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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Axialspiels eines in einem Lager gelagerten Zapfens und eine Vorrichtung umfassend ein Lager und einen in dem Lager gelagerten Zapfen.
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In den unterschiedlichsten Bereichen der Technik müssen Bewegungen verschiedener Bauteile oder Maschinenelemente relativ zueinander geführt und kontrolliert werden. Typische Beispiele sind die lineare Bewegung eines in einem Zylinder gelagerten Kolbens oder die Drehbewegung eines in einem Drehlager gelagerten Zapfens oder einer in einem Drehlager gelagerten Welle. Bauteile oder Maschinenelemente können in Bezug auf ihre geometrischen Abmessungen jedoch nur mit endlicher Genauigkeit gefertigt werden. Außerdem sind diese Abmessungen im Betrieb infolge von thermischen Schwankungen oder infolge von mechanischer Beanspruchung oft Veränderungen unterworfen.
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Um solchen Schwankungen und Veränderungen Rechnung zu tragen, werden die geometrischen Abmessungen der führenden Elemente und/oder der zu führenden Elemente daher typischerweise derart gewählt, dass diese Elemente auch in Bezug auf solche Freiheitsgrade der Bewegung, die durch die Führung gehemmt werden sollen, relativ zueinander eingeschränkt beweglich sind. Beispielsweise werden die geometrischen Abmessungen eines Drehlagers und eines in dem Drehlager drehbar gelagerten Zapfens gewöhnlich derart gewählt, dass der Zapfen auch entlang der Drehachse eingeschränkt beweglich ist. Eine Strecke, um die der in dem Lager gelagerte Zapfen entlang der Drehachse relativ zum Drehlager maximal verschiebbar ist, wird auch Axialspiel genannt.
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Oft ist es vorteilhaft oder sogar erforderlich, ein solches Spiel mit einer vorgegebenen Genauigkeit einstellen zu können. Bisher erfolgt dies dadurch, dass die geometrischen Abmessungen der entsprechenden Bauteile oder Elemente mit der gewünschten Genauigkeit gefertigt werden. So wird in der Druckschrift
DE 10 2006 021 185 A1 eine Verschlussklappe für einen Abgasturbolader beschrieben, bei der die Lagerung und Zentrierung eines Verschlussdeckels relativ zu einem Betätigungsarm verbessert ist. Dazu weist der Verschlussdeckel einen erhabenen Bereich auf, der in eine komplementäre Nut des Betätigungsarmes eingreift. Mit erhöhten Anforderungen an die gewünschte Genauigkeit gehen jedoch typischerweise steigende Fertigungskosten einher.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einstellen eines Axialspiels eines in einem Lager gelagerten Zapfens zu entwickeln, welches zum einen die möglichst genaue Einstellung des Axialspiels gewährleistet und welches zum anderen möglichst einfach und kostengünstig durchführbar ist. Außerdem soll eine Vorrichtung mit einem Lager und einem in dem lager gelagerten Zapfen vorgeschlagen werden, bei der ein Axialspiel des Zapfens mit möglichst Präzision gegeben ist und die möglichst kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und durch eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Spezielle Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Vorgeschlagen wird also ein Verfahren zum Einstellen eines Axialspiels eines in einem Lager gelagerten Zapfens entlang einer Lagerachse des Lagers, wobei die Lagerachse eine z-Richtung definiert und die positive z-Richtung von einem ersten Lagerende des Lagers zu einem zweiten Lagerende des Lagers weist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Einsetzen des Zapfens in das Lager;
- – Bewegen des Zapfens relativ zum Lager in der positiven z-Richtung bis zu einem Formschluss in der positiven z-Richtung zwischen dem Zapfen und dem Lager;
- – Anordnen eines das einzustellende Axialspiel definierenden Abstandhalters am zweiten Lagerende;
- – Aufsetzen einer Buchse auf einen am zweiten Lagerende in der positiven z-Richtung aus dem Lager hinausragenden Abschnitt des Zapfens;
- – Herstellen einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Buchse und dem Zapfen durch wenigstens teilweises Verformen der Buchse derart, dass der Abstandhalter entlang der z-Richtung zwischen der mit dem Zapfen verbundenen Buchse und dem zweiten Lagerende angeordnet ist und mit der Buchse und mit dem zweiten Lagerende in Kontakt ist; sowie
- – Entfernen des Abstandhalters.
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Dabei soll betont werden, dass die genannten Verfahrensschritte auch in einer anderen als der vorstehend genannten Reihenfolge durchgeführt werden können.
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Das hier vorgeschlagene Verfahren unterscheidet sich von bekannten Verfahren vor allem dadurch, dass die Einstellung des Axialspiels erst bei der Montage erfolgt. Gegebenenfalls vorliegende Ungenauigkeiten in den Abmessungen des Lagers oder des Zapfens können durch das vorgeschlagene formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbinden der Buchse mit dem Zapfen besonders einfach und effektiv ausgeglichen werden. Das einzustellende Axialspiel ist dabei durch eine Dicke des Abstandhalters entlang der z-Richtung gegeben. Diese kann auf einfache und kostengünstige Weise mit großer Genauigkeit eingestellt werden. Beispielsweise ist das Axialspiel so ohne Schwierigkeiten mit einer Genauigkeit von weniger als 0.2 mm oder von weniger als 0.1 mm einstellbar.
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Der Zapfen hat typischerweise eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Form. Das Lager ist normalerweise in ein Bauteil integriert und hat gewöhnlich eine zur Form des Zapfens komplementäre Form. Üblicherweise hat also auch das Lager eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Form, wobei die Lagerachse dann durch eine Zylinderachse gegeben ist. In zur z-Achse senkrecht stehenden lateralen Richtungen besteht dann ein Formschluss zwischen Lager und Zapfen.
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Der Formschluss in der positiven z-Richtung zwischen dem Zapfen und dem Lager hemmt die Bewegung des Zapfens relativ zum Lager in der positiven z-Richtung. Er kann durch entsprechende Ausstülpungen oder Vorsprünge des Zapfens und gegebenenfalls durch zu diesen Ausstülpungen oder Vorsprüngen komplementäre Ausnehmungen des Lagers realisiert sein, die typischerweise senkrecht zur z-Richtung von dem Zapfen abstehen. Er kann auch dadurch realisiert sein, dass der Zapfen in einem am ersten Lagerende in der negativen z-Richtung aus dem Lager hinausragenden Abschnitt senkrecht zur z-Richtung einen Querschnitt aufweist, der größer ist als ein entsprechender Querschnitt des Lagers. Der Formschluss in der positiven z-Richtung kann ebenso durch ein mit dem Zapfen formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbundenes Element realisiert sein.
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Die Buchse kann wenigstens bereichsweise als Ring oder als Hohlzylinder ausgebildet sein, dessen Form wenigstens bereichsweise komplementär zum Abschnitt des Zapfens ist, der am zweiten Lagerende aus dem Lager hinausragt. Damit ist die Buchse auf den genannten Abschnitt des Zapfens in der negativen z-Richtung aufschiebbar. Üblicherweise ist die Buchse vollständig oder wenigstens teilweise aus Metall gebildet. Durch das Verbinden der Buchse mit dem Zapfen wird bevorzugt ein Formschluss zwischen der Buchse und dem Zapfen in der positiven und in der negativen z-Richtung bewirkt. Natürlich ist es auch denkbar, z. B. durch Einwirkung von Wärme einen Stoffschluss zwischen der Buchse und dem Zapfen herzustellen.
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Bevor der Abstandhalter entfernt wird, ist der Abstandhalter typischerweise in der negativen z-Richtung mit dem zweiten Lagerende und in der positiven z-Richtung mit der Buchse in Kontakt, so dass der Abstand zwischen der Buchse und dem zweiten Lagerende entlang der z-Achse gerade durch die Dicke des Abstandhalters gegeben ist. Bevorzugt weist der Abstandhalter wenigstens in dem Bereich, in dem er während der Montage am zweiten Lagerende angeordnet und mit der Buchse und mit dem zweiten Lagerende in Kontakt gebracht wird, eine gleichmäßige Dicke auf. Nach Entfernen des Abstandhalters ist der Zapfen in der negativen z-Richtung normalerweise bis zu einem Formschluss zwischen der mit dem Zapfen verbundenen Buchse und dem zweiten Lagerende bewegbar.
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Bei einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens wird durch das Verformen der Buchse wenigstens eine Ausstülpung in der Buchse geformt, die jeweils in eine zur Ausstülpung komplementäre Ausnehmung in einer Oberfläche des Zapfens eingreift. So kann der Formschluss und/oder der Kraftschluss zwischen Buchse und Zapfen in besonders einfacher Weise hergestellt werden. Eine Kraft zum Verformen der Buchse greift dabei typischerweise senkrecht zur z-Achse an der Buchse an. Die Buchse wird also normalerweise in wenigstens einer lateralen Richtung senkrecht zur z-Achse verformt. Die Ausstülpung der Buchse und die dazu komplementäre Ausnehmung des Zapfens sind bevorzugt an einander zugewandten Oberflächen der Buchse und des Zapfens angeordnet oder ausgebildet. Typischerweise sind diese Oberflächen jeweils parallel zur z-Achse ausgerichtet. Die Ausnehmung kann z. B. als Ringnut ausgebildet sein, die in einer Ebene senkrecht zur z-Achse an oder in der Oberfläche des Zapfens verläuft. Die Ausstülpung kann dann gleichzeitig als von der Buchse radial nach innen auf den Zapfen weisende ringförmige Ausstülpung ausgebildet sein. Es können aber auch verschiedene, untereinander nicht verbundene Ausnehmungen in oder an der Oberfläche des Zapfens vorgesehen sein. Beim Verformen der Buchse kann auf die Buchse gleichzeitig eine weitere Kraft in der negativen z-Richtung ausgeübt werden. So wird sichergestellt, dass die Buchse nach der Herstellung der Verbindung zwischen der Buchse und dem Zapfen an dem Abstandhalter anliegt und mit diesem in Kontakt ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Buchse in einem Abstand von den axialen Enden der Buchse verformt, entlang der z-Achse also in einem „Inneren“ der Buchse und nicht an deren Enden. Damit ist das Verfahren unempfindlich gegenüber einer Tiefe der Ausnehmung in der Oberfläche des Zapfens. Es steht immer genügend Material zur Verführung, um vollständig in die Ausnehmung einzugreifen und eine stabile Verbindung zwischen der Buchse und dem Zapfen zu gewährleisten. Der Abstand von den axialen Enden der Buchse kann z. B. jeweils wenigstens zehn Prozent oder wenigstens 20 Prozent einer Länge der Buchse entlang der z-Achse betragen. Z. B. kann der Abstand größer sein als 2 mm, größer als 5 mm oder größer als 1 cm, abhängig von der Länge der Buchse.
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Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Buchse in einer Verformungsrichtung jeweils um weniger als ein Dreifaches, vorzugsweise jeweils um weniger als ein Doppeltes einer Wandstärke der Buchse verformt. Ebenso kann die Buchse in der Verformungsrichtung jeweils um wenigstens ein 0.5-faches, vorzugsweise jeweils um wenigstens ein 1-faches der Wandstärke der Buchse verformt werden. Die Verformungsrichtung ist dabei die Richtung, entlang derer die Kraft zum Verformen der Buchse an der Buchse angreift. Normalerweise ist dies senkrecht zur z-Achse. Eine Verformung in den genannten Grenzen ist geeignet, eine hinreichend stabile Verbindung zwischen der Buchse und dem Zapfen herzustellen und kann gewöhnlich unter Anwendung relativ geringer Kräfte erzielt werden, die mit einem entsprechenden Werkzeug z. B. auch manuell aufgebracht werden können. Eine Wandstärke der Buchse beträgt im Bereich der Verformung typischerweise weniger als 5 mm, weniger als 3 mm oder weniger als 1 mm. Eine Tiefe der Ausnehmung in der Oberfläche des Zapfens kann wenigstens 2 Prozent, wenigstens 5 Prozent oder wenigstens 10 Prozent eines Radius des Zapfens in einer Ebene senkrecht zur z-Achse betragen. Beispielsweise beträgt die Tiefe wenigstens 0.5 mm, wenigstens 1 mm oder wenigstens 2 mm.
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Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Verformen der Buchse mittels eines Crimpwerkzeugs oder mittels eines Rollierwerkzeugs vorgenommen. Dies kann sowohl manuell als auch maschinell erfolgen. Das Crimpwerkzeug kann z. B. eine Crimpzange sein.
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Vorgeschlagen wird ferner eine Vorrichtung, umfassend:
- – ein Lager mit einer Lagerachse, die eine z-Richtung definiert, wobei die positive z-Richtung von einem ersten Lagerende zu einem zweiten Lagerende weist,
- – einen Zapfen, der im Lager gelagert ist und der relativ zum Lager entlang der z-Achse innerhalb eines Axialspiels frei bewegbar ist, und
- – eine Buchse, die einen am zweiten Lagerende aus dem Lager hinausragenden Abschnitt des Zapfens wenigstens teilweise umschließt und die mit dem Zapfen formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist,
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wobei
- – die Verbindung zwischen der Buchse und dem Zapfen durch wenigstens eine Verformung der Buchse realisiert ist, wobei die Verformung in eine zur Verformung komplementäre Ausnehmung in einer Oberfläche des Zapfens eingreift, und
- – das Axialspiel des Zapfens relativ zum Lager in der negativen z-Richtung durch einen Formschluss in der negativen z-Richtung zwischen der Buchse und dem zweiten Lagerende begrenzt ist.
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Es handelt sich also vorzugsweise um eine Vorrichtung, die mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren herstellbar ist, also auf besonders einfache und kostengünstige Weise. Das Axialspiel kann bei dieser Vorrichtung mit besonders großer Genauigkeit gegeben sein.
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Bei einer speziellen Ausführungsform beträgt das Axialspiel des Zapfens relativ zum Lager weniger als 2 mm oder weniger als 1 mm. Beispielsweise kann das Axialspiel weniger als 2 Prozent oder weniger als 1 Prozent einer axialen Länge des Zapfens oder einer axialen Länge des Lagers betragen. Dadurch kann z. B. Verformungen infolge thermischer Schwankungen im Betrieb der Vorrichtung Rechnung getragen werden.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lager um ein Drehlager, bei dem der Zapfen bezüglich der Lagerachse drehbar im Lager gelagert ist. Das Lager kann als Gleitlager oder als Wälzlager ausgebildet sein. Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Lager um eine Bohrung oder ein Durchgangsloch in einem Bauteil zum Aufnehmen des Zapfens. Bevorzugt ist das Bauteil, in dem das Lager angeordnet ist, oder das Lager selbst am ersten und/oder am zweiten Lagerende eben ausgebildet. Das erste und/oder das zweite Lagerende ist dabei vorzugsweise senkrecht zur z-Richtung ausgerichtet.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Ausnehmung in der Oberfläche des Zapfens von dem am zweiten Lagerende aus dem Lager hinausragenden Ende des Zapfens in der z-Richtung beabstandet. Die Ausnehmung reicht also insbesondere nicht an das genannten Ende des Zapfens heran, wie dies z. B. bei einem Schraubengewinde der Fall ist, bei dem das Gewinde bis ans Schraubenende reicht. Dies bewirkt einen Formschluss und/oder einen Kraftschluss zwischen der Buchse und dem Zapfen sowohl in der positiven als auch in der negativen z-Richtung.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Zapfen mit einer Klappe verbunden oder mit der Klappe einteilig ausgebildet, wobei die Klappe zum Öffnen und Schließen eines Bypass-Ventils zur Regelung eines Ladedrucks in einem Turbolader für eine Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Dabei wird das Öffnen und Schließen des Bypass-Ventils z. B. durch eine Drehbewegung des Zapfens im Lager bewirkt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die präzise Einstellung des Axialspiels besonders vorteilhaft, da Zapfen und Klappe bei zu groß eingestelltem Axialspiel leicht zu starken Schwingungen angeregt werden können. Dadurch können eine hohe Geräuschbelastung und starke mechanische Abnutzungen entstehen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Aufsicht auf ein Bauteil mit einem Lager mit kreisförmigem Querschnitt,
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2 einen Schnitt durch das Bauteil aus 1 entlang einer in 1 dargestellten Schnittlinie,
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3 das Bauteil aus 2 mit einem in das Lager eingesetzten Zapfen,
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4 das Bauteil mit dem in das Lager eingesetzten Zapfen, wobei an einem zweiten Lagerende ein Abstandhalter angeordnet ist,
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5 eine Aufsicht auf das Bauteil, den Zapfen und den Abstandhalter aus 4,
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6 das Bauteil, den Zapfen und den Abstandhalter aus 4, wobei eine Buchse auf einen am zweiten Lagerende aus dem Lager herausragenden Abschnitt des Zapfens aufgesetzt ist,
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7 eine Aufsicht auf das Bauteil, den Zapfen, den Abstandhalter und die Buchse aus 6,
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8 das Bauteil, den Zapfen, den Abstandhalter und die Buchse aus 6, wobei die Buchse derart verformt ist, dass Ausstülpungen der Buchse in komplementäre Ausnehmungen des Zapfens eingreifen, und wobei der Abstandhalter derart zwischen der Buchse und dem zweiten Lagerende angeordnet ist, dass der Abstandhalter mit der Buchse und mit dem zweiten Lagerende in Kontakt ist, sowie
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9 die in 8 gezeigte Anordnung, nachdem der Abstandhalter entfernt worden ist.
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1 zeigt ein Bauteil 1 mit einem in dem Bauteil angeordneten Lager 2 mit einem kreisförmigen Querschnitt in einer Aufsicht. Eine ebene Oberseite 6 des Bauteils 1, die in der hier dargestellten Aufsicht sichtbar ist, ist entlang einer x-y-Ebene ausgerichtet, wobei die x-y-Ebene durch eine positive x-Richtung 3 und eine positive y-Richtung 4 gegeben ist. 2 zeigt das Bauteil 1 aus 1 in einer Schnittdarstellung entlang einer in 1 dargestellten Schnittlinie 8. Die Blickrichtung weist in 2 in die negative x-Richtung, also in 1 von rechts nach links. Hier und im Folgenden sind wiederkehrende Merkmale jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Das Lager 2 ist als Bohrung oder Durchgangsloch im Bauteil 1 ausgebildet, das sich entlang einer positiven z-Richtung 5 gerade von einer Unterseite 7 des Bauteils 1 bis zur Oberseite 6 des Bauteils 1 erstreckt. Die z-Richtung ist parallel zu einer Lagerachse 9, die eine Zylinderachse des zylinderförmigen Lagers 2 ist. Ein senkrecht zur Lagerachse 9 bestimmter Radius 10 des Lagers 2 beträgt im hier gezeigten Ausführungsbeispiel 0.5 cm. Eine entlang der z-Richtung 5 bestimmte Dicke 11 des Bauteils 1, durch die gleichzeitig eine Länge des Lagers 2 entlang der z-Richtung gegeben ist, beträgt hier z. B. 1 cm. Das Bauteil 1 ist plattenartig ausgebildet und aus Metall gefertigt, z. B. aus Eisen oder Stahl.
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3 zeigt das Bauteil 1, nachdem ein Zapfen 12 in der positiven z-Richtung 5 in das Lager 2 eingesetzt worden ist, und zwar bis zu einem Formschluss in der positiven z-Richtung zwischen dem Zapfen 12 und dem Lager 2 bzw. zwischen dem Zapfen 12 und der ein erstes Lagerende des Lagers 2 bildenden Unterseite 7 des Bauteils 1. Der Zapfen ist ebenfalls aus Metall. Das Einsetzen des Zapfens 12 in das Lager 2 und das Bewegen des Zapfens 12 in der positiven z-Richtung 5 bis zum Formschluss in der positiven z-Richtung 5 sind Schritte des vorliegend beschriebenen Verfahrens zum Einstellen eines Axialspiels des in dem Lager 2 gelagerten Zapfens 12. Der Zapfen 12 hat in einem ersten axialen Abschnitt 13 des Zapfens 12 im Wesentlichen eine zum Lager 2 komplementäre zylindrische Form, wobei ein Radius 14 des Zapfens 12 im Abschnitt 13 um weniges kleiner ist als der Radius 10 des Lagers 2, so dass der Zapfen in der in 3 gezeigten in das Lager 2 eingesetzten Position parallel zur x-y-Ebene ein minimales radiales Spiel hat, das hier jedoch nicht explizit dargestellt ist. Der Zapfen 12 ist somit im Lager 2 bezüglich der Lagerachse 9 drehbar angeordnet. In einem zweiten axialen Abschnitt 15 des Zapfens 12, der sich an den ersten Abschnitt 14 anschließt, hat der Zapfen 12 einen Radius 16, der größer ist als der Radius 14 im ersten Abschnitt und größer als der Radius 10 des Lagers 2. Der Formschluss in der positiven z-Richtung 5 zwischen dem Zapfen 12 und dem Lager 2 bzw. dem Bauteil 1 ist durch diesen gegenüber einem x-y-Querschnitt des Lagers 2 vergrößerten Querschnitt des Zapfens 12 im zweiten Abschnitt 15 gegeben. In 3 liegt der zweite Abschnitt 15 des Zapfens 12 an der ebenen Unterseite 7 des Bauteils 1 an und ist mit dieser in Kontakt. Am durch die Oberseite 6 des Bauteils 1 gebildeten zweiten Lagerende des Lagers 2 ragt der Zapfen aus dem Lager 2 heraus, hier z. B. um etwa 1 cm. Ebenfalls in 3 gezeigt ist eine Ausnehmung 17 in Gestalt einer Ringnut, die in einer zur z-Richtung parallel ausgerichteten Oberfläche 18 des Zapfens 12 angeordnet bzw. in diese eingebracht ist. Die Ausnehmung 17 umläuft den Zapfen 12 senkrecht zur Zylinderachse des Zapfens 12, die hier mit der Lagerachse 9 zusammenfällt. Eine konstante Tiefe der Ausnehmung 17 in der Oberfläche 18 beträgt hier z. B. 1 mm. Entlang der Zylinderachse des Zapfens 12 bzw. entlang der z-Richtung 5 ist die Ausnehmung 17 vom oberen Ende 19 des Zapfens 12 beabstandet, z. B. um etwa 4 mm, so dass die Ausnehmung 17 nicht bis ans obere Ende 19 des Zapfens 12 heranreicht.
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4 zeigt das Bauteil 1 und den Zapfen 12 wiederum in der bereits in 3 dargestellten Anordnung, nachdem in einem weiteren Schritt des hier beschriebenen Verfahrens ein Abstandhalter 20 mit einer konstanten Dicke 21 von 1 mm an der Oberseite 6 des Bauteils 1 und damit am zweiten Lagerende des Lagers 2 angeordnet worden ist. Die Dicke 21 des ebenfalls metallenen Abstandhalters 20 definiert das einzustellende Axialspiel des Zapfens 12 im Lager 2. Der Abstandhalter 20 umschließt den Zapfen 12 in der x-y-Ebene wenigstens teilweise und reicht in der x-y-Ebene an den Zapfen 12 heran. Eine Unterseite 22 des Abstandhalters 20 liegt in einem das zweite Lagerende bildenden Bereich der Oberseite 6 des Bauteils 1 an und ist mit diesem in Kontakt.
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5 zeigt eine Aufsicht auf die in 4 gezeigte Anordnung, wobei die Blickrichtung wie in 1 die negative z-Richtung ist.
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Illustriert sind die Oberseite 6 des Bauteils 1 mit dem in das Lager 2 eingesetzten Zapfen 12. Gezeigt ist ebenso der in etwa gabelförmige Abstandhalter 20, der eine zum kreisförmigen Querschnitt des Zapfens 12 wenigstens teilweise komplementäre, hier nach rechts offene Aussparung 23 aufweist, in die der Zapfen 12 teilweise aufgenommen ist, so dass der Abstandhalter über wenigstens die Hälfte des Umfangs des Zapfens 12 an diesen heranreicht und ihn einfasst.
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6 zeigt wieder die bereits in 4 illustrierte Anordnung, nachdem in einem weiteren Verfahrensschritt eine metallene Buchse 24 mit der Form eines Hohlzylinders auf den in der positiven z-Richtung 5 aus dem Lager 2 herausragenden Abschnitt des Zapfens 12 aufgesetzt worden ist. Die Buchse 24 hat in der 6 eine konstante Wandstärke 25 von 1 mm (diese kann aber in einer alternativen Variante im Crimpbereich und dem restlichen anliegenden Bereich unterschiedliche Durchmesser aufweisen). Ein innerer Radius 26 der Buchse 24 beträgt wie der Radius 10 des Lagers 2 0.5 cm, hat also eine zum ersten axialen Abschnitt 13 des Zapfens 12 komplementäre Form und ist auf diesen aufschiebbar. Die Buchse 24 umschließt also den am zweiten Lagerende aus dem Lager 2 herausragenden Abschnitt des Zapfens 12 entlang der z-Richtung 5 wenigstens bereichsweise. In der Anordnung der 6 ist der Abstandhalter 20 entlang der z-Richtung 5 zwischen der Buchse 24 und der Oberseite 6 des Bauteils 1 angeordnet. Der Abstandhalter 20 liegt also in der negativen z-Richtung an der Oberseite 6 des Bauteils 1 an und ist mit dieser in Kontakt. In der positiven z-Richtung 5 ist der Abstandhalter 20 mit einer Unterseite 27 der Buchse 24 in Kontakt. Die Unterseite 27 der Buchse 24 ist vollständig eben ausgebildet, so dass die Buchse 24 entlang ihrer gesamten Unterseite 27 am Abstandhalter 20 anliegt und diesen berührt. Entlang der z-Richtung ist der Abstand zwischen der Unterseite 27 der Buchse 24 und der Oberseite 6 des Bauteils 1 also gerade durch die konstante Dicke 21 des Abstandhalters 20 gegeben.
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7 zeigt wiederum die Anordnung aus 6 in der bereits aus den 1 und 5 bekannten Aufsicht mit Blickrichtung entlang der negativen z-Richtung. Deutlich zu erkennen sind die Wandstärke 25 und der Innenradius 26 der Buchse 24, die den Zapfen 12 radial vollständig umschließt und die den Abstandhalter 20 hier teilweise verdeckt, da dieser entlang der z-Richtung zwischen der Buchse 24 und der Oberseite 6 des Bauteils 1 angeordnet ist.
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In 8 ist die Anordnung der 6 und 7 gezeigt, nachdem die Buchse 24 in einem weiteren Verfahrensschritt mit dem Zapfen 12 vercrimpt wurde. Zu diesem Zweck wurde mittels eines hier nicht dargestellten Crimpwerkzeugs, z. B. mittels einer Crimpzange, eine in der x-y-Ebene radial nach innen auf die Lagerachse 9 gerichtete Kraft auf die Buchse 24 ausgeübt, deren Wirkrichtung hier durch Pfeile 28 angedeutet ist. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Verformen der Buchse 24 auch mittels eines Rollierwerkzeugs vorgenommen werden. In dem genannten Verfahrensschrift greift die Kraft in Richtung der Pfeile 28 in etwa mittig an einer zylindrischen Außenfläche 30 der Buchse 24 an, so dass eine in der x-y-Ebene verlaufenden ringförmige Ausstülpung 29 gebildet wird, die in die ringförmige Ausnehmung 17 in der Oberfläche 18 des Zapfens 12 eingreift, und zwar im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen über den gesamten Umfang des Zapfens 12. Entlang der durch die Pfeile 28 angedeuteten Wirkrichtung der auf die Buchse 24 ausgeübten Kraft wird die Buchse 24 also jeweils in etwa um 1 mm verformt. Auf diese Weise greifen die Buchse 24 und der Zapfen 12 entlang der positiven und der negativen z-Richtung formschlüssig und kraftschlüssig ineinander, so dass sie entlang der positiven und der negativen z-Richtung relativ zueinander fixiert sind.
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Vorliegend wurde während der Formung der Ausstülpung 29 zusätzlich eine durch Pfeile 31 angedeutete, in der negativen z-Richtung wirksame Kraft auf die Buchse 24 ausgeübt. Damit wurde sichergestellt, dass die Unterseite 27 der Buchse 24 auch nach der Ausbildung der form- und kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Buchse 24 und dem Zapfen 12 mit dem Abstandhalter 20 in Kontakt ist. In 8 ist der Abstandhalter 20 nach dem teilweisen Verformen der Buchse 24 also entlang der z-Richtung zwischen der Buchse 24 und der Oberseite 6 des Bauteils 1 eingeklemmt, so dass der Abstand zwischen der Unterseite 27 der Buchse 24 und der Oberseite 6 des Bauteils 1 entlang der z-Richtung auch nach dem Verformen der Buchse 24 weiterhin gerade durch die präzise einstellbare Dicke 21 des Abstandhalters 20 gegeben ist. Im Vorliegenden Beispiel beträgt eine Abweichung der Dicke 21 des Abstandhalters von einer nominalen Dicke über die gesamte laterale Ausdehnung des Abstandhalters weniger als 0.1 mm.
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In 9 ist die Anordnung aus 8 gezeigt, nachdem der Abstandhalter 20 in einem weiteren Verfahrensschritt entfernt worden ist. Durch diese Anordnung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 32 gegeben. Der Zapfen 12 ist nun im Lager 2 drehbar gelagert und arretiert, wobei er entlang der z-Richtung 5 innerhalb eines Axialspiels, das durch die Dicke 21 des zuvor entfernten Abstandhalters 20 gegeben ist, entlang der z-Richtung relativ zum Lager 2 und zum Bauteil 1 bewegbar ist. Die Buchse 24 und der Zapfen 12 sind wie zuvor beschrieben form- und kraftschlüssig miteinander verbunden. Der Formschluss entlang der positiven z-Richtung 5 zwischen dem Zapfen 12 und dem Lager 2 bzw. zwischen dem Zapfen 12 und dem Bauteil 1 ist wie zuvor beschrieben durch den verbreiterten Querschnitt des Zapfens 12 am ersten Lagerende des Lagers 2 an der Unterseite 7 des Bauteils 1 gegeben. In der positiven z-Richtung 5 ist der Zapfen 12 also wie zuvor beschrieben bis zum Anschlag des zweiten axialen Abschnitts 15 an die Unterseite 7 des Bauteils 1 bewegbar. Ein weiterer Formschluss entlang der negativen z-Richtung zwischen dem Zapfen 12 und dem Lager 2 bzw. zwischen dem Zapfen 12 und dem Bauteil 1 ist durch die mit dem Zapfen 12 durch Verformen verbundene Buchse 24 realisiert. An der Unterseite 27 der Buchse 24 weist der Verbund aus der Buchse 24 und dem Zapfen 12 in der x-y-Ebene nun einen Querschnitt auf, der größer ist, als der Querschnitt des Lagers 2 in der x-y-Ebene. In der negativen z-Richtung ist der Zapfen 12 nun bis zum Anschlag der Unterseite 27 der Buchse 24 an die Oberseite 6 des Bauteils 1 bewegbar.
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Der hier nur ganz schematisch beschriebene Zapfen 12 kann selbstverständlich in vielerlei Art und Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Zapfen 12 um eine drehbar gelagerte Welle oder Antriebswelle einer Maschine handeln. Ebenso kann der Zapfen 12 mit weiteren Bauteilen oder Maschinenelementen formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Bei einem hier nicht explizit dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zapfen 12 z. B. mit einer Klappe zum Öffnen und Schließen eines Bypass-Ventils zur Regelung eines Ladedrucks in einem Turbolader für eine Brennkraftmaschine verbunden oder mit dieser Klappe einteilig ausgebildet. Mit der Drehung des Zapfens 12 im Lager 2 wird das Bypass-Ventil dann geöffnet und geschlossen, wobei der Abgasladedruck des Turboladers bei geöffnetem Bypass-Ventil verringert wird, indem das Abgas direkt zum Abgasauslass geleitet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006021185 A1 [0004]
