DE102018124966A1

DE102018124966A1 - Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil

Info

Publication number: DE102018124966A1
Application number: DE102018124966.7A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ohnemus
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2020-04-16
Also published as: WO2020074256A1; CN112469907A; US20210348634A1

Abstract

Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (6) mit einem zweiten Bauteil, (7) wobei sich das erste Bauteil (6) in einem Abstand (s) von dem zweiten Bauteil (7) befindet, mit folgenden Schritten:- Bereitstellen eines Distanzelements (9), welches einen hülsenartigen Abschnitt (9a) mit einer Durchgangsöffnung (9c) und einem Außengewinde aufweist,- Einschrauben des Distanzelements (9) mit dem Außengewinde in eine Gewindebohrung (10), die in dem zweiten Bauteil (7) vorgesehen ist,- Schrauben des Distanzelements (9) in eine Schraubposition, in der es derart aus der Gewindebohrung (10) herausragt, dass es den Abstand (s) zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (6, 7) überbrückt, wobei eine Stirnseite (9e) des Distanzelements (9) an einer dem zweiten Bauteil (7) zugewandten Seite des ersten Bauteils (6) anliegt,- Zusammenspannen der beiden Bauteile (6, 7) und des Distanzelements (9) mittels einer Schraube (11), welche in den hülsenartigen Abschnitt (9a) des Distanzelement (9) eingeschraubt ist oder den hülsenartigen Abschnitt (9a) des Distanzelements (9) durchsetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile anzugeben, mit dem zwei Bauteile, die an der Verbindungsstelle voneinander beabstandet sind, in einfacher Weise, montagefreundlich und fest miteinander verbunden werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, wobei sich das erste Bauteil in einem Abstand von dem zweiten Bauteil befindet.
Zur „Überbrückung“ des toleranzbehafteten Abstandes zwischen den beiden Bauteilen wird ein Distanzelement bereitgestellt. Das Distanzelement weist einen hülsenartigen Abschnitt mit einer Durchgangsöffnung und einem Außengewinde auf. Das Distanzelement wird mit seinem Außengewinde in eine Gewindebohrung eingeschraubt, die in dem zweiten Bauteil vorgesehen ist.
Anschließend wird das Distanzelement in eine Schraubposition geschraubt bzw. gedreht, in der es derart aus der Gewindebohrung herausragt, dass es den Abstand, der im Bereich der „Verbindungsstelle“ zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil besteht, überbrückt, derart, dass eine Stirnseite des Distanzelements an einer dem zweiten Bauteil zugewandten Seite des ersten Bauteils anliegt, zur Sicherstellung des axialen Pressverbandes zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil trotz beabstandeter Lagezuordnung in axialer Richtung. Anschließend werden die beiden Bauteile und das Distanzelement mittels einer Schraube, welche in den hülsenartigen Abschnitt des Distanzelements eingeschraubt ist oder den hülsenartigen Abschnitt durchsetzt, zusammengespannt.
Die Erfindung ist für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. Eine denkbare Anwendung ist die Anordnung eines Getriebegehäuses an einem Motorgehäuse, z. B. an einem Gehäuse eines Verbrennungsmotors. An einem ersten „Anbindungspunkt“ können zwei bearbeitete Flächen des Motorgehäuses und des Getriebegehäuses unmittelbar miteinander verschraubt werden. Um das Getriebegehäuse zuverlässig und mit hoher Festigkeit mit dem Motorgehäuse zu verbinden, sollte mindestens eine zweite Verbindungsstelle vorgesehen sein. Aufgrund von Lagetoleranzen ist es insbesondere bei Gussgehäusen von Vorteil, wenn am zweiten Verbindungspunkt ein gewisser Abstand bzw. ein gewisses Spiel vor der Montage bestehen kann. Zur Überbrückung dieses Abstands bzw. Spiels kann die Erfindung eingesetzt werden. An dem ersten Anbindungspunkt richtet sich das Spaltmaß (d.h. der freie Abstand plus Axialtoleranzen) des zweiten Anbindungspunkts aus. Der erste Anbindungspunkt stellt somit die primär ausrichtende und bestimmende „Verschraubungssituation“ dar.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird als Distanzelement ein Distanzelement verwendet, das an seinem dem ersten Bauteil zugewandten Ende einen Absatz aufweist, der die in dem zweiten Bauteil vorgesehene Gewindebohrung überkragt. Der Absatz kann z. B. als ringartiger Absatz ausgebildet sein, dessen Stirnseite die o. g. Stirnseite bildet, die dann an dem ersten Bauteil anliegt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die in dem Distanzelement vorgesehene Durchgangsöffnung einen größeren Durchmesser aufweist als ein Gewindeabschnitt der Schraube mit der die beiden Bauteile zusammengespannt werden. Hierdurch können radiale Toleranzlagen zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil ausgeglichen werden, d.h. sie haben keinen Einfluss auf die Verspannsituation.
In diesem Fall kann sich die Schraube einfach durch den hülsenartigen Abschnitt des Distanzelements hindurch erstrecken, ohne mit diesem verschraubt zu sein.
Alternativ dazu kann die in dem Distanzelement vorgesehene Durchgangsöffnung auch mit einem Innengewinde versehen sein, in welches die Schraube eingeschraubt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der hülsenartige Abschnitt des Distanzelements einen Innenmehrkant, z. B. einen Innensechskant, oder eine andere Innengeometrie aufweist, über die mit einem Werkzeug ein Formschluss in Drehrichtung hergestellt und somit die axiale Lage des Distanzelements eingestellt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass das Distanzelement mittels eines mit dem Innenmehrkant zusammenwirkenden Werkzeugs (z. B. mittels einen sogenannten „Inbusschlüssels“) in die Schraubposition gedreht bzw. geschraubt werden kann, in der die Stirnseite des Distanzelements zur Anlage an dem ersten Bauteil kommt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schraube derart positioniert wird, dass ein Kopf der Schraube von einer dem ersten Bauteil abgewandten Seite des zweiten Bauteils her an dem zweiten Bauteil anliegt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Gewindeabschnitt der Schraube unmittelbar in das erste Bauteil eingeschraubt wird bzw. ist.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Gewindeabschnitt der Schraube eine in dem ersten Bauteil vorgesehene Durchgangsbohrung durchsetzt und dass eine Mutter von einer dem zweiten Bauteil abgewandten Seite des ersten Bauteils auf das freie Ende des Gewindeabschnitts der Schraube aufgeschraubt wird und die beiden Bauteile somit durch Anziehen der Mutter zusammengespannt werden. In diesem Fall kann ferner vorgesehen sein, dass die in dem ersten Bauteil vorgesehene Durchgangsbohrung einen (hinreichend) größeren Durchmesser aufweist als der Außendurchmesser des Gewindeabschnitts der Schraube. Auf diese Weise können dann auch etwaige Lagetoleranzen des ersten Bauteils in Bezug auf das zweite Bauteil in Richtungen senkrecht zur Längsrichtung der die beiden Bauteile zusammenspannenden Schraube ausgeglichen werden.
Wenn mit einer Mutter gearbeitet wird, besteht die Möglichkeit die radialen Lagetoleranzen zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil noch besser auszugleichen. Die Zugänglichkeit zur Mutter, das Gegenhalten des Anzugsmomentes lässt eine Lösung mit einem Halteblech oder einem Haltekorb für die Mutter zweckmäßig erscheinen. Der Haltekorb stellt eine Verlier- und Verdrehsicherung dar. Die Mutter kann aber innerhalb dieser Sicherung radial in gewissen Grenzen frei ihre Position finden.
Die Mutter wird auf dem ersten Bauteil positioniert, anschließend wird der Haltekorb übergestülpt und mit dem ersten Bauteil unlösbar verbunden, z. B. durch Verschweißen. Die Schraube mit der Auffädelspitze trifft in die Gewindebohrung der Mutter. Die Schraube kann von rechts her eingeführt und angezogen werden, ohne dass man mit einem Werkzeug die Mutter gegenhalten muss.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein konkretes Anwendungsbeispiel der Erfindung im Zusammenhang mit einer Motor-/Getriebeanordnung;
2 bis 4 die erfindungsgemäßen Schritte zum Zusammenspannen der beiden Bauteile;
5 eine perspektivische Darstellung eines Distanzelements gemäß der Erfindung.

1 zeigt ein Verbrennungsmotorgehäuse 1 mit vier in einer Reihe nebeneinander angeordneten Zylindern 1a - 1d. Die Längsrichtung des Verbrennungsmotors 1 ist durch eine Mittellinie 2 angedeutet.
Neben dem Verbrennungsmotorgehäuse 1 ist ein Getriebe, welches ein Getriebegehäuse 3 aufweist, angeordnet.
In einem ersten Abstützbereich 4 sind das Verbrennungsmotorgehäuse 1 und das Getriebegehäuse 3 unmittelbar miteinander verschraubt. Der erste Abstützbereich ist der primäre, bestimmende Verbindungsbereich zwischen dem Verbrennungsmotorgehäuse 1 und dem Getriebegehäuse 3. An ihm richten sich die weiteren Toleranz-Istlagen für einen zweiten „Anbindungspunkt“ (Abstützbereich 5) aus.
Zusätzlich zu diesem ersten Anbindungsbereich 4 werden das Verbrennungsmotorgehäuse 1 und das Getriebegehäuse 3 in dem zweiten Abstützbereich 5 miteinander verbunden. In dem zweiten Abstützbereich 5 ist ein erstes Flanschelement, das im Folgenden als „erstes Bauteil 6“ bezeichnet wird, vorgesehen.
Das erste Flanschelement bzw. das erste Bauteil 6 kann z. B. ein „Gussohr“ sein, das außen von dem Getriebegehäuse 3 absteht.
Ein zweites Flanschelement, das im Folgenden auch als zweites Bauteil 7 bezeichnet wird, steht von außen von dem Verbrennungsmotorgehäuse ab. Bei dem zweiten Bauteil 7 kann es sich beispielsweise um einen Winkel handeln, der von außen her an das Verbrennungsmotorgehäuse 1 angeschraubt ist. Alternativ dazu kann es sich bei dem zweiten Bauteil auch um ein „Gussohr“ handeln, das von außen von dem Verbrennungsmotorgehäuse 1 absteht.
Wie bereits aus 1 ersichtlich ist, weisen das erste Bauteil 1 und das zweite Bauteil 2 in Längsrichtung 2 des Verbrennungsmotorgehäuses 1 bzw. in Längsrichtung 8 des Getriebegehäuses 3 einen gewissen Abstand bzw. ein gewisses Spiel auf. Dieser Abstand bzw. dieses Spiel ist erforderlich, wenn eine problemlose Montage bzw. Verschraubung des Verbrennungsmotorgehäuses und des Getriebegehäuses 3 im Bereich des zweiten Abstützbereichs 5 in Längsrichtung 2 des Verbrennungsmotorgehäuses 1 bzw. in Längsrichtung 8 des Getriebegehäuses 3 möglich sein soll.
In den 2 - 4 wird nun näher erläutert, wie die beiden Bauteile, nämlich das erste Bauteil 6 und das zweite Bauteil 7, zwischen denen ein Spalt s besteht, miteinander verschraubt werden.
Zum Verschrauben der beiden Bauteile 6, 7 wird ein Distanzelement 9 (vgl. 5) verwendet. Das Distanzelement 9 weist einen hülsenartigen Abschnitt 9a auf, der mit einem Außengewinde versehen ist. An den hülsenartigen Abschnitten 9a schließt sich ein Absatz 9b an. Das Distanzelement 9 weist ferner eine Durchgangsöffnung 9c auf, die hier als Innensechskant 9d ausgebildet ist.
In dem zweiten Bauteil 7 ist eine Gewindebohrung 10 vorgesehen, in die der hülsenartige Abschnitt 9a des Distanzelements 9 eingeschraubt wird. Und zwar derart, dass der Absatz 9b die in dem zweiten Bauteil 7 vorgesehene Gewindebohrung 10 überkragt.
Zur Überbrückung des in Figur mit dem Bezugszeichen s bezeichneten Abstandes zwischen den beiden Bauteilen 6, 7 wird, wie in 3 dargestellt, das Distanzelement 9 in eine Position gedreht bzw. geschraubt, in der eine Stirnseite 9e (vgl. 5) des Distanzelements 9 an einer dem zweiten Bauteil 7 zugewandten Seite des ersten Bauteils 6 anliegt.
Anschließend werden die beiden Bauteile 6, 7 und das Distanzelement 9 mittels einer Schraube 11 zusammengespannt. Die Schraube 11 weist einen Schaft- oder Gewindeabschnitt 11a auf, der den hülsenartigen Abschnitt 9a des Distanzelements 9 durchsetzt. Wie aus 2 ersichtlich ist, erstreckt sich der Schaft- oder Gewindeabschnitt 11a auch durch eine in dem ersten Bauteil 6 vorgesehene Durchgangsöffnung 14.
Ein Kopf 11b der Schraube 11 liegt an der dem ersten Bauteil 6 abgewandten Seite des zweiten Bauteils 7 an. Das eigentliche Zusammenspannen der beiden Bauteile 6, 7 und des Distanzelements 9 erfolgt mittels einer Mutter 12, die vom freien Ende der Schraube 11 her auf den Gewinde- bzw. Schaftabschnitt 11a der Schraube 11 aufgeschraubt wird.
Wie aus den 2 - 4 ersichtlich ist, ist zusätzlich ein Schraubensicherungsblech bzw. Schraubensicherungselement 13 vorgesehen, welches verhindert, dass sich die Mutter 12 selbsttätig bzw. unbeabsichtigt löst. Das Schraubensicherungselement 13 ist eine Art Haltekorb und Verdrehsicherung. Die Schraube kann zur Sicherung eine Mikroverkapselung mit einem Kleber besitzen oder die Mutter kann eine entsprechende Riffelung in der Kontaktfläche zum Bauteil 1 aufweisen oder es gibt eine andere Art der Sicherung.
Wie oben bereits erläutert, können mit der in den 2 - 4 dargestellten Verbindung zwei Gussgehäuse bzw. Gusselemente um oder damit verbundene Verbindungselemente in einfacher Weise miteinander verschraubt werden und zwar auch dann, wenn z. B. aus Montagefreundlichkeitsgründen an Verschraubungspunkten ein gewisses Spiel bzw. ein gewisser Abstand in Verschraubungsrichtung vorhanden ist bzw. vorhanden sein muss. Die Montagefreundlichkeit, die axiale Zugänglichkeit und Handhabung nur von einer Seite (in den Figuren von außen rechts) sind wesentliche Vorteile der Erfindung.

Claims

Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (6) mit einem zweiten Bauteil, (7) wobei sich das erste Bauteil (6) in einem Abstand (s) von dem zweiten Bauteil (7) befindet, mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Distanzelements (9), welches einen hülsenartigen Abschnitt (9a) mit einer Durchgangsöffnung (9c) und einem Außengewinde aufweist, - Einschrauben des Distanzelements (9) mit dem Außengewinde in eine Gewindebohrung (10), die in dem zweiten Bauteil (7) vorgesehen ist, - Schrauben des Distanzelements (9) in eine Schraubposition, in der es derart aus der Gewindebohrung (10) herausragt, dass es den Abstand (s) zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (6, 7) überbrückt, wobei eine Stirnseite (9e) des Distanzelements (9) an einer dem zweiten Bauteil (7) zugewandten Seite des ersten Bauteils (6) anliegt, - Zusammenspannen der beiden Bauteile (6, 7) und des Distanzelements (9) mittels einer Schraube (11), welche in den hülsenartigen Abschnitt (9a) des Distanzelement (9) eingeschraubt ist oder den hülsenartigen Abschnitt (9a) des Distanzelements (9) durchsetzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Distanzelement (9) ein Distanzelement verwendet wird, das an seinem dem ersten Bauteil (6) zugewandten Ende einen Absatz (9b) aufweist, der die in dem zweiten Bauteil (7) vorgesehene Gewindebohrung (10) überkragt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (9c) des Distanzelements (9) einen größeren Durchmesser aufweist als ein Gewinde- oder Schaftabschnitt (11a) der Schraube (11), wobei der Gewinde- oder Schaftabschnitt (11a) das Diatanzelement (9) durchsetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige Abschnitt (9a) des Distanzelements (9) einen Innenmehrkant (9d) aufweist, wobei das Distanzelement (9) mittels eines mit dem Innenmehrkant (9d) zusammenwirkenden Werkzeugs in die Schraubposition geschraubt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (11) derart positioniert wird, dass ein Kopf (11b) der Schraube (11) von einer dem ersten Bauteil (6) abgewandten Seite des zweiten Bauteils (7) an dem zweiten Bauteil (7) anliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewinde- oder Schaftabschnitt (11a) der Schraube (11) in das erste Bauteil (6) eingeschraubt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewinde- oder Schaftabschnitt (11a) der Schraube (11) eine in dem ersten Bauteil (6) vorgesehene Durchgangsbohrung (14) durchsetzt, wobei eine Mutter (12) von einer dem zweiten Bauteil (7) abgewandten Seite des ersten Bauteils (6) auf den Gewinde- oder Schaftabschnitt (11) aufgeschraubt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem ersten Bauteil (6) vorgesehene Durchgangsbohrung (14) einen größeren Durchmesser aufweist als der Gewinde- oder Schaftabschnitt (11a) der Schraube (11).