1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Winkelkupplung zur Befestigung eines Anbauteils an einer tragenden Struktur, insbesondere eine Leuchte an einer Fahrzeugkarosserie, bestehend aus einer Kupplungsaufnahme für einen Kupplungsbolzen und dem entsprechenden Kupplungsbolzen.

2. Hintergrund der Erfindung

In den verschiedensten technischen Gebieten werden zwei Teile mit Hilfe eines Kupplungsbolzens und einer entsprechenden Kupplungsaufnahme für diesen Kupplungsbolzen mitei- nander verbunden. Im Fahrzeugbau erfolgt auf diese Weise die Befestigung von Abdeckungen im Motorraum, von Verkleidungsteilen im Innenraum sowie die Montage von Leuchten an der Fahrzeugkarosserie. Ein ähnliches Vorgehen findet sich in anderen Gebieten, wo ein Befestigen durch eine einfache Rastverbindung ausreichend ist. Derartige Kupplungen bestehen aus einem Kupplungsbolzen mit einem kugelförmigen Kopf und einer Kupplungsaufnahme, in der ein Kugelfang für den kugelförmigen Kopf vorgesehen ist. Innerhalb des Kugelfangs ist der kugelförmige Kopf lösbar oder nicht lösbar aufgenommen, wenn Kupplungsbolzen und Kupplungsaufiiahme miteinander verbunden worden sind. In bekannten Kupplungen sind vor dem Verbinden von Kupplungsbolzen und Kupplungsaufnahme deren mittlere Längsachsen parallel zueinander ausgerichtet. Auf dieser Grundlage wird beispielsweise im Fahrzeugbau eine Rückleuchte durch eine Einsetzbewegung in Fahrtrichtung, also in x-Richtung, an einer dafür vorgesehenen Stelle der Karosserie montiert. Daher ist die Kupplungsaufnahme an senkrecht zur Fahrtrichtung ausgerichteten Bauteilwänden vormontiert. Dies gewährleistet ein problemloses Montieren und Einrasten des Kupplungsbolzens in der Kupplungsaufnahme.

Nicht nur im Fahrzeugbau nimmt jedoch die Formenvielfalt zu, so dass beispielsweise eine Rückleuchte in einer Vertiefung der Karosserie mit schrägen Karosseriewänden befestigt werden muss. Die Längsachse von an diesen schrägen Karosseriewänden installierten Kupp- lungsaufiiahmen für Kupplungsbolzen ist senkrecht zu diesen Karosseriewänden orientiert, was jedoch gleichzeitig eine winklige Ausrichtung dieser Längsachse zur Fahrtrichtung zur Folge hat. Daher müssen die Kupplungsbolzen beispielsweise an der Rückleuchte geneigt vormontiert werden, damit deren Längsachse wiederum parallel zur mittleren Längsachse der Aufnahme ausgerichtet ist. Anderenfalls wäre kein verlässliches Einrasten des Kupplungsbolzens in der in der Karosserie vormontierten Kupplungsaufnahme gewährleistet. Um diese spezielle Ausrichtung von Kupplungsbolzen und Kupplungsaufnahme zueinander zu erzielen, ist die Vormontage der Kupplungsbolzen komplizierter geworden. Zudem tritt trotz der spezi- eilen Anordnung des Kupplungsbolzens im Verhältnis zur Kupplungsaufnahme häufig ein Verkanten beispielsweise der Rückleuchte beim Einsetzen in die dafür vorgesehene Vertiefung der Karosserie mit schrägen Karosseriewänden auf. Dieses Verkanten verlängert die Montagezeit und beeinträchtigt häufig die Qualität des Montageergebnisses. Im Stand der Technik sind verschiedene Konstruktionen von Kupplungsaufnahmen bekannt, die einen Winkelausgleich ermöglichen. Dazu wird der Kupplungsbolzen, meist ein Bolzen mit Kugelkopf, in die Kupplungsaufnahme eingesetzt und dort verrastet. Die Kupplungsaufnahme aus US 4,520,689 dient der Übertragung von Drehbewegungen in einer Scheibenwischeranordnung eines Kraftfahrzeugs. Obwohl der Kugelkopf des Kupplungsbolzens fest in der Kupplungsaufnahme verrastet ist, sind dennoch aufgrund der Gestaltung des Innenraums der Kupplungsaufnahme eingeschränkte Bewegungen des Kupplungsbolzens möglich. Im Speziellen kann der Kupplungsbolzen in einem Raumwinkelbereich geringer Ausdehnung verschwenken. Dieser Raumwinkelbereich ist aber klein, da der Kupplungsbolzen vollständig durch den kreisförmigen Rand der Einsetzöffnung der Kupplungsaufnahme umgeben ist.

EP 0 572 313 B1 und DE 10 2013 102 197 A1 beschreiben jeweils eine Kupplungsaufnahme, die eine hohe Ausziehkraft dem Entfernen des Kupplungsbolzens aus der Kupplungsaufnahme entgegensetzt. Im Hinblick auf ihre Konstruktion favorisieren diese Kupplungsaufnahmen ein Verrasten des Kupplungsbolzens, welches gleichzeitig neben dem Halt auch ein Ver- schwenken in einem Raumwinkelbereich erlaubt. Eine Mehrzahl federnder Stege ist in diesen Kupplungsaufnahmen derart angeordnet, dass sie in Richtung des Inneren der Kugelpfanne geneigt sind. Da diese Stege dem Ausziehen des Kupplungsbolzens aus der Kupplungsaufnahme entgegenwirken, sind die Ausziehkräfte für den Kopf des Kupplungsbolzens relativ hoch. Werden die oben genannten Kupplungen mit einer Schwenkmöglichkeit des Kugelbolzens in einem Raumwinkelbereich beispielsweise zur Befestigung von Anbauteilen im Kraftfahrzeugbau eingesetzt, dann bringen diese Kupplungen einen hohen Justieraufwand mit sich. Denn sobald ein Anbauteil mit beispielsweise zwei in einem Raumwinkelbereich schwenkbaren Kupplungen befestigt wird, dann muss entsprechend der Werker bei der Installation des Anbauteils die Spaltmaße in allen möglichen Raumrichtungen kontrollieren und einstellen. Des Weiteren ist von Nachteil, dass diese mit hoher Bewegbarkeit ausgestatteten Anbauteile durch Befestigung über die oben beschriebenen Kupplungen zusätzliche Befestigungspunkte benötigen, um die justierten Anbauteile dauerhaft festzulegen.

Um den Justieraufwand bei der Installation von Anbauteilen beispielsweise im Automobilbau zu reduzieren, beschreibt DE 20 2009 004 178 U1 eine Winkelkupplung, die eine feste Winkelanordnung zwischen Anbauteil und Rohbaustruktur oder Karosseriestruktur bereitstellt. Diese auf einen festen Winkel eingestellte Winkelkupplung reduziert zwar den Montageaufwand des Werkers auf ein Minimum, ist aber gleichzeitig auf nur einen Anwendungsfall beschränkt. Daher ist es erforderlich, für Anbausituationen mit unterschiedlichen Winkelausrichtungen speziell daran angepasste Winkelkupplungen herzustellen. Im Vergleich zu den oben beschriebenen Kupplungen mit Verschwenkbarkeit in einem Raumwinkel hat aber die Winkelkupplung mit fest eingestelltem Winkel den Vorteil, dass auch mit einer geringen Zahl an Fixpunkten das Anbauteil am Rohbau befestigt werden kann.

Um sich flexibler auf unterschiedliche Installationssituationen einstellen zu können und neben einem geringen Montageaufwand auch eine flexibel einsetzbare Kupplung anwenden zu kön- nen, ist es die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine alternative Winkelkupplung im Vergleich zu den oben beschriebenen Kupplungen mit Raumwinkelausgleich und der Kupplung mit fester Winkeleinstellung bereitzustellen.

3. Zusammenfassung der Erfindung

Die obige Aufgabe wird durch eine Kupplungsaufnahme gemäß Patentanspruch 1, durch eine Winkelkupplung gemäß Patentanspruch 8, durch ein Herstellungsverfahren für eine Kupp- lungsaufnahme gemäß Patentanspruch 9 oder 10 sowie durch ein Installationsverfahren für die Kupplungsaufnahme gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Patentansprüchen hervor.

Die erfindungsgemäße Kupplungsaufnahme, in der ein Kopf eines Kupplungsbolzens zur Be- festigung von mindestens zwei Bauteilen aneinander verrastbar ist, weist die folgenden Merkmale auf: ein kuppelartiges Gewölbe aus einer umlaufenden, vorzugsweise geschlossenen, Wand, welches ein offenes Ende mit einer Einstecköffnung für ein Einstecken des Kupplungsbolzens in einer Einsteckrichtung und ein Ende mit einer dazu benachbarten inneren Verraststruktur für den Kopf des Kupplungsbolzens aufweist, einen Befestigungsbund, der die Einstecköffnung umgibt und der eine Öffnungsfiäche der Einstecköffnung einschließt, die Einstecköffnung hat eine unrunde Form, sodass die Öffnungsfläche durch eine Längsachse und eine dazu quer verlaufende kürzere Querachse beschreibbar ist, wobei das kuppelartige Gewölbe eine gedachte Schwenkebene aufgespannt durch die Längsachse der Einsetzöffnung und die Einsetzrichtung einschließt, die eine variable Winkelorientierung des verrastbaren Kupplungsbolzens in einem ebenen Winkelbereich definiert, der maximal durch eine Innenwand des kuppelartigen Gewölbes begrenzt wird.

Die Kupplungsaufnahme dient der Befestigung eines Kopfes eines Kupplungsbolzens. Der Kopf des Kupplungsbolzens kann bekanntermaßen unterschiedliche Formen aufweisen, wie beispielsweise eine Kugel, eine Linse oder eine anderweitige Verdickung, die in einem Aufnahmeraum verrastbar ist. Vorzugsweise wird in Kombination mit vorliegender Kupplungsaufnahme ein Kupplungsbolzen mit einem Kugelkopf verwendet. Die anderen oben genannten Formen des Kopfes des Kupplungsbolzens sind aber gleichermaßen zur Umsetzung vorliegender Erfindung verwendbar, solange die Form des Kopfes ein Verschwenken des Kupp- lungsbolzens innerhalb der Kupplungsaufnahme in einem bestimmten Winkelbereich im verrasteten Zustand zulässt.

Das kuppelartige Gewölbe weist gemäß bevorzugter Ausführungsform ein geschlossenes Ende auf, in dem vorzugsweise eine Kugelpfanne ausgebildet ist. Das geschlossene Ende unter- stützt eine Dichtfunktion der Kupplungsaufnahme in Kombination mit einem bevorzugten Dichtkragen, der unten näher beschrieben ist. Es ist ebenfalls bevorzugt, das Ende des kuppelartigen Gewölbes teilweise offen vorzusehen, solange die Befestigung des Kopfes des Kupplungsbolzens gewährleistet ist. Das kuppelartige Gewölbe weist zudem eine Einstecköffnung für den Kupplungsbolzen auf. Diese Einstecköffnung ist derart geformt, dass sie in einer Ebene ein Verschwenken des Kupplungsbolzens im Bereich eines Schwenkwinkels erlaubt, während sie gleichzeitig Schwenkbewegungen des Kupplungsbolzens aus dieser Schwenkebene heraus blockiert. Die- ses Blockieren wirkt sich positiv als eine laterale Abstützung des Kupplungsbolzens aus, während er variabel auf den gewünschten Winkel innerhalb der Schwenkebene eingestellt werden kann. Dieses Verschwenken stellt entsprechend der miteinander zu verbindenden zwei Bauteile die winklige Orientierung zwischen dem Kupplungsbolzen und der Kupplungsaufnahme her. Der oben beschriebene Freiheitsgrad in der Bewegung des in der Kupplungsaufnahme verrasteten Kupplungsbolzens wird bevorzugt durch die Formgebung der Einstecköffnung der Kupplungsaufnahme festgelegt. Denn diese Einstecköffnung hat bevorzugt eine axialsymmetrische Form, die durch eine Längsachse innerhalb der oben beschriebenen Schwenkebene und einer quer dazu verlaufenden Querachse beschreibbar ist. Vorzugsweise ist die Einstecköffnung oval geformt. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Einstecköff- nung rechteckig mit einer kurzen und einer langen Seitenfläche ausgebildet. Die ovale Form wird beispielsweise durch eine Ellipse oder zusammengesetzt aus Kreisbögen und geraden Stücken gebildet. Maßgeblich für die Form der Einstecköffnung ist es, dass sie entlang einer Achsrichtung, vorzugsweise der Längsachse oder einer längeren Seite, ein Verschwenken des verrasteten Kupplungsbolzens innerhalb der Kupplungsaufnahme erlaubt. Senkrecht zu dieser Längsachse blockiert bevorzugt die Formgebung der Einstecköffnung ein weiteres Bewegen des Kupplungsbolzens. Diese Funktionen werden durch die ovale und die rechteckige Einstecköffnung realisiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der verrastbare Kupp- lungsbolzen in einem Winkelbereich von 0° < α < 60°, vorzugsweise 0° < α < 45° oder 0° < α < 35°, innerhalb des kuppelartigen Gewölbes schwenkbar, wenn der Kopf des Kupplungsbolzens in der inneren Verraststruktur verrastet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsauf- nähme weist diese zwei einander gegenüberliegende Abschnitte, vorzugsweise Wandabschnitte oder längere Seiten der Einstecköffnung, auf, die senkrecht zur Querachse angeordnet sind und eine seitliche Führung des verrastbaren Kupplungsbolzens bei variabler Winkelorientierung des Kupplungsbolzens bilden. Die bevorzugten oben genannten Abschnitte werden vorzugsweise durch geradlinig verlaufende Abschnitte des Randbereichs der Einstecköffnung gebildet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsforrn werden diese geradlinig verlaufenden Abschnitte durch Wandabschnitte des Gewölbes der Kupplungsaufnahme gebildet. Wie sich aus der oben genannten Orientierung dieser Abschnitte ergibt, verlaufen diese Abschnitte parallel zur Schwenkebene des Kupplungsbolzens. In gleicher Weise verlaufen diese geradlinigen Abschnitte parallel zur Längsachse der die Einsetzöffnung aufspannenden Öffnungsfläche. Weiterhin bevorzugt sind diese einander gegenüberliegend angeordneten Abschnitte derart voneinander beabstandet, dass sie lediglich eine Bewegbarkeit des Kupplungsbolzens innerhalb der Schwenkebene er- lauben. Je nach Geometrie des Kupplungsbolzens sind im Rahmen dieser Bewegungseinschränkung natürlich gewisse Toleranzen möglich. Wesentlich ist aber, dass diese geraden Abschnitte eine laterale Führung für die bereitgestellte winklige Schwenkbewegung des Kupplungsbolzens innerhalb der Kupplungsaufnahme bereitstellen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die umlaufende Wand des kuppelartigen Gewölbes an einer radialen Außenseite benachbart zum Befestigungsbund eine Mehrzahl umfänglich verteilter Rastnasen mit Einfuhrschräge auf, die einen Hinterschnitt entgegen der Einsteckrichtung des Kupplungsbolzens in die Kupplungsaufnahme bilden.

Zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen wird zunächst die Kupplungsaufnahme in einer Installationsöfmung einer Rohbaustruktur angeordnet. Die Befestigung der Kupplungsaufnahme in dieser Öffnung ist derart ausgelegt, dass ein Öffnungsrand der Installationsöfmung zwischen der jeweiligen Hinterschnittfläche der Rastnasen und dem Befesti- gungsbund der Kupplungsaufnahme gehalten wird. Die Hinterschnittflächen der einzelnen Rastnasen sind derart konfiguriert und angeordnet, dass sie ein Lösen der Kupplungsaufnahme aus der Installationsöffnung entgegen der zuvor genutzten Installationsrichtung verhindern. Um die oben beschriebene Anordnung der Kupplungsaufnahme in der Installationsöffnung zu unterstützen, weist der Befestigungsbund gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung einen umfänglich angeordneten, in Einsteckrichtung der Kupplungsaufnahme geneigt angeordneten flexiblen Dichtkragen auf. Dieser Dichtkragen ist derart ausgebildet, dass er sich vorzugsweise bis auf eine Höhe des durch die Rastnasen gebildeten Hinterschnitts bzw. bis auf die Höhe der an den Rastnasen ausgebildeten Hinterschnittflächen erstreckt.

Während sich der bevorzugte Dichtkragen nach Installation der Kupplungsaufnahme in der Installationsöffnung an die Rohbaustruktur anlegt, realisiert er aufgrund seiner Konfiguration zumindest zwei wesentliche Funktionen. Die eine Funktion besteht darin, dass die Anlage des Dichtkragens an der Rohbaustruktur eine Abdichtung gegen das Eindringen von Flüssigkeiten oder Staub oder Ahnliches in die Verbindung aus Kupplungsaufnahme und Rohbaustruktur gewährleistet. Diese Dichtfunktion ist durch die federnde Form und/oder Materialgestaltung des Dichtkragens realisierbar. Zudem wird diese Dichtfunktion bevorzugt durch das kuppelartige Gewölbe mit dem geschlossenen Ende unterstützt (siehe oben).

Die Federwirkung des Dichtkragens führt vorzugsweise aber auch dazu, dass die einzelnen Hinterschnittflächen der Rastnasen in Anlage an die Rohbaustruktur angrenzend an den Rand der Installationsöffnung gebracht werden. Dies gewährleistet einen verlässlichen Halt innerhalb der Installationsöffnung sowie die Vermeidung von Schwingungsbewegungen der Kupplungsaufnahme nach Installation in der Installationsöffnung. In diesem Zusammenhang ist das kuppelartige Gewölbe mit teilweise offenem oder geschlossenem Ende nutzbar. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform umfasst die Kupplungsaufnahme am geschlossenen Ende des Gewölbes eine Kugelpfanne in Kombination mit einem von einer Innenwand des Gewölbes radial einwärts ragenden Raststeg. Mithilfe dieser Konstruktion wird der Kugelkopf des Kupplungsbolzens verrastend und innerhalb eines ebenen Winkelbereichs schwenkbar innerhalb der Kupplungsaufnahme befestigt.

Vorliegende Erfindung umfasst zudem eine Winkelkupplung zur Befestigung eines ersten Bauteils, insbesondere ein Anbauteil im Kraftfahrzeug, an einem zweiten Bauteil, insbesondere eine Fahrzeugrohbaustraktur, die einen Kupplungsbolzen mit einem Kopf und eine Kupplungsaufnahme gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen aufweist. In dieser er- findungsgemäßen Winkelkupplung ist der Kupplungsbolzen in einem Winkelbereich verschwenkbar, während der Kopf des Kupplungsbolzens lösbar oder nicht lösbar verrastet ist.

Vorliegende Erfindung offenbart auch ein Herstellungsverfahren für die oben beschriebene Kupplungsaufnahme, welches die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen einer Spritzguss- form, die die Form der upplungsaufnahme gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen definiert, Spritzgießen der Kupplungsaufnahme in der Spritzgussform und Entformen der Kupplungsaufnahme aus der Spritzgussform. Ein alternatives erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für die Kupplungsaufnahme besteht darin, die Kupplungsaufnahme gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen mithilfe eines additiven Verfahrens herzustellen. Die additive Fertigung bezeichnet einen Prozess, bei dem auf der Basis von digitalen 3 D-Konstruktionsdaten durch das Ablagern von Material schichtweise ein Bauteil aufgebaut wird. Allgemein werden diese Verfahren auch als 3 D-Druck bezeichnet. Es handelt sich somit nicht um ein konventionell abtragendes Fertigungsverfahren, sondern um den schichtweisen Aufbau des Bauteils. Als Materialien sind beispielsweise Kunststoffe und Verbundwerkstoffe einsetzbar. Diese Materialien werden über die gezielte Wärmezufuhr schichtweise in die passende Form gebracht und benachbarte Schichten werden entsprechend mittels dieser Energiezufuhr untereinander vernetzt, sodass beispielsweise die oben beschriebene Kupplungsaufnahme herstellbar ist.

Vorliegende Erfindung offenbart außerdem ein Installationsverfahren für die Kupplungsaufnahme, die oben gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist. Im Rahmen des Installationsverfahrens wird die Kupplungsaufnahme in einer unrun- den, vorzugsweise nicht eckigen oder eckigen, Installationsöffnung mit Öffiiungsrand eines Bauteils angeordnet. Das Installationsverfahren weist die folgenden Schritte auf: angrenzend an ein Ende der Längsachse der Öffnungsfläche der Einstecköffnung erfolgt ein Einklemmen eines Abschnitts des Öffnungsrands zwischen mindestens einer Rastnase und dem Befestigungsbund. Dann findet ein Längen der Kupplungsaufnahme in Einsteckrichtung bzw. Instal- lationsrichtung statt und die Kupplungsaufnahme wird in Einsteckrichtung bzw. Installationsrichtung in die Installationsöffnung versetzt. Danach erfolgt ein Verrasten der Kupplungsaufnahme in der Installationsöffnung, indem der Öffiiungsrand zwischen einer Mehrzahl von Rastnasen und dem Befestigungsbund gehalten wird. Der bevorzugte Schritt des Längens der Kupplungsaufnahme bedeutet, dass mithilfe eines in das Innere des Gewölbes eingreifenden Werkzeugs die Kupplungsaufnahme in Einsetzrichtung bzw. Installationsrichtung gedrückt wird. Da der Befestigungsbund am Öffiiungsrand der Installationsöffnung gehalten wird, erzeugt das in den Hohlraum der Kupplungsaufnahme eingreifende Werkzeug eine Zugspannung in Einsetzrichtung auf die Kupplungsaufnahme. Dies führt zu einer Streckung der Kupplungsaufnahme, die eine Verjüngung in radialer Richtung der Kupplungsaufnahme zur Folge hat. Auf diese Weise wird das Einsetzen der Kupplungsaufnahme in die Installationsöffnung erleichtert, bis der Öffiiungsrand zwischen der Hinterschnittfläche der einzelnen Rastnasen und dem Dichtkragen einrastet. Es ist anzumer- ken, dass die Einsetzrichtung und die Installationsrichtung parallel zueinander sind.

4. Detaillierte Beschreibung der begleitenden Zeichnungen

Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Winkelkupplung mit Kupp- lungsaufnahme und Kupplungsbolzen, Figur 2a-c mehrere perspektivische seitliche Darstellungen des in der Kupplungsaufnahme verrasteten Kupplungsbolzens in unterschiedlichen Winkelorientierungen in Bezug auf die Kupplungsaufnahme,

Figur 3 eine seitliche Schnittdarstellung des Kupplungsbolzens, der in der Kupplungsaufnahme verrastet ist,

Figur 4 eine weitere seitliche Schnittdarstellung des in der Kupplungsaufnahme verrasteten Kupplungsbolzens in einer anderen Winkelausrichtung im Vergleich zu Figur 3,

Figur 5 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der

Kupplungsaufnahme,

Figur 6a eine weitere perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der

Kupplungsaufnahme,

Figur 6b eine Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform der Einsetzfläche der Einsetzöffnung, Figur 7 eine seitliche Schnittdarstellung der Kupplungsaufnahme zur bevorzugten Veranschaulichung der Verschwenkung des Kupplungsbolzens,

Figur 8 eine seitliche Schnittdarstellung der Kupplungsaufnahme parallel zur Querachse der Einsetzöffnung,

Figur 9 eine Ausschnittsvergrößerung einer bevorzugten Konstruktion des Befestigungsbunds mit Dichtkragen und Rastnasen, Figur 10 eine Darstellung einer bevorzugten Form der Installationsöffnung im ersten

Bauteil,

Figur 11 eine schematische Veranschaulichung eines bevorzugten Installationsschritts zur Befestigung der Kupplungsaufnahme in der Installationsöffnung.

5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer bevorzugten Winkelkupplung 1 , die sich aus einer Kupplungsaufnahme 10 und einem Kupplungsbolzen 50 mit Kupplungskopf 52 zusam- mensetzt. Die Kupplungsaufnahme 10 wird in einer Installationsöffnung 82 eines ersten Bauteils 80 befestigt. Das erste Bauteil 80 ist bevorzugt eine Rohbaustruktur eines Fahrzeugs, ein Trägerelement in der Bauindustrie oder ein Rahmenelement im Maschinenbau.

Der Kupplungsbolzen 50 ist mit einem zweiten Bauteil 90 verbunden. Hier handelt es sich bevorzugt um ein Anbauteil, wie beispielsweise eine Leuchte oder ein Cover, im Fahrzeugbau oder allgemein um ein Anbauelement. Der Kupplungsbolzen 50 wird gemäß bekannter Verfahren mit dem zweiten Bauteil 90 verschraubt, verklebt, vernietet, verrastet oder anderweitig verlässlich lösbar oder nicht lösbar verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der Kupplungskopf 52 ein Kugelkopf. Im Folgenden wird der Kupplungsbolzen 50 mit Kugelkopf 52 beispielgebend für alle denkbaren Kopfgeometrien beschrieben. Zu diesen Kopfgeometrien zählen beispielsweise ein Linsenkopf, ein Polyederkopf oder andere bekannte Kopfgeometrien, die ein Ver- rasten und Verschwenken in einer Kupplungsaufnahme erlauben. Der Kupplungskopf 52 ist in der Kupplungsaufnahme 10 lösbar verrastbar. Um trotz einer winkligen Anordnung der beiden Bauteile 80, 90 zueinander eine verlässliche Verbindung zu gewährleisten, sind der Kupplungsbolzen 50 und die Kupplungsaufnahme 10 in einer variab- len Winkeleinstellung zueinander verbindbar. Das bedeutet, dass der Kupplungsbolzen 50 mit einem in der Kupplungsaufnahme 10 verrasteten Kupplungskopf 52 unterschiedliche Winkelorientierungen in einer Schwenkebene einnehmen kann. Mit diesen unterschiedlichen Winkelorientierungen wird die Winkelkupplung 1 an unterschiedliche Bauteilausrichtungen zueinander variabel angepasst. Diese unterschiedlichen Orientierungsmöglichkeiten des Kupp- lungsbolzens 50 in der Kupplungsaufnahme 10 veranschaulichen die Figuren 2a-c.

Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils einen Schnitt durch die Kupplungsaufnahme 10 und den Kupplungsbolzen 50. Dabei ist der Kupplungsbolzen 50 in Längsrichtung geschnitten. Die Kupplungsaufnahme 10 ist parallel zu einer längeren Seite 14 einer Einsetzöffnung 12 ge- schnitten dargestellt. Wie in den Figuren 3-5 erkennbar ist, umfasst die Kupplungsaufnahme 10 ein kuppelartiges Gewölbe 16, welches einen Aufnahme- und Befestigungsraum 18 für den Kupplungsbolzen 50 bildet. Das kuppelartige Gewölbe 16 besteht bevorzugt aus einer durchgehend umlaufenden Wand 20. An einer Innenseite 22 der Wand 20 ist ein Raststeg 24 vorgesehen. Der Raststeg 24 wirkt mit einer Kugelpfanne 26 zusammen, um den Kupplungs- bolzen 50 über den Kugelkopf 52 trotz Schwenkbarkeit des Kupplungsbolzens 50 zu halten. Entsprechend den Figuren 3 - 5 ist die Kugelpfanne 26 benachbart zu einem geschlossenen Ende des Gewölbes 16 angeordnet. Es ist ebenfalls bevorzugt, das zur Kugelpfanne 26 benachbarte Ende offen auszubilden, solange die Befestigung des Kopfs des Kugelbolzens 50 gewährleistet ist.

Der Kugelkopf 52 ist über einen verjüngten Abschnitt 54 mit einem zylindrischen Schaft 56 verbunden. Der zylindrische Schaft 56 weist ein Befestigungsende 58, hier mit einem bevorzugten Gewinde, auf, um den Kupplungsbolzen 50 an dem zweiten Bauteil 90 zu befestigen. Der verjüngte Abschnitt 54 bildet bevorzugt einen Aufnahmeraum für den Raststeg 24, um eine größtmögliche Verschwenkbarkeit des Kupplungsbolzens 50 in der Kugelpfanne 26 und der Schwenkebene zu gewährleisten.

Der zylindrische Schaft 56 dient einer radialen Abstützung des Kupplungsbolzens 50 an einer Innenseite des Gewölbes 16 oder zumindest an einer Innenseite 28 der Einsetzöffnung 12. Die perspektivische Darstellung der Einsetzöffnung 12 und des Aufnahme- bzw. Befestigungsraums 18 zeigt Figur 6.

Die Einsetzöffnung 12 ist von einem Befestigungsbund 30 umgeben. Dieser schließt eine ebene Einsetzfläche 32 ein, die die Form der Einsetzöffnung 12 darstellt. Die Einsetzfläche 32 bildet somit den gedachten Abschluss des Aufnahmeraums 18 gegenüber der Kugelpfanne 26.

Die Einsetzöffnung 12 und die Einsetzfläche 32 haben eine unrunde, bevorzugt nichteckige oder eckige Form. Vorzugsweise ist die Einsetzöffnung 12 oval geformt, sodass sie mit einer Längsachse AL und einer senkrecht dazu verlaufenden Querachse AQ beschreibbar ist (siehe Figur 6a). In gleicher Weise ist es bevorzugt, die Einsetzöffnung 12 in Rechteckform mit einer langen und einer kurzen Seite auszubilden. In diesem Fall ist sie ebenfalls mit Hilfe der Längsachse AL und der Querachse AQ beschreibbar. Vorzugsweise ist die Einsetzöffnung 12 in der ovalen Form symmetrisch zur Längsachse AL und zur Querachse AQ. Weiterhin bevorzugt wird die Form der Einsetzöffnung 12 und somit auch der Einsetzfläche 32 durch ein zentrales Parallelogramm P und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Kreisbögen KB gebildet (siehe Figur 6b). Die Kreisbogenbereiche KB stellen vorzugsweise die Anlagebereiche des Befestigungsbunds 32 dar, an denen der zy- lindrische Schaft 54 des Kupplungsbolzens 50 bei maximaler Winkelauslenkung anliegt. Beispielgebend für eine rechteckige Einsetzöffnung 12 ist bevorzugt das Parallelogramm P ohne die Kreisbögen KB.

Die einander gegenüberliegenden Seiten des Parallelogramms P, die nicht an die Kreisbögen KB angrenzen, veranschaulichen bevorzugt innere gerade verlaufende Wandabschnitte 28 der Einsetzöffnung 12 oder der Kupplungsaufnahme 10. Diese gerade verlaufenden Wandabschnitte stützen den zylindrischen Schaft 56 des Kupplungsbolzens 50 seitlich ab und/oder beschränken dessen seitliche Auslenkung in Richtung der Querachse AQ. Somit gewährleisten die Wandabschnitte 28 oder eine entsprechende Begrenzung des Befestigungsbunds 30, dass der Kupplungsbolzen 50 nur in seiner Schwenkebene an winklige Orientierungen der zu verbindenden Bauteile 80, 90 anpassbar ist. Es versteht sich, dass zu diesem Zweck die Wandabschnitte 28 bzw. die entsprechenden Bereiche des Befestigungsbunds 30 den zylindrischen Schaft 56 des Kupplungsbolzens 50 nicht einklemmen müssen, sondern mit einem die Schwenkbewegung erlaubenden Spalt dazu angeordnet sein sollten. Die Einsetzrichtung R ist durch den Verlauf einer Geraden beschrieben. Diese verläuft bevorzugt durch einen Punkt der Längsachse A _L der Einsetzöffnung 12 bzw. der diese repräsentierende Einsetzfläche 32 und durch einen geometrischen Mittelpunkt M der Kugelpfanne 26. Selbst wenn die Kugelpfanne 26 allgemein als Aufnahme für den Kupplungskopf 52 ausgebildet ist, klemmt sie den Kupplungskopf 52 in einer zentrierten Position, wodurch auch ein geometrischer Mittelpunkt der Aufnahme festgelegt ist.

Des Weiteren zwingen die bevorzugt gerade verlaufenden Abschnitte der längeren Seiten 14 der Einsetzöffnung 12 den Kupplungsbolzen 50 in eine mittige Position zwischen diesen längeren Seiten 14. Im verrasteten Zustand des Kupplungsbolzens 50 verläuft daher dessen Längsachse L bevorzugt durch den geometrischen Mittelpunkt M der Kugelpfanne 26 und einen Punkt der Längsachse AL der Einsetzöffnung 12. Die Größe des ebenen Schwenkwinkels α des Kupplungsbolzens 50 ist durch die beidseitig angrenzende Innenwand 52 des Gewölbes 16 begrenzt. An der Innenwand 22 liegt der Kupplungsbolzen 50 über den zylindrischen Schaft 56 bevorzugt an, wenn der Kupplungsbolzen 50 maximal verschwenkt worden ist. Nähert man die einander gegenüberliegenden Innenwandabschnitte 22a, 22b, an denen der Kupplungsbolzen 50 bei maximaler Auslenkung bevorzugt anliegt, durch Geraden (siehe gestrichelte Linien in Figur 7) an, dann definiert deren Schnittpunkt den maximalen ebenen Schwenkwinkel α des Kupplungsbolzens 50. Vorzugsweise ist der Kupplungsbolzen 50 im verrasteten Zustand in einem Winkelbereich von 0° < α < 60°, vorzugsweise 0° < α < 45° oder 0° < α < 35° innerhalb des kuppelartigen Gewölbes eben verschwenkbar.

Gemäß der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform der Kupplungsaufnahme 10 ist die Innenwand 22a annähernd senkrecht zur Einsetzfläche oder zur Längsachse AL der Einsetzöffnung 12 angeordnet. Es ist ebenfalls bevorzugt, auch die Innenfläche 22a in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Einsetzfläche oder die Längsachse AL der Einsetzöffnung 12 anzuordnen, um den ebenen Schwenkwinkel α des Kupplungsbolzens 50 zu vergrößern. In dieser bevorzugten Ausführungsform wären beide Innenflächen 22a, 22b in einem spitzen Winkel zur Einsetzfläche angeordnet. Figur 8 zeigt einen seitlichen Schnitt entlang der Längsachse L des Kupplungsbolzens 50 und parallel zur Querachse AQ der Einsetzfläche bzw. der Einsetzöffnung 12. Es ist erkennbar, dass die längeren Seiten 14 der Einsetzöffnung 12 den zylindrischen Schaft 56 des Kupplungsbolzens 50 bevorzugt stützen und in die Orientierung der Schwenkebene zwingen. Da- mit ist eine Auslenkung des Kupplungsbolzens 50 aus der oben beschriebenen Schwenkebene heraus verhindert.

Bezugnehmend auf Figur 5 weist die Kupplungsaufnahme 10 an der Außenseite mehrere Rastnasen 40 mit Installationsschrägen 42 auf. Wird die Kupplungsaufnahme 10 in die Instal- lationsöffnung 82 des Bauteils 80 gedrückt, gleitet ein Rand der Installationsöffnung 82 auf der Installationsschräge 42 entlang und verrastet sich zwischen einer Rastfläche 44 und einer Anlagefläche 46. Die Rastfläche 44 bildet einen Hinterschnitt gegen ein Herauslösen der Kupplungsaufnahme 10 aus der Installationsöffnung 82. Am Befestigungsbund 30 ist zudem ein umlaufender Dichtkragen 48 angeordnet. Dieser ist in Richtung der Rastnasen 40 geneigt. Ein installierter Rand der Installationsöffnung 82, der zwischen dem Dichtkragen 48 und den Rastflächen 44 angeordnet ist, wird daher vom Dichtkragen 48 gegen die Rastflächen 44 gedrückt. Da sich der Dichtkragen 48 zudem bevorzugt an die Oberfläche des Bauteils 80 vollständig anlegt, dichtet er auf diese Weise die Verbin- dung aus Kupplungsaufnahme 10 und Bauteil 80 nach außen ab. Vorzugsweise erstreckt sich dazu der Dichtkragen 48 bis auf die Höhe der Rastflächen 44, wie es in Figur 9 gezeigt ist.

Es ist des Weiteren bevorzugt, den Verlauf und die Anordnung der äußeren Umfangsfläche Au der Kupplungsaufnahme 10 derart an den Verlauf des Rands und die Größe der Installati- onsöffnung 82 anzupassen, dass die Kupplungsaufnahme 10 in einem radialen Presssitz in der Installationsöffnung 82 gehalten wird. Auf diese Weise werden Belastungen der Kupplungsaufnahme 10 durch Schwingungen des Bauteils 80 reduziert und die Lebensdauer der Kupplungsaufnahme 10 und damit auch der Verbindung aus Kupplungsaufnahme 10 und Kupplungsbolzen 50 erhöht.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausfuhrungsform vorliegender Erfindung wird die oben beschriebene Kupplungsaufnahme im Rahmen eines Spritzgussverfahrens hergestellt. Zu diesem Zweck wird eine Spritzgussform angefertigt, die die oben beschriebenen oder eine Auswahl der oben beschriebenen bevorzugten konstruktiven Merkmale der Kupplungsaufnahme in komplementärer Form definiert. Sobald diese Spritzgussform vorliegt, erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt das Spritzgießen der Kupplungsaufnahme 10 in der Spritzgussform. Nach Aushärten der Kupplungsaufnahme 10 in der Spritzgussform wird diese in einem weiteren Schritt aus der Spritzgussform entformt.

Alternativ zu einem Spritzgussverfahren ist es ebenfalls bevorzugt, die Kupplungsaufnahme mit den oben beschriebenen konstruktiven Merkmalen oder eine Auswahl davon mithilfe eines additiven Verfahrens herzustellen. Derartige additive Verfahren sind auch als SD- Druckverfahren bekannt.

Vorzugsweise wird die Kupplungsaufnahme 10 aus einem Material der TPE-Familie hergestellt. Dieses Material kann je nach Anwendungsfall mit unterschiedlichen Härten ausgestattet sein. Zur TPE-Familie gehören beispielsweise die Santoprene oder das Arnitel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Kupplungsaufnahme 10 aus Arnitel mit einer Härte von 33 Shore D. Dieses Material liefert eine glatte Oberfläche, sodass die Montage der Kupplungsaufnahme 10 in der Installationsöffnung 82 unterstützt wird. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Härte des Materials derart einzustellen, dass sie die Installation der Kupplungsaufnahme 10 in der Installationsöffnung 82 unterstützt. Entsprechend kann die oben genannte Härte des Materials verringert oder erhöht werden.

Bezug nehmend auf Figur 10 ist die Installationsöffnung 82 in ihrer Form bevorzugt an die äußere Gestalt bzw. den Verlauf der äußeren Umfangsfläche Au oder Kupplungsaufnahme 10 angepasst. Entsprechend der unterschiedlichen bevorzugten Ausgestaltungen der Einsetzöffnung 12 (siehe oben) ist auch die Installationsöffnung 82 geformt. Daher ist es ebenfalls be- vorzugt, die Installationsöffnung 82 rechteckig auszubilden (nicht gezeigt). Um die Kupplungsaufnahme 10 in der Installationsöffnung 82 zu installieren, wird zunächst ein Öffnungs- rand 84 benachbart zu einer kürzeren Seite 13 der Installationsöffnung 12 zwischen dem Dichtkragen 48 und mindestens einer Rastfläche 44 eingeklemmt. In einem darauffolgenden Installationsschritt wird ein stiftähnliches Werkzeug in den Aufnahmeraum 18 der Kupp- lungsaufnahme 10 eingesetzt und die Kupplungsaumahme 10 in Installationsrichtung Ri in die Installationsöffnung 82 gedrückt. Aufgrund dieses Drucks, der durch das eingesetzte Werkzeug aufgebracht wird, verlängert sich die Kupplungsaumahme 10 in Installationsrichtung. Dies führt gleichzeitig dazu, dass sie sich in radialer Richtung verjüngt, sodass der Rand 84 der Installationsöffnung 82 leichter auf den Installationsschrägen 42 abgleiten kann und zwischen den Rastflächen 44 und dem Dichtkragen 48 einschnappt. Das Verrasten des Rands 84 zwischen den Rastflächen 44 und dem Dichtkragen 48 führt ebenfalls dazu, dass die Verbindung zwischen Bauteil 80 und Kupplungsaufnahme 10 durch den umlaufenden Dichtkragen 48 abgedichtet wird.

Sobald die Kupplungsaufnahme 10 verlässlich in der Installationsöffnung 80 angeordnet ist, kann der Kupplungskopf 52, vorzugsweise ein Kugelkopf, des Kupplungsbolzens 50 in die Kupplungsaufnahme 10 eingerastet werden. Bezugszeichenliste

1 Winkelkupplung

10 Kupplungsaufnahme

12 Einsetzöffnung

13 kürzere Seite der Einsetzöffnung

14 längere Seite der Einsetzöffnung

16 Gewölbe

18 Aufnahme- bzw. Befestigungsraum

20 Wand

22 Innenwand

94 Raststeg

26 Kugelpfanne

28 Innenseite der Einsetzöffnung

30 Befestigungsbund

40 Rastnasen

42 Installationsschräge

44 Rastflächen

46 Anlageflächen

48 Dichtkragen

50 Kupplungsbolzen

52 Kupplungskopf

54 verjüngter Abschnitt

56 zylindrischer Schaft

58 Befestigungsende 80 erstes Bauteil

82 Installationsöffnung

84 Rand der Installationsöffhung

90 zweites Bauteil

L Längsachse des Kupplungsbolzens 50

AL Längsachse der Einsetzöffnung

AQ Querachse der Einsetzöffnung

P Parallelogramm

KB Kreisbögen

Ri Installationsrichtung

R Einsetzrichtung

Au äußere Umfangsfläche der Kupplungsaufnahme