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Die
Erfindung betrifft eine Montageeinheit mit einem an einer Grundkonstruktion
zu fixierenden Montageteil mit einer oder mehreren Durchgangsöffnungen
und einem oder mehreren, einen Schaft, einen Kopf und einen Fixierabschnitt
aufweisenden Befestigern, welche jeweils mit ihrem Schaft eine Durchgangsöffnung durchgreifen
und darin verliersicher gehalten werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine einen Befestiger und eine Hülse umfassende
Befestigereinheit. Als Montageteile kommen beispielsweise Zylinderkopfhauben
oder Ansaugkrümmer
in Betracht, welche an einem Zylinderkopf angeschraubt werden sollen.
Um die Kosten seitens der Logistik und der Montage zu reduzieren,
sind die Montageteile bereits im Anlieferzustand mit Befestigern
bestückt.
Damit während
des Transports die Befestiger, z. B. Schrauben, nicht vom Montageteil
abfallen und verloren gehen, sind Befestiger und Montageteil verliersicher
miteinander verbunden. Der Befestiger ist dabei in der Durchgangsöffnung des
Montageteils axial beweglich so gehalten, dass er beispielsweise Schwerkraft
bedingt in eine Axialposition bewegbar ist, in der sein Fixierabschnitt
aus der dem Kopf abgewandten Seite des Montageteils, der Montageseite,
vollständig
oder zumindest so weit herausragt, dass die gewünschte Einschraubtiefe gewährleistet ist.
Beim Aufsetzen des Montageteils mit seiner Montageseite auf eine
Grundkonstruktion, was in aller Regel mit Hilfe eines Roboters erfolgt,
werden die Fixierabschnitte möglichst
vollständig
in die Durchgangsöffnungen
zurückgeschoben.
Eine Beschädigung
der mit der Montageseite zusammenwirkenden Montagefläche der
Grundkon struktion oder der Fixierabschnitte ist dadurch vermieden.
Die aus der Montageseite vorstehenden Fixierabschnitte können aber
während
der Annäherung
des Montageteils an die Gegenfläche
stören,
beispielsweise an Kanten der Grundkonstruktion oder an Erhebungen
der Gegenfläche
hängen
bleiben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Montageeinheit und eine Befestigereinheit
vorzuschlagen, welche die Handhabung eines an einem Maschinenteil
zu fixierenden Montageteils vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich einer Montageeinheit nach Anspruch 1 und
hinsichtlich einer Befestigereinheit nach Anspruch 9 gelöst. Bei
einer erfindungsgemäßen Montageeinheit
steht zwischen Kopf und Fixierabschnitt ein erstes Halteelement
aus der Schaftumfangsfläche
des Befestigers radial nach außen
und von der Wand der Durchgangsöffnung
ein zweites Halteelement radial nach innen vor, wobei letzteres
das erste Halteelement auf seiner dem Fixierabschnitt zugewandten
Seite unter Ausbildung eines Hinterschnitts hintergreift. Die Axialposition
der Haltelemente ist so gewählt,
dass zumindest ein Teil des Fixierabschnitts innerhalb der Durchgangsöffnung angeordnet
ist. Weiterhin sind die Halteelemente elastisch und/oder plastisch
derart verformbar, dass bei einer Beaufschlagung des Befestigers
mit einer zum Fixierabschnitt gerichteten Axialkraft der Hinterschnitt überwunden
wird und das erste Halteelement das zweite Halteelement passiert.
Je nach Bedarf kann der Überstand
des Fixierabschnitts während
der Montage verringert oder vollständig vermieden werden, wodurch
die Montage erleichtert wird. Durch die plastische und/oder elastische
Verformbarkeit zumindest eines der genannten Halteelemente kann
die axiale Arretierung des Befestigers durch relativ geringen Kraftaufwand
aufgehoben und die Befestiger mit ihren Fixierabschnitten z. B.
in ein Muttergewinde der Grundkonstruktion eingedreht werden. Die
erforderliche Kraft kann rieben einer Beaufschlagung des Befestigers
in Axialrichtung mit einem Werkzeug auch dadurch aufgebracht werden,
dass ein aus der Montageseite herausragender Gewindeüberstand
in ein Muttergewinde eingeschraubt und dabei das erste Halteelement
am zweiten Halteelement vorbei bewegt wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis
8 angegeben.
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Bei
der Befestigereinheit nach Anspruch 9 wird die oben erwähnte Aufgabe
prinzipiell auf die gleiche Art und Weise gelöst wie bei der beschriebenen
Montageeinheit, sofern eine solche mit Befestiger und Hülse umfassenden
Befestigereinheiten bestückt
wird. Das zweite Halteelement ist dabei an der Wand der Hülse vorhanden,
welche in einer Bohrung des Montageteils einliegt.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
aus Befestiger und Hülse
bestehende Befestigereinheit in Längsschnittdarstellung,
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2 den
Befestiger von 1 in Seitenansicht, Ausgangszustand,
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3 die
Hülse von 1 in
Seitenansicht,
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4 die
Hülse von 1 in
Längsschnittdarstellung,
entsprechend Linie IV-IV in 3,
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Befestigereinheit in Längsschnittdarstellung,
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6 den
Ausschnitt eines mit einer Befestigereinheit nach
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1 bestückten Montageteils
in Schnittdarstellung,
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7 eine
Schnittdarstellung, die das Aufsetzen des Montageteils von 6 auf
eine Grundkonstruktion zeigt,
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8 eine
Abbildung entsprechend 7, jedoch mit einer anderen
Position des Montageteils gegenüber
der Grundkonstruktion,
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9 eine
Darstellung entsprechend 8, bei der ein Befestiger in
ein Muttergewinde des Werkstücks
teilweise eingeschraubt ist,
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10 das
Detail X aus 1,
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11 eine
Abwandlung des Details von 10
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12 ein
mit einer abgewandelten Befestigereinheit bestücktes Montageteil in einer 8 entsprechenden
Darstellung,
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13 eine
abgewandelte Montageeinheit in Schnittdarstellung.
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Die
in 1 gezeigte Befestigereinheit 1 umfasst
eine Schraube 2a als Befestiger 2 und eine daran
verliersicher gehaltene Hülse 3.
Der Schaft 4 der Schraube 2a trägt an seinem
einen Ende einen den Schaft 4 radial überragenden Kopf 5 und
an seinem anderen Ende einen Gewindeabschnitt 6a als Fixierabschnitt 6.
An den Kopf 5 schließt
sich ein gewindefreier Schaftabschnitt 7 an. Zwischen dem
Schaftabschnitt 7 und dem Gewindeabschnitt 6a ist
ein als Ringvorsprung ausgebildetes erstes Halteelement 8 angeordnet.
Der Durchmesser 9 des Halteelements 8 ist größer als
der Durchmesser 10 des Schaftabschnitts 7 und
größer als
der Durchmesser 12 des Gewindeabschnitts 6a. Der
Gewindeabschnitt 6a geht in einen Fügezapfen 13 über, dessen
Durchmesser 14 kleiner als der Durch messer 12 des
Gewindeabschnitts 6a und kleiner als der Durchmesser 10 des
Schaftabschnitts 7 ist.
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An
ihrem dem Kopf 5 zugewandten Ende trägt die Hülse 3 einen radial
nach außen
gerichteten Flansch 15, dessen Durchmesser größer ist
als der Durchmesser des Kopfes 5. Das andere Ende der Hülse 3 trägt einen
nach innen gerichteten die Aufstützfläche der
Hülse vergrößernden
Flansch 16. Die Schraube 2a durchsetzt mit ihrem
Schaft 4 den Innenraum 25, bzw. die Durchgangsöffnung 17 der
Hülse 3.
Aus der Wand 11 der Hülse 3 ragt
ein zweites Halteelement 18 vor, das von mehreren in Umfangsrichtung
gleichmäßig verteilten,
radial nach innen vorstehenden Vorsprüngen 18a gebildet
wird, welche das Halteelement 8 an der Schraube 2a auf
dessen dem Gewindeabschnitt 6a zugewandten Seite unter Ausbildung
eines axial wirksamen Hinterschnitts hintergreifen. Die jeweilige
Axialposition der Haltelemente 8, 18, die Länge des
sich an das Haltelement 8 anschließenden Schaftabschnitts und
die Länge der
Hülse 3 bestimmen,
mit welchem Überstand 19 der
Schaft 4 aus der Hülse 3 herausragt.
Die Vorsprünge 18a sind
aus der Wand 11 der Hülse 3 freigeschnittene
und etwa aufgrund einer radial gerichteten Prägung sich mit einem Abschnitt 20 (10) nach
innen vorwölbende
Federzungen. Das Material der Hülse
einerseits sowie die Form und das Ausmaß des von den Halteelementen 8 und 18 gebildeten Hinterschneidungsbereiches 22 bestimmen
im Wesentlichen die Kraft Fax, welche aufgewendet
werden muss, um das Halteelement 18 um ein dem Hinterschneidungsbereich 22 entsprechendes
Maß im
Wesentlichen elastisch radial nach außen zu biegen, damit das Halteelement 8 die
Halteelemente 18 passieren und der Schaft 4 relativ
zur Hülse
axial bewegt werden kann, um den Gewindeabschnitt 6a in das Muttergewinde 23 einer
Grundkonstruktion 24 (7, 8, 9, 12)
einschrauben zu können.
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Wie
insbesondere 4 entnehmbar ist, ist die Durchgangsöffnung 17 bzw.
deren Innenraum 25 an insgesamt drei Stellen verengt. Die
eine Stelle wird durch die bereits erwähnten Vorsprünge 18a gebildet,
deren lichter Durchmesser 26 bzw. Abstand um einen dem
Hinterschneidungsbereich 22 entsprechenden Betrag kleiner
ist als der Durchmesser 9 des Halteelements 8.
Eine zweite Verengung der Durchgangsöffnung 17 bildet der
Flansch 16. Dessen Innendurchmesser 27 ist so
ausgelegt, dass zwischen ihm und dem Gewindeabschnitt 6a ein
Radialspiel 28 (1) vorhanden ist. Dieses Spiel
kann relativ gering oder, falls auf eine erhöhte radiale Beweglichkeit der
Schraube 2a in der Hülse 3 Wert
gelegt wird, auch größer ausgelegt
sein. Eine dritte Verengung der Durchgangsöffnung 17 bilden am
Innenrand des Flansches 15 angeformte, sich radial nach
innen erstreckende Vorsprünge 29a,
die ein drittes Halteelement 29 bilden. Der von den Vorsprüngen 29a eingeschlossene
lichte Durchmesser 30 (1) ist kleiner als
der Durchmesser 9 des Haltelements 8. Die Vorsprünge 29a hintergreifen
somit das Halteelement 8 auf seiner dem Kopf 5 zugewandten
Seite. Die Schraube 2a kann sich daher relativ zur Hülse 3 in Richtung
des Pfeiles 32 (1) nur so weit bewegen, bis
das Haltelement 8 an den Vorsprüngen 29a anschlägt. Eine
Verliersicherung in der Gegenrichtung ist durch das Zusammenspiel
des Haltelements 18 mit dem Halteelement 8, gegebenenfalls
durch den radial ausladenden Schraubenkopf 5 gewährleistet. Vor
der Montage von Schraube 2a und Hülse 3 erstrecken sich
die Vorsprünge 29a im
Wesentlichen in Axialrichtung (3, 4),
so dass die Schraube 2a problemlos in die Hülse 3 eingesteckt
werden kann. Anschließend
werden die Vorsprünge 29a mit Hilfe eines
Werkzeugs oder durch eine Axialbeaufschlagung mit der Unterseite
des Kopfes 5 radial nach innen verformt, wobei sich die
in 1 gezeigte Situation ergibt.
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In 5 ist
ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, bei dem die Verliersicherung in Richtung des Pfeiles 32 nicht
durch Vorsprünge
am Innenrand des Flansches 15, sondern durch ein weiteres,
als Ringvorsprung ausgebildetes drittes Halteelement 33 am Schaft 4 gewährleistet
ist. Das Haltelement 33 ist in einem sich zwischen dem
Halteelement 8 und dem Gewindeabschnitt 6a erstreckenden
Schaftabschnitt angeordnet und ist vom Haltelement 18 auf
seiner dem Kopf 5 zugewandten Seite unter Ausbildung eines
axial wirksamen Hinterschnitts hintergriffen. Der Überstand 19,
mit dem der Schaft aus der Hülse 3 herausragt,
ist wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel bestimmbar.
Aufgrund der fehlenden Vorsprünge
am Flansch 15 ist in diesem Bereich ein relativ großes Radialspiel 34 vorhanden.
Bei entsprechender Auslegung des Radialspiels 28 im Bereich
des Flansches 16 ergibt sich eine relativ große Radial-
und Schwenkbeweglichkeit der Schraube 2a innerhalb der
Hülse 3.
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Ein
mit Befestigereinheiten 1 nach 1 bestücktes Montageteil 35,
das beispielsweise eine Zylinderkopfhaube ist, ist in 6–9, 12 gezeigt.
Es weist in der Regel mehrere Bohrungen 36 auf, in denen
jeweils ein etwa zylinderförmiger
Elastomerkörper 37 fixiert
ist, indem dieser mit einer Umfangseinschnürung 31 den Bohrungsrand
umgreift. In einer zentralen Bohrung 38 des Elastomerkörpers 37 liegt
die Hülse
axial fixiert ein, wobei ihr Flansch 15 an der Oberseite 39 des
Elastomerkörpers 37 anliegt.
Die axiale Fixierung der Hülse 3 im
Elastomerkörper 37 erfolgt
durch Reibschluss und/oder Formschluss. Ein auf diese Weise vorkonfektioniertes Montage teil 35 wird
zunächst
zu einer Grundkonstruktion 24 transportiert. Wenn dies
z. B. in einer in 6 gezeigten Lage des Montageteils 35 erfolgt, fällt die
Schraube 2a nach unten und ragt mit einem Überstand 19' aus der Unterseite 40 des
Elastomerkörpers 37 heraus.
Der Überstand 19' ergibt sich
dabei aus dem Überstand 19 der
Befestigereinheit 1 (1) abzüglich des Überstands 42,
mit welchem der Elastomerkörper 37 die
Hülse 3 überragt.
Der Überstand 19' ist aber, verglichen
mit der Gesamtlänge
des Gewindeabschnitts 6a, gering, so dass die Gefahr des
Hängenbleibens
des Montageteils 35 an einer Kante der Grundkonstruktion 24 verringert
ist. Die Befestigereinheit 1 kann aber auch so ausgelegt sein,
dass bei einem Montageteil 35 überhaupt kein Überstand 19' vorhanden ist.
Der Axialabstand 21 zwischen dem Halteelement 29 und
dem Halteelement 18 (6) entspricht
dem Überstand 19'. Wenn das Halteelement 8 an
den Vorsprüngen 29a anliegt, ist
der Gewindeabschnitt 6a vollständig innerhalb der Hülse 3 bzw.
innerhalb des Elastomerkörpers 37 angeordnet.
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Das
Montageteil 35 wird mit der Unterseite 40 der
Elastomerkörper 37 auf
die Montagefläche 43 der
Grundkonstruktion 24 aufgesetzt und gegebenenfalls parallel
zur Montagefläche 43 verschoben, bis
die Mittellängsachsen 44 der
Durchgangsöffnungen 17 der
Hülsen 3 mit
den Mittellängsachsen 45 von
Gewindebohrungen 46 in der Grundkonstruktion 24 etwa
fluchten. Die Schrauben 2a rutschen dann mit ihrem Führungszapfen 13 in
die Gewindebohrungen 46 hinein, bis ihr Gewindeabschnitt 6a auf
dem Muttergewinde 23 einer Gewindebohrung 46 aufsitzt. Bei
dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Position
des Haltelements 8 so gewählt, dass der Schaft 4 um
die Strecke bzw. den Axialabstand 49 in Richtung auf die
Grundkonstruktion 24 bewegt, d. h. geschraubt werden kann,
bevor das Halteele ment 8, wie in 10 gezeigt,
auf die Vorsprünge 18a bzw. deren
radial nach innen stehende Abschnitte 20 auftrifft. Nun
wird die Schraube 2a weiter gedreht, wobei sich deren Gewindeabschnitt 6a um
eine dem Axialabstand 49 entsprechende Gewindelänge 48 in
das Muttergewinde 23 einschraubt (9). Der
Axialabstand 49 ist nun so bemessen, dass die axiale Tragkraft
der Gewindelänge 48 ausreicht,
um den Hinterschnitt zwischen den Halteelementen 8 und 18 zu überwinden.
Am Ende der Fixierung des Montageteils 35 ist der Gewindeabschnitt 6a vollständig in
die Gewindebohrung 46 eingedreht und die Hülse 3 mit ihrem
Flansch 16 gegen die Montagefläche 43 unter axialer
Kompression des Elastomerkörpers 37 gespannt.
Die Hülse 3 stützt sich
dabei mit dem Flansch 16 auf der Montagefläche 43 der
Grundkonstruktion 24 ab. Um die zum Passieren der beiden
Halteelemente 8, 18 erforderliche Axialkraft Fax möglichst
gering zu halten, weist das Freiende 41 der Vorsprünge 18a eine
Schrägfläche 47 auf,
welche mit der Mittellängsachse 44 einen
sich zum Kopf 5 hin öffnenden spitzen
Winkel a einschließt.
Die Schrägfläche 47 wirkt
mit dem Halteelement 8, das im Querschnitt keilförmig ausgebildet
ist, nach Art einer Einführschräge zusammen
und erleichtert das radiale Aufweiten der Vorsprünge 18a.
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Eine
andere Möglichkeit,
den Hinterschnitt zwischen den Halteelementen 8 und 18 zu überwinden
besteht darin, die Schraube 2a ohne Drehbetätigung mit
einer Axialkraft Fax zu beaufschlagen. Vorraussetzung dafür ist, dass
der Hinterschnitt zwischen den Halteelementen 8 und 18 überwunden sein
muss, bevor der Gewindeabschnitt 6a auf das Muttergewinde 23 auftrifft.
Um dies zu gewährleisten, ist
die Befestigereinheit 1 so ausgelegt, dass sie in der in 12 gezeigten
Situation, wenn also das Halteelement 8 auf der Schrägfläche 47 der
Vor sprünge 18a aufliegt,
zwischen dem kopffernen Ende des Gewindeabschnitts 6a und
dem dem Kopf 5 zugewandten Ende des Muttergewindes 23 ein
ausreichend großer
Axialabstand 49 vorhanden ist. Nach Überwinden des Hinterschnittes
zwischen den Halteelementen 8 und 18 liegt die
gleiche Situation wie in 8 vor.
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Elastische,
als Federungen ausgebildete Vorsprünge 18a lassen sich
nicht in allen Fällen
mit vertretbarem technischen Aufwand verwirklichen. Eine Alternative
dazu sind starre, von der Wand 11 der Durchgangsöffnung 17 abstehende
Vorsprünge 18b (11).
Während
bei der weiter oben beschriebenen Alternative hauptsächlich eine
elastische Verformung stattfindet, ist hier in erster Linie eine
plastische Verformung des Halteelements 8 zu beobachten,
wobei nach dem gegenseitigen Passieren der Haltelemente 18 und 8 eine
elastische Rückverformung
insbesondere des Haltelements 8 nur in geringem Ausmaß stattfindet.
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In 13 ist
eine Montageeinheit gezeigt, bei der Schrauben 2a direkt
am Montageteil 35a gehalten sind, eine Hülse 3 somit
fehlt. Die Durchgangsöffnung 17a wird
in diesem Falle von einer Bohrung 36a im Montageteil 35a gebildet.
Eine einer Bohrung 36a zugeordnete Schraube 2a ist
ausgestaltet wie oben beschrieben, weist also ebenfalls ein Halteelement 8 auf,
welches mit ein Halteelement 18' bildenden, von der Wand 11a der
Bohrung 36a radial nach innen abstehenden Vorsprüngen 18'b zusammenwirkt.
Um während
des Transports des Montageteils 35a eine Entfernung der
Schraube 2a in Richtung des Pfeiles 32 zu verhindern,
sind am kopfnahen Ende der Durchgangsöffnung 17a mehrere
in Umfangsrichtung verteilte Vorsprünge 29a angeformt,
welche ein zweites Halteelement 29 bilden. Der Verliersiche rung
dienende Vorsprünge
am kopfnahen Ende der Durchgangsöffnung 17a können entfallen,
wenn eine Schraube gem. 5 verwendet wird. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach 13 erfolgt beim gegenseitigen Passieren der Halteelemente 8, 18' eine überwiegend
plastische Verformung insbesondere des Halteelements 8,
etwa entsprechend 11. Um die Verformung des Halteelements 8 zu
erleichtern ist es denkbar, dieses in Form vereinzelter Vorsprünge auszubilden
und anstelle mehrerer Vorsprünge 18'b einen geschlossenen Ringvorsprung
vorzusehen.
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- 1
- Befestigereinheit
- 2
- Befestiger
- 2a
- Schraube
- 3
- Hülse
- 4
- Schaft
- 5
- Kopf
- 6
- Fixierabschnitt
- 6a
- Gewindeabschnitt
- 7
- Schaftabschnitt
- 8
- erstes
Haltelement
- 9
- Durchmesser
- 10
- Durchmesser
- 11
- Wand
- 12
- Durchmesser
- 13
- Fügezapfen
- 14
- Durchmesser
- 15
- Flansch
- 16
- Flansch
- 17
- Durchgangsöffnung
- 18
- Halteelement
- 18a
- Vorsprung
- 19
- Überstand
- 20
- Abschnitt
- 21
- Axialabstand
- 22
- Hinterschneidungsbereich
- 23
- Muttergewinde
- 24
- Grundkonstruktion
- 25
- Innenraum
- 26
- lichter
Durchmesser
- 27
- Innendurchmesser
- 28
- Radialspiel
- 29
- zweites
Halteelement
- 29a
- Vorsprung
- 30
- lichter
Durchmesser
- 31
- Umfangseinschnürung
- 32
- Pfeil
- 33
- drittes
Halteelement
- 34
- Radialspiel
- 35
- Montageteil
- 36
- Bohrung
- 37
- Elastomerkörper
- 38
- Bohrung
- 39
- Oberseite
- 40
- Unterseite
- 41
- Freiende
- 42
- Überstand
- 43
- Montagefläche
- 44
- Mittellängsachse
- 45
- Mittellängsachse
- 46
- Gewindebohrung
- 47
- Schrägfläche
- 48
- Gewindelänge
- 49
- Axialabstand