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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Bei einer Verbindungsanordnung, welche zumindest zwei Bauteile aufweist, die mittels eines von einer Buchse umgebenen Verbindungsbolzens miteinander verbunden sind, ist aus Montagegründen üblicherweise immer ein gewisses Radialspiel auf mindestens einer Seite der miteinander zu verbindenden Bauteile notwendig. Falls es nicht möglich sein sollte, die Buchse nach dem Abstecken in eine feste Schraubverbindung mit den spielbehafteten Bauteilen einzubinden, kann dieses Spiel bei einer Radialbelastung des Verbindungsbolzens zu unerwünschten Geräuschen führen, zum Beispiel durch Abheben des Verbindungsbolzens, durch Anlagewechsel und dergleichen.
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Die
DE 10 2014 207 554 A1 zeigt eine gattungsgemäße Verbindungsanordnung, welche zwei Bauteile umfasst, die mittels eines von einer Buchse umgebenden Verbindungsbolzens miteinander verbunden sind. Die Buchse selbst ist dabei als eine Art geschlitzter Keilring ausgebildet, um eine Verspannung der Buchse zu bewirken.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine spielfreie Verbindungsanordnung trotz eines vorhandenen Montagespiels erzeugt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung umfasst zwei Bauteile, welche mittels eines von einer Buchse umgebenen Verbindungsbolzens miteinander verbunden sind.
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Um eine spielfreie und feste Verbindungsanordnung trotz des erforderlichen Montagespiels erzeugen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbindungsanordnung zumindest einen Spannring mit einer konischen Anlagefläche aufweist, die mit einer Gegenfläche der Verbindungsanordnung bei axialer Kraftbeaufschlagung des Spannrings derart zusammenwirkt, dass die Buchse in radialer Richtung auf einen Bolzenschaft des Verbindungsbolzens gepresst wird.
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Der Spannring ist mit anderen Worten also konusförmig ausgebildet und weist somit die Form eines Kegels oder eines Kegelstumpfes auf. Um aus einem Radialspiel zwischen Verbindungsbolzen und Buchse bei einer mechanischen Belastung der Verbindungsanordnung resultierende Geräusche zu unterbinden, wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Verbindungsbolzen einen radialelastischen und rotationssymmetrischen Spannkörper in Form des Spannrings trägt, der eine konische Anlagefläche aufweist, die mit der besagten Gegenfläche bei Beaufschlagung des Spannrings, beispielsweise durch einen Bolzenkopf des Verbindungsbolzens, derart zusammenwirkt, dass die Buchse auf den Bolzenschaft unter Erzielung einer Spielfreiheit gepresst wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Lösung wird also eine Art Keilring-Klemmverband für Buchsen bereitgestellt, sodass eine spielfreie Verbindungsanordnung trotz Montagespiel beim Fügen der Buchse sichergestellt werden kann. Durch das Zusammenspiel der konischen Fläche mit der besagten Gegenfläche ergibt sich im verspannten Zustand der Verbindungsanordnung ein spielfreier Klemmverband zwischen allen beteiligten Komponenten.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Spannring geschlitzt ist. Mit anderen Worten weist der Spannring also einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz auf, welcher den Spannring in Umfangsrichtung unterbricht, sodass dieser bei entsprechender axialer Kraftbeaufschlagung und in Zusammenwirken mit der Gegenfläche aufgeweitet werden kann. Dies begünstigt die Verspannung des Spannrings und somit die Ausbildung des besagten spielfreien Klemmverbands zwischen allen beteiligten Komponenten der Verbindungsanordnung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Gegenfläche durch ein Längsende der Buchse gebildet wird. Dieses Längsende der Buchse ist dabei ebenfalls konisch geformt, sodass das Längsende der Buchse zusammen mit der konischen Anlagefläche des Spannrings zur Ausbildung des spielfreien Klemmverbands zusammenwirken kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Buchse an ihrem anderen Längsende eine weitere Gegenfläche aufweist, welche mit einer durch eines des Bauteile ausgebildeten konischen Anlagefläche zum radialen Verspannen der Verbindungsanordnung zusammenwirkt. Mit anderen Worten kann also auf einer Seite der Buchse auf einen weiteren Spannring verzichtet werden, wenn eine passende konische Anlagefläche durch eines der beiden Bauteile der Verbindungsanordnung bereitgestellt wird. Eines der beiden Bauteile bildet also selbst mit Hilfe seiner konischen Anlagefläche eine Art Gegenlager zum Verspannen der Verbindungsanordnung aus.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verbindungsanordnung ein Federelement aufweist, welches zum Aufbringen der axialen Kraftbeaufschlagung eine axiale Vorspannkraft auf den Spannring ausübt. Bei dem Federelement kann es sich beispielsweise um eine Tellerfeder, einen Elastomerring oder dergleichen handeln, wobei das Federelement dazu dient, den Spannring so vorzuspannen, dass sich dieser bei einem Setzen der betreffenden Anlage- und korrespondierenden Gegenflächen selbsttätig nachstellt. Dabei befinden sich die betreffenden konischen Anlageflächen vorzugsweise auf der Außenseite der entsprechenden Lagerstellen, sodass die Spannringe bei einer Verschraubung der Verbindungsanordnung radial zusammengedrückt werden. Die Konuswinkel werden vorzugsweise so gewählt, dass eine Selbsthemmung entsteht. Ein sogenannter „harter” Schraubfall kann beispielsweise durch eine direkte Verspannung der Buchse zwischen einer Schraube und Mutter erzeugt werden.
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Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindungsanordnung einen keilförmigen Sprengring aufweist, welcher in einer keilförmigen Umfangsnut des Bolzenschafts angeordnet ist und zum Aufbringen der axialen Kraftbeaufschlagung eine axiale Vorspannkraft auf den Spannring ausübt. Der Spannring kann also durch den besagten keilförmigen Sprengring auf zumindest einer Seite der Buchse verspannt werden. Der keilförmige Sprengring sorgt dabei für einen Toleranzausgleich und bringt eine Axialkraft auf den zumindest einen Spannring auf.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform einer Verbindungsanordnung, welche zwei Bauteile aufweist, die mittels eines von einer Buchse umgebenen Verbindungsbolzens miteinander verbunden sind;
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2 mehrere Detailansichten von einem Teilbereich der Verbindungsanordnung, wobei dieser Bereich einmal im unverspannten und einmal im verspannten Zustand dargestellt ist;
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3 eine weitere Ausführungsform der Verbindungsanordnung, wobei diese mittels zwei Tellerfedern verspannt worden ist; und in
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4 eine weitere Ausführungsform der Verbindungsanordnung, wobei diese im mittels eines keilförmigen Sprengrings verspannt worden ist.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Eine erste Ausführungsform einer Verbindungsanordnung 10 ist in einer teilweise geschnittenen Perspektivansicht in 1 gezeigt. Die Verbindungsanordnung 10 umfasst zwei Bauteile 12, 14, welche mittels eines Verbindungsbolzens 16 miteinander verbunden sind. Der Verbindungsbolzen 16 umfasst einen Bolzenkopf 18 und einen Bolzenschaft 20. Der Bolzenschaft 20 des Verbindungsbolzens 16 ist dabei von einer Buchse 22 umgeben. Die Verbindungsanordnung 10 umfasst zudem einen Spannring 24, mittels welchem die Verbindungsanordnung 10 derart verspannt wird, dass die Buchse 22 in radialer Richtung auf den Bolzenschaft 20 gepresst wird.
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In 2 ist der in 1 gekennzeichnete Bereich A der Verbindungsanordnung 10 in mehreren Detailansichten gezeigt. Ein Detailausschnitt A1 des Bereichs A ist zudem in 2 links und rechts unten jeweils vergrößert dargestellt. Links in 2 ist die Verbindungsanordnung 10 dabei im unverspannten und rechts im verspannten Zustand dargestellt.
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Bei dem Spannring 24 handelt es sich um eine Art geschlitzten Keilring, der eine konische Anlagefläche 26 aufweist, die mit einer Gegenfläche 28 der Buchse 22 zusammenwirken kann. Der geschlitzte Spannring 24 wird beim Anziehen des Verbindungsbolzens 16 durch die konische Gegenfläche 28 der Buchse 22 aufgeweitet, und zwar so weit bis der Spannring 24 außenumfangsseitig am Bauteil 12 anliegt. Dadurch ergibt sich ein spielfreier Klemmverband zwischen dem Bauteil 12, der Buchse 22 und dem als geschlitzten Keilring ausgebildeten Spannring 24.
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Rechts unten in 2 sind im Detailausschnitt A1 die im verspannten Zustand der Verbindungsanordnung 10 wirkenden Kräfte FA, FK und FR dargestellt. Mit FA ist dabei die auf die Verbindungsanordnung 10 in axialer Richtung wirkende Schraubkraft, mit FR die Anpresskraft in radialer Richtung und mit FK die Anpresskraft an der Anlagefläche 26 und der Gegenfläche 28 gekennzeichnet.
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Mit einem ganz ähnlichen Prinzip erfolgt die Verspannung der Verbindungsanordnung 10 im Bereich B, welcher in 1 gekennzeichnet ist. Die Buchse 22 weist an ihrem anderen Längsende, also im Bereich B, eine weitere konische Gegenfläche 30 auf, welche mit einer durch das Bauteil 14 ausgebildeten konischen Anlagefläche 32 zum Verspannen der Verbindungsanordnung 10 zusammenwirkt. Mit anderen Worten kann also auf einer Seite der Buchse 22 auf den als Keilring ausgebildeten Spannring 24 verzichtet werden, wenn, wie hier gezeigt, durch das Bauteil 14 die passende konische Anlagefläche 32 bereitgestellt wird.
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In 3 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der Verbindungsanordnung 10 in einer Seitenschnittansicht dargestellt. Im vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel werden die als Keilringe ausgebildeten Spannringe 24 in axialer Richtung mittels jeweiligen als Tellerfedern ausgebildeten Federelementen 34 axial vorgespannt. Bei einem Setzen der Anlageflächen 26 und Gegenflächen 30 werden die Spannringe 24 dadurch selbsttätig nachgestellt.
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Wie zu erkennen, umgeben die Gegenflächen 30 der beiden Bauteile 12, 14 die jeweiligen Anlageflächen 26 der Spannringe 24 außenumfangsseitig, sodass die als Keilring ausgebildeten Spannelemente 24 beim Verschrauben der Verbindungsanordnung 10, also beim Anziehen des Verbindungsbolzens 16, in radialer Richtung zusammengedrückt werden. Die jeweiligen Konuswinkel der Spannringe 24 und die korrespondierende Ausgestaltung der Gegenflächen 30 sind dabei so gewählt, dass eine Selbsthemmung entsteht.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Verbindungsanordnung 34 in einer Seitenschnittansicht dargestellt. Der gemäß der vorliegenden Darstellung rechte der beiden Spannringe 24 wird durch einen keilförmigen Sprengring 36 in axialer Richtung vorgespannt. Der Sprengring 36 sitzt dabei in einer keilförmigen Umfangsnut 38 des Bolzenschafts 20. Der keilförmige Sprengring 36 sorgt dadurch für einen Toleranzausgleich und übt eine Axialkraft auf die beiden Spannringe 24 aus. Statt einen zweiten Spannring 24 auf der vom Sprengring 36 abgewandten Seite vorzusehen, kann eine Art Konus dabei direkt in die Buchse 22 bzw. in den Bolzen 16 integriert werden, wodurch auf einen der beiden Spannringe 24 verzichtet werden kann.
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Bei allen beschriebenen Ausführungsformen der Verbindungsanordnung 10 wird ein Keilring-Klemmverband für Buchsen bereitgestellt, mittels welchem eine spielfreie Verbindung trotz vorhandenem Montagespiel beim Fügen der Buchse 22 erzielt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014207554 A1 [0003]
