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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Lagerbolzen mit einem abgestuften
Kopf und einem Gewindeschaft. Derartige Lagerbolzen werden insbesondere
bei Kraftfahrzeugsitzen verwendet, um Ausleger und Hebel einer Sitzverstellmechanik
schwenkbar an einem Sitzgestell zu befestigen. Ein solches Sitzgestell
umfasst in der Regel einen Sitz- oder Lehnenrahmen aus Blech oder
Metallrohr. Der Lagerbolzen wird hierbei üblicherweise in eine in diesen
Sitzrahmen eingeprägte
Gewindebohrung eingeschraubt.
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Um
zu vermeiden, dass sich ein solcher Lagerbolzen im Betrieb des Sitzes
unbeabsichtigt löst, ist
der Lagerbolzen oft mit einer so genannten Unterkopfverzahnung versehen,
die sich beim Einschrauben des Lagerbolzens mit dem Untergrund,
in diesem Fall also dem Sitzrahmen, verkrallt.
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Diese
Unterkopfverzahnung ist üblicherweise
in Form von rippenförmigen
Zähnen
ausgebildet, die sich ausgehend von dem Schaftumfang speichenartig über die
dem Gewindeschaft zugewandte Stirnfläche des Kopfes erstrecken.
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Nachteiligerweise
hemmt eine herkömmliche Unterkopfverzahnung
das Einschrauben des Lagerbolzens oft bereits, bevor die genannte
Stirnfläche tatsächlich vollständig an
dem Untergrund anliegt. Insbesondere ist bei einem herkömmlichen
Lagerbolzen in eingeschraubter Stellung im Bereich der zwischen
jeweils zwei Zähnen
gebildeten Rillen stets ein gewisser Freiraum gebildet. Die Größe dieses
Freiraums ist oft nur schwer voraus zu berechnen, zumal sie in komplizierter
Weise von verschiedenen Faktoren, insbesondere dem Anzugsmoment
des Lagerbolzens, der Härte
des Untergrundmaterials und der Form der darin eingebrachten Gewindebohrung
abhängt.
Dies führt
dazu, dass ein herkömmlicher
Lagerbolzen oft nur vergleichsweise unpräzise dimensioniert werden kann,
so dass er das zu lagernde Teil, insbesondere also den Ausleger
oder Hebel, oft mit vergleichsweise großem Axialspiel lagert. Zudem
erleichtert der zwischen dem Untergrund und der angrenzenden Stirnseite
des Bolzenkopfes gebildete Abstand das Eindringen von Lagerfett
in den Gewindebereich, was wiederum nachteiligerweise eine unbeabsichtigte
Lockerung des Lagerbolzens begünstigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vor dem oben beschriebenen
Hintergrund verbesserten Lagerbolzen anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Der erfindungsgemäße Lagerbolzen weist einen
abgestuften Kopf und einen zumindest in einem Teilbereich mit einem
Außengewinde
versehenen Schaft – nachfolgend
auch als Gewindeschaft bezeichnet – auf. Eine dem Gewindeschaft
zugewandte Stirnfläche
des Kopfes ist dabei mit einer Unterkopfverzahnung versehen, die
sich nur über
einen radial inneren Ringbereich der Stirnfläche erstreckt. Ein daran angrenzender
radial äußerer Ringbereich
der Stirnfläche
ist dagegen als ebene Fläche
ausgebildet und somit insbesondere verzahnungsfrei. Der radial innere
Ringbereich der genannten Stirnfläche, und damit auch die Unterkopfverzahnung,
grenzen dabei bevorzugt unmittelbar an den Gewindeschaft an.
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Die
Erfindung geht von der Überlegung
aus, dass das Material eines Untergrundes, in die der Lagerbolzen
eingeschraubt werden soll, häufig
in der unmittelbaren Umgebung der mit dem Lagerbolzen korrespondierenden
Gewindebohrung vertieft und/oder durch den Gewindegang der Bohrung
geschwächt
ist, so dass sich eine Unterkopfverzahnung in diesem Bereich bei
gegebenem Anzugsmoment des Lagerbolzens vergleichsweise weit in
den Untergrund eindrücken
lässt,
während
der Untergrund einem radial weiter außenliegenden Teil der Unterkopfverzahnung
bei gegebener Schraubstellung des Lagerbolzens bereits einen wesentlich
höheren
Widerstand entgegensetzen würde.
Erkanntermaßen
sind es daher bei einer herkömmlichen
Unterkopfverzahnung gerade die radial außenliegenden Bereiche der Verzahnung,
die ein Anziehen des Lagerbolzens bis zum Anschlag der Stirnfläche an dem
Untergrund verhindern. Indem erfindungsgemäß in diesem Bereich die Verzahnung
weggelassen ist, wird somit erreicht, dass mit vergleichsweise geringem
Anzugsmoment der Lagerbolzen eingeschraubt werden kann, bis tatsächlich die
untere Stirnfläche
des Kopfes flächig
an dem Untergrund anschlägt.
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Durch
die flächige
Anlage des Kopfes an dem Untergrund wird zum einen der Gewindebereich des
Lagerbolzens gegen eindringendes Lagerfett abgedichtet. Zum anderen
wird ein besonders hohes Reibmoment erzielt, das der Lösung des
Lagerbolzens entgegenwirkt. Zudem verkrallt sich die lediglich radial
innenliegende Unterkopfverzahnung mit dem Gewindegang der korrespondierenden
Gewindebohrung. Hierdurch wird nicht nur ein besonders hohes Lösemoment,
sondern darüber
hinaus auch ein erhöhtes
Weiterdrehmoment erzielt. Alle diese Faktoren wirken einer unbeabsichtigten
Lockerung des Lagerbolzens entgegen.
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Indem
eine flächige
Anlage der unteren Stirnfläche
des Kopfes an dem Untergrund sichergestellt ist, wird weiterhin
mittels des erfindungsgemäßen Lagerbolzens
eine besonders präzise
und spielarme Lagerung ermöglicht.
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Die
beschriebene Unterkopfverzahnung ist insbesondere im Bereich der
Kraftfahrzeugsitze vorteilhaft, zumal dort die mit einem Lagerbolzen
korrespondierende Gewindebohrung meist in ein als Unterlage dienendes
Blechteil eingeformt ist. Das Blechteil wird hierbei also im Bereich
der Gewindebohrung zu einem von der Einführseite des Lagerbolzens abgewandten
Kragen ausgeformt, um die Gewindehöhe über die Blechstärke hinaus
zu verlängern.
Eine solche Gewindebohrung weitet sich im Bereich der Einführöffnung stets
in gewissem Umfang trichterartig auf, wobei sich meist auch der
Gewindegang der Bohrung im Bereich der Einführöffnung in gewissem Umfang spiralförmig aufweitet.
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In
bevorzugter Ausbildung nimmt die axiale Zahnhöhe der Unterkopfverzahnung
von innen nach außen
kontinuierlich ab. Die Unterkopfverzahnung weist also in Seitenansicht
oder im Querschnitt eine etwa trichterförmige Kontur auf. Der Lagerbolzen
ist damit besonders gut an eine Gewindebohrung angepasst, die sich – wie vorstehend
beschrieben – im Einführbereich
ebenfalls aufweitet.
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Um
bei besonders hohem Lösemoment
dennoch ein einfaches Anziehen des Lagerbolzens zu ermöglichen,
weist die Unterkopfverzahnung in bevorzugter Ausführung eine
Anzahl von sägezahnartig geformten
Zähnen
auf. Jeder Zahn der Unterkopfverzahnung hat dabei in einer sowohl
einfachen als auch effektiven Variante des Lagerbolzens eine im
Wesentlichen tetraedrische Form. Als Tetraeder (auch als dreiseitige
Pyramide bezeichnet) wird dabei allgemein eine geometrische Form
bezeichnet, die aus vier (gleichen oder ungleichen) dreieckigen
und durch gemeinsame Kanten verbundenen Flächen besteht. Jeder der tetraederförmigen Zähne weist eine
in Einschraubrichtung vorauseilende Außenfläche und eine in Einschraubrichtung
nacheilende Außenfläche auf.
Zur Realisierung der Sägezahnform ist
dabei die vorauseilende Außenfläche schräg zu der
angrenzenden Stirnfläche
des Kopfes und zu der Schaftoberfläche angestellt, während die
nacheilende Außenfläche im Wesentlichen
längs-radial
bezüglich
einer Schaftachse des Gewindeschaftes und damit etwa senkrecht zur
Umfangsrichtung des Schaftes ausgerichtet ist.
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Jeder
der Zähne
der Unterkopfverzahnung ist zweckmäßigerweise mit einer Grundfläche direkt auf
die angrenzende Stirnseite des Kopfes aufgesetzt, so dass die vorauseilende
Außenfläche eines jeden
Zahnes mit der Stirnseite eine Kante bildet. Diese Kante stößt in zweckmäßiger Ausbildung
etwa tangential auf den Umfang des Gewindeschaftes.
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Als
besonders zweckmäßig hat
sich eine Ausführung
des Lagerbolzens erwiesen, bei dem zwischen den nacheilenden Außenflächen jeweils zweier
benachbarter Zähne
der Unterkopfverzahnung jeweils ein Winkel von etwa 36° gebildet
ist. In dieser Ausführung
umfasst die Unterkopfverzahnung insbesondere zehn Zähne, die
unmittelbar aufeinander folgend um den Umfang des Gewindeschaftes verteilt
sind.
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In
zweckmäßiger Dimensionierung
weist der innere Ringbereich der Stirnfläche, und somit die Unterkopfverzahnung
eine radiale Breite auf, die zwischen 20% und 50%, bevorzugt etwa
30% der radialen Breite der gesamten Stirnfläche einnimmt. Die Breite der
Stirnfläche
ist hierbei zwischen dem Schaftumfang und dem Außenumfang der Stirnfläche gemessen.
Zusätzlich
oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass der innere Ringbereich
eine radiale Breite aufweist, die zwischen 30% und 70%, bevorzugt
etwa 50% des Schaftradius beträgt.
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Der
Kopf des Lagerbolzens umfasst vorzugsweise einen an den Gewindeschaft
angrenzenden ersten Kopfabschnitt mit einem kreisrunden Querschnitt,
der den Lagerbereich des Lagerbolzens bildet. An diesen ersten Kopfabschnitt
schließt
an dessen schaftferner Seite ein zweiter Kopfabschnitt an, der zur
Axialfixierung des zu lagernden Teils, insbesondere eines Auslegers
oder Hebels, dient und hierzu einen in zumindest einem Umfangbereich
größeren Durchmesser
aufweist als der erste Kopfabschnitt. Der zweite Kopfabschnitt hat
in bevorzugter Ausbildung ebenfalls einen kreisrunden Querschnitt, kann
aber optional auch andere Querschnittsformen, insbesondere die eines
Vier- oder Sechskants, aufweisen.
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Bevorzugt
ist zwischen dem ersten Kopfabschnitt und dem zweiten Kopfabschnitt
ein stufenförmiger
Absatz gebildet. Die zwischen diesem Absatz und dem Umfang des ersten
Kopfabschnitts gebildete Kante ist hierbei zweckmäßigerweise
zu einer Nut ausgehöhlt.
Hierdurch wird das fertigungsbedingte Axialspiel des Lagerbolzens
weiter minimiert, indem eine fertigungsbedingt stets vorhandene
Kantenrundung hinter die den Absatz bildende Fläche zurückgezogen ist. Hierdurch ist
sichergestellt, dass das zu lagernde Teil flächig an dem Absatz anliegen
kann, ohne an der gerundeten Kante „hängen zu bleiben"
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in
perspektivischer Ansicht von schräg unten einen Lagerbolzen mit
einem abgestuften Kopf, einem Gewindeschaft sowie mit einer Unterkopfverzahnung,
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2 in
teilweise aufgeschnittener Seitenansicht den Lagerbolzen gemäß 1,
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3 in
einem Ausschnitt gemäß 2 eine längs geschnittene
Detaildarstellung des Kopfes,
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4 in
Draufsicht von unten den Lagerbolzen gemäß 1,
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5 in
Draufsicht von oben den Lagerbolzen gemäß 1,
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6 in
einer halb aufgeschnittenen Seitenansicht den Lagerbolzen gemäß 1,
und
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7 in
einem schrägen
Schnitt VII-VII gemäß 6 den
dortigen Lagerbolzen.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Der
in 1 sowie den übrigen
Figuren gezeigte Lagerbolzen 1 umfasst einen Kopf 2 sowie
einen an eine Kopfunterseite anschließenden (Gewinde-)Schaft 3,
der über
einen Teilabschnitt seiner Länge
mit seinem Außengewinde 4 versehen
ist.
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Der
Kopf 2 hat eine gestufte Kontur und ist somit gegliedert
in einen an den Schaft 3 anschließenden ersten (oder unteren)
Kopfabschnitt 5 und einen axial wiederum daran anschließenden zweiten (oder
oberen) Kopfabschnitt 6. Beide Kopfabschnitte 5 und 6 haben,
wie insbesondere aus 4 und 5 entnehmbar
ist, einen kreisrunden Querschnitt, wobei der Kopfabschnitt 6 einen
gegenüber dem
Kopfabschnitt 5 vergrößerten Durchmesser
aufweist.
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Zwischen
dem Kopfabschnitt 5 und dem Kopfabschnitt 6 ist
ein stufenförmiger
Absatz 7 gebildet, der eine zu einer Schaftachse 8 senkrecht
ausgerichtete Fläche
bildet. Wie insbesondere dem Ausschnitt gemäß 3 zu entnehmen
ist, ist dabei eine zwischen einem Umfang 9 des Kopfabschnitts 5 und dem
Absatz 7 gebildete Kante 10 zur Bildung einer Nut 11 ausgehöhlt, so
dass die Kante 10, und die in diesem Bereich fertigungsbedingt
vorhandene Rundung hinter die Verlängerung der den Absatz 7 bildenden
Fläche
zurückgezogen
ist.
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Eine
dem Schaft 3 zugewandte untere Stirnfläche 12 des Kopfes 2 ist
mit einer Unterkopfverzahnung 13 versehen. Die Unterkopfverzahnung 13 umfasst
zehn um den Umfang des Schaftes 3 herum gleichmäßig angeordnete
Zähne 14.
Jeder Zahn 14 hat die Form eines Tetraeders. Jeder Zahn 14 ist
hierbei mit einer Grundfläche
der Tetraederform auf die Stirnfläche 12, und mit einer
Innenfläche
auf den Schaftumfang aufgesetzt, so dass nur zwei Außenflächen 15 und 16 der
Tetraederform sichtbar sind. Von diesen Außenflächen 15 und 16 ist
jeweils die gemäß einer
Einschraubrichtung 17 vorauseilende Außenfläche 15 zu der Stirnfläche 12 und
der örtlich entsprechenden
Tangentialfläche
der Schaftoberfläche
schräg
angestellt, während
die in Einschraubrichtung 17 nacheilende Außenfläche 16 etwa
senkrecht zu der örtlich
korrespondierenden Umfangsrichtung des Schaftes 3 ausgerichtet
ist. Jeder Zahn 14 hat somit eine sägezahnartige Kontur, die entgegen
der Einschraubrichtung 17 sperrt.
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Wie 4 zu
entnehmen ist, sind die Zähne 14 derart
ausgebildet, dass die in Einschraubrichtung 17 vorauseilende
Außenfläche 15 mit
der Stirnfläche 12 eine
Kante 18 bildet, die tangential auf den Umfang des Schaftes 3 stößt. Dagegen
bildet die in Einschraubrichtung 17 nacheilende Außenfläche 16 mit der
Stirnfläche 12 eine
Kante 19 aus, die bezüglich der
Schaftachse 8 radial ausgerichtet ist. Aus 4 ist
ebenfalls entnehmbar, dass zwischen den nacheilenden Außenflächen 16 jeweils
zweier benachbarter Zähne 14 jeweils
ein Winkel α von
36° gebildet
ist.
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Die
Unterkopfverzahnung 13 ist ferner derart ausgebildet, dass
sich die Zähne 14 im
Längsschnitt entlang
der Schaftachse 8 zum Kopf 2 hin unter einem Winkel β von 45° trichterartig
aufweiten (6), und dass in einem Diagonalschnitt
unter 45° zur Schaftachse 8 (VII-VII
gemäß 6)
die Schnittkante 19 der vorauseilenden Außenfläche 15 eines
geschnittenen Zahns 14 zu der Schnittlängsrichtung 20 einen
Winkel γ von
45° einnimmt
(7).
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Wie
schließlich 5 zu
entnehmen ist, ist in eine obere Stirnfläche 21 des Kopfes 2 zur
Drehmomentübertragung
auf den Lagerbolzen 1 eine Werkzeugaufnahme 22,
insbesondere in Form eines so genannten Torx-Innenprofilis eingebracht.
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Die
Unterkopfverzahnung 13 ist insgesamt derart dimensioniert,
dass sie sich in radialer Richtung, ausgehend von dem Umfang des
Schaftes 3, nur über
einen inneren Ringbereich 23 der Stirnfläche 12 erstreckt,
während
ein radial daran anschließender äußerer Ringbereich 24 der
Stirnfläche 12 eine
ebene Fläche
bildet (s. insbesondere 1 und 4). Die
Grenze zwischen dem inneren Ringbereich 23 und dem sich
bis zum Umfang des Kopfbereiches 5 erstreckenden äußeren Ringbereich 24 ist in
den 1 und 4 als gestrichelte Linie 25 angedeutet.
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Der
innere Ringbereich 23 erstreckt sich in bevorzugter Dimensionierung über eine
radiale Breite, die etwa 30% der radialen Breite der gesamten Stirnfläche 12 beträgt, wobei
letztere zwischen dem Schaftumfang und dem Umfang des Kopfabschnitts 5 gemessen
ist. Die radiale Breite des inneren Ringbereiches 23 beträgt dabei
etwa 50% des Schaftradius.
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- 1
- Lagerbolzen
- 2
- Kopf
- 3
- (Gewinde-)Schaft
- 4
- Außengewinde
- 5
- (erster/unterer)
Kopfabschnitt
- 6
- (zweiter/oberer)
Kopfabschnitt
- 7
- Absatz
- 8
- Schaftachse
- 9
- Umfang
- 10
- Kante
- 11
- Nut
- 12
- Stirnfläche
- 13
- Unterkopfverzahnung
- 14
- Zahn
- 15
- (vorauseilende)
Außenfläche
- 16
- (nacheilende)
Außenfläche
- 17
- Einschraubrichtung
- 18
- Kante
- 19
- Schnittkante
- 20
- Schnittlängsrichtung
- 21
- Stirnfläche
- 22
- Werkzeugaufnahme
- 23
- (innerer)
Ringbereich
- 24
- (äußerer) Ringbereich
- 25
- Linie
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- γ
- Winkel