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Die
Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Verstelleinrichtung
in einem Kraftfahrzeug, mit einem Basisteil, welches mindestens
eine Lagerausnehmung aufweist, und mit einem innerhalb der Lagerausnehmung
gelagerten Lagerelement, wobei die Lagerausnehmung und das Lagerelement
unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, und wobei der Durchmesser
des Lagerelements abschnittsweise Übermaß gegenüber
dem Durchmesser der Lagerausnehmung aufweist.
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Eine
derartige Lageranordnung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 103 29 237 A1 bekannt.
Bei der in diesem Dokument beschriebenen Lageranordnung durchgreift
ein Lagerelement eine Lagerausnehmung des Basisteils, wobei der
Querschnitt des Lagerelements kreisförmig oder kreisscheibenförmig
ausgebildet ist und dementsprechend eine kreisförmige Randkontur
aufweist. Das Basisteil weist eine Lagerausnehmung auf, die zunächst
ebenfalls kreisförmig ausgebildet ist und deren Durchmesser
größer ist als der Durchmesser des Lagerelements.
Damit das Lagerelement spielfrei in der Lagerausnehmung gehalten
werden kann, ist am Rand der Lagerausnehmung wenigstens ein Deformationsbereich
vorgesehen, der aufgrund einer plastischen Deformation des Basisteils
radial nach innen absteht und als radiale Stütze für
das Lagerelement wirkt.
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Zur
Herstellung dieser Deformationsbereiche ist jedem Deformationsbereich
am Basisteil ein Schwächungsbereich zugeordnet, mittels
derer, etwa durch eine Materialverdrängung, die Deformationsbereiche
geformt werden.
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Durch
die so bewirkte Verformung der Lagerausnehmung wird das Lagerspiel
soweit ausgeglichen, dass das Lagerelement ”ohne Klappern” in
der Lagerausnehmung gelagert ist. Die Ausformung der Deformationsbereiche
kann dabei entweder vor oder nach dem Einsetzen des Lagerelements
in die Lagerausnehmung erfolgen.
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Wird
die Lagerausnehmung vor dem axialen Einführen des Lagerelements
geformt, so werden die Deformationsbereiche beim Einführen
des Lagerelements in die Lagerausnehmung wieder teilweise radial
nach außen verformt, so dass sich selbsttätig
ein spielfreier Sitz des Lagerelements in der Lagerausnehmung einstellt,
wobei eine elastische Restverspannung verbleibt. Die Lagerausnehmung
ist somit derart geformt, dass der Durchmesser des Lagerelements
gegenüber dem Durchmesser der Lagerausnehmung in den Deformationsbereichen
ein Übermaß aufweist.
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Nachteilig
hierbei ist, dass die Verformung der Lagerausnehmung zumindest einen
zusätzlichen Fertigungsschritt zur Ausbildung der Deformationsbereiche
erfordert. Außerdem ist ein spezielles hierzu geeignetes
Werkzeug vorzusehen. Beide Maßnahmen bewirken einen Kostenaufwand.
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Es
stellte sich daher die Aufgabe, eine Lageranordnung gemäß des
Oberbegriffs einfacher und kostengünstiger herzustellen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass entweder die Lagerausnehmung im Basisteil einen nichtkreisförmigen
Querschnitt und das Lagerelement einen kreisförmigen Querschnitt aufweist,
oder die Lagerausnehmung im Basisteil einen kreisförmigen
Querschnitt und das Lagerelement einen nichtkreisförmigen
Querschnitt aufweist, und dass von den Bauteilen Basisteil und Lagerelement das
Bauteil, welches den nichtkreisförmigen Querschnitt aufweist,
aus einem weicheren Material besteht als das Bauteil mit dem kreisförmigen
Querschnitt.
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Hierbei
besagt der Begriff ”weiches Material”, dass das
Material leicht verformbar ist, und bezieht sich, entsprechend der
umgangssprachlichen Bedeutung, sowohl auf eine elastische als auch
auf eine plastische Verformbarkeit des Materials.
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Wie
bereits erläutert, ist es zwar grundsätzlich bekannt,
ein kreisförmiges Lagerelement an einigen wenigen Stellen
seiner Außenkontur einzuspannen. Hierzu wurde aber bisher,
etwa gemäß der
DE 103 29 237 A1 , eine nachträgliche
Deformation einer zunächst zu weit geformten Lagerausnehmung
vorgesehen, oder auch das Einbringen zusätzlicher Lagerkomponenten
in eine kreisförmige Lagerausnehmung, wie beispielsweise
in der deutschen Patentschrift
DE 28 38 768 C3 in Form einer schwimmenden
Buchse. Derartige Lösungen sind montagetechnisch aufwendig
und damit auch kostenaufwendig.
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Anstatt
wie bisher eine ursprünglich kreisförmige Querschnittsform
nachträglich zu verändern, ist nun erfindungsgemäß vorgesehen,
eine entsprechende Querschnittsform gleich bei der Herstellung des
Basisteils oder des Lagerelements zu formen. Hierzu ist lediglich
die Form des zur Herstellung ohnehin erforderlichen Stanz- oder
Spritzgießwerkzeug entsprechend auszugestalten.
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Damit
kann der Fertigungsschritt zur Ausformung von Deformationsbereichen,
sowie ein hierzu vorzusehendes Werkzeug bzw. die Herstellung und Montage
zusätzlicher Lagerkomponenten eingespart werden.
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Im
Gegensatz zu den aus der
DE
103 29 237 A1 bekannten Ausführungen kann dazu
auch vorgesehen sein, dass die Lagerausnehmung einen kreisförmigen
Querschnitt aufweist und das Lagerelement eine von der Kreisform
abweichende Querschnittsform aufweist.
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Auch
hierbei ist es vorgesehen, dass das Bauteil mit der nichtkreisförmigen
Querschnittsform aus einem weicheren Material gefertigt ist, als
das Bauteil mit der kreisförmigen Querschnittsform.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
dem nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Lageranordnung,
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2 einen
Lagerkäfig als Einzelteil,
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3 eine
Verstelleinrichtung mit einer erfindungsgemäß ausgeführten
Lageranordnung.
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Die 3 zeigt
eine Schalthebelanordnung für ein Kraftfahrzeug. Ein Schalthebel 11,
der beispielsweise zur Betätigung eines Blinkgeber- oder Scheibenwischerschalters
geeignet ist, ist an einem Gehäuse 5 kardanisch
gelagert.
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Zur
Ausbildung einer Lageranordnung für den Schalthebel 11 ist
ein Lagerkäfig 1 vorgesehen, der am Gehäuse 5 um
eine senkrechte Achse verschwenkbar angeordnet ist. Der Schalthebel 11 selbst
ist durch Lagerelemente 4, die in Lagerausnehmungen (2a, 2b)
des Lagerkäfigs 1 eingreifen, um eine horizontale
Achse verschwenkbar. Von den beiden Lagerausnehmungen (2a, 2b),
die die Lagerelemente 4 des Schalthebels 11 aufnehmen,
ist in der 3 lediglich eine Lagerausnehmung 2b erkennbar.
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Der
Lagerkäfig 1 als Einzelteil ist in der 2 dargestellt.
Der Lagerkäfig 1 ist als ein einstückiges Spritzgießteil
in Form eines im wesentlichen quaderförmiger Hohlkörpers
gefertigt. Das Innere des Lagerkäfig 1 ist von
wenigstens einer Außenseite her frei zugänglich.
Durch diese offene Außenseite sind die horizontal angeordneten
Lagerelemente 4 des Schalthebels 11 in den Lagerkäfig 1 einfügbar.
Die Lagerelemente 4 sind dazu entlang von Führungsabschnitten 3 bis
zu Lagerausnehmungen (2a, 2b) einschiebbar, in
welche die Lagerelemente 4 dann einrasten.
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Zur
sicheren Halterung des Schalthebels 11 in den Lagerausnehmungen
(2a, 2b) ist es erforderlich, dass die axiale
Erstreckung der Lagerelemente 4 ein Übermaß gegenüber
dem Abstand der inneren Flächen der Wände des
Lagerkäfigs 1 aufweist, in denen sich die Lagerausnehmungen
(2a, 2b) befinden. Dies erfordert, dass die Wände
des Lagerkäfigs 1 sich beim Einfügen
der Lagerelemente 4 flexibel verformen können,
bis die Lagerelemente 4 in die Lagerausnehmungen (2a, 2b)
einrasten.
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Hierzu
sind die Lagerausnehmungen (2a, 2b) als Ringe 7 gestaltet,
die durch Rippen 9 mit den Kanten 8 des Lagerkäfigs 1 verbunden
sind. Insbesondere die Rippen 9 bewirken eine zum Einfügen der
Lagerelemente 4 ausreichende Verformbarkeit des Lagerkäfigs 1.
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Der
Lagerkäfig 1 weist außerdem auf seiner, gemäß der
Darstellung in der 2, oberen und unteren Außenfläche
angeformte Lagerbuchsen (10a, 10b) auf. Im Unterschied
zu den als Durchbrüche ausgebildeten Lagerausnehmungen
(2a, 2b) sind die Lagerausnehmungen 2c der
Lagerbuchsen (10a, 10b) als Sacklöcher
ausgeführt, so dass die Lagerelemente 6 des Gehäuses 5 in
die Lagerbuchsen (10a, 10b) eingreifen, diese
aber nicht durchgreifen. Bei der Montage des Lagerkäfigs 1 an
die Lagerelemente 6 des Gehäuses 5 wird
der Lagerkäfig 1 in seiner senkrechten Richtung
axial gestaucht, so dass die Lagerelemente 6 in die Lagerbuchsen (10a, 10b)
einrasten. Mehrere in der Umgebung der Lagerbuchsen (10a, 10b)
in die Wand des Lagerkäfigs 1 angeformte Freimachungen 12 sorgen
für eine axiale elastische Verformbarkeit des Lagerkäfigs 1.
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Die
Lagerausnehmungen (2a, 2b, 2c) weisen
jeweils eine deutlich nichtkreisförmige innere Randkontur
auf. Die Form einer solchen Randkontur ist in der 1 besonders
deutlich erkennbar. Die 1 zeigt einen Schnitt durch
die Lagerbuchse 10a mit einem eingesetzten Lagerelement 6,
welches an das in der 3 dargestellte Gehäuse 5 angeformt ist.
Das Lagerelement 6 besitzt entweder einen kreisförmigen,
oder, wie hier dargestellt, einen kreisscheibenförmigen
Querschnitt.
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Die
innere Randkontur der Lagerbuchse 10a weist drei erste
konkav geformte Bereiche a mit einem konstanten Radius R auf. Zwischen
diesen ersten Bereichen a bildet die innere Randkontur der Lagerbuchse 10a jeweils
zweite Bereiche b aus, die sich konvex ins Innere der Lagerausnehmung 2c hervorwölben.
Die Lagerbuchse 10a und das Lagerelement 6 weisen
einen gemeinsamen Lagermittelpunkt P auf. Vor dem Einsetzen des
Lagerelements 6 in die Lagerbuchse 10a ist der
minimale Lagerradius R10 des Bereiches b, gemessen vom Lagermittelpunkt
P, geringer als der Radius R6 des Lagerelements 6, so dass
das eingefügte Lagerelement 6 eine Übermaßpassung
(R10 < R6) zu den
am weitesten hervorstehenden Abschnitten der Bereiche b aufweist
und so die Berührungsstellen B in radialer Richtung elastisch
deformiert. Darüber hinaus kann, abhängig von dem
Material, aus dem die Lagerbuchse 10a besteht, auch eine
bleibende, also plastische Verformung an der Lagerbuchse 10a entstehen.
Es ergibt sich so an drei Berührungsstellen B eine flächenförmige
Berührung, durch die das Lagerelement 6 spielfrei
innerhalb der Lagerausnehmung 2c der Lagerbuchse 10a gehalten
wird.
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Vorteilhafterweise
ist das Übermaß des Lagerelements 6 möglichst
gering vorgesehen, so dass unnötig hohe Reibungskräfte
des Lagerelements 6 in der Lagerausnehmung 2c vermieden
werden. Das Übermaß ist dabei aber mindestens
so groß, dass es auch bei Berücksichtigung von
maximal erwartbaren Bauteiletoleranzen der Lagerbuchse 10a und
des Lagerelements 6 einen vorgesehenen Mindestwert nicht
unterschreitet.
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Die
Lagerausnehmung 2c und das Lagerelement 6 können
natürlich auch anders geformte Randkonturen aufweisen,
die insbesondere auch mehr als drei Berührstellen miteinander
aufweisen, wobei aber drei Berührstellen B hinsichtlich
einer einerseits präzisen und andererseits möglichst
reibungsarmen Lagerung des Lagerelements 6 optimal erscheinen.
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Wie
die 3 zeigt, ist das dort erkennbare Lagerelement 4 des
Schalthebels 11 innerhalb der Lagerausnehmung 2b auf
die gleiche Weise gelagert wie das Lagerelement 6 in der
Lagerbuchse 2c entsprechend der 1.
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Ebenfalls
als zum Bereich der Erfindung gehörend angesehen wird die
kinematische Umkehrung dieses Ausführungsbeispiels, bei
der ein Lagerelement mit einer nichtkreisförmige Außenkontur
an der kreisförmigen Randkontur einer Lagerausnehmung anliegt.
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Wie
die 1 zeigt, wird der Umfang des Lagerelements 6 an
drei Berührstellen B gehalten. An diesen drei Berührstellen
B ist der kreisförmige Umfang des Lagerelements an der
Lagerbuchse 10a eingespannt. Da die Bereiche b der Lagerbuchse 10a durch
das eingefügte Lagerelement 6 deformiert werden,
sind die Berührstellen B nicht punktförmig bzw. in
Richtung ihrer axialen Erstreckung linienförmg, sondern
bilden jeweils eine, allerdings kleinflächige, Anlagefläche
A aus. Bei einer Drehbetätigung des Lagerelements 6 sind
daher die Reibungskräfte zwischen diesen Anlageflächen
A und dem Lagerelement 6 aufzubringen, die aber wegen der
relativ kleinflächigen Anlageflächen relativ gering
sind.
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Problematisch
wäre hingegen, wenn sich die hervorstehenden zweiten Bereiche
b in das Material des Lagerelements 6 hineindrücken
würden. Hierbei würde sich an jeder der drei Berührstellen
B eine Einbuchtung ergeben, die sich, da sie sich immer an den Berührstelle
ausbilden, bei einer Drehung des Lagerelements 6 entlang
des Umfangs des Lagerelements 6 mitbewegen. Die aufzuwendenden
Kräfte zum Verschieben mehrerer Verformungen am Umfang
des Lagerelements 6 sind vergleichsweise hoch, so dass
es hier faktisch zu einem Klemmen des Lagerelements 6 kommen
würde.
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Um
eine spielfreie und dennoch leichtgängige Lagerung des
Lagerelements zu erreichen, ist es in jedem Fall erforderlich, dass
sich der Radius des nichtkreisförmigen Bauteils an den
Radius des kreisförmigen Bauteils anpasst. Dies gilt gleichermaßen auch
für die zuvor erwähnte kinematische Umkehr hinsichtlich
der Formen von Lagerelement und Lagerbuchse. Um dieses zu erreichen,
ist das Bauteil mit der nichtkreisförmigen Kontur aus einem
weicheren Material zu fertigen als das Bauteil mit der kreisförmigen
Innen- bzw. Außenkontur.
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Besonders
vorteilhaft ist, die Verwendung der erfindungsgemäßen
Lageranordnung in Verbindung mit einem dadurch gelagerten Hebel,
wie etwa dem in der 3 dargestellten Schalthebel 11,
da die Reibungskräfte, die durch die Übermaßpassung
des Lagerelements 4 bewirkt werden, durch die Hebelwirkung
nur eine relativ geringe zusätzliche Betätigungskraft
erfordern, die zumeist kaum wahrnehmbar ist, und daher weniger störend
wirkt als eine als ungenau empfundene spielbehaftete Lagerung eines Schalthebels 11.
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- 1
- Basisteil
(Lagerkäfig)
- 2a,
2b, 2c
- Lagerausnehmung
- 3
- Führungsabschnitte
- 4
- Lagerelemente
(am Schalthebel)
- 5
- Gehäuse
- 6
- Lagerelemente
(am Gehäuse)
- 7
- Ringe
- 8
- Kanten
- 9
- Rippen
- 10a,
10b
- Lagerbuchsen
- 11
- Schalthebel
- 12
- Freimachungen
- a
- erste
Bereiche
- b
- zweite
Bereiche
- A
- Anlagefläche
- B
- Berührungsstelle(n)
- R
- Radius
(des Bereichs a der Lagerbuchse)
- R6
- Radius
(des Lagerelements)
- R10
- Lagerradius
(des Basisteils)
- P
- Lagermittelpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10329237
A1 [0002, 0010, 0013]
- - DE 2838768 C3 [0010]