Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fügeanordnung aufweisend ein Aufnahmemittel mit einer Aufnahmeöffnung und ein in das Aufnahmemittel eingespreiztes Kugelge lenk, wobei das Kugelgelenk einen Gelenkzapfen mit einer Gelenkkugel und eine Ge lenkpfanne zur Aufnahme der Gelenkkugel umfasst, wobei die Gelenkpfanne wenigs tens zwei Flügel mit jeweils einer innenliegenden Gelenkfläche aufweist, wobei die Gelenkflächen mit der Gelenkkugel in Kontakt stehen und die Gelenkkugel abschnitts weise umschließen.

STAND DER TECHNIK

Als Kugelgelenk wird ein Gelenk bezeichnet, bei dem der Gelenkskopf eine kugelähn liche Form besitzt, wobei das Gegenstück, welches den Kopf je nach Gelenk in unter schiedlichem Maße umschließt, als Gelenkpfanne bezeichnet wird. Durch diese Geo metrie ist ein Kugelgelenk prinzipiell dreiachsig drehbar, wobei translatorische Bewe gungen nicht möglich sind. Der Gelenkskopf ist beispielsweise als eine Gelenkkugel an einem zylindrischen Gelenkzapfen ausgebildet.

Kugelgelenke werden beispielsweise beim Aufbau von Kraftfahrzeugbeleuchtungsein richtungen verwendet, wo sie etwa zur Befestigung eines Lichtmoduls an einem Trag rahmen dienen. Dazu wird der Gelenkzapfen vorzugsweise als eine Kugelschraube ausgebildet, welche mit dem zu montierenden Lichtmodul verschraubbar ist, und die Gelenkpfanne wird mit dem Tragrahmen verbunden, insbesondere in eine entspre chende Aufnahmeöffnung eines Aufnahmemittels, welches auch als Schnittstelle be zeichnet wird, federnd eingespreizt. Dadurch wird das Lichtmodul an einer gewünsch ten Position am Tragrahmen arretiert, verbleibt aber aufgrund der rotatorischen Frei heitsgrade des Kugelgelenks derart verschwenkbar, dass eine Feineinstellung des Lichtmoduls in Relation zu weiteren optischen Komponenten, beispielsweise einer Linse, möglich ist, um einen gewünschten Lichteindruck der Fahrzeugbeleuchtungs einrichtung zu generieren. Beispielsweise offenbart die EP 3299642 A1 einen Fahrzeugscheinwerfer umfas send ein Kugelgelenk, ein Lichtmodul und einen Tragrahmen, wobei das Kugelgelenk den Tragrahmen mit dem Lichtmodul oder mit einer fahrzeugseitig gelegenen Trä gereinheit verbindet, wobei das Kugelgelenk in einer Längsposition drehbar ist.

Eine kritische Größe für die Praxis stellt das Verstelldrehmoment als Maß für die Klemmwirkung dar, d.h. dasjenige Drehmoment, welches zur Drehung der Gelenkku gel an einem Aufpunkt des Gelenkzapfens angreifen muss. Einerseits muss sicherge stellt sein, dass das aufgenommene Lichtmodul durch im Fährbetrieb auftretende Er schütterungen, Beschleunigungen oder Temperaturschwankungen nicht signifikant aus seiner werksseitig einjustierten Sollposition ausgelenkt werden kann. Andererseits muss eine ausreichende Beweglichkeit der Kugelgelenke gegeben sein, um einen feh lerfreien Montage- und Justierprozess zu ermöglichen. Dabei ist ferner zu berücksich tigen, dass durch Fertigungs- und Montagetoleranzen zusätzliche Beiträge zum Ver stelldrehmoment geleistet werden. Da Lichtmodule üblicherweise mittels einer Mehr zahl von Kugelgelenken am Tragrahmen befestigt werden, kann das Zusammenwir ken solch maßlicher Toleranzen signifikante Effekte zur Folge haben.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Weiterbildung einer Fü geanordnung aufweisend ein Aufnahmemittel mit einer Aufnahmeöffnung und ein in das Aufnahmemittel eingespreiztes Kugelgelenk, wobei das Kugelgelenk einen Ge lenkzapfen mit einer Gelenkkugel und eine Gelenkpfanne zur Aufnahme der Gelenk kugel umfasst, wobei die Gelenkpfanne wenigstens zwei Flügel mit jeweils einer in nenliegenden Gelenkfläche aufweist, wobei die Gelenkflächen mit der Gelenkkugel in Kontakt stehen und die Gelenkkugel abschnittsweise umschließen, vorzuschlagen, wobei insbesondere die Möglichkeit einer Beeinflussung des Verstelldrehmoments ge geben ist. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Fügeanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteil hafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Flügel jeweils einen rückfe derbaren Nachgiebigkeitsabschnitt aufweisen, über welchen die jeweilige Gelenkflä che mit definierter Kraft auf die Gelenkkugel drückt.

Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, das Verstelldrehmoment über den Anpressdruck auf die Gelenkkugel zu beeinflussen, wobei der Anpressdruck durch die definierte Kraft bestimmt ist, welche der rückfederbare Nachgiebigkeitsabschnitt auf die Gelenkkugel ausübt. Dazu wird der Nachgiebigkeitsabschnitt in einem Spalt zwi schen der Gelenkkugel und dem Aufnahmemittel aufgenommen und nach Maßgabe des Spaltmaßes gestaucht, wodurch eine entsprechende elastische Spannung aufge baut wird. Die Festlegung der Größe der definierten Kraft kann durch eine gezielte Di mensionierung des Spaltmaßes vorgenommen werden, vorzugsweise über eine ent sprechende Ausgestaltung des Aufnahmemittels. Die Nachgiebigkeit des Nachgiebig keitsabschnitts wird durch dessen Geometrie realisiert, beispielsweise durch eine mehrfach gewinkelte Gestalt nach Art einer zusammendrückbaren Feder.

Somit ist es erfindungsgemäß möglich, das Verstelldrehmoment des Gelenkzapfens des Kugelgelenks in der Fügeanordnung bedarfsgerecht anzupassen, d.h. beispiels weise an das Gewicht eines daran aufzunehmenden Lichtmoduls und/oder an kun denspezifische Vorgaben hinsichtlich der Montageeigenschaften, beispielsweise eine hysteresefreie Verstellbarkeit.

In vorteilhafter Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fügeanordnung weist das Aufnahmemittel eine umfänglich an die Aufnahmeöffnung angrenzende Stützfläche auf, wobei der Nachgiebigkeitsabschnitt mit der Stützfläche in Wechselwirkung steht. Die Wechselwirkung kommt insbesondere durch einen direkten Körperkontakt zwi schen Stützfläche und Nachgiebigkeitsabschnitt zustande, derart, dass der Nachgiebigkeitsabschnitt dabei zwischen der Stützfläche und der Gelenkkugel ge staucht wird. Insbesondere ist die definierte Kraft durch eine Auswahl der Dimensio nen der Aufnahmeöffnung vorwählbar, beispielsweise durch eine Auswahl des Durch messers im Falle einer runden Aufnahmeöffnung. Je kleiner der Durchmesser der Auf nahmeöffnung und damit der daran angrenzenden, ringförmigen Stützfläche, desto stärker wird der zwischen der Stützfläche und der Gelenkkugel verlaufende Nachgie bigkeitsabschnitt der Flügel komprimiert, d.h. desto größer ist der Anpressdruck auf die Gelenkkugel, woraus eine Erhöhung der Klemmwirkung und des Verstelldrehmo ments resultiert.

Vorzugsweise weist die Gelenkpfanne wenigstens zwei Rastarme auf, welche in das Aufnahmemittel eingespreizt sind. Die Rastarme werden im Zuge der Einrichtung der Fügeanordnung durch die Aufnahmeöffnung geschoben, und anschließend wird der Gelenkzapfen mit der Gelenkkugel in die Gelenkpfanne eingeschoben, wobei die Ge lenkpfanne aufgespreizt wird und die Rastarme in das Aufnahmemittel einrasten.

Insbesondere kann das Aufnahmemittel dazu einen rückseitig um die Aufnahmeöff nung umfänglich umlaufenden Rastkragen aufweisen, wobei die Rastarme in den Rastkragen eingespreizt sind.

Mit weiterem Vorteil umfassen die Rastarme jeweils eine Rastnase, wobei die Rastna sen jeweils eine innenliegende Gelenkfläche aufweisen, wobei die Gelenkflächen der Rastnasen mit der Gelenkkugel in Kontakt stehen und die Gelenkkugel abschnitts weise umschließen. Die Gelenkflächen der Rastnasen bilden somit einen rückwärti gen Abschnitt des Pfannenlagers für die Gelenkkugel. Die Funktion der Rastnasen be steht zudem in der Bildung einer Sekundärverriegelung der Fügeanordnung, derart, dass die Gelenkpfanne nach Aufnahme der Gelenkkugel nicht mehr aus dem Aufnah memittel herausgezogen werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausführungsform weisen die Flügel rückseitig jeweils wenigs tens ein Federelement auf, wobei die Federelemente mit einer um die Aufnahmeöffnung umlaufenden Stirnfläche auf dem Aufnahmemittel in Kontakt ste hen. Die Federelemente dienen einem Ausgleich von axialen Fertigungstoleranzen, indem sie in unterschiedlichem Maße komprimierbar sind. Durch einen solchen Tole ranzausgleich werden insbesondere unerwünschte Beiträge zum Verstelldrehmoment verhindert.

Vorzugsweise ist der Gelenkzapfen als eine Kugelschraube mit einem Gewindeab schnitt ausgebildet. Somit kann ein Lichtmodul oder sonstiges Bauteil mittels einer Schraubverbindung an der erfindungsgemäßen Fügeanordnung aufgenommen wer den.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit ei nem Lichtmodul und einem Tragrahmen, wobei das Lichtmodul mittels einer erfin dungsgemäßen Fügeanordnung in einer der vorgenannten Ausführungsformen an dem Tragrahmen aufgenommen ist.

Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Lichtmoduls an einem Tragrahmen einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, wobei eine erfindungsgemä ßen Fügeanordnung in einer der vorgenannten Ausführungsformen zur Aufnahme des Lichtmoduls an dem Tragrahmen eingerichtet wird, wobei die definierte Kraft, mit wel cher die Gelenkflächen der Flügel auf die Gelenkkugel drücken, vorgewählt wird. Vor zugsweise wird die definierte Kraft dabei durch eine Auswahl der Dimensionen der Aufnahmeöffnung vorgewählt.

BEVORZUGTES AUSFUHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 a-d perspektivische Ansichten einer Gelenkpfanne für eine erfindungsge mäße Fügeanordnung;

Fig. 2 eine perspektivische Querschnittsansicht eines Aufnahmemittels für eine erfindungsgemäße Fügeanordnung; und Fig. 3a, b perspektivische Querschnittsansichten einer erfindungsgemäßen Fü geanordnung.

Die Figuren 1a bis 1d zeigen perspektivische Ansichten einer Gelenkpfanne 4 für eine erfindungsgemäße Fügeanordnung, wobei die Gelenkpfanne 4 die zwei Flügel 5 so wie die zwei Rastarme 6 umfasst. Die Aufteilung in zwei Flügel 5, welche sich rücksei tig jeweils zu einem Arm verjüngen, bedingt die Spreizbarkeit der Gelenkpfanne 4 zur Aufnahme der Gelenkkugel eines Gelenkzapfens. Die Gelenkpfanne 4 besteht bei spielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, etwa Polyproxyethylen (PON), und wird vorteilhaft mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt.

Die beiden Flügel 5 umfassen jeweils zwei erfindungsgemäße Nachgiebigkeitsab schnitte 51 , welche sich vom Umfang der Gelenkpfanne 4 in Richtung auf die Aufnah- meöffnung für die Gelenkkugel hin erstrecken. Am innenliegenden Endabschnitt der Nachgiebigkeitsabschnitte 51 sind die Gelenkflächen 50 angeformt, welche eine ge krümmte Kontur entsprechend einem Kugelsegment aufweisen und zur Anlage an die Gelenkkugel vorgesehen sind. Die rückfederbare Nachgiebigkeit der Nachgiebigkeits abschnitte 51 ist durch deren geometrische Ausgestaltung gegeben. So weisen die Nachgiebigkeitsabschnitte 51 einen mehrfach gewinkelten, etwa Z-förmigen Quer schnitt auf und können daher vergleichbar mit einem Federelement durch eine Druck belastung komprimiert werden. Eine derartige Druckbelastung erfolgt insbesondere dadurch, dass in einer erfindungsgemäßen Fügeanordnung die Nachgiebigkeitsab schnitte 51 zwischen einer in der Gelenkpfanne 4 aufgenommenen Gelenkkugel und einer Stützfläche am Aufnahmemittel eingeklemmt sind. Dabei ist der knieförmige Vor sprung der Nachgiebigkeitsabschnitte 51 zur Anlage an der aufnahmemittelseitigen Stützfläche vorgesehen. Des Weiteren umfassen die zwei Flügel 5 jeweils zwei rückseitig angeordnete Fe derelemente 52 in Gestalt von bügelartigen Anformungen, welche zur Anlage an das Aufnahmemittel in einer erfindungsgemäßen Fügeanordnung vorgesehen sind. Durch die Federelemente 52 ist ein axialer Toleranzausgleich beim Einbau des Kugelgelenks in das Aufnahmemittel möglich.

Die beiden Rastarme 6 dienen dem Einrasten der Gelenkpfanne 4 in das Aufnahme mittel. Über die an den Rastnasen 61 angeformten Gelenkflächen 60 stehen die Rast arme 6 in Wechselwirkung mit der Gelenkkugel und werden durch diese in der Fü geanordnung aufgespreizt.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht eines Aufnahmemittels 1 für eine erfindungsgemäße Fügeanordnung. Das Aufnahmemittel 1 weist eine etwa tassenför mige Gestalt auf mit einer hier beispielhaft kreisrunden Aufnahmeöffnung 10, welche zur Aufnahme der Gelenkpfanne des zugeordneten Kugelgelenks dient. Vorderseitig grenzt an die Aufnahmeöffnung 10 die Stützfläche 11 an, welche die Aufnahmeöff nung 10 umfänglich umläuft und dazu vorgesehen ist, mit den Nachgiebigkeitsab schnitten des Kugelgelenks zur Wechselwirkung gebracht zu werden. Die vordersei tige, ringförmige Stirnfläche 13 dient der Anlage der Federelemente der Gelenk pfanne. Die Dimension D der Aufnahmeöffnung 10, hier dargestellt als der Durchmes ser, kann erfindungsgemäß zweckmäßig vorgewählt werden, um einen gewünschten Kompressionsgrad der Nachgiebigkeitsabschnitte zu bewirken und somit eine defi nierte Kraft auf die aufgenommene Gelenkkugel auszuüben. Ferner umfasst das Auf nahmemittel 1 den rückseitig um die Aufnahmeöffnung 10 umfänglich umlaufenden Rastkragen 12, in welchem die Rastarme des Kugelgelenks beim Aufbau der erfin dungsgemäßen Fügeanordnung eingespreizt werden.

Die Figuren 3a und 3b zeigen perspektivische Querschnittsansichten einer erfindungs gemäßen Fügeanordnung 100 mit einem Kugelgelenk 2, welches in das Aufnahme mittel 1 eingespreizt ist. In der Gelenkpfanne 4 ist der Gelenkzapfen 3, ausgeführt als eine Kugelschraube 30 mit dem Gewindeabschnitt 32, aufgenommen, wobei verfahrensseitig zunächst die Gelenkpfanne 4 in die Aufnahmeöffnung 10 am Aufnah memittel 1 eingesetzt wird und anschließend die Fügeanordnung 100 durch Einschie ben des Gelenkzapfens 3 bzw. der Gelenkkugel 31 in die Gelenkpfanne 4 zustande kommt. Beim Einschieben der Gelenkkugel 31 in die Gelenkpfanne 4 werden sowohl die beiden Flügel 5 als auch die beiden Rastarme 6 auseinandergespreizt, wodurch die Nachgiebigkeitsabschnitte 51 in Wechselwirkung mit der Stützfläche 11 am Auf nahmemittel 1 treten und die Rastarme 6 in den Rastkragen 12 einrasten.

Der Kontakt mit der Stützfläche 11 kommt im Bereich des umlaufenden, knieförmig ausgebildeten Vorsprungs der Nachgiebigkeitsabschnitte 51 zustande, wobei eine Stauchung der Nachgiebigkeitsabschnitte 51 auftritt und die definierte Kraft F resul tiert, mit welcher die Gelenkflächen 50 auf die Gelenkkugel 31 aufgepresst werden. Diese Kraft F ist maßgeblich für den Reibungswiderstand, welcher zum Verdrehen des Gelenkzapfens 3 überwunden werden muss, und ist somit maßgeblich für das Verstelldrehmoment. Durch eine geeignete Vorauswahl des Durchmessers der Auf nahmeöffnung 10 und damit der Dimensionen der umlaufenden Stützfläche 11 kann das Ausmaß der Stauchung der Nachgiebigkeitsabschnitte 51 und somit der resultie renden definierten Kraft F auf die Gelenkkugel 31 festgelegt werden. Je kleiner der Durchmesser der Aufnahmeöffnung 10 und damit der daran angrenzenden, ringförmi gen Stützfläche 11 , desto stärker werden die zwischen der Stützfläche 11 und der Ge lenkkugel 31 verlaufenden Nachgiebigkeitsabschnitte 51 der Flügel 5 komprimiert, d.h. desto größer ist der Anpressdruck auf die Gelenkkugel 31 , woraus eine Erhöhung der Klemmwirkung und des Verstelldrehmoments resultiert. Der umfänglich um die Nach giebigkeitsabschnitte 51 umlaufende, knieförmige Vorsprung und die Stützfläche 11 bilden wie dargestellt vorzugsweise eine schrägstehende Kontaktfläche aus, d.h. dass die Ebenennormale der Kontaktfläche nichtverschwindende axiale Komponenten auf weist, derart, dass beim Einschieben der Gelenkkugel 31 in die in der Aufnahmeöff nung 10 vorpositionierten Gelenkpfanne 4 der Vorsprung der Nachgiebigkeitsabschnitt 51 an der Stützfläche 11 stufen los und unter zunehmender Stauchung bis in eine End position entlanggleiten kann. Zusätzlich zur Variation des Verstelldrehmoments über die Vorauswahl des Durchmessers der Aufnahmeöffnung 10 am Aufnahmemittel 1 kann die erfindungsgemäße Fügeanordnung 100 auf diese Weise auch zum Aus gleich von radialen Toleranzen, bedingt durch Montage und/oder Fertigung, dienen.

Die Klemmwirkung der Gelenkpfanne 4 auf die Gelenkkugel 31 über die Gelenkflä chen 50 und 60, kann zudem auch durch maßliche Toleranzen in axialer Richtung un erwünschterweise beeinflusst werden. Zum Ausgleich derartiger axialer Toleranzen dienen die bügelförmigen Federelemente 52, welche an der vorderseitigen Stirnfläche 13 um die Aufnahmeöffnung 10 am Aufnahmemittel 1 anliegen. Beim Einrichten der Fügeanordnung 100, d.h. beim Einschieben der Gelenkkugel 31 in die Gelenkpfanne 4, werden die Federelemente 52 entsprechend gestaucht und die Rastarme 6 gleiten der angeschrägten Kontaktfläche am Rastkragen 12 entlang bis in ihre finale Rastpo sition. Durch die zusätzlichen Rastnasen 61 wird eine Sekundärverriegelung des Ku gelgelenks 2 bewirkt, sodass die Gelenkpfanne 4 bei eingerasteter Gelenkkugel 31 nicht aus dem Aufnahmemittel 1 herausgezogen werden kann.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angege bene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denk bar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Bezugszeichenliste

100 Fügeanordnung

1 Aufnahmemittel

10 Aufnahmeöffnung

11 Stützfläche

12 Rastkragen

13 Stirnfläche

2 Kugelgelenk

3 Gelenkzapfen

30 Kugelschraube

31 Gelenkkugel

32 Gewindeabschnitt

4 Gelenkpfanne

5 Flügel

50 Gelenkfläche

51 Nachgiebigkeitsabschnitt

52 Federelement

6 Rastarme

60 Gelenkfläche

61 Rastnase

F Kraft

D Durchmesser