DE69304301T2

DE69304301T2 - Verbindungselement zwischen zwei Bauteilen

Info

Publication number: DE69304301T2
Application number: DE69304301T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Lawrence Bergers; Terry Lynn Houston
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2013-12-18
Also published as: EP0604286B1; DE69304301D1; US5310276A; EP0604286A1; ES2090926T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung zwischen zwei mechanischen Teilen aus Blech, wobei diese Verbindung nach ihrer Ausführung die beiden Teile daran hindern soll, daß das eine Teil bezüglich dem anderen um eine zu deren Verbindungsebene senkrechte Achse schwenkt, wozu das eine dieser Teile zumindest eine zu der Achse zentrische, kreisbogenförmige Ausnehmung hat, welche eine erste bogenförmige Zone, die radial eine erste Breite hat, und eine zweite bogenförmige Zone aufweist, die radial eine zweite Breite hat, die kleiner als die erste Breite ist, wobei die zweite Zone bei Betrachtung einer festgelegten Drehrichtung um die Achse auf die erste Zone folgt.
Solche Vorrichtungen sind aus den Dokumenten US-A-3 776 649 und EP-A-0 094 663 bereits bekannt.
Die Erfindung ist insbesondere zur Sicherstellung der Befestigung eines elastischen Blocks auf dem Aufbau eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei dieser Aufbau z.B. die Triebwerkgruppe und das Bugfahrgestell tragen kann, und mehrere dieser Blöcke dazu vorgesehen sind, eine elastische Verbindung zwischen diesem Aufbau und dem Fahrzeugchassis zu gewährleisten. Gewöhnlich ist die äußere steife Abdeckung eines solchen Blocks am Aufbau durch drei oder sogar vier Schraube-Mutter-Systeme befestigt, was aber weder unter dem Gesichtspunkt des Materials noch unter dem Gesichtspunkt der Montagezeit wirtschaftlich ist. Es wird dann ein Bolzen in eine innere rohrförmige Abdeckung des Blocks eingeführt, um dessen Befestigung am Fahrzeugchassis sicherzustellen.
Bei diesem Anwendungsfall ist es wünschenswert, eine doppelte Sicherung zu erhalten, d.h. nicht nur eine Sicherung, die jegliche relative Drehung zwischen den beiden Teilen verhindert, sondern auch eine geeignete Sicherung, um sie gegeneinander entsprechend einer gemeinsamen Verbindungsebene in Pressung zu bringen und zu halten, und dies zur Vermeidung von jeglichem geräusch- und verschleißerzeugendem Spiel. Die weiter vorne erwähnten Vorrichtungen bekannten Typs gestatten das Erreichen dieser zweiten Sicherungseigenschaft nicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Lücke zu schließen und dazu eine Verbindungsvorrichtung zu schaffen, die es gestattet, die Befestigung der Abdeckung eines solchen Blocks am Aufbau oder einem anderen Teil eines Fahrzeugs viel schneller und wirtschaftlicher vorzunehmen und, in allgemeinerer Weise, die Befestigung eines von zwei beliebigen Blechteilen auf dem anderen zuwege zu bringen, wenn man die Verwendung zahlreicher Systeme vom Schraube- Mutter-Typ vermeiden möchte.
Eine Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist deshalb dadurch gekennzeichnet, daß die genannte kreisbogenförmige Ausnehmung außerdem eine dritte Zone aufweist, die zwischen der ersten und der zweiten Zone angeordnet ist, wobei diese dritte Zone in radialer Richtung eine Breite hat, die in der festgelegten Drehrichtung fortlaufend abnimmt, und diese Breite als maximalen Wert diejenige der ersten Zone und als minimalen Wert eine Breite hat, die höchstens gleich derjenigen der zweiten bogenförmigen Zone ist, daß das andere der Teile zumindest einen biegeelastischen Lappen hat, der geeignet ist, in die erste bogenförmige Zone der vorerwähnten Ausnehmung einzugreifen, wenn die zwei Teile ineinander einzubringen sind, wobei der Lappen hierzu in radialer Richtung eine Breite hat, die etwas geringer ist als diejenige der ersten bogenförmigen Zone, aber größer als die in der zweiten bogenförmigen Zone ist, so daß die relative Drehbewegung zu dem ersten Teil um die vorerwähnte Achse in der festgelegten Drehrichtung die eingangs erwähnte doppelte Sicherung der beiden Teile gegeneinander gewährleistet, und daß der Lappen durch Stanzen und Falzen des Blechs des anderen Teils geschaffen und derart angepaßt ist, daß es sich bei dessen Drehbewegung um die festgelegte Drehachse elastisch an einer Schräge der dritten bogenförmigen Zone abstützt, wobei die mittlere Höhe des Zwischenraums zwischen der unteren Fläche des Lappens und der oberen Fläche des das entsprechende Teil bildenden Blechs ein wenig geringer als die Dicke des Blechs ist, das die kreisbogenförmige Ausnehmung aufweist.
Vorteilhaft ist der minimale Wert der radialen Breite der dritten bogenförmigen Zone geringer als diejenige der zweiten bogenförmigen Zone, so daß für den Lappen ein Sperranschlag gebildet ist, der, wenn er in die zweite bogenförmige Zone eingeführt worden ist, ein Verschwenken In der der festgelegten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung, und auch ein Zurückkehren in die erste bogenförmige Zone verhindert.
Es könnte z.B. vorgesehen sein, daß einer der Ränder der kreisbogenförmigen Ausnehmung die Form eines Kreisbogens in der ersten Zone und die Form eines Kreisbogens mit einem zu dem vorhergehenden Kreisbogen unterschiedlichen Radius in der zweiten Zone aufweist, wobei diese beiden Kreisbögen durch die Schräge verbunden sind, welche den Rand bildet, welcher der dritten bogenförmigen Zone entspricht.
Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch dadurch gekennzeichnet sein, daß zwei kreisbogenförmige Ausnehmungen vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Achse und auch zwei elastische Lappen vorgesehen sind, die zueinander in derselben relativen Position wie die Ausnehmungen angeordnet sind, so daß diese jeweils gleichzeitig in die erste bogenförmige Zone der Ausnehmungen bei der Ausführung des Verbindungsvorgangs eingreifen können.
In diesem Fall ist es auch vorteilhaft, vorzusehen, daß die genannten Teile aus Blech ein relatives Zentriersystem haben, das im Inneren bezüglich der Ausnehmungen angeordnet ist und an einem der Teile eine kreisförmige Öffnung und an dem anderen Teil einen Kragen mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, der geeignet ist, beim Ausführen des Verbindungsvorgangs in die Öffnung einzugreifen.
Beispielsweise ist die kreisförmige Öffnung in dem Teil, das die kreisbogenförmige Ausnehmung aufweist, und der Kragen an dem Teil, das die Lappen aufweist, vorgesehen, was bequemer herzustellen ist, da alle auszubuchtenden Teilstücke dann auf dem gleichen Teil gelegen sind, und das andere Teil lediglich gestanzt wird.
Die Erfindung richtet sich auch auf einen elastischen Block, der insbesondere dazu bestimmt ist, eine elastische Verbindung zwischen einem Aufbau und einem Fahrzeugchassis zu gewährleisten, enthaltend eine Masse aus elastischem Material, die um ein steifes Durchgangsrohr herum sowie zwischen einer Abdeckplatte und dem Blechteil eingeklebt ist, wobei das Blechteil an dem Aufbau mittels einer Verbindungsvorrichtung, entsprechend derjenigen, die vorher beschrieben worden ist, gesichert ist, und der Block auf dem Chassis dann mittels eines einzigen, durch das Rohr hindurchgehenden und an dem Chassis mittels einer Feststellmutter befestigten Bolzens befestigt werden kann.
Es wird nun ein keineswegs einschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der hier beigefügten Zeichnung beschrieben, in der:
- die Figur 1 ein Grundriß eines Teilstücks desjenigen Teils ist, das die genannten kreisbogenförmigen Ausnehmungen aufweist;
- die Figur 2 ein Grundriß desjenigen Teils ist, das die genannten elastischen Lappen aufweist;
- die Figur 3 eine Schnittansicht entsprechend der Linie III-III der Figur 2 ist;
- die Figur 4, entsprechend der Linie IV-IV der Figur 5 eine axiale Schnittansicht eines auf einem Aufbau mittels einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung befestigten elastischen Befestigungsblocks ist; und
- die Figur 5 eine Ansicht des Blocks nach der Figur 4 von oben ist.
Das Teilstück des Blechteils, das in der Figur 1 dargestellt ist, ist mit 1 bezeichnet; es umfaßt eine kreisförmige Öffnung 2, deren Zentrum mit 3 bezeichnet ist. Dieses Teil weist beiderseits der Öffnung 2 zwei bogenförmige Ausnehmungen 4 auf, die vorteilhaft in bezug auf das Zentrum 3 identisch und zueinander symmetrisch sind. Es ist also nur erforderlich, davon eine zu beschreiben, z.B. diejenige auf der Zeichnung rechts. Der radial innere Rand 5 dieser Ausnehmung ist ein zur Öffnung 2 konzentrischer kreisbogen; ihr radial äußerer Rand weist, entsprechend dem durch den Pfeil A dargestellten Drehsinn, einen Kreisbogen 6, eine geradlinige Schräge 7 und einen Kreisbogen 8 auf, wobei diese beiden Kreisbögen auch konzentrisch zur Öffnung 2 verlaufen, aber der Kreisbogen 8 einen erheblich kleineren Radius hat als der Kreisbogen 6. Auf diese Weise weist die kreisbogenförmige Ausnehmung 4 eine erste bogenförmige Zone 41 auf, deren radiale Breite größer ist als diejenige ihrer zweiten bogenförmigen Zone 42; was die dritte bogenförmige Zone 43 angeht, so ist diese von fortschreitend abnehmender Breite entsprechend dem Drehsinn A; ihre maximale radiale Breite ist gleich der radialen Breite der Zone 41 und ihre minimale radiale Breite geringer als die Breite der Zone 42, so daß an deren vorderem Ende ein radialer Sperranschlag 9 gebildet wird.
Das andere Verbindungsteil ist in den Figuren 2 und 3 mit 10 bezeichnet. Es weist einen Kragen 11 mit kreisförmigem Querschnitt auf, der geeignet ist, in die Öffnung 2 des Teils 1 einzugreifen. Beiderseits dieses Kragens 11 sind im Blech zwei vorteilhaft identische und einander diametral gegenüberliegende elastische Lappen 12 ausgeschnitten, und zwar in einer solchen relativen Position, daß sie jeweils und gleichzeitig in die bogenförmigen Zonen 41 der Ausnehmungen 4 des Teils 1 eingreifen können, wenn die Verbindung zwischen den beiden Teilen ausgeführt wird. Zu diesem Zweck ist die radiale Breite W dieser Lappen in Draufsicht selbstverständlich etwas geringer als die radiale Breite der bogenförmigen Zonen 41, wobei sie allerdings größer bleibt als die radiale Breite der bogenförmigen Zonen 42.
Auf diese Weise versteht man, daß nach Eindringen des Kragens 11 des Teils 10 in die Öffnung 2 des Teils 1 von der Unterseite her und Einführung der Lappen 12 in die Zonen 41 der kreisbogenförmigen Ausnehmungen 4 eine relative Drehung des Teils 10 in bezug auf das Teil 1 in Richtung des Pfeils A eine leichte elastische Verformung der Lappen 12 radial nach innen hin hervorruft, wobei sich deren untere Oberfläche 13 auf die Schrägen 7 der bogenförmigen Zonen 43 aufschiebt. Nach Überschreitung der Sperranschläge 9 kehren die Lappen 12 radial nach außen beim Eindringen in die bogenförmigen Zonen 42 zurück, wobei ihre untere Oberfläche 13 am Kreisbogen 8 zur Abstützung kommt und ihr dem Bezugszeichen 14 entsprechender Rand mit dem Anschlag 9 zur Verhinderung jeglicher Drehung in umgekehrter Richtung um eine durch das Zentrum 3 und senkrecht zur Verbindungsebene der beiden Teile verlaufende Achse zusammenwirkt.
Es wird somit und zwar sehr rasch eine ausgezeichnete gegenseitige Sicherung der Teile 1 und 10 erhalten.
Was die elastischen Lappen 12 angeht, so läßt sich noch feststellen, daß es vorteilhaft ist, sie so zu formen, daß die mittlere Höhe h des zwischen ihrer unteren Oberfläche 13 und der oberen Ebene des ebenen Bereichs des Teils 10 vorhandenen Raumes etwas geringer als die Dicke des das Teil 1 bildenden Blechs ist (siehe Fig. 3). Auf diese Weise werden die Teile 1 und 10 nach ihrer Verbindung aufgrund der Elastizität der Lappen 12 gegeneinander etwas zusammengedrückt, was jegliches geräusch- und verschleißerzeugendes Spiel zwischen diesen beiden Teilen vermeidet.
Eine Verbindungsvorrichtung, so wie sie gerade beschrieben worden ist, kann vorteilhaft zur Befestigung von elastischen Blöcken am Aufbau eines Kraftfahrzeugs benutzt werden, wobei die Blöcke zur Gewährleistung einer elastischen Verbindung zwischen diesem Aufbau und dem Chassis vorgesehen sind; es könnte sich z.B. um einen Aufbau handeln, an dem die Triebwerkgruppe und das Bugfahrgestell befestigt werden.
Ein solcher elastischer Block ist in der Figur 4 dargestellt und dort mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet. Dieser Block weist eine Masse 16 aus elastischem Material, z.B. einem Elastomer, auf, die zwischen einer äußeren Abdeckplatte 17 und einem Blechteil 10 eingeklebt ist, das genau dasjenige nach den Figuren 2 und 3 sein kann. Das den Aufbau bildende Blech wird gemäß der Darstellung in der Figur 1 ausgestanzt und ist dort mit 1 bezeichnet. Es ist also sehr einfach und wirtschaftlich, einen solchen elastischen Block 15 am Aufbau des Fahrzeugs zu befestigen, indem zur Sicherung des Teils am Teil 1 so verfahren wird, wie es weiter vorne angegeben ist. Wenn dieser Block auf dem Blech 1 befestigt worden ist, läßt er sich am Chassis 18 des Fahrzeugs in klassischer Weise mittels eines einzigen Bolzens 19 befestigen, welcher durch ein steifes axiales Durchgangsrohr 20 des Blocks 15 hindurchgeht, um welches herum auch die elastische Masse 16 verklebt ist, wobei dieses Rohr eine innere Abdeckung des Blocks bildet. Das Festspannen des Bolzens 19 am Chassis 18 wird durch eine Mutter 21 gewährleistet, und eine Unterlegscheibe 22 mit konischem Loch ist zwischen dem Blech 18 und dem trichterförmig aufgeweiteten Ende 23 des Rohrs 20 eingelegt, um zu vermeiden, daß dieses Ende, das als Anschlag dient und das also die Feststellkraft der Mutter aufnimmt, das Blech 18 auf Dauer nicht verformt.
Die Figur 5 ist eine Draufsicht des so realisierten Zusainmenbaus, wobei der Bolzen 19, die Mutter 21, das Blech 18 und die Unterlegscheibe 22 fortgelassen sind.
Die Erfindung erlaubt es also, die übliche Verwendung von drei oder vier Schraube-Mutter-Gruppen zur Sicherstellung der Befestigung des Blocks 15 am Aufbau 1 zu vermeiden. Die Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung erlaubt eine äußerst schnelle und wirtschaftliche Befestigung, wobei die gleiche Sicherheit wie bei einem herkömmlichen System mit Schrauben und Muttern gewährleistet ist.

Claims

1. Verbindungsvorrichtung zwischen zwei mechanischen Teilen (1, 10), wobei diese Teile aus Blech sind und die Verbindung nach deren Ausführung eine doppelte Sicherung gewährleisten muß, das heißt ein Pressen der zwei Teile (1, 10) gegeneinander entsprechend einer gemeinsamen Verbindungsebene, indem verhindert wird, daß sie sich einerseits an der gegenseitigen Andrückstelle voneinander entfernen, und andererseits das eine bezüglich des anderen um eine zu deren Verbindungsebene senkrechte Achse (3) schwenkt, bei welcher

(a) das eine (1) der Teile zumindest eine zu der Achse (3) zentrische, kreisbogenförmige Ausnehmung (4) hat, welche aufweist:

- (aa) eine erste bogenförmige Zone (41), die radial eine erste Breite hat, und

- (ab) eine zweite bogenförmige Zone (42), die radial eine zweite Breite hat, die kleiner als die erste Breite ist, wobei die zweite Zone bei Betrachtung einer festgelegten Drehrichtung (A) um die Achse auf die erste Zone folgt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung

- (ac) eine dritte Zone (43) aufweist, die zwischen der ersten und der zweiten Zone angeordnet ist, wobei die dritte Zone in radialer Richtung eine Breite hat, die in der festgelegten Drehrichtung (A) fortlaufend abnimmt, und diese Breite als maximalen Wert diejenige der ersten Zone (41) und als minimalen Wert eine Breite hat, die höchstens gleich derjenigen der zweiten bogenförmigen Zone (42) ist, und daß

(b) das andere (10) der Teile zumindest einen biegeeleastischen Lappen (12) hat, der geeignet ist, in die erste bogenförmige Zone (41) der vorerwähnten Ausnehmung (4) einzugreifen, wenn die zwei Teile ineinander einzubringen sind, wobei der Lappen hierzu in radialer Richtung eine Breite hat, die etwas geringer ist als diejenige der ersten bogenförmigen Zone (41), aber größer als die in der zweiten bogenförmigen Zone (42) ist, so daß die relative Drehbewegung zu dem ersten Teil (10) um die vorerwähnte Achse (3) in der festgelegten Drehrichtung (A) die eingangs erwähnte doppelte Sicherung der beiden Teile gegeneinander gewährleistet, und daß der Lappen (12) durch Stanzen und Falzen des Blechs des anderen Teils (10) geschaffen und derart angepaßt ist, daß es sich bei dessen Drehbewegung um die festgelegte Drehachse (A) elastisch an einer Schräge (7) der dritten bogenförmigen Zone (43) abstützt, wobei die mittlere Höhe des Zwischenraums zwischen der unteren Fläche (13) des Lappens (12) und der oberen Fläche des das entsprechende Teil (10) bildenden Blechs ein wenig geringer als die Dicke des Blechs (1) ist, das die kreisbogenförmige Ausnehmung (4) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der minimale Wert der radialen Breite der dritten bogenförmigen Zone (43) geringer ist als diejenige der zweiten bogenförmigen Zone (42) , so daß für den Lappen (12) ein Sperranschlag (9) gebildet ist, der, wenn er in die zweite bogenförmige Zone (42) eingeführt worden ist, ein Verschwenken in der der festgelegten Drehrichtung (A) entgegengesetzten Drehrichtung, und auch ein Zurückkehren in die erste bogenförmige Zone (41) verhindert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher einer der Ränder der kreisbogenförmigen Ausnehmung (4) die Form eines Kreisbogens (6) in der ersten Zone (41) und die Form eines Kreisbogens (8) mit einem zu dem vorhergehenden Kreisbogen (6) unterschiedlichen Radius in der zweiten Zone (42) aufweist, wobei diese beiden Kreisbogen durch die Schräge (7) verbunden sind, welche den Rand bildet, welcher der dritten bogenförmigen Zone (43) entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher zwei kreisbogenförmige Ausnehmungen (4) vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Achse (3) und auch zwei elastische Lappen (12) vorgesehen sind, die zueinander in derselben relativen Position wie die Ausnehmungen angeordnet sind, so daß diese jeweils gleichzeitig in die erste bogenförmige Zone (41) der Ausnehmungen (4) bei der Ausführung des Verbindungsvorgangs eingreifen können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Teile aus Blech ein relatives Zentriersystem haben, das im Inneren bezüglich der Ausnehmungen angeordnet ist und an einem der Teile eine kreisförmige Öffnung (2) und an dem anderen Teil einen Kragen (11) mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, der geeignet ist, bei dem Ausführen des Verbindungsvorgangs in die Öffnung (2) einzugreifen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die kreisförmige Öffnung (2) in dem Teil (1), das die kreisbogenförmige Ausnehmung (4) aufweist, und der Kragen (11) an dem Teil (10) vorgesehen ist, das die Lappen (12) aufweist.

7. Elastischer Block, der insbesondere dazu bestimmt ist, eine elastische Verbindung zwischen einem Aufbau (1) und einem Fahrzeugchassis (18) zu gewährleisten, enthaltend eine Verbindungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, eine Mas-3se (16) aus elastischem Material, die um ein steifes Durchgangsrohr (20) herum sowie zwischen einer Abdeckplatte (17) und dem Blechteil (10) eingeklebt ist, wobei das Blechteil (10) an dem Aufbau (1) gesichert ist und der Block (15) auf dem Chassis (18) mittels eines einzigen, durch das Rohr (20) hindurchgehen den und an dem Chassis (18) mittels einer Feststellmutter (2) befestigten Bolzens (19) befestigt ist.