DE19816053A1

DE19816053A1 - Befestigung einer Konsole und Verfahren zur Herstellung der Befestigung

Info

Publication number: DE19816053A1
Application number: DE19816053A
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Bielefeld; Dietmar Lagies
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1998-10-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigung einer Konsole und ein Verfahren zur Herstellung der Befestigung.

Konsolen werden insbesondere im Fahrzeugbau für eine Reihe von Anwendungsfällen als Halter und Abstützungen beispielsweise als Stützen für Motorlager verwendet. Konsolen sind dabei üblicherweise mit einem etwa horizontal verlaufenden Konsolenteil an einer ersten oberen Befestigungsstelle und mit einem schräg nach unten verlaufenden zweiten Konsolenteil an einer zweiten Befestigungsstelle an einer etwa senkrechten Wand eines Bauteils angeschraubt.

Durch Fertigungstoleranzen zwischen den Anlegeflächen der beabstandeten Befestigungs stellen an den Konsolen können bei konventionellen Schraubverbindungen ungünstige mechanische Spannungen im Bauteil und/oder der Konsole auftreten. Solche ungünstigen mechanischen Spannungen sind insbesondere dann zu erwarten, wenn die beiden Befesti gungsstellen an zwei unterschiedlichen Bauteilen liegen, die ihrerseits wiederum durch weitere Verbindungsmittel untereinander verbunden sind. Dabei können zu den Ferti gungstoleranzen zusätzliche Montagetoleranzen der beiden Bauteile hinzukommen. Es ist bereits ein Spannsatz zur Befestigung einer Nabe auf einer Welle bekannt (DE 94 14 881 U1), wobei auf die Welle ein Doppelkonusring aufgesteckt ist, der in einem Zwischen raum zwischen der Nabe und der Welle liegt. Die Konusbereiche des Doppelkonusrings können durch Spannschrauben mit entsprechenden weiteren Konusteilen so aufgeweitet werden, daß eine Klemmverbindung zwischen Nabe und Welle entsteht. Es werden hierbei somit aufweitbare Konusringteile in einem Zwischenraum zwischen zwei zu verbindende Bauteile eingeklemmt, so daß eine solche Anordnung für eine Konsolenbefestigung an einer festen Wand eines Bauteils nicht möglich ist.

In einer weiter bekannten Anordnung (EP 0 635 105 B1) wird ein Schwenkverbindungsglied über ein Auge mit einem darin gehaltenen Bolzen verbunden. Auch hier ist eine Doppel konusanordnung dergestalt vorgesehen, daß sich der Bolzen an beiden Endabschnitten konisch verjüngt und an diesen Endabschnitten zwei expandierbare Muffen mit Innenkonus so gegeneinander verspannbar sind, daß im Auge eine Klemmverbindung geschaffen ist. Auch diese Anordnung ist für eine Konsolenbefestigung an einer Bauteilwand nicht verwend bar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Befestigung einer Konsole an einem Bauteil an wenig stens zwei beabstandeten, toleranzbehafteten Befestigungsstellen und ein Verfahren zur Herstellung der Befestigung vorzuschlagen, so daß bei guter Stützfunktion mechanische Spannungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Befestigung der Konsole mit den Merkmalen des An spruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Gemäß Anspruch 1 ist eine Schraubverbindung an der Konsole konventionell mit einer direkten Anlage zwischen der Konsole und dem Bauteil an der zugeordneten Befesti gungsstelle ausgeführt.

Weitere Schraubverbindungen, bei üblichen Konsolen die zweite Schraubverbindung, sind dagegen als axial selbsteinstellende Spannhülsenverschraubungen ausgeführt:

Dazu weist die Konsole an dieser Verbindungsstelle eine auf das Bauteil zugerichtete zylin drische Aufnahmebohrung auf, in die eine äußere Spannhülse mit konisch nach axial außen sich vergrößerndem Innendurchmesser als Außenanlagekonus formschlüssig bis zur axialen Anlage am Bauteil eingesetzt ist. In die äußere Spannhülse ist eine innere Spannhülse mit konisch nach axial innen sich verjüngendem Außendurchmesser als Innenanlagekonus eingesetzt, dergestalt, daß die innere Spannhülse durch eine stirnseitig am Innen anlagekonus abgestützte Spannschraube in die äußere Spannhülse mit anliegenden Konusflächen eingespannt ist. Dabei ist die äußere Spannhülse im Bereich des Anlagekonus für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Konsole und dem Bauteil aufgeweitet und in der Aufnahmebohrung der Konsole verklemmt.

Zur Unterstützung der Aufweitung kann die äußere Spannhülse einen ganz oder mehrere teilweise in Längsrichtung durchgehende Längsschlitze enthalten. Die Konuswinkel werden zweckmäßig relativ klein gewählt, um eine starke Klemmwirkung mit Selbsthemmung zu erhalten.

Die erste, konventionell ausgeführte Schraubverbindung mit einer direkten Anlage zwischen der Konsole und dem zu verbindenden Bauteil kann keine Toleranzen aufnehmen und aus gleichen. Die Spannhülsenverschraubung kann dagegen an dieser Verbindungsstelle axiale Toleranzabstände zwischen der Konsole und dem Bauteil spannungsfrei ausgleichen und überbrücken, indem die äußere Spannhülse je nach Größe der Toleranzen mehr oder weni ger weit in die zylindrische Aufnahmebohrung mit axialer Anlage am Bauteil eingesetzt ist. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der am Bauteil eingeschraubten Spannschraube und der Konsole erfolgt dabei sowohl axial durch die axiale Abstützung der Spannhülse am Bauteil und zusätzlich radial über die Konusverklemmung.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 ist die äußere Spann hülse durch einen zylindrischen Innendurchmesserbereich nach axial Innen bzw. auf das Bauteil zu verlängert. In diesen zylindrischen Innendurchmesserbereich der äußeren Spannhülse ist formschlüssig eine Zylinderinnenhülse eingesetzt, durch die sich form schlüssig der Spannschraubenbolzen erstreckt. Die Zylinderinnenhülse weist einen stirn seitigen Stützbund auf, der einerseits am Bauteil und andererseits an der axial inneren Stirnseite der äußeren Spannhülse anliegt. Mit einer solchen Ausführungsform werden sowohl die Herstellung der verwendeten Hülsen als auch die Montage vereinfacht.

Nach Anspruch 3 ist die Konsole mit zwei Verbindungsstellen an zwei unterschiedlichen Bauteilen angeschlossen, die ihrerseits durch Verbindungsmittel miteinander verbunden sind. Nach Anspruch 4 ist ein solcher bevorzugter Einsatzfall eine Konsolenbefestigung einerseits an einem Kurbelgehäuse und andererseits an einem Zylinderkopf einer Brenn kraftmaschine. Gerade bei Verbindungsstellen an unterschiedlichen, miteinander verbun denen Bauteilen treten verstärkt Fertigungs- und Montagetoleranzen zwischen den An schlüssen auf, so daß hier eine axial selbsteinstellende Ausführung einer Schraubver bindung zur Vermeidung mechanischer Spannung besonders vorteilhaft einsetzbar ist.

Bei der Befestigung einer Konsole, z. B. für ein Motorlager, sowohl am Zylinderkopf als auch am Kurbelgehäuse wird die Abstützbasis für die Konsole groß und ein langer Abstützfuß der Konsole möglich, so daß insgesamt eine gute Abstützung erreichbar ist. Die Befestigung kann derart erfolgen, daß am Kurbelgehäuse die konventionelle Schraubverbindung und am Zylinderkopf die selbsteinstellende Schraubverbindung angebracht ist. Es kann auch umge kehrt am Zylinderkopf die konventionelle Schraubverbindung und am Kurbelgehäuse die selbsteinstellende Schraubverbindung angebracht sein, da es lediglich auf den Ausgleich der gegenseitigen Toleranzen ankommt.

Nach dem Verfahren zur Herstellung der Konsolenbefestigung gemäß Anspruch 5 wird in einem ersten Verfahrensschritt die konventionelle Schraubverbindung hergestellt. An schließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt die Spannhülsenanordnung aus den äußeren und inneren Spannhülsen in die Aufnahmebohrung der Konsole eingesetzt, bis die äußere Spannhülse am Bauteil anliegt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann die Spannschraube eingesteckt und angezogen. Dadurch wird der Konusbereich der äußeren Spannhülse zu der Konusverklemmung aufgeweitet und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Konsole und dem Bauteil hergestellt. Die Montage ist somit einfach möglich, wobei gegenüber einer konventionellen Verschraubung lediglich zusätzlich die Spannhülsen in die Aufnahmebohrung der Konsole einzustecken sind.

Alternativ kann die gesamte Konsolenbefestigung in unverlierbarer Weise vormontiert sein. Hierbei sind innere und äußere Spannhülsen sowie die Spannschraube bereits in die Auf nahmebohrung der Konsole eingesetzt. Wiederum wird zunächst in einem ersten Verfah rensschritt die konventionelle Schraubverbindung hergestellt. Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt die äußere Spannhülse zur Anlage an das Bauteil gebracht, abschließend die Spannschraube angezogen.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Befestigung einer Konsole 1 mit einer oberen Befestigungsstelle 2 an einem Zylinderkopf 3 und mit einer unteren Befestigungsstelle 4 an einem Kurbel gehäuse 5 einer Brennkraftmaschine. Der Zylinderkopf 3 ist mit dem Kurbelgehäuse 5 durch (nicht dargestellte) Befestigungsmittel verbunden, wobei die Relativlage der Befestigungs stellen 2 und 4 durch einen möglichen Versatz der Konsolenanlagewände mit Fertigungs- und Montagetoleranzen behaftet ist.

Die Konsole 1 ist beispielsweise eine Motorlagerkonsole und erstreckt sich von einem oberen, etwa waagrecht liegenden Konsolenteil 6 mit einem schräg nach unten führenden Stützfuß 7 zu der unteren Befestigungsstelle 4, wo das untere Konsolenende direkt am Kurbelgehäuse 5 anliegt und mit einer konventionellen Schraubverbindung 8 befestigt ist.

Die Verbindung der Konsole 1 mit dem Zylinderkopf 3 an der oberen Befestigungsstelle 2 ist dagegen durch eine axial selbsteinstellende Spannhülsenverschraubung 9 gebildet. Dazu weist das obere Konsolenteil 6 eine auf den Zylinderkopf 3 zugerichtete, zylindrische Aufnahmebohrung 11 auf. Das obere Konsolenteil 6 ist dabei so dimensioniert, daß die dem Zylinderkopf 3 zugewandte Stirnseite 12 nach der Herstellung der Schraubverbindung 8 bei allen möglichen Toleranzen nicht unmittelbar am Zylinderkopf 3 anliegt.

In die zylindrische Aufnahmebohrung 11 ist eine äußere Spannhülse 13 formschlüssig eingesteckt. Diese äußere Spannhülse 13 weist zudem einen sich nach axial außen ver größernden Innendurchmesser als Außenanlagekonus 14 auf, der durch einen zylindrischen Innendurchmesserbereich 15 in Richtung auf den Zylinderkopf 3 hin verlängert ist.

In diesen zylindrischen Innendurchmesserbereich 15 ist eine Zylinderinnenhülse 16 form schlüssig eingesetzt, die einen stirnseitigen Stützbund 17 aufweist, der einerseits am Zylinderkopf 3 und andererseits an der axial inneren Stirnseite der äußeren Spannhülse 13 anliegt.

In die äußere Spannhülse 13 bzw. im Bereich des Außenanlagekonus 14 ist eine innere Spannhülse 18 eingesetzt, die einen sich konisch nach axial innen verjüngenden Außen durchmesser als Innenanlagekonus 19 aufweist. Durch die innere Spannhülse 18 und die Zylinderinnenhülse 16 erstreckt sich ein Schraubenbolzen 20 einer Spannschraube 21, der in einer Gewindebohrung 22 am Zylinderkopf 3 eingeschraubt ist. Dabei stützt sich der Schraubenkopf 23 stirnseitig an der inneren Spannhülse 18 ab.

Die Befestigung der Konsole 1 wird so durchgeführt, daß in einem ersten Verfahrensschritt die untere konventionelle Schraubverbindung 8 zum Kurbelgehäuse 5 hergestellt wird. Anschließend werden zur Herstellung der oberen, selbsteinstellenden Spannhülsenver schraubung die Spannelemente bestehend aus der Zylinderinnenhülse 16, der äußeren Spannhülse 13 und der inneren Spannhülse 18 in die Aufnahmebohrung 11 so weit einge steckt, bis der Stützbund 17 der Zylinderinnenhülse 16 am Zylinderkopf 3 anliegt. Damit sind axiale Toleranzen überbrückt. Weiter wird die Spannschraube 21 eingeschraubt und ange zogen. Dadurch wird die innere Spannhülse 18 mit ihrem Innenanlagekonus 19 in den Außenanlagekonus 14 der äußeren Spannhülse 13 eingepreßt, wodurch sich diese aufweitet und durch Konusverklemmung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Konsole 1 und dem Zylinderkopf 3 hergestellt wird.

Claims

1. Befestigung einer Konsole (1) an einem Bauteil (3, 5) an wenigstens zwei beab standeten, toleranzbehafteten Befestigungsstellen (2, 4) mit jeweils einer Schraub verbindung, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schraubverbindung (8) konventionell mit einer direkten Anlage zwischen der Konsole (1) und dem Bauteil (5) an der zugeordneten Befestigungsstelle (4) ausgeführt ist, und
daß wenigstens eine Schraubverbindung als axial selbsteinstellende Spannhülsenver schraubung (9) ausgeführt ist, wobei
die Konsole (1) an dieser Verbindungsstelle (2) eine auf das Bauteil (3) zugerichtete, zylindrische Aufnahmebohrung (11) aufweist, in die eine äußere Spannhülse (13) mit konisch nach axial außen sich vergrößerndem Innendurchmesser als Außenanlage konus (14) formschlüssig bis zur axialen Anlage am Bauteil (3) eingesetzt ist, und wobei in die äußere Spannhülse (13) eine innere Spannhülse (18) mit konisch nach axial innen sich verjüngendem Außendurchmesser als Innenanlagekonus (19) eingesetzt ist, dergestalt, daß die innere Spannhülse (18) durch eine stirnseitig am Innenanlagekonus (19) abgestützte Spannschraube (21) in die äußere Spannhülse (13) mit anliegenden Konusflächen eingespannt ist, und dabei die äußere Spannhülse (13) im Bereich des Außenanlagekonus (14) für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Konsole (1) und dem Bauteil (3) aufgeweitet und in der Aufnahmebohrung (11) der Konsole (1) verklemmt ist.

2. Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Spannhülse (13) durch einen zylindrischen Innendurchmesserbereich (15) nach axial innen ver längert ist, und in diesen zylindrischen Innendurchmesserbereich (15) eine Zylinder innenhülse (16) formschlüssig eingesetzt ist, durch die sich formschlüssig der Spann schraubenbolzen (20) erstreckt, wobei die Zylinderinnenhülse (16) einen stirnseitigen Stützbund (17) aufweist, der einerseits am Bauteil (3) und andererseits an der axial inneren Stirnseite der äußeren Spannhülse (13) anliegt.

3. Befestigung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Konsole (1) zwei Verbindungsstellen zu je einem Bauteil (3, 5) vorgesehen sind und die beiden Bauteile (3, 5) durch Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.

4. Befestigung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil ein Kurbelgehäuse (5) und das zweite Bauteil ein damit verbundener Zylinderkopf (3) einer Brennkraftmaschine ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Befestigung einer Konsole (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Verfahrensschritt die konventionelle Schraubverbindung (8) hergestellt wird,
daß zur Herstellung der selbsteinstellenden Spannhülsenverschraubung (9) in einem weiteren Verfahrensschritt die äußere, ggf. zweiteilige Spannhülse (13, 16) in die Aufnahmebohrung (11) der Konsole (1) bis zur Anlage am Bauteil (3) mit in die äußere Spannhülse (13) eingesetzter innerer Spannhülse (18) eingesteckt wird, und
daß in einem weiteren Verfahrensschritt die Spannschraube (21) eingesteckt und angezogen wird.

6. Verfahren zur Herstellung einer Befestigung einer Konsole (1) nach einem der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Verfahrensschritt die konventionelle Schraubverbindung (8) hergestellt wird,
daß zur Herstellung der selbsteinstellenden Spannhülsenverschraubung (9) in einem weiteren Verfahrensschritt die unverlierbar vormontierte äußere, ggf. zweiteilige Spann hülse (13, 16) bis zur Anlage am Bauteil (3) mit in die äußere Spannhülse (13) einge setzter innerer Spannhülse (18) gebracht wird, und daß in einem weiteren Verfahrens schritt die unverlierbar vormontierte Spannschraube (21) angezogen wird.