DE4302007C1

DE4302007C1 - Einrichtung zum Verbinden eines Motorblocks mit einem Getriebeblock

Info

Publication number: DE4302007C1
Application number: DE4302007A
Authority: DE
Inventors: Werner Leicht; Dietrich Koch; Juergen Gieselmann
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1993-01-26
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2013-01-27
Also published as: ITMI940099A1; US5501122A; KR940018589A; FR2700827A1; FR2700827B1; GB2274436A; KR100289458B1; ITMI940099A0; GB2274436B; IT1271736B; GB9401472D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verbinden eines Motorblocks mit einem Getriebeblock.

Es ist bekannt, Motor- und Getriebeblock von Antriebsanlagen aneinander zu befestigen. Dabei ist es wichtig, bei der Montage Verspannung zu vermeiden. Bei einer Antriebsanlage nach der DE 40 02 791 A1 sind verschiedene Möglichkeiten zur Anbindung eines Getriebeblocks auf einer Längsseite eines Motorblocks aufgezeigt. Bei einer Ausführungsform sind die Blöcke an einem Ende durch Bolzen starr miteinander verbunden. Am anderen Ende ermöglicht eine Schwalbenschwanzverbindung axiale Bewegungen der Blöcke gegeneinander. In anderen Ausführungsformen werden ein Hebelgelenk oder in Richtung der Längsachse des Motorblocks flexible Platten verwendet, um unterschiedliche Ausdehnungen der Blöcke infolge Temperatureinwirkung zu ermöglichen. Verbindungen mit Bolzen und Gelenken der dargestellten Art haftet jedoch der Nachteil an, daß keine Spielfreiheit erzielbar ist oder die Montage Schwierigkeiten bereitet, wenn die Blöcke bei der Montage nicht exakt ausgerichtet sind. Bei Verwendung einer Verbindungsvorrichtung aus flexiblen Platten können die Verbindungen zwar spielfrei ausgeführt werden. Bei der Befestigung der Platten mit Schrauben treten aber durch axiale Einspannkräfte aufgrund von Lage- und Bauteiltoleranzen Verspannungen auf, die unerwünscht sind.

Aus der DE-PS 27 06 105 geht es als bekannt hervor zwei Maschinengehäuse durch Flanschverbindungen mit Spannpratzen aneinander zu befestigen. Als Vorteil dieser Verbindungsart wird gesehen, daß die Montage und die Demontage in einfacher Weise möglich ist, weil die bei dieser Einrichtung benötigten Spannschrauben gut zugänglich angeordnet werden können. Durch die Spannpratzen werden Motor- und Getriebeblock starr miteinander verbunden.

Aus der DE-PS 8 98 982 geht ein Spanndorn als bekannt hervor, wie er zum Spannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen verwendet wird. Zum Aufspannen eines Werkstücks dienen zwei in Konusflächen aufeinander anliegende Spannelemente auf einem Aufnahmedorn. Durch axiales Verschieben der Spannelemente mittels einer Spannmutter auf einem Gewindezapfen erfährt das außenliegende Spannelement eine radiale Aufweitung. Ein auf dessen Außenumfang anliegendes Werkstück wird auf diese Weise durch radiale Einspannkräfte fixiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine spielfreie Verbindung zwischen einem Motor- und Getriebeblock aufzuzeigen, die sich durch spannungsfreie Montage mit Toleranzausgleich bei einfacher Handhabbarkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Das Schraubelement zur Herstellung der Verbindung ist mit einer Schraube und auf dem Schraubenschaft axial verschiebbarem Doppelkonusteil ausgebildet. Beim Eindrehen der Schraube in einem Befestigungspunkt an Motor- oder Getriebeblock wird ein radial aufweitbarer Klemmring durch Konusflächen am Doppelkonusteil mit seinem Außenumfang an den Innenumfang einer Buchse an einem Verbindungsglied angedrückt. Das Verbindungsglied ist beispielsweise als Stab ausgebildet, der am anderen Ende auf herkömmliche Weise befestigt ist. Aus Toleranzen, die sich in unterschiedlichen Abstandslagen des Verbindungsglieds zum Befestigungspunkt in Richtung der Längsachse des Schraubelements äußern, resultieren keine axialen Spannkräfte, da mit den konischen Flächen am Doppelkonusteil durch Radialkräfte Kraftschluß hergestellt wird. Die Verbindung ist spielfrei. Wenn der Befestigungspunkt und die Buchse nicht fluchten, was seine Ursache in Spiel in den Zentrierelementen zwischen Motor- und Getriebeblock haben kann, so erfolgt durch die konischen Flächen am Doppelkonusteil und die konischen Gegenflächen in der Aufnahme beim Eindrehen der Schraube eine selbsttätige Zentrierung. Die Montage wird dadurch wesentlich erleichtert. Beim Schraubelement nach Anspruch 2 dient eine mit dem Schraubenschaft verbundene Hülse dazu, die Teile des Schraubelements unverlierbar auf der Hülse festzuhalten. Nach Anspruch 3 dient eine Feder zwischen Doppelkonusteil und dem Klemmring dazu, den Klemmring in Abstand zum Konus zu halten, bis die Konusfläche im Befestigungspunkt am Motor- oder Getriebeblock in ihrer Aufnahme anliegt. In den weiteren Ansprüchen 4 bis 8 sind zweckmäßige Anordnungen der Verbindungsglieder zwischen Motor- und Getriebeblock aufgezeigt, die die Montage unter Anwendung des Schraubelements in besonders zweckmäßiger Weise erlauben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Motorblocks mit Darstellung der Anordnung der Befestigungspunkte,

Fig. 2 eine Ansicht der Querschnitte von Motor- und Getriebeblock im Umriß mit den Verbindungsgliedern in Richtung der in Fig. 1 eingetragenen Pfeile II-II gesehen,

Fig. 3 eine Ansicht der Querschnitte von Motor- und Getriebeblock im Umriß mit den Verbindungsgliedern in Richtung der in Fig. 1 eingetragenen Pfeile III-III gesehen,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Schraubelements mit Doppelkonusteil zur Befestigung der Verbindungsglieder und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines starren Verbindungsglieds.

Bei der Seitenansicht eines Motorblocks 1 nach Fig. 1 ist die Lage der Befestigungspunkte 3, 4, 5, 6 dargestellt. Im Befestigungspunkt 3 sind Motorblock 1 und Getriebeblock 2 durch ein starres Verbindungsglied 10, das in Fig. 5, dargestellt ist, miteinander gekoppelt. In den Befestigungspunkten 4, 5 und 6 sind Motorblock 1 und Getriebeblock 2 durch Schraubelemente 11 miteinander verbunden, die in Fig. 4 dargestellt sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Umrisse der Querschnitte von Motorblock 1 und Getriebeblock 2 in Richtung der Pfeile II-II bzw. III-III der Fig. 1 gesehen. Das Verbindungsglied 10 im Befestigungspunkt 3 stellt den Festpunkt in der Motorblock- Getriebeblockverbindung dar. Er erlaubt die Aufnahme von Kräften und Momenten in jeder Richtung. Die weiteren Verbindungsglieder 7 und 8 nehmen im wesentlichen nur Zug- oder Druckkräfte in Richtung der Querachse des Motorblocks auf, parallel zu der sie sich erstrecken. Durch Ausführung als schlanke flexible Arme besitzen die Verbindungsglieder 7 und 8 eine geringe Biegesteifigkeit und erlauben damit eine freie Ausdehnung des Motorblocks 1 gegenüber dem Getriebeblock 2 vom Befestigungspunkt 3 aus in Richtung der Längsachse von Motor- und Getriebeblock. Das weitere, als Platte ausgebildete Verbindungsglied 9 ist in Richtung der Hochachse des Motorblocks biegesteif nicht dagegen in Richtung der Längsachse des Motorblocks. Mit dem Verbindungsglied 9 wird der Befestigungspunkt 3 entlastet. Bei ausreichend zentraler Lage und Festigkeit des Verbindungsglieds 10 im Befestigungspunkt 3 kann auf das Verbindungsglied 9 aber auch verzichtet werden. Beim Zusammenfahren werden Motorblock 1 und Getriebeblock 2 im Bereich des Befestigungspunktes 3 über einen zentralen Zentrierzapfen 25, der sich in Richtung der Querachse des Motorblock erstreckt, ausgerichtet und fixiert. Im weiteren ist das Verbindungsglied 9 an seinem freien Ende mit einem gabelförmigen Ausschnitt versehen, der in einen Zentrierzapfen 27 am Getriebeblock eingreift, und dadurch eine Fixierung in Hochrichtung beim Zusammenfahren bildet.

Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Schraubelements 11. Das Schraubelement 11 besteht aus einer Schraube 13 mit einem Schraubenkopf 20, auf deren Schaft eine Hülse 15 angeordnet ist. Die Hülse 15 ist mit der Schraube 13 drehfest verbunden, beispielsweise durch ein Gewinde im Bereich des Schaftes. Auf der Hülse 15 liegt axial verschieblich ein Doppelkonusteil 16, dessen Konusflächen einerseits in einer konischen Aufnahme 12 am Getriebeblock 2 und andererseits mit einem geschlitzten Klemmring 17 zusammenwirken. An seinem Außenumfang liegt der Klemmring 17 am Innenumfang der Buchse 18 an, die im Auge eines am Motorblock 1 in konventioneller Weise durch Schrauben befestigten Verbindungsglieds 7, 8, 9 eingeschrumpft ist. Die Schrauben sind in den Fig. 2 und 3 als Kreuze angedeutet. Durch ein am Schraubenkopf anliegendes Druckstück 26 wird das Doppelkonusteil 16 und der Klemmring 17 beim Eindrehen der Schraube 13 in die Aufnahme 12 hineingezogen. Um zu gewährleisten, daß das Doppelkonusteil 16 mit seinen Konusflächen zuerst in Anlage in der Aufnahme 12 gelangt, ist eine vorgespannte Feder 21 vorgesehen, die zwischen Klemmring 17 und Doppelkonusteil 16 angeordnet ist. Die Feder 21 hält den Klemmring 17 auf Abstand zu den Konusflächen am Doppelkonusteil 16, bis das Doppelkonusteil 16 in der Aufnahme 12 anliegt. Beim weiteren Eindrehen der Schraube 13 wird dann die Feder 16 zusammengedrückt und erst dann gelangt der Klemmring 17 in Anlage am Doppelkonusteil 16. Beim weiteren Eindrehen der Schraube 13 wird der Klemmring 17 radial aufgeweitet und dadurch eine kraftschlüssige Verbindung über die Konusflächen hergestellt. Die mit der Schraube 13 fest verbundene Hülse 15 bewirkt mit ihrem radial hervorstehenden Kragen 19 zusammen mit dem Druckstück 26, daß alle Teile des Schraubelements 11 unverlierbar auf dem Schraubenschaft festgehalten werden. Wenn die Verbindung gelöst werden soll, so wird durch die Scheibe 30, die gegen die Hülse 15 anläuft, zuerst der Klemmring 17 von den Konusflächen am Doppelkonusteil 16 axial weggeschoben. Beim weiteren Ausdrehen der Schraube 13 gelangt der Kragen 19 der Hülse 15 in Anlage am Doppelkonusteil 16, wodurch das Doppelkonusteil 16 aus seiner Aufnahme 12 axial herausgedrückt wird.

Der Vorteil der Befestigung mit den erfindungsgemäßen Schraubelementen 11 liegt darin, daß Toleranzen in der Lage der Verbindungsglieder 7, 8, 9 gegen die Befestigungspunkte am Getriebeblock 2 in Richtung der Längsachse des Schraubelements 11 voll ausgeglichen wird. Es treten keine Verspannungen auf, weil der Kraftschluß durch radiale Kräfte hergestellt wird. Da die Teile mit geringeren Toleranzen gefertigt werden können, wird dadurch die Teilefertigung vereinfacht und natürlich auch verbilligt. Von Vorteil ist weiter, daß die Konusflächen des Doppelkonusteils 16 Fluchtungsfehler ausgleichen, dadurch daß die Konusflächen beim Eindrehen der Schraube 13 selbstzentrierend sind.

In Fig. 5 ist der als Festpunkt ausgebildete Befestigungspunkt 3 mit dem Verbindungsglied 10 dargestellt. Am Motorblock 1 sind ebenso wie am Getriebeblock 2 mit Schrauben amboßförmige Bauteile 24 und 28 mit Halbkonusflächen befestigt. Im Bauteil 28 ist der Zentrierzapfen 25 integriert, der beim Zusammenfahren von Motorblock 1 und Getriebeblock 2 eine erste Fixierung bildet. Nach dem Zusammenfahren werden die Bauteile 24 an ihren Konusflächen durch Spannelemente 23 mit konischen Klemmflächen aneinander befestigt. Die Spannelemente 23 liegen mit einem Rechts- und einem Linksgewinde auf einer horizontal angeordneten Betätigungsspindel 22. Die Betätigungsspindel 22 ist ebenso wie die Schraubelemente 11 von den Stirnseiten von Motor- und Getriebeblock aus betätigbar.

Claims

1. Einrichtung zur Verbindung eines Motorblocks mit einem Getriebeblock, wobei Motor- und Getriebeblock nebeneinander angeordnet sind, und in wenigstens drei Befestigungspunkten durch Verbindungsglieder miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung wenigstens eines Teils der Verbindungsglieder (7, 8, 9) Schraubelemente (11) mit Schrauben (13) dienen, auf deren Schaft axialverschieblich ein Doppelkonusteil (16) geführt ist, dessen eine Konusfläche beim Eindrehen der Schrauben (13) in eine Aufnahme mit konischen Gegenflächen am Befestigungspunkt (4, 5, 6) am Motor- (1) oder Getriebeblock (2) hineingezogen wird, und dessen weitere Konusfläche gegen einen radial aufweitbaren Klemmring (17) andrückbar ist, der seinerseits mit seinem Außenumfang auf dem Innenumfang einer Buchse (18) eines Verbindungsgliedes (7, 8, 9) anliegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaft der Schrauben (13) und Doppelkonusteil (16) des Schraubelements (11) eine mit dem Schaft drehfest verbundene Hülse (15) angeordnet ist, die mit einem radial überstehenden Kragen (19) dem vom Schraubenkopf (20) abgewandten Ende des Doppelkonusteils (16) gegenüberliegt.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Doppelkonusteil (16) und Klemmring (17) eine axial wirkende, vorgespannte Feder (21) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von Motorblock (1) und Getriebeblock (2) in wenigstens zwei Punkten durch zwei sich im Bereich der Stirnseiten von Motorblock (1) und Getriebeblock (2) in Richtung der Querachse des Motorblocks (1) erstreckenden Verbindungsgliedern (7, 6) erfolgt, die quer zu ihrer Erstreckungsachse mit geringer Biegesteifigkeit ausgestattet sind, daß die Verbindungsglieder (7, 8) am Getriebeblock (2) mit Schraubelementen (11) befestigt werden, daß das Einführen und Einschrauben der Schraubelemente (11) von den Stirnseiten von Motorblock (1) und Getriebeblock (2) her erfolgt, und daß außer den Verbindungsgliedern (7, 8) eine starres Verbindungsglied (10) vorgesehen ist, das gegenüber den Verbindungsgliedern (7, 8) in Richtung der Hochachse des Motorblocks (1) beabstandet ist und ebenfalls von der Motor-/Getriebestirnseite bedienbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres, sich im Bereich der Stirnseiten von Motorblock (1) und Getriebeblock (2) in Querrichtung erstreckendes Verbindungsglied (9) vorgesehen ist, das ebenfalls am Getriebeblock (2) mit einem Schraubelement (11) befestigt wird, welches Verbindungsglied (9) in Richtung der Längsachse des Motorblocks (1) zum starren Verbindungsglied (10) beabstandet ist, und in Richtung der Hochachse eine hohe Biegesteifigkeit, in Richtung der Längsachse dagegen eine geringe Biegesteifigkeit aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in Hochrichtung biegesteife Verbindungsglied (9) an seinem zum Getriebeblock (2) hinweisenden Ende mit einer Gabel zur Zentrierung von Motorblock (1) und Getriebeblock (2) beim Zusammenfahren mit einem am Getriebeblock (2) angebrachten Zentrierzapfen (27) ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das starre Verbindungsglied (10) als doppeltwirkende Spannverbindung ausgebildet ist, die durch eine horizontal liegende Betätigungsspindel (22), auf der Spannelemente (23) mit konischen Klemmflächen zum Zusammenziehen von mit Motorblock (1) und Getriebeblock (2) verbundenen amboßförmigen Bauteilen (24, 28) mit konusförmigen Gegenflächen angeordnet sind, von der Motor-/Getriebestirnseite betätigbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Richtung der Querachse des Motorblocks (1) liegender Zentrierzapfen (25) in der Spannvorrichtung integriert ist.