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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung einer Spindel in einem Lagerzapfen sowie einen Aktuator mit einer solchen Anordnung zur Befestigung einer Spindel.
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Durch die
DE 10 2014 206 934 A1 wurde ein zweifach wirkender Aktuator, auch Stellmotor oder kurz Steller genannt, für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Der Aktuator ist mittig am Achsträger des Kraftfahrzeuges befestigt und wirkt gleichzeitig auf die Lenkung der beiden Hinterräder. Der Aktuator weist einen Spindelantrieb, bestehend aus Spindel und Spindelmutter, auf, welche drehbar im Gehäuse gelagert und axial fixiert ist. Die Spindelmutter wird über einen Elektromotor angetrieben und bewirkt eine Axialverschiebung der Spindel nach der einen oder anderen Seite, wobei die Spindel auf nicht dargestellte Weise am Verdrehen gehindert ist. Die Spindel weist einen etwa mittig angeordneten Gewindeabschnitt mit einem Bewegungsgewinde, welches in Eingriff mit der Spindelmutter steht, sowie zwei konisch ausgebildete Spindelenden auf, welche jeweils über eine Konushülse, also mittelbar mit einer Lagerhülse verbunden sind, die ihrerseits gleitend im Gehäuse geführt ist. An den Lagerhülsen, auch Aufschraubzapfen genannt, sind Gelenkgabeln für eine Verbindung mit einem Lenkgestänge angeordnet.
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Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist bei einer Anordnung zur Befestigung einer Spindel in einem Lagerzapfen vorgesehen, dass das Ende der Spindel direkt mit der Lagerhülse verschraubt und durch ein in den Lagerzapfen eingeschraubtes Sicherungs-Bauteil form- und/oder kraftschlüssig gesichert ist, insbesondere durch einen Gewindestift gekontert ist. Durch das Anziehen des Gewindestifts werden die Stirnflächen des Spindelendes einerseits und des Sicherungs-Bauteils, insbesondere Gewindestiftes andererseits derart gegeneinander verpresst, dass eine kraftschlüssige Sicherung der Schraubverbindung hergestellt wird. Übliche Sicherungen, wie z. B. Verkleben des Gewindes, können damit entfallen. Die Schraubverbindung ist aufgrund der Sicherung, z. B. durch den Gewindestift, in der Lage, Momente von der Spindel auf die Lagerhülse und von der Lagerhülse auf die Spindel zu übertragen, ohne dass sich die Schraubverbindung löst.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der als Sicherungs-Bauteil verwendete Gewindestift keinen Schraubenkopf, sondern nur ein durchgehendes Außengewinde und an einem Ende ein Innensechskant auf, welcher zum Eingriff für ein entsprechendes Werkzeug dient, mit welchem das Anziehen des Gewindestiftes ermöglicht wird. Der Gewindestift kann daher bei der Montage in das Innengewinde der Lagerhülse bis zum Anschlag beider Stirnflächen eingeschraubt werden.
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Alternativ zum Innensechskant kann auch ein Vielkant oder ein Torx als Mitnahmeprofil verwendet werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden das Spindelende einerseits und der Gewindestift andererseits von entgegengesetzten Seiten in das Innengewinde des Lagerzapfens eingeschraubt. Damit sind eine einfache Montage der Schraubverbindung und eine Justierung der axialen Position des Spindelendes möglich. Das Spindelende wird somit bis zur gewünschten axialen Position in das Innengewinde eingeschraubt und dann durch Anziehen des Gewindestifts gekontert und fixiert.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Lagerzapfen axial gleitend in einer Lagerhülse angeordnet und gegen Verdrehen gesichert. Der Lagerzapfen und die Lagerhülse bilden somit ein Schublager, welches nur eine Axialbewegung der Spindel bzw. des Lagerzapfens zulässt. Die Verdrehsicherung kann z. B. durch entsprechende Profilgestaltung erreicht werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen der Lagerzapfen auf seiner Außenseite ein Polygonwellenprofil und die Lagerhülse auf ihrer den Lagerzapfen aufnehmenden Seite ein Polygonnabenprofil auf, welches vorzugsweise als Vierkantprofil ausgebildet ist und unter der Bezeichnung P4C genormt ist. Ein solches Polygonprofil eignet sich besonders für ein Schublager mit Verdrehsicherung.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei einem Aktuator, welcher einen Spindelantrieb mit einer Spindel aufweist, eine Anordnung der vorgenannten Art vorgesehen, d. h. das oder die Spindelenden sind in einen Lagerzapfen eingeschraubt und durch einen Gewindestift gekontert, wobei der Lagerzapfen axial gleitend, jedoch gegen Verdrehen gesichert, in einer Lagerhülse geführt ist, die ihrerseits drehfest mit dem Gehäuse des Aktuators verbunden ist. Je nach Ausbildung des Aktuators als einfach oder zweifach wirkender Stellmotor, weist dieser ein oder zwei Schublager für die Spindelenden auf, wobei das Schublager von außen wirkende Drehmomente aufnimmt und am Gehäuse des Aktuators abstützt. Sofern Lagerzapfen und Lagerhülse Polygonprofile aufweisen, ist eine Ausrichtung des Polygonprofils in Drehrichtung erforderlich – dies wird dadurch erreicht, dass die Fixierung des Spindelendes mittels Konterung durch den Gewindestift erst nach der Ausrichtung erfolgt. Die erfindungsgemäße Befestigung der Spindelenden im Lagerzapfen mittels Gewindestift erlaubt darüber hinaus eine genaue Justierung des Abstandes der Lagerzapfen in axialer Richtung. Diese Justierung betrifft auch eine Einstellung eines so genannten Kinematikpunktes, d. h. der genauen Einspannstelle des Spindelendes gegenüber dem Lagerzapfen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
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1 eine Baugruppe zur Befestigung eines Spindelendes in einem Lagerzapfen als Axialschnitt,
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2 die Baugruppe gemäß 1 in einem Radialschnitt,
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3 einen Aktuator mit erfindungsgemäßen Lagerzapfen und
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4 einen Ausschnitt aus 3 mit erfindungsgemäßer Baugruppe.
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1 zeigt eine Anordnung 1, auch Baugruppe 1 genannt, für eine Befestigung einer Spindel 2 in einem Lagerzapfen 3, welcher in einer Lagerhülse 4 axial gleitend geführt ist. Der Lagerzapfen 3 ist als Hohlzapfen ausgebildet und weist eine Längsbohrung 3a mit Gewindeabschnitten 3b, 3c, 3d auf. Die Spindel 2, welche hier nur teilweise dargestellt ist, weist ein Spindelende 2a mit einem Außengewinde 2b auf, welches in den Gewindeabschnitt 3b des Lagerzapfens 3 eingeschraubt ist. In den Gewindeabschnitt 3c ist ein Gewindestift 5 mit einem Außengewinde 5a und einem Innensechskant 5b oder Vielkant oder Torx eingeschraubt. Der Gewindestift 5 bildet stirnseitig mit dem Spindelende 2a eine Kontaktstelle 6, über welche beim Anziehen des Gewindestifts 5 eine Anpresskraft auf das Spindelende 2a übertragen und somit eine Sicherung der Schraubverbindung zwischen Spindelende 2a und Lagerzapfen 3 erreicht wird. Der Gewindestift 5 kontert somit die Schraubverbindung zwischen dem Außengewinde 2b und dem Innengewinde 3b, so dass durch diese Schraubverbindung nicht nur Axialkräfte, sondern auch Drehmomente übertragen werden können, ohne dass sich die Schraubverbindung löst. Das Anziehen und Lösen des Gewindestifts 5 erfolgt mittels eines (nicht dargestellten) Werkzeuges, welches von außen in den Innensechskant 5b eingreift. Der Gewindeabschnitt 3d dient vorzugsweise der Befestigung von nicht dargestellten Verbindungsgliedern, z. B. eines einschraubbaren Gelenkzapfens.
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Der Lagerzapfen 3 und die Lagerhülse 4 bilden ein Schublager, d. h. der Lagerzapfen 3 und mit ihm die Spindel 2 sind axial gleitend in der Lagerhülse 4 geführt, jedoch aufgrund einer besonderen Profilgestaltung am Verdrehen gehindert, was in 2 dargestellt ist. Die Lagerhülse 4, welche in eine nicht dargestellte Gehäusebohrung einsetzbar ist, weist stirnseitig einen Flansch 4a auf, über welchen eine Drehmomentabstützung gegenüber dem Gehäuse erfolgt.
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2 zeigt einen Radialschnitt durch den Lagerzapfen 3, welcher ein als Vierkantprofil ausgebildetes Polygonwellenprofil 7a aufweist, welches unter der Normbezeichnung P4C bekannt ist. Die Lagerhülse 4 weist ein korrespondierendes Polygonnabenprofil 7b auf, welches das Polygonwellenprofil 7a in sich aufnimmt und somit ein Verdrehen verhindert. Der Flansch 4a der Lagerhülse 4 weist über den Umfang verteilt diverse Befestigungsöffnungen 4b, vorzugsweise sechs auf dem Umfang, auf, welche in Bezug auf korrespondierende Befestigungsbohrungen 8 im Gehäuse in Umfangsrichtung ausgerichtet werden müssen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ergeben sich dabei zwei um 180° gegeneinander versetzte Positionen, welche durch 0° und 180° gekennzeichnet sind.
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Die Montage der Anordnung 1 respektive der Baugruppe 1 erfolgt in der Weise, dass zunächst der Lagerzapfen 3 auf die Spindel 2 bzw. das Spindelende 2a (1) aufgeschraubt und dann die Ausrichtung der Befestigungsöffnungen 4b mit den Befestigungsbohrungen 8 vorgenommen wird. Anschließend daran erfolgt die Fixierung des Spindelendes 2a (1) in dem Lagerzapfen 3 durch Anziehen des Gewindestiftes 5 mittels eines nicht dargestellten Werkzeuges, welches in den Innensechskant 5b eingreift.
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3 zeigt einen Aktuator
10, welcher als zweifach wirkender Stellmotor ausgebildet ist und zwei Baugruppen
11,
12, welche der oben beschriebenen Anordnung
1 gemäß
1 und
2 entsprechen, umfasst. Der Aktuator
10 entspricht bezüglich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dem eingangs genannten Stand der Technik, d. h. der
DE 10 2014 206 934 A1 der Anmelderin, wobei die dort dargestellte mittelbare Befestigung der Spindel über eine Konushülse mit einer Lagerhülse (Aufschraubzapfen) erfindungsgemäß durch die Baugruppen
11,
12 ersetzt ist. Der Gegenstand der
DE 10 2014 206 934 A1 wird vollumfänglich, insbesondere bezüglich der Merkmale Spindelantrieb und Antrieb über einen Elektromotor in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen. Der Aktuator
10 weist ein Gehäuse
13 auf, in welchem – nicht sichtbar – ein Spindelantrieb, antreibbar von einem Elektromotor, mit Spindel angeordnet ist. Die Verdrehsicherung der Spindel wird durch die Baugruppen
11,
12 erreicht. Der Abstand zwischen den Stirnflächen der beiden Baugruppen
11,
12 ist mit x bezeichnet und kann aufgrund der erfindungsgemäßen Befestigung mittels Gewindestift genau eingestellt werden.
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4 zeigt einen Ausschnitt des Aktuators 10 mit einer Gehäusebohrung 14, in welche die Baugruppe 11 einsetzbar ist. Bei der Montage wird zunächst der Lagerzapfen 3 auf die hier nicht sichtbare Spindel aufgeschraubt, bis das in 3 dargestellte Abstandsmaß x erreicht ist. Anschließend wird die Lagerhülse 4 gegenüber dem Lochbild der Gehäusebohrung 14 in Umfangsrichtung ausgerichtet, und schließlich erfolgt die Fixierung der Spindel durch Konterung mittels des Gewindestiftes.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung zur Befestigung (Baugruppe)
- 2
- Spindel
- 2a
- Spindelende
- 2b
- Außengewinde
- 3
- Lagerzapfen
- 3a
- Längsbohrung
- 3b
- Gewindeabschnitt
- 3c
- Gewindeabschnitt
- 3d
- Gewindeabschnitt
- 4
- Lagerhülse
- 4a
- Flansch
- 4b
- Befestigungsöffnung
- 5
- Gewindestift
- 5a
- Außengewinde
- 5b
- Innensechskant
- 6
- Kontaktstelle
- 7a
- Polygonwellenprofil
- 7b
- Polygonnabenprofil
- 8
- Befestigungsbohrung
- 10
- Aktuator
- 11
- Baugruppe
- 12
- Baugruppe
- 13
- Gehäuse
- 14
- Gehäusebohrung
- x
- Abstandmaß
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014206934 A1 [0002, 0020, 0020]
