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Die Erfindung betrifft eine nachführbare Trägervorrichtung und ein nachführbares Trägersystem, sowie ein Verfahren zur Montage einer nachführbaren Trägervorrichtung.
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Nachführbare Trägervorrichtungen für Solarmodule werden eingesetzt, um die Solarmodule orientiert am jeweiligen Sonnenstand optimal auszurichten. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der
AT 516 607 B1 beschrieben.
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Zur Nachführung der Solarmodule werden im Stand der Technik Doppelkniehebel als Bestandteil der Nachführungsvorrichtung beschrieben, die vermittels einer Antriebswelle bewegt werden. Wie auch für die weiteren Komponenten einer nachführbaren Trägervorrichtung, so existiert auch hier ein Bedürfnis nach möglichst leichten, stabilen, aber gleichzeitig kostengünstigen Ausführungsformen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer verbesserten nachführbaren Trägervorrichtung, die diesen Anforderungen Rechnung trägt.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine nachführbare Trägervorrichtung für Solarmodule, umfassend
- - mindestens einen Pfosten,
- - mindestens eine über eine Antriebswelle antreibbare Nachführvorrichtung mit einem Doppelkniehebel, wobei
- - der Doppelkniehebel an einem Ende mit dem Pfosten und am entgegengesetzten Ende mit einer Sparrenprofilschiene verbindbar ist,
- - die Antriebswelle eine Spindel mit einem Verbindungsabschnitt, ein Rohr und einen Spindelverbinder umfasst,
- - das Rohr über den Spindelverbinder aufschiebbar und mit diesem formschlüssig verbindbar ist und der Spindelverbinder eine innenliegende Aufnahme für den Verbindungsabschnitt der Spindel aufweist, wobei
- - aus einer Innenfläche der Aufnahme mindestens zwei sich parallel zu einer Längsrichtung der Antriebswelle erstreckende Längswulste herausragen, jeweils unmittelbar benachbart zu zwei entlang der jeweiligen Längswulst verlaufenden Längsnuten und wobei
- - in einem unmontierten Zustand die Aufnahme, betrachtet ohne die Längswulste, eine Spielpassung mit dem Verbindungsabschnitt und, betrachtet mit den Längswulsten, eine Übermaßpassung mit dem Verbindungsabschnitt aufweist.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Ausbildung eines Teiles der Antriebswelle als zur formschlüssigen Verbindung mit dem Spindelverbinder ausgebildetes Rohr mit einem Spindelverbinder als Adapter zur Spindel eine Torsion der Antriebswelle durch äußere Kräfte durch eine Drehmomentübertragung über den Formschluss verhindert.
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Dabei müssen für eine optimierte Stabilität und Kräfteübertragung Spindel und Spindelverbinder möglichst passgenau ineinandergreifen. Eine kostengünstige Serienfertigung von Spindel und Spindelverbinder ist andererseits aber grundsätzlich toleranzbehaftet. Die Erfindung macht sich die zusätzliche Erkenntnis zunutze, dass eine passgenaue Fügung von Spindel und Torsionssicherung über die Verwendung von Längswulsten in einer innenliegenden Aufnahme erreicht werden kann, wenn die Längswulste die Toleranzen von Aufnahme und Verbindungsabschnitt soweit nötig ausgleichen. Die Erfindung hat erkannt, dass dies mit einer innenliegenden Aufnahme erreicht werden kann, deren Kleinstmaß immer größer oder im Grenzfall gleich dem Größtmaß des Verbindungsabschnitts der Spindel ist, soweit die Aufnahme ohne die aus der Innenfläche der Aufnahme ragenden Längswulsten betrachtet wird, und deren Größtmaß betrachtet mit den aus der Innenfläche ragenden Längswulsten immer kleiner ist das Kleinstmaß des Verbindungsabschnittes.
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Die Erfindung schließt die weitere Erkenntnis ein, dass zur Montage der Antriebswelle der Verbindungsabschnitt in eine solche Aufnahme eingeschlagen werden kann, und dass so durch das Übermaß des Verbindungsabschnitts die Längswulste zumindest teilweise in die Nuten verdrängt werden können, so dass das Übermaß ausgeglichen wird und Verbindungsabschnitt und Aufnahme schließlich passgenau ineinander sitzen.
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Es hat sich herausgestellt, dass ein derart hergestellter Formschluss zwischen Verbindungsabschnitt der Spindel und Aufnahme des Spindelverbinders ausreichend belastbar für eine optimale Kraftübertragung zwischen Spindel und Spindelverbinder und damit zwischen Spindel und Rohr der Antriebswelle ist. Über die Längswulste können die Fertigungstoleranzen von Spindel und Spindelverbinder somit ausgeglichen werden, und die Erfindung erlaubt damit, seriengefertigte Bauteile zu verwenden, die kostengünstig sind, und vermeidet damit eine aufwändige und kostenintensive Einzelteilanpassung oder kostenintensive Herstellungsverfahren mit geringen Toleranzen.
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Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsformen der nachführbaren Trägervorrichtung beschrieben. Die zusätzlichen Merkmale der Ausführungsbeispiele können zur Bildung weiterer Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, es sei denn, sie sind in der Beschreibung ausdrücklich als Alternativen zueinander beschrieben.
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Vorzugsweise besitzen ein Innenquerschnitt des Rohres und ein Außenumriss des Spindelverbinders eine oktogonförmige Geometrie. Mit dieser Form lässt sich besonders gut eine Torsion der Antriebswelle im Betrieb minimieren oder sogar völlig vermeiden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen ein Außenquerschnitt des Verbindungsabschnitts der Spindel und ein Innenquerschnitt der Aufnahme die Form eines an zwei einander gegenüberliegenden Seiten abgeflachten Kreises auf.
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In einer Ausführungsform ist der Doppelkniehebel über ein Verbindungselement direkt mit der Sparrenprofilschiene verbunden. Bevorzugt erfolgt eine Verbindung des Doppelkniehebel mit der Sparrenprofilschiene mittels einer Fachwerk-Trägerkonstruktion. Hierüber ist eine bessere Aufnahme angreifender Lasten möglich.
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Vorteilhaft sind die mindestens zwei Längswulste an einander gegenüberliegenden Innenseiten der Aufnahme angeordnet. Dies erlaubt eine verbesserte Zentrierung des Verbindungsabschnitts in der Aufnahme. Es ist in einer solchen Ausführung weiterhin vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Längswulste in einer Querschnittsansicht betrachtet seitlich versetzt zueinander angeordnet sind. Dies erlaubt eine noch gleichmäßigere Abstützung des Verbindungsabschnitts in der Aufnahme.
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In einer Ausführungsform weist die Spindel mindestens zwei zueinander gegensinnige Gewindeabschnitte auf und ist über zwei Spindelmuttern mit gegensinnigen Gewinden mit dem Doppelkniehebel verbunden. Die Ausbildung von gegensinnigen Gewinden schützt das System gegen unbeabsichtigte Verstellung.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Spindelverbinder mindestens eine außenliegende Längsnut auf, und ein Sicherungsring ist auf den Spindelverbinder aufschiebbar, der über eine in der mindestens eine Längsnut angeordnete Vierkantmutter mit Schraube am Spindelverbinder befestigbar ist.
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Vorteilhaft ist die Spindel aus Edelstahl gefertigt und der Spindelverbinder aus Aluminium. In dieser Materialkombination ist die Spindel besonders verschleißfest, und zusätzlich sind die Längswulste im Spindeladapter durch die geringere Festigkeit des Aluminiums gegenüber dem Edelstahl relativ einfach beim Einschlagen verformbar. Vorteilhaft ist der Spindelverbinder als Strangpressprofil gefertigt. Die Fertigung als Strangpressprofil erlaubt eine kostengünstige Herstellung.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein nachführbares Trägersystem umfassend mindestens zwei nachführbare Trägervorrichtungen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, deren Nachführvorrichtungen über eine gemeinsamen Antriebswelle verbunden sind und mit Hilfe einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung antreibbar sind und wobei die Antriebswelle mindestens zwei Spindeln umfasst, wobei jede der zwei Spindeln über je einen Spindelverbinder mit dem Rohr der Antriebswelle verbunden ist. Die Nutzung einer gemeinsamen Antriebswelle und einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung ermöglicht ein kostengünstiges und wartungsarmes System. Die gemeinsame Antriebsvorrichtung ist bevorzugt ein Motor, insbesondere ein elektrischer Getriebemotor.
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In einer Ausführungsform weist die Spindel zwei Verbindungsabschnitte an einander gegenüberliegenden Enden auf. Diese Ausführungsform kann besonders vorteilhaft in einem nachführbaren Trägersystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eingesetzt werden, insbesondere wenn die Antriebswelle mehrere Rohre umfasst.
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Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, aufweisend den Schritt Montieren einer Antriebswelle umfassend die Teilschritte
- - Bereitstellen einer Spindel mit einem Verbindungsabschnitt
- - Bereitstellen eines Spindelverbinders mit einer innenliegenden Aufnahme für den Verbindungsabschnitt der Spindel, wobei aus einer Innenfläche der Aufnahme mindestens zwei sich parallel zu einer Längsrichtung der Antriebswelle erstreckende Längswulste herausragen, jeweils unmittelbar benachbart zu zwei entlang der jeweiligen Längswulst verlaufenden Längsnuten, und wobei Spindel und Spindelverbinder derart bemessen sind, dass die Aufnahme, betrachtet ohne die Längswulste, eine Spielpassung mit dem Verbindungsabschnitt, und, betrachtet mit den Längswulsten, eine Übermaßpassung mit dem Verbindungsabschnitt aufweist, und
- - Verbinden der Spindel mit dem Spindelverbinder durch Einschlagen des Verbindungsabschnitts der Spindel in die Aufnahme des Spindelverbinders.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Montage einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung die folgenden Schritte:
- - Aufstellen mindestens eines Pfostens,
- - Montieren eines Doppelkniehebels, wobei der Doppelkniehebel an einem Ende mit dem Pfosten und am entgegengesetzten Ende mit einer Sparrenprofilschiene verbunden wird, sowie
- - Montieren einer Antriebswelle umfassend die Teilschritte
- - Bereitstellen einer Spindel mit einem Verbindungsabschnitt
- - Bereitstellen eines Spindelverbinders mit einer innenliegenden Aufnahme für den Verbindungsabschnitt der Spindel, wobei aus einer Innenfläche der Aufnahme mindestens zwei sich parallel zu einer Längsrichtung der Antriebswelle erstreckende Längswulste herausragen, jeweils unmittelbar benachbart zu zwei entlang der jeweiligen Längswulst verlaufenden Längsnuten, und wobei Spindel und Spindelverbinder derart bemessen sind, dass die Aufnahme, betrachtet ohne die Längswulste, eine Spielpassung mit dem Verbindungsabschnitt, und, betrachtet mit den Längswulsten, eine Übermaßpassung mit dem Verbindungsabschnitt aufweist und
- - Verbinden der Spindel mit dem Spindelverbinder durch Einschlagen des Verbindungsabschnitts der Spindel in die Aufnahme des Spindelverbinders, sowie
- - Formschlüssiges Verbinden des Rohres durch Aufschieben auf den Spindelverbinder.
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Das Verfahren umfasst in einer weiteren Ausführungsform Verbinden der Antriebswelle mit dem Doppelkniehebel.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt Aufschieben eines Sicherungsrings mit einer Vierkantmutter mit Schraube.
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Die Vorteile, die mit Bezug auf die nachführbare Trägervorrichtung genannt wurden, gelten auch für ein nachführbares Trägersystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sowie das Verfahren zur Montage gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung.
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Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
- 1 in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines nachführbaren Trägersystems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung;
- 2 in einer Explosionsdarstellung eine Antriebswelle einer Ausführungsform einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung;
- 3 in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines Spindelverbinders einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung;
- 4 in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform einer Spindel einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung; sowie
- 5 in einer schematischen Darstellung ein Verfahren zur Montage einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung.
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein nachführbares Trägersystem 200 gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Das nachführbare Trägersystem 200 umfasst hier zwei nachführbare Trägervorrichtungen 100 die über eine gemeinsame Antriebswelle 300 verbunden sind und von einem Motor 110 angetrieben werden. Die nachführbaren Trägervorrichtungen 100 weisen jeweils ein Pfosten 101 sowie einen Doppelkniehebel 102 als antreibbare Nachführvorrichtung auf. Die Doppelkniehebel 102 sind dabei über die Antriebswelle 300 antreibbar. Des Weiteren umfasst das nachführbare Trägersystem 200 einen Steuerkasten 120. Solarmodule 150 sind über Modulträger und Befestigungsmittel auf Sparrenprofilschienen der nachführbaren Trägervorrichtung 100 gelagert. Die Sparrenprofilschienen sind in der gezeigten Ausführungsform über Fachwerk-Trägerkonstruktion 160 mit dem Doppelkniehebel und dem Pfosten verbunden. Über die Verstellung der Doppelkniehebel durch die Antriebswelle 300 können die Module 150 mit Hilfe des nachführbaren Trägersystems abhängig vom Sonnenstand gemeinsam bewegt werden, um einen optimalen Energieertrag zu erreichen. Die Antriebswelle 300 umfasst in der gezeigten Ausführungsform zwei Spindeln 321, 322, die jeweils über einen Spindeladapter mit einem zum Spindeladapter formschlüssig verbindbar ausgebildeten Rohr 310 der Antriebswelle 300 verbunden sind.
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2 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine Antriebswelle einer Ausführungsform der nachführbaren Trägervorrichtung 100 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wie sie auch in 1 dargestellt ist. Die Antriebswelle 300 umfasst eine Spindel 320 mit einem Verbindungsabschnitt 325, ein Rohr 310, das in der gezeigten Ausführungsform ein achtkantiges Rohr ist, sowie einen Spindelverbinder 330 mit einem mit einem Innenquerschnitt des Rohres 310 formschlüssig verbindbaren Außenumriss. Das Rohr 310 ist über den Spindelverbinder 330 aufschiebbar und der Spindelverbinder weist eine innenliegende Aufnahme 335 für den Verbindungsabschnitt 325 der Spindel auf. Die detaillierte Konstruktion des Spindelverbinders 330 wird im Folgenden in Bezug auf 3 näher beschrieben. Der Verbindungsabschnitt 325 weist in der gezeigten Ausführungsform einen Außenquerschnitt auf, der die Form eines an zwei einander gegenüberliegenden Seiten abgeflachten Kreises aufweist. Der Spindelverbinder 330 weist vier außenliegende Längsnuten auf, sowie einen Sicherungsring 340, der auf den Spindelverbinder 330 aufschiebbar ist und der über eine in einer der Längsnuten angeordnete Vierkantmutter mit Schraube 345 am Spindeladapter 330 befestigbar ist. Mit diesem Sicherungsring kann ein Verrutschen des Rohres 310 verhindert werden. Die Spindel 320 verfügt weiter über einen Gewindeabschnitt 326 und ist über eine Spindelmutter 351 sowie einen Spindelmuttemadapter 352 mit dem Doppelkniehebel 102 verbunden.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung einer Ausführungsform eines Spindelverbinders 430 einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Der Spindelverbinder ist in einer Schnittdarstellung mit Detailansicht A sowie in einer dreidimensionalen Ansicht dargestellt.
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Der Spindelverbinder 430 weist in der gezeigten Ausführungsform einen oktogonförmigen Außenumriss 431 auf, auf den entsprechend ein achtkantiges Rohr aufschiebbar ist. Weiter weist der Spindelverbinder eine innenliegende Aufnahme 435 auf, für den Verbindungsabschnitt der Spindel der Antriebswelle. In der gezeigten Ausführungsform sind zwei außenliegende Längsnuten 451, 452 angeordnet, über die eine Vierkantmutter mit Schraube zur Befestigung eines Sicherungsrings am Spindelverbinder 430 befestigbar ist. Des Weiteren weist der Spindelverbinder 430 vier um die Aufnahme angeordnete Hohlkammern auf, deren Außenwände Teile des Außenumrisses des Spindelverbinders bilden.
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In weiteren Ausführungsformen können alternative Formen von Hohlkammern verwendet werden. Aus einer Innenfläche 436 der Aufnahme 435 ragen zwei sich parallel zu einer Längsrichtung der Antriebswelle erstreckende Längswulste 441, 442 heraus, die jeweils unmittelbar benachbart zu zwei entlang der jeweiligen Längswulst 441, 442 verlaufenden Längsnuten 445 angeordnet sind.
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Im hier dargestellten unmontierten Zustand weist die Aufnahme 435 betrachtet ohne die Längswulste 441, 442 eine Spielpassung mit dem Verbindungsabschnitt der Spindel auf und betrachtet mit den Längswulsten 441, 442 eine Übermaßpassung mit dem Verbindungabschnitt auf. Wird der Verbindungsabschnitt der Spindel in die Aufnahme 435 eingeführt, so wird zumindest ein Teil der Längswulste 441, 442 in die benachbarten Längsnuten 445 verdrängt und damit eine passgenaue, also spielfreie, Fügung von Spindel und Spindelverbinder erreicht. In der hier gezeigten Ausführungsform weist die Aufnahme 435 einen Innenquerschnitt in Form eines an zwei einander gegenüberliegenden Seiten abgeflachten Kreises auf. Der Verbindungabschnitt der Spindel ist entsprechend komplementär ausgeführt. Die entsprechende Spindel wird nachfolgend in Bezug auf 4 beschrieben.
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4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform einer Spindel einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Die gezeigte Spindel 420 umfasst in der hier gezeigten Ausführungsform zwei Gewindeabschnitte 426, 427, die als zueinander gegensinnige Gewindeabschnitte ausgeführt sind und so über zwei Spindelmuttern mit gegensinnigen Gewinden mit dem Doppelkniehebel der nachführbaren Trägervorrichtung verbunden werden können. Weiter weist die Spindel zwei Verbindungsabschnitte 425, 428 an einander gegenüberliegenden Enden der Spindel 420 auf. Die Spindel 420 ist hier in einer verkürzten Darstellung gezeigt. Die Verbindungsabschnitte 425, 428 weisen in der gezeigten Ausführungsform einen Außenquerschnitt in Form eines an zwei einander gegenüberliegenden Seiten 431', 432 abgeflachten Kreises 430' auf. In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Spindel 420 aus Edelstahl gefertigt, damit ist die Spindel besonders verschleißfest ausgebildet.
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5 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Verfahren zur Montage einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung. Das Verfahren zur Montage einer nachführbaren Trägervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst in der hier gezeigten Ausführungsform die im Folgenden dargestellten Schritte. In Schritt S1 wird mindestens ein Pfosten aufgestellt. In Schritt S2 wird ein Doppelkniehebel montiert, der an einem Ende mit dem Pfosten und am entgegengesetzten Ende mit einer Sparrenprofilschien verbunden wird. Die Verbindungen von Doppelkniehebel und Pfosten beziehungsweise Sparrenprofilschiene müssen nicht notwendigerweise im Anschluss an das Aufstellen des Pfostens erfolgen. Dies kann auch nach den im Folgenden beschriebenen Schritten zur Montage einer Antriebswelle erfolgen. In Schritt S3 wird eine Antriebswelle montiert. Das Montieren der Antriebswelle umfasst dabei die Teilschritte S3a bis S3d, wobei Teilschritt S3c optional ist. In Schritt S3a wird eine Spindel mit einem Verbindungsabschnitt bereitgestellt. In Schritt S3b wird ein Spindelverbinder mit einer innenliegenden Aufnahme für den Verbindungabschnitt der Spindel bereitgestellt, wobei aus einer Innenfläche der Aufnahme mindestens zwei sich parallel zu einer Längsrichtung der Antriebswelle erstreckende Längswulste herausragen, jeweils unmittelbar benachbart zu zwei entlang der jeweiligen Längswulst verlaufenden Längsnuten und wobei Spindel und Spindelverbinder derart bemessen sind, dass die Aufnahme, betrachtet ohne die Längswulste eine Spielpassung mit dem Verbindungsabschnitt und, betrachtet mit den Längswulsten, eine Übermaßpassung mit dem Verbindungsabschnitt aufweist. In Schritt S3c wird optional ein Sicherungsring mit einer Vierkantmutter mit Schraube auf den Spindelverbinder aufgeschoben. In Schritt S3d erfolgt ein Verbinden der Spindel mit dem Spindeladapter durch einschlagen des Verbindungabschnitts der Spindel in die Aufnahme des Spindelverbinders. Im nachfolgenden Schritt S4 wird ein formschlüssig mit dem Spindeladapter verbindbar ausgebildetes Rohr auf den Spindelverbinder aufgeschoben. Hiernach kann zur Sicherung der Verbindung die Vierkantmutter des Sicherungsrings angezogen werden. In einem weiteren optionalen Schritt kann nachfolgend die Antriebswelle mit dem Doppelkniehebel verbunden werden.
