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Gehäuse aller
Art, wie beispielsweise Getriebegehäuse, bestehen oft aus mehreren
Teilen, wie zum Beispiel einem Motorflansch und einem damit verschraubten
Getriebegehäuse.
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Üblicherweise
werden die Getriebegehäuse durch
Schraubenverbindung miteinander verschraubt. Dabei verläuft die
Längsachse
der Schrauben senkrecht zu der Dicht- oder Fügefläche zwischen den Gehäuseteilen.
Die Schraubenköpfe
der Schrauben stehen dabei über
die Oberfläche
des Getriebegehäuses
vor oder sie müssen,
was relativ kostenintensiv ist, im Getriebegehäuse versenkt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen zwei
Bauteilen, insbesondere zwischen zwei Gehäuseteilen, bereitzustellen, die
eine verbesserte Zugänglichkeit
der erforderlichen Spannschrauben gewährleistet und bei der die Oberfläche des
Getriebegehäuses
ohne hervorstehende Schraubenköpfe
und relativ glattflächig
ausgebildet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer
Verbindung zwischen einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil,
mit einer ersten Gewindebohrung im ersten Gehäuseteil, mit einer der ersten
Gewindebohrung in montiertem Zustand der Gehäuseteile gegenüberliegend
angeordneten Ausnehmung und mit einer in einem Winkel zu einer Längsachse
der Ausnehmung verlaufenden zweiten Gewindebohrung, wobei in die
erste Gewindebohrung ein Spannelement eingedreht wird und wobei
eine Spannschraube in die zweite Gewindebohrung eingedreht wird
und ein Ende der Spannschraube auf die Spannfläche des Spannelements wirkt.
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Diese
Verbindung zwischen zwei Gehäuseteilen
eröffnet
viele Freiheitsgrade bei der Anordnung der zweiten Gewindebohrung
und damit auch der Richtung, in der die Spannschraube eingedreht
und somit die Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil
gespannt wird. Insbesondere ist es möglich, die Spannschraube in einer
Richtung parallel zu der Dicht- oder Fügefläche zwischen dem ersten Gehäuseteil
und dem zweiten Gehäuseteil
anzuordnen. Es ist jedoch auch möglich, die
Längsachse
der zweiten Gewindebohrung in nahezu beliebigen Winkeln zwischen
0° und 90° zu der Dicht-
oder Fügefläche anzuordnen,
ohne Verlust an Spannkraft.
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Besonders
Vorteilhafterweise ist bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgesehen,
dass der Winkel β zwischen
der Längsachse
der Ausnehmung und der zweiten Gewindebohrung gleich dem Winkel α zwischen
der Längsachse
des Spannelements und der Spannfläche des Spannelements ist. In
diesem Fall nämlich
kann die Spannschraube an ihrem mit der Spannfläche zusammenwirkenden Ende
eben ausgeführt
sein, so dass sich eine relativ große Kontaktfläche zwischen
der Spannfläche
und dem Ende der Spannschraube ergibt. Außerdem wird die Spannschraube
in diesem Fall rein axial belastet, so dass bei gleichem Anzugsdrehmoment
der Spannschraube die auf die Spannfläche übertragene Spannkraft erhöht wird.
Beide Effekte sorgen dafür, dass
die Kraft, mit der die beiden Gehäuseteile zusammengespannt werden,
erhöht
wird.
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In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der zylindrische Abschnitt des Spannelements in der Ausnehmung
axial verschiebbar geführt
ist, insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmung als zylindrische
Bohrung ausgebildet ist. Bei beiden Ausführungsformen ist vorteilhaft,
dass das Spannelement nicht seitlich ausweichen kann, wenn mit Hilfe
der Spannschraube die Spannkraft über die Spannfläche in das
Spannelement eingeleitet wird. Dadurch wird die Spannverbindung
belastbarer und die Abmessungen des Spannelements können bei
gleicher Spannkraft reduziert werden.
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Ein
erfindungsgemäßes Spannelement
weist ein Gewinde und eine Spannfläche auf, wobei eine Längsachse
des Spannelements und die Spannfläche einen Winkel α einschließen, der
größer als
0° und kleiner
als 90° ist.
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Dadurch
ist es möglich,
eine Spannkraft in Richtung der Längsachse des Spannelements über die
Spannfläche
mit Hilfe einer Spannschraube einzuleiten, ohne dass eine Zugänglichkeit
des Spannelements in Richtung der Längsachse erforderlich wäre.
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Besonders
einfach in der Herstellung ist es, wenn die Spannfläche kegelstumpfförmig ausgebildet
ist. Dann nämlich
kann das Spannelement als rotationssymmetrischer Körper beispielsweise
durch Drehen sehr wirtschaftlich hergestellt werden.
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Alternativ
kann die Spannfläche
auch eben sein, beispielsweise durch Einfräsen einer Abflachung in ein
ansonsten rotationssymmetrisches Spannelement. Bei dieser Ausgestaltung
ist eine große
Kontaktfläche
zwischen der Spannfläche
des Spannelements und einem mit der Spannfläche zusammenwirkenden Ende
der Spannschraube möglich.
Dadurch sind bei diesem Ausführungsbeispiel sehr
hohe Spannkräfte
möglich.
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Um
ein Ausweichen des Spannelements infolge der von der Spannschraube
auf die Spannfläche übertragene
Spannkraft in seitlicher Richtung zu vermeiden, kann im Anschluss
an die Spannfläche ein
koaxial zum Gewinde verlaufender Führungsabschnitt vorgesehen
sein. Dieser Führungsabschnitt ist
bevorzugt zylindrisch ausgebildet und wirkt mit einer Ausnehmung
im zweiten Gehäuseteil
zusammen, so dass das Spannelement in der Ausnehmung geführt und
ein seitliches Ausweichen verhindert wird.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sehen außerdem vor, dass das Gewinde
des Spannelements von einem Bund in Längsrichtung begrenzt wird,
so dass das Spannelement fest mit dem ersten Gehäuseteil verschraubt werden
kann und sich infolgedessen das Spannelement nicht löst. Um das Spannelement
fest mit dem ersten Gehäuseteil
verschrauben zu können,
sind in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung an dem
Bund mindestens zwei Abflachungen vorgesehen. Alternativ ist es selbstverständlich auch
möglich,
an dem dem Gewinde entgegengesetzten Ende des Spannelements beispielsweise
einen Innensechskant oder einen Torx vorzusehen.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und deren Patentansprüchen beschriebenen
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
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Es
zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Spannelements;
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2 eine
erfindungsgemäße Verbindung zwischen
zwei Gehäuseteilen
im Schnitt; und
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3 ein
vergrößertes Detail
aus der erfindungsgemäßen Verbindung
gemäß 2,
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4 ein
zylindrisches Spannelement, und
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5 bis 8 weitere
Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Verbindu
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In 1 ist
ein in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 versehenes
Spannelement dargestellt. Dieses Spannelement 1 ist bei
diesem Ausführungsbeispiel
als Drehteil, das heißt
rotationssymmetrisch, ausgeführt.
An ein Gewinde 3 schließt ein Bund 5 an.
An dem Bund 5 sind beispielsweise zwei Abflachungen 7 vorgesehen,
an die ein Gabelschlüssel
angesetzt werden kann, um das Spannelement 1 mit dem Gewinde 3 in
ein erstes Gehäuseteil
(nicht dargestellt) eines Getriebegehäuses oder ein anderes Bauteil
einzuschrauben. An den Bund 5 schließt ein zylindrischer Abschnitt 9 an,
der gegenüber
dem Bund 5 einen verringerten Durchmesser hat. An den zylindrischen
Abschnitt 9 wiederum schließt eine Spannfläche 11 an,
die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 als
Kegelstumpf ausgebildet ist.
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Es
ist auch möglich,
die Spannfläche 11 eben
auszuführen,
beispielsweise mit Hilfe eines Trapezfräsers.
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Die
Spannfläche 11 und
eine Längsachse 13 des
Spannelements 1 schließen
einen Winkel α von ungefähr 45° ein. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf Winkel α zwischen der Spannfläche 11 und
der Längsachse 13 des
Spannelements 1 von 45° beschränkt, sondern
umfasst auch Winkel kann in dem Bereich zwischen 0° und 90° liegen.
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Der
Winkel α hat
einen erheblichen Einfluss auf die Spannkraft, mit der das Spannelement 1 beaufschlagt
wird. Dieser Zusammenhang wird nachfolgend anhand der 2 und
der 3 noch deutlicher.
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An
die Spannfläche 11 schließt ein ebenfalls zylindrisch
ausgeführter
Führungsabschnitt 15 an. Mit
Hilfe dieses Führungsabschnitts 15 kann
das Spannelement in eine Ausnehmung eines zweiten Gehäuseteils
(nicht dargestellt) in axialer Richtung geführt werden, so dass das Spannelement 1 unter Einwirkung
der von einer Spannschraube 21 (siehe 2)
eingeleiteten Spannkraft nicht seitlich ausweichen kann.
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Es
versteht sich von selbst, dass auch der Führungsabschnitt nicht notwendigerweise
rotationssymmetrisch sein muss, sondern beispielsweise auch als
Vierkant, Sechskant oder in anderer Weise als prismatischer Körper ausgeführt sein
kann.
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2 zeigt
ein erstes Gehäuseteil 17 und ein
zweites Gehäuseteil 19,
die durch ein erfindungsgemäßes Spannelement 1 und
eine Spannschraube 21 miteinander verbunden sind. Zu diesem
Zweck ist in dem ersten Gehäuseteil 17 ein
Innengewinde 23 angebracht, in welches das Gewinde 3 des
Spannelements 1 eingedreht wird.
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Das
Spannelement 1 kann so weit in das Innengewinde 23 eingedreht
werden, bis der Bund 5 des Spannelements auf einer Dicht-
oder Fügefläche 25 des
ersten Gehäuseteils 17 aufliegt.
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In
der Verlängerung
des Innengewindes 23 ist in dem zweiten, Gehäuseteil 19 eine
Ausnehmung 27 vorgesehen, in die das Spannelement 1 mit
Ausnahme seines Gewindes 3 hineinpasst.
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Bevorzugt
entspricht der Querschnitt der Ausnehmung 27 dem Querschnitt
des Spannelements 1, insbesondere dem Querschnitt des Führungsabschnitts 15,
so dass der Führungsabschnitt 15 in
der Ausnehmung 27 in axialer Richtung geführt wird.
Gleichzeitig erfolgt entweder über
den Führungsabschnitt 15 oder über den
Bund 5 des Spannelements eine Fixierung des zweiten Gehäuseteils 19 relativ
zum ersten Gehäuseteil 17.
Dadurch ist es nicht erforderlich, beispielsweise einen Einpass
im Bereich der Dicht- oder Fügefläche 25 vorzusehen, um
das zweite Gehäuseteil 19 relativ
zum ersten Gehäuseteil 17 zu
positionieren. Über
den Bund 5 beziehungsweise den Führungsabschnitt 15 können auch sehr
große
Kräfte
in Richtung der Dicht- oder Fügefläche 25 zwischen
dem ersten Gehäuseteil 17 und dem
zweiten Gehäuseteil 19 übertragen
werden, so dass selbst bei in hohem Maße belasteten Getriebegehäusen oder
anderen Baugruppen die Gehäuseteile 17 und 19 in
Richtung der Dicht- oder Fügefläche 25 keine
Relativbewegung zueinander ausführen können.
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Im
zweiten Gehäuseteil 19 ist
ein zweites Innengewinde 29 vorgesehen, in das eine Spannschraube 21 eingedreht
wird, nachdem das Spannelement 1 in das erste Gehäuseteil
eingedreht wurde und die beiden Gehäuseteile 17 und 19 ineinander gesteckt
wurden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Spannschraube 2l als Madenschraube mit einer Kegelspitze 31 ausgeführt. Der
Kegelwinkel der Kegelspitze 31 korrespondiert Vorteilhafterweise mit
dem Winkel α der
Spannfläche 11 des
Spannelements (siehe 1), so dass durch Eindrehen
der Spannschraube 21 über
die Kegelspitze 31 eine Spannkraft auf die Spannfläche 11 des
Spannelements 1 übertragen
wird.
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Im
Ergebnis bewirkt die Komponente der Spannkraft in Richtung der Längsachse 13 des
Spannelements 1, dass das zweite Gehäuseteil 19 auf die Dicht-
oder Fügefläche 25 des
ersten Gehäuseteils 17 gepresst
wird. Dadurch wird eine öldichte
und in hohem Maße
belastbare Verbindung des ersten Gehäuseteils 17 und des
zweiten Gehäuseteils 19 erreicht.
Je nachdem, wie groß die
erforderlichen Anpresskräfte
zwischen erstem Gehäuseteil 17 und zweitem
Gehäuseteil 19 sind,
kann der Winkel α zwischen
der Spannfläche 11 und
der Längsachse 13 des
Spannelements variiert werden.
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Selbstverständlich ist
es auch möglich, über die
Zahl der eingesetzten Spannelemente 1 die Anpresskräfte zwischen
einem ersten Gehäuseteil
und einem zweiten Gehäuseteil 19 zu
erhöhen.
Im vorliegenden Fall sind lediglich zwei Spannelemente 1 dargestellt,
von denen nur das obere mit Bezugszeichen versehen wurde. Anhand
dieser Darstellung wird auch deutlich, dass die Spannschraube 21 parallel
zu der Dicht- oder Fügefläche 25 verläuft, so
dass lediglich eine radiale Zugänglichkeit
des zweiten Gehäuseteils 19 erforderlich
ist, um die beiden Gehäuseteile 17 und 19 fest
miteinander zu verbinden. Es ist alternativ auch möglich, dass
die Spannschraube 21 nicht parallel zur Dicht- oder Fügefläche 25 angeordnet
wird, sondern dass ein Winkel β zwischen
der Längsachse 33,
Ausnehmung 27 und der Längsachse
der zweiten Gewindebohrung 29 gleich 90° zuzüglich dem Ergänzungswinkel α entspricht.
In anderen Worten: β = 90° + α.
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In
diesem nicht dargestellten Fall wirkt die Spannkraft der Spannschraube 21 in
Richtung der Längsachse
des zweiten Innengewindes 29 auf die Spannfläche 11 des
Spannelements 1. Dadurch kann auf die Kegelspitze 31 der
Spannschraube 21 verzichtet werden und es ergibt sich eine
höhere
Spannkraft. Außerdem
kann bei eingeschränkter
Zugänglichkeit
des Getriebegehäuses
ein Winkel β von
mehr als 90° manchmal
hilfreich sein.
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In 3 ist
die Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseteil 17 und dem
zweiten Gehäuseteil 19 nochmals
vergrößert dargestellt.
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In 4 ist
ein Spannzylinder 35 in einer Ansicht von vorne und einer
Seitenansicht dargestellt. Der Spannzylinder 35 hat eine
zylindrische Außenkontur 37 und
eine spiralförmige
Innenkontur 39.
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Durch
eine radial angeordnete Aussparung 41 kann ein Führungsabschnitt 15 eines
erfindungsgemäßen Spannelements 1 (nicht
dargestellt in 4) von außen in den Spannzylinder eingeführt werden.
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Mit
Hilfe eines zentral angeordneten Innensechskants 43 kann
der Spannzylinder 35 verdreht werden.
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In 5 ist
das Zusammenwirken eines erfindungsgemäßen Spannelements 1 mit
einem Spannzylinder 35 dargestellt. Im Folgenden wird nur auf
die Unterschiede zu der Verbindung gemäß den 2 und 3 hingewiesen.
Ansonsten gilt betreffend 5 das zuvor
Gesagte entsprechend.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
hat die Ausnehmung 27 einen zylindrischen Endabschnitt 45, dessen
Durchmesser dem Außendurchmesser
des Spannzylinders 35 entspricht, so dass der Spannzylinder 35 in
den zylindrischen Endabschnitt 45 eingelegt werden kann.
Wenn nun der Spannzylinder 35 um etwa 180° gegenüber der
in 5 dargestellten Position gedreht wird, fluchten
die radiale Aussparung 41 und die Ausnehmung 27,
so dass der Führungsabschnitt 15 durch
die radiale Aussparung 41 ins Innere des Spannzylinders 35 eingeführt werden kann.
Wenn nun, wie in 5 dargestellt, der Spannzylinder 35 verdreht
wird, zieht die spiralförmige
Innenkontur 39 das Spannelement zum Mittelpunkt des Spannzylinders 35,
so dass im Ergebnis das erste Gehäuseteil 17 und das
zweite Gehäuseteil 19 gegeneinander
gepresst werden.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
ermöglicht,
je nach Steigung der spiralförmigen
Innenkontur 39, sehr große Spannkräfte und ist sehr belastbar.
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In 6 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Verbindung
zwischen einem ersten Gehäuseteil 17 und
einem zweiten Gehäuseteil 19 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist
symmetrisch bezüglich
der Dicht- oder Fügefläche 25 aufgebaut.
Dies bedeutet, dass das Spannelement 1 kein erstes Gewinde 3 aufweist,
sondern zwei Spannflächen 11.
Entsprechend gibt es sowohl im ersten Gehäuseteil 17 als auch
im zweiten Gehäuseteil 19 ein
zweites Innengewinde 29, in das je eine Spannschraube 21 eingedreht
ist. Die beiden Spannschrauben 21 wirken auf die Spannflächen 11 des Spannelements 1 und
ziehen dadurch das erste Gehäuseteil 17 und
das zweite Gehäuseteil 19 zusammen.
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In
anderen Worten: Das Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist
bezüglich
der Dicht- und Fügefläche 25 so
gespiegelt, dass die konstruktiven Merkmale des zweiten Gehäuseteils
und die Teile des Spannelements 1, die in das zweite Gehäuseteil 19 ragen, bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 verdoppelt
wurden. Dafür
entfällt
das Gewinde 3 des Spannelements (siehe 2).
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Selbstverständlich lässt sich
dieser erfindungsgemäße Gedanke,
eine symmetrisch bezüglich
der Dicht- und Fügefläche 25 aufgebaute
Verbindung zwischen einem ersten Gehäuseteil 17 und einem
zweiten Gehäuseteil 19 auch
auf die anderen vorstehend und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele übertragen.
Auch diese erfindungsgemäße symmetrische
Ausbildung ist Teil der Erfindung und für diese Ausbildung soll Schutz
beansprucht werden.
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In 7 ist
ein weiteres erfindungsgemäßes Spannelement 47 dargestellt.
Dieses Spannelement 47 besteht aus einem Stück Flachstahl,
in dem zwei Querbohrungen 49 eingebracht sind. Diese Querbohrungen 49 weisen
eine kegelstumpfförmige
Ansenkung 51 auf. Selbstverständlich ist dieses Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Spannelements 47 nicht
auf rechteckige Querschnitte beschränkt. Prinzipiell sind alle
prismatischen Körper, insbesondere
jedoch rundes Stangenmaterial gleichermaßen geeignet wie das in 7 dargestellte Flachmaterial.
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Ein
Abstand der Querbohrungen 49 zueinander ist in 7 mit
dem Bezugszeichen A2 versehen.
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In 8 sind
zwei Gehäuseteile 17 und 19 mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Spannelements 47 und
zwei Spannschrauben 53 fest miteinander verbunden. Auch
bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 8 ist
die erfindungsgemäße Verbindung
spiegelsymmetrisch bezüglich
der Dicht- und Fügefläche 25 aufgebaut.
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Es
ist vorteilhaft, jedoch nicht zwingend erforderlich, wenn der Querschnitt
der Ausnehmungen 47 im ersten Gehäuseteil 17 und im
zweiten Gehäuseteil 19 einen
dem Spannelement 47 entsprechenden Querschnitt aufweist.
Dann ist das Spannelement 47 so in den Ausnehmungen 27 aufgenommen, dass
es nicht verkanten kann.
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Diese
an sich gewünschte
Eigenschaft lässt sich
sehr einfach realisieren, wenn die Ausnehmungen 27 mit
einem Spiralbohrer in die Gehäuseteile 17 und 19 eingebracht
werden und das Spannelement 47 einen kreisförmigen Querschnitt
(nicht dargestellt) hat.
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Die
Senkkopfschrauben 53 sind in zweite Innengewinde 29 des
ersten Gehäuseteils 17 und
des zweiten Gehäuseteils 19 eingeschraubt,
wobei der Abstand der zweiten Innengewinde 29 voneinander in 8 mit
dem Bezugszeichen A1 bezeichnet wurde. In
Relation zu dem Abstand A2 der Querbohrungen 49 (siehe 7)
gilt, dass A1 > A2 ist. Dadurch wird
gewährleistet,
dass durch Anziehen der Spannschrauben 53 das erste Gehäuseteil 17 und
das zweite Gehäuseteil 19 miteinander
verspannt werden.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn anders als bei normalen
Senkkopfschrauben nach DIN 963 bis DIN 966 an den Senkkopf 55 ein
zylindrischer Führungsabschnitt 15 anschließt. Dieser
zylindrische Führungsabschnitt
ermöglicht
es, wenn die Bohrungen (ohne Bezugszeichen), in die die zweiten
Innengewinde 29 eingeschnitten sind, als Stufenbohrung ausgeführt sind,
dass der Kopf der Senkschrauben 53 in dem ersten Gehäuseteil 17 beziehungsweise dem
zweiten Gehäuseteil 19 geführt werden.
Dadurch steigt die Belastbarkeit der erfindungsgemäßen Verbindung
und ein Ausweichen der Spannschrauben in Richtung der Dicht- und
Fügefläche 25 wird
wirkungsvoll unterbunden.
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Der
Führungsabschnitt 15 an
den Senkkopfschrauben 53 ermöglicht es auch, einen Innensechskant
oder einen Torx vorzusehen, so dass sehr große Anzugsdrehmomente in die
Senkkopfschrauben 53 eingeleitet werden können.
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Selbstverständlich ist
es bei diesem Ausführungsbeispiel
auch möglich,
entsprechend den Ausführungsbeispielen
gemäß 2 und 5 nur
im zweiten Gehäuseteil 19 eine
Ausnehmung 27 vorzusehen und das Spannelement 47 mit
einem Gewinde (nicht dargestellt) in das erste Gehäuseteil 17 einzuschrauben.