DE4224699A1 - Kunststoffgelenk zur gelenkigen Verbindung zweier Bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffgelenk zur gelenkigen Verbindung zweier Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Gelenke sind in vielen verschiedenen konstruktiven Ausgestaltungen be­ kannt. Neben den klassischen Gelenkarten, wie z. B. Kugelgelenke oder Scharniergelenke, gehören beispielsweise Filmscharniere zu den typischen Vertretern von Kunststoffgelenken. Solche Filmscharniere weisen jeweils zur Anbindung des Kunststoffgelenks an ein entsprechendes Bauteil die­ nende, formstabile Befestigungselemente auf, die gegebenenfalls einstückig mit dem entsprechenden Bauteil ausgebildet sind. Zwischen diesen Befesti­ gungselementen ist ein Gelenkelement angeordnet, das eine Gelenkachse zur Auslenkung des Gelenks aus seiner Strecklage definiert. Im Falle eines Filmscharniers ist die Gelenkachse durch eine Querschnittsreduzie­ rung des zwischen den beiden Befestigungselementen angeordneten Gelenk­ elements definiert. Filmscharniere sind aufgrund ihrer Bruchempfindlich­ keit nur bedingt einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv einfach aufge­ bautes Kunststoffgelenk zu schaffen, das universell einsetzbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 angegeben. Durch die entsprechende Ausbildung des Gelenkelements ist das Kunststoffgelenk in einem Arbeitsgang aus einem spritzfähigen Kunst­ stoff zu fertigen, bedarf also keiner weiteren Montageschritte. Aufgrund der weichelastischen Auslegung des Gelenkelementes wird keine bestimmte Gelenkachse festgelegt, wie dies beispielsweise bei einem Scharniergelenk der Fall ist. Vielmehr kann das erfindungsgemäße Kunststoffgelenk in praktisch beliebige Raumrichtungen aus seiner Strecklage ausgelenkt wer­ den. Die angegebene Weichelastizität des Gelenkelementes bringt weiterhin den Vorteil, daß sich das Kunststoffgelenk bei Entlastung selbsttätig in seine Außenstellung zurückstellt.

Aufgrund seiner universellen Einsetzbarkeit können erfindungsgemäße Kunststoffgelenke fuhr unterschiedlichste Einsatzzwecke verwendet werden. So wurde das Gelenk insbesondere zum Einsatz in Gurtstraffsystemen von Kraftfahrzeugen entwickelt. Es ist aber auch genauso gut beispielsweise als Gelenkverbindung zwischen dem Mastfuß und dem Schwimmkörper eines Surfbretts einsetzbar.

Die in den Ansprüchen 2 und 3 angegebenen Materialien für die Befesti­ gungselemente bzw. das Gelenkelement haben sich als besonders geeignet herausgestellt.

Bei einer Ausbildung des Kunststoffgelenkes nach Anspruch 4 ist dieses ausgehend von seiner Strecklage in allen Raumrichtungen gleichermaßen flexibel. Sein Gelenkelement definiert also praktisch unendlich viele gleichwertige Gelenkachsen.

Auch bei einer Weiterbildung des Kunststoffgelenkes nach Anspruch 5 ist dieses praktisch in allen Raumrichtungen auslenkbar. Durch die quader­ förmige Ausbildung des Gelenkelementes werden jedoch bezüglich der Aus­ lenkrichtung unterschiedliche Flexibilitätseigenschaften geschaffen. So muß das Kunststoffgelenk bei einer Auslenkung um eine parallel zu den Breit­ seiten des quaderförmigen Gelenkelementes verlaufende Gelenkachse mit einer geringeren Kraft als bei einer Auslenkung mit einer parallel zu den Schmalseiten des Gelenkelementes verlaufenden Auslenkung getätigt werden. Entsprechend höher sind auch die Rückstellkräfte bei einer Auslenkung um eine parallel zu den Schmalseiten verlaufenden Gelenkachse.

Durch die im Patentanspruch 6 angegebenen Lamellen wird das Gelenkele­ ment insbesondere bei großen Auslenkungen aus der Strecklage abgestützt. Durch die gegenseitige Anlage der der Auslenkrichtung zugewandten Be­ reiche der Lamellen bei Erreichen einer gewissen Auslenkstellung wird praktisch eine Art Anschlag geschaffen, der eine weitere Auslenkung des Gelenkelementes verhindert oder zumindest weiter erschwert. Damit wird das Gelenkelement selbst vor einer Zerstörung durch eine übermäßige Materialdehnung geschützt. Ein weiterer Effekt der Lamellen liegt darin, daß die dem Gelenkelement innewohnende Rückstellkraft aufgrund ihrer gegenseitigen Anlage erhöht wird.

Durch die nach Anspruch 7 vorgesehene Verstärkungsseele wird das Ge­ lenkelement zusätzlich stabilisiert. Darüber hinaus können durch die gegenseitige Dimensionierung des Gelenkelements und seiner Verstärkungs­ seele bei ansonsten gleichbleibenden Elastizitätswerten der verwendeten Materialien Gelenke mit unterschiedlichen Auslenkwiderständen bzw. Rück­ stellkräften geschaffen werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nach­ folgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel an­ hand der beiliegenden Figuren näher erläutert wird. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kunststoffgelenks in Strecklage,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kunststoffgelenks in ausgelenkter Lage,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Kunststoffgelenk gemäß Schnittlinie III-III nach Fig. 1 und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Kunststoffgelenk entsprechend Schnittlinie IV-IV nach Fig. 1.

Ein erfindungsgemäßes Kunststoffgelenk besteht im wesentlichen aus zwei jeweils zur Anbindung des Kunststoffgelenkes an ein beliebiges Bauteil dienenden, formstabilen Befestigungselementen 1, 2, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als quaderförmige Platten ausgebildet sind. Zur be­ sagten Anbindung können die beiden Befestigungselemente 1, 2 beispiels­ weise mit einem Auge 3 versehen sein. Praktisch beliebige Formgebungen der Befestigungselemente 1, 2 sind möglich, so können diese beispielsweise an ihren einander abgewandten Enden mit Rastmitteln zum Verrasten mit Bauteilen ausgestattet sein.

Zwischen den einander zugewandten Schmalseiten 4, 5 der beiden Befesti­ gungselemente 1, 2 ist ein im wesentlichen quaderförmiges Gelenkelement 6 vorgesehen, das mit seinen einander abgewandten Enden 7, 8 direkt an die Schmalseiten 4, 5 der Befestigungselemente 1, 2 angespritzt ist.

Das Gelenkelement 6 ist weiterhin mit einstückig angespritzten, über seinen rechteckförmigen Querschnitt (Fig. 3) quer zur Streckrichtung S hinausragenden Lamellen 9 versehen, deren gegenseitiger Abstand a etwa ihrer Dicke in dieser Richtung entspricht. In Draufsicht (Fig. 3) sind diese Lamellen 9 länglich oval geformt. Mit zunehmendem Abstand von den Enden 7, 8 des Gelenkelementes 6 vergrößern sich die Lamellen 9 in ihrer Hauptfläche derart, daß die ihre Außenkanten 10 umschließende Hüllkurve im wesentlichen als teilweise Kreislinie erscheint.

Wie aus den Fig. 3 und 4 deutlich wird, ist das Gelenkelement 6 durch eine Verstärkungsseele 11 stabilisiert, die als dünner Strang aus dem Material der Befestigungselemente 1, 2 gebildet ist und endseitig ein­ stückig in diese übergeht.

Als Material für die Befestigungselemente 1, 2 und die Verstärkungsseele 11 ist ein talkum-verstärktes, thermoplastisches Polypropylen verwendet, das hartelastische Eigenschaften aufweist. Das Gelenkelement besteht aus einem thermoplastischen Gummi, wie er beispielsweise von der Firma Gummiwerk Kraiburg GmbH & Co, 8264 Waldkraiburg unter der Bezeichnung TC 9ATZ erhältlich ist.

Die Fertigung des in der Zeichnung dargestellten Kunststoffgelenkes er­ folgt in einem Arbeitsgang, ohne daß die Spritzform geöffnet werden muß. Dazu wird zuerst der thermoplastische Kunststoff für die Befestigungsele­ mente 1, 2 in entsprechende, durch Schieber abgeschlossene Formräume eingespritzt. In der Größenordnung von etwa einer Sekunde danach wird nach dem Entfernen der Schieber der Kunststoff für das Gelenkelement 6 in den entsprechenden Formraum eingespritzt, worauf sich dieser innig mit den Schmalseiten 4, 5 der Befestigungselemente 1, 2 verbindet. Prak­ tisch ist also eine einstückige Ausbildung des Kunststoffgelenks gegeben.

Im praktischen Einsatz nimmt das Kunststoffgelenk aufgrund der dem Ma­ terial des Gelenkelementes 6 innewohnenden Formrückstellkraft die in den Fig. 1 bzw. 4 dargestellte Strecklage ein, wenn keine Auslenkkräfte auf die Befestigungselemente 1, 2 wirken. Wird das eine Befestigungselement 1 gegenüber dem zweiten Befestigungselement 2 durch Einfluß einer Auslenk­ kraft ausgelenkt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, so verformt sich das Gelenkelement 6 flexibel. Bei Erreichen eines bestimmten Auslenkwinkels gehen die auf der Seite der Auslenkrichtung A gelegenen Abschnitte der Lamellen 9 "auf Block", so daß eine weitere Auslenkung zumindest er­ schwert und die dem Gelenkelement 6 innewohnende Rückstellkraft erhöht wird.

Claims (7)

1. Kunststoffgelenk zur gelenkigen Verbindung zweier Bauteile mit zwei jeweils zur Anbindung des Kunststoffgelenkes an das entsprechende Bauteil dienenden, formstabilen Befestigungselementen (1, 2) und einem zwischen den Befestigungselementen (1, 2) angeordneten Gelenkelement (6), das mindestens eine Gelenkachse zur Auslenkung des Gelenks aus seiner Strecklage definiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (6) als mit seinen Enden (7, 8) jeweils direkt an die Befestigungselemente (1, 2) angespritztes Formteil ausgebildet ist, das aus einem weichelastische­ ren Kunststoffmaterial als das der Befestigungselemente (1, 2) besteht.

2. Kunststoffgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (1, 2) aus einem hartelastischen Thermoplast, insbe­ sondere aus Polypropylen, talkum-verstärktem Polypropylen, ABS oder Polyamid bestehen.

3. Kunststoffgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (6) aus einem thermoplastischen Gummi besteht.

4. Kunststoffgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gelenkelement in Streckrichtung (S) rotationssymme­ trisch, insbesondere zylindrisch ausgebildet ist.

5. Kunststoffgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gelenkelement (6) quaderförmig ausgebildet ist.

6. Kunststoffgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gelenkelement (6) mit über seinen Querschnitt hinaus­ ragenden, quer zur Streckrichtung verlaufenden Lamellen (9) versehen ist, die derart mit gegenseitigem Abstand (a) angeordnet sind, daß sie bei aus der Strecklage ausgelenktem Gelenk sich in Teilbereichen gegen­ seitig abstützen.

7. Kunststoffgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gelenkelement (6) mit einer die Befestigungselemente (1, 2) verbindenden Verstärkungsseele (11) versehen ist, die einstückig mit den Befestigungselementen (1, 2) ausgebildet ist und aus dem gleichen Material besteht.