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Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus der Praxis bekannte Lagerbuchsen enthalten einen zylinderartigen Buchsenkörper, der an einer Lagerstelle zum Einsatz kommt. Bei Lagerstellen beispielsweise von Schaltbetätigungen wurde festgestellt, dass sie infolge eines auftretenden axialen und radialen Spiels akustisch auffällig sind, was mit übermäßiger Reibung und übermäßigem Verschleiß in der Lagerstelle einhergeht.
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Aus der
DE 199 25 086 C1 ist ein Endstück für einen Betätigungszug bekannt, wobei eine Lagerhülse vorgesehen ist, die einen zylinderartigen Buchsenkörper hat, der im Verlauf seines Umfangs wechselnde Radien hat. Für Verformungen einer solchen Lagerbuchse sind hohe Kräfte erforderlich, die in einer Lagerstelle zu hohen Reibungsverlusten führen.
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Aus der gattungsgemäßen
US 3,966,276 A ist eine Lagerbuchse bekannt, deren zylinderartige Buchsenkörper vier Schlitze enthält, die von ersten axialen Endbereich in Richtung des anderen Endbereichs verlaufen. An dem ersten axialen Endbereich sind radial vorstehende und axial wirkende Federelemente vorgesehen.
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Weiterhin ist aus der
DE 28 38 768 B2 eine Lagerbuchse bekannt, die in Umfangsrichtung von ihrer Zentralachse aus sich kontinuierlich zwischen einem minimalen Radius und einem maximalen Radius verändernde Radien hat.
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Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lagerbuchse so auszugestalten, dass übermäßige Reibung und übermäßiger Verschleiß in der Lagerstelle sowie akustische Auffälligkeiten besser vermieden werden.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Lagerbuchse nach dem Anspruch 1 erreicht.
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Durch die Erfindung wird somit eine Lagerbuchse geschaffen, mit einem zylinderartigen Buchsenkörper, der in Umfangsrichtung von einer Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers aus zumindest zwei verschiedene Radien hat, wobei der zylinderartige Buchsenkörper einen Schlitz enthält, der zwischen den axialen Endbereichen des zylinderartigen Buchsenkörpers verläuft, und wobei an einem axialen Endbereich des zylinderartigen Buchsenkörpers wenigstens ein radial vorstehendes und axial wirkendes Federelement vorgesehen ist.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lagerbuchse werden in vorteilhafter Weise Klapper- und Anschlaggeräusche bei Bewegungen in einem Lager, in dem diese Lagerbuchse zum Einsatz kommt, vermieden. Es erfolgt ein Spielausgleich, ohne die Lagerstelle und auch die Lagerbuchse mit starker Reibung zu belasten, wodurch übermäßiger Verschleiß vermieden wird.
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Vorzugsweise ist bei dieser Lagerbuchse weiter vorgesehen, dass der Schlitz in dem Buchsenkörper von dessen einem axialen Endbereich zu dessen anderem axialen Endbereich verläuft.
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Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Lagerbuchse besteht darin, dass der Schlitz in dem Buchsenkörper spiralartig oder zumindest schräg zu einer zur Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers parallelen Mantellinie verläuft.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass der zylinderartige Buchsenkörper in Umfangsrichtung von einer Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers aus sich kontinuierlich zwischen einem minimalen Außenradius R1 und einem maximalen Außenradius R2 verändernde Radien hat. Der Radius des zylinderartigen Buchsenkörpers kann sich insbesondere kontinuierlich und zyklisch in Umfangsrichtung von einer Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers aus zwischen dem minimalen Außenradius R1 und dem maximalen Außenradius R2 ändern. Alternativ oder zusätzlich zu der letztgenannten Weiterbildung ist vorzugsweise vorzusehen, dass der Radius des zylinderartigen Buchsenkörpers in Umfangsrichtung von einer Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers aus wenigstens zweimal den minimalen Außenradius R1 und zweimal den maximalen Außenradius R2 annimmt, wobei weiter bevorzugt der Radius des zylinderartigen Buchsenkörpers in Umfangsrichtung von einer Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers aus dreimal den minimalen Außenradius R1 und dreimal den maximalen Außenradius R2 annimmt.
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Alternativ oder zusätzlich kann mit Vorzug vorgesehen sein, dass der zylinderartige Buchsenkörper in Umfangsrichtung von einer Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers aus sich kontinuierlich zwischen einem minimalen Innenradius r1 und einem maximalen Innenradius r2 verändernde Radien hat. Dies kann vorzugsweise dadurch weitergebildet sein, dass sich der Radius des zylinderartigen Buchsenkörpers kontinuierlich und zyklisch in Umfangsrichtung von einer Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers aus zwischen dem minimalen Innenradius r1 und dem maximalen Innenradius r2 ändert, und/oder dass der Radius des zylinderartigen Buchsenkörpers in Umfangsrichtung von einer Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers aus wenigstens zweimal den minimalen Innenradius r1 und zweimal den maximalen Innenradius r2 annimmt. Die letztere Ausgestaltung ist insbesondere derart, dass der Radius des zylinderartigen Buchsenkörpers in Umfangsrichtung von einer Zentralachse des zylinderartigen Buchsenkörpers aus dreimal den minimalen Innenradius r1 und dreimal den maximalen Innenradius r2 annimmt.
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Im Zusammenhang mit denn Innen- und Außenradien ist bei weiteren vorzugsweise Ausgestaltungen vorgesehen, dass jeder minimale Außenradius R1 und jeder minimale Innenradius r1 zumindest im wesentlichen zusammenfallen, und/oder dass jeder maximale Außenradius R2 und jeder maximale Innenradius r2 zumindest im wesentlichen zusammenfallen.
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Die Ausgestaltung der Lagerbuchse bestehen darin, dass eine Mehrzahl von radial von dem Buchsenkörper vorstehenden und axial wirkenden Federelementen vorgesehen ist, wobei jeweils an einer Stelle des Umfangs des zylinderartigen Buchsenkörpers mit maximalem Radius R2 ein Federelement angeordnet ist.. Dabei können insbesondere die einzelnen Federelemente gleichmäßig um den Umfang des zylinderartigen Buchsenkörpers verteilt sein.
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Mit Vorzug kann bei den Lagerbuchse ferner vorgesehen sein, dass das radial von dem Buchsenkörper vorstehende und axial wirkende Federelement eine Federlasche ist.
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Noch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Lagerbuchse besteht darin, dass das radial von dem Buchsenkörper vorstehende und axial wirkende Federelement einen Steg zur Anbringung im Endbereich des Buchsenkörpers enthält. Dabei kann zusätzlich mit Vorzug vorgesehen sein, dass das radial von dem Buchsenkörper vorstehende und axial wirkende Federelement wenigstens eine an dem Steg angebrachte Federausbildung enthält, wobei insbesondere die Federausbildung durch einen in Axialrichtung des Buchsenkörpers gekrümmten Materialstreifen gebildet ist, und/oder wobei die Federausbildung durch einen in Umfangsrichtung des Buchsenkörpers gekrümmten Materialstreifen gebildet ist. Diesbezüglich ist es ferner bevorzugt, wenn in beiden Umfangsrichtungen des Buchsenkörpers von dem Steg je ein Materialstreifen als Federausbildung absteht.
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Vorzugsweise sind der Buchsenkörper und das wenigstens eine radial vorstehende und axial wirkende Federelement integral ausgebildet.
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Es ist außerdem bevorzugt, wenn der Buchsenkörper und/oder das wenigstens eine radial vorstehende und axial wirkende Federelement zumindest im wesentlichen aus Kunststoff gebildet sind/ist.
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Noch weitere bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich vorzugsweise, wenn der Buchsenkörper zumindest im wesentlichen überall wenigstens annähernd eine einheitliche Materialdicke hat. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass der Buchsenkörper über seinen Umfang verlaufend unterschiedliche Materialdicken hat, um die wenigstens zwei verschiedenen Radien oder sich ändernde Außenradien R und/oder sich ändernde Innenradien r zu realisieren.
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Weitere bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den gesamten vorliegenden Unterlagen sowie insbesondere den jeweils abhängigen Ansprüchen und deren Kombinationen.
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Die Erfindung wird anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht eine Ausführungsbeispiels einer Lagerbuchse,
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2 eine schematische Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel einer Lagerbuchse von 1,
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3 eine erläuternde Skizze zur Verdeutlichung eines Details des Ausführungsbeispiels einer Lagerbuchse von 1,
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4 eine schematische Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer Lagerbuchse von 1 gemäß der Linie A-A in der 2, und
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5 eine schematische Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer Lagerbuchse von 1 gemäß der Linie B-B in der 2.
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Anhand der nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch näher erläutert, d.h. sie ist nicht auf diese Ausführungs- und Anwendungsbeispiele oder auf die jeweiligen Merkmalskombinationen innerhalb der Ausführungs- und Anwendungsbeispiele beschränkt. Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale ergeben sich jeweils analog auch aus Vorrichtungs- bzw. Verfahrensbeschreibungen.
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Einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit einem konkreten Ausführungsbeispiel angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf das Ausführungsbeispiel oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.
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Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht. Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich.
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Einzelne Ausgestaltungsmöglichkeiten und Varianten von Lagerbuchsen ergeben sich aus den vorherigen allgemeinen Darstellungen. Daraus ergeben sich zahlreiche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, und diese Ausführungsbeispiele aus den Merkmalskombinationen der vorherigen allgemeinen Darstellungen sind hiermit durch Bezugnahme auch Bestandteil der nun folgenden Befassung mit Ausführungsbeispielen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Lagerbuchse 1 ist in der 1 in einer schematischen und perspektivischen Ansicht gezeigt. Die 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf dieses Ausführungsbeispiel der Lagerbuchse 1, und die 4 und 5 zeigen Schnittansichten dieses Ausführungsbeispiel der Lagerbuchse 1 gemäß den Linien A-A bzw. B-B in der 2.
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Die Lagerbuchse 1 enthält einen zylinderartigen Buchsenkörper 2, der an einem seiner Endbereiche 3 mit radial vorstehenden und axial wirkenden Federelementen 4 versehen ist. Der Endbereich 3 wird daher auch Federelementendbereich 3 genannt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Federelemente 4 umfangsmäßig gleich verteilt an dem Buchsenkörper 2 angebracht. Der zylinderartige Buchsenkörper 2 enthält ferner einen Schlitz 5, der vom Federelementendbereich 3 zum anderen axialen Endbereich, der hier zu Unterscheidungszwecken Gegenendbereich 6 genannt wird, durchgehend verläuft, wie insbesondere in der 4 zu erkennen ist. Der Schlitz 5 muss sich nicht zwangsläufig über die gesamte axiale Länge des Buchsenkörpers 2 erstrecken. Wie ferner gut in der 4 zu erkennen ist, verläuft der Schlitz 5 nicht parallel zur Zentralachse 7 des Buchsenkörpers 2, sondern schräg zu Mantellinien 8, die parallel zur Zentralachse 7 sind. Insbesondere ergibt sich dadurch ein spiralartiger oder teilspiralartiger Verlauf des Schlitzes 5 in dem Buchsenkörper.
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Wie bereits angegeben wurde, sind am Federelementendbereich 3 des Buchsenkörpers 2 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Federelemente 4 angeordnet, von denen jedes radial vom Federelementendbereich 3 vorsteht und axial wirkend ausgebildet ist. Grundsätzlich kann es genügen, ein einziges Federelement 4 vorzusehen, wobei eine Mehrzahl von Federelementen 4, die insbesondere gleichmäßig um den Umfang des Buchsenkörpers 2 in dessen Federelementendbereich 3 verteilt angeordnet sind, bevorzugt ist. Aus später noch näher dargelegten Gründen ist eine Anzahl von drei Federelementen 4 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ganz besonders bevorzugt.
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Jedes Federelement 4 ist als Federlasche 9 ausgebildet, die aus einem Steg 10 sowie davon in jeder der beiden Umfangsrichtungen, d. h. entsprechend dem Umfang des Buchsenkörpers 2 beidseits vorstehende axial wirkende Federausbildungen 11 in Form von Materialstreifen 12 besteht. Wie insbesondere in den 1 und 5 zu sehen ist, sind die Materialstreifen 12 zur Gestaltung ihrer in Axialrichtung des Buchsenkörpers 2 gerichteten Federwirkung nicht nur in Umfangsrichtung des Buchsenkörpers 2 gekrümmt, d. h. entsprechend dem Umfang des Buchsenkörpers 2 geformt, sondern verlaufen auch zur Axialrichtung des Buchsenkörpers 2 schräg oder gekrümmt. Dadurch wirken die Materialstreifen 12 wie einzelne Federplättchen. Statt dieser gekrümmten oder schrägen federnden Ausgestaltung der Materialstreifen 12 zur Bildung der axial wirkenden Federelemente 4 können auch jegliche anderen geeigneten Ausgestaltungen, wie materialbedingt elastische Materialblöcke u. v. a. m. verwendet werden.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Buchsenkörper 2 und die drei Federelemente 4 integral aus demselben Material gebildet. Grundsätzlich können jedoch auch getrennte Bauformen und unterschiedliche Materialien realisiert werden. Das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Material ist ein Kunststoffmaterial. Wie insbesondere die 2, 4 und 5, aber auch die noch näher zu beschreibende erläuternde 3 zeigen, hat der Buchsenkörper 2 über seinen Umfang und in seiner Axialrichtung zumindest im wesentlichen überall wenigstens annähernd eine einheitliche Materialdicke.
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Nunmehr wird ein weiteres wesentliches Merkmal der Lagerbuchse 1 gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf die 3 erläutert, wobei durch Vergleich der Darstellung in der 3 mit den Darstellungen in den 1, 2, 4 und 5 auch in letzteren die entsprechenden Einzelheiten deutlich werden.
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In der 3 sind konzentrisch um die Zentralachse 7 zwei doppelt punktiert gestrichelt gezeichnete Kreise mit den Radien R1 für den inneren Kreis und R2 für den äußeren Kreis bezüglich der Zentralachse 7 dargestellt. Wie aus der Abbildung der 3 deutlich erkennbar ist, handelt es sich bei dem Radius R1 um den minimalen Außenradius R1 des Buchsenkörpers 2. Entsprechend ist der Radius R2 der maximale Außenradius des Buchsenköpers 2. Ergänzend sind in der 3 noch durch Doppelpfeile minimale Innenradien r1 und maximale Innenradien r2 des Buchsenkörpers 2 eingezeichnet. Der Buchsenkörper 2 hat somit im Verlauf seines Umfangs wechselnde Radien. Die Radien d. h. sowohl die Innenradien r1–r2 als auch die Außenradien R1–R2 verändern sich somit kontinuierlich zwischen den beiden Extremwerten r1 und r2 bzw. R1 und R2. Bezogen auf eine tatsächliche Kreisform ergibt sich somit sozusagen ein wellenartiger oder sich zyklisch kontinuierlich ändernder Umfangsverlauf des Buchsenkörpers 2.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 5 wird der minimale Innen- bzw. Außenradius r1 bzw. R1 ebenso wie der maximale Innen- bzw. Außenradius r2 bzw. R2 jeweils drei mal angenommen. Dazwischen ändern sich die Radien, wie bereits erwähnt, kontinuierlich von einem Extremwert des Radius zum anderen. Auch wenn grundsätzlich andere Anzahlen von Minimal- und Maximalwerten für den Radius möglich sind, ist die vorliegende Ausgestaltung, die zu einer dreiecksartigen Querschnittsform des Buchsenkörpers 2 führt, besonders bevorzugt.
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Der Vollständigkeit halber wird noch angegeben, dass, wie insbesondere in der Darstellung der 2 zu erkennen ist, die Federelemente 4 mit ihren Stegen 3 jeweils an Orten maximaler Innen- und Außenradien r2 bzw. R2 angeordnet sind, was eine bevorzugte Ausgestaltung darstellt.
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Ferner wird noch auf Ausgestaltungsalternativen verwiesen, die darin bestehen können, dass die Wirkung der unrunden Auslegung des Buchsenkörpers 2 statt durch unterschiedliche Radien beispielsweise in Kombination mit einem entsprechend elastischem Material des Buchsenkörpers 2 auch durch über den Umfang des Buchsenkörpers 2 verteilte Verdickungen und/oder Verdünnungen der Materialstärke des Buchsenkörpers 2 erzielt werden kann. Dies bedeutet insbesondere, dass sich die Innen- und Aussendradien des Buchsenkörpers 2 nicht gleichförmig im Verlauf des Umfangs des Buchsenkörpers 2 ändern müssen. Weiterhin kann dieselbe Wirkung dadurch erzielt werden, dass in Axialrichtung des Buchsenkörpers 2 verlaufende und sich in Umfangsrichtung des Buchsenkörpers 2 abwechselnde materialbedingt mehr und weniger elastische Bereiche vorgesehen sein können, ohne dass sich die Innen- und Außenradien und die Wandstärke des Buchsenkörpers 2 ändert.
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Nachfolgend wird noch die Wirkungsweise der Lagerbuchse 1 näher erläutert. Die Lagerbuchse 1 setzt sich aus zwei Wirkbereichen zusammen, nämlich einem radialen Lagerbereich und einem axialen Lagerbereich.
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Der radiale Lagerbereich der Lagerbuchse 1 ist definiert unrund, insbesondere in der besonders gut in den 2 und 3 erkennbaren dreiecksartigen Form, ausgelegt. Als Folge davon legt sich die Lagerbuchse 1 in einem montierten Zustand an drei um 120° versetzten Stellen an einer Lagerbohrung (nicht dargestellt) in einem Gehäuse (nicht dargestellt) an (Mantellinien 8 bei maximalem Außendurchmesser R2 des Buchsenkörpers 2). Bezüglich dieser Anlagestellen jeweils um 60° versetzt legt sich die Lagerbuchse an einer beispielsweise darin aufgenommenen Welle (nicht dargestellt) an (Mantellinien 8 bei minimalem Innendurchmesser r1 des Buchsenkörpers 2). Die bereits erwähnte Wellenform des Umfangs des Buchsenkörpers 2 der Lagerbuchse 1 kann sich in gewisser Weise elastisch verformen und so in einem gewissen Rahmen ein radiales Spiel im Verbund mit der Welle und dem Gehäuse ausgleichen.
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Für Verformungen einer Lagerbuchse 1, wie Sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, d. h. mit nur dem wellenartigen Verlauf des Umfangs des Buchsenkörpers 2 und ohne den Schlitz 5, sind hohe Kräfte erforderlich, die in einer Lagerstelle zu hohen Reibungsverlusten führen. Um wirklich alle möglichen Lagerspiele in der Verbindung von Welle, Lagerbuchse 1 und Gehäuse durch die Lagerbuchse 1 zu eliminieren, müsste die Lagerbuchse 1 mit Übermaß in der Bohrung im Gehäuse und mit Untermaß auf der Welle sitzen. In einem solchen Fall entstünde eine extrem hohe Reibung in der Lagerstelle.
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Durch den Schlitz 5 gemäß der vorliegenden Erfindung in dem entsprechend geformten Buchsenkörper 2 wird die Vorspannung der Lagerbuchse 1 im montierten Zustand geringer. Die Unrundheit der Lagerbuchse 1 kann im unverformten Zustand außen geringfügig größer als der Innendurchmesser der Bohrung im Gehäuse und gleichzeitig innen geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Welle ausgelegt sein. Die Lagerbuchse 1 passt sich durch den Schlitz wie ein sehr weiches Federelement den unterschiedlichen Toleranzen an, ohne die Verbindung der Komponenten Gehäuse, Lagerbuchse 1 und Welle mit erhöhter Reibung und stärkerem Verschleiß zu belasten.
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Der axiale Lagerbereich der Lagerbuchse 1 wird durch die Federelemente 4 abgedeckt, die an dem Buchsenkörper 2 gleichsam einen in Axialrichtung der Lagerbuchse 1 federnden Flansch bilden. Mit Hilfe dieser axial wirkenden Federelemente 4 kann jedes axial auftretende Spiel aus einer Lagerstelle herausgedrückt werden. Über beispielsweise Anzahl und Größe der Federelemente 4, allgemein gesprochen über deren konkrete Federwirkung, kann die Höhe der Spielausgleichskraft variiert und optimiert werden sowie eine Anpassung an auftretendes Spiel vorgenommen werden. Somit ist auch eine Optimierung hinsichtlich geringer Reibung und geringem Verschleiß gut möglich.
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Der radiale Spielausgleich und der axiale Spielausgleich ergänzen sich ideal für die Anwendung beispielsweise in einer Schaltbetätigung, wo großer Wert auf geringes Spiel und gute Akustik bei minimaler Reibbeeinflussung gelegt wird. Das Wirkprinzip kann aber auch auf andere Einsatzbereiche angewandt und abgestimmt werden. Wesentlich ist dabei der Grundsatz der vorliegenden Erfindung, dass die Lagerbuchse 1 einen axialen und radialen Spielausgleich schafft.
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Die vorstehenden und in den Zeichnungen wiedergegebenen Merkmale und Merkmalskombinationen des Ausführungsbeispiels dienen lediglich der exemplarischen Verdeutlichung der Erfindung und nicht deren Beschränkung. Der Offenbarungsumfang der vorliegenden gesamten Unterlagen ist durch das bestimmt, was für den Fachmann ohne weiteres in den Ansprüchen, aber auch aus der Beschreibung und der Zeichnung sowie auch den eingangs genannten Veröffentlichungen des Standes der Technik unter Einbeziehung seines Fachwissens entnehmbar und/oder kombinierbar ist und/oder verstanden wird. Insbesondere umfasst die Erfindung ferner alle Variationen, Modifikationen, Kombinationen und Substitutionen, die der Fachmann dem gesamten Offenbarungsumfang der vorliegenden Unterlagen entnehmen kann. Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung kombinierbar.
