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Die Erfindung betrifft eine Fixiereinrichtung zum Fixieren von mindestens einem ersten Maschinenelement in einer axialen Richtung an einem zweiten Maschinenelement, das eine Längsausdehnung in der axialen Richtung aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fixiersystem mit einer derartigen Fixiereinrichtung.
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Stand der Technik
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Bei dem ersten Maschinenelement handelt es sich zum Beispiel um einen ringförmigen Magnet oder um ein Zahnrad. Bei dem zweiten Maschinenelement handelt es sich zum Beispiel um eine Welle. Mit einer Fixiereinrichtung kann der Magnet oder das Zahnrad in axialer Richtung an einem Wellenabsatz der Welle fixiert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Fixieren von mindestens einem ersten Maschinenelement in einer axialen Richtung an einem zweiten Maschinenelement, das eine Längsausdehnung in der axialen Richtung aufweist, zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einer Fixiereinrichtung zum Fixieren von mindestens einem ersten Maschinenelement in einer axialen Richtung an einem zweiten Maschinenelement, das eine Längsausdehnung in der axialen Richtung aufweist, dadurch gelöst, dass die Fixiereinrichtung einen in der axialen Richtung elastisch verformbaren Federbereich aufweist, der zwischen einem Anschlagbereich für das erste Maschinenelement und einem Positionierbereich angeordnet ist, der die Funktion hat, die Fixiereinrichtung in der axialen Richtung an dem zweiten Maschinenelement zu positionieren. Bei der Montage des ersten Maschinenelements an dem zweiten Maschinenelement wird die Fixiereinrichtung in ihrem verformbaren Federbereich vorzugsweise überdrückt, um das erste Maschinenelement mit Hilfe des Anschlagbereichs in axialer Richtung zu positionieren. Danach wird der überdrückte Federbereich teilweise entspannt, um über eine vordefinierte Federkraft eine Restklemmkraft aufzubringen, durch die das erste Maschinenelement in axialer Richtung an dem zweiten Maschinenelement fixiert wird. Dabei wird die Fixiereinrichtung mit Hilfe des Positionierbereichs in axialer Richtung an dem zweiten Maschinenelement festgelegt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fixiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung in dem Positionierbereich einen radial abgewinkelten Randbereich aufweist. Die Fixiereinrichtung hat vorzugsweise eine Hauptausdehnungsrichtung in der axialen Richtung. An einem Ende der Fixiereinrichtung ist vorzugsweise der Positionierbereich angeordnet. An dem anderen Ende der Fixiereinrichtung ist vorzugsweise der Anschlagbereich angeordnet. Der Begriff radial bezieht sich auf die axiale Richtung. Radial bedeutet quer zu der axialen Richtung. Der Randbereich kann radial nach innen oder radial nach außen abgewinkelt sein. Wenn das zweite Maschinenelement als Welle oder Zylinder ausgeführt ist, dann ist der Randbereich vorteilhaft radial nach innen abgewinkelt. Wenn das zweite Maschinenelement als Hohlzylinder oder Hohlwelle ausgeführt ist, dann ist der Randbereich vorteilhaft nach außen abgewinkelt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fixiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung, zumindest in dem Positionierbereich, in der axialen Richtung geschlitzt ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Montage der Fixiereinrichtung an dem zweiten Maschinenelement ermöglicht. Die Fixiereinrichtung weist vorteilhaft einen in der axialen Richtung durchgehenden Schlitz auf. Durch die geschlitzte Ausführung kann auf einfache Art und Weise ein Aufweiten der Fixiereinrichtung in dem Positionierbereich ermöglicht werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fixiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung in dem Federbereich faltenbalgartig ausgeführt ist. Die faltenbalgartige Ausführung der Fixiereinrichtung in dem Federbereich liefert den Vorteil, dass die Fixiereinrichtung auf einfache Art und Weise als Blechteil, insbesondere Blechformteil, ausgeführt werden kann. Dadurch wird die Herstellung der Fixiereinrichtung erheblich vereinfacht. Bei einer mehrteiligen Ausführung der Fixiereinrichtung kann der Federbereich auch mindestens eine bekannte Federeinrichtung, wie eine Schraubendruckfeder, umfassen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fixiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung in dem Anschlagbereich eine ebene Anschlagfläche für das erste Maschinenelement aufweist. Bei der Montage und in dem fixierten Zustand kommt die Anschlagfläche der Fixiereinrichtung vorzugsweise so an dem ersten Maschinenelement zur Anlage, dass eine von dem Federbereich ausgeübte Vorspannkraft oder Klemmkraft über den Anschlagbereich und die Anschlagfläche auf das erste Maschinenelement übertragen wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fixiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung in dem Positionierbereich zwischen einem Montagezustand und einem Positionierzustand elastisch verformbar ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine lösbare Fixierung des ersten Maschinenelements mit Hilfe der Fixiereinrichtung an dem zweiten Maschinenelement ermöglicht. Lösbar bedeutet in diesem Zusammenhang wiederholt zerstörungsfrei trennbar. Im Montagezustand hat die Fixiereinrichtung in dem Positionierbereich, je nach Ausführung, einen kleineren Innendurchmesser beziehungsweise Außendurchmesser als im Positionierzustand.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fixiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung in dem Positionierbereich die Gestalt einer sich in radialer Richtung erstreckenden Kreisringscheibe aufweist. Der radial innere oder der radial äußere Umfangsrand der Kreisringscheibe stellt den vorab beschriebenen radial abgewinkelten Randbereich dar. Durch die geschlitzte Ausführung hat die Kreisringscheibe im Wesentlichen die Gestalt eines Kreisbogens, dessen freie Enden voneinander beabstandet sind. An den freien Enden des Kreisbogens beziehungsweise der geschlitzten Kreisringscheibe sind vorteilhaft Ausnehmungen angebracht, die den Angriff eines Werkzeugs ermöglichen, mit dem die Fixiereinrichtung in dem Positionierbereich bei der Montage aufgeweitet werden kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fixiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung als Blechformteil ausgeführt ist. Bei der Ausführung als Blechformteil sind der Anschlagbereich, der Federbereich und der Positionierbereich vorteilhaft einstückig miteinander verbunden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fixiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung, zumindest teilweise, mit Kunststoff umspritzt ist. Durch das zumindest teilweise Umspritzen mit Kunststoff kann die Fixiereinrichtung auf einfache Art und Weise in einen Stecker oder ein Gehäuse einer Magneteinrichtung integriert werden. Bei der Umspritzung mit Kunststoff ist darauf zu achten, dass ein Aufweiten des Positionierbereichs zu Montagezwecken durch das Umspritzen mit Kunststoff nicht eingeschränkt wird. Zu diesem Zweck kann die Umspritzung mit Kunststoff eine entsprechende Freisparung beziehungsweise einen Schlitz aufweisen. Durch das Umspritzen mit Kunststoff wird zudem auf einfache Art und Weise eine verliersichere Anbringung der Fixiereinrichtung ohne zusätzliches Bauteil ermöglicht. Dadurch können vorteilhaft auch Verwechslungen ausgeschlossen werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fixiersystem mit mindestens einem ersten Maschinenelement und einem zweiten Maschinenelement, an welchem das erste Maschinenelement mit Hilfe einer vorab beschriebenen Fixiereinrichtung fixierbar beziehungsweise fixiert ist.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Fixieren eines ersten Maschinenelements an einem zweiten Maschinenelement mit Hilfe einer vorab beschriebenen Fixiereinrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Fixiereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine ähnliche Darstellung der Fixiereinrichtung aus 1 aus einem anderen Blickwinkel;
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3 eine Vorderansicht der Fixiereinrichtung aus den 1 und 2;
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4 eine Draufsicht der Fixiereinrichtung aus den 1 bis 3;
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5 ein Fixiersystem mit der Fixiereinrichtung aus den 1 bis 4 vor der Montage im Längsschnitt;
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6 drei Montageschritte zur Verdeutlichung des Montageablaufs einer Fixiereinrichtung im Längsschnitt, wie sie in den 1 bis 5 dargestellt ist, mit einer zusätzlichen Kunststoffumspritzung, und
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7 eine vereinfachte Ausführung der Fixiereinrichtung im Halbschnitt. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 bis 6 ist eine Fixiereinrichtung 1 mit einer Längsachse 2 in verschiedenen Zuständen und Ausführungen dargestellt. Die Fixiereinrichtung 1 umfasst in Längsrichtung einen Federbereich 4, einen Anschlagbereich 5 und einen Positionierbereich 6. Der Federbereich 4 ist in Längsrichtung zwischen dem Anschlagbereich 5 und dem Positionierbereich 6 angeordnet. Der Positionierbereich 6 ist in den 1 bis 3, 5 und 6 jeweils oben angeordnet. Der Anschlagbereich 5 ist in den genannten Figuren jeweils unten angeordnet.
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Die Fixiereinrichtung 1 weist in ihrem Positionierbereich 6 einen, bezogen auf die Längsachse 2, abgewinkelten Randbereich 8 auf. Der Randbereich 8 ist radial innen an einer Kreisringscheibe beziehungsweise einem kreisringscheibenförmigen Auflagebereich 10 ausgebildet, welche beziehungsweise welcher die Fixiereinrichtung 1 an ihrem in den zuletzt genannten Figuren oberen Ende abschließt. An dem in den Figuren genannten unteren Ende weist die Fixiereinrichtung 1 eine Anschlagfläche 12 auf, die den Anschlagbereich 5 darstellt.
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Um ein Aufweiten zu Montagezwecken zu ermöglichen, weist die Fixiereinrichtung 1 einen durchgehenden Schlitz 15 auf, der sich in axialer Richtung erstreckt. Der Begriff axial bezieht sich auf die Längsachse 2 der Fixiereinrichtung 1. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse 2. Analog bedeutet radial quer zur Längsachse 2.
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Durch die geschlitzte Ausführung der Fixiereinrichtung 1 wird in dem Positionierbereich 6 ein Aufweitungsbereich 16 dargestellt. In dem Aufweitungsbereich 16 kann der Positionierbereich 6 beziehungsweise die geschlitzte Kreisringscheibe 10, gegebenenfalls mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs, zur Montage der Fixiereinrichtung 1 aufgeweitet werden.
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In den 1 und 2 sieht man, dass die Fixiereinrichtung 1 im Wesentlichen eine ähnliche Gestalt wie ein Gewindeeinsatz aufweist. In 3 ist durch Pfeile 18, 19 angedeutet, dass bei der Montage eine Kraft in axialer Richtung auf den Positionierbereich 6 der Fixiereinrichtung 1 aufgebracht wird, die auch als Fixierhülse bezeichnet wird.
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In 4 sieht man, dass die geschlitzte Kreisringscheibe 10 die Gestalt eines Kreisbogens aufweist. Die freien Enden des Kreisbogens sind in dem Aufweitungsbereich 16 voneinander beabstandet. An den freien Enden des Kreisbogens ist jeweils eine Ausnehmung 21, 22, zum Beispiel in Form eines Durchgangslochs, vorgesehen.
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Die Ausnehmungen 21, 22 ermöglichen auf einfache Art und Weise das Ansetzen oder Angreifen eines Werkzeugs, in ähnlicher Weise wie bei einem Sicherungsring. Die Kreisringscheibe 10 hat einen Innendurchmesser 25, der durch Aufweiten oder Aufspreizen vergrößert werden kann. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Montage der Fixiereinrichtung 1 ermöglicht.
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In den 5 und 6 ist ein Fixiersystem 30 mit einer Fixiereinrichtung 1, wie sie in den 1 bis 4 dargestellt ist, im Längsschnitt dargestellt. Das Fixiersystem 30 umfasst ein erstes Maschinenelement 31 und ein zweites Maschinenelement 32. Bei dem zweiten Maschinenelement 32 handelt es sich beispielsweise um eine Magneteinrichtung 33, welche vorzugsweise die Gestalt eines Rings mit einem rechteckigen Ringquerschnitt aufweist.
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Bei dem ersten Maschinenelement 31 handelt es sich um eine Welle mit einem Wellenstummel 34. Der Wellenstummel 34 ist an seinem in 6 unteren Ende unter Ausbildung eines Wellenabsatzes 35 von einem Bund 37 begrenzt. An einem in 6 oberen Wellenende 36 weist der Wellenstummel 34 eine Fase 38 auf. Etwas unterhalb der Fase 38 weist der Wellenstummel 34 eine Ausnehmung 39 in Form einer Ringnut oder einer Rille auf.
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Die Fixiereinrichtung 1 ermöglicht auf einfache Art und Weise, das erste Maschinenelement 31 in axialer Richtung an den Wellenabsatz 35 des zweiten Maschinenelements 32 zu fixieren. Dabei ermöglicht die Fixiereinrichtung 1 besonders vorteilhaft einen Ausgleich von Längentoleranzen der Maschinenelemente 31, 32.
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Zusätzlich zur axialen Fixierung des ersten Maschinenelements 31 an dem zweiten Maschinenelement 32 ermöglicht die Fixiereinrichtung 1 die Einleitung einer definierten Vorspannkraft, um eine Klemmwirkung zu erzielen. Durch die Klemmwirkung kann unabhängig von äußeren Belastungen, wie Schwingungen oder Temperaturschwankungen, eine definierte Position beziehungsweise Lage des ersten Maschinenelements 31 an dem zweiten Maschinenelement 32 aufrechterhalten werden.
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Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Fixiereinrichtung 1 eine lösbare Fixierung des ersten Maschinenelements 31 an dem zweiten Maschinenelement 32 ermöglicht. Die Fixiereinrichtung 1 mit dem Federbereich 4, dem Anschlagbereich 5 und dem Positionierbereich 6 ist vorteilhaft aus einem umgeformten Federblech gebildet, das geometrisch einem Gewindeeinsatz ähnelt. Zum montagebedingten Aufweiten in dem Aufweitungsbereich 16 weist die Kreisringscheibe 10 an ihrer Oberseite die beiden Ausnehmungen 21, 22 auf.
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In 6 ist die Fixiereinrichtung 1 zusätzlich mit Kunststoff 45 umspritzt. Die Kunststoffumspritzung 45 ermöglicht auf einfache Art und Weise, die Fixiereinrichtung 1 in einen Stecker oder ein Gehäuse einer Magneteinrichtung zu integrieren. Dabei ist die Kunststoffumspritzung 45 so nachgiebig ausgeführt, dass eine Aufweitung in dem Aufweitungsbereich 16 der Fixiereinrichtung 1 nicht beeinträchtigt wird. Alternativ ist die Kunststoffumspritzung 45 mit einer entsprechenden Freisparung, insbesondere einem Schlitz, versehen.
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Durch Pfeile 41, 42 ist in 6 eine Montagekraft in axialer Richtung angedeutet. Durch Aufbringen der Montagekraft kann der Federbereich 4 der Fixiereinrichtung 1 bei der Montage überdrückt werden, sobald die Fixiereinrichtung 1 mit ihrem Anschlagbereich 5 an dem ersten Maschinenelement 31 anliegt. Durch das Überdrücken und anschließende Entspannen der Fixiereinrichtung 1, die auch als Fixierelement bezeichnet wird, kann das erste Maschinenelement 31 auf einfache Art und Weise zur Anlage an dem Wellenabsatz 35 des zweiten Maschinenelements 32 gebracht und gehalten werden.
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Die Fase 38 an dem Wellenende 36 liefert den Vorteil, dass auf ein zusätzliches Aufspreizen mit Hilfe des geeigneten Werkzeugs verzichtet werden kann. Durch die Fase 38 wird auf einfache Art und Weise ein Aufweiten der Fixiereinrichtung 1 in dem Aufweitungsbereich 16 ermöglicht, wenn die Fixiereinrichtung 1 mit dem Positionierbereich 6 bei gleichzeitiger Aufbringung der Axialkraft 41, 42 auf den Wellenstummel 34 aufgesteckt wird. Dabei wird durch die Fase 38 eine Keilwirkung auf den Positionierbereich 6 der Fixiereinrichtung 1 ausgeübt.
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In 6 ist mit I das Fixiersystem 30 vor der Montage der Fixiereinrichtung 1 bezeichnet. Mit II ist das Fixiersystem 30 bei der Montage der Fixiereinrichtung 1 bezeichnet. Dabei ist durch Pfeile 47, 48 das Aufweiten oder Aufpreizen der Fixiereinrichtung 1 im Positionierbereich 6 angedeutet. In 6 ist durch III die fertig montierte Fixiereinrichtung 1 bezeichnet. Durch die vorgespannte Fixiereinrichtung 1 ist das erste Maschinenelement 31 mit einer definierten Vorspannkraft lösbar an dem Wellenabsatz 35 des zweiten Maschinenelements 32 fixiert.
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In 7 ist eine Fixiereinrichtung 51 mit einer Längsachse 52 im Halbschnitt dargestellt. Die Fixiereinrichtung 51 umfasst in ähnlicher Weise wie bei der in den 1 bis 6 dargestellten Fixiereinrichtung 1 einen Federbereich 54, einen Anschlagbereich 55 und einen Positionierbereich 56. In dem Positionierbereich 56 weist die Fixiereinrichtung 51 einen radial nach innen abgewinkelten Randbereich 58 auf. In dem Anschlagbereich 55 weist die Fixiereinrichtung 51 eine ebene Anschlagfläche 62 auf.
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Der Federbereich 54, der Anschlagbereich 55 und der Positionierbereich 56 haben die gleiche Funktion wie bei der in den 1 bis 6 dargestellten Fixiereinrichtung 1. Allerdings ist der Federbereich 54 der Fixiereinrichtung 51 deutlich kürzer ausgeführt als bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel. Der Federbereich 54 ist im dargestellten Schnitt im Wesentlichen S-förmig ausgeführt. Dadurch kann in Abhängigkeit vom verwendeten Material und der Materialdicke eine ausreichende Federvorspannkraft dargestellt werden.
