DE102008056356A1

DE102008056356A1 - Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008056356A1
Application number: DE200810056356
Authority: DE
Inventors: Thomas Grabosch; Johann Singer
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung (21) für zumindest eine dritte Komponente eines Zugmitteltriebs, wie Umlenkrolle, Spannsystem oder Aggregat, wobei zur Darstellung einer definierten Einbaulage die Komponente über die Befestigungsvorrichtung (21) beabstandet zu einem ortsfesten Maschinenteil (3) lösbar befestigt ist. Die Befestigungsvorrichtung (21) umfasst ein als Multifunktionsteil ausgebildetes Schraubenelement (22), welches über einen Gewindeabschnitt (6) in dem Maschinenteil (3) verschraubt ist. Der Gewindeabschnitt (6) ist dazu durch eine Bohrung der Zugmitteltrieb-Komponente (8) und eines Distanzstücks (9) geführt. An den Gewindeabschnitt (6) schließt sich ein als Mehrkantprofil ausgebildeter Anlagebund (25) an, der auf der vom Maschinenteil (3) abgewandten Seite eine Aufnahme (27) für eine weitere Zugmitteltrieb-Komponente bildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für zumindest eine Komponente eines mit einem Zugmitteltrieb in Verbindung stehenden Bauteils, wie beispielsweise Umlenkrolle, Spannsystem oder ein Aggregat, wobei zur Darstellung einer definierten Einbaulage die Komponente über die Befestigungsvorrichtung beabstandet zu einem ortsfesten Maschinenteil in Verbindung mit einer Verschraubung lösbar befestigt ist.
Bekannte Lösungen zeigen einen Schraubverband, bei dem mittels einer lang ausgeführten Schraube in Reihe angeordnete Bauteile beziehungsweise Komponenten des Zugmitteltriebs befestigt werden, wie beispielsweise ein Generator und/oder eine Umlenkrolle bzw. ein Spannsystem. Der Schraubverband wird im Betriebszustand durch eine dynamische Belastung des Zugmitteltriebs beansprucht, die sich insbesondere durch eine von dem Riemen aufgebrachte Radialkraft an der Riemenscheibe und der Stützkraft in einem Befestigungspunkt des Generators zusammensetzt. Falls die in den Anlage- bzw. Kontakt flächen herrschende Reibung nicht ausreichend ist, kann es aufgrund der auf den Schraubverband wirkenden Biegemomente und Querkräfte bzw. temperaturbedingter Längenänderung zu einem Verlust der Vorspannung kommen. Die nachlassende Vorspannung führt zu einem Verrutschen einzelner vorgespannter Bauteile sowie einer Überlastung der Schraube, mit der Folge, dass die Schraube bricht und damit der Schraubverband versagt. Aus dem Patent EP 0 310 068 B1 ist eine Befestigungsvorrichtung bekannt, mit der ein Generator einer Brennkraftmaschine befestigt wird. Der Aufbau dieser Vorrichtung umfasst eine Schraube, deren lang ausgeführter Schraubenschaft durch zwei zueinander beabstandete Befestigungsaugen des Generators sowie eine Bohrung eines zwischen den Befestigungsaugen positionierten Halteelementes geführt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Befestigungsvorrichtung zu schaffen, mit der auf einer Längsachse axial versetzt zueinander positionierte Bauteile eines Zugmitteltriebs sicher befestigt sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine Befestigungsvorrichtung einzusetzen, die ein als Multifunktionsteil ausgebildetes Schraubenelement aufweist. Der Aufbau umfasst ein Schraubenelement, das mit einem Gewindeabschnitt in einem Maschinenteil, insbesondere einem Gehäuse der Brennkraftmaschine eingeschraubt ist. Der vorzugsweise verlängerte von einem Anlagebund begrenzte Gewindeabschnitt ist im eingebauten Zustand der Befestigungsvorrichtung beispielsweise durch eine Zugmitteltrieb-Komponente oder ein Distanzstück geführt. Auf der dem Maschinenteil abgewandten Seite bildet der Anlagebund eine Aufnahme, die beispielsweise für eine weitere Zugmitteltrieb-Komponente bestimmt ist. Vorteilhaft wird im Vergleich zu bisherigen, große Befestigungslängen aufweisenden Schraubverbänden zur Lagefixierung mehrerer Bauteile durch die Erfindung eine Funktionstrennung, insbesondere in zwei oder mehr getrennte, jeweils kürzere Schraubverbände mit weniger verspannten Bauteilen gelöst.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Befestigungsvorrichtung, kann ein Schraubverband realisiert werden, der bei allen im Betriebszustand auftretenden mechanischen und thermischen Beanspruchungen die mit dem Schraubverband in Verbindung stehenden Komponenten sicher und zuverlässig lagefixiert. Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, die kombinierte Beanspruchung der einzelnen Schraube aus axialer Vorspannung, Torsions- und Betriebsbeanspruchung, das heißt radiale und/oder axiale Kräfte und Biegemomente zu reduzieren. Aufgrund einer verringerten Anzahl von Trennfugen stellt sich bei dem erfindungsgemäßen Schraubverband ein vorteilhaft verringerter Vorspannkraftverlust ein. Dadurch unterbleibt gleichzeitig ein Verrutschen beziehungsweise Gleiten einzelner Bauteile quer zur Schraube der mit dem Schraubenverband in Verbindung stehenden Bauteile. Der gegen ein selbsttätiges Lösen besser geschützte erfindungsgemäße Schraubverband vereinfacht weiterhin die Montage und gewährleistet die Darstellung einer kostengünstigen Befestigungsvorrichtung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.
Ein bevorzugter Aufbau sieht ein einteiliges Schraubenelement vor, bei dem sich beidseitig des Anlagebundes ein Gewindeabschnitt anschließt. Dabei ist der zur Aufnahme eines Distanzstücks oder einer Zugmitteltrieb-Komponente bestimmte, dem Maschinenteil zugeordnete Gewindeabschnitt vorteilhaft länger ausgeführt. Der weitere dem Maschinenteil abgewandte Gewindeabschnitt ist bevorzugt zur Aufnahme einer Umlenkrolle des Zugmitteltriebs bestimmt, die mittels einer separaten Spannmutter lagefixiert ist.
Alternativ zu einem einteiligen Aufbau schließt die Erfindung ein zwei Bauteile umfassendes Schraubenelement ein. Abweichend zu dem einteiligen Aufbau bildet dieses Schraubenelement einen Anlagebund mit integrierter Gewindebohrung auf der dem Maschinenteil abgewandten Seite. Die Gewindebohrung ist für eine separate Schraube bestimmt, die eine Aufnahme für eine Umlenkrolle des Zugmitteltriebs bildet.
Zur Darstellung einer möglichst spielfreien Anordnung bildet zumindest ein Gewindeabschnitt vom Anlagebund ausgehend, einen längenbegrenzten zylindrischen Abschnitt. Dieser einen zylindrischen Bolzen bildende Abschnitt kann vorteilhaft so ausgeführt werden, dass sich in Verbindung mit der zugehörigen Aufnahmebohrung des Distanzstücks oder einer Zugmitteltriebs-Komponente eine definierte Einbautoleranz einstellt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung sieht vor, dass der Anlagebund zumindest auf einer dem Maschinenteil abgewandten Seite sich radial bis über einen Wälzkörperbereich einer Wälzlagerung der Umlenkrolle erstreckt. Diese einen radialen Ansatz bildende Maßnahme bewirkt eine wirksame Abdichtung des Wälzlagers. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, den Ansatz endseitig mit einem rechtwinklig angeordneten, das Wälzlager zumindest teilweise umschließenden Schenkel zu versehen, zur Bildung eines Dichtlabyrinths. Weiterhin umfasst der Anlagebund zumindest partiell ein Mehrkantprofil, insbesondere ein Sechskantprofil, über das in Verbindung eines separaten Werkzeugs das Schraubenelement fest eingeschraubt werden kann.
Erfindungsgemäß bietet es sich weiterhin an, einen sich über eine Teillänge des Gewindeabschnitts erstreckenden Stützring einzusetzen. Dieser den Gewindeabschnitt form- und/oder kraftschlüssig umschließende Stützring vermeidet im Endzustand bei fest angezogener Verschraubung ein Spaltmaß zwischen dem Gewindeabschnitt und der Gewindebohrung beziehungsweise einer Aufnahmebohrung einer Zugmitteltrieb-Komponente oder eines Distanzstücks. Die Werkstoffwahl sowie die Gestaltung des duktilen Stützrings ermöglicht eine begrenzte Umformung, wodurch sich ein gewünschter spielfreier Einbau einstellt. Vorteilhaft kann dadurch ein Querrutschen der Bauteile und der Schraube sowie eine relative Verschiebung zueinander unterbunden werden.
Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme sieht eine Werkstoffauswahl aller Bauteile der Befestigungsvorrichtung unter Berücksichtung der Wärmeausdehnungskoeffizienten vor. Durch diese Anpassung kann vorteilhaft die thermische Beanspruchung des Schraubverbandes verringert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 den Aufbau einer bekannten Befestigungsvorrichtung;
2 eine erfindungsgemäße einteilig aufgebaute Befestigungsvorrichtung;
3 eine erfindungsgemäße zweiteilig aufgebaute Befestigungsvorrichtung;
4 die durch einen Stützring ergänzte Befestigungsvorrichtung gemäß 3.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt den Aufbau einer bekannten Befestigungsvorrichtung 1, über die unterschiedliche Komponenten eines Zugmitteltriebs mittels eines Schraubenelements 2 an einem Maschinenteil 3 befestigt sind. Als Schraubenelement 2 dient eine Schraube 4 mit einem lang ausgebildeten Schraubenschaft 5, deren Gewindeabschnitt 6 in eine Gewindebohrung 7 des Maschinenteils 3 eingeschraubt ist. Auf dem Schraubenschaft 5 der Schraube 4 sind von dem Maschinenteil 3 ausgehend eine Zugmitteltrieb-Komponente 8, ein Distanzstück 9 sowie eine Umlenkrolle 10 angeordnet. Dazu ist die Schraube 4 jeweils durch entsprechende Aufnahmebohrungen dieser Bauteile geführt. Als Zugmitteltrieb-Komponente 8 ist beispielsweise das Befestigungsauge eines in 1 nicht abgebildeten Generators vorgesehen. Das Distanzstück 9 ist dazu bestimmt, eine definierte Einbaulage für die Umlenkrolle 10 darzustellen. Die Umlenkrolle 10 umfasst ein Wälzlager 11 mit einem äußeren, von einer Laufscheibe 13 umschlossenen Lagerring 12 sowie einen inneren, die Schraube 4 umschließenden Lagerring 14. Im Einbauzustand ist die Schraube 4 über einen Schraubenkopf 15 stirnseitig an dem inneren Lagerring 14 abgestützt. Bauart-bedingt stellt sich für die Befestigungsvorrichtung 1 eine große Befestigungslänge für alle zu befestigenden Bauteile ein, verdeutlicht durch eine symbolische Kennzeichnung des Kraftschlusses „F”.
Die 2 bis 4 beziehen sich auf erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtungen, wobei diese Figuren zumindest teilweise Bauteile der 1 beinhalten und folglich mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.
Die Befestigungsvorrichtung 21 gemäß 2 umfasst ein als Multifunktionsteil ausgebildetes Schraubenelement 22, dass zwei getrennte Gewindeabschnitte 23, 24 einschließt, die durch einen Anlagebund 25 getrennt sind. Der Gewindeabschnitt 23 ist zur Aufnahme der Zugmitteltrieb-Komponente 8 vorgesehen und in die Gewindebohrung 7 des Maschinenteils 3 verschraubt. Zur Darstellung einer weitestgehend spielfreien Einbaulage ist zwischen dem Anlagebund 25 und dem Gewindeabschnitt 23 ein längenbegrenzter zylindrischer Abschnitt 26 vorgesehen. Auf der dem Maschinenteil 3 abgewandten Seite schließt sich an den Anlagebund 25 der Gewindeabschnitt 24 an, der eine Aufnahme 27 für die Umlenkrolle 10 bildet. Mittels einer Spannmutter 28 ist das Wälzlager 11 und damit die Umlenkrolle 10 fixiert. Durch die zwei Gewindeabschnitte 23, 24 der Befestigungsvorrichtung 21 stellen sich zwei Befestigungslängen „F1 und F2” unterschiedlicher Länge ein. Die Gestaltung der Befestigungsvorrichtung 21 als Multifunktionsteil unterstreichend, bildet der Anlagebund 25 umlenkrollenseitig einen Ansatz 29, der sich radial über die Kontur des Wälzlagers 11 erstreckt und endseitig einen rechtwinklig ausgerichteten Bord 30 umfasst, der begrenzt das Wälzlager 11 übergreift. Durch die Gestal tung und Lage von dem Ansatz 29 und dem Bord 30 gegenüber dem Wälzlager 11 bildet sich ein Dichtungslabyrinth 31, wodurch sich ein wirksamer Schutz gegen Verunreinigungen oder sonstige Umwelteinflüsse in das Wälzlager 11 einstellt. Auf der vom Anlagebund 25 gegenüberliegenden Seite ist dem Wälzlager 11 ein als Scheibe ausgebildetes Abschirmblech 32 zugeordnet, das sich radial bis in den Bereich der Laufscheibe 13 erstreckt und dabei ein weiteres Dichtungslabyrinth 33 bildet. Zum vereinfachten Handling bildet der Anlagebund 25 zumindest lokal ein Mehrkantprofil, über das die Verbindung mit einem Werkzeug das Schraubenelement 22 verschraubt werden kann.
Die 3 zeigt die ebenfalls ein Multifunktionsteil darstellende Befestigungsvorrichtung 41, die ein zweiteiliges Schraubenelement 42 umfasst. Eine erste Schraube 43 ist zur Befestigung der Zugmitteltrieb-Komponente 8 vorgesehen und dazu mit dem Gewindeabschnitt 23 in die Gewindebohrung 7 des Maschinenteils 3 eingeschraubt. Ein vorzugsweise als Mehrkantprofil ausgebildeter, auch als Schraubenkopf der Schraube 43 zu bezeichnender Anlagebund 44 schließt eine Gewindebohrung 45 für eine zweite Schraube 46 ein. Über die eine Aufnahme 47 bildende Schraube 46 ist die Umlenkrolle 10 an dem Schraubenkopf 44 lagefixiert. Durch die zwei Schrauben 43, 46 der Befestigungsvorrichtung 41 stellen sich ebenfalls zwei vorteilhaft kurze Befestigungslängen „F1 und F2” unterschiedlicher Länge ein. Zur ergänzenden Abdichtung sind dem Wälzlager 11 beidseitig Abschirmbleche zugeordnet. Zwischen dem Anlagebund 44 und dem Wälzlager 11 ist das Abschirmblech 48 eingesetzt, dass endseitig abgekantet, das Wälzlager 11 bereichsweise übergreift, zur Bildung eines Dichtungslabyrinths. Weiterhin umfasst das Wälzlager 11 das Abschirmblech 32 gemäß 2, welches zwischen dem Schraubenkopf 51 der Schraube 46 und dem inneren Lagerring 14 des Wälzlagers 11 positioniert ist.
Die 4 stimmt weitestgehend überein mit der Befestigungsvorrichtung 41 gemäß 3 und ist sinngemäß auf die 1 übertragbar. Abweichend schließt der die Schraube 43 einschließende Schraubenverband einen Stützring 49 ein, der längenbegrenzt den Gewindeabschnitt 23 umschließend sich zwischen der Gewindebohrung 7 des Maschinenteils 3 und einer Aufnahmebohrung 50 der Zugmitteltrieb-Komponente 8 erstreckt. Der begrenzt verformbare Stützring 49 stellt eine spielfreie Anordnung und Einbaulage der Zugmitteltrieb-Komponente 8 auf dem Gewindeabschnitt 6 beziehungsweise dem zylindrischen Abschnitt 26 der Schraube 43 sicher.
Die für die Schraubenelement 2, 22, 42 verwendeten Materialien richten sich nach den Festigkeitsanforderungen, wobei im Hinblick auf die Wärmeabfuhr und die Längendehnung auch auf Aluminium basierende Werkstoffe eingesetzt werden können. Aus wärmetechnischen Gründen bietet es sich an für die Abschirmbleche 32, 48 als Werkstoff wärmeleitende Materialien wie Aluminium, Kupfer oder Stahl mit entsprechender Beschichtung zu verwenden.

1: Befestigungsvorrichtung
2: Schraubenelement
3: Maschinenteil
4: Schraube
5: Schraubenschaft
6: Gewindeabschnitt
7: Gewindebohrung
8: Zugmitteltrieb-Komponente
9: Distanzstück
10: Umlenkrolle
11: Wälzlager
12: Lagerring
13: Laufscheibe
14: Lagerring
15: Schraubenkopf
21: Befestigungsvorrichtung
22: Schraubenelement
23: Gewindeabschnitt
24: Gewindeabschnitt
25: Anlagebund
26: Abschnitt
27: Aufnahme
28: Spannmutter
29: Ansatz
30: Bord
31: Dichtungslabyrinth
32: Abschirmblech
33: Dichtungslabyrinth
41: Befestigungsvorrichtung
42: Schraubenelement
43: Schraube
44: Anlagebund
45: Gewindebohrung
46: Schraube
47: Aufnahme
48: Abschirmblech
49: Stützring
50: Aufnahmebohrung
51: Schraubenkopf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0310068 B1 [0002]

Claims

Befestigungsvorrichtung für zumindest eine Komponente eines mit einem Zugmitteltrieb in Verbindung stehenden Bauteils, wie Umlenkrolle, Spannsystem oder Aggregat, wobei zur Darstellung einer definierten Einbaulage die Komponente über die Befestigungsvorrichtung beabstandet zu einem ortsfesten Maschinenteil in Verbindung mit einer Verschraubung lösbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (21,41) als ein Multifunktionsteil ausgebildetes Schraubenelement (22,42) ausgebildet ist, dass – mit einem Gewindeabschnitt (6) in dem Maschinenteil (3) verschraubt ist; – mit dem Gewindeabschnitt (6) und/oder einem zugehörigen zylindrischen Abschnitt (26) durch eine Bohrung der Zugmitteltrieb-Komponente (8) oder eines Distanzstücks (9) geführt ist; – einen Anlagebund (25, 44) mit einem zumindest partiell ausgebildeten Mehrkantprofil umfasst, der sich an den Gewindeabschnitt (6) oder den zylindrischen Abschnitt (26) anschließt; – der Anlagebund (25,44) auf der von dem Maschinenteil (3) abgewandten Seite eine Aufnahme (27, 47) für eine weitere Zugmitteltrieb-Komponente bildet.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einteiligen Aufbau des Schraubenelementes (22), bei dem sich beidseitig des Anlagebundes (25) ein Gewindeabschnitt (23, 24) anschließt.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiteiligen Aufbau des Schraubenelementes (42), umfassend eine erste Schraube (43), deren als Anlagebund (44) gestalteter Schraubenkopf eine Gewindebohrung (45) für eine zweite Schraube (46) einschließt.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anlagebund (25, 44) und dem Maschinenteil (3) der Gewindeabschnitt (23) oder der zylindrische Abschnitt (26) zur Aufnahme eines Befestigungsauges eines Generators vorgesehen ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagebund (29) auf der dem Maschinenteil (3) abgewandten Seite einen Gewindeabschnitt (24) aufweist, der zur Aufnahme einer Umlenkrolle (10) vorgesehen ist, die mittels einer Spannmutter (28) lagefixiert ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagebund (25) zumindest auf einer dem Wälzlager (11) der Umlenkrolle (10) zugewandten Seite einen Ansatz (29) einschließt, der das Wälzlager (11) radial übertrifft.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (29) des Anlagebundes (25) endseitig einen rechtwinklig abgekanteten, das Wälzlager (11) begrenzt übergreifenden Bord (30) einschließt.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein form- und/oder kraftschlüssig den Gewinde abschnitt (23) über eine Teillänge umschließende Stützring (49) sowohl in dem Maschinenteil (3) als auch in einer Aufnahmebohrung (50) der Zugmitteltrieb-Komponente (8) begrenzt eingesetzt ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstoffauswahl mit angepassten Wärmeausdehnungskoeffizienten aller Bauteile der Befestigungsvorrichtung vorgesehen ist.