 relativ zueinander bewegt werden.
Hierzu zeigt Fig. 5, wie die Kugel 10 in der Kugelschale 1 vollständig aufgenommen ist. Die Kugelschale 10 wird innerhalb des durch die beiden Teilschalen 2a, 2b abgedeckten Bereichs abgedeckt. Da der elastisch verformbare Bereich nach erfolgtem Einsetzen der Kugel 10 in die Kugelschale in seine ursprüngliche Form zurückfedert, findet die Kugel 10 in der Kugelschale 1 eine sichere Aufnahme. Mit der Kugelschale 1 wird die Kugel 10 im Bereich einer sogenannten Kugelschicht abgedeckt bzw. aufgenommen. Diese Kugelschicht ist oben durch einen durch eine Kreislinie angedeuteten Kreis 9a und unten durch einen durch eine Kreislinie angedeuteten Kreis 9b begrenzt. Diese beiden Kreise 9a, 9b sind parallel zu dem durch die Äquatorlinie angedeuteten Ä- quator 8 angeordnet .
Die Fig. 6 bis 9 zeigen in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Kugelschale 11. Diese Kugelschale 11 ist mit zwei Teilschalen 12a, 12b ausgebildet, die über einen elastisch verformbaren Bereich 16 miteinander verbunden sind. Die beiden Teilschalen 12a, 12b sind durch zwei Spalte 14, die senkrecht zu dem elastisch verformbaren Bereich 16 angeordnet bzw. orientiert sind, getrennt. Dabei ist der elastisch verformbare Bereich zwischen zwei Abschnitten 30, 31 eines durch die Spalte 14 unterbrochenen Kreises 29 angeordnet, der die beiden Teilschalen 12a, 12b begrenzt.
Fig. 7 zeigt die Kugelschale 11 gemäß der durch die beiden Pfeile aus Fig. 6 angedeuteten Schnittansicht. In dieser Darstellung ist die einstückige Ausbildung der Kugelschale 11, die Einheit der linken Teilschale 12a, des elastisch verformbaren Bereichs 16 sowie der rechten Teilschale 12b deutlich zu erkennen. Des weiteren ist der Spalt 14 wiedergegeben. Wie bei dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der ersten Kugelschale 1 erstrecken sich die Teilschalen 12a, 12b und somit die gesamte Kugelschale 11 von einem Bereich oberhalb eines durch eine Äquatorlinie angedeuteten Äquators 18 bis zu einem Bereich unterhalb des durch die Äquatorlinie angeordneten Äquators 18. Somit kann der durch die Kugelschale 11 aufgenommenen Kugel 11 ein sicherer Halt verliehen werden. Fig. 8 zeigt entsprechend der Fig. 4, wie das Einsetzen einer Kugel 20 in die Kugelschale 11 erfolgt. Aufgrund einer Kraft mit der die Kugel 20 nach unten gedrückt wird, werden die beiden Teilschalen 12a, 12b mit einer Dehnung des elastisch verformbaren Bereichs 16 scheren- bzw. klammerartig auseinandergeklappt. Eine derartige Relativbewegung der Teilschale 12a zu der Teilschale 12b bei der Aufnahme der Kugel 20 wird durch die Beschaffenheit des elastisch verformbaren Bereichs 16 ermöglicht. Dadurch wird der Spalt 14 von unten nach oben aufgeweitet .
Fig. 9 zeigt die in einer Kugelschale 11 aufgenommene Kugel 20. Nach erfolgtem Einsetzen der Kugel 20 schnappt bzw. federt der elastisch verformbare Bereich 16 in eine Ausgangslage zurück. Somit ist ein ursprünglicher Abstand zwischen den beiden Teilschalen 12a, 12b wiederhergestellt. Auch der Spalt 14 besitzt seine ursprüngliche Breite und die Kugel 20 wird durch die Kugelschale 11 über einer Kugelschicht abgedeckt. Diese Kugelschicht ist oben durch einen durch eine Kreislinie angeordneten Kreis 19a und unten durch einen durch eine Kreislinie angeordneten Kreis 19b begrenzt, die beide parallel zu dem Äquator 18 angeordnet sind.
Die erfindungsgemäßen Kugelschalen 1, 11 können im Vergleich zu bekannten Kugelschalen eine größere Wandstärke haben und eine weitere Umgreifung der Kugel 10, 20 zulassen. Dadurch entsteht eine höhere Einsatzbreite mit harten und spröden Kunststoffen. Des weiteren wird die Verschleißfestigkeit bei sehr hohen Lasten erhöht. Im Vergleich zu dem zitierten Stand der Technik (DE 42 11 897 AI) werden axiale und radiale Vorspannverhältnisse wesentlich verbessert, so dass bspw. auf eine Verdrehsicherung verzichtet werden kann. Mit der Erfindung kann bei gleichen Einbauverhältnissen eine Vergleichs- weise dickere, verschleißfestere Kugelschale 1, 11 bereitgestellt werden.
Die bei bekannten Vorrichtungen in der Regel auftretenden Ausformungs- und Montageprobleme werden durch den entlang des Spaltes 4b angeordneten elastisch verformbaren Bereich 6 bei der Kugelschale 1 gemäß der ersten Ausführungsform beseitigt. Im Gegensatz zu anderen Entformungslösungen treten entlang des elastisch verformbaren Bereichs, der bspw. als dünnwandiger Spalt 4b ausgebildet sein kann, nur Zugkräfte auf. Des weiteren ergibt sich vorteilhafterweise, dass eine Kugelgeometrie, die durch den von der Kugelschale 1 abgedeckten Bereich bereitgestellt wird, nicht durch eine Zwangsverformung beeinflusst wird.
Bei der durch die Kugelschale 11 verkörperte zweite Ausführungsform der Erfindung werden aufgrund des elastisch verformbaren Bereichs 16, der in einem unteren Bereich der Kugelschale 11 angeordnet ist, auftretende Ausform- und Montageprobleme beseitigt. Der elastisch verformbare Bereich 16 der Kugelschale 11 kann hierbei bspw. stegartig ausgebildet sein und einen Pol der Kugel 20 unterhalb des Äquators 18 umfassen. Auch hier ist vorgesehen, dass der stegartig ausgebildete dünnwandige, elastisch verformbare Bereich 16 im Gegensatz zu der restlichen Kugelschale, insbesondere den beiden Teilschalen 12a, 12b, leicht verformbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Kugelschale zur Aufnahme einer Kugel (10, 20), die mindestens einen elastisch verformbaren Bereich (6, 16) aufweist .
2. Kugelschale nach Anspruch 1, dass der elastisch verformbare Bereich (6, 16) aus einem elastisch verformbaren Material besteht .
3. Kugelschale nach Anspruch 1, dass der elastisch verformbare Bereich aus einer elastisch verformbaren Geometrie besteht
4. Kugelschale nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die so ausgebildet ist, dass sie einen durch mindestens einen Kreis (9, 19) begrenzten Kugelabschnitt der aufzunehmenden Kugel (10, 20) abdeckt.
5. Kugelschale nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die so ausgebildet ist, dass sie einen durch zwei zueinander parallel angeordnete Kreise (9, 19) begrenzten, als Kugelschicht ausgebildeten Kugelabschnitt der aufzunehmenden Kugel (10, 20) abdeckt.
6. Kugelschale nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die mindestens einen Spalt (4, 14) aufweist.
7. Kugelschale nach Anspruch 6, bei der der mindestens eine Spalt (4, 14) senkrecht zu dem mindestens einen Kreis (9, 19, 29) orientiert ist.
8. Kugelschale nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei der der elastisch verformbare Bereich (6, 16) als länglicher Abschnitt ausgebildet ist, der diagonal zu dem Spalt (4, 14) angeordnet ist.
9. Kugelschale nach Anspruch 6 oder 7, bei der zwei Spalte (4, 14) entlang eines Umfangs der Kugel (10, 20) diagonal zueinander angeordnet sind.
10. Kugelschale nach Anspruch 9, bei der der elastisch verformbare Bereich (6, 16) in einem der zwei Spalte (4, 14) angeordnet ist .
11. Kugelschale nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der der elastisch verformbare Bereich (6, 16) zwischen einem ersten Abschnitt (30) und einem zweiten Abschnitt (31) des die Kugelschale begrenzenden Kreises (9, 19, 29) angeordnet ist.
12. Kugelschale nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der elastisch verformbare Bereich (6, 16) dünnwandig ausgebildet ist.
13. Drehbar gelagerte Verbindungsanordnung zur Verbindung eines ersten mit einem zweiten Teil in einem Fahrzeug, bei der das erste Teil als Verbindungselement eine Kugel (10, 20) und das andere Teil als Verbindungselement eine Kugelschale (1, 11) zur Aufnahme der Kugel (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
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