DE102007003487A1

DE102007003487A1 - Furchschraube, Schraubverbindung und Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007003487A1
Application number: DE102007003487A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Schenk (FH); Johann Singer
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2008-07-31

Abstract

Furchschraube, umfassend einen Schraubenkopf mit einer an seiner Unterseite ausgebildeten ringförmigen Auflagefläche und einen Schraubenschaft mit einem selbstfurchenden Gewinde, wobei die ringförmige Auflagefläche (12) des Schraubenkopfes (11) konvex gewölbt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Furchschraube, umfassend einen Schraubenkopf mit einer an seiner Unterseite ausgebildeten ringförmigen Auflagefläche und einen Schraubenschaft mit einem selbstfurchenden Gewinde.
Hintergrund der Erfindung
Furchschrauben oder gewindefurchende Schrauben sind Verbindungselemente, die beim Eindrehen in ein Kernloch ihr Mutterngewinde durch spanlose Formgebung selbst herstellen. Furchschrauben werden in steigendem Maße eingesetzt, um Kosteneinsparungen im Fertigungsprozess zu erzielen. Anders als bei herkömmlichen Schrauben entfallen die Kosten für das Gewindeschneiden, die Reinigung der Sacklöcher, die Kontrolle sowie für spezielle Gewindebohrer.
Eine Furchschraube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 0 987 452 A1 bekannt. Diese Furchschraube besteht aus einem Schraubenkopf, einer an der Unterseite des Schraubenkopfes ausgebildeten ringförmigen Auflagefläche und einem Schraubenschaft mit einem selbstfurchenden Gewinde.
In der Praxis hat es sich allerdings herausgestellt, dass beim Einsatz von Furchschrauben Fluchtungsfehler auftreten können. Diese Fluchtungsfehler werden durch verschiedene Effekte verursacht, beispielsweise durch eine ungenaue Geometrie der Furchschraube, das so genannte „Schrauberspiel" und eine nicht einwandfreie Planheit des Schraubenkopfes.
1 zeigt eine herkömmliche Spannvorrichtung 1 für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine. Eine Rolle 2 ist über ein Wälzlager 3 an einem Ende eines Hebelarms 4 drehbar gelagert. Der Hebelarm 4 wird von einem Federelement 5 mit einer Torsionskraft beaufschlagt, sodass über die Rolle 2, an der ein Spannriemen des Zugmitteltriebs anliegt, eine Vorspannung erzeugt wird. Die Befestigung der Rolle 2 an dem Hebelarm 4 erfolgt über eine Furchschraube 6, die mit ihrer ringförmigen Auflagefläche 7 über ein Verschlusselement 9 an dem Innenring 8 des Wälzlagers 3 anliegt. Wenn die Furchschraube 6 oder das Verschlusselement 9 eine fertigungsbedingte Ungenauigkeit aufweist, wirkt eine ungleichmäßige Vorspannkraft auf den Innenring 8 des Wälzlagers 3, durch die es zu einer Deformation des Innenrings 8 kommen kann, die sowohl für die Funktion der Lagerung schädlich ist als auch deren Lebensdauer herabsetzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Furchschraube anzugeben, bei der ein nicht fluchtender Einbau und eine daraus resultierende asymmetrische Verspannung des Innenrings eines Lagers vermieden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Furchschraube der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die ringförmige Auflagefläche des Schraubenkopfes konvex gewölbt ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die konvex gewölbte Auflagefläche des Schraubenkopfes eine automatische, selbsttätige Ausrichtung beim Einschrauben bewirkt, sodass die Längsachse der Furchschraube mit der Längsachse eines Kern- oder Durchgangslochs zusammenfällt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die konvex gewölbte Auflagefläche des Schraubenkopfes als Kugelkalotte ausgebildet ist. Im Querschnitt weist die ringförmige Auflagefläche somit die Form eines Kreissegments auf. Wenn die erfindungsgemäße Furchschraube mit einem gegengleich ausgebildeten Befestigungselement verschraubt wird, wirkt die konvexe Auflagefläche des Schraubenkopfes mit der Gegenfläche des Befestigungselements wie ein Kugelgelenk zusammen. Die Auflagefläche des Schraubenkopfes entspricht dabei dem Gelenkkopf, die entsprechende Gegenfläche des Befestigungselements entspricht einer Pfanne des Kugelgelenks, das lediglich radiale Bewegungen erlaubt. Bei der Montage werden somit gegebenenfalls vorhandene Fluchtungsfehler automatisch ausgeglichen.
Eine noch bessere Wirkung der erfindungsgemäßen Furchschraube kann erzielt werden, wenn die ringförmige Auflagefläche als Schraubenbund ausgebildet ist, insbesondere kann der Durchmesser des Schraubenbunds größer als der Durchmesser des Schraubenkopfes sein. Bei einer vergrößerten ringförmigen Auflagefläche können auch größere geometrische Fluchtungsfehler ausgeglichen werden. Dazu muss lediglich der Durchmesser des Schraubenbunds vergrößert werden, eine Vergrößerung des Schraubenkopfes selbst ist jedoch vorteilhaft nicht erforderlich.
Daneben betrifft die Erfindung eine Schraubverbindung. Die erfindungsgemäße Schraubverbindung umfasst eine Furchschraube der beschriebenen Art und ein Befestigungselement, das eine Ausnehmung für die Furchschraube und eine konkav gewölbte Ringfläche aufweist, die im montierten Zustand an der ringförmigen Auflagefläche des Schraubenkopfes anliegt. Die konvex gewölbte Auflagefläche des Schraubenkopfes und die konkav gewölbte Ringfläche des Befestigungselements sind gegengleich ausgebildet, sodass sie form- und kraftschlüssig aneinander anliegen, wodurch bei der Montage der Furchschraube eine automatische Zentrierung bewirkt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Befestigungselement als Deckel und/oder Verschlusselement und/oder Dichtelement ausgebildet sein. Insbesondere kann das Befestigungselement ein anderes Bauteil, das mit der Furchschraube befestigt ist, abdecken und auf diese Weise vor Verschmutzungen schützen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Befestigungselement der erfindungsgemäßen Schraubeverbindung im montierten Zustand mit seiner der Furchschraube abgewandten Seite an einem Lager, insbesondere an dessen Innenring, anliegt. In diesem Fall kann das Lager durch die Furchschraube an einem anderen Bauteil drehbar befestigt sein, das Befestigungselement ist dabei zwischen der Auflagefläche des Schraubenkopfes und dem Innenring des Lagers angeordnet.
Daneben betrifft die Erfindung eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend wenigstens ein antreibendes Rad, wenigstens ein angetriebenes Rad, ein die Räder verbindendes Umschlingungsmittel und wenigstens eine eine Vorspannung in dem Zugmitteltrieb erzeugende Spannrolle.
Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist vorgesehen, dass die Spannrolle mittels einer Schraubverbindung der beschriebenen Art befestigt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
1 eine herkömmliche, bei einer Spannvorrichtung eingesetzte, Furchschraube in einer geschnittenen Ansicht; und
2 eine erfindungsgemäße Furchschraube im montierten Zustand in einer geschnittenen Ansicht.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die in 2 gezeigte Furchschraube 10 umfasst einen Schraubenkopf 11 mit einem Sechskantkopf. An der Unterseite des Schraubenkopfes 11 befindet sich eine ringförmige Auflagefläche 12, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel konvex und als Kugelkalotte ausgebildet ist. An die Auflagefläche 12 schließt sich ein Schraubenschaft 13 mit einem selbstfurchenden Gewinde 14 an.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Furchschraube 10 im Endbereich eines Hebelarms 15, der in 2 nur teilweise gezeigt ist, angebracht. Der Hebelarm 15 weist ein gegossenes Sackloch 16 auf, in das die Furchschraube 10 eingeschraubt wird, ohne dass zuvor ein Gewinde in das Sackloch 16 geschnitten werden muss. Beim Eindrehen der Furchschraube 10 in das Sackloch wird das Innengewinde durch spanlose Verformung der Innenfläche des Sacklochs 16 gebildet.
Die Auflagefläche 12 der Furchschraube 10 ist in dem in 2 gezeigten montierten Zustand in Kontakt mit einer gegengleich ausgebildeten Ringfläche 17 eines Befestigungselements 18. Das allgemein als Befestigungselement 18 bezeichnete Bauteil kann ein Deckel, ein Verschlusselement oder ein Dicht element sein. An der gegenüberliegenden Seite des Befestigungselements 18 liegt dieses an einem Innenring 19 eines Wälzlagers 20 an. Der in 2 nicht gezeigte Außenring des Wälzlagers 20 ist mit einer Rolle verbunden, die über das Wälzlager 20 drehbar an dem Hebelarm 15 gelagert ist.
Falls an der Furchschraube 10 oder dem Sackloch 16 oder an einem anderen Bauteil der Schraubverbindung fertigungsbedingte Toleranzen, insbesondere Fluchtungsfehler auftreten, kann die Furchschraube 10 dennoch fluchtend eingeschraubt werden, sodass ihre Längsachse mit der Längsachse des Sacklochs 16 zusammenfällt. Wegen der beiden aufeinander liegenden, gegengleich ausgebildeten Flächen 12, 17 kann sich die Furchschraube 10 bei der Montage lediglich radial bewegen, bezogen auf den Mittelpunkt eines gedachten Kreises, der sich ergibt, wenn die gekrümmte Auflagefläche 12 und die gekrümmte Ringfläche 17, die jeweils Kreissegmente darstellen, zu einem Vollkreis ergänzt werden. Nach der Montage liegt die Auflagefläche 12 der Furchschraube 10 in Umfangsrichtung gleichmäßig an der Ringfläche 17 an, sodass der Innenring 19 des Wälzlagers 20 vollkommen gleichmäßig mit der Vorspannkraft der Furchschraube 10 beaufschlagt wird.
Die in 2 gezeigte Schraubverbindung ist Bestandteil einer Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine. Eine Spannrolle ist dabei über das Wälzlager 20 drehbar an dem Hebelarm 15 gelagert, der – analog zu 1 – durch ein Federelement mit einem Torsionsmoment beaufschlagt wird.

1: Spannvorrichtung
2: Rolle
3: Wälzlager
4: Hebelarm
5: Federelement
6: Furchschraube
7: Auflagefläche
8: Innenring
9: Verschlusselement
10: Furchschraube
11: Schraubenkopf
12: Auflagefläche
13: Schraubenschaft
14: Gewinde
15: Hebelarm
16: Sackloch
17: Ringfläche
18: Befestigungselement
19: Innenring
20: Wälzlager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0987452 A1 [0003]

Claims

Furchschraube, umfassend einen Schraubenkopf mit einer an seiner Unterseite ausgebildeten ringförmigen Auflagefläche und einen Schraubenschaft mit einem selbstfurchenden Gewinde, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Auflagefläche (12) des Schraubenkopfes (11) konvex gewölbt ist.
Furchschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konvex gewölbte Auflagefläche (12) des Schraubenkopfes (11) als Kugelkalotte ausgebildet ist.
Furchschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Auflagefläche (12) als Schraubenbund ausgebildet ist.
Furchschraube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Schraubenbunds größer als der Durchmesser des Schraubenkopfes (11) ist.
Schraubverbindung, umfassend eine Furchschraube (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und ein Befestigungselement (18), das eine Ausnehmung für die Furchschraube (10) und eine konkav gewölbte Ringflä che (17) aufweist, die im montierten Zustand an der ringförmigen Auflagefläche (12) des Schraubenkopfes (11) anliegt.
Schraubverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (18) als Deckel und/oder Verschlusselement und/oder Dichtelement ausgebildet ist.
Schraubverbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (18) im montierten Zustand mit seiner der Furchschraube (10) abgewandten Seite an einem vorzugsweise als Wälzlager (20) ausgebildeten Lager, insbesondere an dessen Innenring (19), anliegt.
Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend wenigstens ein antreibendes Rad, wenigstens ein angetriebenes Rad, ein die Räder verbindendes Umschlingungsmittel und wenigstens eine eine Vorspannung in dem Zugmitteltrieb erzeugende Spannrolle, wobei die Spannrolle mittels einer Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 befestigt ist.