DE3915732A1 - Verbindungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In zahlreichen Vorrichtungen und Maschinen finden sich mechanische Bau­ gruppen, die im wesentlichen ein erstes und ein zweites Element umfassen, die zu einer Baugruppe verbunden werden müssen, die wiederum an einem Trägerele­ ment, beispielsweise an einer Platte oder einem Gestell, zu befestigen ist. Normalerweise werden zu diesem Zweck Schrauben mit Gewindeschäften verwendet, wobei sich die Schäfte durch eine Bohrung des einen Elements erstrecken und in eine entsprechende Gewindebohrung des anderen Elements geschraubt sind, um die beiden Elemente miteinander zu verbinden. Um diese Baugruppe an einem Träger­ element zu befestigen, werden Schrauben verwendet, die sich durch fluchtende Bohrungen in den beiden Elementen bis in eine Gewindebohrung des Trägerele­ ments erstrecken.

Eine derartige Verbindung erlaubt es nicht, eine sichere Verbindung zu erzielen, bei der der Preßdruck, der während der Montage über das Einschrauben der Schrauben erhalten wird, in jedem Betriebszustand und während der gesamten Lebensdauer der Vorrichtung oder Maschine erhalten bleibt.

Wenn die Verbindung zwischen den beiden Elementen zur Herstellung der Baugruppe vorgenommen wird, führen die ersten Schrauben zu einem zwischen den Elementen ausgetauschten Preßdruck, der die Schrauben in ihrer korrekten ein­ geschraubten Position hält. Wenn aber nachfolgend die Baugruppe an einem Trä­ gerelement montiert wird, führt die durch die weiteren Schrauben, die die beiden Elemente durchsetzen, ausgeübte Axialkraft zu einer Änderung des Preß­ drucks zwischen den beiden Elementen. Dies kann leicht zu einem spontanen Lö­ sen von ersten Schrauben und damit zu deren Verlust führen. Dieser Nachteil ist insbesondere dann gegeben, wenn die beiden Elemente unter erhöhten ther­ mischen Schwankungen arbeiten und sich speziell die Außentemperatur in kurzer Zeit ändern kann. Dies wird zudem von Vibrationen unterstützt, denen die Vor­ richtung ausgesetzt sein kann, so etwa bei einer Baugruppe, die den Vibratio­ nen eines Verbrennungsmotors ausgesetzt ist. Solche Bedingungen bewirken eine Verlängerung der Schäfte der ersten Schrauben und dadurch eine wesentliche Reduzierung des Preßdrucks. Vor allem ist es nachteilig, wenn die Baugruppe aus einem Deckel und einem Gehäuse einer Brennstoffversorgungseinrichtung ei­ nes Verbrennungsmotors besteht. In diesem Fall kann der an erster Stelle er­ wähnte Nachteil gravierende Probleme hervorrufen.

Zudem kann die Realisierung der Verbindung durch zwei Gruppen von Schrauben dazu führen, daß es schwierig ist, das erste Element in Bezug auf das zweite ohne Zentriermittel zu zentrieren, das es ermöglicht, die ersten Schrauben durch entsprechende Bohrungen des ersten Elements hinduchzuführen und in Gewindebohrungen des zweiten Elements einzuschrauben. Falls diese Schrauben nicht in die Gewindebohrungen gelangen, können sie leicht heraus­ fallen und zu einem langen und schwierigen Montieren der Baugruppe führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die es ermöglicht, die Nachteile einer Befestigung mit zwei Gruppen von Schrauben zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei­ bung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen in Seitenansicht ein Verbindungsorgan in zwei ver­ schiedenen Konfigurationen.

Fig. 3 zeigt das Verbindungsorgan von Fig. 1 von oben.

Fig. 4, 5 und 6 zeigen im Schnitt zwei mechanische Elemente, die mit den Verbindungsorganen verbunden werden, in aufeinanderfolgenden Verbindungs­ stadien.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer an einer Trägerplatte befestigten mechanischen Gruppe, deren beide Elemente durch die Verbindungs­ organe miteinander verbunden sind.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, bilden ein erstes und ein zweites me­ chanisches Element 1 und 2 eine Baugruppe 3, wobei das erste Element 1 an dem zweiten Element 2 und zusätzlich die hieraus gebildete Einheit 3 an einem Trägerelement 4 befestigt sind. Bei den Elementen 1 und 2 kann es sich um ei­ nen Deckel und ein Gehäuse einer Versorgungseinrichtung eines Verbrennungs­ motors, etwa eines Vergasers, handeln, die an einer Trägerplatte 4 befestigt wird, die Teil eines Maschinengestells bzw. eines Motorblocks o.dgl. ist.

Die Verbindung zwischen den Elementen 1 und 2 erfolgt über erste Ver­ bindungsorgane 5, die einen Gewindeschaft 6, der von einer entsprechenden Ge­ windebohrung 7 im Element 2 aufgenommen wird, und wenigstens ein Paar von elastisch deformbieren Zapfen 8 aufweisen, die sich axial von dem Gewinde­ schaft 6 aus erstrecken und mit Zähnen 9 zum Rasten an der Oberseite 10 des Elements 1 versehen sind. Jeder Zahn 9 besitzt eine Anlagefläche 11, mit der er sich auf der Oberseite 10 abstützen kann.

Zum Verbinden jedes Verbindungsorgans 5 mit dem Element 2 können auch andere Mittel vorgesehen sein, so kann der Schaft 6 mit Preßssitz in der Boh­ rung 7 sitzen oder er kann in die Bohrung 7 eingeklebt sein, auch kann er in der Bohrung 7 über eine plastische Deformation des Schaftmaterials oder des Teils des Elements 2, der dieses umgibt, eingeklemmt sein.

Ferner sind zweite Verbindungsorgane 13 vorgesehen, um das erste und zweite Element 1, 2 mit dem Trägerelement 4 zu verbinden, von denen jedes ei­ nen mit Gewinde versehenen Schaft 14 umfaßt, der in eine Gewindebohrung 15 im Element 4 eingeschraubt wird und sich durch entsprechende Bohrungen 16 und 17 im ersten und zweiten Element 1, 2 erstreckt, sowie einen Kopf 18 zur Abstüt­ zung auf dem Element 1 aufweist. Zweckmäßigerweise sind die Verbindungsorgane 13 Schrauben.

Die Verbindungsorgane 13 können aber auch anders ausgebildet sein, es können beispeilsweise auch Schrauben sein, die in das Element 4 eingeschraubt sind und auf die Muttern aufgeschraubt werden können.

Die Zapfen 8 jedes Verbindungsorgans 5 erstrecken sich durch eine Boh­ rung 19 im Element 1, vgl. Fig. 1, deren Abmessungen etwas größer als die äu­ ßeren der Zapfen 8 sind, um zwischen der ersteren und den letzteren ein vor­ bestimmtes radiales Spiel zu belassen, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Zu­ dem umfaßt jedes Befestigungsorgan 5 einen ringförmigen Bund 20, der zwischen dem Schaft 6 und den Zapfen 8 angeordnet ist und dazu dient, sich auf einer Abstützfläche 21 des Elements 2 abzustützen. Der Bund 20 kann zum Zentrieren einer Dichtung zwischen den Elementen 1 und 2 dienen. Zweckmäßigerweise ist ein Abschnitt der zylindrischen Oberfläche 22 des Bundes 20 mit einem ent­ sprechenden Abschnitt der zylindrischen Oberfläche 23 der Bohrung 19 in Ein­ griff, während zwischen der übrigen Oberfläche des Bundes 20 und derjenigen der entsprechenden Bohrung 19 ein radiales Spiel verbleibt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Jeder Zapfen 8 ist nach außen hin durch einen Abschnitt einer zylindri­ schen Fläche 23 und nach innen durch eine plane Fläche 24 begrenzt. Jeder der Zähne 9 ist nach außen hin durch einen Abschnitt einer konischen Fläche 25 begrenzt und zwischen den beiden Zapfen 8 befindet sich ein Zwischenraum 26 vorbestimmter Breite.

Die Verbindungsorgane 5 werden in dem Element 2 befestigt, indem die Schäfte 6 in entsprechende Gewindebohrungen 7 eingeschraubt werden. Danach kann die Baugruppe 3 gebildet werden, indem das Element 1 über dem Element 2 derart angeordnet wird, daß die Bohrungen 19 des Elements 1 im wesentlichen koaxial zu den Achsen der Verbindungsorgane 5 verlaufen, wonach das Element 1 auf das Element 2 gedrückt und die Zapfen 8 in die Bohrungen 19 eingeführt werden. Hierbei werden die Zapfen 8 aufgrund der konischen Flächen 25 der Zähne 9 elastisch bezüglich des Zwischenraums 26 einwärts gebogen, so daß die Zähne 9 durch die Bohrungen 19 hindurchtreten. Nach Austritt aus den Bohrungen 19 können die Zapfen 8 aufschnappen, so daß die Anlagefläche 11 der Zähne 9 in Anlage an die Oberseite 10 des oberen Elements 1 gelangt. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Der Eingriff zwischen den Flächen 10 und 11 verhindert ein Tren­ nen der Elemente 1 und 2. Da bei dem Verbinden der Elemente 1 und 2 ein ge­ ringes Spiel auftreten kann, ist es zweckmäßig, zwischen diesen eine Schicht aus einem elastischen und deformierbaren Material anzuordnen, um dieses Spiel zu eliminieren.

Schließlich kann die Baugruppe 3 am Trägerelement 4 mit den Verbin­ dungsorganen 13 befestigt werden. Letztere können durch die Bohrungen 16, 17 der Elemente 1, 2 geführt und mit dem Schaft 14 in die entsprechenden Gewin­ debohrungen 15 des Trägerelements 4 eingeschraubt werden, vgl. Fig. 6.

Wenn die Baugruppe 3 vom Trägerelement 4 mit nachfolgender Trennung der Elemente 1, 2 gelöst werden soll, braucht man nur die Verbindungsorgane 13 zu lösen, um die Baugruppe 3 vom Trägerelement 4 abnehmen zu können, wonach die Zapfen 8 in Richtung auf den Zwischenraum 26, wie in Fig. 2 dargestellt, ela­ stisch deformiert werden können, um die Elemente 1, 2 voneinander zu trennen. Die elastische Deformation geschieht unter Verwendung eines Werkzeugs 27, das mit einer Ausnehmung 28 mit konischer Fläche versehen ist, die hierbei mit dem konischen Flächenabschnitt 25 der Zähne 9 in Eingriff gelangt. Durch Ausübung einer genügenden Axialkraft des Werkzeugs 27 bewirken die Ausnehmungen 28, die mit den Flächen 25 zusammenwirken, eine Verbiegung der Zapfen 8, so daß die Anlageflächen 11 der Zähne 9 außer Eingriff zur Oberseite 10 des Elements 1 geraten. Derart deformiert können die Zähne 9 durch die Bohrungen 19 des Ele­ ments 1 hindurchgeführt werden, bis dieses vom Element 2 getrennt ist.

Die Werkzeuge 27 können gegebenenfalls über einen Griff 29 miteinander verbunden sein, vgl. Fig. 7, in der zwei durch einen Griff 29 miteinander verbundene Werkzeuge 27 zum gleichzeitigen Lösen eines Paars von Verbindungs­ organen 5 dargestellt ist.

Durch die Verwendung dieser Verbindungsorgane werden die Nachteile be­ seitigt, die auftreten würden, wenn diese nur einfache Schrauben wären. Vor allem ändert der Zug, der über die Schrauben 13, über die die Baugruppe 3 an dem Trägerelement 4 befestigt ist, ausgeübt wird, die Verbindungsbedingungen zwischen den Elementen 1 und 2, die über die Verbindungsorgane 5 erhalten werden, nicht im geringsten. Daher kann weder das axiale Zusammenpressen, ausgeübt durch die Schrauben 13, noch eine Dilatation der verschiedenen Teile (Elemente 1, 2 und Verbindungsorgane 5, 13), wie sie im Einsatz auftritt, zu einem spontanen Trennen der Verbindungsorgane 5 von den Elementen 1, 2 führen. Zudem verbleiben die Verbindungsorgane 5 während des Montierens und Demontie­ rens der Elemente 1 und 2 permanent am Element 2 befestigt und können daher im Gegensatz zu einer über Schrauben bewirkten Verbindung nicht unbeabsichtigt abfallen. Außerdem erfordert das Zusammenfügen bzw. Trennen der Elemente 1, 2 kein genaues Zentrieren zwischen diesen Teilen und kann sehr leicht und ein­ fach vorgenommen werden. Wegen des Vorhandenseins der Teilzylinderflächen 22, die mit den entsprechenden Abschnitten der Zylinderfläche 23 zusammenarbeiten, bewirken die Bohrungen 19 eine wirksame Zentrierung des Elements 1 bezüglich des Elements 2.

Zweckmäßigerweise können die Verbindungsorgane 5 aus Plastikmaterial etwa durch Spitzgießen als billige Produkte hergestellt werden.

Claims (6)

1. Verbindungsanordnung für ein erstes mechanisches Element (1) mit ei­ nem zweiten mechanischen Element (2) und zum Verbinden der hieraus gebildeten Baugruppe (3) mit einem Trägerelement (4), insbesondere zum Verbinden eines Deckels und eines Gehäuses einer Brennstoffversorgungseinrichtung eines Ver­ brennungsmotors und zum Befestigen beider an einer Trägerplatte, mit Hilfe von Verbindungsorganen, dadurch gekennzeichnet, daß erste Verbindungs­ organe (5) zwischen den beiden Elementen (1, 2) vorgesehen sind, die jeweils einen Schaft (6) zum Befestigen am zweiten Element (2) und wenigstens ein Paar von elastisch deformierbaren Zapfen (8) aufweisen, die sich in axialer Rich­ tung bezüglich des Schaftes (6) erstrecken und mit Zähnen (9) zum Hindurch­ führen durch eine entsprechende Bohrung (19) des ersten Elements (1), die an einer Fläche (10) des Elements (1) einhaken, versehen sind, und daß zweite Befestigungsorgane (13) zum Verbinden der beiden Elemente (1, 2) mit dem Trä­ gerelement (4) vorgesehen sind, von denen jedes einen Schaft (14) zum Befe­ stigen am Trägerelement (4) und zum Hindurcherstrecken durch entsprechende Bohrungen (16, 17) der Elemente (1, 2) und eine vorspringende Fläche zum Ab­ stützen am ersten Element (1) aufweist.

2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (6) der ersten Verbindungsorgane (5) mit Gewinde versehen und in eine entsprechende Gewindebohrung (7) des zweiten Elements (2) einschraubbar ist.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (14) der zweiten Verbindungsorgane (13) mit Gewinde versehen und in eine Gewindebohrung (15) des Trägerelements (4) einschraubbar ist, wo­ bei die vorspringende Fläche durch einen Kopf (18) des Verbindungsorgans (13) gebildet wird.

4. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes Verbindungsorgan (5) einen ringförmigen Bund (20) aufweist, der zwischen dem Schaft (6) und den Zapfen (8) angeordnet und mit einer Anlagefläche (21) des zweiten Elements (2) in Eingriff bringbar ist.

5. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Zapfen (8) nach außen hin durch einen Zylinderflä­ chenabschnitt (23) und nach innen durch eine plane Fläche (24) begrenzt ist, wobei jeder Zahn (9) von einem Abschnitt einer konischen Fläche (25) und einer im wesentlichen planen Anlagefläche (11) begrenzt ist.

6. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bund (20) einen zylindrischen Oberflächenabschnitt (22) zum Eingriff mit einem entsprechenden Abschnitt einer zylindrischen Fläche (23) der entsprechenden Bohrung (19) des ersten Elements (1) aufweist, während zwischen den anderen Teilen des Bundes und der Bohrung ein vorbestimmtes ra­ diales Spiel verbleibt.