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Die
Erfindung betrifft einen Verbindungsverband, insbesondere bei einer
Gelenk- und/oder Lageranordnung mit einem Befestigungselement, wobei
der Verbindungsverband ein Bauteil, beispielsweise einen Achsschenkel
mit einer Öffnung und einen durch die Öffnung
geführten Bolzen aufweist, wobei der Bolzen in axialer
Richtung gesehen einen sich verjüngenden Abschnitt, einen Übergangsbereich
und einen zylindrischen Abschnitt aufweist, wobei die Mantelfläche
des sich verjüngenden Abschnitts mit der Innenseite einer
ringförmigen Buchse in Verbindung steht, deren Außenfläche
mit einer Öffnungsinnenfläche der Innenseite der Öffnung
in Verbindung steht, wobei der zylindrische Abschnitt des Bolzens
mit dem Befestigungselement verbunden ist, das einen hohlzylindrischen
Aufnahmebereich mit einer Verbindungsvorrichtung aufweist, der einenends von
einem ringförmigen Kantenbereich begrenzt wird, an den
sich eine Auflagefläche des Befestigungselements anschließt,
die mit einer Achsschenkelstirnfläche des Achsschenkels
in Verbindung steht.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 025 551 A1 bekannt,
bei der die axiale Vorspannung, eines aus einem festen Werkstoff-
beispielsweise Stahl- bestehenden Gelenkbolzens und eines aus einem
weichen Werkstoff- beispielsweise Aluminium- oder Eisengussbestehenden
Achsschenkels, durch ein Verbindungselement, insbesondere einer
Mutter erfolgt, dessen Auflagefläche von einer Ringfläche
gebildet wird.
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Ausgehend
hiervon ist es eine Aufgabe der Erfindung diejenigen Bereiche, die
beispielsweise durch Montage- und/oder Betriebskräfte bleibend verformt
werden, zu reduzieren.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Auflagefläche
des Befestigungselements, die Kontur einer Mantelfläche
eines Kegelstumpfes aufweist. Abhängig von dem die Öffnung
aufweisenden Bauteil kann die Neigung der Mantelfläche
bezogen auf die Längsachse des Bolzens variiert und mithin
die Wirkungsrichtung der Kraft bei hergestellter Verbindung verändert
werden. Eine gleichmäßige Anpresskraft des Verbindungselements
kann dadurch erreicht werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Patentansprüchen.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Kontur der Achsschenkelstirnfläche
der Auflagefläche des Befestigungselements angepasst ist.
Dadurch erfolgt eine flächige Verbindung zwischen Befestigungselement und
Achsschenkel.
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Weiterhin
kann der sich in axialer Richtung auf der dem Kantenbereich entgegengesetzten
Seite befindende erste Abschnitt des hohlzylindrischen Aufnahmebereichs
die Verbindungsvorrichtung zur Befestigung des Befestigungselements
mit dem zylindrischen Abschnitt des Bolzens, beispielsweise ein Gewinde,
aufweisen.
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Zweckmäßigerweise
ist der sich in axialer Richtung an den Kantenbereich anschließende
zweite Abschnitt des hohlzylindrischen Aufnahmebereichs, verbindungsvorrichtungslos
ausgeführt. Dadurch lässt sich das Befestigungselement
besonders einfach auf dem zylindrischen Abschnitt des Bolzens ansetzen.
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Ferner
ist es möglich, dass der Übergangsbereich zwischen
verjüngenden Abschnitt und zylindrischen Abschnitt zumindest
teilweise innerhalb der axialen Erstreckung der Buchse liegt.
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Zweckmäßigerweise
ist die Innenfläche der Buchse der Außenkontur
des kegelförmig verjüngenden Abschnitts angepasst
und die Außenfläche der Buchse weist zumindest
abschnittsweise eine zylindrische Form auf. Dadurch wird eine flächige
Verbindung zwischen den Einzelteilen erzielt.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Schnittzeichnung einer Gelenk- und/oder Lageranordnung,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Befestigungselements,
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3 eine
perspektivische Darstellung des Befestigungselements mit Blick auf
dessen Auflagefläche.
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Die 1 zeigt
einen Verbindungsverband einer Gelenk- und/oder Lageranordnung 1.
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Dabei
weist ein sich in axialer Richtung erstreckender, zapfenartiger
Bolzen 2 einenends einen kugelförmigen Abschnitt 3 auf,
der durch seine Verbindung mit nicht näher dargestellten
Bauteilen als Einleitepunkt von hohen Strebenkräften Fs gilt. Der kugelförmige Abschnitt 3 bildet
z. B. die Gelenkkugel eines Kugelgelenks.
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In
axialer Richtung schließt sich an den kugelförmigen
Abschnitt 3 ein sich verjüngender Abschnitt 4 an,
der durch eine Kegelverbindung 5 mit der Innenfläche
einer Buchse Einsbesondere eine Stahlbuchse- in Verbindung steht.
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Die
Buchse 6, weist eine auf die Außenfläche des
sich verjüngenden Abschnitts 4 angepasste Buchseninnenfläche 7 auf,
die hier als Mantelfläche eines kegelstumpfes ausgeführt
ist. Die Buchsenaußenfläche 8 ist in
einen hülsenförmigen Bereich 6a als Zylindermantelfläche
ausgeführt. Die Buchse 6 dient zur stabilen und
toleranzarmen Verbindung des Bolzens 2 und eines, mit einer Öffnung 80 versehenen,
Achsschenkels 9. Die Buchse 6 weist an ihrem dem
kugelförmigen Abschnitt 3 zugeordneten Ende eine
gegenüber der Buchsenaußen- und Innenfläche 8,7 in
radialer Richtung vorspringenden Buchsenring 10 auf. Im Übergangsbereich
zwischen der Buchsenaußenfläche 8 und
dem Buchsenring 10 befindet sich eine Eckversteifung 13 mit
einer gegenüber der Buchsenaußenfläche 8 und
dem Buchsenring 10 um etwa 45° geneigt verlaufenden
Schrägfläche 13, die zumindest teilweise
als Anschlagfläche gegenüber einer radialen Achsschenkelringfläche 11 dienen kann.
Die Buchse 6 mit ihrem hülsenförmigen
Bereich 6a und der mit einer hohlzylindrischen Ausnehmung
versehene Achsschenkel 9, sind durch eine Presspassung 12 miteinander
verbunden. Die Buchsenaußenfläche 8 und
die daran anschließende Schrägfläche 13 der
Eckversteifung befinden sich dabei innerhalb der axialen Erstreckung
einer, diese Kontur nachbildende, Achsschenkelinnenfläche.
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Auf
den sich verjüngenden Abschnitt 4 des Bolzens 2 folgt
ein Übergangsbereich 15, der gegenüber
dem verjüngenden Abschnitt 4 eine geringere radiale
Ausdehnung aufweist und beispielsgemäß eine ringsumlaufende
nutartige Vertiefung aufweist. Der Übergangsbereich 15 liegt
zumindest teilweise innerhalb der axialen Erstreckung der Buchse 6 und trennt
den sich verjüngenden Abschnitt 4 von einem sich
anschließenden, zylindrischen Abschnitt 16.
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Zur
Herstellung der Verbindung zwischen Bolzen 2 und Achsschenkel 9 mit
einer Vorspannkraft FV ist ein Befestigungselement 17 mit
einer hohlzylindrischen Ausnehmung vorgesehen. Die Innenfläche des
Befestigungselements 17 weist einen ersten hohlzylindrischen
Abschnitt 18, einen zweiten hohlzylindrische Abschnitt 19 und
einen daran anschließenden, in Richtung des Übergangbereichs 15 verlaufenden,
ringförmigen Kantenbereich 20 auf. Der erste hohlzylindrische
Abschnitt 18 weist eine Verbindungsvorrichtung und insbesondere
ein Innengewinde auf, die mit am zylindrischen Abschnitt 16 des
Bolzens 2 vorhandenen Verbindungsgegenmitteln, insbesondere
einem Außengewinde, zur Befestigung des Befestigungselements 17 am
Bolzen 2 zusammenwirkt. Der zweite hohlzylindrische Abschnitt 19 ist
verbindungsvorrichtungslos ausgebildet und dient daher nicht zur
Befestigung des Befestigungselements 17 am Bolzen 2.
Dadurch ist ein einfaches Ansetzen des Befestigungselements 17 auf
den zylindrischen Abschnitt 16 des Bolzens 2 möglich.
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Im
Kantenbereich 20 weist das Befestigungselement 17 eine
Phase auf, die zwischen dem hohlzylindrischen zweiten Abschnitt 19 und
einer Auflagefläche 21 ringsumlaufend vorgesehen
ist.
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Eine
gedachte Querebene 22, die senkrecht auf einer Mittellängsachse 23 des
Bolzens 2 steht, soll die Auflagefläche 21 schneiden.
Eine daraus resultierende Schnittstelle S bildet den Scheitel eines spitzen
Winkels α, den die Auflagefläche 21 und
die Querebene 22 miteinander einschließen. Die
Auflagefläche 21 hat die Kontur einer Mantelfläche
eines Kegelstumpfes. Der Winkel α beträgt beispielsgemäß ca.
zwischen 5° und 20°. Die Auflagefläche 21 steht bei
hergestellter Verbindung zumindest teilweise in direktem Kontakt
mit einer Achsschenkelstirnfläche 24. Im Anlagebereich
liegen Auflagefläche 21 und Achsschenkelstirnfläche 24 flächig
aneinander an. Hierfür weist die Achsschenkelstirnfläche 24 eine
an die Auflagefläche 21 angepassten Kontur auf.
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Die
Auflagefläche 21 ist an einem Bund 26 vorgesehen,
der sich radial nach außen von der Mittellängsachse 23 weg
erstreckt. Der Bund 26 ist im Schnitt in einer Radialebene
gemäß 1 in etwa dreieckähnlich
konturiert. Der Bund 26 verjüngt sich radial nach
außen. Dadurch ist eine hohe Biegesteifigkeit erreicht.
Die beiden von außen zugänglichen Flächen
des Bundes 26 sind durch die Auflagefläche 21 und
eine vom Achsschenkel 9 weg gewandte äußere
Fläche 28 des Befestigungselements 17 gebildet.
In der erfindungsgemäßen Ausführung ist
der Bund 26 gegenüber dem Stand der Technik übergroß ausgebildet,
wodurch die Verwendung einer Unterlegscheibe entfällt.
Weiterhin wird durch den hohen Biegewiderstand des Bundes 26 eine
gleichmäßige Flächenpressung K auf die
Achsschenkelstirnfläche 24 ermöglicht.
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Fügt
man gedanklich parallel zur Querebene 22 eine zweite Querebene 27 ein,
so soll diese die äußere Fläche 28 in
einer Schnittstelle P schneiden. Die Schnittstelle P bildet den
Scheitel eines zweiten spitzen Winkels β, den die äußere
Fläche 28 und die zweite Querebene 27 miteinander
einschließen. Eine Stelle Z, der den minimalsten radialen
Abstand zwischen der äußeren Fläche 28 und
Mittellängsachse 23 aufweist, bildet den Übergang
zu einer Halsfläche 25.
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Erfindungsgemäß ist
die sich erstreckende Halsfläche 25 mit einer
Vorrichtung, insbesondere einem Zwölfkant und/oder einem
2x Sechskant versehen, die es erlaubt, das Befestigungselement 17 mit einem
Werkzeug, insbesondere einem Ringschlüssel und/oder einer
Nuss, rotatorisch zu bewegen. Abhängig von der Machart,
eines zur rotatorischen Bewegung des Befestigungselements 17 befähigten Werkzeugs, ändert
sich die funktionelle Form der Halsfläche 25.
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Am
axialen Endpunkt der Halsfläche 25 schließt
sich eine Sicherungsvorrichtung 60 an, die das Befestigungselements 17 gegenüber
einem möglichen Lösen vom zylindrischen Abschnitt 16 sichert.
In einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführung findet eine Sicherung in der Ausführung „Heko"
Verwendung. Weitere Sicherungsausführungen wie beispielsweise
ein Sicherungsstift, Verklebung, ersetzen einer Sicherungsvorrichtung 60 durch
mehrere, insbesondere unterschiedliche, Befestigungselemente in
Reihe und/oder weitere Sicherungen sind ebenfalls denkbar.
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In 2 und 3 ist
eine besonders bevorzugte Ausführung des Befestigungselements 17 mit einer
Sicherung 60 jeweils in perspektivischer Darstellung gezeigt,
wobei die ringförmige Sicherung mehrere Unterbrechungen 61 aufweist,
welche die Sicherung 60 segmentieren. Die als Klemmteil
fungierenden Segmente 90 verjüngen sich entlang
der Mittellängsachse 23. Eine zylindrische und/oder
andere geometrische Segmentform ist ebenfalls denkbar. Weiterhin
ist es möglich die Sicherung 60 so zu gestallten,
dass die Sicherungskantenfläche 62 der Kontur
der Halsfläche 25, angepasst ist. Ferner ist es denkbar
die Sicherung 60 in die, insbesondere verlängerte,
Halsfläche 25 zu integrieren.
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Basis
der hohlkegelstumpfförmigen Sicherung 60 bildet
eine in axiale Richtung weisende Ringfläche 63 am
axialen Endpunkt der Halsfläche 25.
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Der
in axialer Richtung an die Halsfläche 25 angeordnete äußere
Kantenbereich, bildet zumindest teilweise das Gegenstück
zur Auflagefläche 21. Durch den zwischen äußerem
Kantenbereich 28 und Auflagefläche 21 angeordneten übergroßen
Bund 26, wird ein Bereich mit hohem Biegewiderstand ausgebildet.
Hierdurch wird eine gleichmäßige Flächenpressung
K auf die Achsschenkelstirnfläche 24 erzielt und
somit diejenigen Bereiche, die bleibend durch Montage- und/oder
Betriebskräfte verformt werden, reduziert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005025551
A1 [0002]