Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formschlussverbindung mit Ausgleich von Lagefehlern, insbesondere von Achsversatz und/oder Achswinkelabweichung, nach dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 1. Sie betrifft weiterhin eine Schraube, eine Mutter und ein Ausgleichselement einer derartigen

FormschlussVerbindung .

Formschlussverbindungen, die zwei Teile miteinander verbinden und die in der Lage sind, bezüglich einer Verbindungsachse radiale Kräfte spielfrei aufzunehmen, müssen eine exakte und toleranzenfreie Übereinstimmung der Achsen der jeweiligen Formschlusselemente in den miteinander zu verbindenden Teilen aufweisen. Ist zur Befestigung der beiden Teile miteinander mehr als eine Formschlussverbindung vorgesehen, die jeweils eine spielfreie Aufnahme von radialen Kräften gewährleisten soll, so entsteht regelmäßig eine geometrische

Überbestimmung, da bei der Fertigung der Formschlusselemente stets Toleranzen auftreten, die zu Fluchtungsfehlern führen können. Derartige geometrische Überbestimmungen sind

unerwünscht und sind somit zu vermeiden.

In der Literaturstelle Symonds, Pat, "Why loose wheels drive us nuts", in RACE TECH INTERNATIONAL, vol. 17, issue 7 (May 2010) wird die Problematik des Achsversatzes zwischen Rad und Radbefestigung bei Radverbindungen beschrieben.

Ein Beispiel für eine gattungsgemäße Formschlussverbindung ist in Fig. 1 dargestellt.

In Fig. 1 sind ein erstes und ein zweites miteinander zu verbindendes Teil 1, 2 gezeigt, die über einen in eine

Befestigungsbohrung 10 im ersten Teil 1 eingeschraubten

Bolzen 9 mit Zentrierkonus 9' (erstes Formschlusselement), der eine Bohrung 20 mit Zentrierkonus 22' (zweites

Formschlusselement) durchgreift, miteinander verbunden sind. Der Bolzen 9, der beispielsweise als Zentrierschraube

ausgebildet ist und mit seinem Zentrierkonus 9 ' am

Zentrierkonus 22' der Bohrung 20 anliegt, sorgt dafür, dass die beiden Teile 1, 2 in Axialrichtung des Bolzens 9 und auch in Radialrichtung zum Bolzen 9 spielfrei zueinander

positioniert sind. Sollen die beiden Teile 1, 2 zusätzlich noch an einer weiteren Stelle miteinander durch eine

Formschlusseinrichtung verbunden werden, die ebenfalls in der Lage ist, radial zur Bolzenachse verlaufende Kräfte

aufzunehmen, so wäre die gesamte Verbindung zwischen den beiden Teilen 1, 2 nur dann geometrisch bestimmt, wenn dort die Achse der Befestigungsbohrung 10 im ersten Teil 1 und die Achse X ₂ der Bohrung 20 im zweiten Teil 2 identisch wären. Dies ist jedoch aufgrund von Fertigungstoleranzen in der Praxis regelmäßig nicht der Fall. Im Beispiel der Fig. 1 sind die beiden Achsen X ₁ und X ₂ um den Abstand Δχ zueinander versetzt . Es wäre zwar möglich, die zweite Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten zu verbindenden Teil 1, 2 mittels einer in die beispielsweise als Gewindebohrung ausgebildete Bohrung 10 des ersten Teils 1 einzuschraubenden Schraube vorzunehmen, bei der sich der Schraubenkopf an der in Fig. 1 rechten Außenseite des zweiten Teils 2 abstützt, doch würde eine derartige Schraubverbindung das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 lediglich in Axialrichtung der Schraube

verspannen, aber keine radial zur Achse X ₁ wirkenden Kräfte aufnehmen können. Diese Art einer Verbindung erlaubt zwar einen Ausgleich von Achsversatz und geringfügiger

Achswinkelabweichung, ist aber für die Aufnahme von

Radialkräften ungeeignet. Die in Fig. 1 beispielhaft dargestellte erste Fixierung der beiden Teile 1, 2 zueinander mittels des Schraubbolzens 9 kann auch auf andere Weise (zum Beispiel mittels Nieten) erfolgen. Ein Beispiel, bei welchem die beiden Teile mittels einer ringförmigen PIan-Kerbverzahnung, die als Hirth-Verzahnung ausgebildet ist, ist in Fig. 8 und 9 gezeigt und wird in der Figurenbeschreibung erläutert. Die Zentrierung eines Rades, beispielsweise eines Fahrzeugrades, an einem Radträger mittels einer PIan-Kerbverzahnung und dessen Befestigung am Radträger mittels eines Zentralverschlusses ist aus der

EP 0 928 249 Bl bekannt. Allerdings ist die dort offenbarte Schraubverbindung nicht in der Lage, radiale Stützkräfte über die Mutter aufzunehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine

Formschlussverbindung anzugeben, die bei Fixierung der beiden zu verbindenden Teile in Axialrichtung der

Formschlusselemente in der Lage ist, in Radialrichtung auftretende Kräfte an mehr als einem Ort aufzunehmen, ohne dass eine geometrische ÜberbeStimmung der gesamten Anordnung eintritt .

Diese Aufgabe wird durch die Formschlussverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dazu ist die Formschlussverbindung versehen mit einem ersten und einem zweiten miteinander zu verbindenden Teil und besitzt als erfinderische Besonderheit ein erstes, dem ersten Teil zugeordnetes kreisförmiges Formschlusselement; ein zweites, dem zweiten Teil zugeordnetes kreisförmiges

Formschlusselement und ein zwischen dem ersten

Formschlusselement und dem zweiten Formschlusselement

vorgesehenes Ausgleichselement. Dabei sind die

Formschlusselemente in ihrer axialen Lage bestimmt und bilden mit dem Ausgleichselement eine Formschlusseinrichtung, die das erste Teil und das zweite Teil zueinander positioniert. Das erste Formschlusselement ist auf seiner zum zweiten

Formschlusselement weisenden Seite mit einer ersten

kugelsegmentartig gekrümmten Fläche versehen, deren

Krümmungsmittelpunkt auf der Achse des ersten

Formschlusselements gelegen ist. Das zweite

Formschlusselement ist auf seiner zum ersten

Formschlusselement weisenden Seite mit einer zweiten

kugelsegmentartig gekrümmten Fläche versehen, deren

Krümmungsmittelpunkt auf der Achse des zweiten

Formschlusselements gelegen ist, und das Ausgleichselement weist auf seinen in Axialrichtung voneinander abgewandten Seiten jeweils eine dritte beziehungsweise eine vierte kugelsegmentartig gekrümmte Fläche auf, deren jeweilige

Krümmung an die ihr gegenüber gelegene erste beziehungsweise zweite kugelsegmentartig gekrümmte Fläche angepasst ist.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Formschlusselemente und das Vorsehen des erfindungsgemäß ausgestalteten

Ausgleichselements sorgen dafür, dass Lageabweichungen zwischen den beiden Formschlusselementen innerhalb eines konstruktiv vorgegebenen Rahmens kompensiert werden können. Die Lageabweichungen können dabei sowohl in einer

Parallelverschiebung der Achsen, wie dem in Fig. 1 gezeigten Achsversatz, als auch in einer Winkelabweichung dieser beiden Achsen zueinander bestehen und kompensiert werden.

Die erfindungsgemäße FormschlussVerbindung ermöglicht es, eine geometrische Überbestimmung zwischen den beiden

miteinander zu verbindenden Teilen und ihren

Verbindungselementen zu vermeiden und gleichzeitig eine spielfreie Ausrichtung der beiden Teile in einer Richtung parallel zu ihrer gemeinsamen Berührungsebene an mehr als einem Ort zu gewährleisten.

Vorzugsweise sind die erste und die vierte kugelsegmentartig gekrümmte Fläche konvex gekrümmt und die zweite und die dritte kugelsegmentartig gekrümmte Fläche sind konkav

gekrümmt .

In einer Ausführungsform der Erfindung können das erste

Formschlusselement in einer Öffnung des ersten Teils und das zweite Formschlusselement in einer Öffnung des zweiten Teils vorgesehen sein. Der Formschluss wird dabei nur vom

Ausgleichselement hergestellt, das in beide Öffnungen

eingreift, wobei zur Verbindung der beiden Teile mehrere erfindungsgemäß ausgestaltete Formschlussverbindungen

vorgesehen sein können. Vorzugsweise ist das Ausgleichselement als Ausgleichsring ausgebildet .

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das erste Formschlusselement an einer Bolzeneinrichtung vorgesehen, wobei die Bolzeneinrichtung mit dem ersten Teil verbunden und in ihrer axialen Lage bestimmt ist und eine Bohrung des zweiten Teils durchdringt, und das zweite Formschlusselement ist an der Bohrung des zweiten Teils vorgesehen, wobei das zweite Teil zwischen der Bolzeneinrichtung und dem ersten Teil eingespannt ist. Die Bolzeneinrichtung weist an ihrem vom ersten Teil abgewandten Ende auf der zum zweiten Teil weisenden Seite entlang ihres Umfangs zumindest einen

radialen Abschnitt auf. Der radiale Abschnitt ist auf der zum zweiten Teil weisenden Seite mit einer ersten

kugelsegmentartig gekrümmten Fläche versehen, deren

Krümmungsmittelpunkt auf der Achse der Bolzeneinrichtung gelegen ist. Das zweite Teil ist entlang des Umfangs der Bohrung auf der zum radialen Abschnitt der Bolzeneinrichtung weisenden Seite mit einer zweiten kugelsegmentartig

gekrümmten Fläche versehen, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Achse der Bohrung gelegen ist, und das als Ausgleichsring ausgebildete Ausgleichselement ist zwischen dem zweiten Teil und dem radialen Abschnitt der Bolzeneinrichtung vorgesehen.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen, als Bolzenverbindung ausgestalteten Formschlussverbindung ist die Bolzeneinrichtung von einer Schraube gebildet, wobei die Schraube in eine Gewindebohrung des ersten Teils

eingeschraubt ist und wobei der radiale Abschnitt an einem Schraubenkopf der Schraube ausgebildet ist.

Alternativ dazu kann die Bolzeneinrichtung von einer Schraube gebildet sein, wobei die Schraube eine Bohrung des ersten Teils durchdringt und in eine sich am ersten Teil abstützende Mutter eingeschraubt ist.

Auch ist es möglich, dass die Bolzeneinrichtung von einem mit dem ersten Teil verbundenen Gewindebolzen und einer auf diesen aufgeschraubten Mutter gebildet ist, wobei dann der radiale Abschnitt an der Mutter vorgesehen ist. Ist die Bolzeneinrichtung als Schraube oder als Mutter ausgebildet, kann der Ausgleichsring unverlierbar, aber beweglich auf der Schraube beziehungsweise an der Mutter angebracht sein.

Eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen

Formschlussverbindung ist die zur Befestigung eines Rades an einer Radaufnahme, insbesondere dann, wenn diese Befestigung mittels eines Zentralverschlusses für das Rad ausgebildet ist. Dabei ist das erste Teil von der Radaufnahme und das zweite Teil vom Rad gebildet . Diese Anwendung zur Befestigung eines Rades an einer Radaufnahme ist nicht nur als

Zentralverschluss realisierbar, sondern auch dann, wenn das Rad mittels einer Mehrzahl von zentrierenden

Bolzeneinrichtungen, wie beispielsweise zentrierenden

Radschrauben oder Radmuttern, an der Radaufnahme befestigbar ist. Sind diese jeweils sich selbst zentrierenden

Bolzeneinrichtungen als erfindungsgemäße

FormschlussVerbindungen ausgestaltet, so wird zuverlässig eine geometrische Überbestimmtheit der Radbefestigung

verhindert .

Vorteilhaft ist eine Weiterbildung der Anwendung als

Zentralverschluss eines Rades, bei welcher beispielsweise die Radaufnahme einen mit einem Gewinde versehenen zentralen Radbefestigungsbolzen aufweist und bei welcher der radiale Abschnitt beispielsweise an der auf den Radbefestigungsbolzen aufgeschraubten Mutter vorgesehen ist . Bevorzugt ist die Radaufnahme mit einer ersten ringförmigen Profilierung, vorzugsweise einer PIan-Kerbverzahnung, wie zum Beispiel einer Hirth-Verzahnung, versehen und das Rad ist mit einer zweiten ringförmigen Profilierung, vorzugsweise einer P1an-Kerbverzahnung, wie zum Beispiel einer Hirth-Verzahnung, versehen, wobei die erste und die zweite ringförmige

Profilierung beziehungsweise Verzahnung ineinander greifen und das Rad bezüglich der Radaufnahme zentrieren. Bei dieser Ausführungsform einer Verbindung zwischen der Radaufnahme und dem Rad würde das Vorsehen einer herkömmlichen

Bolzenverbindung als Zentralverschluss , bei der eine

Radschraube oder eine Radmutter auf der von der Radaufnahme abgewandten Fläche des Rades aufliegt, dazu führen, dass von der Bolzenverbindung nur Axialkräfte in Richtung der Achse der Bolzenverbindung übertragen werden. Radiale Stützkräfte zwischen dem Rad und der Bolzenverbindung würden hierbei nicht abgestützt. Versuche des Anmelders haben ergeben, dass auf ein derart an einer Radaufnahme befestigtes Rad

dynamische Kräfte einwirken, die dazu führen können, dass eine oszillierende Bewegung am Auflegeort der

Bolzenverbindung auf dem Rad entsteht, welche die

Bolzenverbindung mit einem Lösemoment, bei einer

Schraubverbindung mit einem Aufdrehmoment , beaufschlagt, was zum Lösen der Bolzenverbindung führen kann. Um die

Radialkräfte dieses Lösemoments abstützen zu können, kann es sinnvoll sein, auch im Bereich der Bolzenverbindung des Rades eine spielfreie Verbindung zwischen dem Rad und der

Radaufnahme herzustellen. Eine derartige Verbindung würde aufgrund von unvermeidbaren Fertigungstoleranzen jedoch zu einer geometrischen Uberbestimmtheit der Befestigung des Rades an der Radaufnahme führen.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an und schafft eine Bolzenverbindung für den Zentralverschluss des Rades, die eine geometrische Uberbestimmtheit vermeidet, aber in der Lage ist, im statischen und im dynamischen Betrieb

auftretende radiale Kräfte vom Rad auch über den

Radbefestigungsbolzen auf dem Radträger abzustützen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung einer Schraube für eine als Bolzenverbindung ausgebildete erfindungsgemäße

Formschlussverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Schraubenkopf an seiner zum Gewindeabschnitt der Schraube weisenden Seite mit einer kugelsegmentartigen konvex

gekrümmten Fläche versehen ist, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Achse der Schraube gelegen ist. Vorzugsweise ist der Ausgleichsring bewegbar, aber unverlierbar auf der Schraube angeordnet .

Eine bevorzugte Ausgestaltung einer Mutter für eine als Bolzenverbindung ausgebildete erfindungsgemäße

Formschlussverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Mutter auf zumindest einer axialen Stirnseite mit einer kugelsegmentartig konvex gekrümmten Fläche versehen ist, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Achse der Mutter gelegen ist . Bevorzugt ist eine Ausführung eines Ausgleichselements, insbesondere einer Ausgleichsscheibe oder eines

Ausgleichsrings, für eine erfindungsgemäße Bolzenverbindung, bei welcher das Ausgleichselement an seinen beiden axialen Stirnseiten mit jeweils einer kugelsegmentartig gekrümmten Fläche versehen ist, deren jeweiliger Krümmungsmittelpunkt auf der Achse des Ausgleichselements gelegen ist. Fallen die beiden Krümmungsmittelpunkte zusammen, so ist lediglich ein Winkelausgleich möglich, wohingegen dann, wenn die beiden Krümmungsmittelpunkte in Axialrichtung voneinander

beabstandet sind, auch ein achsparalleler Versatz der beiden Achsen kompensiert werden kann.

Vorzugsweise ist eine der beiden kugelsegmentartig gekrümmten Flächen des Ausgleichsrings konkav, während die andere der beiden kugelsegmentartig gekrümmten Flächen des

Ausgleichsrings konvex ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt : Fig. 1 eine teilweise geschnittene Prinzipdarstellung zweier spielfrei miteinander verbundener Teile;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene erste Variante der

erfindungsgemäßen Formschlussverbindung als

Bolzenverbindung ;

Fig. 3 die teilweise geschnittene Bolzenverbindung gemäß

Fig. 2 beim Ausgleich eines Achsversatzes;

Fig. 4 die teilweise geschnittene Bolzenverbindung gemäß

Fig. 2 beim Ausgleich einer Achswinkelabweichung;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene zweite Variante der

erfindungsgemäßen Formschlussverbindung als Bolzenverbindung ; die teilweise geschnittene zweite Variante gemäß Fig. 5 beim Ausgleich eines Achsversatzes; einen Ausgleichsring der Formschlussverbindung im Längsschnitt durch eine Achsenebene;

Fig. 8 eine teilweise geschnittene dritte Variante der

erfindungsgemäßen Formschlussverbindung als Anwendung beim einem Zentralverschluss eines Rades;

Fig. 9 die teilweise geschnittene dritte Variante gemäß

Fig. 8 beim Ausgleich eines Achsversatzes;

Fig. 10 eine P1an-Kerbverzahnung gemäß der in Fig. 8 und 9 gezeigten Anwendung;

Fig. eine teilweise geschnittene vierte Variante der

erfindungsgemäßen Formschlussverbindung; Fig. 12 die teilweise geschnittene vierte Variante gemäß Fig. 11 beim Ausgleich eines Achsversatzes.

In der bereits eingangs beschriebenen Fig. 1 ist im unteren Bereich eine Bohrungspaarung 10, 20 dargestellt, wobei die Bohrung 20 in ihrem vom ersten Teil 1 abgewandten

Mündungsbereich mit einer konischen ringförmigen

Zentrierfläche 22' versehen ist. Bei dieser Bohrungspaarung 10, 20 sind die beiden Bohrungsachsen X ₁ und X ₂ um den einen Achsversatz als Achsfehler bildenden Abstand Δχ zueinander versetzt .

Die Verbindung der beiden Teile 1, 2 mittels einer

erfindungsgemäßen Formschlussverbindung als Bolzenverbindung durch diese Bohrungspaarung 10, 20 hindurch wird nachstehend anhand der Fig. 2 bis 6 erläutert.

Fig. 2 zeigt eine Verbindung der beiden Teile 1, 2 mittels einer als Schraube 31 ausgebildeten Bolzeneinrichtung 3 in einem Zustand, in dem kein Lagefehler (zum Beispiel

Achsversatz und/oder Achswinkelabweichung) auftritt, also die Achsen X _x und X ₂ identisch sind und mit der Achse X der

Bolzeneinrichtung 3 übereinstimmen. Die Bolzenverbindung ist nicht auf eine Schraubverbindung beschränkt; sie kann auch anderweitig, beispielsweise als Bajonettverbindung oder

Nietverbindung, ausgestaltet sein.

Bei der gezeigten Ausführungsform dieser Bolzenverbindung ist die Bohrung 10 als Gewindebohrung ausgebildet, in die die Schraube 31 eingeschraubt ist. Die Schraube 31 ist mit einem Schraubenkopf 33 versehen, der an seiner dem in die

Gewindebohrung 10 eingeschraubten Gewindeabschnitt 35

zugewandten Seite einen bezüglich des Gewindeabschnitts 35 radial hervorstehenden Abschnitt 30 aufweist. Dieser radiale Abschnitt 30 bildet ein erstes Formschlusselement und ist dazu mit einer ringförmigen kugelsegementartig konvex

gekrümmten Fläche 32 versehen.

Der Mittelpunkt Ml des Krümmungsradius ' Rl der

kugelsegmentartig gekrümmten Fläche 32 liegt auf der Achse X der als Schraube 31 ausgebildeten Bolzeneinrichtung 3. Da im Beispiel der Fig. 2 kein Achsfehler vorliegt, sind die Achse X ₁ der Gewindebohrung 10, die der Achse X der Schraube 31 entspricht, und die Achse X ₂ der Bohrung 20 miteinander fluchtend.

Die ringförmige Zentrierfläche im Mündungsbereich der Bohrung 20 des zweiten Teils 2 ist als zweites kreisförmiges

Formschlusselement 21 ausgebildet und ist dazu mit einer konkav gekrümmten kugelsegmentartigen Fläche 22 versehen. Der Mittelpunkt M2 des Krümmungsradius ' R2 der kugelsegmentartig gekrümmten Fläche 22 liegt auf der Achse X ₂ der Bohrung 20. Die Mittelpunkte Ml und M2 liegen im Beispiel der Fig. 2 somit auf einer Linie, sind aber in Axialrichtung voneinander beabstandet.

Der Übergang zwischen der Bohrung 20 des zweiten Teils 2 und der kugelsegmentartigen Fläche 22 ist derart ausgebildet, dass der Durchmesser der Bohrung 20 im Bereich des Übergangs eines dem ersten Teil 1 zugewandten zylindrischen Teils 20' der Bohrung 20 zunächst geringer wird, um sich dann entlang der kugelsegmentartig gekrümmten Fläche 22 zu vergrößern. Auf diese Weise ist eine Hinterschneidung des radial innersten Endes der kugelsegmentartig gekrümmten Fläche 22'

ausgebildet, wodurch eine besonders vorteilhafte

Druckverteilung auf der kugelsegmentartig gekrümmten Fläche 22 erzielt wird.

Ein Ausgleichsring 4 ist zwischen die konvex gekrümmte Fläche 32 der Schraube 31 und die konkav gekrümmte Fläche 22 im Mündungsbereich der Bohrung 20 des Teils 2 eingelegt. Dazu ist der Ausgleichsring 4, wie in Fig. 7 gezeigt ist, an seinem Innendurchmesser mit einer kugelsegmentartig konkav gekrümmten Ringfläche 40 versehen, deren Krümmung an die Krümmung der konvex gekrümmten Fläche 32 der Schraube 31 angepasst ist. Die konkave Fläche 40 des Ausgleichsrings 4 kann sich somit an die konvexe Fläche 32 der Schraube 31 passgenau anlegen.

An seiner radialen Außenseite ist der Ausgleichsring 4 mit einer kugelsegmentartig konvex gekrümmten Fläche 42 versehen, deren Krümmung an die Krümmung der konkaven Fläche 22 im Mündungsbereich der Bohrung 20 des Teils 2 angepasst ist. Die konvexe Fläche 42 des Ausgleichsrings 4 kann sich somit passgenau an die konkave Fläche 22 des Teils 2 anlegen.

Wie die Längsschnittansicht des Ausgleichsrings 4 in Fig. 7 zeigt, liegen der Mittelpunkt Ml ¹ der Krümmung der gekrümmten Fläche 40 und der Mittelpunkt M2 ¹ der gekrümmten Fläche 42 beide auf der Achse X ₃ des Ausgleichsrings 4 und zwar auf der gleichen Seite des Ausgleichsrings 4.

Da die konvex gekrümmte Fläche 32 der Schraube 31 und die konkave Innenfläche 40 des Ausgleichsrings 4 jeweils

kugelsegmentartig ausgebildet sind, kann sich der

Ausgleichsring 4 verschwenken, wobei die jeweiligen

gekrümmten Flächen in Berührung miteinander bleiben. Die von der Verschwenkung hervorgerufene Schrägstellung des

Ausgleichsrings 4 sorgt dafür, dass der Ausgleichsring auch bei einem Achsversatz in Berührung mit sowohl der Fläche 22 des Teils 2, als auch mit der Fläche 32 der Schraube 31 bleibt.

Die gleichen Krümmungsradien Rl und Rl ' der kugelsegmentartig gekrümmten Flächen 32 und 40 sind kleiner als die ebenfalls gleichen Krümmungsradien R2 und R2 ' der kugelsegmentartig gekrümmten Flächen 22 und 42. Die Arbeitsweise des Lagefehlerausgleichs der in Fig. 2 dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Bolzenverbindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 erläutert.

In Fig. 3 ist zu erkennen, dass die Achse X ₂ der Bohrung 20 des Teils 2 bezüglich der Achse X _x der Gewindebohrung 10 im Teil 1, die der Achse X der Schraube 31 entspricht, nach unten parallel versetzt ist. Aufgrund dieses Achsversatzes ist der radiale Abstand a _x zwischen dem Außenumfang der

Schraube 31 und dem Innenumfang der Bohrung 20 des Teils 2 an der Oberseite der Schraube 31 in der Darstellung der Fig. 3 kleiner als der entsprechende radiale Abstand a ₂ unterhalb der Schraube. Dadurch wird der Ausgleichsring 4 beim

Einschrauben der Schraube 31 in die Gewindebohrung 10 in der Schnittdarstellung der Fig. 3 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wie durch die Pfeile Vl ₁ und W ₂ symbolhaft dargestellt ist. Bei dieser Verschwenkung bleiben die gekrümmten Flächen 40, 42 des Ausgleichsrings 4 stets in Flächenberührung mit der ihnen jeweils zugeordneten gekrümmten Fläche 32 der Schraube 31 beziehungsweise der Fläche 22 des zweiten Teils 2.

Eine vom zweiten Teil 2 auf die Schraube 31 in deren

Radialrichtung einwirkende Kraft F kann somit über den

Ausgleichsring 4 in die Schraube 31 und damit in das erste Teil 1 eingeleitet werden.

In Fig. 4 ist die erfindungsgemäße Formschlussverbindung gemäß Fig. 2 gezeigt, wobei hier jedoch (übertrieben

dargestellt) eine Achswinkelabweichung der Achse X ₁ der

Gewindebohrung 10 im Teil 1, die mit der Achse X der Schraube 31 übereinstimmt, in Bezug auf die Achse X ₂ der Bohrung 20 im Teil 2 kompensiert wird. In Fig. 4 ist zu erkennen, dass trotz dieser durch die Achswinkelabweichung bedingten

Schräglage der Schraube 31 die gekrümmte Fläche 32 der

Schraube 31 lückenlos an der gekrümmten Fläche 40 des Ausgleichsrings 4 anliegt, so dass die Schraube 31 im Bereich ihrer gekrümmten Fläche 32 entlang des Umfangs flächig am Ausgleichsring anliegt, welcher wiederum mit seiner konvex gekrümmten radialen Außenfläche 42 an der konkav gekrümmten Fläche 22 der Bohrung 20 flächig anliegt, so dass die

Schraube 31 entlang ihres gesamten Umfangs über den

Ausgleichsring 4 in mittelbarer Berührung mit dem zweiten Teil 2 steht. Auch bei dieser Achswinkelabweichung kann eine vom zweiten Teil 2 auf die Schraube 31 in deren Radialrichtung

einwirkende Kraft F über den Ausgleichsring 4 in die Schraube 31 und somit in das erste Teil 1 eingeleitet werden. In den Fig. 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, wie sie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, entspricht. Die die Bolzeneinrichtung 203 bildende

Schraube 231 ist hier jedoch mit einem zylindrischen

Schaftabschnitt 235 versehen, der lediglich im Bereich seines freien Endes mit einem Außengewinde 236 versehen ist. Der zylindrische Schaftabschnitt 235 ist dabei durch die Bohrung 220 im zweiten Teil 202 in die als zylindrische Bohrung ohne Innengewinde ausgebildete Bohrung 210 im ersten Teil 201 eingesetzt. Auf das mit dem Außengewinde 236 versehene freie Ende der Schraube 231 ist eine Mutter 237 aufgeschraubt, die auf der vom zweiten Teil 202 abgewandten Außenfläche 201' des ersten Teils 201 aufliegt. Dadurch werden die Teile 201 und 202 über Ausgleichsring 204 verspannt, der sich dabei mit seiner konvexen Fläche 242 auf der im Mündungsbereich der Bohrung 220 ausgebildeten konkaven Fläche 222 (wodurch das zweite Formschlusselement 221 gebildet ist) abstützt und wobei die konkave Fläche 240 des Ausgleichsrings 204 gegen die konvexe Ringfläche 232 an dem das erste

Formschlusselement 230' bildenden radialen Abschnitt 230 des Schraubenkopfes 233 anliegt. Die Schraube 231 entspricht dabei in ihrem Aufbau der

Schraube 31 des ersten Ausführungsbeispiels, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.

Bei der zweiten Ausführungsform erfolgt der Ausgleich von Achsversatz und/oder AchsWinkelabweichung, wie in Fig. 6 dargestellt ist, auf die gleiche Weise, wie dies in

Verbindung mit der ersten Ausführungsform in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt ist.

Eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Bolzenverbindung mit Lagefehlerausgleich ist in den Fig. 8 und 9 am Beispiel eines Zentralverschlusses für ein Rad, beispielsweise ein Fahrzeugrad, dargestellt.

In Fig. 8 ist teilweise geschnitten das Rad 302 gezeigt, das mittels eines die Bolzeneinrichtung 3 bildenden, nachstehend beschriebenen Zentralverschlusses 300 auf einer Radaufnahme 301 befestigt ist.

Die Radaufnahme 301 ist in einem nicht gezeigten Radträger in herkömmlicher Weise mittels geeigneter Wälzlager drehbar gelagert. Ein zentraler Radbefestigungsbolzen 310 erstreckt sich zentral und koaxial zur Achse X ₅ der Radaufnahme 301. Im Bereich seines freien Endes ist der Radbefestigungsbolzen 310 mit einem Außengewinde 311 zur Aufnahme einer den radialen Abschnitt 330, der das erste Formschlusselement 330' bildet, aufweisenden aufschraubbaren Mutter 350 versehen. Das zweite Formschlusselement 321 ist am Rad 302 um die Mündung der den zentralen Radbefestigungsbolzen 310 aufnehmenden

Durchtrittsbohrung 320 herum ausgebildet und mit der

ringförmigen und kugelsegmentartig konkav gekrümmten Fläche 322 versehen. Zwischen der Mutter 350 und dem Rad 302 ist wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 4 ein Ausgleichsring 304 angeordnet. Die Gestalt des Ausgleichsrings 304 entspricht der in den Fig. 2 bis 4 und 7 gezeigten Ausführungsform des

Ausgleichsrings 4. Demzufolge entspricht das Rad 302 dem zweiten Teil 2 des in den Fig. 2 bis 4 gezeigten ersten

Ausführungsbeispiels. Auch die Funktionsweise des

Ausgleichsrings 304 mit seiner konvexen und seiner konkaven kugelsegmentartigen Fläche 342 beziehungsweise 340, die mit entsprechenden Gegenflächen 322, 332 am Rad 302

beziehungsweise an einem dem Rad 302 zugewandten ringförmigen Ansatz 337 der Mutter 350 vorgesehen sind, entspricht der in Verbindung mit den Fig. 2 bis 4 beschriebenen Wirkungsweise, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Der Mittelpunkt M3 des

Krümmungsradius' R3 der kugelsegmentartig gekrümmten Fläche 332 liegt dabei auf der Achse der Mutter 350, die im

aufgeschraubten Zustand im wesentlichen mit der Achse X ₅ des Radbefestigungsbolzens 310 übereinstimmt.

Die Radaufnahme 301 ist auf ihrer zum Rad 302 weisenden Seite radial vergrößert und bildet dort eine ringförmige

Stirnfläche, die sich orthogonal zur Achse X ₅ der Radaufnahme 301 erstreckt. Der nicht notwendigerweise, aber im gezeigten Beispiel integral mit der Radaufnahme 301 ausgebildete

Radbefestigungsbolzen 310 steht aus dieser Stirnfläche axial hervor. Auf dieser ringförmigen, den Radbefestigungsbolzen

310 umgebenden Stirnfläche ist an der dem Rad 302 zugewandten Seite eine Profilierung 5 ausgebildet, die beispielsweise einen ringförmigen Zahnkranz einer Plan-Kerbverzahnung bildet, welcher zentrisch und rechtwinklig zur Drehachse X ₅ der Radaufnahme 301 angeordnet ist. Diese P1an-Kerbverzahnung kann beispielsweise als Hirth-Verzahnung ausgestaltet sein.

Das Rad 302 weist im Bereich der Radnabe auf seiner der

Radaufnahme 301 zugewandten Seite ebenfalls eine ringförmige Profilierung 6 auf, die an die Profilierung 5 der Radaufnahme 301 angepasst ist und die somit ebenfalls als PIan-Kerbverzahnung, vorzugsweise als Hirth-Verzahnung, ausgestaltet sein kann. Die beiden Profilierungen 5, 6 sind zum Eingriff miteinander ausgebildet. Die Ausgestaltung der Profilierungen 5, 6 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 10 erläutert.

In Fig. 10 sind als Profilierungen 5, 6 beispielsweise zwei korrespondierende Plan-Kerb-Verzahnungen perspektivisch dargestellt, wobei eine dem Rad 302 und die andere der

Radaufnahme 301 zugeordnet ist. Man erkennt deutlich, dass die Verzahnung durch dreieckige Profilabschnitte 514, 614 gebildet ist, deren Längsachsen 515, 615 sich in der

Mittellinie beziehungsweise Drehachse X ₅ schneiden. Der

Keilwinkel α der Profilabschnitte 514, 614 ist hierbei bezüglich der Längsachse 515, 615 konstant.

Selbstverständlich sind auch noch weitere

Profilkonfigurationen denkbar.

Die Keilflächen 513 der Profilierung 5 und die Keilflächen 613 der Profilierung 6 sind zur gegenseitigen flächigen Anlage aneinander ausgebildet. Im montierten Zustand des Rades 302 an der Radaufnahme 301 greifen die Profilierungen 5, 6 ineinander. Die Vorspannkraft des Rades 302 wird dabei über die

ineinandergreifenden Profilierungen 5, 6 in die Radaufnahme 301 eingeleitet, das heißt von den Keilflächen 513, 613 der Profilierungen 5, 6, beispielsweise der Plan-Kerbverzahnung, derart aufgenommen, dass das Rad 302 durch die keilförmigen Führungs- und Stützflächen zwangsweise in eine bezüglich der drei Raumkoordinaten definierte Position und bezüglich der Drehachse X ₅ fluchtend zur Radaufnahme 301 positioniert und fixiert ist. Über die beiden in Eingriff miteinander befindlichen

Profilierungen 5, 6 werden sowohl die Radlasten, die

symbolisch durch die Pfeile F ¹ dargestellt sind, als auch Brems- und Antriebsmomente, die durch den Doppelpfeil MM symbolisiert sind, zwischen der Radaufnahme 301 und dem Rad 302 übertragen.

Obwohl das Rad 302 bezüglich der Drehachse X ₅ der Radaufnahme 301 durch die in Eingriff miteinander befindlichen

Profilierungen 5, 6 bezüglich der drei Raumkoordinaten festgelegt ist, kann es durch Einwirkung von Kippmomenten, die beispielsweise verursacht werden durch an der

Aufstandsfläche des Rades 302 einwirkende Querkräfte F" , die parallel zur Drehachse X ₅ und im seitlichen Abstand dazu einwirken, dazu kommen, dass sich die Keilflächen 513, 613 der Profilierungen 5, 6 aus ihrer gegenseitigen Berührung lösen. Der Erfinder hat bezüglich des Standes der Technik festgestellt, das dies nicht nur zu einer Abnutzung der

Oberflächen im Bereich der Profilierungen 5, 6 führt, sondern auch dazu führen kann, dass sich die das Rad 302 an der

Radaufnahme 301 fixierende Mutter 350 lösen kann. Um dies zu verhindern, sieht die Erfindung vor, zusätzlich zur

Abstützung der Kräfte über die ineinandergreifenden

Profilierungen 5, 6, auch eine Abstützung von Radialkräften im Bereich der Mutter 350 des Zentralverschlusses 300

vorzusehen, ohne dass jedoch eine geometrische Überbestimmung der Befestigung des Rades 302 an der Radaufnahme 301

auftritt. Dies wird durch die in den Fig. 8 und 9

dargestellte Anordnung aus dem Ausgleichsring 304 und der Radmutter 350 erreicht.

In der Darstellung der Fig. 9 liegt ein Achsversatz zwischen der Achse X ₅ des Radbefestigungsbolzens 310 und der Achse X ₆ der Durchtrittsbohrung 320 im Zentrum des Rades 302 vor. Der Mittelpunkt M4 des Krümmungsradius' R4 der konkav gekrümmten Fläche 322 des Rades 302 liegt auf der Radachse X ₆ . Da das Rad 302 bereits durch die ineinandergreifenden

Profilierungen 5, 6 bezüglich der Radaufnahme 301 geometrisch festgelegt ist, muss sich der Ausgleichsring 304 — wie im Beispiel der Fig. 3 — im Uhrzeigersinn verschwenken, wie durch den Pfeil V symbolisiert ist, um einen Formschluss zwischen dem Rad 302, dem Ausgleichsring 304 und der Mutter 350 zu bewirken, wenn die Mutter 350 auf den

Radbefestigungsbolzen 310 aufgeschraubt ist.

Diese Befestigung eines Rades 302 an einer Radaufnahme 301 gestattet es, Radialkraftkomponenten von auf das Rad 302 im statischen und im dynamischen Zustand einwirkenden Kräften sowohl über die miteinander in Eingriff befindlichen

Profilierungen 5, 6, als auch über den Ausgleichsring 304 und die Mutter 350 in die Radaufnahme 301 einleiten zu können, wie durch die Pfeile F _x und F ₂ symbolisiert ist. Dadurch wird die Verbindung der beiden ineinandergreifenden Profilierungen 5, 6 von Momenten entlastet, die bei einer herkömmlichen Zentralverschraubung des Rades 302 zum oben beschriebenen Abheben der Profilzähne und zu einer dadurch bedingten

Abnutzung sowie zum Lösen der Radbefestigung führen können.

Auch eine Achswinkelabweichung, bei der die Achse X ₅ des Radbefestigungsbolzens 310 und die Achse X ₆ der

Durchtrittsbohrung 320 in einem Winkel zueinander stehen, wird wie im Beispiel der Fig. 4 kompensiert.

Eine weitere Anwendung einer erfindungsgemäßen

Formschlussverbindung zum Ausgleich von Lagefehlern (zum Beispiel Achsversatz und/oder Achswinkelabweichung) ist in den Figuren 11 und 12 dargestellt.

Die beiden miteinander zu verbindenden Teile 401 und 402 sind hier übereinander angeordnet und werden durch Einwirkung externer Kräfte, wie zum Beispiel der Schwerkraft G und einer Abstützkraft F _G , gegeneinander gehalten. Ihre einander zugewandten Stirnflächen 401' und 402' berühren sich. In der Praxis kann das erste Teil 401 beispielsweise von einer

Brücke und das zweite Teil 402 von einem Brückenlager

gebildet sein.

Das zweite Teil 402 ist an seiner Oberseite mit einer

kreisförmigen Ausnehmung 420 versehen, die im Bereich ihres zum ersten Teil 401 weisenden Mündungsrands, der das zweite Formschlusselement 421' bildet, mit einer ringförmigen, im Querschnitt kugelsegmentartig gekrümmten konkaven Fläche 422 versehen ist. Am Boden der Ausnehmung 420 ist ein

Sacklochabschnitt 421 vorgesehen. Der Durchmesser des

Sacklochabschnitts 421 ist größer als der radial innere Rand 422' der kugelsegmentartig gekrümmten konkaven Fläche 422, so dass der Sacklochabschnitt 422 wie im Beispiel der Fig. 2 bis 4 eine eine Entlastungsrille bildende Hinterschneidung des radial inneren Randes 422' ausbildet. Das erste Teil 401 ist mit einer Durchgangsbohrung 410 versehen. Im Fall der idealen Ausrichtung der beiden Teile 401 und 402 zueinander stimmen die Achse Y ₁ der

Durchgangsbohrung 410 und die Achse Y ₂ der kreisförmigen Ausnehmung 420 überein, wie in Fig. 11 zu sehen ist.

In die Ausnehmung 420 ist ein ringförmiges Ausgleichselement 404 eingelegt, das außen wie das in Fig. 7 gezeigte

Ausgleichselement 4 ausgebildet und analog dazu mit einer radial äußeren konvex gekrümmten Ringfläche 442 und einer radial inneren konkav gekrümmten Ringfläche 440 versehen ist. Das Ausgleichselement greift in die Ausnehmung 420 ein. Dabei liegt die im Durchmesser größere, konvex gekrümmte Ringfläche 442 des Ausgleichselements 404 an der

kugelsegmentartig gekrümmten konkaven Fläche 422 im Bereich der Mündung der Ausnehmung 420 im zweiten Teil 402 an. In die Durchgangsbohrung 410 ist ein zylindrisches Einsatzstück 430 passgenau eingesetzt, das in Radialrichtung im wesentlichen spielfrei, aber in Axialrichtung (in Richtung der Bohrungsachse Y _x ) verschiebbar in der Durchgangsbohrung 410 aufgenommen ist. Die Durchgangsbohrung 410 ist in ihrem vom zweiten Teil 402 abgewandten Endbereich mit einem

Innengewindeabschnitt 411 versehen, in den eine Spannschraube 412 eingeschraubt ist. Mittels der Spannschraube 412 kann das Einsatzstück 430 gegen das Ausgleichselement 404 gespannt werden.

Das Einsatzstück 430 weist an seiner zum zweiten Teil 402 weisenden Unterseite einen ringförmigen Axialansatz 431 auf, der das erste Formschlusselement 430' bildet und der dazu an seinem zum zweiten Teil 402 weisenden Abschnitt mit einer kugelsegmentartig gekrümmten konvexen Fläche 432 versehen ist, die in das ringförmige Ausgleichselement 404 eingreift und zur Anlage an dessen konkaver Ringfläche 440 ausgebildet ist. Ist das Einsatzstück 430 gegen das Ausgleichselement 404 gespannt, liegt die kugelsegmentartig gekrümmte konvexe

Fläche 432 des Einsatzstücks 430 gegen die radial innere, konkave Ringfläche 440 des Ausgleichselements 404 an.

Die Funktionsweise dieser Ausführungsform der

erfindungsgemäßen Formschlussverbindung wird nachstehend anhand der Fig. 12 beschrieben.

Wenn die beiden Teile 1 und 2 seitlich gegeneinander

verschoben sind, dann fluchten die Achse Y ₁ der

Durchgangsbohrung 410 im ersten Teil 401 und die Achse Y ₂ der kreisförmigen Ausnehmung 420 im zweiten Teil 402 nicht miteinander, sondern sind seitlich zueinander versetzt wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Zunächst ist die Spannschraube 412 gelöst, so dass sich das Einsatzstück 430 entlang der Achse Y ₁ verschieben lässt. Wird das Einsatzstück 430 nun mittels der Spannschraube 412 gegen das Ausgleichselement 404 bewegt, stellt sich das Ausgleichselement 404 bei zunehmendem

Anziehen der Spannschraube 412 wegen des Achsversatzes zwischen den Achsen Y und Y ₂ schräg bis die kugelsegmentartig gekrümmte Fläche 440 des Ausgleichselements 404 und die kugelsegmentartig gekrümmte Fläche 432 des Einsatzstücks 430 aneinander anliegen. Die in Axialrichtung voneinander

abgewandten stirnseitigen Umlaufkanten des Ausgleichselements 404 tauchen dabei zum Teil in die in der Bohrung 410 und im Sacklochabschnitt 421 gebildeten Hohlräume ein.

Zusammen mit den ebenfalls aneinander anliegenden

kugelsegmentartig gekrümmten Flächen 422 des zweiten Teils 402 und 442 des Ausgleichselements 404 ist bei im

wesentlichen radialer Spielfreiheit des Einsatzstücks 430 in der Durchgangsbohrung 410 eine Formschlussverbindung zwischen dem ersten Teil 401 und dem zweiten Teil 402 geschaffen, über die Querkräfte F _Q , F _Q ' übertragen werden können.

Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des

Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen

Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.

Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.