GELENKIGE VERBINDUNGSEINRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung mit zwei relativ zueinander bewegbaren Funktionsteilen, bei der das eine Funktionsteil einen Aufnahmekörper aufweist, der einen Aufnahmeraum bildet, in dem das andere Funktionsteil bewegbar aufnehmbar ist, wobei für die Übertragung von wirkenden Lastkräften dieses in einer Wirkposition an mindestens einer Übertragungsfläche des Aufnahmeraums anliegt und am Aufnahmekörper ein Anschlussteil angebracht ist.
Verbindungseinrichtungen dieser Art, über die Bauteile derart miteinander kuppelbar sind, dass zwischen diesen eine Kraftübertragung möglich ist und die Bauteile sich in gewünschte relative Positionen einstellen können, die unterschiedlichen Wirkungslinien der angreifenden Kräfte entsprechen, sind Stand der Technik und kommen in unterschiedlichen Bauformen auf verschiedenen Gebieten zum Einsatz. Aus der Vielzahl möglicher Anwendun- gen offenbart beispielsweise das Dokument DE 198 33 030 A1 eine Verbindungseinrichtung dieser Art für die Verbindung einer Gasfederstange mit einem bewegbaren Bauteil eines Fahrzeugs. Das Dokument DE 10 2009 050 139 A1 offenbart beispielsweise den Einsatz bei einem Lasthebesystem, bei dem ein Anschlagmittel, das mit einer Last verbunden ist, über die Ver- bindungseinrichtung mit einem Lasthebemittel, beispielsweise einem Zugmittel eines Krans, verbindbar ist. Weitere vorteilhafte Einsatzgebiete für derartige Verbindungseinrichtungen betreffen Abspanneinrichtungen für
Seilkonstruktionen, bei denen ein Tragseil oder Spannseil über die betreffende Verbindungseinrichtung mit einer Tragstruktur verbindbar ist, wobei sich je nach Geometrie der Seilkonstruktion unterschiedliche Wirkungslinien der zu übertragenden Zugkräfte relativ zur Tragstruktur ergeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungseinrichtung der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, die bei einfacher Bauweise besonders vielseitig einsetzbar ist. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Verbindungseinrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Eine wesentliche erfinderische Besonderheit besteht demgemäß darin, dass das zur Übertragung der Lastkräfte vorgesehene Anschlussstück mittels ei- ner eine Relativbewegung zum Aufnahmekörper ermöglichenden Lagerstelle am Anschlusskörper angelenkt ist. Dadurch lässt sich die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung auch in Fällen einsetzen, bei denen unterschiedliche Betriebsstellungen zwischen Aufnahmekörper und dem als Kraftübertragungselement dienenden Anschlussteil auftreten können.
In besonders vorteilhafter Weise kann bei einem Anschlussstück oder Anschlussteil in Form einer Anschlussstange diese an einer Lagerstelle drehbar gelagert sein. Die Verbindungseinrichtung ist dadurch auch problemlos bei Situationen einsetzbar, bei denen unterschiedliche Drehpositionen zwi- sehen Anschlussstange und Aufnahmekörper betriebsbedingt erforderlich sind.
Die zwischen den vereinigten Schalenteilen gebildete Lagerstelle kann in vorteilhafter Weise ein Axialkräfte zwischen Anschlussstange und Aufnah- mekörper übertragendes Drehlager aufweisen, wobei dieses durch ein Wälzlager gebildet sein kann.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann das am Aufnahmekörper für die Anschlussstange vorgesehene Drehlager ein Wälzlager, bevorzugt ein Axialwälzlager und/oder ein Radialwälzlager, aufweisen. Das Wälzlager kann ein Kegelrollenlager sein, bevorzugt ist es ein doppeltes Kegelrollenlager. Das doppelte Kegel rollenlager ist dann über einen Gewindeeinsatz im Aufnahmekörper fixiert.
Die Lagerstelle kann im oder am Aufnahmekörper ausgebildet sein. Ferner kann die Lagerstelle außerhalb des Aufnahmekörpers, vorzugsweise jedoch in dessen Bereich, beispielsweise im Übergangsbereich zwischen Aufnahmekörper und sich anschließender Anschlussstange, besonders bevorzugt an der Anschlussstange selbst, angeordnet sei. Das Anschlussteil kann in einer gestreckten Position koaxial zu dem anderen Funktionsteil sein.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann das eine Funktionsteil einen Gelenkkörper mit konvex ausgebildeten Oberflächenarealen aufweisen, die in der Wirkposition mit konkav ausgebildeten, die Übertragungsfläche bildenden Wandteilen des Aufnahmeraums zusammenwirken.
Bei derartigen Ausführungsbeispielen kann die Verbindungseinrichtung einen Kugelgelenkverbinder bilden, wobei der Gelenkkörper des einen Funk- tionsteils kugelartig geformt und über ein verjüngtes Halsteil mit einem in Funktionsposition außerhalb des Aufnahmeraums befindlichen Verbindungsteil verbunden ist, das an einer Tragstruktur anbringbar ist.
Um für den Gelenkkörper eine Beweglichkeit entsprechend mehrerer Freiheitsgrade relativ zum Aufnahmekörper zu ermöglichen, kann dieser eine Schlitzöffnung aufweisen, in der das Verbindungsteil des Gelenkkörpers
bewegbar ist, wobei die Schlitzöffnung bevorzugt derart ausgebildet ist, dass der Gelenkkörper zwischen einer gestreckten Position und einer dazu rechtwinklig geschwenkten Position bewegbar ist. Dadurch stehen für Kraftübertragungen von Schub- oder Zugkräften mannigfaltige Einstellmög- lichkeiten zur Verfügung, bis hin zu praktisch senkrechtem Schrägzug oder Schrägschub, insbesondere in Verbindung mit der Beweglichkeit der Anschlussstange, die beispielsweise drehbar an der Lagerstelle des Aufnahmekörpers gelagert ist. Der Aufnahmekörper kann bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen aus mindestens zwei miteinander verbindbaren Schalenteilen gebildet sein, die zwischen sich den Aufnahmeraum begrenzen.
Bei einer solchen Bauweise des Aufnahmekörpers kann der durch die ver- einigten Schalenteile gebildete Aufnahmeraum den kugelartigen Teil des Gelenkkörpers, unter Freilassung der Schlitzöffnung, vollständig umgeben, weil der kugelartige Teil in den Aufnahmeraum eingebaut werden kann, bevor die Schalenteile vereinigt werden. Daher muss die für die Beweglichkeit des Verbindungsteils des Gelenkkörpers im Aufnahmekörper vorgese- hene Schlitzöffnung nicht so geformt oder dimensioniert sein, dass ein Einbau durch die Schlitzöffnung hindurch möglich ist.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann der Aufnahmekörper, anstatt aus Schalenteilen zusammengesetzt zu sein, durch einen einteiligen Körper gebildet sein. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die Anordnung so getroffen sein, dass der Aufnahmeraum für den Einbau des einen Funktionsteils eine Zugangsöffnung aufweist, die derart geformt ist, dass sie den Durchtritt des Funktionsteils nur in einer gegenüber der Wirkposition versetzten Einbauposition ermöglicht, wobei in diesem Falle eine Verschiebe- einrichtung mit mindestens einem bewegbaren Verschiebeelement vorgesehen ist, mittels deren das im Aufnahmeraum befindliche Funktionsteil aus
der Einbauposition in Richtung auf die jeweilige Wirkposition zustellbar ist, die der Betriebsstellung entspricht, bei der ein Austritt des Funktionsteils, beispielsweise in Form des Kugelgelenkteils, aus der Öffnung verhindert ist. Hinsichtlich der Verschiebeeinrichtung kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass das Anschlussteil als Verschiebeelement der Verschiebeeinrichtung vorgesehen und an der Lagerstelle des Aufnahmekörpers in gewünschte Axialpositionen einstellbar ist. Dadurch kann die Verschiebeeinrichtung in eine Axialposition eingestellt werden, die der Montage- oder Einbaustellung entspricht, bei der der Gelenkkörper durch die Öffnung des Aufnahmekörpers bewegbar ist. In einer demgegenüber veränderten Axialposition kann der Gelenkkörper in Richtung auf die Wirkposition mittels der Verschiebeeinrichtung derart zugestellt sein, dass er zur Kraftübertragung mit der Übertragungsfläche des Aufnahmeraums zusammenwirkt und sich in dieser Wirkposition in einer Lage befindet, in der kein Austritt aus der Öffnung des Aufnahmeraums möglich ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispiels, wobei ein Schalenteil des Aufnahmekörpers in abgehobener Stellung dargestellt ist;
Fig. 3 und 4 eine Vorderansicht bzw. Seitenansicht des Ausführungsbeispiels, wobei ein zugehöriger Gelenkkörper jeweils in einer gestreckten Position gezeigt ist;
Fig. 5 einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie V - V von Fig. 3;
Fig. 6 einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie VI -VI von Fig. 4; Fig. 7 eine perspektivische Schrägansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einteiligem Aufnahmekörper;
Fig. 8 eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels von Fig. 7; Fig. 9 einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie IX - IX von Fig. 8;
Fig. 10 eine in Längsrichtung geschnittene, perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7 bis 9; Fig. 1 1 eine perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispiels von Fig. 7 bis 10, wobei der Gelenkkörper in einer Schrägstellung gezeigt ist, und
Fig. 12 einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie XII - XII von
Fig. 1 1 .
Die Fig. 1 bis 6 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung. Zur Bildung einer Art Kugelgelenkverbinder weist ein Aufnahmekörper 1 einen inneren Aufnahmeraum 3 auf, dessen Wand Übertragungsflächen 1 1 bilden.
Diese wirken zur Übertragung von Lastkräften, wie Druck- oder Zugkräften, mit konvex ausgebildeten Oberflächenteilen eines Gelenkkörpers 5 zusammen. Genauer gesagt, weist dieser einen Kugelkopf 7 auf, der, unter Freilassung einer Art Lagerspiel, das eine Bewegung des Kugelkopfs 7 im Aufnahmeraum 3 ermöglicht, im Aufnahmeraum 3 passend aufgenommen
ist. Der Gelenkkörper 5 ist über ein verjüngtes Halsteil 9 mit einem in der Funktionsposition außerhalb des Aufnahmeraums 3 befindlichen, radial erweiterten Bund 1 3 einstückig, der in einen Gewindebolzen 1 5 übergeht. Bei dem Beispiel von Fig. 1 bis 6 ist der Aufnahmekörper 1 jeweils zweiteilig aus Schalenteilen 1 7 und 19 aufgebaut, die miteinander verschraubbar sind. Die Schalenteile 1 7, 19 sind spiegelbildlich gleich ausgebildet und innenseitig derart gestaltet, dass der Aufnahmeraum 3 den Kugelkopf 7 des Gelenkkörpers 5 bei der eingebauten Wirkposition, unter Freilassung ledig- lieh einer Schlitzöffnung 21 , vollständig umgibt. Die Schlitzöffnung 21 ist derart dimensioniert, dass ein Austritt des Kugelkopfes 7 aus dem Aufnahmeraum 3 durch die Öffnung 21 nicht möglich ist. Die Schlitzöffnung 21 ermöglicht jedoch Schwenkbewegungen des Gelenkkörpers 5, wie sie in Fig. 1 zwischen einer gestreckten Position und rechtwinklig dazu ge- schwenkter Position dargestellt sind, wobei sich das verjüngte Halsteil 9 des Gelenkkörpers 5 innerhalb der Schlitzöffnung 21 bewegt. Für die Lastübertragung zwischen dem Gelenkkörper 5 und dem Aufnahmekörper 1 steht somit nicht nur eine Drehbeweglichkeit, sondern eine Neigungsmöglichkeit zur Verfügung.
Für die Weiterleitung der Lastkräfte vom Aufnahmekörper 1 ist an diesem ein Anschlussteil in Form einer Anschlussstange 23 vorgesehen. Diese ist an einer Lagerstelle, die am Aufnahmekörper 1 zwischen den vereinigten Schalenteilen 1 7, 19 gebildet ist, drehbar gelagert. Beim vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel ist diesbezüglich ein Kugellager 27 in einem Sitz 25 zwischen den Schalenteilen 1 7, 1 9 angeordnet. Die Anschlussstange 23 weist einen erweiterten, endseitigen Bund 29 sowie ein Gewinde 31 auf, auf dem eine Überwurfmutter 33 angeordnet ist, die in Zusammenwirkurig mit dem Bund 29 die drehbar gelagerte Anschlussstange 23 am Kugellager 27 und damit am Aufnahmekörper 1 axial sichert.
Das in Fig. 7 bis 12 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel weist, wie am deutlichsten aus Fig. 7, 8 und 1 1 zu ersehen ist, einen einteiligen geschlossenen Aufnahmekörper 1 auf. Bei dieser Gehäusebauweise ist die Schlitzöffnung 21 derart geformt und dimensioniert, dass der Durchtritt des Kugel- kopfes 7 des Gelenkkörpers 5 nur in einer Einbau- oder Montageposition möglich ist, die in Fig. 7 bis 10 dargestellt ist. Bei dieser Position befindet sich der Kugelkopf 7 nicht in Anlage an der Übertragungsfläche 1 1 , die durch die Innenwand des Aufnahmeraums 3 gebildet ist, sondern ist axial in Richtung auf die Anschlussstange 23 hin versetzt, wie dies am deutlichsten aus Fig. 9 und 10 zu ersehen ist. Bei dieser Einbau- oder Montageposition befindet sich der Kugelkopf 7 relativ zur Schlitzöffnung 21 in einem Bereich, in dem die Schlitzbreite den Durchtritt des Kugelkopfes 5 zulässt. Andererseits zeigen die Fig. 1 1 und 12 demgegenüber die Betriebsstellung, in der sich der Kugelkopf 7 in seiner Wirkposition in einer an die Übertra- gungsfläche 1 1 im Aufnahmeraum 3 angenäherten Wirkposition befindet, wobei der Kugelkopf 7 auf einen Abschnitt der Schlitzöffnung 21 ausgerichtet ist, wo eine Verengung der Schlitzweite gebildet ist, so dass kein Durchtritt des in der Wirkposition befindlichen Kugelkopfes 7 möglich ist. Eine derartige Gestaltung der Schlitzöffnung 21 ist bei einem einen Kugelkopf aufnehmenden Aufnahmekörper aus dem Dokument DE 10 2009 050 1 39 A1 an sich bekannt.
Um den Kugelkopf 7 aus der Einbauposition in die in Fig. 1 1 und 1 2 gezeigte Wirkposition zu bewegen und in dieser Position zu sichern, ist eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen, die ein bewegbares Verschiebeelement aufweist. Bei dem vorliegenden Beispiel von Fig. 7 bis 12 ist hierfür die Anschlussstange 23 mit dem Aufnahmekörper 1 nicht nur drehbar verbunden, sondern am Aufnahmekörper 1 auch axial einstellbar. Das innere Ende der Anschlussstange 23 liegt als Verschiebeelement an einer im Aufnahme- räum 3 axial bewegbaren Druckplatte 35 an, die für den Kugelkopf 7 eine Art Lagerschale bildet. In den Fig. 7 bis 10 befinden sich die Anschlussstan-
ge 23 und damit die Druckplatte 35 in einer Axialstellung, in der der Kugelkopf 7 die Einbau- oder Montageposition einnehmen kann, so dass ein Durchtritt durch die Schlitzöffnung 21 ermöglicht ist. In Fig. 1 1 und 12 ist eine Axialstellung der Anschlussstange 23 gezeigt, in der der Kugelkopf 7 mittels der Druckplatte 35 in die Wirkposition zugestellt ist, wobei kein Durchtritt des Kugelkopfes 7 durch die Schlitzöffnung 21 möglich ist.
Zur Einstellung der Axialposition befindet sich auf dem Gewinde 31 der Anschlussstange 23 eine Mutter 37, die zwischen Laufringen 39 eines Drucklagers 41 in Form eines doppelten Kegelrollenlagers angeordnet ist. Dieses ist im Aufnahmekörper 1 mittels eines Gewindeeinsatzes 43 fixiert. Mittels einer zweiten Mutter 45, als Gegenmutter zur im Inneren des Drucklagers 41 befindlichen Mutter 37, ist die als Verschiebeelement dienende Anschlussstange 23 in der jeweiligen Einstellposition axial sicherbar.
Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung ist insbesondere dadurch charakterisiert, dass die Schlitzöffnung 21 unter Bildung einer Einstellbahn, für den Gelenkkörper 5 sich von einer freien Stirnseite des zugeordneten Aufnahmekörpers 1 bis zu einer, vorzugsweise etwa mittig, in mindestens einer Seitenwand des Aufnahmekörpers 1 angeordneten Ausnehmung erstreckt und dass insoweit der Gelenkkörper 5 und/oder der Aufnahmekörper 1 und/oder Anschlussteile am Gelenkkörper 5, beispielsweise in Form des Gewindebolzens 15 und/oder am Aufnahmekörper 1 mit mindestens einem Lager versehen sind. Wird die erfindungsgemäße Verbindungsein- richtung für stationäre Krafteinleitungslösungen eingesetzt, bei denen die Längsachse der Anschlussstange 23 eine stationäre Position einnimmt gegenüber der Längsachse des Gewindebolzens 1 5, der die Anschlussstelle des Gelenkkörpers 5 bildet, kann sich je nach der erforderlichen Krafteinleitung der Gelenkkörper 5 mit seiner Anschlussstelle entlang der Einstellbahn des Aufnahmekörpers 1 frei ausrichten und dergestalt eine sichere Lasteinleitung in den Aufnahmekörper 1 gewährleisten. Insoweit ist dann die rela-
tive Einbaulage von Aufnahmekörper 1 zu Gelenkkörper 5 durch die Schlitzöffnung 21 bestimmt, in vorgebbaren Grenzen frei einstellbar.
Um diese Funktionalität zu erreichen, insbesondere um die Vielzahl an Krafteinleitungsmöglichkeiten abdecken zu können, die dadurch entstehen, dass eventuell an den Lastanschlussstellen von Gelenkkörper 5 und/oder Aufnahmekörper 1 , rotierende Lasten angreifen oder der jeweilige Krafteinleitungspunkt radial versetzt ist, sind, wie vorstehend dargelegt, Lager vorhanden, die üblicher Bauart sein können, beispielsweise in Form von Radi- allagern, Wälzlagern, Kugellagern, Nadellagern, Kegelrollenlager und dergleichen mehr, sowie Kombinationen dahingehender Lager in Abhängigkeit der jeweiligen Lasteinleitsituation.
Um den gesamten Krafteinleitungsbereich verlässlich abdecken zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Länge der Einstellbahn mindestens derart gewählt ist, dass die Längsachse einer Anschlussstelle, beispielsweise in Form des Gewindebolzens 15 des Gelenkkörpers 5, in den jeweiligen möglichen Endlagen des Gelenkkörpers 5 innerhalb der Einstellbahn mindestens einen rechten Winkel miteinander einschließen. Da der Gelenk- körper 5, insbesondere in den Endlagen der Einstellbahn sich an Gehäuseteilen des Aufnahmekörpers 1 , zumindest teilweise abstützen kann, lassen sich in diesen Bereichen besonders hohe Aufnahme- und Festlegekräfte erreichen.