Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zum bidirektionalen Antreiben eines Stellglieds, vorzugsweise für eine Brennkraftmaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem ein Kugelgelenk für eine derartige Stelleinrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kugelgelenks. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung noch einen Abgasturbolader, der mit einer derartigen Stelleinrichtung ausgestattet ist.

Aus der EP 0 976 919 B1 ist eine Stelleinrichtung zum bidirektionalen Antreiben eines Waste-Gate-Ventils bekannt, wobei die Stelleinrichtung einen Stellantrieb zum Erzeugen von Stellkräften sowie eine mit dem Stellantrieb antriebsverbundene und mit dem Waste-Gate-Ventil antriebsverbindbare Kopplungseinrichtung aufweist, die zur Übertragung von Stellkräften vom Stellantrieb auf das Waste- Gate-Ventil dient. Das Waste-Gate-Ventil definiert hierbei somit ein Stellglied, das mit Hilfe der Stelleinrichtung betätigt werden kann. Die Kopplungseinrichtung um- fasst ein erstes Kopplungsglied, ein zweites Kopplungsglied und ein Kugelgelenk, das die beiden Kopplungsglieder gelenkig miteinander verbindet und einen mit dem ersten Kopplungsglied verbundenen Kugel köpf sowie eine mit dem zweiten Kopplungsglied verbundene Kugelaufnahme aufweist. Das Kugelgelenk kann innerhalb der Kopplungseinrichtung Richtungs- oder Neigungsänderungen ausgleichen, die zwischen einer linearen Stellbewegung des Stellantriebs und einer Dreh- oder Schwenkbewegung des jeweiligen Stellglieds auftreten können. Bei der bekannten Stelleinrichtung ist der Kugelkopf integral am ersten Kopplungsglied ausgeformt. Ferner ist bei der bekannten Stelleinrichtung die Kugelaufnahme durch eine Hülse mit einer zylindrischen Aufnahmeöffnung gebildet, so dass das bekannte Kugelgelenk nur Druckkräfte übertragen kann. Stelleinrichtungen dieser Art können grundsätzlich auch zum Antreiben anderer Stellglieder verwendet werden. Beispielhaft seien genannt eine variable Turbinengeometrie eines Abgasturboladers sowie Drallklappen oder Tumbleklappen einer Frischluftanlage zur Versorgung von Brennräumen einer Brenn kraftmaschi- ne mit Frischluft.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Stelleinrichtung der vorstehend beschriebenen Art bzw. für ein derartiges Kugelgelenk bzw. für einen damit ausgestatteten Abgasturbolader bzw. für ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Kugelgelenks eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Herstellung auszeichnet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Kugelkopf bezüglich des ersten Kopplungsglieds als separates Bauteil zu konzipieren, so dass der Kugelkopf an einen als Schaft ausgestalteten Abschnitt des ersten Kopplungsglieds angebaut werden kann. Durch diese Maßnahme lassen sich einheitliche Kugelköpfe mit unterschiedlichen Kopplungsgliedern verbinden, wodurch eine Variantenbildung vereinfacht ist. Ferner lassen sich die separat hergestellten Kugelköpfe leichter mit engeren Toleranzen herstellen als in Kombination mit dem kompletten ersten Kopplungsglied.

Im Einzelnen schlägt die Erfindung vor, den Kugelkopf mit einer radial zum Kugelmittelpunkt orientierten zylindrischen Schaftaufnahmeöffnung auszustatten, in die ein zylindrischer Schaft des ersten Kopplungsglieds eingesteckt werden kann, wobei dieser Schaft in der Schaftaufnahmeöffnung mit dem Kugelkopf fest ver- bunden werden kann. Beispielsweise kann der Kugelkopf mit dem Schaft verschweißt werden.

Die Kugelaufnahme kann dagegen eine radial zum Kugelmittelpunkt orientierte Schaftdurchgangsöffnung aufweisen, durch die sich der Schaft des ersten Kopplungsglieds hindurcherstreckt und die bezüglich einer Längsmittelachse des Schafts ein Radialspiel gegenüber dem Schaft aufweist. Durch das Radialspiel werden die Freiheitsgrade für Drehbewegungen zwischen Kugelkopf und Kugelaufnahme definiert.

Grundsätzlich kann die Kugelaufnahme einen zylindrischen Aufnahmeraum für den Kugel köpf aufweisen. Dieser Aufnahmeraum kann dabei als Sackloch ausgestaltet, so dass er an einem axialen Ende geschlossen ist und am anderen axialen Ende offen ist. Im Bereich des offenen Endes befindet sich dann die Schaftdurchgangsöffnung. Bei einer derartigen Konfiguration lassen sich über das Kugelgelenk nur Druckkräfte übertragen. Bevorzugt ist dagegen eine Ausführungsform, die zusätzlich auch eine Übertragung von Zugkräften ermöglicht. In diesem Fall ist der Aufnahmeraum zweckmäßig abgestimmt auf den Kugelkopf kugelförmig gestaltet, derart, dass ein Kugeldurchmesser größer ist als ein Durchmesser der Schaftdurchgangsöffnung.

Es ist klar, dass der komplementär zum Kugel köpf geformte kugelförmige Lagerraum der Kugelaufnahme dann nicht vollständig kugelförmig gestaltet ist, da er zumindest an einer Seite in die Schaftdurchgangsöffnung übergeht. Der Lagerraum ist daher kugelsegmentförmig gestaltet bzw. weist den Lagerraum begrenzende kugelsegmentförmige Wandabschnitte auf, die flächig mit dem Kugelkopf in Kontakt stehen. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Kugelkopf zwei voneinander abgewandte ebene Stirnseiten aufweisen, die jeweils in einer senkrecht zur Längsmittelachse der Schaftaufnahmeöffnung verlaufenden Ebene liegen. Der Kugelkopf hat dadurch die Form eines Rads oder einer Rolle, wobei die Außenkontur des Kugelkopfs ein Kugelsegment definiert. Die Kugelaufnahme hat nun gegenüber der Schaftdurchgangsöffnung eine Kugelkopfmontageöffnung, deren quer zur Längsmittelachse der Schaftdurchgangsöffnung gemessene Öffnungsweite gleich groß ist wie oder größer ist als der parallel zur Längsmittelachse der Schaftaufnahmeöffnung gemessene Abstand der Stirnseiten des Kugelkopfs und kleiner ist als der senkrecht zur Längsmittelachse der Schaftaufnahmeöffnung gemessene Kugeldurchmesser. Die Kugelaufnahme weist nun zwischen der Schaftdurchgangsöffnung und der Kugelkopfmontageöffnung einen kugelsegmentförmigen Lagerraum zum Lagern des Kugelkopfs auf, der an der einen Seite in die Schaftdurchgangsöffnung und auf der gegenüberliegenden Seite in die Kugelkopfmontageöffnung übergeht. Dabei ist der Übergang des Lagerraums zur Kugelkopfmontageöffnung so geformt, dass der Kugelkopf bei fehlendem Schaft und mit parallel zur Öffnungsweite der Kugelkopfmontageöffnung ausgerichteter Längsmittelachse der Schaftaufnahmeöffnung bezüglich der Längsmittelachse der Schaftdurchgangsöffnung axial durch die Kugelmontageöffnung in den Lagerraum einsetzbar und darin drehbar ist bis die Längsmittelachse der Schaftaufnahmeöffnung parallel zur Längsmittelachse der Schaftdurchgangsöffnung verläuft. Durch diese Bauform lässt sich der Kugelkopf ohne den Schaft in den Lagerraum der Schaftaufnahme einsetzen, was die Montage des Kugelgelenks vereinfacht. Ist der Kugelkopf in den Lagerraum eingesetzt und darin so ausgerichtet, dass die Längsmittelachsen der Schaftaufnahmeöffnung und der Schaftdurchgangsöffnung zusammenfallen, lässt sich der Schaft durch die Schaftdurchgangsöffnung hindurch in die Schaftaufnahmeöffnung einsetzen und fest mit dem Kugelkopf verbinden. Danach kann der Kugelkopf im Lagerraum nicht mehr so weit verdreht werden, dass er aus der Kugel kopfmontageöffnung wieder aus dem Lagerraum herausgenommen werden kann. Sobald also der Schaft fest mit dem Kugelkopf verbunden ist, ist der Kugelkopf verliersicher in der Kugelaufnahme gehalten, wodurch das Kugelgelenk bei einfacher Montierbarkeit Druck- und Zugkräfte übertragen kann.

Diese Bauform ermöglicht es außerdem, die Kugelaufnahme aus einem Stück herzustellen, also als Integralteil zu konzipieren. Insbesondere kann die Kugelaufnahme ein einstückiges Gussteil sein, z.B. aus Kunststoff.

Zweckmäßig ist der Kogelkopf in seiner Umfangsrichtung vollständig geschlossen ausgestaltet, also insbesondere unterbrechungsfrei bzw. ungeschlitzt ausgestaltet. Im Unterschied dazu kann die Kugelaufnahme im Bereich des Lagerraums an zwei sich diametral gegenüberliegenden Seiten offen bzw. unterbrochen sein, wobei diese Unterbrechungen offen in die Kugelkopfmontageöffnung übergehen. Hierdurch kann die Kugelaufname besonders kompakt gebaut werden. Ferner vereinfachen sich die erforderlichen Spritzwerkzeuge, falls die Kugelaufnahme als Spritzgussteil realisiert werden soll.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Schaftaufnahmeöffnung als Durchgangsöffnung ausgestaltet sein, wobei der Schaft an der der Kugelkopf- montageöffnung zugewandten Stirnseite mit dem Kugel köpf verschweißt oder verlötet oder verklebt werden kann. Bei in die Schaftaufnahmeöffnung eingestecktem Schaft steht an der Kugelkopfmontageöffnung ausreichend Raum zur Verfügung, um die gewünschte Befestigung zwischen Schaft und Kugelkopf zu realisieren.

Bei einer anderen Weiterbildung kann die Kugelaufnahme zwei sich quer zur Längsmittelachse der Schaftdurchgangsöffnung gegenüberliegende offene Seiten aufweisen, die sich von der Kugelkopfmontageöffnung zum Lagerraum er- strecken. Hierdurch erhält die Kugelaufnahme in einem die Kugelkopfmontageöffnung aufweisenden Axialabschnitt im Längsschnitt einen U-förmigen Querschnitt. Durch die offenen Seiten lässt sich die Kugelaufnahme leichter herstellen.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann die Lageraufnahme eine den Lagerraum begrenzende kugelsegmentförmige Innenkontur aufweisen, die komplementär zur kugelsegmentförmigen Außenkontur des Kugelkopfs geformt ist, derart, dass der Kugelkopf im Lagerraum mit seiner Außenkontur unmittelbar an der Innenkontur der Lageraufnahme anliegt und daran gelagert ist. Durch die unmittelbare Kontaktierung von Kugelkopf und Lageraufnahme ergibt sich ein besonders einfach realisierbarer Aufbau in Verbindung mit einer preiswerten Herstellbarkeit.

Bei dieser Ausführungsform kann ein Öffnungsdurchmesser der Schaftdurchgangsöffnung kleiner gewählt werden als ein Kugeldurchmesser des Kugelkopfs. Somit lassen sich auch Zugkräfte zwischen den beiden Kopplungsgliedern übertragen.

Bei einer anderen Ausführungsform kann die Kugelaufnahme in einer senkrecht zur Längsmittelachse der Schaftdurchgangsöffnung verlaufenden Teilungsebene geteilt sein und zwei Aufnahmeteile aufweisen, die jeweils ein Wälzkörperlager zum Lagern des Kugelkopfs aufweisen. In diesem Fall ist die Kugelaufnahme mehrteilig konzipiert. Zwar wird durch eine mehrteilige Bauform der Kugelaufnahme deren Herstellung aufwändiger, jedoch kann mit Hilfe der Wälzkörperlager eine verbesserte Lagerung des Kugelkopfs in der Kugelaufnahme realisiert werden. Beispielsweise kann sich die verbesserte Lagerung durch einen reduzierten Verschleiß sowie durch reduzierte Reibung sowie eine höhere Kraftübertragung in der Zug- und Druckrichtung auszeichnen. Gemäß einer Weiterbildung kann das jeweilige Wälzkörperlager in einem von der Teilungsebene entfernten Bereich des jeweiligen Aufnahmeteils angeordnet sein. Somit befindet sich das eine Wälzkörperlager proximal zur Schaftdurchgangsöffnung, während sich das andere Wälzkörperlager an einer diametral gegenüberliegenden Seite des Kugelkopfs distal zur Schaftdurchgangsöffnung befindet. Somit stützen die beiden Wälzkörperlager insbesondere Druckkräfte und Zugkräfte ab.

Vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher eine äußere Wälzkörperlaufbahn des jeweiligen Wälzkörperlagers unmittelbar am jeweiligen Aufnahmeteil ausgebildet ist. In diesem Fall stützen sich die Wälzkörper unmittelbar am jeweiligen Aufnahmeteil ab. Hierdurch ergibt sich eine integrierte Bauweise, welche die Anzahl der erforderlichen Einzelteile reduziert. Beispielsweise bildet das jeweilige Aufnahmeteil dadurch einen Außenring des jeweiligen Wälzkörperlagers, so dass auf einen separaten Außenring verzichtet werden kann, so dass die Größe der verwendbaren Wälzkörper entsprechend größer gewählt werden kann.

Vorzugsweise handelt es sich bei den Wälzkörpern des jeweiligen Wälzkörperlagers um Kugeln. Besonders vorteilhaft ist nun eine Weiterbildung, bei welcher die äußere Wälzkörperlaufbahn in ihrem Profil, das quer zur Umfangsrichtung betrachtet ist, die Kugeln über einen Winkel von mehr als 180°, vorzugsweise von maximal 270°, umgreift. Auf diese Weise sind die Kugeln in der äußeren Wälzkörperlaufbahn radial und axial gesichert, was die Handhabung der Aufnahmeteil mit darin untergebrachten Kugeln vereinfacht.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können sich die Wälzkörper des jeweiligen Wälzkörperlagers innen unmittelbar am Kugel köpf abstützen. In diesem Fall kann auf einen Innenring des jeweiligen Wälzkörperlagers verzichtet werden, wodurch es ebenfalls möglich ist, die verwendeten Wälzkörper größer zu dimensionieren.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Kugelkopf bezüglich einer senkrecht zur Längsmittelachse der Schaftaufnahmeöffnung verlaufenden Ebene spiegelsymmetrisch ausgestaltet sein. Hierdurch vereinfacht sich die Montage, da der Kugel köpf verwechslungssicher verwendet werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der Schaft mit dem Kugelkopf in der Schaftaufnahmeöffnung verschraubt sein, wodurch die Übertragung besonders hoher Druck- und Zugkräfte möglich ist. Die Schraubverbindung kann dann durch eine Schweißverbindung oder Klebverbindung oder Lötverbindung gesichert werden.

Zusätzlich oder alternativ kann die Schaftaufnahme an ihrer radialen Außenseite ein Außengewinde aufweisen, wodurch die Kugelaufnahme selbst in eine am zweiten Kopplungsglied ausgebildete Aufnahmeöffnung mit passendem Innengewinde eingeschraubt werden kann.

Bei einem erfindungsgemäßen Abgasturbolader ist zumindest eine Stelleinrichtung der vorstehend beschriebenen Art vorgesehen, um damit ein Waste-Gate- Ventil bzw. eine variable Turbinengeometrie betätigen zu können. Ein Abgasturbolader weist in üblicher weise einen Verdichter zum Verdichten von Frischluft sowie eine Turbine zum Entspannen von Abgas auf, wobei Verdichter und Turbine durch eine gemeinsame Antriebswelle miteinander antriebsverbunden sind. Zur Leistungsregelung kann der Abgasturbolader bzw. seine Turbine ein Waste- Gate-Ventil aufweisen, vorzugsweise bei einem Benzinmotor. Alternativ kann die Turbine zur Leistungsregulierung auch mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet sein, vorzugsweise bei einem Dieselmotor. Ebenso ist es grundsätz- lieh möglich, die Turbine sowohl mit einem Waste-Gate-Ventil als auch mit einer variablen Turbinengeometrie auszustatten. In diesem Fall kann das Waste-Gate- Ventil z.B. zum raschen Erhitzen eines nachfolgenden Katalysators verwendet werden.

Ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk, mit dessen Hilfe sich zwei Kopplungsglieder gelenkig miteinander verbinden lassen, umfasst somit einen Kugelkopf, der mit dem ersten Kopplungsglied verbindbar ist, eine Kugelaufnahme, die mit dem zweiten Kopplungsglied verbindbar ist, wobei der Kugelkopf eine radial zum Kugelmittelpunkt orientierte zylindrische Schaftaufnahmeöffnung aufweist, in die ein zylindrischer Schaft des ersten Kopplungsglieds einsteckbar ist und in der das erste Kopplungsglied fest mit dem Kugelkopf verbindbar ist. Ferner weist die Kugelaufnahme eine radial zum Kugelmittelpunkt orientierte Schaftdurchgangsöffnung auf, durch die sich im montierten Zustand der Schaft des ersten Kopplungsglieds hindurcherstreckt und die bezüglich einer Längsmittelachse des Schafts ein Radialspiel gegenüber dem Schaft aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusammenbauen eines derartigen Kugelgelenks, bei dem eine Schaftaufnahmeöffnung, eine Schaftdurchgangsöffnung, eine Kugelkopfmontageöffnung und ein Lagerraum gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sind, charakterisiert sich somit dadurch, dass der Kugelkopf außerhalb der Kugelaufnahme so ausgerichtet werden kann, dass sich die Längsmittelachse der Schaftaufnahmeöffnung im Wesentlichen parallel zur Öffnungsweite der Montageöffnung erstreckt, dass der Kugelkopf in dieser ausgerichteten Lage bezüglich der Längsmittelachse der Schaftdurchgangsöffnung axial durch die Montageöffnung in den Lagerraum eingesetzt werden kann, dass der Kugelkopf im Lagerraum um den Kugelmittelpunkt so weit gedreht werden kann, bis die Längsmittelachse der Schaftaufnahmeöffnung im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse der Schaftdurchgangsöff- nung ausgerichtet ist, und dass der Schaft des ersten Kopplungsglieds durch die Schaftdurchgangsöffnung hindurch in die Schaftaufnahmeöffnung eingesteckt und am Kugelkopf befestigt werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung zwischen Kugelkopf und Schaft zweckmäßig durch die Montageöffnung hindurch.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer

Stelleinrichtung,

Fig. 2 mehrere isometrische Ansichten eines Kugelgelenks bei verschiedenen Zuständen a bis e seiner Herstellung,

Fig. 3 einen Längsschnitt des Kugelgelenks bei einer anderen Ausführungsform, Fig. 4 eine isometrische Ansicht des Kugelgelenks aus Fig. 3 in einer auseinander gezogenen Darstellung.

Entsprechend Fig. 1 umfasst eine Stelleinrichtung 1 , mit deren Hilfe ein Stellglied 2 gemäß einem Doppelpfeil 3 bidirektional verstellbar ist, einen Stellantrieb 4 sowie eine Kopplungseinrichtung 5. Das Stellglied 2 ist hier als Klappe ausgestaltet. Insbesondere kann es sich beim Stellglied 2 um ein Waste-Gate-Ventil eines Abgasturboladers oder um eine variable Turbinengeometrie eines Abgasturboladers oder um eine oder mehrere Steuerklappen einer Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine handeln. Der Stellantrieb 4 kann pneumatisch oder elektrisch oder hydraulisch betrieben werden. Insbesondere kann es sich beim Stellantrieb 4 um eine Druckdose oder um einen Elektromotor handeln. Der Stellantrieb 4 dient zum Erzeugen von Stellkräften. Die Kopplungseinrichtung 5 schafft eine Antriebsverbindung zwischen dem Stellantrieb 4 und dem Stellglied 2 und dient dementsprechend zur Übertragung von Stellkräften vom Stellantrieb 4 auf das Stellglied 2. Die Kopplungseinrichtung 5 ist hierzu im montierten Zustand der Stelleinrichtung 1 mit dem Stellantrieb 4 sowie mit dem Stellglied 2 antriebsverbunden.

Im Einzelnen umfasst die Kopplungseinrichtung 5 ein erstes Kopplungsglied 6, ein zweites Kopplungsglied 7, das hier geschnitten dargestellt ist, und ein Kugelgelenk 8, das die beiden Kopplungsglieder 6, 7 gelenkig miteinander verbindet. Im Beispiel der Figur 1 ist das erste Kopplungsglied 6 durch eine Stange gebildet, die unmittelbar mit dem Stellantrieb 4 antriebsverbunden ist und mit Hilfe des Stellantriebs 4 gemäß einem Doppelpfeil 9 linear und bidirektional verstellt werden kann. Das zweite Kopplungsglied 7 ist hier als Halterung ausgestaltet und über einen Hebel 10 mit einer Spindel 1 1 verbunden, wobei die Spindel 1 1 um eine Drehachse 12 drehverstellbar gelagert ist. Mit dieser Spindel 1 1 kann das Stellglied 2 drehfest verbunden sein. Die so gebildete Einheit aus zweitem Kopplungsglied 7, Hebel 10, Spindel 1 1 und Stellglied 2 kann um die Drehachse 12 gemäß einem Doppelpfeil 13 bidirektional verschwenkt werden.

Das Kugelgelenk 8 umfasst einen Kugelkopf 14, der fest mit dem ersten Kopplungsglied 6 verbunden ist, und eine Kugelaufnahme 15, die fest mit dem zweiten Kopplungsglied 7 verbunden ist. Kugelkopf 14 und Kugelaufnahme 15 sind relativ zueinander um einen Kugelmittelpunkt 16 relativ zueinander beweglich, so dass sie gemäß einem Doppelpfeil 17 bidirektional zueinander verstellbar sind.

Gemäß den Figuren 2 bis 4 weist der Kugelkopf 14 eine zylindrische Schaftaufnahmeöffnung 18 auf, in die ein zylindrischer Schaft 19 des ersten Kopplungsglieds 6 eingesteckt ist bzw. einsteckbar ist. Im Bereich dieser Schaftaufnahmeöffnung 18 ist der Kugelkopf 14 fest mit dem ersten Kopplungsglied 6 verbunden. Die Schaftaufnahmeöffnung 18 erstreckt sich dabei radial zum Kugelmittelpunkt 16. Die Kugelaufnahme 15 weist eine Schaftdurchgangsöffnung 20 auf, die ebenfalls radial zum Kugelmittelpunkt 16 orientiert ist. Durch diese Schaftdurchgangsöffnung 20 hindurch erstreckt sich der Schaft 19 des ersten Kopplungsglieds 6. Die Schaftdurchgangsöffnung 20 ist dabei so dimensioniert, dass sie gegenüber dem Schaft 19 ein Radialspiel 21 aufweist, dessen Radialrichtung auf eine Längsmittelachse 22 des Schafts 19 bezogen ist.

In den Figuren 2a bis 2e ist die Schaftaufnahme 15 transparent dargestellt. Bei der in den Figuren 2a bis 2e gezeigten Ausführungsform weist der Kugelkopf 14 zwei voneinander abgewandte ebene Stirnseiten 23 auf, die jeweils in einer sich senkrecht zur Längsmittelachse 24 der Schaftaufnahmeöffnung 18 liegen. Die Kugelaufnahme 15 besitzt nun gegenüber der Schaftdurchgangsöffnung 20 eine Kugelkopfmontageoffnung 25, die eine quer zur Längsmittelachse 26 gemessene Öffnungsweite 27 besitzt. Diese Öffnungsweite 27 ist dabei zumindest gleich groß wie, vorzugsweise geringfügig größer als ein Abstand 28 der beiden Stirnseiten 23 des Kugelkopfs 14, wobei dieser Abstand 28 parallel zur Längsmittel- achse 24 der Schaftaufnahmeöffnung 18 gemessen ist. Außerdem ist diese Öffnungsweite 27 deutlich kleiner als ein Kugeldurchmesser 29 des Kugelkopfs 14. Beispielsweise ist der Abstand 28 etwa halb so groß wie der Kugeldurchmesser 29. Die Öffnungsweite 27 ist vorzugsweise maximal 10 % größer als der Abstand 28.

Die Kugelaufnahme 15 weist zwischen der Schaftdurchgangsöffnung 20 und der Kugelkopfmontageöffnung 25 einen Lagerraum 30 auf, der einerseits in die Schaftdurchgangsöffnung 20 und andererseits in die Kugelkopfmontageöffnung 25 übergeht. Der Übergang zur Kugelkopfmontageöffnung 25 ist dabei so geformt, dass der Kugel köpf 14 gemäß dem nachfolgend beschriebenen Montageverfahren bzw. Herstellungsverfahren in die Kugelaufnahme 15 eingesetzt werden kann.

Gemäß Figur 2a kann der Kugelkopf 14 außerhalb der Kugelaufnahme 15 so ausgerichtet werden, dass sich die Längsmittelachse 24 der Schaftaufnahmeöffnung 18 im Wesentlichen parallel zur Öffnungsweite 27 der Kugelkopfmontage- öffnung 25 erstreckt. Bei der so ausgerichteten Lage zwischen Kugelkopf 14 und Kugelaufnahme 15 kann der Kugelkopf 14 bezüglich der Längsmittelachse 26 der Schaftdurchgangsöffnung 20 axial durch Kugelkopfmontageöffnung 25 in den Lagerraum 30 eingesetzt werden. Das Einsetzen ist in Figur 2a durch einen Pfeil 31 angedeutet. Nach dem Einsetzen des Kugelkopfs 14 in die Kugelaufnahme 15 liegt der in Figur 2b gezeigte Zustand vor.

Ausgehend von dem in Figur 2b gezeigten Zustand kann nun der im Aufnahmeraum 30 untergebrachte Kugelkopf 14 um den Kugelmittelpunkt 16 gemäß den Figuren 2c und 2d gedreht werden. Eine entsprechende Drehbewegung ist in Figur 2c durch einen Pfeil 32 angedeutet. Die Drehung des Kugelkopfs 14 relativ zur Kugelaufnahme 15 in dem Lagerraum 30 erfolgt solange, bis die Längsmittelachse 24 der Schaftaufnahmeöffnung 18 im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse 26 der Schaftdurchgangsöffnung 20 ausgerichtet ist. In diesem Fall fallen gemäß den Figuren 2d und 2e besagte Längsmittelachsen 24, 26 zusammen. Bezüglich der Längsmittelachsen 24, 26 fluchten nun die Schaftaufnahmeöffnung 18 und die Schaftdurchgangsöffnung 20 axial zueinander. Anschließend kann gemäß Figur 2e der Schaft 19 des ersten Kopplungsglieds 6 durch die Schaftdurchgangsöffnung 20 hindurch in die Schaftaufnahmeöffnung 18 eingesetzt werden. Da bei den hier gezeigten Ausführungsformen die Schaftaufnahmeöffnung 18 als Durchgangsöffnung konzipiert ist, ist es nunmehr möglich, den Schaft 19 an einer der Kugelkopfmontageoffnung 25 zugewandten Seite mit dem Kugelkopf 14 fest zu verbinden, insbesondere zu verschweißen. Dabei kann die jeweilige Verbindungstechnik durch die Kugelkopfmontageoffnung 25 hindurch realisiert werden, da die Kugelkopfmontageoffnung 25 eine ausreichende Zugänglichkeit gewährleistet.

Bei der in den Figuren 2a bis 2e gezeigten Ausführungsform besitzt die Kugelaufnahme 15 außerdem zwei sich quer zur Längsmittelachse 26 der Schaftdurchgangsöffnung 20 gegenüberliegende offene Seiten 33, die sich jeweils von der Kugelkopfmontageoffnung 25 bis zum Lagerraum 30 erstrecken. Im Beispiel erstrecken sich die offenen Seiten 33 bis in den Bereich des Kugelmittelpunkts 16.

Die Kugelaufnahme 15 weist bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform eine den Lagerraum 30 begrenzende kugelsegmentförmige Innenkontur 34 auf, die komplementär zur kugelsegmentförmigen Außenkontur 35 des Kugelkopfs 14 geformt ist. Dabei sind ein Außendurchmesser 29 des Kugelkopfs 14 und ein Innendurchmesser 36 des Lagerraums 30 im Wesentlichen gleich groß gestaltet, so dass im eingebauten Zustand der Kugelkopf 14 mit seiner Außenkontur 35 unmittelbar an der Innenkontur 34 anliegt und so in der Kugelaufnahme 15 gelagert ist. Die Kugelaufnahme 15 ist bei der Ausführungsform der Fig. 2 als einteiliges Integralteil ausgestaltet, das insbesondere aus Kunststoff mittels Spritzgusstechnik herstellbar ist.

Erkennbar sind bei dieser Ausführungsform der Kugeldurchmesser 29, also der Außendurchmesser 29 des Kugelkopfs 14 sowie der Innendurchmesser 36 des Lagerraums 30 deutlich größer als ein Öffnungsdurchmesser 44 der Schaftdurchgangsöffnung 20.

Die Figuren 3 und 4 zeigen nun eine andere Ausführungsform des Kugelgelenks 8. Wie zuvor umfasst das Kugelgelenk 8 den Kugelkopf 14 und die Kugelaufnahme 15. Der Kugelkopf 14 besitzt ebenfalls eine Schaftaufnahmeöffnung 18, die hier ebenfalls als Durchgangsöffnung konzipiert ist und in die der Schaft 19 des ersten Kopplungsglieds 6 eingesteckt ist.

Bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist die Kugelaufnahme 15 in einer senkrecht zur Längsmittelachse 26 der Schaftdurchgangsöffnung verlaufenden Teilungsebene 37 geteilt, so dass die Kugelaufnahme 15 zwei Aufnahmeteile 38, 39 aufweist. Zumindest eines der Aufnahmeteile 38, 39 weist die Schaftdurchgangsöffnung 20 auf. Im Beispiel sind die beiden Aufnahmeteile 38, 39 als Gleichteile, also als identische Bauteile konzipiert, so dass beide Aufnahmeteile 38, 39 jeweils eine derartige Schaftdurchgangsöffnung 20 aufweisen. Im zusammengebauten Zustand der Kugelaufnahme 15 befinden sich dann die Schaftdurchgangsöffnungen 20 an voneinander abgewandten Seiten.

Die beiden Aufnahmeteile 38, 39 weisen jeweils ein Wälzkörperlager 40 auf, das mehrere Wälzkörper 41 umfasst. Dabei sind die Wälzkörperlager 40 im jeweiligen Aufnahmeteil 38, 39 jeweils in einem von der Teilungsebene 37 entfernten Be- reich angeordnet. Im Längsschnitt gemäß Figur 3 sind die Wälzkörperlager 40 somit jeweils in einem Eckbereich des jeweiligen Aufnahmeteils 38, 39 angeordnet.

Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Wälzkörperlager 40 integral im jeweiligen Aufnahmeteil 38, 39 ausgebildet. Hierzu wird beim jeweiligen Wälzkörperlager 40 sowohl auf einen inneren als auch auf einen äußeren Lagerring verzichtet, die bei herkömmlichen Wälzkörperlagern eine innere bzw. äußere Wälzkörperlaufbahn aufweisen. Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist eine äußere Wälzkörperlaufbahn 42 des jeweiligen Wälzkörperlagers 40 unmittelbar am jeweiligen Aufnahmeteil 38, 39 ausgebildet. Ferner ist hier vorgesehen, dass die Wälzkörper 41 jeweils Kugeln sind, die im Folgenden ebenfalls mit 41 bezeichnet werden. Die äußeren Wälzkörperlaufbahnen 42 sind nun zweckmäßig so geformt, dass sie in ihrem Profil die Kugeln 41 über einen Winkel von mehr als 180°, hier über einen Winkel von etwa 270° umgreifen. Das Profil der äußeren Wälzkörperlaufbahn 42 ist dabei im Längsschnitt gemäß Figur 3 erkennbar. Ferner sind die Wälzkörperlager 40 hier so konzipiert, dass die Wälzkörper 41 des jeweiligen Wälzkörperlagers 40 innen unmittelbar am Kugelkopf 14 zur Anlage kommen, wodurch die inneren Wälzkörperlaufbahnen unmittelbar an der Außenkontur 35 des Kugelkopfs 14 ausgebildet ist.

Für den Zusammenbau des Kugelgelenks 8 kann gemäß Figur 4 zunächst das eine Aufnahmeteil 38 auf den Schaft 19 aufgesteckt werden. Anschließend kann der Kugelkopf 14 auf dem Schaft 19 aufgesteckt werden. Hierzu kann der Schaft 19 mit einer Ringstufe 43 ausgestattet sein. Vor dem Aufsetzen des anderen Aufnahmeteils 39 kann der Kugelkopf 14 am Schaft 19 befestigt werden, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung. Anschließend wird das andere Aufnahmeteil 39 auf das zuvor montierte Aufnahmeteil 38 aufgesetzt und mit diesem fest verbunden. Denkbar ist auch hier eine Schweißverbindung entlang der Trennebene 37. Alternativ ist es ebenso möglich, für die Montage zuerst den Kugelkopf 14 in das eine Aufnahmeteil 38 einzusetzen und anschließend das andere Aufnahmeteil 39 anzubringen und die beiden Aufnahmeteile 38, 39 aneinander zu befestigen. Anschließend kann das so fertiggestellte Kugelgelenk 8 am Schaft

19 montiert werden. Hierzu muss lediglich der Kugelkopf 14 in der Kugelaufnahme 15 so ausgerichtet werden, dass die Längsmittelachsen 24, 26 der Schaftaufnahmeöffnung 18 und der Schaftdurchgangsöffnung 20 einander überdecken. Somit kann anschließend der Schaft 19 durch die eine Schaftdurchgangsöffnung

20 hindurch in die Schaftaufnahmeöffnung 18 eingeführt werden. Durch die andere Schaftdurchgangsöffnung 20 hindurch lässt sich dann der Schaft 19 mit dem Kugelkopf 14 fest verbinden.

Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist der Kugelkopf 14 bezüglich einer senkrecht zur Längsmittelachse 24 der Schaftaufnahmeöffnung 18 verlaufenden Ebene spiegelsymmetrisch ausgestaltet. Hierdurch können Fehler bei der Montage vermieden werden. Bevorzugt sind die Schaftaufnahmeöffnung 18 und der Schaft 19 so aufeinander abgestimmt, dass der Schaft 19 axial in die Schaftaufnahmeöffnung 18 eingesteckt werden kann. Alternativ ist es grundsätzlich jedoch auch möglich, an der Schaftaufnahmeöffnung 18 ein Innengewinde auszuformen und am Schaft 19 ein dazu komplementäres Außengewinde vorzusehen, derart, dass der Schaft 19 in die Schaftaufnahmeöffnung 18 eingeschraubt werden kann. Diese Verschraubung ist in der Axialrichtung stark belastbar. Zur Drehsicherung kann zusätzlich eine Lötverbindung oder Klebverbindung oder Schweißverbindung zwischen dem Kugel köpf 14 und dem Schaft 19 vorgesehen sein.