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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs, umfassend mindestens eine Spindel, mindestens einen Gleitstein, eine Axialführung für den Gleitstein und mindestens ein Verbindungselement, welches Verbindungselement einerseits drehfest an der Spindel angeordnet und andererseits mit dem Gleitstein verbunden ist.
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Ein Ziel bei Fahrwerksentwicklungen liegt darin, möglichst robuste, verschleißarme Baugruppen zur Verfügung zu stellen.
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Aus dem Stand der Technik sind Verstellvorrichtungen mit Gleitsteinen bekannt, bei denen die Gleitsteine fest, d.h. ohne Freiheitsgrade einer Relativbewegung, mit der Spindel verbunden und in einer Führung längst der Spindelachse (Axialführung) geführt sind. Nachteilig hierbei ist, dass hohe Anforderungen hinsichtlich der Toleranzen an die Verbindung bestehen. Das System neigt sonst zum Kantentragen, wodurch ein stetiger Verschleiß des Systems und ein wachsendes Spiel hervorgerufen werden. Als Beispiels hierfür lässt sich die
EP 1 911 660 A1 anführen, aus der eine Anbindung des Gleitsteines an der Spindel mittels einer Schraubverbindung bekannt ist.
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Eine alternative Anbindung aus dem Stand der Technik sieht eine Anbindung mittels Passfedern vor, wobei die Spindel mehrteilig ausgebildet ist. Nachteilig hierbei ist, dass die Montage sehr zeitaufwändig und kompliziert ist. Die Verbindung neigt weiterhin zum Verklemmen und ist hinsichtlich der Geräuschentwicklung von Nachteil.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verschleißarme, kostengünstige Verstellvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die obenstehenden Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Verstellvorrichtung für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 15. Hiermit wird der Wortlaut dieser Unteransprüche durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen, um Textwiederholungen möglichst zu vermeiden.
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Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung umfasst mindestens eine Spindel, mindestens einen Gleitstein, eine Axialführung für den Gleitstein und mindestens ein Verbindungselement, welches Verbindungselement einerseits drehfest an der Spindel angeordnet und andererseits mit dem Gleitstein verbunden ist. Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Verbindungselement und dem Gleitstein eine Gelenkverbindung vorgesehen ist. Die Anbindung des Gleitsteines an das Verbindungselement erfolgt demnach erfindungsgemäß mittels einer gelenkigen Verbindung. Dies ermöglicht eine an die Abmessungen und die Konstruktion insbesondere der Axialführung angepasste Ausrichtung und Positionierung des Gleitsteines, wodurch die Montage im Vergleich mit dem vorbekannten Stand der Technik vereinfacht und die Lebensdauer der Anordnung erhöht wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Gelenkverbindung zu der Spindelachse im Bereich von 5–50mm, vorzugsweise im Bereich 10–30mm, höchst vorzugsweise im Bereich 15–25mm, liegt. Dies erweist sich nach Untersuchungen der Anmelderin zufolge als besonders vorteilhaft.
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Vorteilhafterweise ist der Gleitstein zumindest an seinen mit der Axialführung in Kontakt stehenden Gleitflächen oder Kufen in Polyacetal (auch Polyoxymethylen oder POM genannt) oder einem glasfaserverstärktem POM oder einem hochtemperaturfesten Material, vorzugsweise PTFE (Polytetraflourethylen) oder PTFE oder Polyphenylensulfid (PPS), wie z.B. PPS GF40 PTFE5 (einem PPS mit 40% Glasfaseranteil), ausgebildet. Eine Ausbildung zumindest eines Teils des Gleitsteines in Polyacetal (POM) verringert die Geräuschentwicklung bei einem Gleiten des Gleitsteines an der Gleitfläche der Axialführung. Zusätzliche oder alternativ hierzu kommt ein oben genanntes hochtemperaturfestes Material in Frage. Hochtemperaturfest im erfindungsgemäßen Sinne sind Temperaturen im Bereich größer 80°C.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung sieht vor, dass das Gelenk der Gelenkverbindung blockierbar ist. Nach einem Anpassen der Ausrichtung von Gleitstein und Verbindungselement kann die Gelenkverbindung folglich blockiert werden. Dies ermöglicht ein genaues Einstellen und Nachjustieren der Gleitsteinführung bei der Montage im Betrieb der Verstellvorrichtung die gelenkige Verbindung „ausgeschlachtet“ werden kann, sofern dies für eine definierte Führung erwünscht ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Gelenkverbindung nach Art eines Kugelgelenks mit Gelenkkopf und Gelenkpfanne ausgebildet ist. Eine solche Ausbildung der Gelenkverbindung ermöglicht eine robuste, konstruktiv einfache Verbindungsanordnung. Vorteilhafterweise ist dabei der Gelenkkopf an dem Verbindungselement und die Gelenkpfanne an dem Gleitstein angeordnet.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung sieht vor, dass der Gelenkkopf in der Gelenkpfanne des Gleitsteins verspannt ist, insbesondere um die Gelenkverbindung zu blockieren. Dies bedeutet allgemein, dass die gelenkige Verbindung zwischen Gleitstein und Verbindungselement in ihrer Beweglichkeit einstellbar ist, vorzugsweise stufenlos.
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Vorteilhafterweise ist in dem Gelenkkopf ein Spreizmittel zum wahlweisen Aufweiten des Gelenkkopfes vorgesehen, um die genannte Verspannung zu bewirken.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gleitstein mindestens ein Durchbruch vorgesehen ist, durch welchen ein Werkzeug zum Betätigen des Spreizmittels einführbar ist, wobei der Durchbruch an einer der Spindel abgewandten Seite des Gleitsteins vorgesehen sein kann.
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Vorteilhafterweise ist an dem Gleitstein ein Justierelement angeordnet zum Zentrieren und/oder Neutralstellen des Gleitsteins. Dieses Justierelement kann beispielsweise nach Art eines Dichtelementes, vorzugsweise einer O-Ringdichtung, ausgebildet sein.
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Eine alternative bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung sieht vor, dass der Gleitstein ein elastisches Gelenkelement umfasst, welches eine Gelenkverbindung nach Art eines Gummilagers ausbildet. Eine derartige Ausführungsvariante bietet insbesondere den Vorteil, dass sich die Verwendung eines Gummilagers vorteilhaft auf die Geräuschentwicklung auswirkt. Darüber hinaus ist ein Gummilager einfach und kostengünstig herzustellen und im Betrieb wartungsfrei.
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Vorteilhafterweise umfasst der Gleitstein flächige Gleitelemente, welche direkt an dem elastischen Gelenkelement angeordnet sein können. Dies bietet den Vorteil eines einfachen, integralen Aufbaus.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung im Zusammenhang mit der Ausbildung des Gummilagers sieht vor, dass der Gleitstein ein Befestigungselement aufweist, welches zur Anordnung des Gleitsteins an dem Verbindungselement ausgebildet ist. Vorteilhafter Weise ist das Befestigungselement in dem elastischen Gelenkelement eingebettet, wobei das Befestigungselement als Innenhülse ausgebildet sein kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung sieht vor, dass an dem Gleitstein eine Halterung für einen Sensorimpulsgeber, vorzugsweise für einen Magneten, vorgesehen ist. Dies bietet den Vorteil der Integration zweier Funktionen in einem Bauteil. Der Gleitstein dient einerseits dazu, in der Axialführung zu laufen, und andererseits dient er zum Befestigen einer Aufnahme bzw. Halterung für einen Sensorimpulsgeber. Dies ermöglicht eine platzsparende Konstruktion der gesamten Verstellvorrichtung. Der Sensorimpulsgeber bzw. der zugehörige Sensor dient insbesondere zum Erfassen der Stellung des Gleitsteins und damit zur Überwachung der Funktion der Verstellvorrichtung. Die Integration dieser beiden Funktionen innerhalb eines Bauteils ist jedoch nicht zwingend erforderlich, es liegt vielmehr ebenfalls im Rahmen der Erfindung, den Sensorimpulsgeber gesondert an der Spindel anzuordnen.
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Vorteilhafterweise umfasst die genannte Halterung mindestens eine Rastnase, welche bei einem Verbinden der Halterung mit einem Gleitstein mit einer komplementären Raststruktur des Gleitsteins zusammenwirkt. Die Anordnung der Halterung mittels Rastnasen an einer Raststruktur des Gleitsteines nach Art einer Klipsverbindung ermöglicht eine lösbare Verbindungsanordnung, welche leicht montierbar und wieder austauschbar ist und welche dennoch – in einem montierten Zustand – die beiden Bauteile Gleitstein und Sensorimpulsgeber zuverlässig und dauerhaft miteinander verbindet.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung als Lenker oder Teil eines Lenkers für das Fahrwerk des Fahrzeugs ausgebildet ist. Aufgrund des erfindungsgemäß vermiedenen Verkantens eignet sich Untersuchungen der Anmelderin zufolge die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung insbesondere für den Einsatz bei Lenkern und Lenkerteilen eines Fahrzeugs.
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Die vorstehend beschriebene Verstellvorrichtung findet vorteilhafterweise in einem Fahrwerk Verwendung. Die Verwendung in einem Fahrwerk zeichnet sich dadurch aus, dass die Verstellvorrichtung Teil einer Hinterradlenkung des Fahrwerks ist, so dass durch die Verstellvorrichtung die Änderung des Lenkwinkels an der Hinterachse möglich ist. Die Vorrichtung kann aber auch an der Vorderachse zur dortigen Änderung des Lenkwinkels zum Einsatz gelangen. Wenn die Verstellvorrichtung als Lenker oder Teil eines Lenkers für das Fahrwerk des Fahrzeugs ausgebildet ist, kann diese mit einem Radlager zusammenwirken und somit die Verstellung des jeweiligen Rades oder auch beider Räder bewirken. Die Verbindung zwischen der Vorrichtung und mindestens einem Radlager ist über geeignete Gelenke, vorzugsweise Kugelgelenke ausgebildet.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften lassen sich im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutern. Dabei zeigt
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1 eine perspektivische Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung im montierten Zustand;
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2 eine Darstellung des Gleitsteins der Verstellvorrichtung aus 1 in einem an einer Spindel montierten Zustand;
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3 eine Darstellung eines anderen Gleitsteins in seinem an der Spindel montierten Zustand;
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4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung mit Gleitstein und Axialführung;
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5 eine Darstellung einer Laufbahn für den Gleitstein in der Axialführung einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung;
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6 eine Explosionsdarstellung von Teilen der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung aus 1 mit Gleitstein, Verbindungselement und Spindel;
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7 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung gemäß 6 im montierten Zustand;
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8 eine Explosionsdarstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung mit Gleitstein, Verbindungselement und Spindel;
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9 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung gemäß 8;
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10 eine Schnittdarstellung des Gleitsteines einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung;
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11 Darstellungen einer alternativen Ausführungsform von Verbindungselement und Gleitstein;
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12 den Gleitstein gemäß 11 in seinem an einer Spindel montierten Zustand;
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13 eine Schnittdarstellung des an der Spindel montierten Gleitsteines gemäß 12 und;
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14 eine Draufsicht auf den Gleitstein gemäß den 12 und 13 im montierten Zustand.
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Die 1–5 zeigen verschiedene Darstellungen einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung bzw. von Elementen davon und werden nachfolgend gemeinsam beschrieben.
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Die Verstellvorrichtung 1 umfasst eine Spindel 2, welche Spindel 2 eine Aufnahme 2a für ein Verbindungselement 4 aufweist. Das Verbindungselement 4 verbindet einen Gleitstein 3 mit der Spindel 2. Oberhalb des Gleitsteines 3 ist ein Sensorelement 6 angeordnet.
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Der Gleitstein 3 weist in Axialrichtung der Spindel 2 zu beiden Enden eine Raststruktur 7 auf. Die Raststruktur 7 steht in Wirkverbindung mit einer Halterung 8, welche Halterung 8 Rastnasen 9 aufweist, welche mit Raststruktur 7 des Gleitsteines 3 verrasten, um die Halterung 8 an dem Gleitstein 3 zu befestigen.
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2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Gleitsteines 3 aus 1, jedoch ohne das Sensorelement 6 und ohne die Halterung 8. Hierdurch ist die Raststruktur 7 des Gleitsteines 3 besser zu erkennen. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Gleitsteins 3.
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In den 2 und 3 ist ergänzend zur 1 an dem Gleitstein 3 ein Durchbruch 15 oder eine Öffnung zu erkennen, der bzw. die zum Einführen eines speziellen Werkzeuges, speziell mit Torx-Profil, zum Betätigen eines Spreizmittels 15a für das Verbindungselement 4, worauf weiter unten noch eingegangen wird.
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Das Sensorelement 6 umfasst eine Führung 5 für den Gleitstein 3, welche Führung 5 insbesondere in den 4 und 5 dargestellt ist. Die Führung 5 begrenzt die Bewegungsbahn des Gleitsteines 3 und führt ihn in axialer Richtung der Spindel 2. Die Führung 5 wird daher auch als Axialführung bezeichnet. Der Gleitstein 3 weist Gleitflächen 22 auf (siehe insbesondere 2), welche in bzw. an der Führung 5 gleiten.
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Das Sensorelement 6 wechselwirkt mit einem Sensorimpulsgeber 13, welcher Sensorimpulsgeber 13 beispielsweise in 4 zu sehen ist, wobei 4 eine Draufsicht auf die Verstellvorrichtung gemäß 1 zeigt, jedoch ohne Sensorelement. Der Sensorimpulsgeber 13 ist in der Halterung 8 angeordnet, welche Halterung 8 wiederum mit ihren Rastnasen 9 in die Raststruktur 7 des Gleitsteines 3 eingerastet ist. Der Sensorimpulsgeber 13 kann vorzugsweise als Magnet (Permanentmagnet) ausgebildet sein.
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6 zeigt eine Explosionsdarstellung einzelner Bestandteile der Verstellvorrichtung gemäß 1, jedoch ohne Sensorelement 6. Die Spindel 2 weist wiederum eine Aufnahmeöffnung 2a auf. Oberhalb der Spindel 2 zeigt 6 das Verbindungselement 4, welches Verbindungselement 4 einen Gelenkkopf 10 aufweist. Oberhalb des Verbindungselementes 4 ist ein Justierelement 12 nach Art eines O-Rings abgebildet. Oberhalb des Justierelementes 12 ist sind zwei verschiedene Ansichten ein und desselben Gleitsteines 3 in einer Seitenansicht und in einer Schnittansicht abgebildet, wobei der Gleitstein 3 eine Gelenkpfanne 11 aufweist. Darüber befindet sich die obenstehend beschriebene Halterung 8 mit den Rastnasen 9 zur Aufnahme des Sensorimpulsgebers 13 bei Bezugszeichen 8a. Ganz oben in 6 ist ein Sensorimpulsgeber 13 abgebildet.
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Bei der Montage des Gleitsteines 3 an der Spindel 2 wird zunächst das Verbindungselement 4 mit seinem zylindrischen Ende in die Aufnahmeöffnung 2a der Spindel 2 eingesetzt. An dem Verbindungselement 4 wird anschließend das Justierelement 12 angeordnet. Der Gleitstein 3 wird anschließend mit der Gelenkpfanne 11 auf den Gelenkkopf 10 des Verbindungselementes 4 aufgesetzt. Die Rastnasen 9 der Halterung 8 rasten im Anschluss daran in die Raststruktur 7 des Gleitsteines 3 ein. Im letzten Schritt wird der Sensorimpulsgeber 13 bei 8a in die Halterung 8 eingebracht.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung der Verstellvorrichtung 1 gemäß 6 in einem montierten Zustand. In ein Gewinde 16 der Spindel 2 im Bereich der Aufnahme 2a ist das Verbindungselement 4 eingeschraubt. Das Verbindungselement 4 weist einen Gelenkkopf 10 auf. Unterhalb des Gelenkkopfes 10 ist ein Justierelement 12 angeordnet. An dem Gelenkkopf 10 ist der Gleitstein 3 angeordnet. Die Raststruktur 7 des Gleitsteines 3 steht mit den Rastnasen 9 der Halterung 8 in Wirkverbindung. Oberhalb des Gleitsteines 3 ist das Sensorelement 6 angeordnet.
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8 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Anordnung aus 6, insbesondere im Bereich der Halterung 8. Die Halterung 8 weist bei dieser Ausgestaltung an ihrer dem Gleitstein 3 abgewandten Oberseite seitlich flügelartige Elemente 8b auf. Weiterhin ist in 8 das Gewinde 14 der Spindel 2 mit dargestellt.
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9 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 1 gemäß 8 in einem montierten Zustand.
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10 zeigt eine Schnittdarstellung des Gleitsteines 3 mit Montageöffnung 15 zum Betätigten des Spreizmittels (nicht gezeigt) zum Blockieren des Kugelgelenks (Gelenkpfanne 11).
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Die 11–14 zeigen eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 1 und werden daher gemeinsam beschrieben.
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11 zeigt eine Explosionsdarstellung einer alternativen Ausführungsform der Gleitsteinanbindung sowie eine Darstellung der Einzelteile im montierten Zustand. Unten in 11 ist ein alternatives Verbindungselement 17 dargestellt. Oberhalb des Verbindungselementes 17 ist ein Gleitstein mit einem integrierten Gummilager (elastisches Gelenkelement) 18 abgebildet. Oberhalb des Gummilagers ist ein Befestigungselement 19 abgebildet. Ganz oben rechts in 11 ist die Halterung 8 mit Rastnasen 7 und Aufnahme 8a für den Impulsgeber 13 abgebildet, wie bereits aus 1 bekannt. Das Gummilager bzw. Gelenkelement 18 verbindet eine Innenhülse 23, vorzugsweise aus Metall, zum Aufnehmen des Verbindungselements 17 mit den Gleitflächen (Gleitkufen) 20. Die Kufen 20 sind beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt. Das Verbindungselement 17 ist beispielsweise aus Stahl gefertigt.
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Die links abgebildete Teildarstellung in 11 zeigt die einzelnen Elemente in einem zusammengebauten Zustand. Das Verbindungselement 17 ist mit seinem freien Ende in der Innenhülse 23 aufgenommen und mit dem Befestigungselement 19 verbunden. Die Halterung 8 nimmt den Impulsgeber 13 auf und verbinden diesen mit dem Gleitstein 3.
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12 zeigt die Elemente aus 11 in ihrem an der Spindel 2 montierten Zustand.
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13 zeigt eine Schnittansicht der Anordnung aus 12. Das Verbindungselement 17 ist in das Gewinde 16 der Spindel 2 eingeschraubt. An dem Verbindungselement 17 ist der Gleitstein 3 mit Gummilager angeordnet. Die Halterung 8, in welche ein Sensorimpulsgeber 13 eingelegt ist, steht in Wirkverbindung mit dem Gleitstein 3.
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14 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf den Gleitstein 3. Zu sehen sind insbesondere die Kufen 20 und die Halterung 8. Zwischen Innenhülse (nicht gezeigt) und Kufen 20 befindet sich das Gummilager 18.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verstellvorrichtung
- 2
- Spindel
- 2a
- Aufnahmeöffnung
- 3
- Gleitstein
- 4
- Verbindungselement
- 5
- Führung
- 6
- Sensorelement
- 7
- Raststruktur
- 8, 8b
- Halterung
- 8a
- Aufnahme
- 9
- Rastnasen
- 10
- Gelenkkopf
- 11
- Gelenkpfanne
- 12
- Justierelement
- 13
- Sensorimpulsgeber
- 14
- Gewinde
- 15
- Durchbruch
- 15a
- Spreizmittel
- 16
- Gewinde
- 17
- Verbindungselement
- 18
- Gummilager
- 19
- Befestigungselement
- 20
- Kufen
- 21
- Gelenkverbindung
- 22
- Gleitfläche
- 23
- Innenhülse
- X
- Spindelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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