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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gabelkopf, welcher geeignet ist mit einer Welle gekoppelt zu werden und/oder Teil eines Gelenklagers zu sein. Diese Welle und das Gelenklager sind insbesondere Bestandteile einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs.
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Lenkungen von Kraftfahrzeugen weisen häufig Gelenklager auf, die aus zwei Gabelköpfen gebildet sind. Bei einer Montage des Kraftfahrzeugs kann sich eine Koppelung des Gelenklagers insbesondere mit einem Lenkritzel der Lenkung schwierig gestalten, da diese Bauteile an schlecht zugänglichen oder schlecht einsehbaren Stellen im Kraftfahrzeug angeordnet sein können. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben und mit einem verbesserten Gabelkopf ein verbessertes Gelenklager bereitzustellen und damit sowie mit einer verbesserten Welle eine verbesserte Lenkung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Gabelkopf nach Anspruch 1, einem Gelenklager nach Anspruch 6, einer Welle nach Anspruch 8, einer Lenkung nach Anspruch 13 und einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 15. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Der erfindungsgemäße Gabelkopf umfasst einen Fuß und zwei Stege. Der Fuß ist im Wesentlichen quer zu einer Längsachse angeordnet. Die zwei Stege sind mit dem Fuß verbundenen und im Wesentlichen längs zu der Längsachse und sich gegenüber angeordnet. Der Fuß weist zur Aufnahme einer Welle eine Längsöffnung mit einer Querschnittskontur auf. Die Welle verfügt dabei über eine mit der Querschnittskontur korrespondierende Außenkontur. Die Querschnittskontur der Längsöffnung ist erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, die Welle in einer einzigen Drehposition um die Längsachse aufzunehmen.
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Damit ist vorteilhaft ein Gabelkopf bereitgestellt, der eine einfachere Montage mit einer Welle erlaubt. Die entsprechende Welle ist nur in einer einzigen Ausrichtung in die Längsöffnung einführbar. Eine Fehlmontage, die Nacharbeiten zur Folge hätte, kann vermieden werden. Da die Welle in nur einer einzigen Ausrichtung in die Welle einführbar ist, braucht der Montageraum nicht einsehbar sein. Damit eignet sich der erfindungsgemäße Gabelkopf besonders für eine Montage an schlecht einsehbaren Stellen, wie beispielsweise der Fußraum eines Kraftfahrzeugs.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gabelkopfs weist die Querschnittskontur zumindest eine Innenschräge auf.
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Dadurch ist in einfacher Manier eine Querschnittskontur der Längsöffnung geschaffen, welche nur eine Ausrichtung der Welle beim Einführen in den Gabelkopf zulässt. Zudem ist die Welle dadurch in Umfangsrichtung der Welle formschlüssig mit dem Gabelkopf verbindbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gabelkopfs weist die Querschnittskontur zumindest bereichsweise eine Innenverzahnung auf.
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Damit kann ein größeres Drehmoment zwischen dem Gabelkopf und der Welle übertragen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gabelkopfs weist der Gabelkopf einen Klemmspalt auf.
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Dieser Klemmspalt erlaubt durch die Möglichkeit die Längsöffnung zu weiten und zu verengen eine einfachere Montage des Gabelkopfs auf der Welle. Die Welle lässt sich einfacher in die Längsöffnung des Gabelkopfs einschieben. Ein Festklemmen des Gabelkopfs kann mit einfachen Klemmmitteln, wie einem Bolzen und einer Mutter realisiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gabelkopfs ist die zumindest eine Innenschräge auf der Seite des Klemmspalts angeordnet.
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Die zumindest eine Innenschräge kann sich so bei einer Verengung der Längsöffnung an die Welle anlegen. Die Welle wird dadurch gleichzeitig in die gegenüberliegend angeordnete Innenverzahnung gedrückt. Ein festerer Halt der Welle ohne Spiel kann damit realisiert werden.
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Der erfindungsgemäße Gabelkopf ist in allen seinen Ausgestaltungen bevorzugt in einem erfindungsgemäßen Gelenklager integriert. In dem Gelenklager ist der Gabelkopf gelenkig mit einem Gegengabelkopf verbunden. Das Gelenklager ist insbesondere ein Kreuzgelenk, wobei der Gabelkopf mit dem Gegengabelkopf mittels eines Zapfenkreuzes verbunden ist.
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Dem Gelenklager kommen so die Vorteile des Gabelkopfs zugute. Das Gelenklager als Baugruppe kann in vorteilhafter Weise mit einer Welle verbunden werden.
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Die erfindungsgemäße Welle weist zur Befestigung mit einem Gabelkopf eine Außenkontur auf. Der Gabelkopf umfasst dabei eine längs einer Längsachse verlaufende Längsöffnung, die eine mit der Außenkontur korrespondierende Querschnittskontur aufweist. Erfindungsgemäß ist die Außenkontur der Welle in der Weise ausgebildet, die Welle in einer einzigen Drehposition um die Längsachse in die Längsöffnung einzuführen. Die Außenkontur weist entsprechend der Querschnittskontur der Längsöffnung des Gabelkopfs in einer vorteilhaften Ausgestaltung zumindest eine Außenschräge auf. Zudem weist die Außenkontur insbesondere zumindest bereichsweise eine Außenverzahnung auf.
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Damit ist vorteilhaft eine Welle bereitgestellt, die eine einfachere Montage mit einem Gabelkopf beziehungsweise mir einem Gelenklager erlaubt. Es kommen dieselben Vorteile wie bei dem Gabelkopf zur Geltung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Welle weist die Welle an ihrem Ende eine Verjüngung auf.
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Damit wird ein Einschieben der Welle bei der Montage mit dem Gabelkopf beziehungsweise dem Gelenklager vereinfacht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Welle weist die Welle eine Bolzenaussparung auf.
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Damit kann in einfacher Weise mit entsprechenden Mitteln in Längsrichtung ein Formschluss zwischen der Welle und dem Gabelkopf erzeugt werden.
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Das erfindungsgemäße Gelenklager und die erfindungsgemäße Welle sind in allen ihren Ausgestaltungen bevorzugt in eine erfindungsgemäße Lenkung integriert, wobei die Welle an dem Gelenklager befestigbar oder befestigt ist. Die Welle ist dabei insbesondere ein Lenkritzel, welches mit einem Lenkgetriebe im Eingriff steht. Die erfindungsgemäße Lenkung wiederum ist bevorzugt in ein Kraftfahrzeug integriert. Die Baugruppen profitieren hier von den bereits genannten Vorteilen der Bauteile.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug;
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2 eine erfindungsgemäße Lenkung;
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3 ein erfindungsgemäßer Gabelkopf und eine erfindungsgemäße Welle der Lenkung;
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4 den Gabelkopf;
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5 eine Querschnittskontur des Gabelkopfs;
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6 die Welle; und
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7 eine Außenkontur der Welle.
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In der 1 ist beispielhaft ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 10 gezeigt. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Lenkung 11. Mittels der erfindungsgemäßen Lenkung 11 kann des Kraftfahrzeug 10 von einem Fahrzeugführer gelenkt werden.
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Die erfindungsgemäße Lenkung 11 ist in einer beispielhaften Ausgestaltung in der 2 gezeigt. Erfindungsgemäß weist die Lenkung 11 ein Gelenklager 12 und eine an dem Gelenklager 12 befestigte Welle 13 auf.
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Dabei umfasst das erfindungsgemäße Gelenklager 12 einen Gabelkopf 14 und einen gelenkig mit dem Gabelkopf 14 verbundenen Gegengabelkopf 18. Das Gelenklager 12 ist insbesondere als Kreuzgelenk ausgestaltet. Bei dem Kreuzgelenk ist der Gabelkopf 14 mit dem Gegengabelkopf 18 über ein Zapfenkreuzes verbunden.
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In der gezeigten Ausgestaltung umfasst die Lenkung 11 zudem wie üblich ein Lenkrad 15 und eine Lenksäule 16. Die Welle 13 ist insbesondere ein Lenkritzel 13. In dieser Weise ist es in der 2 gezeigt. Eine Anschlusswelle 19, die an dem Gegengabelkopf 18 des Gelenklagers 12 befestigt ist, ist hier eine Lenkspindel 19. Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass die Welle 13 die Lenkspindel ist. Zudem ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Lenkung 11 mehrere Gelenklager 12 aufweist. Das Lenkritzel 13 mündet in einem Lenkgetriebe 20. Das Lenkgetriebe 20 ist mit den Vorderrädern des Kraftfahrzeugs 10 verbindbar.
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In der 3 sind der Gabelkopf 14 und die Welle 13 demontiert gezeigt. Die Figur zeigt den Gabelkopf 14 einzeln in einer weiteren Perspektive und die 6 zeigt die Welle 13 einzeln in einer weiteren Perspektive.
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Der erfindungsgemäße Gabelkopf 14 umfasst einen Fuß 36 und zwei Stege 31. Die Stege 31 sind mit dem Fuß 36 verbunden. In der gezeigten Ausgestaltung sind die Stege 31 und der Fuß stoffschlüssig miteinander verbunden. Der Gabelkopf 14 ist insbesondere einstückig ausgestaltet. Der Fuß 36 ist dabei im Wesentlichen quer zu einer Längsachse 35 und die Stege 31 sind im Wesentlichen längs zu der Längsachse 35 angeordnet. Die Stege 31 sind sich gegenüberliegend angeordnet.
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Der Fuß 36 weist längs der Längsachse 35 verlaufend erfindungsgemäß eine Längsöffnung 17 auf. Die Längsöffnung 17 verfügt über eine Querschnittskontur 37. Die Längsöffnung 17 ist erfindungsgemäß ausgebildet, die Welle 13 in einer einzigen Drehposition um die Längsachse 35 aufzunehmen. Die Drehposition bezieht sich auf die Ausrichtung der Welle 13 auf der Längsachse 35 als Rotationsachse. Die Welle 13 kann nur in einer einzigen Ausrichtung in die Längsöffnung 17 geschoben werden.
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Die Stege 31 des Gabelkopfs 14 verfügen insbesondere jeweils über ein Zapfenloch 30. Die Zapfenlöcher 30 der beiden Stege 31 liegen bevorzugt auf einer Querachse 34. Die Zapfenlöscher 30 dienen der Aufnahme eines Zapfens, insbesondere eines Zapfenkreuzes, mittels dessen der Gabelkopf 14 mit dem Gegengabelkopf 18 zum Gelenklager 12 gefügt ist. Das Zapfenkreuz ist dabei drehbar im Gabelkopf 14 und senkrecht dazu drehbar im Gegengabelkopf 18 gelagert. Alternativ zu den in der 3 als Durchgangslöcher abgebildeten Zapfenlöchern 30 sind auch andere Aufnahmemöglichkeiten für die Koppelung mit dem Gegengabelkopf 18 denkbar, beispielsweise Sacklöcher oder auch Ausformungen.
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Der Gabelkopf 14 kann im Fuß 36 einen im Wesentlichen parallel zur Längsachse 35 verlaufenden Klemmspalt 32 aufweisen. Durch den Klemmspalt 32 ist die Querschnittskontur 37 offen. Mit dem Klemmspalt 32 lässt sich die Längsöffnung 17 weiten oder verengen. Quer zu dem Spalt 32, entlang einer Klemmachse 33 kann im Fuß des Gabelkopfs 14 ein Klemmloch 28 aufweisen. In Funktionseinheit mit dem Klemmspalt 32 kann mit geeigneten Klemmmitteln, beispielsweise mit einem Bolzen und einer Mutter, eine Verengung des Längsspalts 17 herbeigeführt werden. Mit dieser Verengung kann die Befestigung an der Welle 13 bewirkt und in Längsrichtung längs zur Längsachse 35 zumindest ein Reibschluss zwischen dem Gabelkopf 14 und der Welle 13 erzeugt werden. Zusätzlich kann durch die Anordnung des Klemmloches 28 quer durch zumindest einen Bereich der Längsöffnung 17 mit den Klemmmitteln ein Formschluss zwischen dem Gabelkopf 14 und der Welle 13 in Längsrichtung erzeugt werden. Die Welle 13 kann dazu eine entsprechende Bolzenaussparung 29 aufweisen.
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Die Querschnittskontur 37 der Längsöffnung 17 ist beispielhaft in der 5 näher gezeigt. Die Querschnittskontur 37 verläuft in der gezeigten Ausgestaltung entlang zweier Öffnungskreise, einem inneren Öffnungskreis 23 und einem äußeren Öffnungskreis 27. Die Querschnittskontur 37 weist bevorzugt zumindest eine Innenschräge 22 auf, die geometrisch eine Sekante des inneren Öffnungskreises 23 darstellt. In der gezeigten Ausgestaltung umfasst die Querschnittskontur 37 zwei sich gegenüberliegend angeordnete Innenschrägen 22. Die zwei Innenschrägen 22 bilden eine V-Form. Eine Innenschräge 22 erstreckt sich etwa über ein Viertel des Umfangs des Inneren Öffnungskreises 23. Die zumindest eine Innenschräge 22 liegt bevorzugt auf der Seite des Klemmspalts 32 der Querschnittskontur 37. Als Seite des Klemmspalts 32 soll hier die Hälfte des inneren Öffnungskreises 23 bezeichnet sein, die an den Klemmspalt 32 grenzt.
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Die gezeigte Querschnittskontur 37 verfügt zudem über eine Innenverzahnung 21. Die Innenverzahnung 21 erstreckt sich etwa über die Hälfte des Umfangs der Öffnungskreise 23, 27. Die Innenverzahnung 21 ist dabei bevorzugt an der vom Klemmspalt 32 abgewandten Seite des inneren Öffnungskreises 23 beziehungsweise des äußeren Öffnungskreises 27 angeordnet. Ein Zahn der Innenverzahnung 21 erstreckt sich vom inneren Öffnungskreis 23 bis zum äußeren Öffnungskreis 27.
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Die erfindungsgemäße Welle 13 weist eine Außenkontur 38 auf, die korrespondierend zu der Querschnittskontur 37 der Längsöffnung 17 des Gabelkopfs 14 ausgebildet ist. Die Außenkontur 38 der Welle 13 ist in der Weise ausgebildet, die Welle 13 in einer einzigen Drehposition in die Längsöffnung 17 des Gabelkopfs 14 einzuführen.
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Die Außenkontur 38 der Welle 13 ist beispielhaft in der 7 näher gezeigt. Die Außenkontur 38 verläuft in der gezeigten Ausgestaltung entlang zweier Wellenkreise, einem inneren Wellenkreis 39 und einem äußeren Wellenkreis 40. Die Außenkontur 38 weist entsprechend der Querschnittskontur 27 der Längsöffnung 17 bevorzugt zumindest eine Außenschräge 26 auf, die geometrisch eine Sekante des inneren Wellenkreises 39 darstellt. In der gezeigten Ausgestaltung umfasst die Außenkontur 38 zwei sich gegenüberliegend angeordnete Außenschrägen 26. Eine Außenschräge 26 erstreckt sich etwa über ein Viertel des Umfangs des Inneren Wellenkreises 39.
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Die gezeigte Außenkontur 38 verfügt zudem über eine Außenverzahnung 24. Die Außenverzahnung 24 erstreckt sich etwa über die Hälfte des Umfangs der Wellenkreise 39, 40. Ein Zahn der Außenverzahnung 24 erstreckt sich hier vom inneren Wellenkreis 39 bis zum äußeren Wellenkreis 40.
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Der Durchmesser des inneren Wellenkreises 39 ist insbesondere größer als der Durchmesser des inneren Öffnungskreises 23. Zur besseren Einführbarkeit der Welle 13 in die Längsöffnung 17 verfügt die Welle 13 an ihrem Ende über eine Verjüngung 25. Damit weist die Welle 13 an ihrem Ende einen Durchmesser auf, der kleiner ist, als der innere Öffnungsdurchmesser 23.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Lenkung
- 12
- Gelenklager
- 13
- Welle
- 14
- Gabelkopf
- 15
- Lenkrad
- 16
- Lenksäule
- 17
- Längsöffnung
- 18
- Gegengabelkopf
- 19
- Anschlusswelle
- 20
- Lenkgetriebe
- 21
- Innenverzahnung
- 22
- Innenschräge
- 23
- Innerer Öffnungskreis
- 24
- Außenverzahnung
- 25
- Verjüngung
- 26
- Außenschräge
- 27
- Äußerer Öffnungskreis
- 28
- Klemmloch
- 29
- Bolzenaussparung
- 30
- Zapfenloch
- 31
- Steg
- 32
- Klemmspalt
- 33
- Klemmachse
- 34
- Querachse
- 35
- Längsachse
- 36
- Fuß
- 37
- Querschnittskontur
- 38
- Außenkontur
- 39
- Innerer Wellenkreis
- 40
- Äußerer Wellenkreis
