DE69929394T2

DE69929394T2 - Über einen Zwischenraum aneinander Befestigen von Elementen

Info

Publication number: DE69929394T2
Application number: DE69929394T
Authority: DE
Inventors: Graeme J. Canvey Island Yorwarth
Original assignee: CNH UK Ltd
Current assignee: CNH UK Ltd
Priority date: 1998-11-07
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: DE69929394D1; US6352232B1; GB9824341D0; EP0999369B1; EP0999369A2; EP0999369A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 zur Befestigung von zwei Konstruktionselementen aneinander, während ein Spalt zwischen diesen aufrechterhalten wird.
Es ist üblich, sogenannte tragende Motoren in landwirtschaftlichen Fahrzeugen, wie z. B. Traktoren, zu verwenden, bei denen der Motor einen Teil der ungefederten Masse (oder des Fahrgestells) des Fahrzeuges bildet und dafür verantwortlich ist, die konstruktive Starrheit und Steifigkeit des Traktors sicherzustellen. Um die Steifigkeit eines derartigen Motors zu vergrößern, ist es bekannt, eine massive Ölwanne an der Unterseite des Motorblockes zu befestigen. Die Ölwanne ist nicht nur an dem Motorblock befestigt, um durch den Motor zirkulierendes Schmieröl zu sammeln, sondern wirkt auch als ein Konstruktionselement, an dem andere Elemente des Traktor-Fahrgestells, wie z. B. die Vorderradaufhängung oder das Getriebe angeschraubt sind.
In diesem Fall ist es aufgrund der Summierung von Toleranzen bei der Herstellung des Motorblockes, der Ölwanne und der Vorderradaufhängung nicht möglich, sicherzustellen, dass die hintere Fläche der Vorderradaufhängung immer glatt mit sowohl der Vorderfläche des Motorblockes als auch der Vorderfläche der Ölwanne abschließt. Diese drei Elemente sind daher absichtlich so dimensioniert, dass ein Spalt immer zwischen der Vorderradaufhängung und der Ölwanne vorhanden ist, obwohl sich die Größe des Spaltes von einem Motor zum anderen ändern kann.
Üblicherweise wird dieser Spalt durch die Verwendung von Beilagscheiben, das heißt dünnen Metall-Abstandsstücken, eingenommen, die in dem Spalt zwischen der Vorderradaufhängung und der Ölwanne eingeschichtet werden, bevor diese beiden Teile miteinander verschraubt werden. Es ist wichtig, Beilagscheiben mit korrekter Dicke auszuwählen, um den Spalt zu füllen, doch wurde es in der Praxis festgestellt, dass falsche Beilagscheiben in manchen Fällen ausgewählt werden und dies zu Schäden aufgrund der vergrößerten Beanspruchungen auf die Elemente führt. Es ist weiterhin zeitraubend, die Beilagscheiben auszuwählen und zu befestigen, und dies trägt zu den Herstellungskosten bei.
In der US-A-4 108 407 ist eine Einstelleinrichtung gezeigt, bei der die Verwendung von Beilagscheiben dadurch vermieden wird, dass ein mit Außengewinde versehenes Einstellelement vorgesehen ist, das von einer Gewindebohrung in einem Tragteil vorspringt. Das Einstellelement wird gedreht, bis der Spalt zwischen dem Tragteil und einer geringfügig versetzten Werkzeugbaugruppe beseitigt ist, worauf das Einstellelement durch eine Kontermutter an seinem Platz verriegelt wird. Um das Halterungsteil und die Werkzeugbaugruppe aneinander zu befestigen, wird eine Schraube in eine Mittelbohrung in dem Einstellelement eingesetzt und mit einem vorgegebenen Drehmoment festgezogen. In der Praxis wurde nicht nur festgestellt, dass ein derartiges System in der Herstellung aufwändig ist, sondern dass es auch zeitraubend ist, das Einstellelement richtig einzustellen.
Die EP-A-0 492 287 schlägt vor, eine Lücke zwischen zwei Elementen durch eine verschiebbare Hülse zu überbrücken, die durch einen schräg verlaufenden Schnitt in zwei Teile unterteilt ist. Beim Festziehen einer durch die Hülse hindurchlaufenden Schraube führt die elastische Verformung der zwei Teile im Bereich des schräg verlaufenden Schnittes zu einer axialen Verriegelung der Hülse gegenüber der Bohrung, durch die die Hülse eingeschoben wurde.
Die vorliegende Erfindung ist daher auf die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Verschrauben von zwei Elementen miteinander unter Aufrechterhaltung eines Abstands zwischen diesen gerichtet, bei dem bzw. bei der die Verwendung von Beilagscheiben oder Gewinde-Einstelleinrichtungen entfällt und eine einfache, schnelle und zuverlässige Verschraubung der Elemente miteinander ermöglicht wird.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verschrauben von zwei Konstruktionselementen miteinander unter Aufrechterhaltung eines Spaltes mit unbestimmter Breite zwischen den zwei Elementen geschaffen, das die Schritte der Bildung einer durchgehenden Bohrung in einem ersten Element und die Anordnung einer verschiebbaren kreisringförmigen Hülse in der Bohrung des ersten Elementes derart umfasst, dass diese von dem ersten Element in Kontakt mit der Oberfläche des zweiten Elementes vorspringt.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin die folgenden Schritte umfasst:

– Befestigen der Hülse an der Oberfläche des zweiten Elementes mit Hilfe einer Schraube, die durch die kreisringförmige Hülse hindurchläuft; und
– Festlegen der Hülse gegenüber der Bohrung in dem ersten Element nach dem Befestigen der Hülse an der Oberfläche des zweiten Elementes.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse in der Bohrung des ersten Elementes verschiebbar und wird gegenüber der Bohrung mit Hilfe eines anaeroben Klebemittels festgelegt.
Es ist alternativ möglich, die Hülse mit Schrumpfsitz in der Bohrung festzulegen. In diesem Fall würde die Hülse einen Presssitz aufweisen, wenn die Temperatur der Hülse gleich der der Bohrung ist, doch würde sie in die Bohrung einschiebbar, wenn sie beträchtlich kälter ist, beispielsweise wenn sie vor dem Zusammenbau in flüssigen Stickstoff eingetaucht wird.
Es ist vorteilhaft, die Außenoberfläche der Hülse zu rändeln und die Hülse einer Einsatzhärtung zu unterwerfen, so dass sie während der Aushärtung des Klebemittels an ihrem Platz bleibt.
Es wurde festgestellt, dass anaerobe Klebemittel, die derzeit im Handel erhältlich sind, wie z. B. Locktite RC640, eine dauerhafte Verbindung zwischen der Hülse und der Bohrung sicherstellen können, die in der Lage ist, den Kräften auf die Hülse im Normalbetrieb der Konstruktionselemente zu widerstehen.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Baugruppe geschaffen, die ein erstes, ein zweites und ein drittes Element umfasst, wobei jedes Element an den zwei anderen Elementen befestigt ist, wobei das erste Element glatt mit der Vorderfläche des dritten Elementes abschließt, wobei jedoch ein Spalt mit unbestimmter Breite zwischen den Oberflächen der ersten und zweiten Elemente existiert.
Die Baugruppe ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element an dem zweiten Element befestigt ist, während der Spalt mit unbestimmter Breite zwischen den ersten und zweiten Elementen mit Hilfe einer Schraube aufrechterhalten wird, die durch eine gleitende einstückige ringförmige Hülse hindurchläuft, die in einstellbarer Weise in einer Bohrung des ersten Elementes aufgenommen wird, wobei die Hülse an der Oberfläche des zweiten Elementes mit Hilfe der Schraube befestigt ist und die Hülse gegenüber der Bohrung festgelegt wird, nachdem sie an dem zweiten Element befestigt wurde.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform beschrieben, in der das erste Element eine Vorderradaufhängung eines landwirtschaftlichen Traktors ist, das zweite Element eine Ölwanne ist und das dritte Element ein Motorblock ist. Es ist jedoch verständlich, dass die Erfindung auf die Verschraubung von irgendwelchen zwei Elementen angewandt werden kann, die mit Abstand voneinander angeordnet sind, wenn es nicht erwünscht ist, den Spalt zwischen den Elementen zu schließen.
Die Erfindung wird nunmehr weiter in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen die einzige Zeichnung eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Traktor-Vorderradaufhängung ist, die mit dem Motorblock und der Ölwanne eines tragenden Motors verschraubt ist.
Die einzige Figur zeigt schematisch einen tragenden Motor mit einem Motorblock 10 und einer Ölwanne 12, die mit einer Vorderradaufhängung 14 verschraubt sind. Der Motor bildet einen Teil des Fahrgestells eines Traktors, und die Vorderradaufhängung 14 ist die vordere Fortsetzung des Fahrgestells, auf der unter anderem die Vorderräder und deren Lenkungsmechanismus befestig sind.
Die hintere Fläche der Vorderradaufhängung 14 schließt glatt mit dem Motorblock 10 ab und ist mit diesem mit Hilfe von Schrauben 16 verschraubt. Wenn die Schrauben 16 festgezogen werden, schließt die hintere Fläche der Vorderradaufhängung 14 jedoch nicht glatt mit der Vorderfläche der Ölwanne 12 ab, und zwar aufgrund der Summierung von Toleranzen hinsichtlich der Größen der drei Elemente 10, 12 und 14. Stattdessen ergibt sich ein Spalt G zwischen der Ölwanne 12 und der Vorderradaufhängung 14, wobei der Spalt G in seiner Größe von beispielsweise 0,07 mm–1,87 mm reicht. Dieser Spalt G darf nicht geschlossen werden, wenn die beiden Elemente 12 und 14 miteinander verschraubt werden, weil dies Kräfte auf alle drei Elemente ausüben würde.
Üblicherweise wird der Spalt G gemessen, und es werden Beilagscheiben zwischen der Vorderradaufhängung 14 und der Ölwanne 12 angeordnet, bevor diese Teile miteinander verschraubt werden. In der Praxis kann es jedoch leicht passieren, dass Beilagscheiben mit falscher Größe verwendet werden, was zum Bruch eines der Elemente führt, die miteinander verschraubt sind. Es ist selbstverständlich zu erkennen, dass es viele andere Beispiele von Fällen gibt, in denen Beilagscheiben zur Positionierung eines Elementes erforderlich sind, während es mit einem anderen verschraubt wird, und die Erfindung ist nicht auf ihre Verwendung bei der Befestigung einer Vorderradaufhängung an einem tragenden Motor eines Traktors beschränkt.
Um die Verwendung von Beilagscheiben zu vermeiden, wird eine einsatzgehärtete Hülse 22 mit einer gerändelten Außenoberfläche in eine Bohrung 24 in der Vorderradaufhängung 14 eingetrieben, und die Schraube 18, die zur Befestigung der Ölwanne 12 an der Vorderradaufhängung 14 verwendet wird, durchläuft die Hülse 22. Die Hülse 22 wird mit einem anaeroben Klebemittel, wie z. B. Locktite RC 640 bestrichen, bevor sie in die Bohrung 24 in der Vorderradaufhängung 14 eingesetzt wird. Wenn eine Mutter auf der Schraube 18 festgezogen wird, gleitet die Hülse 22 entlang der Bohrung 24, bis sie die Vorderfläche der Ölwanne 12 erreicht und den Spalt G überbrückt. Wenn das anaerobe Klebemittel aushärtet, bleibt die Hülse 22 für alle Ziele und Zwecke fest mit der Vorderradaufhängung 14 verbunden. Auf diese Weise wird eine sichere Befestigung der Vorderradaufhängung 14 an dem Motor ohne die Verwendung von Beilagscheiben erreicht, und man verlässt sich darauf, dass das vorspringende Ende der Hülse 22 den Spalt G zwischen der Vorderradaufhängung 14 und der Ölwanne 12 aufnimmt.
Es ist verständlich, dass die Schraube 18 auch von der Seite der Vorderradaufhängung 14 eingesetzt und von einer (nicht gezeigten) Gewindebohrung in der Ölwanne 12 aufgenommen werden könnte, statt dass sie mit einer Mutter zum Festziehen der Vorderradaufhängung 14 an der Ölwanne 12 zusammenwirkt.
Die Hülse muss nicht notwendigerweise gerändelt sein, doch dient die Rändelung zum Verhindern einer Bewegung während des Zusammenbaus. Der Zweck der Einsatzhärtung der Hülse besteht darin, zu verhindern, dass sie verformt wird, während sie aus der Bohrung herausgedrückt wird, weil eine derartige Verformung der Hülse die Bohrung beschädigen könnte.
Anaerobe Klebemittel benötigen eine gewisse Zeit zum Härten, sobald sie jedoch ausgehärtet sind, ergeben sie eine Verbindung, die schwierig zu lösen ist. Wenn die Ölwanne jemals gewechselt werden müsste, so könnten die neu hergestellten oder aufgearbeiteten Ölwannen eine unterschiedliche Größe zueinander haben. Es würde in einem derartigen Fall möglich sein, die Hülse durch Verwenden einer Presse zu entfernen, nachdem die Temperatur der Baugruppe auf zwischen 180°C und 200°C erhöht wurde, weil das Klebemittel sich bei diesen Temperaturen löst. Wenn sich jedoch die Entfernung der Hülse als schwierig erweisen würde, so könnte das vorspringende Ende der Hülse 22 abgeschliffen werden, und es könnten Beilagscheiben in der üblichen Weise verwendet werden, um den Spalt zwischen der Vorderradaufhängung 14 und der neuen Ölwanne 12 zu füllen.
Das Härten der anaeroben Klebemittel wird durch die Anwendung von Wärme beschleunigt. Es ist bei Traktor-Herstellungstechniken üblich, das Fahrgestell nach dem Lackieren zu erwärmen, um die Farbbeschichtung auszuhärten. Das anaerobe Klebemittel härtet daher zur gleichen Zeit aus, wie die Farbbeschichtung eingebrannt wird, ohne dass es erforderlich ist, irgendwelche speziellen zusätzlichen Schritte vorzunehmen.
Als eine Alternative zu der Verwendung von anaeroben Klebemitteln kann eine Hülse 22 mit einem sehr festen Sitz in der Bohrung 24 verwendet werden, die an Ort und Stelle durch Einschrumpfen festgelegt wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Hülse 22 vor der Montage auf –195°C in einem Behälter mit Flüssigstickstoff gekühlt. Als Ergebnis zieht sich die Hülse 22 ausreichend weit zusammen, um den Zusammenbau in der Bohrung 24 und über der Schraube 18 zu ermöglichen. Die Mutter 20 wird mit einem geringeren Drehmoment proportional zu dem Koeffizienten der linearen Ausdehnung des Hülsenmaterials und dem Ausmaß der Abkühlung festgezogen. Durch Festziehen der Mutter 20 wird die Hülse 22 aus der Bohrung 24 heraus vorgeschoben und gegen die Vorderfläche der Ölwanne 12 gepresst, wodurch der Spalt G zwischen der Vorderradaufhängung 14 und der Ölwanne 12 überbrückt wird. Wenn die Temperatur der Hülse ansteigt, dehnt sich diese aus, was einen sehr festen Sitz in der Bohrung 24 sicherstellt. Die Hülsenausdehnung erzeugt gleichzeitig die richtige Vorspannung auf die Schraube 18 zum Festziehen der Vorderradaufhängung 14 an der Ölwanne 12.

Claims

Verfahren zum Verschrauben von zwei Konstruktionselementen (12, 14) miteinander unter Aufrechterhaltung eines Spaltes mit unbestimmter Breite (G) zwischen den zwei Elementen, mit den Schritten der Bildung einer durchgehenden Bohrung (24) in einem ersten Element (14) und des Anbringens einer verschiebbaren kreisringförmigen Hülse (22) innerhalb der Bohrung (24) des ersten Elementes (14) derart, dass die Hülse von dem ersten Element (14) in Kontakt mit der Oberfläche des zweiten Elementes (12) vorspringt; und dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfasst: – Befestigen der Hülse (22) an der Oberfläche des zweiten Elementes (12) mit Hilfe einer Schraube (18), die durch die kreisringförmige Hülse (22) hindurchläuft; und – Festlegen der Hülse (22) gegenüber der Bohrung (24) in dem ersten Element (14) nach dem Befestigen der Hülse (22) an der Oberfläche des zweiten Elementes (12).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (22) gegenüber der Bohrung (24) durch Hinzufügen eines anaeroben Klebemittels zu der Hülse (22) vor dem Einsetzen der Hülse (22) in die Bohrung (24) festgelegt wird, wobei eine Aushärtung des Klebemittels nach dem Schritt des Befestigens zugelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (22) durch einen Schrumpfsitz in der Bohrung (24) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Festlegens die Schritte des Eintauchens der Hülse (22) in flüssigen Stickstoff zum Schrumpfen der Hülse (22) vor dem Einsetzen der Hülse (22) in die Bohrung (24) und des Zulassens eines Anstiegs der Temperatur der Hülse (22) und der Ausdehnung der Hülse (22) umfasst, um die Hülse (22) mit Schrumpfsitz in der Bohrung (24) nach dem Festlegungsschritt auszudehnen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche der Hülse (22) gerändelt ist und die Hülse (22) einsatzgehärtet ist.
Baugruppe mit einem ersten (14), einem zweiten (12) und einem dritten Element (10), wobei jedes Element an den anderen zwei Elementen befestigt ist, wobei das erste Element (14) glatt mit der Fläche des dritten Elementes (10) abschließt, jedoch ein Spalt (G) mit unbestimmter Breite zwischen den Oberflächen der ersten und zweiten Elemente (14, 12) besteht, und dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (14) an dem zweiten Element (12) unter Aufrechterhaltung des Spaltes (G) mit unbestimmter Breite zwischen den ersten und zweiten Elementen (14, 12) mit Hilfe einer Schraube (18) festgelegt wird, die durch eine verschiebbare einstückige kreisringförmige Hülse (22) hindurchläuft, die einstellbar in einer Bohrung (24) in dem ersten Element (14) aufgenommen wird, wobei die Hülse (22) an der Oberfläche des zweiten Elementes (12) mit Hilfe der Schraube (18) befestigt wird und die Hülse (22) gegenüber der Bohrung (24) festgelegt wird, nachdem sie an dem zweiten Element befestigt wurde.
Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (22) eine gerändelte Außenoberfläche aufweist, einsatzgehärtet ist und gegenüber der Bohrung (14) mit Hilfe eines anaeroben Klebemittels festgelegt ist.
Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (22) durch Schrumpfsitz in der Bohrung (24) festgelegt ist.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (14) eine Vorderradaufhängung eines landwirtschaftlichen Traktors ist, dass das zweite Element (12) eine Ölwanne ist, und dass das dritte Element (10) ein Motorblock ist.