DE19820706A1

DE19820706A1 - Verbindungssystem zum Übertragen hoher Schubkräfte zwischen zwei Bauteilen

Info

Publication number: DE19820706A1
Application number: DE1998120706
Authority: DE
Inventors: Werner Hoffmann
Original assignee: IAV Motor GmbH
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 1999-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem zum Übertragen hoher Schubkräfte zwischen bei Bauteilen 1, 2, vorzugsweise für solche mit unterschiedlichem Ausdehnungsverhalten, wobei beide zu verbindende Bauteile 1, 2 durch Verschraubungen und durch einen oder mehrere in beide Bauteile 1, 2 eingreifende Schubkeile 3 verbunden sind, dabei durchreichen diese Verschraubungen die Schubkeile 3 und die Verbindungsebene. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verbindungssystem zu schaffen, das einerseits hohe Schubkräfte in der Verbindungsebene platzsparend überträgt und in weiterer Ausgestaltung unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichem Ausdehnungsverhalten zwischen Verschraubung und den zu verbindenden Teilen angepaßt ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Übertragung hoher Schubkräfte durch folgende Merkmale erreicht: DOLLAR A - die zu verbindenden Bauteile 1, 2 sind mit geringem Abstand A voneinander mit einem oder mehreren Schubkeilen 3 im kraft- und formschlüssigen Eingriff gehalten DOLLAR A - der/die Schubkeile 3 sind in ihrem ersten Halbkreissektor S3a kreisrund ausgebildet und im zweiten Halbkreissektor S3b mit symmetrisch verformbaren, vorzugsweise keilbildenden Flächen 4 versehen DOLLAR A - der erste Halbkreissektor S3a greift in einer Halbrundführung 5 des jeweils weicheren Bauteiles 1 der zu verbindenden Bauteile 1, 2 ein DOLLAR A - die verformbaren Flächen 4 des zweiten Halbkreissektors S3b sind in einer Führung 6 komplementärer Form des vorzugsweise härteren ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem zum Übertragen hoher Schubkräfte zwischen zwei Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Vorbekannt ist es, durch die Schrift DE-PS 8 30 443 bei Kurbelwellenlagern von Ver brennungsmotoren mit V-förmig angeordneten Zylinderbänken die Schubbelastung der Hauptlagerdeckel in der Fügeebene am Zylinderblock formschlüssig abzufangen. Hierzu sind quer zur Schubebene jeweils hälftig in komplementäre Aussparungen im Zylinderblock und im Lagerdeckel eingreifende zylindrische Keile angeordnet. In der Fügeebene liegen die Flächen von Hauptlagerdeckel und Zylinderblock aneinander. Nachteilig ist, daß Verformungen der Fügeflächen der aneinanderliegenden Teile auftreten können, die die angrenzenden runden oder planen Fügeflächen beeinflussen, und weiterhin, daß eine maßliche Überbestimmung beim Fügen auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein gattungsgemäßes Verbindungssystem zu schaffen, das einerseits hohe Schubkräfte in der Verbindungsebene platzsparend überträgt und in weiterer Ausgestaltung unterschiedlichen Materialien mit unterschied lichem Ausdehnungsverhalten zwischen Verschraubung und den zu verbindenden Teilen angepaßt ist.

Erfindungsgemäß wird die Übertragung hoher Schubkräfte durch die im kennzeichnen den Teil des Hauptanspruches genannten Merkmale erreicht.

Der oder die Schubkeile sind in ihrem ersten Halbkreissektor vorzugsweise kreisrund ausgebildet und greifen in eine Halbrundführung oder eine andere der Schubkeilkontur angepaßte Führung des jeweils weicheren Bauteiles der zu verbinden Bauteile groß flächig ein.

Der zweite Halbkreissektor ist mit symmetrisch keilbildenden, verformbaren Flächen versehen und greift in eine Keilrinne des härteren Bauteiles ein. Aufgrund des geringen Abstandes der zu verbindenden Teile voneinander ist eine form- und kraftschlüssige Verspannung gewährleistet. Dabei kann der Kraftschluß und damit die Vorspannung der verschraubten Teile elastisch gestaltet werden, indem die am Schubkeil angeord neten keilbildenden, verformbaren Flächen durch eine Nut als getrennte einzelne Stege ausgeführt sind.

Jeder Schubkeil ist zwischen den Bauteilen ein schub- und spannkraftübertragendes Teil, das sich selbstständig in den Gegenkonturen zentriert und gleichzeitig ausglei chend bei unterschiedlicher Wärmedehnung der verbundenen Bauteile wirkt. Die Wirkung der vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Unteranspruch wird im Zusammenhang der Beschreibung erläutert.

Anhand einer Zeichnung wird eine Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem im Teilschnitt mit einem Verbindungselement,

Fig. 2 eine elastisch vorspannbare Ausführung eines Schubkeiles,

Fig. 3 und 4 runde, elastisch vorspannbare Ausführungen von Schubkeilen.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Verbindungssystem zum Verbinden eines Bautei les 1 aus Leichtmetall mit einem Bauteil 2 aus einem festeren Werkstoff, z. B. Stahl oder Grauguß, dargestellt. Die zu verbindenden Bauteile 1; 2 sind mit geringem Abstand A voneinander unter Zwischenschaltung von einem oder mehreren Schubkeilen 3 durch Verschrauben im kraft- und formschlüssigen Eingriff gehalten.

Der Schubkeil 3 ist ebenso wie die Verschraubung üblicherweise ein Stahlteil. Er weist in seinem ersten Halbkreissektor S3a eine vorzugsweise kreisrunde Form auf und ist im zweiten Halbkreissektor S3b mit symmetrisch keilbildenden, verformbaren Flächen 4 versehen.

Der erste Halbkreissektor S3a liegt in einer Halbrundführung 5 des jeweils weicheren Bauteiles 1 der zu verbindenden Bauteile 1 und 2.

Die keilbildenden Flächen 4 des zweiten Halbkreissektors S3b greifen in eine Keil führung 6 des härteren Bauteiles 2 ein. Gemäß Fig. 2 sind die am Schubkeil 3 ange ordneten, symmetrisch keilbildenden und verformbaren Flächen 4 durch eine Nut 7 als getrennte einzelne Stege 8 ausgeführt.

Eine Verschraubung, die Fig. 1 zeigt beispielhaft nur eine der Schrauben 9 davon, ver bindet das Bauteil 1 aus Leichtmetall über den beidseitigen Formschluß des Schub keiles 3 mit dem Bauteil 2.

Im Bauteil 1 aus Leichtmetall ist in einem Abstand B hinter der Halbrundführung 5 für den Schubkeil 3 eine Spannhülse 10 eingelagert bzw. eingeschraubt. Eine Schraube 9 der Verschraubung reicht durch die Spannhülse 10, das Bauteil 1 sowie den Schub keil 3 und ist im härteren Bauteil 2 verschraubt.

Durch Einsatz der Spannhülse 10 weist in der Verschraubungslänge zwischen den Tei len 1 und 2 nur der Abstand B das Ausdehnungsverhalten von Leichtmetall auf, während die übrige Länge ein Ausdehnungsverhalten ähnlich der Schraube 9 aus Stahl hat.

Einflüsse der Wärmedehnung auf die Spannkräfte der Schraube 9 werden auf diese Weise weitgehend eleminiert.

Die Schubkeile 3 können auch eine etwa zylindrische Grundform und eine etwa senk recht zu den Achsen S der Schrauben 9 verlaufende Abflachung 12 aufweisen und vorzugsweise mit einem Zwischenraum 11 oder einer Nut 7 zwischen den kreisbo genförmigen, verformbaren Flächen 14 versehen sein, siehe Fig. 3 und 4.

Um eine weichere Verformung zu erhalten, können Schubkeile im Bereich ihrer Mit telachse (M) senkrecht zu den Achsen (S) der Schrauben (9) verlaufende Quer schnittsverminderungen außen oder innen aufweisen.

Ohne Änderung des Verbindungssystems könnte das Bauteil 2 auch aus Leichtmetall bestehen, dies müßte für die Bemessung des Gewindes der Schrauben 9 im Bauteil 2 berücksichtigt werden.

Bestehen beide Bauteile 1 und 2 aus einem eisenhaltigen Werkstoff, so kann die Spannhülse 10 entfallen und die Verspannung mittels Schrauben 9 direkt am Bauteil 1 erfolgen.

Claims

1. Verbindungssystem zum Übertragen hoher Schubkräfte zwischen zwei Bauteilen, vorzugsweise für solche mit unterschiedlichem Ausdehnungsverhalten, wobei beide zu verbindende Bauteile durch Verschraubungen und durch einen oder mehrere in beide Bauteile eingreifende Schubkeile verbunden sind, dabei durchreichen diese Verschraubungen die Schubkeile und die Verbindungsebene, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die zu verbindenden Bauteile (1; 2) sind mit geringem Abstand A voneinander mit einem oder mehreren Schubkeilen (3) im kraft- und formschlüssigen Eingriff gehalten
- der/die Schubkeile (3) sind in ihrem ersten Halbkreissektor (S3a) kreisrund ausge bildet und im zweiten Halbkreissektor (S3b) mit symmetrisch verformbaren, vor zugsweise keilbildenden Flächen (4) versehen,
- der erste Halbkreissektor (S3a) greift in einer Halbrundführung (5) des jeweils wei cheren Bauteiles (1) der zu verbinden Bauteile (1; 2) ein,
- die verformbaren Flächen (4) des zweiten Halbkreissektors (S3b) sind in einer Füh rung (6) komplementärer Form des vorzugsweise härteren Bauteiles (2) eingelagert.

2. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im weicheren Bauteil (1), bezogen auf die Halbrundführung (5) nach innen gerichtet, eine Spannhülse (10) eingelagert bzw. eingeschraubt ist, durch die eine Schraube (9) der Verschraubung hindurchreicht, die sich weiterhin durch das weichere Bauteil (1) und den Schubkeil (3) erstreckt und im härteren Bau teil (2) eingeschraubt ist.

3. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubkeil (3) eine etwa zylindrische Grundform und eine etwa senkrecht zu den Achsen (S) der Schrauben (9) verlaufende geringfügige Abflachung (12) aufweist.

4. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Schubkeil (3) angeordneten, symmetrisch verformbaren, vorzugsweise keilbildenden Flächen (4; 14) durch eine Nut (7) bzw. einen Zwischenraum (11) als getrennte einzelne Stege (8) ausgeführt sind.

5. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubkeil (3) im Bereich seiner senkrecht zu den Achsen (S) der Schrau ben (9) verlaufenden Mittelachse (M) eine äußere oder innere Querschnittsvermin derung (13) aufweist.