DE102016115709A1

DE102016115709A1 - Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016115709A1
Application number: DE102016115709.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Grauten; Hans Gerards; Jürgen Michels
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Es sind Befestigungsvorrichtungen mit einem Grundgehäuse (10) mit einer Grundgehäusewand (14), einem Aktorgehäuse (12) mit einem Aktorgehäuseflansch (32), einer Buchse (24) mit einem Distanzhalteabschnitt (26), dessen erstes axiales Ende (22) gegen die Grundgehäusewand (14) anliegt und dessen zweites axiales Ende (30) gegen den Aktorgehäuseflansch (32) anliegt und mit einem sich an den Distanzhalteabschnitt (26) axial anschließenden Klemmabschnitt (28), der sich in einer Bohrung (34) des Aktorgehäuseflansches (32) erstreckt und einer Schraube (18), die sich durch die Buchse (24) und ein Loch (16) in der Grundgehäusewand (14) erstreckt, bekannt. Um sicherzustellen, dass diese Befestigungen spielfrei und toleranzunempfindlich durchgeführt werden können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der innerhalb der Bohrung (34) des Aktorgehäuseflansches (32) angeordnete Klemmabschnitt (28) der Buchse (24) einen Stauchabschnitt (40) aufweist, in dem die Buchse (24) einen geringeren Durchmesser aufweist als die umgebende Bohrung (34) des Aktorgehäuseflansches (32).

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung mit einem Grundgehäuse mit einer Grundgehäusewand, einem Aktorgehäuse mit einem Aktorgehäuseflansch, einer Buchse mit einem Distanzhalteabschnitt, dessen erstes axiales Ende gegen die Grundgehäusewand anliegt und dessen zweites axiales Ende gegen den Aktorgehäuseflansch anliegt und mit einem sich an den Distanzhalteabschnitt axial anschließenden Klemmabschnitt, der sich in einer Bohrung des Aktorgehäuseflansches erstreckt und einer Schraube, die sich durch die Buchse und ein Loch in der Grundgehäusewand erstreckt.
Derartige Befestigungsvorrichtungen dienen beispielsweise zur Befestigung eines Aktorgehäuses eines elektrischen Aktors zur Betätigung einer Klappe oder eines Ventils an einem Strömungsgehäuse. Insbesondere wenn das Strömungsgehäuse thermisch belastet ist, wie beispielsweise an Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen, muss ein Aktorgehäuse beabstandet zum Strömungsgehäuse angeordnet werden, um eine Überhitzung des Elektromotors zu vermeiden. Zur Verwirklichung dieses Abstandes können insbesondere Distanzbuchsen verwendet werden, durch die eine Schraube zur Befestigung des Aktorgehäuses am Strömungsgehäuse gesteckt wird.
Bei derartigen Befestigungen ist es wichtig, Spiel zwischen den Bauteilen im Bereich der Verschraubungen zu vermeiden, da andernfalls die entstehenden Vibrationen zu Schäden am Aktor führen. Aus diesem Grund ist es auch bekannt, dass die Buchsen in das Kunststoffgehäuse eingespritzt werden, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Höhe des im Flansch des Aktors liegenden Abschnitts der Buchse der Höhe des Flansches selbst weitestgehend entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Schraubenkopf am Kunststoffgehäuse aufliegt und dieses nicht relativ zum Strömungsgehäuse vibrieren kann, jedoch ergibt sich ein deutlich erhöhter Herstellungsaufwand, da die Buchse zunächst in der entsprechenden Form beim Spritzgießen eingelegt werden muss.
Des Weiteren ist aus der DE 296 06 067 U1 eine Distanzbuchse bekannt, welche an der dem zu befestigenden Gehäuse zugewandten Seite einen Bund kleineren Durchmessers besitzt, der in dieses Gehäuse hineinragt. Mittels einer Schraube, die durch die Buchse und ein Loch im Grundgehäuse gesteckt wird, werden im Folgenden die beiden Gehäuse miteinander verbunden.
Diese Anordnung eignet sich zwar dazu mit geringem Herstellungsaufwand, die beiden Gehäuse mit einem Abstand zueinander aneinander zu befestigen, jedoch können die relativen Schwingungen zueinander durch die beschriebene Anordnung nicht vermieden werden.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Befestigungsvorrichtung zu schaffen, mit der eine zuverlässige Anbindung eines Aktorgehäuses an ein Grundgehäuse hergestellt werden kann. Dabei sollen Relativbewegungen zwischen den beiden Gehäusen vermieden werden und insbesondere Vibrationen des Aktorgehäuses vermieden werden. Die Herstellung und Montage soll möglichst kostengünstig durchgeführt werden können, wobei Bauteilspannungen im Flansch vermieden werden sollen.
Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass der innerhalb der Bohrung des Aktorgehäuseflansches angeordnete Klemmabschnitt der Buchse einen Stauchabschnitt aufweist, in dem die Buchse im nicht verspannten Zustand einen geringeren Durchmesser aufweist als die umgebende Bohrung des Aktorgehäuseflansches, besteht ein Spalt zwischen Bohrung und Buchse, in den die Buchse sich bei der Befestigung verformen kann. Entsprechend kann die Schraube angezogen werden, bis die Oberkante der Buchse der Oberkante des Flansches entspricht, wodurch der Schraubenkopf auf dem Flansch des Aktorgehäuses und der Buchse aufliegt, wodurch eine erhöhte mechanische Belastung des Aktorgehäuses im Flanschbereich verhindert wird und gleichzeitig eine zuverlässige Befestigung erreicht wird, bei der Vibrationen des Aktorgehäuses vermieden werden. Unter verspanntem Zustand wird somit im Sinne der Anmeldung ein Zustand verstanden, in dem die Schraube unter Verformung der Buchse angezogen ist, während unter einem nicht verspannten Zustand der Zustand der Buchse vor dem Anziehen der Schraube und somit vor deren Verformung verstanden wird.
Dabei wird die Wanddicke des Stauchabschnitts insbesondere derart gewählt, dass der Stauchabschnitt durch die Anzugskraft der Schraube deformierbar ist. So kann eine spielfreie Befestigung des Aktorgehäuses bei hoher Toleranzunempfindlichkeit durchgeführt werden.
Vorzugsweise weist der Klemmabschnitt einen sich an den Stauchabschnitt axial anschließenden Auflageabschnitt auf, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Bohrung des Aktorgehäuseflansches entspricht und der am zum Distanzhalteabschnitt entgegengesetzten Ende des Stauchabschnitts ausgebildet ist. So wird bei der Montage eine radiale Bewegung zwischen der Buchse und dem Aktorgehäuse zuverlässig verhindert, wodurch das Aktorgehäuse genau positioniert werden kann. Zusätzlich wird verhindert, dass gestauchtes Material im Bereich der Auflage entsteht, wodurch die Ebenheit der Auflagefläche vermindert werden könnte.
Um eine ausreichende Klemmkraft der Schraube bei der Befestigung sicherzustellen, ohne das Gehäuse des Aktors zu schädigen, weist im nicht montierten Zustand der Klemmabschnitt eine größere axiale Länge auf als die Bohrung des Aktorgehäuseflansches. Zusätzlich wird Material für den Stauchbereich zur Verfügung gestellt, wodurch ein Toleranzausgleich zuverlässig hergestellt werden kann.
Vorzugsweise liegt im montierten Zustand ein Schraubenkopf der Schraube auf dem Auflageabschnitt und der Flanschoberfläche des Aktorgehäuses axial auf, so dass die Buchse und der Aktorgehäuseflansch einer Klemmkraft ausgesetzt sind, durch die eine Bewegung des Aktorgehäuses und eine Bewegung der Buchse relativ zum Grundgehäuse zuverlässig verhindert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Stauchabschnitt eine umlaufende Nut ausgebildet. Diese sorgt einerseits dafür, dass die Wand im Stauchabschnitt schmal genug wird, um die Stauchung ausführen zu können und andererseits dazu, dass entsprechend Raum für das gestauchte Material zur Verfügung steht. Die Herstellung ist sehr einfach.
In einer alternativen oder weiterführenden vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind im Stauchabschnitt zwei axial übereinander liegende, umlaufende Nuten ausgebildet. Entsprechend wird die zur Stauchung aufzubringende Kraft verringert und zusätzlicher Raum für den Materialfluss zur Verfügung gestellt.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn im nicht verspannten Zustand der Buchse radial zwischen einer Innenwand der Bohrung des Aktorgehäuseflansches und einem Bereich des Stauchabschnitts der Buchse, der axial zwischen den beiden Nuten angeordnet ist, ein Spalt ausgebildet ist, der im verspannten Zustand der Buchse gefüllt ist. Das Material kann somit beim Verspannen in den Spalt fließen, wodurch auch eine zusätzliche radiale Befestigung des Aktorgehäuses zum Grundgehäuse durch das Verspannen hergestellt wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schraube mittels einer Schraubenmutter befestigt, welche an der zur Buchse entgegengesetzten Seite der Grundgehäusewand aufgeschraubt ist. Im Vergleich zu einer Ausführung mit einem Gewindeloch kann diese Befestigungsvorrichtung mit größeren Toleranzen hergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Aktorgehäuse aus Kunststoff hergestellt ist und die Buchse aus Metall ist. Die härtere Buchse kann so die Hauptklemmkraft aufnehmen, während eine Überlastung des Kunststoffgehäuses beim Anziehen der Schraube verhindert wird.
Es wird somit eine Befestigungsvorrichtung geschaffen, bei der die Montage des Aktorgehäuses am Grundgehäuse spielfrei erfolgt, da Toleranzen durch den Stauchbereich vollständig ausgeglichen werden können. So kann eine derartige Befestigungsvorrichtung beispielsweise in Kraftfahrzeugen für dort eingesetzte Klappen verwendet werden, da Schäden durch Vibrationen des Aktorgehäuses verhindert werden und dennoch eine zuverlässige Befestigung ohne Relativbewegungen zwischen Aktorgehäuse und Grundgehäuse sichergestellt wird.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung in geschnittener Darstellung.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Buchse der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung.
Die erfindungsgemäße, in 1 dargestellte Befestigungsvorrichtung besteht aus einem Grundgehäuse 10, welches beispielsweise das einen Strömungskanal bildende Gehäuse einer Klappeneinrichtung sein kann. An diesem Grundgehäuse 10 ist ein Aktorgehäuse 12 befestigt, mit dem im Beispiel der Klappenkörper im Strömungsgehäuse gedreht werden kann.
Das Grundgehäuse 10 weist eine Grundgehäusewand 14 mit einem Loch 16 auf, durch welches das ein Gewinde tragende Ende einer Schraube 18 dringt, auf welches eine Schraubenmutter 20 aufgedreht ist, die gegen die Grundgehäusewand 14 anliegt.
Gegen die entgegengesetzte Seite der Grundgehäusewand 14 liegt ein erstes axiales Ende 22 einer Buchse 24 an, durch die sich die Schraube 18 erstreckt. Diese Buchse 24 weist einen Distanzhalteabschnitt 26 und einen Klemmabschnitt 28 auf, der sich axial an den Distanzhalteabschnitt 26 anschließt und einen im Vergleich zum Distanzhalteabschnitt 26 deutlich verringerten Durchmesser aufweist. Ein einen Absatz bildendes zweites axiales Ende 30 des Distanzhalteabschnitts 26 liegt gegen einen Aktorgehäuseflansch 32 des Aktorgehäuses 12 an. Der Klemmabschnitt 28 ragt durch eine Bohrung 34 des Aktorgehäuseflansches 32 und endet im dargestellten verspannten Zustand mit einer Flanschoberfläche 36 des Aktorgehäuseflansches 32, so dass ein Schraubenkopf 38 der Schraube 18 sowohl auf dem axialen Ende des Klemmabschnitts 28 als auch auf der Flanschoberfläche 36 aufliegt.
Erfindungsgemäß besteht der Klemmabschnitt 28 aus einem Stauchabschnitt 40, der an den Distanzhalteabschnitt 26 angrenzt und einem Auflageabschnitt 42, der sich vom zum Distanzhalteabschnitt 26 entgegengesetzten Ende des Stauchabschnitts 40 axial erstreckt. Der Auflageabschnitt 42, auf dem auch der Schraubenkopf 38 im verspannten Zustand aufliegt, weist einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Bohrung 34 des Aktorgehäuseflansches 32 entspricht. Der Stauchabschnitt 40 weist einen geringeren Außendurchmesser auf, so dass zwischen der Innenwand der Bohrung 34 und dem Stauchabschnitt 40 ein Spalt 44 ausgebildet ist. Die Wandstärke des Stauchabschnitts 40 ist dabei so auszubilden, dass die beim Anziehen der Schraube 18 beziehungsweise der Schraubenmutter 20 entstehende Axialkraft ausreicht, um die Länge des Stauchabschnitts 40 zu verringern. Hierzu sind im Stauchabschnitt 40 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zusätzlich zwei nebeneinander liegende, umlaufende Nuten 46, 48 im Stauchabschnitt 40 ausgebildet, durch die die Steifigkeit des Stauchabschnitts 40 zusätzlich verringert wird. Des Weiteren wird durch den Spalt 44 und die Nuten 46, 48 ein Raum geschaffen, in den das bei der Stauchung entstehende überschüssige Material fließen kann.
Bei der Befestigung des Aktorgehäuses 12, welches insbesondere aus Kunststoff oder einem Leichtmetall hergestellt ist, am Grundgehäuse 10, wird die beschriebene Buchse 24 aus Stahl verwendet, wobei die Längentoleranzen derart gewählt werden, dass die Dicke des Aktorgehäuseflansches 32 immer geringfügig kleiner ist als die Höhe des Klemmabschnitts der Buchse 24. Dies hat zur Folge, dass beim Anziehen der Schraubenmutter 20 auf das Gewinde der Schraube 18 der Schraubenkopf 38 zunächst eine Klemmkraft auf die Buchse 24 ausübt. Bei weiterem Anziehen der Schraubenmutter 20 beginnt sich die Buchse 24 im Stauchabschnitt 40 zu verformen, so dass die Länge des Klemmabschnitts 28 verringert wird bis seine Länge der Dicke des Aktorgehäuseflansches 32 entspricht, wodurch dieser zwischen dem axialen Ende 30 des Distanzhalteabschnitts 26 der Buchse 24 und dem Schraubenkopf 38 eingeklemmt ist. Die Hauptklemmkraft wird dabei von der Buchse 24 aufgenommen, wodurch eine mechanische Überlastung des Aktorgehäuses verhindert wird, wobei dennoch eine Klemmkraft auf das Aktorgehäuse 12 erzeugt wird, die jegliche Relativbewegung im Vergleich zum Grundgehäuse 10 unterbindet, so dass eine spielfreie Befestigung des Aktorgehäuses 12 am Grundgehäuse 10 erfolgt.
Entsprechend werden Vibrationen, die zu einer Schädigung des Aktors führen könnten, zuverlässig vermieden.
Es sollte deutlich sein, dass die Befestigungsvorrichtung auch ohne Schraubenmutter ausgeführt werden kann, indem die Schraube in ein Gewindeloch des Aktorgehäuses gedreht wird. Auch kann der Stauchabschnitt der Buchse gegebenenfalls anders ausgeführt werden, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 29606067 U1 [0004]

Claims

Befestigungsvorrichtung mit einem Grundgehäuse (10) mit einer Grundgehäusewand (14), einem Aktorgehäuse (12) mit einem Aktorgehäuseflansch (32), einer Buchse (24) mit einem Distanzhalteabschnitt (26), dessen erstes axiales Ende (22) gegen die Grundgehäusewand (14) anliegt und dessen zweites axiales Ende (30) gegen den Aktorgehäuseflansch (32) anliegt und mit einem sich an den Distanzhalteabschnitt (26) axial anschließenden Klemmabschnitt (28), der sich in einer Bohrung (34) des Aktorgehäuseflansches (32) erstreckt, und einer Schraube (18), die sich durch die Buchse (24) und ein Loch (16) in der Grundgehäusewand (14) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der innerhalb der Bohrung (34) des Aktorgehäuseflansches (32) angeordnete Klemmabschnitt (28) der Buchse (24) einen Stauchabschnitt (40) aufweist, in dem die Buchse (24) im nicht verspannten Zustand einen geringeren Durchmesser aufweist als die umgebende Bohrung (34) des Aktorgehäuseflansches (32).
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke des Stauchabschnitts (40) derart gewählt ist, dass der Stauchabschnitt (40) durch die Anzugskraft der Schraube (18) deformierbar ist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt (28) einen sich an den Stauchabschnitt (40) axial anschließenden Auflageabschnitt (42) aufweist, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Bohrung (34) des Aktorgehäuseflansches (32) entspricht und der am zum Distanzhalteabschnitt (26) entgegengesetzten axialen Ende des Stauchabschnitts (40) ausgebildet ist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im nicht montierten Zustand der Klemmabschnitt (28) eine größere axiale Länge aufweist als die Bohrung (34) des Aktorgehäuseflansches (32).
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand ein Schraubenkopf (38) der Schraube (18) auf dem Auflageabschnitt (42) und einer Flanschoberfläche (36) des Aktorgehäuseflansches (32) axial aufliegt.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Stauchabschnitt (40) eine umlaufende Nut (46; 48) ausgebildet ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Stauchabschnitt (40) zwei axial übereinander liegende, umlaufende Nuten (46, 48) ausgebildet sind.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im nicht verspannten Zustand der Buchse (24) radial zwischen einer Innenwand der Bohrung (34) des Aktorgehäuseflansches (32) und einem Bereich des Stauchabschnitts (40) der Buchse (24), der axial zwischen den beiden Nuten (46, 48) angeordnet ist, ein Spalt (44) ausgebildet ist, der im verspannten Zustand der Buchse (24) gefüllt ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (18) mittels einer Schraubenmutter (20) befestigt ist, welche an der zur Buchse (24) entgegengesetzten Seite der Grundgehäusewand (14) aufgeschraubt ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorgehäuse (12) aus Kunststoff oder einem Leichtmetall ist und die Buchse (24) aus Stahl ist.