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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung eines Radnaben-Bauteils mit einem hiermit über eine Stirnverzahnung mit parallel zur Bauteil-Drehachse ausgerichteten Zähnen drehfest verbundenen Wellengelenk-Bauteil, die über eine in der gemeinsamen Drehachse dieser Bauteile liegende Verbindungsschraube gegeneinander verspannt sind, mit einer Maßnahme, mit Hilfe derer beim Festziehen der Verbindungsschraube falls möglich eines der beiden genannten Bauteile um die gemeinsame Drehachse geringfügig gegenüber dem anderen genannten Bauteil verdreht wird und geht aus von der
DE 10 2007 057 047 A1 .
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Zum technischen Hintergrund in seiner Gesamtheit wird ausdrücklich auf die soeben genannte Schrift verwiesen, die ihrerseits auf die
DE 10 2005 054 283 A1 verweist, in der eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung mit einer Stirnverzahnung als Mittel zur Drehmomentübertragung zwischen den genannten Bauteilen gezeigt ist. (Ein Sonderfall einer solchen Stirnverzahnung ist die sog. Hirth-Verzahnung). In der zuerst genannten
DE 10 2007 057 047 A1 ist ausgeführt, dass eine solche Radnaben-Drehgelenk-Anordnung in der Großserienfertigung beispielsweise von Personenkraftwagen relativ einfach montierbar ist, dass es jedoch vorkommen kann, dass beim Zusammensetzen der besagten Bauteile die Zähne der Stirnverzahnung des ersten Bauteils mit ihren Köpfen auf die Köpfe der Zähne der Stirnverzahnung des zweiten Bauteils auftreffen, so dass die Zahnflanken gegenseitig nicht ineinander greifen können, d.h. dass die Zähne der Stirnverzahnung des ersten Bauteils nicht in die Zahn-Lücken der Stirnverzahnung des zweiten Bauteils eingreifen können. Beim Verspannen der beiden Bauteile (über die genannte Schraubverbindung) gegeneinander werden in dieser sog. Zahn-auf-Zahn-Position die Köpfe der einander gegenüberliegenden Zähne aufeinander gepresst und können erst zu einem späteren Zeitpunkt mit Einwirkung eines größeren Relativ-Drehmoments zwischen diesen beiden Bauteilen, die hierbei dann geringfügig gegeneinander verdreht werden, ineinander verrasten und somit in die gewünschte sog. Zahn-in-Lücke-Position gelangen. Mit diesem Verrasten wird jedoch ein Teil der zuvor in bzw. über die Schraubverbindung aufgebrachten Vorspannkraft abgebaut, was aber grundsätzlich unerwünscht ist.
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In der genannten
DE 10 2007 057 047 A1 ist eine Maßnahme beschrieben, mit Hilfe derer an einer solchen Verbindungsanordnung eines Radnaben-Bauteils mit einem über eine Stirnverzahnung drehfest verbundenen Wellengelenk-Bauteil sichergestellt werden kann, dass eine sog. Zahn-in-Lücke-Position der Stirnverzahnungen der beiden über die genannte Verbindungsschraube miteinander zu verspannenden Bauteile erreicht wird. Konkret ist ein Federelement vorgeschlagen, über welches die Verbindungsschraube an einem der beiden Bauteile (d.h. am Radnaben-Bauteil oder am Wellengelenk-Bauteil) abgestützt ist und welches jedenfalls bei Durchführung des in dieser
DE 10 2007 057 047 A1 beschriebenen Verfahrens gewährleistet, dass die beiden Bauteile dann, wenn sich deren Stirnverzahnungen zunächst in einer sog. Zahn-auf-Zahn-Position befinden und es somit möglich ist, diese Bauteile geringfügig gegeneinander zu verdrehen, quasi selbsttätig soweit gegeneinander verdreht werden, dass die beiden Stirnverzahnungen in die Zahn-in-Lücke-Position gelangen. Mit Erreichen dieser Zahn-in-Lücke-Position ist es selbstverständlich nicht mehr möglich, diese beiden Bauteile um die gemeinsame Drehachse gegeneinander zu verdrehen.
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Dieses im bekannten Stand der Technik vorgesehene Federelement wird jedoch praktisch nur für einen erfolgreichen Zusammenbau der beiden genannten Bauteile benötigt; für den darauf folgenden bestimmungsgemäßen Einsatz dieser Bauteile ist dieses Federelement jedenfalls bei Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens nicht erforderlich.
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Hiermit soll daher eine alternative Maßnahme nach dem Oberbegriff des vorliegenden unabhängigen Patentanspruchs aufgezeigt werden, die kein zusätzliches Bauelement, wie das genannte Federelement, benötigt (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
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Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Maßnahme aus einer in der Wand des dem Kopf der Verbindungsschraube zugewandten Bauteils im Bereich des Schrauben-Kopfes vorgesehenen kreisförmig umlaufenden Nut sowie aus einem an der dieser Bauteil-Wand zugewandten Seite des Schraubenkopfes vorgesehenen Vorsprung besteht, der beim Festziehen der Verbindungsschraube in diese Nut eingreift und sich dabei bezogen auf die Drehachse in radialer Richtung an zumindest einer der seitlichen Nutwände abstützt, so dass beim weiteren Festziehen der Verbindungsschraube über diese Abstützung eine in Schrauben-Drehrichtung wirkende Umfangskraft auf dieses Bauteil ausgeübt wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist beim Einschrauben oder Festziehen der genannten Verbindungsschraube eine bis zu einer betragsmäßig gewissen Umfangskraft kraftschlüssige Verbindung zwischen der Verbindungsschraube und demjenigen Bauteil, auf welchem der Schraubenkopf der Verbindungsschraube aufliegt, darstellbar, indem sich der Schraubenkopf der Verbindungsschraube unter Reibschluss am ihm zugewandten Bauteil abstützen und dieses beim Drehen der Verbindungsschraube (und somit auch von deren Schraubenkopf) im Drehsinn mitnehmen kann. Dieses Mitnehmen des Bauteils soll und kann jedoch nur solange erfolgen, als einem Verdrehen des besagten Bauteils keine große Kraft entgegengesetzt wird, was nur dann der Fall ist, wenn sich die Zähne dieses Bauteils und des anderen mit diesem Bauteil über die Verbindungsschraube zu verspannenden Bauteils in der weiter oben erläuterten Zahn-auf-Zahn-Position befinden. Befinden sich hingegen die Köpfe der einander gegenüberliegenden Zähne der beiden genannten Bauteile bereits in der sog. Zahn-in-Lücke-Position und werden diese beiden Bauteile durch die bereits geringfügig festgezogene Verbindungsschraube zumindest geringfügig gegeneinander gepresst, so ist es nicht mehr möglich, diese beiden Bauteile gegeneinander zu verdrehen. Dennoch kann dann die Verbindungsschraube jedenfalls solange weiter eingedreht und somit festgezogen werden, bis die gewünschte Vorspannkraft erreicht ist, indem dann der Reibschluss zwischen dem Schraubenkopf und dem an diesem anliegenden Bauteil überwunden wird und somit die zuvor gegebenenfalls wirksame kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Schraubenkopf und diesem Bauteil aufgehoben wird.
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Wenngleich grundsätzlich jegliche reibschlüssige Verbindung zwischen der Verbindungsschraube und einem der beiden über diese gegeneinander zu verspannenden Bauteile möglich wäre, so wird vorliegend eine besonders vorteilhafte, da im wesentlichen unverändert reproduzierbare Reibschluss-Verbindung oder Kraftschluss-Verbindung aufgezeigt. Eine solche in der Großserie im wesentlichen unverändert reproduzierbare Reibschluss-Verbindung kann zwischen dem Schraubenkopf der Verbindungsschraube und dem diesem zugewandten Bauteil, auf welchem der Schraubenkopf jedenfalls im gegeneinander verspannten Zustand dieser beiden Bauteile aufliegt, hergestellt werden, wenn im Schraubenkopf oder im dem Schraubenkopf zugewandten Wandabschnitt des besagten Bauteils eine kreisförmig umlaufende Nut vorgesehen ist, in die ein am anderen Element, nämlich am besagten Wandabschnitt oder am diesem Wandabschnitt zugewandten Schraubenkopf vorgesehener Vorsprung hineinragt bzw. hineinragen kann. Da jedoch eine umlaufende Nut den Schraubenkopf in unzulässiger Weise schwächen würde, ist bevorzugt und wird vorgeschlagen, die einen Kreis, dessen Mittelpunkt in der Längsachse der Verbindungsschraube liegt, beschreibende Nut im Wandabschnitt des dem Kopf der Verbindungsschraube zugewandten Bauteils vorzusehen und einen oder mehrere mit dieser Nut zusammenwirkende Vorsprünge an der diesem Bauteil zugewandten Seite des Schraubenkopfes anzubringen.
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Die beigefügte stark abstrahierte Prinzipskizze zeigt ein Ausführungsbeispiel, anhand dessen die vorliegende Erfindung noch besser und weitergehend erläutert werden kann. 1 zeigt dabei einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung, während in 2 das Detail A aus 1 vergrößert sowie in einer Abwandlung dargestellt ist.
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Ein mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnetes erstes sog. Radnaben-Bauteil soll mittels einer Verbindungsschraube 3 gegen ein mit der Bezugsziffer 2 gekennzeichnetes zweites sog. Wellengelenk-Bauteil verspannt werden, indem die eine Durchgangsbohrung 1a im ersten Bauteil 1 durchdringende Verbindungsschraube 3 in ein Gewindesackloch 2a im zweiten Bauteil 2 eingeschraubt wird, wobei letztlich der Schrauben-Kopf 3a der Verbindungsschraube 3 auf dem ersten Radnaben-Bauteil 1 aufliegt. Jedes dieser beiden Bauteile 1, 2 ist auf seiner dem anderen Bauteil 2 bzw. 1 zugewandten Seite mit einer bezüglich der Längsachse A dieser Verbindungsschraube kreiszentrischen Stirnverzahnung 1b bzw. 2b versehen, deren Zähne wie bei einer Hirth-Verzahnung parallel zu dieser Längsachse A ausgerichtet sind. ist.
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Im Verbund sowie im verbauten Zustand sind diese Bauteile
1,
2 um eine gemeinsame Drehachse, die mit der Schrauben-Längsachse
A zusammenfällt und daher ebenfalls mit dem Buchstaben
A gekennzeichnet wird, verdrehbar. Zu dieser Verbindungsanordnung der beiden Bauteile
1,
2 wird nochmals ausdrücklich auf die eingangs genannte
DE 10 2005 054 283 A1 verwiesen, worin in den
1 und
4 eine solche Verbindungsanordnung eines Radnaben-Bauteils mit einem Wellengelenk-Bauteil gezeigt ist und die beiden Stirnverzahnungen dort (in den
1,
4 der
DE 10 2005 054 283 A1 ) mit den Bezugsziffern
38 und
39 gekennzeichnet sind.
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In 1 ist der besseren Darstellung wegen die Verbindungsschraube 3 im nicht vollständig eingeschraubten Zustand dargestellt. Deutlich erkennbar ist daher ein an der dem ersten Radnaben-Bauteil 1 zugewandten Seite des Schrauben-Kopfes 3a der Verbindungsschraube 3 vorgesehener Vorsprung 3c, der in diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig vollständig umlaufend bezüglich der Drehachse A bzw. Schrauben-Längsachse A verläuft, als Vorsprung 3c vom Schraubenkopf 3a in Richtung zum Bauteil 1 hin absteht und beispielsweise einen im wesentlichen rechteckigen, dabei jedoch geringfügig trapezförmigen Querschnitt besitzt. In die dem Schraubenkopf 3a zugewandte Wand des Radnaben-Bauteils 1 ist eine diesem Vorsprung 3c angepasste Nut 1c eingebracht, die folglich ebenso kreisförmig vollständig umlaufend zur Drehachse A verläuft und hier ebenfalls einen im wesentlichen rechteckigen, dabei jedoch geringfügig trapezförmigen Querschnitt besitzt.
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Wenn die Verbindungsschraube 3 weiter als figürlich dargestellt in das Gewindesackloch 2a des zweiten Bauteils 2 eingeschraubt wird, so nähert sich der Schraubenkopf 3a dem ersten Bauteil 1 und es dringt der Vorsprung 3c des Schraubenkopfes 3a in die Nut 1c des ersten Bauteils 1 ein. Bei weiterem Drehen der Verbindungsschraube 3 in Einschraub-Richtung wird kommt der Vorsprung 3c mit zumindest einer seiner beiden Seitenwände an zumindest einer der Seitenwände der Nut 1c zum Anliegen und stützt sich dann in radialer Richtung bezüglich der Drehachse A betrachtet in der Nut 1c am ersten Radnaben-Bauteil 1 ab. Mit dieser radialen Abstützung ist zwischen dem Vorsprung 3c und dem ersten Bauteil 1 über dessen Nut 1c und genauer über zumindest eine der Seitenwände dieser Nut 1c eine reibschlüssige Verbindung hergestellt, so dass dieses erste Bauteil 1 durch die weitere Drehbewegung der Verbindungsschraube 3 ebenfalls in eine gleichgerichtete Drehbewegung um die Drehachse A versetzt wird. Letzteres ist jedoch nur dann möglich und erfolgt daher nur dann, wenn das erste Bauteil 1 überhaupt verdrehbar ist. Dies ist nur dann möglich, wenn die Stirnverzahnung 1b des ersten Bauteils 1 noch nicht in die entsprechende Stirnverzahnung 2b des zweiten Bauteils 2 eingerastet ist, d.h. wenn gemäß obigen Ausführungen sich die beiden Stirnverzahnungen 1b, 2b in der sog. Zahn-auf-Zahn-Position befinden. Liegen hingegen die beiden Bauteile 1, 2 solchermaßen relativ zueinander, dass sich deren Stirnverzahnungen 1b, 2b bereits in der oben so genannten Zahn-in-Lücke-Position befinden, so kann das Bauteil 1 nicht über den Reibschluss zwischen dem Vorsprung 3c und der Wand der Nut 1c bzw. durch die über diesen Reibschluss beim Verdrehen oder Festziehen der Verbindungsschraube 3 übertragene Umfangskraft gegenüber dem zweiten Bauteil 2 verdreht werden. Dennoch ist es möglich, unter Überwindung der Reibkräfte zwischen dem Vorsprung 3c des Schraubenkopfes 3a und der Wand oder den betroffenen Wänden der Nut 1c im ersten Bauteil 1 die Verbindungsschraube 3 weiter festzuziehen, d.h. solange weiter in das Gewindesackloch 2a einzuschrauben, bis die beiden Bauteile 1, 2 mit der gewünschten Kraft gegeneinander verspannt sind.
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Wie bereits kurz erwähnt wurde, weisen gemäß 1 der Vorsprung 3c und die Nut 1c in Umfangsrichtung betrachtet einen im wesentlichen trapezförmigen, sich in Einschraub-Richtung der Verbindungsschraube 3 geringfügig verengenden Querschnitt auf. Andere geeignete und insbesondere aneinander angepasste Querschnittsformen von Vorsprung 3c und Nut 1c, so bspw. in Form eines Rechtecks, sind ebenso möglich. 2 zeigt eine andere mögliche Querschnittsform von Vorsprung 3c und Nut 1c, wobei letztere nur durch ein Trapez mit größerem Neigungswinkel der beiden seitlichen Flanken bzw. Seitenwände gebildet ist, während der Vorsprung 3c ein Rechteck mit einem darauf stehenden, der Nut 1c angepassten Trapez beschreibt. In 2 erkennt man, dass nur eine der beiden Flanken oder Seitenwände von Vorsprung 3c und Nut 1c aneinander anliegen, was es ermöglicht, dass beim vollständigen Einschrauben der Verbindungsschraube 3 in das Gewindesackloch 2a das quasi überschüssige Material des Rechteck-Abschnitts des Vorsprungs 3c in die Nut 2c eingepresst werden kann.
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Was weiterhin die Gestaltung des Vorsprungs 3c betrifft, so kann dieser wie erläutert vollständig umlaufend ausgebildet sein, alternativ jedoch auch in Umfangsrichtung betrachtet mit Unterbrechungen gestaltet sein. Beispielsweise ist es ausreichend, wenn der Vorsprung 3c durch drei einzelne über dem Umfang des Schraubenkopfes 3a bzw. der Nut 1c gleichmäßig verteilte einzelne Vorsprünge quasi in Form von Noppen ausgebildet ist, die jeweils in die Nut 1c hineinragen können und dabei mit zumindest einer der Seitenwände der Nut 1c, vorzugsweise jedoch mit beiden Seitenwänden der Nut 1c, eine reibschlüssige bzw. kraftschlüssige Verbindung eingehen, die bei höherem Widerstandsmoment des betreffenden Bauteils 1 gegen ein Verdrehen um die Achse A, nämlich wenn die Stirnverzahnung 1a des Bauteils 1 mit der Stirnverzahnung 2a des Bauteils 2 verrastet ist und sich die Zähne in der sog. Zahn-in-Lücke-Position befinden, überwunden werden kann.
