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Die
Erfindung betrifft die Verwendung einer Einrichtung, die einen ersten
und einen zweiten Gegenstand aufweist, wobei der erste Gegenstand
einen Zapfen hat, dessen freier Endbereich in ein Loch des zweiten
Gegenstands ragt, und wobei die Einrichtung eine axiale Relativbewegung
des Zapfens in dem Loch hemmt, wobei in der Lochwand eine Nut vorgesehen
ist, die sich entlang einer Querebene in bezug auf die Längsachse
des Lochs erstreckt und in der von dem Loch wegführenden Richtung verjüngt ist,
wobei in die Nut ein Stopper eingesetzt ist mit einem ersten Bereich,
der in die Nut ragt, und mit einem zweiten Bereich, der von der
Nut weg und in das Loch ragt, und wobei der erste Gegenstand ferner
ein Element aufweist, das in Axialrichtung zu dem Endbereich hin
angezogen werden kann, und wobei der Zapfen und das Element nahe
der Lochwand einander gegenüberliegende
Randbereiche haben, die so angeordnet sind, daß sie an dem Stopper anliegen und
durch Zusammenziehen des Elements und des Zapfens den zweiten Bereich
des Stoppers fest zwischen einander einspannen, wobei mindestens
einer der Randbereiche derart abgeschrägt ist, daß er sich von dem gegenüberliegenden
Randbereich weg und zu der Lochwand hin erstreckt, wenn der Zapfen
und das Element in dem Loch angeordnet sind.
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Die
US-A-4 225 263 zeigt eine Einrichtung zum Zusammenhalten von zwei
Gegenständen,
wobei ein erster Gegenstand einen Zapfen aufweist, der in ein Loch
in dem zweiten Gegenstand ragt, und eine Nut in der Wand des Lochs
ein Stoppelement aufnimmt. Die Nut verjüngt sich, und das Stoppelement
ist zwischen Randbereichen des Zapfens und eines Elements eingespannt,
wobei mindestens einer der Randbereiche abgeschrägt ist.
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Eine ähnliche
Einrichtung ist in der US-A-3 374 015 gezeigt.
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Aus
dem Stand der Technik sind Universalgelenke mit zwei miteinander
zusammenwirkenden Gelenkelementen bekannt, wobei das eine Gelenkelement
einen Zapfen aufweist, der sich in eine zylindrische Bohrung eines
ersten, konvex kugelförmigen Lagerelements
bzw. einer Lagerschale erstreckt.
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Das
zweite Gelenkelement weist ein zweites, konkav kugelförmiges Lagerelement
bzw. eine Lagerschale auf, die an der Außenseite der ersten Lagerschale
angeordnet ist und daran gleiten kann. Die erste Lagerschale ist
dabei an dem Zapfen über
zwei Federringe axial befestigt, von denen jeder in seiner Nut in
dem Zapfen angeordnet ist.
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Infolge
der großen
Toleranzen, die dadurch erforderlich sind, daß zwei Federringe angebracht sind,
erhält
man bei diesem Universalgelenk ein axiales Spiel zwischen der ersten
Lagerschale und dem Zapfen und somit Stöße zwischen diesen Komponenten,
so daß infolge
des unvermeidbaren Verschleißes
das Spiel größer wird.
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Außerdem kann
sich diese Lagerschale auf dem Zapfen drehen, was normalerweise
unbeabsichtigt ist, da zwischen diesen Teilen keine Gleitoberfläche vorgesehen
ist. Dadurch kann an Zylinderbereichen dieser Teile auch ein radialer
Verschleiß auftreten.
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Ferner
ist es aus dem Stand der Technik bekannt, daß ein Radachsengehäuse für ein Fahrzeug in
einem Fahrwerk des Fahrzeugs mittels eines ähnlichen Universalgelenks seitlich
befestigt werden kann, wobei ein erstes Gelenkelement des Universalgelenks
mit einem Bereich des Achsgehäuses
zwischen dem Rad und dem Fahrzeug sicher verbunden ist und einen
Zapfen und eine konvex kugelförmige Hülse aufweist,
in die der Zapfen eintritt.
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Das
zweite Gelenkelement des Universalgelenks ist mit dem einen Endbereich
von zwei Armen verbunden, von denen jeder sich im wesentlichen horizontal
und in seiner eigenen Richtung relativ zu der Längsrichtung des Fahrwerks geneigt
erstreckt und deren zweite Endbereiche mit jeweiligen Fahrwerkslängsträgern des
Fahrzeugs verbunden sind.
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Um
ein Spiel zwischen dem Zapfen und der Hülse zu vermeiden, haben der
Zapfen und die Hülse konische
Oberflächen
und Zugelemente, die komplementär
zueinander ausgebildet sind, so daß der Zapfen und die Hülse axial
zusammengedrückt
gehalten werden. Zapfen und Hülsen,
die auf diese Weise ausgebildet sind, sind jedoch teuer, und sie
sind im Handel nicht als standardisierte Erzeugnisse zu erhalten.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Einrichtung von der eingangs
angegebenen Art, die für
den oben angegebenen Zweck verwendbar ist, jedoch die vorgenannten
Nachteile nicht aufweist.
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Die
Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die
Zeichnung erläutert, die
schematisch Ausführungsformen
einer Einrichtung zeigt, die gemäß der Erfindung
entsprechend der Definition in Anspruch 1 verwendet wird.
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1 ist ein Längsschnitt
durch einen Zapfen und eine Hülse
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Einrichtung der Erfindung in ihrer allgemeinsten Form;
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2 ist ein vergrößerter Schnitt
durch einen Bereich, der demjenigen entspricht, der in
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1 durch einen Strichlinienkreis
definiert ist, wobei jedoch eine zweite Ausführngsform der Einrichtung gemäß der Erfindung
gezeigt ist;
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3 ist ein Längsschnitt,
der dem in 2 gezeigten ähnlich ist,
jedoch eine dritte Ausführungsform
der Einrichtung gemäß der Erfindung
zeigt;
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4 ist eine Perspektivansicht
eines Bereichs eines Fahrwerks eines Fahrzeugs mit einem Universalgelenk
zum seitlichen Befestigen einer Radachse;
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5 ist ein Längsschnitt
durch ein in 4 gezeigtes
Universalgelenk.
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Wie 1 zeigt, ist ein Zapfen 2 in
eine Bohrung 4 einer Hülse 6 von
einem Ende der Bohrung 4 her eingesetzt. In eine Nut 8 in
der Bohrung 4 ist ein Stopper 10 eingesetzt, der
in Form einer kurzen Stange mit Rechteckquerschnitt und geringfügig gekrümmt ausgebildet
sein kann. Ein erster Seitenbereich 12 des Stoppers 10 ragt
in die Nut 8 hinein, so daß zwischen der Nut 8 und
dem Stopper beispielsweise eine sehr gute Passung oder eine enge
Passung vorhanden sein kann mit dem Ergebnis, daß zwischen beiden kein Spiel
vorhanden ist. In dem Zapfen 2 ist ein zentrales Loch 14 vorgesehen,
das mit Gewindegängen
versehen ist.
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In
die Bohrung 4 ist von ihrem zweiten Ende her ein Spannelement 20 eingesetzt,
das in Form einer Platte mit einer Kontur ist, die bei Betrachtung
in der Längsrichtung
der Bohrung beispielsweise der Kontur des Zapfens 2 entspricht.
Durch einen zentralen Bereich des Spannelements 20 hindurch
ist eine Bohrung 22 vorgesehen.
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An
gegenüberliegenden
Randbereichen des Spannelements 20 bzw. des Zapfens 2 ist
jeweils eine Ausnehmung 24, 26 vorgesehen, die
gemeinsam teilweise mit einem zweiten Seitenbereich 16 des
Stoppers 10 in Eingriff sind, und zwar mit dem Bereich,
der aus der Nut 8 vorsteht und in die Bohrung 4 ragt.
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Zwischen
dem Spannelement 20 und dem Zapfen 2 besteht ein
geringes Spiel A, wenn der Zapfen 2 und das Spannelement 20 an
dem Stopper 10 anliegen und sein zweiter Bereich 16 in
den Ausnehmungen 24 und 26 aufgenommen ist.
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Durch
die Bohrung 22 des Spannelements ist ein Gewindebolzen 28 eingeführt, der
in das Loch 14 des Zapfens 2 geschraubt und derart
angezogen ist, daß das
Spannelement 20 kräftig
zu dem Zapfen 2 hin gezogen wird, und zwar auf solche Weise,
daß der
Stopper 10 zwischen ihnen sicher festgelegt ist.
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Bei
der Anbringung des Zapfens 2 in der Hülse 6 wird der Stopper 10 zuerst
in der Nut 8 angeordnet. Dann wird der Zapfen 2 in
das Loch 4 von einem Ende davon eingesetzt, und der zweite
Bereich 16 des Stoppers 10, der in das Loch 4 ragt,
gelangt in Anlage an dem Zapfen 2 in seiner Ausnehmung 26. Das
Spannelement 20 wird dann in das Loch 4 von dem
zweiten Ende her und auf solche Weise eingesetzt, daß der zweite
Bereich 16 des Stoppers in Anlage an dem Spannelement 20 in
seiner Ausnehmung 24 gelangt.
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Danach
wird der Gewindebolzen 28 durch die Bohrung 22 des
Spannelements 20 eingeführt und
in das Loch 14 des Zapfens 2 geschraubt und angezogen,
und dadurch gelangen das Spannelement 20 und der Zapfen 2 in
Druckanlage an dem Stopper 10. Eine axiale Befestigung
des Zapfens 2 in der Hülse 6 wird
dadurch ohne Spiel erreicht. Eine Relativdrehung des Zapfens und
der Hülse
kann dabei verhindert werden, weil der Stopper an den Endbereichen
der Nut und der Ausnehmungen in Anlage gelangt.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform
eines Stoppers 30, wobei dieser ebenfalls in Form eines
kurzen Stabs ausgebildet ist. In diesem Fall verläuft jedoch
die Nut 32 sich verjüngend
in die Hülse 6,
und der erste Bereich 34 des Stabquerschnitts ist auf eine
entsprechende, komplementär
sich verjüngende
Weise ausgebildet. Ferner sind Ausnehmungen 36, 38 des
Zapfens 40 und des Spannelements 42 als Abschrägungen vorgesehen,
die aufeinander zu und zu dem zentralen Bereich des Zapfens und des
Spannelements hinverlaufen.
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Der
zweite Seitenbereich 44 des Stoppers 30 ist auf
solche Weise ausgebildet, daß Oberflächenbereiche
davon in flacher Anlage an den jeweiligen Abschrägungen 36, 38 verbleiben.
In diesem Fall ist ferner ebenfalls ein Gewindebolzen vorgesehen,
um das Spannelement und den Zapfen aufeinander zu zuziehen.
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Bei
dieser zweiten Ausführungsform
der Einrichtung gemäß der Erfindung
wird der Stopper radial nach außen,
d. h. in die Nut 32, geschoben, wenn das Spannelement 42 kräftig zu
dem Zapfen 40 hin gedrückt
wird. Dadurch wird der Zapfen 40 relativ zu der Hülse axial
sehr gut befestigt, ohne daß es
dabei notwendig ist, die Nut 32 und den Stopper 34 so
vorzubereiten, daß eine
gute relative Passung erhalten wird. Ferner wird dabei eine Relativdrehung
der Hülse
an dem Zapfen verhindert, und es besteht kein Spiel.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform
der Einrichtung gemäß der Erfindung,
wobei ein Stopper 50 mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen
ist. In der Hülse 52 ist
eine Nut 54 mit einem Querschnitt vorgesehen, der ungefähr einem
Halbkreis entspricht, und in einem Zapfen 56 und einem
Spannelement 58 sind Ausnehmungen 60 bzw. 62 gebildet, deren
gegenüberliegende
Oberflächen
im Querschnitt die Form von Kreisbögen haben. Der Durchmesser
des Kreises für
den Nutquerschnitt kann geringfügig
größer als
der Durchmesser des Stoppers 50 sein.
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Es
versteht sich, daß Merkmale
der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
miteinander kombinierbar sind und daß die Nuten und die Stopper ebenfalls
anders ausgebildet sein können,
ohne vom Konzept der Erfindung abzuweichen. Wenn ein Stopper 50 verwendet
wird, der entsprechend der dritten Ausführungsform der Erfindung einen
Kreisquerschnitt hat, kann beispielsweise eine Nut mit schrägen Oberflächen ähnlich der
Nut 32 bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen
sein anstelle einer Nut 54 mit Halbkreisquerschnitt.
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Es
wird zwar vorstehend gesagt, daß die
Nut in der Hülse
kurz ist und der Stopper die Form eines entsprechenden kurzen Stabs
hat, es versteht sich aber, daß die
Nut länger
sein und beispielsweise umfangsmäßig verlaufen
kann und sich in einer Ebene erstreckt, die zu der Längsachse
der Bohrung 4 in der Hülse 6 senkrecht
ist. Der Stopper kann dementsprechend lang und möglicherweise als Ring ausgebildet sein,
der in Axialrichtung geteilt ist, d. h. parallel zu einer Achse,
die zu der Ebene, in der sich der Ring erstreckt, senkrecht ist.
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Um
im letztgenannten Fall den Ring in die Nut einführen zu können, darf der Ring nicht so
lang sein, daß seine
Enden in gegenseitige Anlage aneinander gelangen, wenn er in die
Nut 8, 32, 54 eingesetzt ist. Wenn der
ringförmige
Stopper zwischen dem Zapfen und dem Spannelement verläuft, wird
er aufgeweitet und in der Nut radial nach außen gedrückt.
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4 ist eine Perspektivansicht
eines Bereichs eines Fahrwerks eines Fahrzeugs. Zwei U-Träger 70, 72 des
Fahrwerks verlaufen parallel zueinander in der Fahrzeuglängsrichtung.
Zwei Arme 74, 76 sind jeweils an einem Endbereich
mit einem Träger 70, 72 gekoppelt.
Die Arme verlaufen relativ zu den Trägern schräg, und ihr zweiter Endbereich
ist mit einem Gelenkelement eines Universalelements 80 fest
verbunden. Das zweite Gelenkelement des Universalgelenks ist mit
einem zentralen Bereich eines Radachsengehäuses 82, das Räder 84 haltert, sicher
verbunden.
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Die
Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, ist speziell für den Gebrauch
mit einem solchen Universalgelenk ausgebildet, und eine Ausführungsform
desselben ist in 5 gezeigt.
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Wie 5 zeigt, ist ein Zapfen 90 in
einem Stück
mit einem Flansch 92 geformt, über den der Zapfen 90 sicher
mit dem Radachsengehäuse 82, das
in 4 gezeigt ist, verbunden
werden kann, und zwar beispielsweise mit Bolzen (nicht gezeigt), die
durch Löcher 100 eingeführt werden
können.
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Der
Zapfen 90 ist in eine Bohrung 98 einer hülsenförmigen inneren
Lagerschale 94 eingesetzt, die eine äußere Oberfläche 96 hat, die als
Bereich einer Oberfläche
einer Kugel ausgebildet ist. In der Bohrung 98 ist eine
Umfangsnut vorgesehen, die ungefähr
Halbkreisquerschnitt hat und in die ein Drahtring eingesetzt ist,
dessen Drahtquerschnitt ungefähr
entsprechend kreisförmig
ist.
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Ein
Spannelement 102 wird mittels eines Bolzens 104 dagegen
gespannt oder gepreßt,
der in ein Loch in dem Zapfen 90 geschraubt ist. Der Drahtring
wird somit zwischen dem Zapfen und dem Spannelement eingespannt
und dadurch relativ zu der Bohrung 98 radial nach außen und
in die Nut gedruckt, so daß eine
Axialbewegung der Lagerschale 94 relativ zu dem Zapfen 90 sowie
eine Relativdrehung dieser Teile verhindert wird.
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Radial
außerhalb
der Lagerschale 94 ist eine äußere Lagerschale 106 vorgesehen,
die relativ dazu komplementär
ausgebildet und in einem zugehörigen Gehäuse 108 axial
befestigt ist, das wiederum mit den zweiten Endbereichen der Arme 74, 76 verbunden
ist.
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Bei
diesem Universalgelenk brauchen daher keine Schultern, Ringe oder
dergleichen, an denen das Gehäuse 108 anliegen
kann, wenn es relativ zu dem Zapfen 90 gekippt wird, an
dem Zapfen vorgesehen zu sein, und dementsprechend kann der maximale
Kippwinkel des Gehäuses
groß sein.
Außerdem kann
der Übergangsbereich
zwischen dem zylindrischen Zapfenbereich und dem Flansch 92 ohne
Kerben bildende Bereiche sein, so daß Zugspannungskonzentrationen
vermieden werden, die leicht zu Rissen in dem Zapfen führen könnten. Da
die Einrichtung die Verwendung einer inneren Lagerschale mit einer
zylindrischen Bohrung ermöglicht,
können
billige standardisierte Universalgelenke, die handelsüblich sind,
verwendet werden.