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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur reib- oder formschlüssigen,
eine gegenseitige Verschiebung oder Verdrehung gestattenden Verbindung
zweier ineinander greifender Bauteile, wobei wenigstens ein Bauteil
aus einem Kunststoff besteht, dessen Steifigkeit (E-Modul) bei zunehmender
Temperatur abnimmt, und wobei ein äußeres Bauteil ein inneres Bauteil
zumindest teilweise umgreift.
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Es
sind eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, bei denen ein äußeres Bauteil
ein inneres Bauteil zumindest teilweise umgreift und die Bauteile
gegenseitig so angeordnet sind, dass sie sich zwar gegeneinander
verdrehen oder verschieben lassen, jedoch durch Reib- oder Formschluss
in einer gewünschten
Position gehalten werden. Neuerdings werden derartige Vorrichtungen
auch sehr häufig,
zumindest zum Teil, aus meist thermoplastischem Kunststoff hergestellt.
Kunststoffe werden bei höherer
Temperatur welch, d. h. ihre Steifigkeit (E-Modul) nimmt stark ab,
wobei die Abnahme der Steifigkeit bei der Glasübergangstemperatur besonders stark
ist. Bei den im Automobil- oder Consumerbereich meist verwendeten
Kunststoffen, v. a. teilkristallinen Thermoplasten (POM, PBT, PA),
macht sich der vorerwähnte
Effekt bereits bei Temperaturen von 50 bis 80°C deutlich bemerkbar.
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Wenn
nun bei einer Vorrichtung ein Bauteil aus einem derartigen Kunststoff
besteht, ergibt sich die Gefahr, dass die auf Vorspannung beruhende
reib- oder formschlüssige
Fixierung der beiden Bauteile gegeneinander bei zunehmender Temperatur
infolge der Verminderung der Steifigkeit des für eines der Bauteile verwendeten
Kunststoffs abnimmt mit der Folge, dass sich die Bauteile bei zunehmender
Temperatur leichter gegeneinander bewegen, beispielsweise verschieben
oder verdrehen lassen, wobei dies sogar so weit gehen kann, dass
der bei bestimmter, relativ niedriger Temperatur vorhandene Reib-
oder Formschluss bei entsprechend hoher Umgebungstemperatur nicht
mehr in dem für
eine zuverlässige
gegenseitige Fixierung der Bauteile erforderlichen Maß vorhanden
ist.
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Aus
der
WO 2005/106268
A1 ist bereits eine Vorrichtung zur eine gegenseitige Verschiebung
oder Verdrehung gestattenden Verbindung zweier ineinandergreifender
Bauteile bekannt, bei der ein äußeres Bauteil
ein inneres Bauteil zumindest teilweise umgreift und wobei außerdem die
beiden Bauteile aus Materialien mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten
bestehen. Gemäß den Ausführungen
in der
WO 2005/106268
A1 kann die bekannte Vorrichtung so ausgebildet werden,
dass sie im plastischen Bereich mit einer verhältnismäßig flachen Kraft-/Auslenkungs-Kennlinie
arbeitet, um so für
eine relativ konstante Radialkraft zwischen den beiden Bauteilen
zu sorgen. Dies bedeutet, dass erreicht werden soll, dass die zur
Bewegung der Bauteile gegeneinander erforderliche Kraft über einen
vorgegebenen Temperaturbereich im Wesentlichen konstant bleiben
soll. Dieser Effekt wird bei der Vorrichtung gemäß
WO 2005/106268 A1 dadurch
erreicht, dass ein bei der bekannten Vorrichtung vorgesehenes elastisches
Element aufgrund seiner Form eine Abstandsänderung zwischen den beiden
Bauteilen ausgleicht. Hierzu benötigt
die bekannte Vorrichtung ein besonderes Element. Ein Hinweis auf
die Möglichkeit,
die Bauteile der bekannten Vorrichtung aus ganz bestimmten, im Hinblick
auf ihre Eigenschaften ausgesuchten Materialien herzustellen, kann
dem Stand der Technik nicht entnommen werden.
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Aus
der
DE 199 20 689
A1 ist eine Vorrichtung zur Einstellung der Distanz zwischen
einem ersten und einem zweiten Bauteil bekannt, die eine Vorrichtung
zur eine gegenseitigen Verschiebung oder Verdrehung gestattenden
Verbindung zweier ineinandergreifender Bauteile umfasst, wobei ein äußeres Bauteil
ein inneres Bauteil zumindest teilweise umgreift und die beiden
Bauteile derart verbunden sind, dass das eine Bauteil wenigstens
einen elastisch verformbaren Abschnitt, nämlich einen federnden Ring,
aufweist, der an einer Gegenfläche
des zweiten Bauteils federnd anliegt, wobei die beiden Bauteile
aus Kunstoffen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten bestehen.
In der
DE 199 20 689
A1 wird gefordert, dass die Kunststoffe, die für die beiden
Bauteile verwendet werden, so zu wählen sind, dass der Betrag
der Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten
der beiden Kunststoffe in einem Temperaturbereich zwischen –50°C bis 100°C weniger
als 10% beträgt,
wobei vorzugsweise für
die beiden Elemente der beschriebenen Vorrichtung derselbe Kunststoff
eingesetzt werden soll. Diese Materialwahl erfolgt beim Stand der
Technik in der Absicht, über
den gesamten im Einsatz in Betracht kommenden Temperaturbereich
der bekannten Vorrichtung ein minimales, insbesondere axiales Spiel
bei der Verbindung zwischen den beiden Elementen zu gewährleisten.
Der Stand der Technik lehrt dem Fachmann also, bei entsprechenden
Vorrichtungen zwecks Aufrechterhaltung eines gewünschten Spiels Materialien
zu verwenden, deren Ausdehnungskoeffizient möglichst ähnlich ist. Das Problem der
möglicherweise
bei Temperaturveränderung
sich ändernden
Steifigkeit eines oder sogar beider Bauteile der bekannten Vorrichtung
wird im Stand der Technik nicht angesprochen.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
erwähnten
Art vorzuschlagen, bei der mit einfachen Maßnahmen erreicht wird, dass
der gegenseitige Reib- bzw. Formschluss der beiden Bauteile trotz
Temperaturveränderungen
im Wesentlichen gleich bleibt, auch wenn eines der Bauteile aus
einem Kunststoff besteht, dessen Steifigkeit sich abhängig von
der Umgebungstemperatur verändert.
Es soll also mit anderen Worten bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung
gewährleistet
werden, dass die für
die Bewegung der beiden Bauteile gegeneinander erforderliche Kraft
trotz Temperaturveränderung
im wesentlichen konstant bleibt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung
nun vorgeschlagen, dass die beiden Bauteile aus Materialien mit
unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten bestehen, wobei die Materialkombination
derart gewählt
ist, dass infolge stärkerer
Ausdehnung oder Schrumpfung des inneren Bauteils gegenüber dem äußeren Bauteil
die sich infolge Temperaturveränderung ändernde
Steifigkeit eines oder beider Bauteile dahingehend kompensiert wird,
dass die zur Bewegung der Bauteile gegeneinander erforderliche Kraft über einen
vorgegebenen Temperaturbereich im wesentlichen konstant bleibt.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
unterscheidet sich also von bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen
im wesentlichen nur dadurch, dass die beiden Bauteile aus unterschiedlichen
Materialien bestehen, wobei der Unterschied der Materialien insbesondere
in den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zu sehen ist.
Im Allgemeinen wird dabei für
das Innere Bauteil ein Material verwendet, welches einen höheren Ausdehnungskoeffizienten
als das Material hat, aus dem das äußere Bauteil hergestellt ist.
Wenn dann die Steifigkeit eines der beiden Bauteile infolge Temperaturerhöhung abnimmt,
d. h. für
die gegenseitige Bewegung der Bauteile infolge der verringerten
Steifigkeit des Materials geringere Kräfte erforderlich wären, wird dieser
Effekt dadurch ausgeglichen, dass sich die Abmessungen des inneren
Bauteils infolge des höheren Ausdehnungskoeffizienten
stärker
vergrößern als
die entsprechenden Innenmaße
des äußeren Bauteils.
Dies kann, bei entsprechender Materialauswahl, dazu führen, dass
die gegenseitige Anlagekraft der beiden Bauteile und damit die für die gegenseitige
Bewegung der Bauteile zueinander erforderliche Kraft im wesentlichen gleich
bleibt, obwohl die Steifigkeit des Materials mindestens eines Bauteils
infolge Temperaturerhöhung
abnimmt.
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Erfindungsgemäß lässt sich
somit durch ganz einfache Maßnahmen,
nämlich
lediglich durch die Verwendung geeignet ausgesuchter Materialien,
der bisher bei entsprechender Temperaturerhöhung infolge der verminderten
Steifigkeit des thermoplastischen Kunststoffes zu beobachtende Effekt,
dass die für
die Bewegung zweier Bauteile gegeneinander erforderliche Kraft bei
zunehmender Temperatur abnimmt, d. h. die Verbindung „lockerer” wird,
zuverlässig
kompensieren.
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Was
die Auswahl geeigneter Materialien anbelangt, erscheint es nicht
notwendig, hier bestimmte Materialien anzugeben. Ein Fachmann kann
die geeigneten Materialien leicht im Rahmen einiger weniger Versuche
ermitteln, wobei er sich bei der Suche nach entsprechenden Materialkombinationen
insbesondere an den aus den jeweiligen Datenblättern ersichtlichen Ausdehnungskoeffizienten
orientieren kann. Weiter ist einem Fachmann bekannt, dass sich das
Ausdehnungsverhalten, insbesondere von Kunststoffen, durch entsprechende
Zusätze
verändern
lässt.
Darüber
hinaus kommen natürlich
auch Materialkombinationen in Betracht, bei denen nur ein Bauteil
aus thermoplastischem Kunststoff besteht, während das andere Bauteil z.
B. aus Metall hergestellt sein kann.
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Anwendungsgebiete
für die
Erfindung sind beispielsweise Vorrichtungen, bei denen ein inneres
Bauteil gegenüber
einem dieses umgreifende äußeren Bauteils
längs verschieblich
ist, wobei das äußere Bauteil zumindest
in einem gewissen Bereich unter Reibschluss an dem inneren Bauteil
anliegt.
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Erfindungsgemäß können aber
auch inneres Bauteil und äußeres Bauteil
gegeneinander verdrehbar sein.
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Der
Grundgedanke der Erfindung kann schließlich auch für Rutschkupplungen
verwendet werden, die dann ausgelöst werden sollen, wenn ein
bestimmtes Drehmoment überschritten
wird. Gerade bei derartigen Rutschkupplungen sind Anwendungsgebiete
denkbar, bei denen der für
das Ansprechen der Rutschkupplung maßgebliche Drehmomentbereich
relativ eng sein muss. Derartige 2-Komponenten-Rutschkupplungen
sind beispielsweise in der Veröffentlichung
des Lehrstuhls für
Kunststofftechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg „Fachtagung
Maschinenelemente aus Kunststoff” (ISBN 978-3-931864-31-6)
auf Seite 86 ff. beschrieben. Wenn, wie beschrieben, ein Teil der
Rutschkupplung aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt ist,
besteht stets die Gefahr, dass die Rutschkupplung bei erhöhter Temperatur
zu früh
(oder im umgekehrten Fall bei niedriger Temperatur zu spät) auslöst. Hier
kann durch die entsprechende Kompensation bei Verwendung von Materialien
mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten eine Reduzierung
des Auslösebereichs
erreicht werden.
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In
bestimmten Anwendungsfällen
kann es zweckmäßig sein,
wenn – neben
der geeigneten Materialkombination – das eine Bauteil – vorzugsweise
das äußere Bauteil – wenigstens
einen elastisch verformbaren Abschnitt aufweist, der an einer Gegenfläche des
zweiten Bauteils federnd anliegt, weil dann eine noch bessere Einstellung
der Vorspannung und damit der für
die gegenseitige Bewegung erforderlichen Kräfte möglich ist.
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Es
ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass das äußere Bauteil
das innere Bauteil zangen- oder topfartig umgreift. Diese Ausführungsform
kann sowohl bei Schiebe- als auch bei Drehverbindungen eingesetzt
werden und sorgt für
eine präzise
Ausrichtung der Bauteile zueinander.
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Wenn
ein elastisch verformbarer Abschnitt vorhanden ist, wird vorzugsweise
eine Ausführung
gewählt, bei
der das äußere Bauteil
gegenüber
dem inneren Bauteil in einer zur Feder-Wirkungsrichtung des elastisch verformbaren
Abschnittes etwa senkrechten Richtung verschiebbar ist, oder eine
Gestaltung, bei der die beiden Bauteile gegeneinander um eine zur
Feder-Wirkungsrichtung des elastisch verformbaren Abschnitts etwa senkrechten
Achse verdrehbar sind.
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Um
eine besondere Beweglichkeit des elastisch verformbaren Abschnitts
zu erreichen, kann dieser zweckmäßigerweise
von einem stegartig abgesetzten Bereich des äußeren Bauteils gebildet, vorzugsweise fingerartig
gestaltet, sein.
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Wenn,
wie im Rahmen der Erfindung weiter vorgesehen ist, der wenigstens
eine elastisch verformbare Abschnitt des äußeren Bauteils über einen
Vorsprung an der Außenfläche des
inneren Bauteils anliegt, erhält man
eine vergleichsweise kleine Anlagefläche, was sich bei dem Bestreben
vorteilhaft auswirkt, die zur gegenseitigen Bewegung der Bauteile
erforderliche Kraft wirklich genau und gleichmäßig einzustellen.
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Zweckmäßigerweise
besteht das den elastisch verformbaren Abschnitt aufweisende Bauteil
aus thermoplastischem Kunststoff. Selbstverständlich sind aber auch Ausführungsformen
denkbar, bei denen diese Bauteile aus anderem Material, z. B. einem
zwar elastisch verformbaren, jedoch nicht thermoplastischem Kunststoff
oder einem geeigneten Formteil aus Metall gebildet sind.
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Im
Rahmen der Erfindung kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, dass
an dem einen Bauteil wenigstens ein Rastelement und an dem anderen
Bauteil wenigstens ein Gegenrastelement angeordnet ist, wobei durch
formschlüssigen
Eingriff eines Rastelements und eines Gegenrastelements die beiden
Bauteile gegeneinander positionierbar sind. Wenn derartige spezielle
Rast- und Gegenrastelemente vorgesehen sind, lässt sich eine recht genaue
Positionierung erreichen.
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Erfindungsgemäß dient
als Rastelement oder Gegenrastelement zweckmäßig ein Vorsprung, der mit dem
von einer entsprechenden Vertiefung gebildeten, zugeordneten Gegenrastelement
oder Rastelement zusammenwirkt. Die Ausbildung von Rastelement und
Gegenrastelement als Vorsprung und Vertiefung stellt eine besonders
einfache Gestaltung dar.
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Schließlich ist
im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass beide Bauteile aus Kunststoff
bestehen, auch wenn, wie weiter oben erläutert, dies nicht zwingend
ist.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
anhand der Zeichnung, wobei in der Zeichnung lediglich schematisch
fünf Ausführungsformen
von Vorrichtungen gemäß der Erfindung
dargestellt sind.
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Es
zeigen, jeweils stark vereinfacht:
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1:
Das Grundprinzip einer Vorrichtung mit zwei gegeneinander verschieblichen
Bauteilen, wobei die Festlegung in einer bestimmten Position durch
Reibschluss erfolgt;
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2:
in einer Darstellung ähnlich 1 eine
Vorrichtung mit linear gegeneinander verschieblichen Bauteilen,
wobei jedoch die Positionierung über
eine Verrastung vorgenommen wird;
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3:
eine weitere Vorrichtung, bei der zwei gegeneinander verdrehbare
und reibschlüssig
positionierte Bauteile vorhanden sind;
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4:
eine Vorrichtung ähnlich 3,
bei der jedoch die gegenseitige Positionierung formschlüssig, d.
h. über
ein Rastelement geschieht und
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5:
eine Vorrichtung ähnlich 4,
bei der aber eine separate Lagerung von innerem und äußerem Bauteil
eine konzentrische Anordnung der beiden Bauteile gewährleistet.
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Die
in den Zeichnungen schematisch dargestellten Vorrichtungen umfassen
jeweils im wesentlichen zwei Bauteile, nämlich ein äußeres Bauteil 1 und
ein inneres Bauteil 2.
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Bei
den Vorrichtungen gemäß 1 und 2 sind
die Bauteile 1, 2 derart ausgebildet und angeordnet,
dass das innere Bauteil 2 und das äußere Bauteil 1 im
wesentlichen in Richtung des Doppelpfeiles 3 gegeneinander
verschieblich sind.
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Um
die beiden Teile 1, 2 in einer gewissen Position
gegeneinander zu halten, wirkt bei der Vorrichtung gemäß 1 ein
Vorsprung 4 auf eine Außenfläche 5 des inneren
Bauteils 2 ein, wobei das äußere Bauteil 1 mit
dem Vorsprung 4 so bemessen ist, dass der Vorsprung 4 unter
Vorspannung, d. h. mit einer in Pfeilrichtung A wirkenden, gewissen
Federkraft, gegen die Außenfläche 5 gedrückt wird.
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Um
diese Vorspannung zu erreichen, weist das Bauteil 1 einen
stegartig abgesetzten, vorzugsweise fingerartig gestalteten (in
der Zeichnung nicht gezeigt) Abschnitt 6 auf, der an seinem
freien Ende den Vorsprung 4 trägt und zur Aufbringung der
Vorspannung elastisch verformbar ist.
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Ein
derart elastisch verformbarer Abschnitt 6 entsteht in einfacher
Weise dann, wenn das äußere Bauteil 1 insgesamt
aus einem entsprechend elastischen Kunststoff besteht, beispielsweise
einem thermoplastischer Kunststoff.
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Derartige
Kunststoffe haben nun häufig
die Eigenschaft, dass sie bei höherer
Temperatur weich werden, d. h. die Steifigkeit abnimmt. Dies hätte bei
einer Vorrichtung der dargestellten Art die Folge, dass dann, wenn
sich die Umgebungstemperatur erhöht,
die Kraft, mit der der Vorsprung 4 an der Außenfläche 5 anliegt, deutlich
abnimmt. Infolgedessen ließen
sich die Bauteile 1 und 2 bei höherer Temperatur
leichter gegeneinander verschieben als bei niedrigerer Temperatur,
was in bestimmten Anwendungsfällen
Probleme hervorrufen könnte.
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Um
diese Schwierigkeiten auszuräumen,
bestehen nun bei der Vorrichtung gemäß 1 die Bauteile 1 und 2 aus
unterschiedlichen Materialien, wobei das Bauteil 2 von
einem Material gebildet ist, das einen höheren Ausdehnungskoeffizienten
als das Material hat, aus dem das Bauteil 1 besteht. Als
Folge hiervon werden sich die Abmessungen des Bauteils 2 bei
Temperaturerhöhung
wesentlich stärker
vergrößern als
die des Bauteils 1, d. h. die Außenfläche 5 des Bauteils 2 bewegt
sich dann quasi näher
auf den Abschnitt 6 des Bauteils 1 zu. Bei geschickter
Materialwahl kann damit erreicht werden, dass durch diese Vergrößerung der
Abmessungen des Bauteils 2 die Abnahme der Federkraft infolge
abnehmender Steifigkeit des Abschnitts 6 des Bauteils 1 kompensiert
wird, d. h. die für
eine gegenseitige Verschiebung der Bauteile 1 und 2 erforderliche Kraft
auch bei Temperaturveränderung,
insbesondere Temperaturerhöhung
und entsprechender Erweichung des Abschnitts 6 des Bauteils 1,
im wesentlichen gleich bleibt.
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Die
Vorrichtung gemäß 2 unterscheidet
sich von der Vorrichtung gemäß 1 im
wesentlichen nur dadurch, dass die gegenseitige Positionierung des
inneren Bauteils 2 gegenüber dem äußeren Bauteil 1 nicht über Reibschluss,
sondern über
eine formschlüssig
wirkende Rastverbindung erfolgt.
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Zu
diesem Zweck weist das Bauteil 1 der 2 zwei
einander gegenüberliegende,
verformbare Abschnitte 6' auf,
die jeweils an ihrem Ende einen Vorsprung 4' tragen. Dieser Vorsprung 4' kann in einer
jeweils gewünschten
Position in eine Vertiefung am inneren Bauteil 2 einrasten,
wodurch eine Verschiebung der Bauteile 1, 2 gegeneinander
erschwert ist.
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Auch
für die
Ausführungsform
der 2 gilt natürlich,
dass bei Temperaturerhöhung
und damit Erweichung des äußeren Bauteils 1 die
für die
Lösung
der Rastverbindung aus Vorsprüngen 4' und Vertiefungen 7 erforderliche
Kraft abnehmen würde.
Diese Abnahme der Kraft wird bei der Vorrichtung der 2 durch
entsprechende Vergrößerung der
Dimensionen des inneren Bauteils 2 kompensiert, indem das
innere Bauteil 2 aus einem Material hergestellt wird, welches
einen höheren
Ausdehnungskoeffizienten als das Material hat, aus dem das äußere Bauteil 1 besteht.
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3 zeigt
eine besonders einfache Ausführungsform
einer Vorrichtung nach der Erfindung. Bei dieser Vorrichtung wird
das äußere Bauteil 1' von einem Hohlzylinder
gebildet, in den als inneres Bauteil 2' eine Welle unter Reibschluss eingesetzt
ist, so dass die Bauteile 1', 2' in Richtung
des Doppelpfeils 3' gegeneinander
verdreht werden können.
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Die
für die
gegenseitige Verdrehung der Bauteile 1', 2' bei der Vorrichtung der 3 erforderliche
Kraft hängt
von der Beschaffenheit der Oberflächen 8, an denen Hohlzylinder
und Welle aneinander anliegen, ab. Außerdem wird die für die gegenseitige
Verdrehung der Bauteile 1' und 2' erforderliche
Kraft maßgeblich
von der Anlagekraft zwischen dem äußeren Bauteil 1' und dem inneren
Bauteil 2' im
Bereich der Oberflächen 8 bestimmt.
Diese Anlagekraft ist selbstverständlich stark von dem Übermaß des Innendurchmessers
des äußeren Bauteils 1' gegenüber dem
Außendurchmesser
des inneren Bauteils 2' abhängig.
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Wenn
nun etwa bei Raumtemperatur die Abmessungen der Bauteile 1', 2' derart sind,
dass – in
Abhängigkeit
von der Beschaffenheit der Oberflächen 8 und der zwischen
den Bauteilen 1' und 2' wirkenden Kräfte – ein bestimmter
Wert des für
die gegenseitige Verdrehung der Bauteile 1' und 2' erforderlichen Drehmoments eingestellt
ist, nimmt das Drehmoment dann ab, wenn die Steifigkeit der Bauteile 1' und 2' bei Temperaturerhöhung abnimmt,
und insbesondere dann, wenn das äußere Bauteil 1' – was konstruktiv
erforderlich sein kann – aus
thermoplastischem Kunststoff mit hohem Ausdehnungskoeffizienten,
das innere Bauteil 2' jedoch
aus einem Kunststoff mit niedrigerem Ausdehnungskoeffizienten oder
auch mit gleichem Ausdehnungskoeffizienten besteht.
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Auch
hier wird erfindungsgemäß nun dadurch
ein Ausgleich geschaffen, dass für
die beiden Bauteile 1' und 2' Materialen
ausgewählt
werden, die sich unterschiedlich ausdehnen, so dass bei Temperaturerhöhung infolge
der stärkeren
Ausdehnung des inneren Bauteils 2' die abnehmende Steifigkeit des äußeren Bauteils 1' kompensiert
wird.
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Die
Vorrichtung der 4 unterscheidet sich von der
der 3 im wesentlichen nur dadurch, dass zur gegenseitigen
Positionierung der Bauteile 1' und 2' zusätzlich eine Schnapprastverbindung 9 vorgesehen
ist, die einerseits als Rastelement einen Vorsprung 4'' an dem Abschnitt 6'' des das äußere Bauteil 1' bildenden Hohlzylinder
aufweist. Als Gegenrastelement dient eine Vertiefung, beispielsweise
Kerbe 7' an
der Außenfläche des
inneren Bauteils 2'.
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Wie 4 erkennen
lässt,
sind bei der dort gezeigten Vorrichtung die Bauteile 1', 2' nicht separat
gelagert. Die Ausbildung ist vielmehr derart, dass das innere Bauteil 2' sich in seinem
der Schnapprastverbindung 9 gegenüberliegenden Umfangsbereich
an der Innenfläche
des das äußere Bauteil 1' bildenden Hohlzylinders reibend
abstützt.
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Auch
bei der Vorrichtung der 4 erfolgt eine Kompensation
der Änderung
der Steifigkeit des äußeren Bauteils 1' und damit der
zum Auslenken des Abschnitts 6'' erforderlichen
Kraft durch entsprechende stärkere
Veränderung
der Abmessungen des inneren Bauteils 2', das aus einem Material besteht,
dessen Ausdehnungskoeffizient höher
ist als der des äußeren Bauteils 1'.
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5 zeigt
schließlich
eine im wesentlichen 4 entsprechende Vorrichtung,
bei der die Bauteile 1', 2' nicht direkt
gegeneinander abgestützt
sind. In 5 sind vielmehr das äußere Bauteil 1' und das innere
Bauteil 2' jeweils
einzeln entsprechend gelagert, so dass sie ihre gegenseitige Grundposition
beibehalten. Trotzdem bestehen äußeres Bauteil 1' und inneres
Bauteil 2' auch
bei der Vorrichtung der 4 aus Materialien mit unterschiedlichen
Ausdehnungskoeffizienten, um die Abnahme der Steifigkeit des äußeren Bauteils 1' bei zunehmender
Temperatur und damit die abnehmende Federwirkung des stegartigen
Abschnitts 6'' zu kompensieren,
der in diesem Ausführungsbeispiel
durch Einschnitte 10 stegartig abgesetzt und radial auslenkbar
ist.
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Wie
bereits erwähnt,
ist ein Fachmann leicht in der Lage, für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens
in Abhängigkeit
von Form und Größe der vorgesehenen
Bauteile geeignete Materialkombinationen aufzufinden. Deswegen sind
die nachfolgenden Materialkombination nur als Beispiele und Anregungen
für eigene Überlegungen
zu verstehen. Materialkombination
1:
| inneres
Bauteil: | Polyoxymethylen
(Polyacetal) mit geringem Aramidfaseranteil (POM mit ca. 5 % AF,
wie es beispielsweise unter der Bezeichnung „Delrin 100 KM” im Handel
ist) |
| äußeres Bauteil: | teilaromatisches
Polyamid mit 30% Glasfaser (PA-T GF 30, das beispielsweise unter
der Bezeichnung „Ultramid
T KR4355 vertrieben wird) |
Materialkombination
2:
| inneres
Bauteil: | Polybutylenterephtalat
(BPT, das unter der Bezeichnung „Ultradur B4520” angeboten
wird) |
| äußeres Bauteil: | Polyethersulfon
mit 20% Glasfaser (PES GF 20, unter der Bezeichnung „Ultrason E2010” im Handel
erhältlich) |
Materialkombination
3:
| inneres
Bauteil: | Polyamid
6 (PA 6; im Handel von mehreren Herstellern und unter verschiedenen Bezeichnungen
erhältlich) |
| äußeres Bauteil: | Polybutylenterephtalat
mit 30% Glasfaser (PBT GF 30, das unter der Bezeichnung „Ultradur
B4300 G6” angeboten
wird) |
Materialkombination
4:
| inneres
Bauteil: | Polyoxymethylen
(Polyacetal) mit PTFE-Füllung
(POM TF, das z. B. unter der Bezeichnung „Hostaform C9021TF” erhältlich ist) |
| äußeres Bauteil: | Polybutylenterephtalat
mit Aramid- und/oder Kohlefasern (PBT AF/CF, Materialien, die von
mehreren Unternehmen in verschiedenen Zusammensetzungen angeboten
werden) |
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Der
guten Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass
der Grundgedanke der Erfindung, nämlich die Verwendung von Materialien
mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten für die Konstanthaltung der zur
gegenseitigen Bewegung der beiden Bauteile erforderlichen Kraft
bzw. des erforderlichen Drehmoments auch bei anderen als den in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
verwendbar ist. Insbesondere sind auch Fälle denkbar, in denen die Steifigkeit
des inneren Bauteils bei Temperaturerhöhung abnimmt, was dann auch
beispielsweise dadurch kompensiert werden kann, dass für das äußere Bauteil
ein Material mit geringerem Ausdehnungskoeffizienten, z. B. auch
Metall, eingesetzt wird.
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- 1
- äußeres Bauteil
- 2
- inneres
Bauteil
- 3,
3'
- Doppelpfeil
- 4,
4', 4''
- Vorsprung
- 5
- Außenfläche
- 6,
6', 6''
- verformbarer
Abschnitt
- 7,
7'
- Vertiefung
- 8
- Oberflächen
- 9
- Schnapprastverbindung
- 10
- Einschnitt
- A
- Pfeilrichtung