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Die Erfindung betrifft eine Kopplungsstange zur Übertragung rotierender Bewegungen zwischen zwei Kinematikelementen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Kopplungsstange ist aus der
EP 2 012 047 A2 in Form einer als Rohr ausgebildeten Schub-/Zugstange bekannt, die zur Kopplung einer Verschlusseinheit mit Verschlusselementen dient, die zur Verriegelung eines Kraftfahrzeugdaches an einem oberen Dachrahmen einer Windschutzscheibe eingesetzt werden. Die Verschlusseinheit umfasst ein Antriebsritzel, das Flachschieber antreibt, an welche jeweils eine Schub-/Zugstange angebunden ist, die an ihrem dem jeweiligen Flachschieber abgewandten Ende mit einem der Verschlusselemente verbunden ist. An dem der Verschlusseinheit zugewandten Ende weisen die Schub-/Zugstangen jeweils ein Kopplungselement in Form eines Kugelgelenkkopfes auf, der einen zylindrischen Schaft hat, welcher wiederum formschlüssig und dauerhaft in die jeweilige als Rohr ausgebildete Schub-/Zugstange eingreift. Zur formschlüssigen Anbindung ist das jeweilige Rohr in Verjüngungen des zylindrischen Schafts hinein verformt. Der Kugelgelenkkopf kann sich gegenüber dem Rohr verdrehen, so dass keine verdrehsichere Verbindung zwischen diesen beiden Elementen vorliegt.
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Aus der Druckschrift
DE 198 20 314 A1 ist eine Rohrverbindung für Rohre mit ineinander gesteckten Rohrenden bekannt. Die Verbindung erfolgt mittels einer Schelle, bei deren Anziehen Umlaufsicken entstehen, so dass das äußere Rohr mit seiner Umlaufsicke in die Umlaufsicke des inneren Rohrs eingreift.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2004 027 378 A1 ist eine Verriegelungseinrichtung eines Klappverdecks eines Kraftfahrzeuges bekannt. Diese Verriegelungseinrichtung umfasst einen schwenkbaren Verriegelungshaken an einem Dachteil, der über ein Viergelenk mit zwei Schwenkhebeln und einem Koppelelement verstellbar ist.
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Aus der Druckschrift
DE 92 03 284 U1 ist eine Verriegelungsvorrichtung für ein Cabriolet-Faltverdeck bekannt, bei der ein Verriegelungsgriff über eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Welle mit schwenkbaren Riegelhaken verbunden ist.
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Ferner sind aus der Praxis Kopplungsstangen bekannt, die beispielsweise im Bereich von Frontverschlüssen eines Cabriolet-Verdeckes Anwendung finden. In diesem Falle überführt die Kopplungsstange eine Drehbewegung eines rotierend angetriebenen Antriebselements in eine Schwenkbewegung eines Riegelhakens, der in Schließstellung des Verdecks dieses an einem vorderen Windlauf des betreffenden Fahrzeugs sichert.
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Bekannte Kopplungsstangen der vorstehend beschriebenen Art umfassen eine aus einem Vollmaterial hergestellte Verbindungsstange, die an ihren Enden jeweils ein Gewinde aufweist. Die Gewinde dienen jeweils zur Anbindung eines mit einem Gewindeschaft versehenen Kopplungselements, das eine Kugelpfanne aufweist, die den Kopplungsabschnitt des Kopplungselements darstellt und in die ein Kugelkopf des betreffenden Kinematikelements eingreift. Die Drehstellung des Kopplungselements gegenüber der Verbindungsstange und damit gegenüber dem am anderen Ende der Verbindungsstange angeordneten Kopplungselement ist mittels einer Kontermutter gesichert. Die Ausbildung von Gewinden an der Verbindungsstange und an den Schäften der Kopplungselemente ist mit großem werkzeugtechnischen Aufwand und daher mit hohen Kosten verbunden. Auch die Sicherung der Kopplungselemente durch Kontermuttern ist aufwändig. Zudem sind die Einstellmöglichkeiten hinsichtlich der Länge der Kopplungsstange bei einer gewünschten Orientierung der beidseits angeordneten Kopplungselemente zueinander aufgrund der Gewinde durch die Gewindesteigung begrenzt. Eine Längenveränderung erfordert stets mindestens eine Umdrehung des betreffenden Kopplungselements gegenüber der Verbindungsstange. Auch führt die Fertigung der Verbindungsstange aus einem Vollmaterial zu einem hohen Gewicht der Kopplungsstange.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gemäß der einleitend genannten Gattung gefertigte Kopplungsstange zu schaffen, die sich durch eine einfache Fertigung und ein niedriges Gewicht auszeichnet.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Kopplungsstange mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der Kern der Erfindung liegt mithin darin, eine Kopplungsstange mit einer als Rohr ausgebildeten Verbindungsstange zwischen zwei Kopplungselementen zu versehen. Die Verbindungsstange weist an mindestens einem Ende ein Kopplungselement auf, das über einen Schaft in das Rohr eingesteckt und dort mit diesem verpresst ist. Das Rohr, das aus Metall oder auch aus Kunststoff gefertigt sein kann, stellt ein Bauelement mit niedrigem Gewicht dar, das als Massenartikel verfügbar ist und nur auf die gewünschte Länge abgelängt werden muss. Das mindestens eine in das Rohr eingesteckte Kopplungselement ist beispielsweise ein aus Kunststoff gefertigtes Spritzgießteil, das ebenfalls in hohen Stückzahlen zu niedrigen Kosten hergestellt werden kann. Durch die Verpressung des Rohrs mit dem Kopplungselement entfällt eine zusätzliche Sicherung desselben mit einer Kontermutter oder dergleichen. Die Positionierung des Kopplungselements gegenüber der Verbindungsstange in deren axialer Richtung lässt sich durch Einsatz entsprechender Werkzeuge mit einer geringen Toleranz exakt einstellen. Die Abhängigkeit der Toleranz von einer Gewindesteigung ist damit durch die Erfindung überwunden.
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Die Kopplungsstange nach der Erfindung findet insbesondere im Bereich eines Frontverschlusses eines Cabriolet-Verdecks Anwendung und stellt in diesem Falle vorzugsweise ein Element zur Übertragung eines Drehmoments eines Antriebshebels auf einen mit einem vorderen Windlauf des betreffenden Kraftfahrzeugs zusammenwirkenden Riegelhaken dar.
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Bei der Kopplungsstange nach der Erfindung ist der Schaft des Kopplungselements zumindest annähernd zylindrisch ausgebildet und an seinem Umfang mit Ausnehmungen bzw. Aussparungen versehen, in die das Rohr mit seiner Wand eingreift. Die Ausnehmungen des Schafts werden also bei dem Verpressen des Rohrs mit dem als Einsatz ausgebildeten Kopplungselement mit dem Material des Rohrs zumindest teilweise ausgefüllt, so dass eine drehfeste Verbindung zwischen dem Einsatz und dem Rohr resultiert.
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Bei der Kopplungsstange nach der Erfindung sind die Ausnehmungen als in axialer Richtung paarweise angeordnete Abflachungen des zylindrischen Schafts ausgebildet, die in axialer Richtung aufeinander folgende Abflachungen in Umfangsrichtung des Schafts um 90° zueinander versetzt angeordnet sind.
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Der Kopplungsabschnitt des Kopplungselements zumindest eines der Kopplungselemente umfasst beispielsweise eine Kugelpfanne, in die ein Kugelkopf eingreift, der an einem der beiden Kinematikelemente ausgebildet ist. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass an dem Kopplungsabschnitt ein Kugelkopf ausgebildet ist, der in eine Kugelpfanne des betreffenden Kinematikelements eingreift. Auch ist es denkbar, dass der Kopplungsabschnitt ein Gelenkauge oder eine sonstige eine Rotation zulassende Kopplungseinrichtung zur Verbindung mit einem der Kinematikelemente umfasst.
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Bei der Kopplungsstange nach der Erfindung sind vorzugsweise an beiden Enden im Sinne der Erfindung verpresste Kopplungselemente angeordnet. Insbesondere sind die Achsen der Kopplungsabschnitte der beiden Kopplungselemente nicht parallel oder auch windschief zueinander angeordnet. Damit ist es mittels der Kopplungsstange nach der Erfindung möglich, eine Rotation eines Kinematikelements in eine Schwenkbewegung eines anderen Kinematikelements umzusetzen, wobei die Schwenkachse des zweiten Kinematikelements gegenüber der Drehachse des ersten Kinematikelements verkippt ist. Die Schwenkebenen der zu koppelnden Kinematikelemente können also voneinander abweichen.
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Die Erfindung hat auch ein Verfahren zur Herstellung einer Kopplungsstange zum Gegenstand, welche eine Verbindungsstange und an deren Enden jeweils in Kopplungselement mit einem Kopplungsabschnitt zur Verbindung jeweils mit einem Kinematikelement umfasst. Bei diesem Verfahren wird ein Schaft des Kopplungselements in ein Ende der als Rohr ausgebildeten Verbindungsstange eingesteckt. Dann wird die als Rohr ausgebildete Verbindungsstange in einem Presswerkzeug verformt, so dass vorzugsweise eine Wand des Rohrs in mindestens eine Ausnehmung am Umfang des Schafts des Kopplungselements eingreift.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung weist das Presswerkzeug paarweise angeordnete Bleche auf, die an gegenüberliegenden Seiten des Rohrs jeweils eine Umformkraft auf das Rohr ausüben. Die Bleche sind beispielsweise jeweils keilförmig ausgebildet, wobei die Wirkkanten eines Blechpaars parallel zueinander angeordnet sind. Die Wirkkanten von in axialer Richtung der Kopplungsstange benachbarten Blechen spannen dabei einen Winkel von 90° auf. Dies ermöglicht eine exakte Zentrierung des Verbindungsrohrs beim Verpressen mit dem betreffenden Kopplungselement.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Kopplungsstange nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Frontverschlusses eines Cabriolet-Verdecks;
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2 eine Ansicht einer Kopplungsstange des Frontverschlusses;
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3 einen Längsschnitt durch die Kopplungsstange in einem Endbereich entlang der Linie III-III in 2; und
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4 eine perspektivische Ansicht eines Kopplungselements der Kopplungsstange.
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In 1 ist ein Frontverschluss 10 eines ansonsten nicht näher dargestellten Verdecks eines Cabriolet-Fahrzeugs dargestellt. Dieser Frontverschluss 10 wirkt in Einbaulage mit einem vorderen Windlauf des betreffenden Kraftfahrzeuges zusammen und sichert das Verdeck in dessen Schließstellung über bezüglich einer Fahrzeuglängsmittelebene beidseits angeordnete Riegelhaken 12 und 14 an dem Windlauf. Die Riegelhaken 12, 14, die jeweils ein Kinematikelement darstellen, sind jeweils um eine von einer Welle 16 bzw. 18 gebildete Schwenkachse drehbar gelagert. Zudem ist den Riegelhaken 12 und 14 über die Wellen 16 und 18 jeweils einen Betätigungshebel 28 bzw. 30 zugeordnet, an dem jeweils ein Kugelkopf 32 bzw. 34 ausgebildet ist.
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Zur Betätigung der Riegelhaken 12 und 14 weist der Frontverschluss 10 eine im Bereich der betreffenden Fahrzeuglängsmittelebene angeordnete Steuerplatte 20 auf, die ebenfalls ein Kinematikelement des Frontverschlusses 10 darstellt und um eine Achse 22 drehbar ist. Die Drehachse 22 der Steuerplatte 20 ist gegenüber den Schwenkachsen 16 und 18 der Riegelhaken 12 und 14 windschief angeordnet. An der Steuerplatte 20 ist beidseits der Achse 22 jeweils ein Kugelkopf 26 ausgebildet.
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Zur Umsetzung einer Drehbewegung der Steuerplatte 20 in eine Schwenkbewegung der Riegelhaken 12 und 14 weist der Frontverschluss 10 des Weiteren zwei Kopplungsstangen 36 auf, von denen eine den Kugelkopf 24 der Steuerplatte 20 mit dem Kugelkopf 32 des Betätigungshebels 28 des Riegelhakens 12 und die andere den Kugelkopf 26 der Steuerplatte 20 mit dem Kugelkopf 34 des Betätigungshebels 30 des Riegelhakens 14 verbindet.
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In 2 ist eine Kopplungsstange 36 in Alleinstellung dargestellt. Die Kopplungsstange 36 umfasst eine als Rohr ausgebildete Verbindungsstange 38, die an ihren beiden Enden jeweils mit einem als Einsatz ausgebildeten Kopplungselement 40A bzw. 40B versehen ist. Die Kopplungselemente 40A und 40B umfassen jeweils einen Schaft 42, der in das Rohr 38 eingesteckt ist, sowie einen als Kugelpfanne ausgebildeten Kopplungsabschnitt 44, in den der betreffende Kugelkopf 24, 26, 32 bzw. 34 eingreift und dessen Achse rechtwinklig bzw. radial zur Achse des Schafts 42 angeordnet ist. Das Rohr 38 ist aus Stahl gefertigt und damit mittels eines entsprechenden Werkzeugs verformbar.
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Die Kopplungselemente 40A und 40B entsprechen einander und sind jeweils als Kunststoffspritzgießteil ausgebildet. Vorzugsweise wird ein spröder Kunststoff eingesetzt, der auf Zug und Druck ein Kraftniveau von beispielsweise 3000 N zulässt, und zwar in einem Temperaturbereich zwischen –20°C und 100°C. Die Achse des Kopplungsabschnitts 44 des Kopplungselements 40A ist gegenüber der Achse des Kopplungsabschnitts des Kopplungselements 40B bzw. der Achse 22 der Steuerplatte 20 verkippt, d. h. nicht parallel, sodass die in unterschiedlichen Ebenen erfolgenden Schwenk- bzw. Drehbewegungen der Riegelelemente 12, 14 einerseits und der Steuerplatte 20 andererseits ausgeglichen werden können.
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Der Schaft 42 der Kopplungselemente 40A und 40B ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist an seinem Umfang paarweise an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Ausnehmungen bzw. Abflachungen 46 auf, die alternierend um jeweils 90° zueinander versetzt sind und paarweise in axialer Richtung des Schafts 42 angeordnet sind. In die Ausnehmungen 46 ist jeweils ein Bereich der Wand des Rohrs 38 mittels eines Presswerkzeugs eingepresst, so dass am Umfang des Rohrs 38 im Bereich der Ausnehmungen 46 Vertiefungen 48 ausgebildet sind, die rechtwinkelig zur Achse des Rohrs 38 ausgerichtet sind. Ein solches Presswerkzeug umfasst beispielsweise keilförmig ausgebildete Blechpaare, die das Verbindungsrohr 38 zentrieren und bei Ausüben eines Drucks über parallel angeordnete Stirn- bzw. Wirkkanten die Kopplungselemente 40A und 40B drehfest an dem Verbindungsrohr 38 fixieren können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Frontverschluss
- 12
- Riegelhaken
- 14
- Riegelhaken
- 16
- Welle
- 18
- Welle
- 20
- Steuerplatte
- 22
- Achse
- 24
- Kugelkopf
- 26
- Kugelkopf
- 28
- Betätigungshebel
- 30
- Betätigungshebel
- 32
- Kugelkopf
- 34
- Kugelkopf
- 36
- Kopplungsstange
- 38
- Verbindungsstange
- 40A, 40B
- Kopplungselement
- 42
- Schaft
- 44
- Kopplungsabschnitt
- 46
- Ausnehmungen
- 48
- Vertiefungen