WO2019243441A1 - Baueinheit aus einer elektrischen maschine und einem tragelement - Google Patents

Baueinheit aus einer elektrischen maschine und einem tragelement Download PDF

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WO2019243441A1
WO2019243441A1 PCT/EP2019/066244 EP2019066244W WO2019243441A1 WO 2019243441 A1 WO2019243441 A1 WO 2019243441A1 EP 2019066244 W EP2019066244 W EP 2019066244W WO 2019243441 A1 WO2019243441 A1 WO 2019243441A1
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WO
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section
fitting
diameter
stator
axial
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PCT/EP2019/066244
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Inventor
Gerald Viernekes
Monika Rössner
Matthias Weidner
Peter Fenn
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/02—Bolts or sleeves for positioning of machine parts, e.g. notched taper pins, fitting pins, sleeves, eccentric positioning rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F16B35/04—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
    • F16B35/041—Specially-shaped shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof

Definitions

  • the invention relates to a structural unit comprising an electrical machine and a support element according to the preamble of patent claim 1.
  • the electrical machine described there comprises a circular stator with a plurality of stator segments, each of which has a circular segment-shaped yoke region with at least one stator tooth projecting radially inward from the yoke region.
  • the stator segments are joined together in a ring to form a stator laminated core, which is enclosed radially on the outside by a stator carrier.
  • a support element present as a housing a plurality of axial through openings are provided for inserting screw bolts, which can be screwed into threaded holes in the support element.
  • these through openings on the stator are formed in separate sleeve-shaped elements, which are fixed radially outside on the stator carrier. The stator is thus fixed on one end face of the supporting element by means of the screw bolts.
  • a precisely fitting connection of two or more components can also be made in a manner known to the person skilled in the art by means of fitting screws.
  • fitting screws have one
  • an external thread section also has a section with an outer fitting diameter, which can cooperate with an inner fitting diameter of a construction part and thereby enables a defined, essentially play-free position assignment of the parts.
  • the stator can be easily mounted on its support element, but it can result in an asymmetrical arrangement of the stator in relation to the axis of rotation when determining the stator due to the existing scope rotating rotor come.
  • the invention has for its object to improve a structural unit of the type mentioned that the stator with respect to an axis of rotation of the electrical machine are fixed centered under the influence of tolerances that occur to a support element can.
  • an assembly of an electrical machine and a support element comprising a plurality of fastening openings with an internally threaded section and the electrical machine comprising an annular stator and a rotor rotatably mounted about an axis of rotation.
  • the stator has a first and a second end-face contact surface and a plurality of axial through openings which are designed to respond to the fastening openings and which extend between the contact surfaces.
  • the through openings are penetrated by bolts, which act with a screw head on the first contact surface of the stator and which are each fixed with an external thread section on one of the internal thread sections of the support element, the second contact surface of the stator being loaded in the direction of the contact surface of the support element.
  • the screw bolts are designed as fitting screws, one of the fitting screws having a first fitting section with a has a first outer fitting diameter and a second fitting section with a second outer fitting diameter and that the fastening openings of the support element have a third fitting section with a first inner fitting diameter and that the passage openings of the stator in the region of the first contact surface have a fourth fitting section with a second inner fitting Have a fitting diameter, the first fitting section and the third fitting section cooperating to form a first fitting area and the second fitting section and the fourth fitting section cooperating to form a second fitting area.
  • the provision of two fitting areas makes it possible in principle to spatially divide the means which are in engagement with one another for a centered arrangement of the stator on the support element, and to space them apart from one another.
  • a necessary compensation of the mismatch can take place over a larger spatial area in the event of a mismatch, for example as a result of manufacturing tolerances of the stator and support element.
  • the stresses occurring on the components and / or connecting means involved can be kept low and minimized.
  • the stator can be designed for an electrical machine in the internal rotor as well as in the external rotor type.
  • the stator can comprise a laminated core and a stator carrier.
  • the through openings can be formed on the stator, for example, in the laminated core or on a laminating stack or an internally arranged stator carrier or on an element connected to it.
  • the support element can be present, for example, as a housing and as a machine or module housing or as a wall delement one be formed.
  • the assembly is especially designed to use a drive train of a hybrid or electric vehicle and see easily, the electric machine generating a drive torque to drive the vehicle.
  • the first fitting section can reach the free end of
  • the fitting sections can therefore be designed to be as spatially separated from one another as possible on the screw bolts.
  • the first outer fitting diameter can be of the same size or smaller than the second outer fitting diameter, so that in the latter case the first fitting section can be easily passed through a through opening of the stator and the second fitting section only at a comparatively short distance in the am Stator-trained fourth pass section introduced who can.
  • the arrangement being designed in such a way that in an insertion direction of the screw bolt at the fastening opening, the internal thread section follows the third fitting section, an axial length of the external thread section being greater than an axial length of the third fitting section ,
  • the bolt engages when screwing in first on the internal thread section of the support element and only after that when an engagement has already been made on the third fitting section formed on the fastening opening.
  • a screw bolt can have a shaft section axially between the external thread section and the screw head.
  • the screw bolt can be formed at least in sections with a smaller shank diameter compared to the first outer fitting diameter in an axial region between an axial boundary of the first fitting section located at the rear in the insertion direction and the axial boundary of the second fitting section located at the front.
  • annular space which when screwing in the screw bolt and in the present mismatch serves as a movement space in which the screw bolt can deform or move during tensioning without getting into an unintentional system at the through opening of the stator ,
  • Bolt in an axial region between a rear axial boundary of the first fitting section in the insertion direction and the front axial loading of the second fitting section has a guide section with a larger outer diameter than the shaft diameter.
  • the guide section advantageously has a smaller diameter than a region of the through opening of the stator which adjoins the fourth fitting section.
  • the passage opening in the region of the second contact surface of the stator can have an opening extending axially into the stator, the diameter of this recess being larger than a diameter of a section of the passage opening located axially between the recess and the fourth fitting section ,
  • an axial extension of the recess and a position and axial extension of the guide section can be dimensioned such that when the internal thread section and the external thread section engage for the first time, the screw bolt is guided by the guide section and that when the screw is screwed in further Bolt after engagement of the guide section enters the recess and thus the guide is cut by the guide section.
  • the guide section is thus free in the inserted state of the screw bolt.
  • the screw bolts can be braced, the section between the first and the second fitting section being free, ie, not guided section of a screw bolt can be deformed using the annular space formed around it.
  • the guide section is arranged in the assembled final state within the recess.
  • Figure 1 is a schematic representation of a unit from an electrical machine with a stator Ma, which is fixed by means of bolts on a support member.
  • Figure 2 is a detailed view of a screw bolt zens designed to connect the support member and stator.
  • FIG. 3 is an illustration of a structural unit according to FIG. 1 using the fitting screw from FIG. 2.
  • Fig. 1 shows schematically a structural unit 10 from an electrical machine ne 20 and a support element 30, which in the present case as a gear housing 32nd a gear change transmission is formed.
  • the electrical machine 20 can, for example, be designed as a permanent-magnet synchronous machine or an asynchronous machine of the inner rotor type and comprises a radially outer ring-shaped stator 22 and a radially inner rotor 24 arranged thereon and rotatably mounted about an axis of rotation A with an active rotor part 24a, a Rotor carrier 24b and with a rotor shaft 24c.
  • the electrical machine 20 is part of a drive train of an electric or hybrid vehicle (not shown further here) and serves as a drive source for moving the vehicle.
  • the transmission housing 32 has a total of three evenly distributed on a pitch circle and axially extending fastening openings 34 with an internally threaded portion 34a.
  • the stator 22 has a stator laminated core 22a with a stator winding 22b, which is made by one
  • Stator carrier 23 is worn.
  • the stator 22, in particular the stator carrier 23 comprises a first and a second end-side contact surface 23a, b and further a plurality of axial through openings 25, which are designed to correspond to the fastening openings 34 and which extend between the contact surfaces 23a, b.
  • the through holes 25 are penetrated by screw bolts 26, which act with a screw head 26a on the first contact surface 23a of the stator 22 and which each have an external thread section 26b on one of the internal thread sections 34a of the support element 30, 32, the second contact surface 23b of the stator 22 is loaded in the direction of a contact surface 32a of the support element 30.
  • the attachment of the stator 22 is shown only schematically.
  • the exact special design of the bolts 26 and the fastening points according to the invention is shown in FIGS. 2, 3 and, compared to FIG. 1, as explained below.
  • the bolts 26 are designed as fitting bolts, a bolt 26 or one of the fitting bolts having a first fitting portion 261 with a first outer fitting diameter 262 and a second th fitting portion 264 with a second outer fitting diameter 265
  • the mounting openings 34 of the support member 30 each have a third fitting portion 341 with a first inner fitting diameter 342
  • Through openings 25 of the stator 22 have a fourth fitting section 231 with a second inner fitting diameter 232 in the region of the first contact surface 23a.
  • the first pass section 261 and the third pass section 341 act together to form a first pass area 27 and the second pass section 264 and the fourth pass section 231 act together to form a second pass area 28.
  • the two fitting areas 27, 28 are spatially spaced apart.
  • the screw head 26a is formed on its contact side with a larger diameter than the fourth fitting section 231.
  • the first fitting section 261 faces the free end of the screw bolt 26 and in particular is adjacent to the external thread section 26b.
  • the second fitting section 264 faces the screw head 26a and in particular is formed adjacent to the screw head 26a.
  • the fitting sections 261, 264 are thus guided on the screw bolts 26 as spatially as possible from one another.
  • first outer fitting diameter 262 is smaller than the second outer fitting diameter 265, so that when the stator 22 is installed, the first fitting section 261 can be easily passed through one of the through openings 25 of the gate 22.
  • the second fitting section 264 need only be inserted at a comparatively short distance into the fourth fitting section 231 formed on the stator 22.
  • the arrangement is designed such that in an insertion direction M of the bolt 26 at the fastening opening 34, the internally threaded section 34a follows the third fitting section 341.
  • an axial length 260b of the external thread section 26b is greater than an axial length L3 of the third fitting section 341.
  • the screw bolt 26 can thus first engage the internal thread section 34a of the support element 30 when screwing in, and only afterwards when an engagement has already been made on the other Fastening opening 34 formed third Passab section 341.
  • the structural unit 10 is further designed such that, in an insertion direction M of the screw bolt 26, there is a mutual distance A1 between an axial insertion position E1 of the first fitting section 261 (FIG.
  • the screw bolt 26 has a shaft section 26d axially between the external thread section 26b and the screw head 26a.
  • the screw bolt 26 is formed in an axial region between an axial boundary 261b of the first fitting section 261 located at the rear in the insertion direction M and the axial boundary 264a of the second fitting section 264 located at the front, at least in sections, with a shank diameter 260d that is smaller than the first outer fitting diameter 262 , In this way, there is an annular space 36 between the screw bolt 26 and the through opening 25 (FIG. 3).
  • this annular space 36 serves as a movement space in which the screw bolt 26 can deform or move during tensioning without inadvertently contacting the through opening 25 of the stator 22.
  • the screw bolt 26 has a guide section 38 with an outer diameter 38a larger than the shaft diameter 260d.
  • the outer diameter 38a is smaller than the inner fitting diameter 232 of the fourth fitting section 231 or as a diameter 25a of an adjoining section of the through opening 25.
  • the through opening 25 is present except for an end section explained below with the fitting diameter 232 of the fourth Fit section 231 formed.
  • the through opening 25 has in the region of the second contact surface 23b of the stator 22 an axially extending recess 40, the diameter 40a of which is greater than a diameter 25a of an axially located between the recess 40 and the fourth fitting section 231 of the through opening 25.
  • the diameter 40a is larger than the diameter 232 of the fourth fitting section 231.
  • An axial extension 40b of the recess 40 and an axial position and an axial extension 38b of the guide section 38 are dimensioned such that when the internal thread section 34a and the external thread section 26b are first engaged, the screw bolt 26 is still guided by the guide section 38 and that further screwing of the bolt 26 after engagement of the guide section 38 occurs in the recess 40 and thus the guide by the guide portion 38 is canceled.
  • the guide section 38 is thus free in the inserted state of the screw bolt 26.
  • the bolts 26 can tighten when screwing in, the rule between the first and the second fitting section 261; 264 located free, ie not guided section of one of the bolts 26 can be deformed using the annular space 36 formed around the sen.
  • the guide portion 38 in the assembled final state of the stator 22 is still arranged within the recess 40.

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Abstract

Es wird eine Baueinheit (10) aus einer elektrischen Maschine (20) und einem Tragelement (30) beschrieben, wobei das Tragelement (30) eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen (34) mit einem Innengewindeabschnitt (34a) und die elektrische Maschine (20) einen ringförmiger Stator (22) und einen um eine Drehachse (A) drehbar gelagerten Rotor (24) umfasst. Der Stator (22) weist stirnseitige Anlageflächen (23a, b) und axiale Durchgangsöffnungen (25) auf, welche von Schraubbolzen (26) durchgriffen werden, die jeweils mit einem Außengewindeabschnitt (26b) an einem der Innengewindeabschnitte (34a) des Tragelements (30) festgelegt sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Schraubbolzen (26) als Passschrauben ausgebildet sind, wobei eine der Passschrauben einen ersten Passabschnitt (261) mit einem ersten äußeren Passdurchmesser (262) und einen zweiten Passabschnitt (264) mit einem zweiten äußeren Passdurchmesser aufweist und dass das die Befestigungsöffnungen (34) des Tragelements (30) einen dritten Passabschnitt (341) mit einem ersten inneren Passdurchmesser (342) und dass die Durchgangsöffnungen (25) des Stators (22) im Bereich der ersten Anlagefläche (23a) einen vierten Passabschnitt (231) mit einem zweiten inneren Passdurchmesser (232) aufweisen. Dabei wirken der erste Passabschnitt (261) und der dritte Passabschnitt unter Ausbildung eines ersten Passbereichs (27) und der zweite Passabschnitt (264) und der vierte Passabschnitt (231) unter Ausbildung eines zweiten Passbereichs (28) zusammen.

Description

Baueinheit aus einer elektrischen Maschine und einem Traqelement
Die Erfindung betrifft eine Baueinheit aus einer elektrischen Maschine und einem Tragelement gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine gattungsgemäße Baueinheit geht bereits aus der US 2015/0130311 A1 hervor. Die dort beschriebene elektrische Maschine umfasst einen ringkreisförmigen Stator mit einer Mehrzahl von Statorsegmenten, welche jeweils einen kreissegmentförmigen Jochbereich mit zumindest einem von dem Jochbereich nach radial innen abstehen den Statorzahn aufweisen. Dabei sind die Statorsegmente ringförmig zu einem Statorblechpaket zusammengefügt, welches radial außen von einem Statorträger umschlossen wird. Zur Festlegung des Stators an einem als Gehäuse vorliegenden Tragelement ist eine Mehrzahl von axialen Durchgangsöffnungen zum Einführen von Schraubbolzen vorgesehen, welche in Gewindebohrungen des Tragelements ver schraubt werden können. Bei der dort erläuterten Anordnung sind diese Durch gangsöffnungen am Stator in separaten hülsenförmigen Elementen ausgebildet, wel che radial außerhalb am Statorträger festgelegt werden. Der Stator ist somit mittels der Schraubbolzen an einer Stirnseite des Tragelements festgelegt.
Eine Herstellung einer passgenauen Verbindung von zwei oder mehreren Bauele menten kann auch in einer dem Fachmann grundsätzlich bekannten Art und Weise mittels Passschrauben erfolgen. Solche Passschrauben weisen neben einem
Schraubenkopf, einem Außengewindeabschnitt weiterhin einen Abschnitt mit einem äußeren Passdurchmesser auf, der mit einem inneren Passdurchmesser eines Bau teils Zusammenwirken kann und dadurch eine definierte, im Wesentlichen spielfreie Lagezuordnung der Teile ermöglicht.
Es besteht insbesondere bei einer rotierenden elektrischen Maschine mit einem un abhängig vom Stator festzulegenden Rotor das Erfordernis, einen zwischen diesen Elementen vorliegenden Luftspalt symmetrisch zu einer Drehachse des Rotors aus zubilden, um einen Gleichlauf der Maschine zu gewährleisten. Infolge von Ferti gungstoleranzen ist es möglich, dass die Durchgangsöffnungen im Stator und die Gewindebohrungen bzw. -löcher in dem Tragelement nicht zueinander fluchten und die Montage des Stators der elektrischen Maschine an dem Trägerelement dadurch erschwert wird. Werden als Abhilfe die Durchgangsöffnungen gegenüber einem Bol zendurchmesser erweitert, so lässt sich zwar der Stator leicht an dessen Tragele ment montieren, jedoch kann es bei der Festlegung des Stators infolge des vorhan denen Spielraums zu einer unsymmetrischen Anordnung des Stators in Bezug auf den um die Drehachse rotierenden Rotor kommen.
Von dem erläuterten Stand der Technik und dem geschilderten Problem ausgehend, stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Baueinheit der eingangs genannten Art zu verbessern, dass der Stator gegenüber einer Drehachse der elektrischen Maschine auch unter dem Einfluss von auftretenden Toleranzen zu einem Tragelement zentriert festgelegt werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Baueinheit mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen aufgeführt, sowie der Beschreibung und den beige fügten Figuren zu entnehmen.
Es wird somit eine Baueinheit aus einer elektrischen Maschine und einem Tragele ment vorgeschlagen, wobei das Tragelement eine Mehrzahl von Befestigungsöff nungen mit einem Innengewindeabschnitt und die elektrische Maschine einen ring förmiger Stator und einen um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor umfasst. Der Stator weist eine erste und eine zweite stirnseitige Anlagefläche und eine Mehrzahl von axialen Durchgangsöffnungen auf, welche zu den Befestigungsöffnungen kor respondierend ausgebildet sind und die sich zwischen den Anlageflächen erstrecken. Die Durchgangsöffnungen werden dabei von Schraubbolzen durchgriffen, welche mit einem Schraubenkopf auf die erste Anlagefläche des Stators wirken und welche je weils mit einem Außengewindeabschnitt an einem der Innengewindeabschnitte des Tragelements festgelegt sind, wobei die zweite Anlagefläche des Stators in Richtung der Anlagefläche des Tragelements belastet wird.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schraubbolzen als Passschrauben ausgebildet sind, wobei eine der Passschrauben einen ersten Passabschnitt mit ei- nem ersten äußeren Passdurchmesser und einen zweiten Passabschnitt mit einem zweiten äußeren Passdurchmesser aufweist und dass das die Befestigungsöffnun gen des Tragelements einen dritten Passabschnitt mit einem ersten inneren Pass durchmesser aufweisen und dass die Durchgangsöffnungen des Stators im Bereich der ersten Anlagefläche einen vierten Passabschnitt mit einem zweiten inneren Passdurchmesser aufweisen, wobei der erste Passabschnitt und der dritte Passab schnitt unter Ausbildung eines ersten Passbereichs Zusammenwirken und wobei der zweite Passabschnitt und der vierte Passabschnitt unter Ausbildung eines zweiten Passbereichs Zusammenwirken.
Durch das Vorsehen von zwei Passbereichen ist es grundsätzlich möglich, die zu einer zentrierten Anordnung des Stators an dem Tragelement miteinander in Eingriff stehenden Mittel räumlich in zwei Abschnitte zu unterteilen und diese voneinander zu beabstanden. Durch die Erzeugung eines gegenseitigen Abstands der Passbereiche kann bei einer auftretenden Fehlpassung beispielsweise infolge Fertigungstoleran zen von Stator und Tragelement ein notwendiger Ausgleich der Fehlpassung über einen größeren räumlichen Bereich erfolgen. Dadurch können an den beteiligten Bauteilen und/oder Verbindungsmitteln auftretende Verspannungen gering gehalten und minimiert werden. Weiter ist es durch das Vorsehen von zwei Passbereichen grundsätzlich auch möglich, die vorhandenen Passabschnitte bei der Montage der Baueinheit entweder gleichzeitig oder zeitlich nacheinander miteinander in Eingriff zu bringen und die Passbereiche zeitlich gestaffelt zu erzeugen bzw. auszubilden.
Dadurch kann die Montage erleichtert werden. Zur Zentrierung de Stators gegenüber der Drehachse des Rotors sind mindestens drei vorstehend erläuterte Befestigungs bereiche vorgesehen.
Bei der vorgeschlagenen Baueinheit kann der Stator sowohl für eine elektrische Ma schine in Innenläufer- als auch in Außenläuferbauart ausgebildet sein. Der Stator kann ein Blechpaket und einen Statorträger umfassen. Die Durchgangsöffnungen können am Stator beispielsweise im Blechpaket oder an einem das Blechpaket um gebenden oder einen innerhalb angeordneten Statorträger oder an einem damit ver bundenen Element ausgebildet sein. Das Tragelement kann beispielweise als ein Gehäuse vorliegen und als ein Maschinen- oder Modulgehäuse oder als ein Wan- delement eines ausgebildet sein. Die Baueinheit ist insbesondere zur Verwendung einem Antriebsstrang eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges ausgebildet und vorge sehen, wobei die elektrische Maschine ein Antriebsmoment zum Antreiben des Fahr zeugs erzeugt.
Mit Vorteil kann zur Ausbildung eines möglichst ausgedehnten Wirkungsbereichs zum Abbau einer Fehlpassung der erste Passabschnitt dem freien Ende des
Schraubbolzens zugewandt und insbesondere zu dem Außengewindeabschnitt be nachbart ausgeführt sein und der zweite Passabschnitt dem Schraubenkopf zuge wandt und insbesondere benachbart zu dem Schraubenkopf ausgebildet sein. Die Passabschnitte können also an den Schraubbolzen möglichst räumlich getrennt von einander ausgeführt sein.
Des Weiteren kann der erste äußere Passdurchmesser gleich groß oder kleiner als der zweite äußere Passdurchmesser ausgebildet sein, so dass im letzteren Fall der erste Passabschnitt leicht durch eine Durchgangsöffnung des Stators hindurchge führt werden kann und der zweite Passabschnitt lediglich auf einer vergleichsweise kurzen Distanz in den am Stator ausgebildeten vierten Passabschnitt eingeführt wer den kann.
Beim Einführen der Schraubbolzen kann eine Montageerleichterung erzielt werden, indem die Anordnung so ausgebildet ist, dass in einer Einführrichtung des Schraub bolzens an der Befestigungsöffnung der Innengewindeabschnitt auf den dritten Passabschnitt folgt, wobei eine axiale Länge des Außengewindeabschnitts größer ist als eine axiale Länge des dritten Passabschnitts. Der Schraubbolzen greift beim Ein schrauben zuerst am Innengewindeabschnitt des Tragelements an und erst danach wenn bereits ein Eingriff hergestellt ist an dem an der Befestigungsöffnung ausgebil deten dritten Passabschnitt.
Eine vorteilhafte zeitliche gestaffelte Erzeugung der Passbereiche kann dargestellt werden indem die Anordnung so ausgebildet ist, in einer Einführrichtung des
Schraubbolzens ein gegenseitiger Abstand einer Einführposition des ersten Passab schnitts am dritten Passabschnitt zu einer Einführposition des zweiten Passab- Schnitts am vierten Passabschnitt kleiner ist als ein gegenseitiger Abstand einer in Einführrichtung vorn befindlichen axiale Begrenzung des ersten Passabschnitts zu einer in Einführrichtung vorn befindlichen axiale Begrenzung des zweiten Passab schnitts. Dadurch kommt der zweite Passabschnitt des Schraubbolzens erst in Ein griff mit dem vierten, am Stator vorliegenden Passabschnitt, wenn bereits ein Eingriff des ersten Passabschnitts erfolgt ist. Auch diese Maßnahme dient einer leichten Montage der Baueinheit.
Weiterhin kann ein Schraubbolzen axial zwischen dem Außengewindeabschnitt und dem Schraubenkopf einen Schaftabschnitt aufweisen. Mit besonderem Vorteil kann der Schraubbolzen in einem axialen Bereich zwischen einer in Einführrichtung hinten befindlichen axialen Begrenzung des ersten Passabschnitts und der vorn befindli chen axiale Begrenzung des zweiten Passabschnitts zumindest abschnittweise mit einem gegenüber dem ersten äußeren Passdurchmesser kleineren Schaftdurchmes ser ausgebildet sein. Auf diese Weise ergibt sich ein Ringraum, welcher beim Ein schrauben des Schraubbolzens und bei vorliegender Fehlpassung als ein Bewe gungsraum dient, in welchem sich der Schraubbolzen beim Verspannen hinein ver formen oder bewegen kann ohne dabei in eine unbeabsichtigte Anlage an die Durchgangsöffnung des Stators zu gelangen.
Eine noch weitere Montageerleichterung kann ermöglicht werden, indem der
Schraubbolzen in einem axialen Bereich zwischen einer in Einführrichtung hinteren axialen Begrenzung des ersten Passabschnitts und der vorn befindlichen axiale Be grenzung des zweiten Passabschnitts einen Führungsabschnitt mit einem gegenüber dem Schaftdurchmesser größeren Außendurchmesser aufweist. Der Führungsab schnitt weist mit Vorteil einen kleineren Durchmesser auf als ein sich an den vierten Passabschnitt anschließender Bereich der Durchgangsöffnung des Stators. Durch das Vorsehen eines Führungsabschnitts kann der Schraubbolzen gegenüber dem ersten Eingriff des Außengewindes an dem Innengewindeabschnitt des Tragele ments vorzentriert ausgerichtet werden, was ein Einfädeln des Schraubbolzens in dessen Innengewinde erheblich erleichtert. Darauf basierend kann mit noch weiterem Vorteil die Durchgangsöffnung im Bereich der zweiten Anlagefläche des Stators eine sich axial in den Stator erstreckende Aus nehmung aufweisen, wobei der Durchmesser dieser Ausnehmung größer ist als ein Durchmesser eines axial zwischen der Ausnehmung und dem vierten Passabschnitt befindlichen Abschnitts der Durchgangsöffnung. Insbesondere kann dabei weiter ei ne axiale Erstreckung der Ausnehmung sowie und eine Position und axiale Erstre ckung des Führungsabschnitts so bemessen sein, dass bei einer ersten Ineingriff- nahme von Innengewindeabschnitt und Außengewindeabschnitt eine Führung des Schraubbolzens durch den Führungsabschnitt erfolgt und dass beim weiteren Ein schrauben des Schraubbolzens nach erfolgter Ineingriffnahme der Führungsab schnitt in die Ausnehmung eintritt und damit die Führung durch den Führungsab schnitt aufgehoben wird. Der Führungsabschnitt ist im eingeführten Zustand des Schraubbolzens somit freigestellt. Zur Zentrierung der Anordnung können sich die Schraubbolzen verspannen, wobei der zwischen dem ersten und dem zweiten Pass abschnitt befindliche freie, d.h. nicht geführte Abschnitt eines Schraubbolzens unter Ausnutzung des um diesen ausgebildeten Ringraums verformt werden kann. Der Führungsabschnitt ist im montierten Endzustand innerhalb der Ausnehmung ange ordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in den Figuren dargestellten Ausfüh rungsform beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Baueinheit aus einer elektrischen Ma schine mit einem Stator, der mittels Schraubbolzen an einem Tragelement festgelegt ist;
Fig. 2 eine Einzeldarstellung eines als Passschraube ausgebildeten Schraubbol zens zur Verbindung von Tragelement und Stator;
Fig. 3 eine Darstellung einer Baueinheit gemäß Fig. 1 unter Verwendung der Pass schraube von Fig. 2.
Fig. 1 zeigt zunächst schematisch eine Baueinheit 10 aus einer elektrischen Maschi ne 20 und einem Tragelement 30, welches vorliegend als ein Getriebegehäuse 32 eines Gangwechselgetriebes ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 20 kann bei spielweise als eine permanenterregte Synchronmaschine oder eine Asynchronma schine in Innenläuferbauart ausgebildet sein und umfasst einen radial außenliegen den ringförmigen Stator 22 und einen dazu radial innen angeordneten und um eine Drehachse A drehbar gelagerten Rotor 24 mit einem aktiven Rotorteil 24a, einem Rotorträger 24b und mit einer Rotorwelle 24c. Die elektrische Maschine 20 ist Be standteil eines Antriebsstranges eines hier nicht weiter dargestellten Elektro- oder Hybridfahrzeugs und dient als Antriebsquelle zum Fortbewegen des Fahrzeugs.
Zur Festlegung und Zentrierung des Stators 22 weist das Getriebegehäuse 32 insge samt drei gleichmäßig auf einem Teilkreis verteilte und sich axial erstreckende Befes tigungsöffnungen 34 mit einem Innengewindeabschnitt 34a auf. Der Stator 22 weist ein Statorblechpaket 22a mit einer Statorwicklung 22b auf, welches von einem
Statorträger 23 getragen wird. Der Stator 22, insbesondere der Statorträger 23 um fasst eine erste und eine zweite stirnseitige Anlagefläche 23a, b und weiter eine Mehrzahl von axialen Durchgangsöffnungen 25, welche zu den Befestigungsöffnun gen 34 korrespondierend ausgebildet sind und die sich zwischen den Anlageflä chen 23a, b erstrecken. Die Durchgangsöffnungen 25 werden dabei von Schraubbol zen 26 durchgriffen, welche mit einem Schraubenkopf 26a auf die erste Anlageflä che 23a des Stators 22 wirken und welche jeweils mit einem Außengewindeab schnitt 26b an einem der Innengewindeabschnitte 34a des Tragelements 30, 32 fest gelegt sind, wobei die zweite Anlagefläche 23b des Stators 22 in Richtung einer An lagefläche 32a des Tragelements 30 belastet wird. In Fig. 1 ist die Befestigung des Stators 22 lediglich schematisch gezeigt. Die genaue spezielle Ausbildung der Schraubbolzen 26 und der Befestigungsstellen gemäß der Erfindung ist in den Fig. 2, 3 dargestellt und gegenüber Fig. 1 wie nachfolgend erläutert ausgeführt.
Vorliegend sind mit Blick auf die Fig. 2, 3 die Schraubbolzen 26 als Passschrauben ausgebildet, wobei ein Schraubbolzen 26 bzw. eine der Passschrauben einen ersten Passabschnitt 261 mit einem ersten äußeren Passdurchmesser 262 und einen zwei ten Passabschnitt 264 mit einem zweiten äußeren Passdurchmesser 265 aufweist. Weiter weisen die Befestigungsöffnungen 34 des Tragelements 30 jeweils einen drit ten Passabschnitt 341 mit einem ersten inneren Passdurchmesser 342 und die Durchgangsöffnungen 25 des Stators 22 weisen im Bereich der ersten Anlageflä che 23a einen vierten Passabschnitt 231 mit einem zweiten inneren Passdurchmes ser 232 auf. Dabei wirken der erste Passabschnitt 261 und der dritte Passab schnitt 341 unter Ausbildung eines ersten Passbereichs 27 zusammen und der zwei te Passabschnitt 264 und der vierte Passabschnitt 231 wirken unter Ausbildung eines zweiten Passbereichs 28 zusammen. Wie in der Fig. 3 erkennbar, sind die zwei Passbereiche 27, 28 räumlich voneinander beabstandet ausgebildet. Der Schrau benkopf 26a ist an dessen Anlageseite mit einem größeren Durchmesser ausgebildet als der vierte Passabschnitt 231.
Der erste Passabschnitt 261 ist dem freien Ende des Schraubbolzens 26 zugewandt und insbesondere zu dem Außengewindeabschnitt 26b benachbart ausgeführt. Der zweite Passabschnitt 264 ist dem Schraubenkopf 26a zugewandt und insbesondere benachbart zu dem Schraubenkopf 26a ausgebildet. Die Passabschnitte 261 , 264 sind somit an den Schraubbolzen 26 möglichst räumlich getrennt voneinander aus geführt.
Des Weiteren ist der erste äußere Passdurchmesser 262 kleiner als der zweite äuße re Passdurchmesser 265 ausgebildet, so dass bei der Montage des Stators 22 der erste Passabschnitt 261 leicht durch eine der Durchgangsöffnungen 25 des Sta tors 22 hindurchgeführt werden kann. Der zweite Passabschnitt 264 braucht lediglich auf einer vergleichsweise kurzen Distanz in den am Stator 22 ausgebildeten vierten Passabschnitt 231 eingeführt zu werden.
Die Anordnung ist so ausgebildet, dass in einer Einführrichtung M des Schraubbol zens 26 an der Befestigungsöffnung 34 der Innengewindeabschnitt 34a auf den drit ten Passabschnitt 341 folgt. Dabei ist eine axiale Länge 260b des Außengewindeab schnitts 26b größer als eine axiale Länge L3 des dritten Passabschnitts 341. Der Schraubbolzen 26 kann somit beim Einschrauben zuerst am Innengewindeab schnitt 34a des Tragelements 30 angreifen und erst danach wenn bereits ein Eingriff hergestellt ist an dem an der Befestigungsöffnung 34 ausgebildeten dritten Passab schnitt 341. Die Baueinheit 10 ist weiter so ausgebildet, dass in einer Einführrichtung M des Schraubbolzens 26 ein gegenseitiger Abstand A1 einer axialen Einführposition E1 des ersten Passabschnitts 261 (Fig. 3) am dritten Passabschnitt 341 zu einer Ein führposition E2 des zweiten Passabschnitts 264 am vierten Passabschnitt 231 kleiner ist als ein gegenseitiger Abstand A2 einer in Einführrichtung M vorn befindlichen axialen Begrenzung 261 a des ersten Passabschnitts 261 zu einer in Einführrich tung M vorn befindlichen axiale Begrenzung 264a des zweiten Passabschnitts 264 (Fig. 2). Dadurch kommt der zweite Passabschnitt des Schraubbolzens 26 erst in Eingriff mit dem vierten, am Stator 22 vorliegenden Passabschnitt 231 , wenn bereits ein Eingriff des ersten Passabschnitts 261 erfolgt ist.
Mit Blick auf Fig. 2 weist der Schraubbolzen 26 axial zwischen dem Außengewinde abschnitt 26b und dem Schraubenkopf 26a einen Schaftabschnitt 26d auf. Der Schraubbolzen 26 ist in einem axialen Bereich zwischen einer in Einführrichtung M hinten befindlichen axialen Begrenzung 261 b des ersten Passabschnitts 261 und der vorn befindlichen axiale Begrenzung 264a des zweiten Passabschnitts 264 zumin dest abschnittweise mit einem gegenüber dem ersten äußeren Passdurchmes ser 262 kleineren Schaftdurchmesser 260d ausgebildet. Auf diese Weise ergibt sich zwischen dem Schraubbolzen 26 und Durchgangsöffnung 25 ein Ringraum 36 (Fig. 3). Dieser Ringraum 36 dient beim Einschrauben des Schraubbolzens 26 und auch bei einer vorliegenden Fehlpassung als ein Bewegungsraum, in welchem sich der Schraubbolzen 26 beim Verspannen hinein verformen oder bewegen kann ohne dabei in eine unbeabsichtigte Anlage an die Durchgangsöffnung 25 des Stators 22 zu gelangen.
Des Weiteren weist der Schraubbolzen 26 in einem axialen Bereich zwischen einer in Einführrichtung M hinteren axialen Begrenzung 261 b des ersten Passabschnitts 261 und der vorn befindlichen axialen Begrenzung 264a des zweiten Passabschnitts 264 einen Führungsabschnitt 38 mit einem gegenüber dem Schaftdurchmesser 260d größeren Außendurchmesser 38a auf. Der Außendurchmesser 38a ist kleiner als der innere Passdurchmesser 232 des vier ten Passabschnitts 231 bzw. als ein Durchmesser 25a eines sich an diesen an schließenden Abschnitts der Durchgangsöffnung 25. Die Durchgangsöffnung 25 ist vorliegend bis auf einen nachfolgend erläuterten Endabschnitt mit dem Passdurch messer 232 des vierten Passabschnitts 231 ausgebildet. Durch den Führungsab schnitt 38 kann der Schraubbolzen 26 gegenüber dem ersten Eingriff des Außenge windes 26b an dem Innengewindeabschnitt 34a des Tragelements 30 vorzentriert ausgerichtet werden.
Die Durchgangsöffnung 25 weist im Bereich der zweiten Anlagefläche 23b des Sta tors 22 eine sich axial in diesen hineinerstreckende Ausnehmung 40 auf, wobei de ren Durchmesser 40a größer ist als ein Durchmesser 25a eines axial zwischen der Ausnehmung 40 und dem vierten Passabschnitt 231 befindlichen Abschnitts der Durchgangsöffnung 25. Vorliegend ist der Durchmesser 40a größer als der Durch messer 232 des vierten Passabschnitts 231 . Dabei sind eine axiale Erstreckung 40b der Ausnehmung 40 sowie eine axiale Position und eine axiale Erstreckung 38b des Führungsabschnitts 38 so bemessen, dass bei einer ersten Ineingriffnahme von In nengewindeabschnitt 34a und Außengewindeabschnitt 26b noch eine Führung des Schraubbolzens 26 durch den Führungsabschnitt 38 erfolgt und dass beim weiteren Einschrauben des Schraubbolzens 26 nach erfolgter Ineingriffnahme der Führungs abschnitt 38 in die Ausnehmung 40 eintritt und damit die Führung durch den Füh rungsabschnitt 38 aufgehoben wird. Der Führungsabschnitt 38 ist im eingeführten Zustand des Schraubbolzens 26 somit freigestellt. Zur Zentrierung des Stators 22 können sich die Schraubbolzen 26 beim Einschrauben verspannen, wobei der zwi schen dem ersten und dem zweiten Passabschnitt 261 ; 264 befindliche freie, d.h. nicht geführte Abschnitt eines der Schraubbolzen 26 unter Ausnutzung des um die sen ausgebildeten Ringraums 36 verformt werden kann. Wie erkennbar ist der Füh rungsabschnitt 38 im montierten Endzustand des Stators 22 noch innerhalb der Aus nehmung 40 angeordnet. Bezuqszeichen Baueinheit
elektrische Maschine
Stator
a Statorblechpaket
b Statorwicklung
Statorträger
a, b Anlagefläche
1 vierter Passabschnitt
2 zweiter innerer Passdurchmesser
Rotor
a aktives Rotorteil
b Rotorträger
c Rotorwelle
Durchgangsöffnung
a Durchmesser
Schraubbolzen
1 erster Passabschnitt
1 a axiale Begrenzung
1 b axiale Begrenzung
2 erster äußerer Passdurchmesser4 zweiter Passabschnitt
4a axiale Begrenzung
5 zweiter äußerer Passdurchmessera Schraubenkopf
b Außengewindeabschnitt
0b axiale Länge
d Schaftabschnitt
0d Schaftdurchmesser
erster Passbereich
zweiter Passbereich
Tragelement 32 Getriebegehäuse
34 Befestigungsöffnung
341 dritter Passabschnitt
342 erster innerer Passdurchmesser
34a Innengewindeabschnitt
36 Ringraum
38 Führungsabschnitt
38a Außendurchmesser
38b axiale Erstreckung
40 Ausnehmung
40a Durchmesser
40b axiale Erstreckung
A Drehachse
A1 Abstand
A2 Abstand
E1 Einführposition
E2 Einführposition
M Einführrichtung
L3 axiale Länge

Claims

Patentansprüche
1. Baueinheit (10) aus einer elektrischen Maschine (20) und einem Tragelement (30), wobei
- das Tragelement (30) eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen (34) mit ei nem Innengewindeabschnitt (34a) umfasst,
- die elektrische Maschine (20) einen ringförmiger Stator (22) und einen um ei ne Drehachse (A) drehbar gelagerten Rotor (24) umfasst,
- der Stator (22) eine erste und eine zweite stirnseitige Anlagefläche (23a, b) und eine Mehrzahl von axialen Durchgangsöffnungen (25) aufweist, welche zu den Befestigungsöffnungen (34) korrespondierend ausgebildet sind und sich zwischen den Anlageflächen (23a, b) erstrecken und wobei
- die Durchgangsöffnungen (25) von Schraubbolzen (26) durchgriffen werden, welche
- mit einem Schraubenkopf (26a) auf die erste Anlagefläche (23a) des Sta
tors (22) wirken und welche jeweils
- mit einem Außengewindeabschnitt (26b) an einem der Innengewindeabschnit te (34a) des Tragelements (30) festgelegt sind, wobei die zweite Anlageflä che (23b) des Stators (22) in Richtung einer Anlagefläche (32a) des Tragele ments (30) belastet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Schraubbolzen (26) als Passschrauben ausgebildet sind, wobei
- eine der Passschrauben einen ersten Passabschnitt (261 ) mit einem ersten äußeren Passdurchmesser (262) und einen zweiten Passabschnitt (264) mit einem zweiten äußeren Passdurchmesser aufweist und dass
- das die Befestigungsöffnungen (34) des Tragelements (30) einen dritten
Passabschnitt (341 ) mit einem ersten inneren Passdurchmesser (342) aufwei sen und dass
- die Durchgangsöffnungen (25) des Stators (22) im Bereich der ersten Anlage fläche (23a) einen vierten Passabschnitt (231 ) mit einem zweiten inneren Passdurchmesser (232) aufweisen, wobei
- der erste Passabschnitt (261 ) und der dritte Passabschnitt unter Ausbildung eines ersten Passbereichs (27) Zusammenwirken und wobei - der zweite Passabschnitt (264) und der vierte Passabschnitt (231 ) unter Aus bildung eines zweiten Passbereichs (28) Zusammenwirken.
2. Baueinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Passab schnitt (261 ) dem freien Ende des Schraubbolzens (26) zugewandt und insbesonde re zu dem Außengewindeabschnitt (26b) benachbart ausgeführt ist und dass der zweite Passabschnitt (264) dem Schraubenkopf (26a) zugewandt und insbesondere benachbart zu dem Schraubenkopf (26a) ausgebildet ist.
3. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste äu ßere Passdurchmesser (262) gleich groß oder kleiner als der zweite äußere Pass durchmesser (265) ist.
4. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Einführrichtung (M) des Schraubbolzens (26) an der Befestigungsöffnung (34) der Innengewindeabschnitt (34a) auf den dritten Passabschnitt (341 ) folgt, wobei ei ne axiale Länge (260b) des Außengewindeabschnitts (26b) größer ist als eine axiale Länge (L3) des dritten Passabschnitts (341 ).
5. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Einführrichtung (M) des Schraubbolzens (26) ein gegenseitiger Abstand (A1 ) einer Einführposition (E1 ) des ersten Passabschnitts (261 ) am dritten Passab schnitt (341 ) zu einer Einführposition (E2) des zweiten Passabschnitts (264) am vier ten Passabschnitt (231 ) kleiner ist als ein gegenseitiger Abstand (A2) einer in Ein führrichtung (M) vorn befindlichen axiale Begrenzung (261 a) des ersten Passab schnitts (261 ) zu einer in Einführrichtung (M) vorn befindlichen axiale Begren zung (264a) des zweiten Passabschnitts (264).
6. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubbolzen (26) in einem axialen Bereich zwischen einer in Einführrichtung (M) hinten befindlichen axialen Begrenzung (261 b) des ersten Passabschnitts (261 ) und der vorn befindlichen axiale Begrenzung (264a) des zweiten Passabschnitts (264) zumindest abschnittweise mit einem gegenüber dem ersten äußeren Passdurchmes ser (262) kleineren Schaftdurchmesser (260d) ausgebildet ist.
7. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubbol zen (26) in einem axialen Bereich zwischen einer in Einführrichtung (M) hinten be findlichen axialen Begrenzung (261 b) des ersten Passabschnitts (261 ) und der vorn befindlichen axiale Begrenzung (264a) des zweiten Passabschnitts (264) einen Füh rungsabschnitt (38) mit einem gegenüber dem Schaftdurchmesser (260d) größeren Außendurchmesser (38a) aufweist.
8. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (25) im Bereich der zweiten Anlagefläche (23b) des Stators (22) eine sich axial in den Stator (22) erstreckende Ausnehmung (40) aufweist, wobei ein Durchmesser (40a) dieser Ausnehmung (40) größer ist als ein Durchmesser (25a) eines axial zwischen der Ausnehmung (40) und dem vierten Passabschnitt (231 ) be findlichen Abschnitts der Durchgangsöffnung (25).
9. Baueinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Erstre ckung (40b) der Ausnehmung (40) sowie eine axiale Position und eine axiale Erstre ckung (38b) des Führungsabschnitts (38) so bemessen sind, dass bei einer ersten Ineingriffnahme von Innengewindeabschnitt (34a) und Außengewindeabschnitt (26b) eine Führung des Schraubbolzens (26) durch den Führungsabschnitt (38) erfolgt und dass beim weiteren Einschrauben des Schraubbolzens (26) nach erfolgter Ineingriff nahme der Führungsabschnitt (38) in die Ausnehmung (40) eintritt und damit die Führung durch den Führungsabschnitt (38) aufgehoben wird.
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