-
Vorliegende Erfindung betrifft eine Distanzhülse, insbesondere für den Toleranzausgleich.
-
Komplexe technische Erzeugnisse bestehen in der Regel aus mehreren Unterbaugruppen. Dabei ist jede Baugruppe, fertigungsartbedingt mit maßlichen Schwankungen ihrer Geometrie behaftet. Durch das Fügen mehrerer Komponenten summieren sich die Einzelteilabweichungen so, dass es zu ungewollten Funktionseinbußen kommen kann. Beispielhaft für den Fahrzeugbau sei die Komponente Lenkgetriebe genannt, welche über Anbindungsstrukturen, beispielsweise den Achsträger oder Ähnliches, mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Der hier beispielhaft genannte Achsträger wird in der Regel als Schweiß- oder Gussbauteile ausgeführt. Aus dem jeweiligen Fertigungsverfahren resultieren maßliche Schwankungen der Lenkgetriebeanbindungspunkte, die ungewollte Funktionsnachteile verursachen können. Um diese Nachteile zu minimieren, sind Maßnahmen zur Einschränkung der Maßschwankungen wie beispielsweise mechanische Bearbeitung der Anbindungspunkte oder elastische Lagerungen des Lenkgetriebes erforderlich. Hierbei entstehen jedoch entsprechende Kosten und hohe Fertigungszeiten.
-
Als vorbekannten Stand der Technik zeigt
DE 19 910 510 A1 eine Vorrichtung zum verspannenden Verbinden in einer Abstandsstellung zueinander liegender Bauteile mittels Verbindungsschraube. Dabei ist ein Stützteil vorgesehen, das an einem ersten Bauteil festlegbar ist. Ein Distanzteil ist durch Drehen gegenüber dem Stützteil axial verlagerbar. Das Distanzteil wird beim Einschrauben der Verbindungsschraube bis zum Anschlag an das zweite Bauteil mitgeschleppt. Die Einstellung der Länge erfolgt durch Drehen der Teile relativ zueinander. Dadurch wird über das Gewinde die Länge eingestellt. Aufgrund von zusätzlicher Reibung, die bei der Montage entsteht, kann es dabei zu einem Verlustwinkel kommen, der wiederum einen Spalt verursachen kann.
-
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Distanzhülse anzugeben, die einen zuverlässigen Toleranzausgleich in der axialen Länge ermöglicht.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
-
Die erfindungsgemäße Distanzhülse wird insbesondere zwischen zwei aneinander zu befestigenden Bauteilen verwendet. Bei der Montage sind diese Bauteile mit dem gewünschten Abstand zueinander fixiert und die Distanzhülse wird entlang ihrer Längsachse in ihrer Länge ausgeschoben, um an beiden Bauteilen anzuliegen. Hierzu umfasst die Distanzhülse eine Außenhülse und eine in der Außenhülse steckende Innenhülse. Die beiden Hülsen sind zum Durchstecken eines Befestigungsmittels entlang der Längsachse ausgebildet. Bei dem Befestigungsmittel handelt es sich insbesondere um eine Schraube. Allerdings bedarf es bei der hier vorgestellten Distanzhülse nicht zwingend eines eingeschraubten Befestigungsmittels, sodass durch die Distanzhülse beispielsweise auch ein Bolzen oder eine Niet gesteckt werden kann.
-
Die Innenhülse ist entlang der Längsachse relativ zur Außenhülse bewegbar. Diese Bewegungsrichtung zur Verlängerung der gesamten Länge der Distanzhülse wird als Ausschubrichtung bezeichnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Innenhülse relativ zur Außenhülse linear beweglich ist und sich dabei vorzugsweise nicht um die Längsachse dreht. Es erfolgt somit eine einfache Schiebebewegung zwischen den beiden Hülsen.
-
Die Distanzhülse umfasst ferner zumindest einen Klemmkeil. Der zumindest eine Klemmkeil befindet sich in einem Spalt zwischen der Innenhülse und der Außenhülse. Besonders bevorzugt sind mehrere dieser Klemmkeile vorgesehen, die entlang des Umfangs der Innenhülse verteilt angeordnet sind. Die einzelnen Klemmkeile sind dabei vorzugsweise voneinander beabstandet. Jeder Klemmkeil weist eine Keilspitze auf. Die Keilspitze bezeichnet hier das dünnere Ende der Keilform. Der Klemmkeil muss nicht zwangsläufig spitz sein, sondern kann auch einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Der zumindest eine Klemmkeil ist zwischen Innenhülse und Außenhülse so angeordnet, dass seine Keilspitze gegen die Ausschubrichtung weist. Dadurch ist gewährleistet, dass die Innenhülse relativ zur Außenhülse in Ausschubrichtung bewegbar ist, jedoch eine entgegengesetzte Bewegung durch den zumindest einen Klemmkeil blockiert wird.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Innenhülse auf ihrer Außenfläche im Bereich des Klemmkeils einen Außenkonus aufweist. Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Außenhülse im Bereich des Klemmkeils an ihrer Innenfläche einen Innenkonus aufweist. Diese beiden gegenüberliegenden Konusflächen können die klemmende Wirkung des zumindest einen Klemmkeils unterstützen.
-
Die Distanzhülse umfasst vorzugsweise einen Spanner. Der Spanner positioniert den zumindest einen Klemmkeil zwischen Außenhülse und Innenhülse. Bei Verwendung mehrerer Klemmkeile positioniert der eine Spanner vorzugsweise alle Klemmkeile an der entsprechenden Position. Der jeweilige Klemmkeil ist relativ zum Spanner beweglich. Allerdings ist bevorzugt vorgesehen, dass der Spanner einen Anschlag pro Klemmkeil aufweist, der verhindert, dass der Klemmkeil aus dem Spalt zwischen Innenhülse und Außenhülse fällt. Beim Ausschieben der Innenhülse wird der zumindest eine Klemmkeil durch den Spanner im Spalt gehalten, sodass sich der zumindest eine Klemmkeil entsprechend zwischen Innenhülse und Außenhülse verklemmen kann.
-
Der Spanner ist vorzugsweise ein einteiliges Bauteil. Vorzugsweise ist der Spanner auf eine Stirnseite der Außenhülse aufgesteckt.
-
Vorzugsweise weist der Spanner einen Außenring und einen Innenring auf. Diese beiden Ringe sind voneinander beabstandet, wobei die Außenhülse zwischen den beiden Ringen steckt. Dementsprechend liegt der Außenring des Spanners vorzugsweise außen auf der Außenhülse auf. Der Innenring des Spanners erstreckt sich vorzugsweise in den Spalt zwischen Außenhülse und Innenhülse.
-
Der Spanner weist vorzugsweise mehrere Arme auf, die sich jeweils zwischen zwei benachbarte Klemmkeile erstrecken und somit die Klemmkeile voneinander beanstanden. Diese Arme erstrecken sich vorzugsweise vom Innenring des Spanners.
-
Am Spanner, insbesondere am Innenring, ist vorzugsweise ein Federbereich vorgesehen. Der Federbereich ist insbesondere durch eine wellenförmige Struktur des Innenrings und/oder der Arme gebildet. Der Spanner muss allerdings nicht zwingend wellenförmig sein, sondern kann auch einen anderweitigen Federmechanismen aufweisen.
-
Der Spanner weist vorzugsweise eine Spannerrastverbindung auf, mittels der der Spanner an der Außenhülse befestigt ist. Insbesondere ist am Außenring des Spanners eine entsprechende Rastnase ausgebildet, die in eine zugehörige Nut der Außenhülse einrastet. Für eine ausreichend feste Verbindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Spannerrastverbindung, insbesondere die zugehörige Rastnase, vollumfänglich in geschlossener Ringform ausgebildet ist.
-
Vor der Verwendung der Distanzhülse steckt die Innenhülse möglichst weit in der Außenhülse. Um die Distanzhülse in diesem Zustand zu fixieren, ist vorzugsweise eine Rastverbindung zum Halten der Innenhülse in der Außenhülse vorgesehen. Diese Rastverbindung wird bei der Benutzung der Distanzhülse gelöst, sodass die Innenhülse in Ausschubrichtung relativ zur Außenhülse bewegbar ist.
-
Die Rastverbindung umfasst vorzugsweise ein erstes Rastelement am Spanner und ein zweites Rastelement an der Innenhülse. Alternativ kann das erste Rastelement auch an der Außenhülse ausgebildet bzw. angeordnet sein. Die beiden Rastelemente rasten aneinander ein und bilden dadurch die Rastverbindung zum Halten der Innenhülse in der Außenhülse. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Rastverbindung zur Verliersicherung und/oder um die Innenhülse gegen eine vorgespannte Vorspannfeder zu halten. Durch Einstecken des Befestigungsmittels soll sich die Rastverbindung lösen. Um dieses Ziele zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Rastverbindung nicht vollumfänglich und insbesondere nicht vollumfänglich geschlossen ausgebildet ist, sondern nur an einem Bereich oder mehreren verteilten Bereichen rund um die Innenhülse angeordnet ist.
-
Das erste Rastelement ist vorzugsweise eine federnde Nase und das zweite Rastelement ist vorzugsweise ein Absatz. Die federnde Nase, die sich insbesondere von dem Spanner radial nach innen erstreckt, liegt an dem Absatz der Innenhülse an. Dieser Absatz kann beispielsweise durch eine Nut auf der Außenfläche der Innenhülse gebildet sein.
-
Wie erwähnt, umfasst die Distanzhülse vorzugsweise eine Vorspannfeder. Die Vorspannfeder ist insbesondere zwischen Außenhülse und Innenhülse angeordnet. Insbesondere ist die Vorspannfeder eine ringförmige Feder, die sich rings um die Längsachse erstreckt, sodass das Befestigungsmittel durch die Vorspannfeder hindurchgesteckt werden kann. Die Vorspannfeder ist so ausgebildet und angeordnet, dass sie die Innenhülse zur Bewegung relativ zur Außenhülse in Ausschubrichtung beaufschlagt. Die Vorspannfeder umfasst vorzugsweise zumindest eine Tellerfeder.
-
Bei Kombination der beschriebenen Rastverbindung zum Halten der Innenhülse in der Außenhülse mit der beschriebenen Vorspannfeder ist insbesondere vorgesehen, dass durch Einstecken des Befestigungsmittels die Innenhülse durch das Befestigungsmittel in Ausschubrichtung bewegt wird, sodass sich die Rastverbindung löst. Daraufhin kann die Vorspannfeder die Innenhülse weiter in Ausschubrichtung bewegen, bis sowohl die Innenhülse als auch die Außenhülse an den zueinander zu befestigenden Bauteilen anschlagen.
-
Zum Bewegen der Innenhülse in Ausschubrichtung, insbesondere zum Lösen der beschriebenen Rastverbindung, ist bevorzugt ein Mitnehmer an der Innenhülse angeordnet. Dieser Mitnehmer umfasst vorzugsweise ein elastisches Material. Beispielsweise ist der Mitnehmer ein O-Ring. Der Mitnehmer befindet sich insbesondere an einer Innenumfangsfläche der Innenhülse. Der Mitnehmer ist zur Kraftübertragung vom einzusteckenden Befestigungsmittel auf die Innenhülse ausgebildet, insbesondere zur Bewegung der Innenhülse in Ausschubrichtung beim Einstecken des Befestigungsmittels.
-
Beim Einstecken des Befestigungsmittels, beispielsweise der Schraube, trifft das Befestigungsmittel in der Innenhülse auf den Mitnehmer und schiebt dadurch die Innenhülse aus der Außenhülse entlang der Ausschubrichtung, wodurch sich die Rastverbindung löst. Daraufhin drückt die Vorspannfeder die Innenhülse aus der Außenhülse, der Mitnehmer hebt von dem Befestigungsmittel ab und die Innenhülse bewegt sich bis zum Anschlag am Bauteil. Eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung der Innenhülse relativ zur Außenhülse wird durch den zumindest einen Klemmkeil verhindert.
-
Damit das Befestigungsmittel über den Mitnehmer die Innenhülse relativ zur Außenhülse bewegen kann (um die Rastverbindung zu lösen), ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Außenhülse fixiert wird. Die erfolgt beispielsweise durch Halten der Außenhülse oder Befestigen der Außenhülse mit einem der beide zu verbindenden Bauteile - beispielweise durch kraftschlüssiges Einpressen der Außenhülse in das Bauteil. Alternativ kann die Außenhülse in Ausschubrichtung über die Innenhülse überstehen und mit dem Überstand am Bauteil anliegen.
-
Die vorgestellte Distanzhülse ermöglicht somit einen stufenlosen und sehr feinen Toleranzausgleich, da die Verlängerung der Distanzhülse kontinuierlich erfolgt. Durch die Klemmkeile kann die vorgeschlagene Distanzhülse dauerhaft hohe Vorspannkräfte aushalten.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Befestigungsanordnung. Die Befestigungsanordnung umfasst die beschriebene Distanzhülse und ein Befestigungsmittel. Das Befestigungsmittel und die Distanzhülse sind so ausgebildet, dass das Befestigungsmittel entlang der Längsachse in die Distanzhülse einführbar ist und dabei vorzugsweise über den Mitnehmer die Innenhülse in Richtung Ausschubrichtung bewegt.
-
Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Distanzhülse beschriebenen Ausgestaltungen und die zugehörigen Unteransprüche finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung.
-
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der hier vorgestellten Distanzhülse und der vorgestellten Befestigungsanordnung in einem Fahrzeug. Insbesondere handelt es sich dabei um einen Pkw. Mittels der Distanzhülse werden in dem Fahrzeug zwei aneinander zu befestigende Bauteile unter Ausgleich etwaiger Toleranzen beabstandet. Insbesondere wird die Distanzhülse zur Befestigung eines Lenkgetriebes in einem Fahrzeug verwendet.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung mit erfindungsgemäßer Distanzhülse gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 die erfindungsgemäße Distanzhülse gemäß dem Ausführungsbeispiel in Explosionsdarstellung, und
- 3 ein Detail zu 1.
-
Im Folgenden wird anhand der 1 bis 3 eine Befestigungsanordnung 100 mit Distanzhülse 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben. In der Befestigungsanordnung 100 steckt in der Distanzhülse 1 ein Befestigungsmittel 101, insbesondere eine Schraube. Das Befestigungsmittel 101 ist in 1 lediglich schematisch eingezeichnet.
-
Wie 1 zeigt, erstreckt sich die Distanzhülse 1 entlang einer Längsachse 2. Entlang dieser Längsachse 2 wird das Befestigungsmittel 101 eingesteckt. In Einsteckrichtung des Befestigungsmittels 101, bezüglich 1 von links nach rechts, erstreckt sich entlang der Längsachse 2 eine Ausschubrichtung 30, entlang derer sich die Distanzhülse 1 verlängert.
-
Die Distanzhülse 1 umfasst eine Außenhülse 3, in der eine Innenhülse 4 steckt. Zwischen Außenhülse 3 und Innenhülse 4 ist ein Spalt gegeben, in dem mehrere Klemmkeile 5 sitzen, die entlang des Umfangs der Innenhülse 4 verteilt und beabstandet sind. Die Klemmkeile 5 werden mittels eines Spanners 6 im Spalt gehalten. Eine Vorspannfeder 7 befindet sich zwischen Innenhülse 4 und Außenhülse 3 und beaufschlagt die Innenhülse 4 in Richtung der Ausschubrichtung 30.
-
Am Innenumfang der Innenhülse 4 ist eine Innennut 21 ausgebildet, in der ein Mitnehmer 8 in Form eines elastischen O-Rings sitzt. Beim Einstecken des Befestigungsmittels 101 drückt dieses auf den Mitnehmer 8 und belastet somit die Innenhülse in Richtung der Ausschubrichtung 30.
-
Im Detail zeigt 1 sowie die zugehörige Explosionsdarstellung in 2, dass die Außenhülse 3 eine Federauflage 9 umfasst. Diese Federauflage 9 erstreckt sich an einer Stirnseite der Außenhülse 3 radial nach innen. Die ringförmige Vorspannfeder 3 kann auf dieser Federauflage 9 aufliegen und gegenüberliegend gegen eine Stirnseite der Innenhülse 4 drücken.
-
Ferner zeigen die 1 und 2, dass die Außenhülse 3 einen Innenkonus 10 aufweist. Dem gegenüber liegt ein Außenkonus 11 auf der Außenfläche der Innenhülse 4. Zwischen Innenkonus 10 und Außenkonus 11 befinden sich die Klemmkeile 5.
-
Jeder Klemmkeil 5 weist eine Keilspitze 12 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel stumpf ist. Mit dieser Keilspitze 12 weist der jeweilige Klemmkeil 5 entgegen der Ausschubrichtung 30.
-
Der Spanner 6 umfasst als einteiliges Bauteil einen Außenring 13 mit einer Spannerrastverbindung 14. Diese Spannerrastverbindung 14 weist eine vollumfängliche Rastnase auf, die in einer zugehörigen vollumfänglichen Nut der Außenhülse 3 steckt. Dadurch ist der Spanner 6 fest mit der Außenhülse 3 verbunden.
-
Zusätzlich weist der Spanner 6 einen Innenring 15 auf, der sich in den Spalt zwischen Außenhülse 3 und Innenhülse 4 erstreckt. Der Innenring 15 bildet mehrere Anschläge 17, die jeweils einen Klemmkeil 5 im Inneren des Spalts halten bzw. ein Herausrutschen des jeweiligen Klemmkeils 5 aus dem Spalt verhindern.
-
Ferner erstrecken sich von dem Innenring 15 des Spanners 6 mehrere Arme 16 parallel zur Längsachse 2. Diese Arme 16 beabstanden die Klemmkeile 5 voneinander. Am Innenring 15 ist ein Federbereich 22 durch eine wellenförmige Struktur des Spanners 6 gebildet.
-
1 zeigt ferner eine Rastverbindung 18 zwischen Spanner 6 und Innenhülse 4. Im Detail ist diese Rastverbindung 18 in 3 gezeigt. Demgemäß weist die Rastverbindung 18 ein erstes Rastelement 19 und ein zugehöriges zweites Rastelement 20 auf. Im Ausführungsbeispiel ist das erste Rastelement 19 eine radial nach innen ragende, federnde Nase am Spanner 6. Das zweite Rastelement 20 ist ein Absatz am Außenumfang der Innenhülse 4. Dieser Absatz ist durch eine Nut gebildet.
-
Beim Einstecken des Befestigungsmittels 101, bezüglich 1 von links nach rechts, durchdringt das Befestigungsmittel 101 zunächst die ringförmige Vorspannfeder 7 und taucht dann in die Innenhülse 4 ein. Dabei trifft das Befestigungsmittel 101 auf den Mitnehmer 8 und löst dadurch die Rastverbindung 18. Die vorgespannte Vorspannfeder 7 drückt die Innenhülse 4 relativ zur Außenhülse 3 in Ausschubrichtung 30 heraus, wodurch sich die Distanzhülse 1 in ihrer Länge auf den zur Verfügung stehenden Bauraum einstellt. Die Klemmkeile 5 werden durch den Spanner 6 in Position gehalten, wodurch sich die Innenhülse 4 bezüglich einer Bewegung entgegen der Ausschubrichtung 30 relativ zur Außenhülse 3 verspannt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Distanzhülse
- 2
- Längsachse
- 3
- Außenhülse
- 4
- Innenhülse
- 5
- Klemmkeile
- 6
- Spanner
- 7
- Vorspannfeder
- 8
- Mitnehmer
- 9
- Federauflage
- 10
- Innenkonus
- 11
- Außenkonus
- 12
- Keilspitze
- 13
- Außenring
- 14
- Spannerrastverbindung
- 15
- Innenring
- 16
- Arme
- 17
- Anschläge
- 18
- Rastverbindung
- 19
- erstes Rastelement
- 20
- zweites Rastelement
- 21
- Innennut
- 22
- Federbereich
- 30
- Ausschubrichtung
- 100
- Befestigungsanordnug
- 101
- Befestigungsmittel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
