Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fügeanordnung aufweisend ein Aufnahmemittel und ein Kugelgelenk, wobei das Kugelgelenk einen Gelenkzapfen mit einer Gelenkku gel und eine Gelenkpfanne zur Aufnahme der Gelenkkugel umfasst, und wobei das Kugelgelenk federnd in das Aufnahmemittel eingespreizt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kugelgelenk zur Verwendung in einer solchen Fügeanordnung, sowie ein Verfahren zur Montage eines Lichtmoduls an einem Tragrahmen einer Kraftfahr zeugbeleuchtungseinrichtung.

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 federnd in ein ent sprechendes Aufnahmemittel, welches auch als Schnittstelle bezeichnet wird, einge spreizt. Dadurch wird das Lichtmodul an einer gewünschten Position am Tragrahmen arretiert, verbleibt aber aufgrund der rotatorischen Freiheitsgrade des Kugelgelenks derart verschwenkbar, dass eine Feineinstellung des Lichtmoduls in Relation zu weite ren optischen Komponenten, beispielsweise einer Linse, möglich ist, um einen ge wünschten Lichteindruck der Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung 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.

In der Praxis tritt beim Aufbau derartiger Fügeanordnungen mit einem in einem trag rahmenseitigen Aufnahmemittel fixierten Kugelgelenk das Problem auf, dass aufgrund von Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen die Position des Aufnahmemittels relativ zu weiteren Komponenten der Beleuchtungseinrichtung nicht immer maßhaltig ist. Ins besondere wenn die zu fixierende Baugruppe, beispielsweise ein Lichtmodul, über eine Mehrzahl von Aufnahmemitteln mit dem Tragrahmen befestigt werden muss, füh ren derartige Toleranzen zu großen Montageschwierigkeiten bzw. zum Ausschuss von Bauteilen.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Weiterbildung einer Fü geanordnung mit einem federnd in ein Aufnahmemittel eingespreizten Kugelgelenk sowie ein zugehöriges Montageverfahren vorzuschlagen, worin insbesondere die Möglichkeit eines Ausgleichs von Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen gegeben ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Fügeanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst, sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Aufnahmemittel ein Füh rungselement mit einem sich in einer Führungsrichtung erstreckenden Führungsbe reich aufweist, wobei die Gelenkpfanne mittels wenigstens zweier Rastarme in dem Führungselement in einer vorwählbaren Sollposition innerhalb des Führungsbereichs federnd eingespreizt ist. Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, mittels des Führungselements eine Verschiebbarkeit der Gelenkpfanne innerhalb des Aufnahmemittels zu gewährleisten, sodass beim Aufbau der Fügeanordnung maßliche Toleranzen ausgeglichen werden können. Die Rastarme dienen dabei der Führung der Gelenkpfanne während des Ver- schiebens innerhalb des Führungselements, und erst durch das Einstecken des Ge lenkzapfens mit der Gelenkkugel in die Gelenkpfanne wird über die Rastarme eine Klemmverbindung zwischen der Gelenkpfanne und dem Aufnahmemittel aufgebaut und das Kugelgelenk somit in einer maßhaltigen Sollposition fixiert. Zusätzlich zu der Möglichkeit eines Toleranzausgleichs ist somit prinzipiell auch eine Erweiterung der Positionierbarkeit der an dem Kugelgelenk aufgenommenen Baugruppe, beispiels weise ein Lichtmodul, gegeben, welche neben der Verschwenkbarkeit über das Kugel gelenk nun zusätzlich einen translatorischen Freiheitsgrad aufweist.

In vorteilhafter Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fügeanordnung weist das Führungselement eine Aufnahmeöffnung mit länglicher Erstreckung zur Bildung des Führungsbereichs auf, beispielsweise in Gestalt eines Langlochs. In einer solchen Aufnahmeöffnung kann die Gelenkpfanne entlang der Führungsrichtung verschoben werden, wobei die Orientierung der Aufnahmeöffnung in dem die Schnittstelle umfas senden Bauteil, etwa ein Tragrahmen, zweckmäßig gewählt werden kann. Sind bei spielsweise zwei Schnittstellen vorgesehen, so können sich die beiden zugehörigen Aufnahmeöffnungen zweckmäßig entlang einer gemeinsamen Geraden erstrecken.

Vorzugsweise umfasst die Gelenkpfanne wenigstens eine Positionierrippe, mittels welcher ein Verdrehen der Gelenkpfanne gegen das Führungselement verhinderbar ist. Eine solche Positionierrippe ist insbesondere während des Aufbaus der Fügean ordnung nützlich, während dessen die Gelenkpfanne innerhalb des Führungselements verschoben wird.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kugelgelenk für eine vorbeschriebene Fügean ordnung, wobei die Gelenkpfanne des Kugelgelenks wenigstens zwei elastische Zun gen umfasst, welche sich von einer Außenmanschette der Gelenkpfanne in eine Ge- lenkkugel-Aufnahmeöffnung erstrecken und wobei die Gelenkkugel mittels federndem Einspreizen der elastischen Zungen mit der Gelenkpfanne zusammensetzbar ist. Zu dem umfasst die Gelenkpfanne in vorteilhafter Ausführungsform wenigstens einen Stützsteg, welcher an der Außenmanschette angeordnet oder angeformt ist und we nigstens abschnittsweise ein Pfannenlager bildet. Des Weiteren bilden die Rastarme vorzugsweise wenigstens abschnittsweise ein Pfannenlager.

In weiterer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelgelenks ist der Gelenk zapfen als eine Kugelschraube ausgebildet und somit zum Aufbau einer lösbaren Ver bindung mit einem Bauteil, beispielsweise einem Lichtmodul, geeignet.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Montage eines Lichtmoduls an einem Tragrahmen einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst:

- Bereitstellen eines Tragrahmens mit einem Aufnahmemittel, wo-bei das Aufnahme mittel ein Führungselement mit einer Aufnahmeöffnung mit länglicher Erstreckung zur Bildung eines Führungsbereichs aufweist,

- Bereitstellen eines Gelenkzapfens und einer Gelenkpfanne zur Bildung eines Kugel gelenks,

- Einsetzen der Gelenkpfanne in das Führungselement,

-Verschieben der Gelenkpfanne entlang einer Führungsrichtung innerhalb des Füh rungsbereichs in eine Sollposition,

- Einsetzen des Gelenkzapfens in die Gelenkpfanne unter Bildung einer Fügeanord nung, und

-Verbinden des Gelenkzapfens mit dem Lichtmodul.

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 eines erfindungsgemä ßen Kugelgelenks;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Gelenkpfanne in einem Aufnahme mittel als Teil einer erfindungsgemäßen Fügeanordnung;

Fig. 3a eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Fügeanordnung;

Fig. 3b eine perspektivische Ansicht der Fügeanordnung aus Fig. 3a.

Die Figuren 1a bis 1d zeigen perspektivische Ansichten einer Gelenkpfanne 4 eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks, welche die ringförmige Außenmanschette 8 um fasst, von der sich die vier elastischen Zungen 7 in Richtung der Gelenkkugel-Aufnah meöffnung 40 erstrecken, wobei von der Außenmanschette 8 in rückwärtiger Richtung die beiden Rastarme 5, die beiden U-förmigen Positionierrippen 6 sowie der Stützsteg 9 abstehen. Die Gelenkpfanne 4 besteht beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, etwa Polyoxymethylene (POM), und wird vorteilhaft mittels eines Spritz guss-Verfahrens hergestellt.

Die beiden Rastarme 5 weisen außenseitig jeweils eine Einkerbung 50 zur Aufnahme eines Führungselements eines Aufnahmemittels auf, und innenseitig einen konkav ge krümmten Flächenabschnitt, welcher zur Bildung eines Pfannenlagers für eine Ge lenkkugel dient. Das Pfannenlager wird des Weiteren durch die innenseitig konkav ge krümmten Flächenabschnitte des Stützstegs 9 gebildet. Zum Aufbau des Kugelge lenks wird ein Gelenkzapfen mit einer Gelenkkugel in die Gelenkkugel-Aufnahmeöff- nung 40 eingeführt, wobei die vier elastischen Zungen 7 federnd gespreizt werden und die Gelenkkugel nach vollständigem Einschub stirnseitig berühren. Die elasti schen Zungen 7 sichern die Gelenkkugel somit gegen ein Fierausziehen aus der Ge- lenkkugel-Aufnahmeöffnung 40, wobei durch die entsprechenden Abschnitte der Rast arme 5 und des Stützsteges 9 gebildete Pfannenlager eine drehbare Lagerung der Gelenkkugel gewährleistet wird. Durch das Einschieben einer Gelenkkugel in die Ge lenkpfanne 4 werden auch die Rastarme 5 federnd aufgespreizt, so dass dadurch eine Klemmverbindung zu einem in den Einkerbungen 50 aufgenommenen Führungsele ment aufgebaut werden kann. Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Gelenkpfanne 4 eines erfindungs gemäßen Kugelgelenks aufgenommen in dem Führungselement 10 eines Aufnah memittels 1, wobei das Führungselement 10 mit einer länglichen Aufnahmeöffnung zur Bildung des Führungsbereich 11 ausgebildet ist. In der dargestellten Anordnung ohne eingesetzten Gelenkzapfen ist die Gelenkpfanne 4 noch nicht fest in das Füh rungselement 10 eingerastet, sondern kann lateral entlang der Führungsrichtung 12 in dem Führungsbereich 11 verschoben werden, wodurch sich die erfindungsgemäße Möglichkeit eines Toleranzausgleiches ergibt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Montage eines Lichtmoduls an einem Tragrahmen einer Kraftfahrzeug beleuchtungseinrichtung, wobei das Lichtmodul zur Aufnahme an einem oder mehre ren Kugelgelenken vorgesehen ist und eine entsprechende Anzahl an Aufnahmemit teln 1 Bestandteil des Tragrahmens sind, kann durch derartiges laterales Feinpositio nieren der Gelenkpfanne 4 eine Aufnahme für das Lichtmodul in einer fertigungstech nischen Sollposition realisiert werden. Insbesondere bei Aufnahme des Lichtmoduls an einer Mehrzahl von Kugelgelenken kann somit eine spannungs- und verzugsfreie Montage gewährleistet werden.

Beispielsweise kann die Weite des Führungsbereichs 11 um 5 mm breiter ausgeführt sein als der Außendurchmesser der Außenmanschette 8 der Gelenkpfanne 4. Beim lateralen Verschieben der Gelenkpfanne 4 in dem Führungsbereich 11 ist das Füh rungselement 10 in der Einkerbung 50 an den beiden Rastarmen 5 aufgenommen und die Positionierrippen 6 sorgen zusätzlich dafür, dass beim Verschieben keine uner wünschte Verdrehung der Gelenkpfanne 4 auftritt.

Nachdem die Gelenkpfanne 4 in ihre Sollposition verbracht worden ist, wird die Anord nung im Rahmen des erfindungsgemäßen Montageverfahrens fixiert, indem eine Ku gelschraube in die Gelenkpfanne 4 eingerastet wird, wobei mittels federndem Ver- spreizen der beiden Rastarme 5 eine Klemmverbindung zwischen der Gelenkpfanne 4 und dem Führungselement 10 zustande kommt.

Die Figuren 3a und 3b zeigen eine quergeschnittene bzw. eine rückwärtige Ansicht der gesamten erfindungsgemäßen Fügeanordnung 100 mit dem Kugelgelenk 2 in Anordnung in dem Aufnahmemittel 1. Das Kugelgelenk 2 befindet sich dabei in einer Sollposition mittig innerhalb des Führungsbereichs 11 , wobei zur Justage in diese Sollposition eine horizontale Verschiebung entlang der Führungsrichtung 12 vorange gangen ist. Der Gelenkzapfen 3 ist hier beispielhaft als eine Kugelschraube 30 ausge bildet, deren Kopf die Gelenkkugel 31 darstellt. Die Gelenkkugel 31 spreizt die beiden Rastarme 5 auseinander, wodurch eine Klemmverbindung zwischen dem Kugelgelenk 2 und dem in den beiden Einkerbungen 50 aufgenommenen Führungselement 10 re sultiert. Die elastischen Zungen 7 bilden Kontaktflächen mit der Gelenkkugel 31 aus und verhindern somit ein axiales Fierausziehen der Kugelschraube 30 aus der Gelenk pfanne 4. Die Kontaktflächen zwischen den elastischen Zungen 7 und der Gelenkku gel 31 bilden gemeinsam mit entsprechenden Abschnitten der beiden Rastarme 5 und des Stützsteges 9 das Pfannenlager, in welchem die Kugelschraube 30 drehbar gela gert ist.

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 Schnittstelle

10 Führungselement

11 Führungsbereich

12 Führungsrichtung

2 Kugelgelenk

3 Gelenkzapfen

30 Kugelschraube

31 Gelenkkugel

4 Gelenkpfanne

40 Gelenkkugel-Aufnahmeöffnung

5 Rastarm

50 Einkerbung

6 Positionierrippe

7 elastische Zunge

8 Außenmanschette

9 Stützsteg