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WO2011038930A1 - Baugruppe mit sicherungsmittel - Google Patents

Baugruppe mit sicherungsmittel Download PDF

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Publication number
WO2011038930A1
WO2011038930A1 PCT/EP2010/006004 EP2010006004W WO2011038930A1 WO 2011038930 A1 WO2011038930 A1 WO 2011038930A1 EP 2010006004 W EP2010006004 W EP 2010006004W WO 2011038930 A1 WO2011038930 A1 WO 2011038930A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
washer
bolt
component
assembly
relative movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/006004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Geminn
Björn Gorenflo
Andreas Steigert
Thomas Weidner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tenneco GmbH
Original Assignee
Heinrich Gillet GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heinrich Gillet GmbH filed Critical Heinrich Gillet GmbH
Publication of WO2011038930A1 publication Critical patent/WO2011038930A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02Joining 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
    • F16B5/0241Joining 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 with the possibility for the connection to absorb deformation, e.g. thermal or vibrational
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/02Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down
    • F16B39/10Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down by a plate, spring, wire or ring immovable with regard to the bolt or object and mainly perpendicular to the axis of the bolt
    • F16B39/108Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place after screwing down by a plate, spring, wire or ring immovable with regard to the bolt or object and mainly perpendicular to the axis of the bolt with a locking washer under the nut or bolt head having at least one tongue or lug folded against the nut or bolt head, or against the object itself
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/24Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by means of washers, spring washers, or resilient plates that lock against the object
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/28Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by special members on, or shape of, the nut or bolt
    • F16B39/282Locking by means of special shape of work-engaging surfaces, e.g. notched or toothed nuts

Definitions

  • the invention relates to an assembly consisting of a housing flange having at least one bolt arranged on the housing flange, from at least one component having a receptacle, which is arranged on the housing flange via the receptacle and the bolt, from a washer arranged on the bolt and from a nut screwed onto the bolt, by means of which the washer and the component can be prestressed against the housing flange, wherein the washer has a central recess having an inner diameter Di and a central axis M.
  • the bolt is usually designed as a stud, sitting in the housing flange.
  • the fastening element has a surface coming to bear against a workpiece surface, running at right angles to the central axis M, on which a circular arc extending, coaxial to the central axis M extending bead is provided.
  • the bead is pressed into the workpiece surface during pressing of the fastening element formed as a washer, so that a relative movement between the washer and the workpiece in the radial direction and in the circumferential direction is prevented.
  • CO FIRMATIO COPY mig so that it flows when tightening inwards to the bolt.
  • a complementary form-fitting connection (grooving) between the nut and the bolt or the component in the circumferential direction is to be achieved indirectly via the lock washer.
  • the invention has for its object to simplify the fuse as part of a screw connection of an assembly.
  • the washer is non-positively in operative contact with the nut and a securing means is provided, via which the washer is secured against rotation in a circumferential direction U, and the securing means for the purpose of securing against rotation form-fitting against a bolt and / or a component can be applied and that the receptacle is designed such that the component can perform a relative movement to the bolt in a direction Rl due to a physical load, and the securing means can perform a relative movement to the component in a direction R2, wherein the direction R2 corresponds to the direction R1 or is equal to the direction R1 or parallel to the direction R1.
  • the recess should be designed such that the washer has a clearance in the radial direction relative to the bolt. This clearance between the bolt and the washer should not exceed 0.5 mm to 0.9 mm. Otherwise, the blocking effect of the securing means in the circumferential direction can be adversely affected.
  • the usual provided pairings or fits between bolt and washer are applicable. For a size M8 bolt, the clearance is usually 0.4mm because the washer has a 8.4mm diameter hole.
  • the nut can thus be tightened with smaller torque, so that a sliding behavior of the component is favored on the housing flange.
  • the washer is flat on its nut-facing side. There is nothing about this page that could justify a positive connection with the mother.
  • a positive connection between the washer and the nut can be provided, so that a Effective contact between the washer and the nut is created, which is non-positive and positive.
  • the diameter Di of the recess may be slightly larger than the outer diameter Da of the bolt.
  • the washer can be brought in the radial direction with some play against the bolt to the plant.
  • a play-free system is also possible and leads to a complete decoupling of the mother from the relative movements of the component.
  • this variant is associated with the assembly and disassembly with more effort.
  • the relevant here relative movement between the manifold flange and the housing flange is up to 5 mm and is due to the cyclic warming or cooling of the manifold flange or the manifold. Compared to these relative movements, other relative movements due to vibrations are negligible. They amount to at most 5% to 10% of the thermal relative movement.
  • the securing means is designed as a contact surface, which is integrally formed on the washer.
  • a normal vector N which can be formed on the abutment surface has a directional component in the circumferential direction U or in the direction tangential to the central axis M.
  • the contact surface ensures the formation of a positive connection between the washer and a component to be fastened, so that a relative movement between the washer and the component to be fastened in the circumferential direction U is prevented.
  • the contact surface as the end face of the washer or as Nose of the washer is formed.
  • a contact surface can be easily designed.
  • the contact surface can be formed by flattening, shearing, casting, folding or embossing the washer.
  • the contact surface can protrude in the axial direction to the central axis M via the upper or lower side of the washer to be applied against the component or against the nut.
  • the contact surface can thus be made via an integrally formed additional part to the washer in the form of a nose or a pin or in the form of a stamping or embossing of the annular disc.
  • At least one component has a stop surface corresponding to the contact surface of the washer, wherein the contact surface and the corresponding stop surface are displaceable in the direction R2 relative to one another. Due to the form fit between the washer and the component acting in the circumferential direction U, a rotation of the washer relative to the component is prevented in a simple manner. Thus, a possibly existing relative movement of the component to the stud in the circumferential direction U is also not transferred to the washer, so that such a relative movement can not be done between the nut and the bolt. The release of the nut is thus prevented.
  • the bolt has a stop surface corresponding to the contact surface of the washer. If it can be ensured that the bolt in the housing flange does not rotate or loosen, the securing means can also be formed against rotation of the washer by the bolt.
  • the bolt has a recess, such as a groove, which forms the stop surface and in which the washer comes with a corresponding contact surface for engagement in the circumferential direction U.
  • a further bolt is provided and the securing means is formed from a further washer and a connecting web, wherein the further washer is arranged on the further bolt and the connecting web coupling the washer and the further washer.
  • the further bolt which may in principle be any type of bolt or stop means, prevents movement of the washer in the circumferential direction, so that the nut is decoupled relative to the plane of the washer from a relative movement in the circumferential direction.
  • both components have a correspondingly formed receptacle, so that they can perform the relative movement in the direction Rl individually or together due to the physical load. With a bolt both components can be attached simultaneously. The relative movement of the respective component in the direction Rl can take place in the opposite direction or in the same direction. Two directions are the same if they are identical superimposed or aligned parallel to each other.
  • each of the bolts can be used to attach two or more components. Following the gist of the invention, it is only important that the relative movement of all components takes place in the same direction or takes place in parallel.
  • both components have a stop surface, wherein the contact surface of a washer abuts against one or both stop surfaces.
  • Each bolt has a securing element with a stop surface. Since in any case only a relative movement between the washer and the component is permitted, it is not relevant in the first place to which component the securing element rests.
  • the housing flange is a part of a cylinder head and the component is designed as Krümmerflansch.
  • Manifold flanges or manifolds are subject to large temperature fluctuations, which justify the sliding behavior of the manifold flange on the housing flange.
  • the tightening torques to be provided for the nut can be reduced. This has a positive effect on the sliding behavior of the manifold on the cylinder head and can thus significantly increase the service life of the manifold.
  • Figure 1 is a schematic diagram of the securing means of the assembly without a nut
  • FIG. 3 shows a design variant relating to the stop surface
  • FIG. 4 shows a variant embodiment relating to the securing means
  • FIG. 5 shows a further embodiment variant concerning the
  • Figure 6 shows the component with recording.
  • An assembly 1 shown in Figure 1 consists of a housing flange 2 with a stud bolt 1.2, wherein on the Housing flange 2 designed as Krümmerflansche components 3, 3 'are arranged, which are fastened together via the stud bolts 1.2.
  • the manifold flanges 3, 3 ⁇ lead due to thermal stress relative to the housing flange 2 and relative to the bolt 1.2 in the direction Rl a sliding movement.
  • a washer 1.1 is provided on the stud 1.2.
  • the stud bolt 1.2 has a central axis M and an outer diameter Da.
  • the washer 1.1 has a concentric recess 1.4 with an inner diameter Di.
  • the inner diameter Di of the recess 1.4 is at least as large as the outer diameter Da of the stud bolt 1.2, so that the washer 1.1 rests in the radial direction to the central axis M almost free of play against the stud bolt 1.2.
  • the washer 1.1 is flat on its upper side. Furthermore, the washer 1.1 has a contact surface 1.3, 1.3 'projecting in the axial direction over the underside of the disk, which is arranged in a groove or recess 3.1, 3.1' of the component 3, 3 '.
  • the respective groove 3.1, 3.1 ' has a stop surface 3.2, 3.2' corresponding to the respective contact surface 1.3, 1.3 ', which bears in a circumferential direction U in a form-fitting manner against the respective contact surface 1.3, 1.3'.
  • the respective contact surface 1.3, 1.3 ' is formed by an extending in the axial direction of expression on the edge of the washer 1.1.
  • a nut 4 is screwed onto the stud bolt 1.2 and bears against the washer 1.1 via a further disk 4.1.
  • the washer 1.1 has a nose 1.5 which, starting from the flat shape or upper side of the washer 1.1, is bent downwards, so that the abutment surface 1.3 rests against the abutment surface 3.2 of the component 3.
  • the contact surface 1.3 together with the stop surface 3.2 acting in the circumferential direction U positive engagement between the washer 1.1 and the component 3.
  • the nose is 1.5 against the corresponding stop surface 3.2 'of the second component 3' created.
  • a normal vector N of the contact surface 1.3 shown here runs at a distance a from the center axis M, so that a relative movement of the washer 1.1 to the bolt 1.2 in the circumferential direction U is prevented.
  • Both the stop surface 3.2 'and the contact surface 1.3 are the direction Rl of the relative movement between the manifold flanges 3, 3 ⁇ and the housing flange 2 aligned.
  • the contact surface 1.3 of the washer 1.1 is formed as a flattening.
  • the respective manifold flange 3, 3 ⁇ has a groove 3.1, 3.1 ', in which the washer 1.1 is arranged.
  • the contact surface 1.3 is applied to the respective stop surface 3.2, 3.2 ', so that a relative movement of the washer 1.1 to the bolt 1.2 in the circumferential direction U is prevented.
  • the stop surface 3.2 'and the contact surface 1.3 are the direction Rl of the relative movement between the Krümmerflanschen 3, 3 and the housing flange 2 aligned.
  • Rl the direction of the relative movement between the Krümmerflanschen 3, 3 and the housing flange 2 aligned.
  • a securing means a double disc formed from the washer 1.1 and another washer 1.1 ⁇ . Both washers 1.1, 1.1 ⁇ are coupled via a connecting web 1.6, so that a relative movement of the respective washer 1.1, 1.1 to the respective bolt 1.2 is 1.2 'prevented in the circumferential direction U.
  • the bolt 1.2 is used to attach the Krümmerflansche 3, 3, while the other bolt 1.2 is used to attach the Krümmerflansche 3 3.
  • Krümmerflansch 3, 3 3 ⁇ > due to thermal stress relative to the housing flange 2 and relative to the bolt 1.2, 1.2 in the direction Rl a sliding movement. This also leads to a relative movement in the direction Rl between the manifold flanges 3, 3 ⁇ , 3,.
  • In order to fix the double disc is basically any kind of bolt, screw or slings used alternatively. Although this entails increased material and assembly costs, but also prevents movement of the washer 1.1 in the circumferential direction U, so that the nut with respect to the plane of the washer 1.1 is decoupled from a relative movement in the circumferential direction.
  • the securing means 1.3 is in operative connection with the bolt 1.2.
  • the bolt 1.2 has a groove 1.7 with the bearing or abutment surface 1.3 and the washer 1.1 has a pin 1.8, which is provided inside the groove 1.7 is.
  • the pin 1.8 is in the circumferential direction U clearance, at least with slight play against the U-shaped investment or stop surface 1.3 at.
  • the washer 1.1 is thus protected against relative movement in the circumferential direction U. Due to the lack of radial clearance to the bolt 1.2, the nut 4 is completely decoupled from a possible relative movement of the manifold flange 3 parallel to the housing flange 2.
  • a second groove 1.7 ⁇ or a corresponding pin (not shown) is optionally provided.
  • the receptacle 3.3, 3.3 of the manifold flange 3, 3 ⁇ groove-shaped, so that the manifold flange 3, 3 can perform the relative movement to the housing flange 2 and the bolt 1.2 in the direction Rl.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bolts, Nuts, And Washers (AREA)

Abstract

Baugruppe (1) bestehend aus einem Gehäuseflansch (2) mit mindestens einem, Bolzen (1.2, 1.2)` aus mindestens einem eine Aufnahme (3.3) aufweisenden Bauteil (3, 3)` das über die Aufnahme (3.3) und den Bolzen (1.2, 1.2)` an dem Gehäuseflansch (2) angeordnet ist, aus einer auf dem Bolzen (1.2) angeordneten Unterlegscheibe (1.1) und aus einer auf den Bolzen (1.2) aufgeschraubten Mutter (4), wobei die Unterlegscheibe (1.1) eine zentrale Ausnehmung (1.4) aufweist, kraftschlüssig mit der Mutter (4) in Wirkkontakt steht und in radialer Richtung nahezu spielfrei gegen den Bolzen (1.2) anliegt, wobei ein Sicherungsmittel (1.3) an der Unterlegscheibe (1.1) vorgesehen ist, welches zwecks Sicherung gegen Verdrehung formschlüssig gegen einen Bolzen (1.2) ` und/oder ein Bauteil (3, 3)` anlegbar ist und dass die Aufnahme (3.3) derart ausgebildet ist, dass das Bauteil (3, 3)` eine Relativbewegung zum Bolzen (1.2, 1.2)` in eine Richtung R1 ausführen kann, und das Sicherungsmittel (1.3) eine Relativbewegung zu dem Bauteil (3, 3)` in eine Richtung R2 ausführen kann, wobei die Richtung R2 der Richtung R1 entspricht.

Description

Baugruppe mit Sicherungsmittel
Die Erfindung bezieht sich auf eine Baugruppe bestehend aus einem Gehäuseflansch mit mindestens einem an dem Gehäuseflansch angeordneten Bolzen, aus mindestens einem eine Aufnahme aufweisenden Bauteil, das über die Aufnahme und den Bolzen an dem Gehäuseflansch angeordnet ist, aus einer auf dem Bolzen angeordneten Unterlegscheibe und aus einer auf den Bolzen aufgeschraubten Mutter, mittels der die Unterlegscheibe und das Bauteil gegen den Gehäuseflansch vorspannbar sind, wobei die Unterlegscheibe eine einen Innendurchmesser Di und eine Mittelachse M aufweisende zentrale Ausnehmung aufweist. Der Bolzen ist meist als Stehbolzen ausgebildet, der im Gehäuseflansch sitzt.
Es ist bereits ein Befestigungselement aus der EP 0 062 271 AI bekannt. Das Befestigungselement weist eine an einer Werkstückoberfläche zur Anlage kommende, rechtwinklig zur Mittelachse M verlaufende Oberfläche auf, auf der ein kreisbogenförmig verlaufender, koaxial zur Mittelachse M verlaufender Wulst vorgesehen ist. Der Wulst wird beim Anpressen des als Unterlegscheibe ausgebildeten Befestigungselements in die Werkstückoberfläche gepresst, so dass eine Relativbewegung zwischen der Unterlegscheibe und dem Werkstück in radialer Richtung und in Umfangsrichtung verhindert wird.
In der DE 1 904 818 U wird eine Ausbildung eines Schraubenkopfes bzw. einer Mutter und einer entsprechenden Sicherungsscheibe beschrieben. Der Schraubenkopf bzw. die Mutter weisen eine Rillung in Umfangsrichtung auf, so dass ein Fließen des Materials der Sicherungsscheibe nach innen zum Bolzen begünstigt wird. Ferner wird beschrieben, die Sicherungsscheibe im Randbereich des Loches teilkegelmantelför-
CO FIRMÄTIO COPY mig auszubilden, so dass diese beim Anziehen nach innen zum Bolzen fließt. Im Ergebnis soll mittelbar über die Sicherungsscheibe eine ergänzende formschlüssige Verbindung (Rillung) zwischen der Mutter und dem Bolzen bzw. dem Bauteil in Umfangsrichtung erreicht werden.
In der DE 370 808 A wird eine klassische Sicherungsscheibe mit einem Bördelrand beschrieben, wobei der Bördelrand gegen die Mutter und gegen das Bauteil angelegt wird. Somit wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Mutter und dem Bauteil in Umfangsrichtung gewährleitstet .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherung als Teil einer Schraubenverbindung einer Baugruppe einfacher auszubilden.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Unterlegscheibe kraftschlüssig mit der Mutter in Wirkkontakt steht und ein Sicherungsmittel vorgesehen ist, über das die Unterlegscheibe gegen Verdrehung in eine Umfangs- richtung U gesichert ist, und das Sicherungsmittel zwecks Sicherung gegen Verdrehung formschlüssig gegen einen Bolzen und/oder ein Bauteil anlegbar ist und dass die Aufnahme derart ausgebildet ist, dass das Bauteil aufgrund einer physikalischen Belastung eine Relativbewegung zum Bolzen in eine Richtung Rl ausführen kann, und das Sicherungsmittel eine Relativbewegung zu dem Bauteil in eine Richtung R2 ausführen kann, wobei die Richtung R2 der Richtung Rl entspricht bzw. gleich der Richtung Rl oder parallel zu der Richtung Rl ist.
Die Ausnehmung sollte derart ausgebildet sein, dass die Unterlegscheibe in radialer Richtung relativ zum Bolzen ein Spiel aufweist. Dieses Spiel zwischen dem Bolzen und der Unterlegscheibe sollte 0,5 mm bis 0,9 mm nicht überschrei- ten, da sonst die Sperrwirkung des Sicherungsmittels in Um- fangsrichtung nachteilig beeinflusst sein kann. Die üblich vorgesehenen Paarungen bzw. Passungen zwischen Bolzen und Unterlegscheibe sind anwendbar. Bei einem Bolzen der Größe M8 beträgt das Spiel in der Regel 0,4 mm, da die Unterlegscheibe ein Loch mit dem Durchmesser 8,4 mm aufweist.
Zwischen der Unterlegscheibe und der Mutter ist kein Form- schluss notwendig. Ein ausschließlich kraftschlüssiger Wirkkontakt zwischen der Unterlegscheibe und der Mutter ist ausreichend. Eine Verdrehung der Unterlegscheibe in die Um- fangsrichtung U wird durch das Sicherungsmittel verhindert. Somit ist die Mutter von einer Relativbewegung des Bauteils entkoppelt. Eine in radialer Richtung zum Bolzen verlaufende Relativbewegung zwischen dem Bauteil und dem Bolzen bzw. zwischen der Unterlegscheibe und der Mutter, z. B. aufgrund thermischer Belastung, kann zwar im Rahmen des Spiels auf die Mutter übertragen werden. Dies führt aber nicht zu einer Bewegung der Unterlegscheibe in Umfangsrichtung . Trotz des radialen Spiels wird die Sperrwirkung des Sicherungsmittels in Umfangsrichtung nicht beeinflusst. Ein Lösen der Mutter wird also verhindert. Die Mutter kann somit mit kleinerem Drehmoment angezogen werden, so dass ein Schiebeverhalten des Bauteils auf dem Gehäuseflansch begünstigt wird. Die Unterlegscheibe ist auf ihrer der Mutter zugewandten Seite flach. Über diese Seite steht nichts hervor, das einen Formschluss mit der Mutter begründen könnte. Dadurch, dass das Sicherungsmittel eine Relativbewegung zu dem Bauteil in eine Richtung R2=R1 ausführen kann, wird das Schiebeverhalten des Bauteils begünstigt und die Wirkungsweise sowie der Bestand des Sicherungsmittels gewährleistet. Denn diese Relativbewegung wird nicht auf die Mutter übertragen. Ergänzend kann ein Formschluss zwischen der Unterlegscheibe und der Mutter vorgesehen werden, so dass ein Wirkkontakt zwischen der Unterlegscheibe und der Mutter geschaffen wird, der kraft- und formschlüssig ist.
Der Durchmesser Di der Ausnehmung kann etwas größer sein als der Außendurchmesser Da des Bolzens. Dabei kann die Unterlegscheibe in radialer Richtung mit etwas Spiel gegen den Bolzen zur Anlage bringbar sein. Mithin sind hier die verschiedenen bekannten Passungen anwendbar. Eine spielfreie Anlage ist auch möglich und führt zu einer vollständigen Entkopplung der Mutter von den Relativbewegungen des Bauteils. Diese Variante ist jedoch bei der Montage und Demontage mit mehr Aufwand verbunden.
Die hier maßgebliche Relativbewegung zwischen dem Krümmerflansch und dem Gehäuseflansch beträgt bis zu 5 mm und ist auf das zyklische Aufwärmen bzw. Abkühlen des Krümmerflansches bzw. des Krümmers zurückzuführen. Gegenüber diesen Relativbewegungen sind andere Relativbewegungen aufgrund von Vibrationen zu vernachlässigen. Sie betragen allenfalls 5 % bis 10 % der thermischen Relativbewegung.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn das Sicherungsmittel als Anlagefläche ausgebildet ist, die an der Unterlegscheibe angeformt ist. Zwecks Sicherung gegen Verdrehen kommt es darauf an, dass ein auf der Anlagefläche bildbarer Normalenvektor N eine Richtungskomponente in Umfangsrich- tung U oder in Richtung tangential zur Mittelachse M aufweist. Die Anlagefläche gewährleistet die Bildung eines Formschlusses zwischen der Unterlegscheibe und einem zu befestigenden Bauteil, so dass eine Relativbewegung zwischen der Unterlegscheibe und dem zu befestigenden Bauteil in Um- fangsrichtung U verhindert wird.
In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn die Anlagefläche als Stirnseite der Unterlegscheibe oder als Nase der Unterlegscheibe ausgebildet ist. Eine solche Anlagefläche lässt sich einfach gestalten. Die Anlagefläche kann durch Abflachen, Abscheren, Angießen, Abkanten oder Prägen der Unterlegscheibe gebildet sein. Die Anlagefläche kann in axialer Richtung zur Mittelachse M über die gegen das Bauteil bzw. gegen die Mutter anzulegende Ober- bzw. Unterseite der Unterlegscheibe hervorstehen. Die Anlagefläche kann somit über ein angeformtes Zusatzteil zur Unterlegscheibe in Form einer Nase oder eines Zapfens oder in Form einer Aus- bzw. Einprägung der kreisringförmigen Scheibe erfolgen.
Hierzu ist es von Vorteil, wenn zumindest ein Bauteil eine mit der Anlagefläche der Unterlegscheibe korrespondierende Anschlagfläche aufweist, wobei die Anlagefläche und die korrespondierende Anschlagfläche in die Richtung R2 relativ zueinander verschiebbar sind. Aufgrund des in Umfangsrich- tung U wirkenden Formschlusses zwischen der Unterlegscheibe und dem Bauteil wird ein Verdrehen der Unterlegscheibe relativ zum Bauteil auf einfache Weise verhindert. Damit wird eine möglicherweise bestehende Relativbewegung des Bauteils zum Stehbolzen in Umfangsrichtung U ebenfalls nicht auf die Unterlegscheibe übertragen, so dass eine solche Relativbewegung auch nicht zwischen der Mutter und dem Bolzen erfolgen kann. Das Lösen der Mutter wird somit verhindert.
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, wenn im Bauteil eine Nut vorgesehen ist, die die Anschlagfläche aufweist. Die vorgesehene Nut gewährleistet zum einen den erfindungsgemäßen Formschluss zwischen der Unterlegscheibe und dem Bauteil in Umfangsrichtung U. Zum anderen wird durch die flache Anschlagfläche auch die Änderung der relativen Lage zwischen dem Bauteil und der Unterlegscheibe bzw. dem Stehbolzen gewährleistet. Alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn der Bolzen eine mit der Anlagefläche der Unterlegscheibe korrespondierende Anschlagfläche aufweist. Wenn sichergestellt werden kann, dass sich der Bolzen im Gehäuseflansch nicht dreht bzw. löst, kann das Sicherungsmittel gegen eine Verdrehung der Unterlegscheibe auch durch den Bolzen gebildet werden. Der Bolzen weist hierzu eine Ausnehmung wie eine Nut auf, die die Anschlagfläche bildet und in der die Unterlegscheibe mit einer entsprechenden Anlagefläche zur Anlage in Um- fangsrichtung U kommt. Damit ist die Mutter mit Bezug zu der Ebene der Unterlegscheibe ebenfalls von einer Relativbewegung des Bauteils in Umfangsrichtung entkoppelt.
Als weitere Alternative kann es vorteilhaft sein, wenn ein weiterer Bolzen vorgesehen ist und das Sicherungsmittel gebildet ist aus einer weiteren Unterlegscheibe und einem Verbindungssteg, wobei die weitere Unterlegscheibe auf dem weiteren Bolzen angeordnet ist und der Verbindungssteg die Unterlegscheibe und die weitere Unterlegscheibe koppelt. Der weitere Bolzen, bei dem es sich grundsätzlich um jede Art von Bolzen oder Anschlagmittel handeln kann, verhindert eine Bewegung der Unterlegscheibe in Umfangsrichtung, so dass die Mutter mit Bezug zu der Ebene der Unterlegscheibe von einer Relativbewegung in Umfangsrichtung entkoppelt ist .
Weiterführend kann es von Vorteil sein, wenn das Bauteil und ein weiteres Bauteil mit einer die Relativbewegung zum Bolzen in Richtung Rl gewährleistenden Aufnahme an einem Bolzen gemeinsam befestigt sind. Beide Bauteile weisen eine entsprechend gebildete Aufnahme auf, so dass sie einzeln oder zusammen aufgrund der physikalischen Belastung die Relativbewegung in Richtung Rl ausführen können. Mit einem Bolzen können gleichzeitig beide Bauteile befestigt werden. Die Relativbewegung des jeweiligen Bauteils in Richtung Rl kann dabei in entgegengesetzter Richtung oder in gleicher Richtung erfolgen. Zwei Richtungen sind dann gleich, wenn sie identisch überlagert sind oder parallel zueinander ausgerichtet sind.
Diesbezüglich kann es von Vorteil sein, wenn an dem weiteren Bolzen das weitere Bauteil und/oder ein anderes Bauteil befestigt ist. Jeder der Bolzen kann zum Befestigen von zwei oder auch mehreren Bauteilen dienen. Dem Kern der Erfindung folgend ist es lediglich wichtig, dass die Relativbewegung aller Bauteile in die gleiche Richtung erfolgt bzw. parallel erfolgt.
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass beide Bauteile eine Anschlagfläche aufweisen, wobei die Anlagefläche der einen Unterlegscheibe gegen eine oder beide Anschlagflächen anliegt. Pro Bolzen liegt ein Sicherungselement mit einer Anschlagfläche vor. Da ohnehin nur eine Relativbewegung zwischen der Unterlegscheibe und dem Bauteil zugelassen ist, ist es in erster Linie nicht relevant, an welchem Bauteil das Sicherungselement anliegt.
Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn der Gehäuseflansch ein Teil eines Zylinderkopfes ist und das Bauteil als Krümmerflansch ausgebildet ist. Krümmerflansche bzw. Krümmer unterliegen großen Temperaturschwankungen, die das Schiebeverhalten des Krümmerflansches auf dem Gehäuseflansch begründen. Durch das Entkoppeln der Mutter von einer Bewegung in Umfangsrichtung U bzw. von der Relativbewegung zwischen dem Bauteil und dem Bolzen können die für die Mutter vorzusehenden Anzugsmomente verringert werden. Dies wirkt sich positiv auf das Schiebeverhalten des Krümmers am Zylinderkopf aus und kann so die Lebensdauer des Krümmers entscheidend erhöhen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze des Sicherungsmittels der Baugruppe ohne Mutter;
Figur 2 die Baugruppe mit alternativer Anschlagfläche und
Mutter;
Figur 3 eine Ausbildungsvariante betreffend die Anschlagfläche ;
Figur 4 eine Ausbildungsvariante betreffend das Sicherungsmittel;
Figur 5 eine weitere Ausbildungsvariante betreffend das
Sicherungsmittel ;
Figur 6 das Bauteil mit Aufnahme.
Eine in Figur 1 dargestellte Baugruppe 1 besteht aus einem Gehäuseflansch 2 mit einem Stehbolzen 1.2, wobei auf dem Gehäuseflansch 2 zwei als Krümmerflansche ausgebildete Bauteile 3, 3' angeordnet sind, die über den Stehbolzen 1.2 gemeinsam befestigt werden. Die Krümmerflansche 3, 3λ führen aufgrund thermischer Belastung relativ zum Gehäuseflansch 2 bzw. relativ zum Bolzen 1.2 in Richtung Rl eine Schiebebewegung aus. Zwecks Befestigung ist auf dem Stehbolzen 1.2 eine Unterlegscheibe 1.1 vorgesehen. Der Stehbolzen 1.2 weist eine Mittelachse M und einen Außendurchmesser Da auf. Die Unterlegscheibe 1.1 weist eine konzentrische Ausnehmung 1.4 mit einem Innendurchmesser Di auf. Der Innendurchmesser Di der Ausnehmung 1.4 ist mindestens so groß wie der Außendurchmesser Da des Stehbolzens 1.2, so dass die Unterlegscheibe 1.1 in radialer Richtung zur Mittelachse M nahezu spielfrei gegen den Stehbolzen 1.2 anliegt.
Die Unterlegscheibe 1.1 ist auf ihrer Oberseite flach ausgebildet. Ferner weist die Unterlegscheibe 1.1 eine in axialer Richtung über die Unterseite der Scheibe hervorstehende Anlagefläche 1.3, 1.3' auf, die in einer Nut bzw. Ausnehmung 3.1, 3.1' des Bauteils 3, 3' angeordnet ist. Die jeweilige Nut 3.1, 3.1' weist eine mit der jeweiligen Anlagefläche 1.3, 1.3' korrespondierende Anschlagfläche 3.2, 3.2' auf, die in einer Umfangsrichtung U formschlüssig gegen die jeweilige Anlagefläche 1.3, 1.3' anliegt. Die jeweilige Anlagefläche 1.3, 1.3' ist durch eine in axialer Richtung verlaufende Ausprägung am Rand der Unterlegscheibe 1.1 gebildet. Die Ausnehmung 3.1, 3.1' des Bauteils 3, 3' ist länglich ausgebildet, so dass eine Relativbewegung zwischen der Unterlegscheibe 1.1 und dem jeweiligen Bauteil 3, 3 Λ in Richtung R2 = Rl gewährleistet ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist auf dem Stehbolzen 1.2 eine Mutter 4 aufgeschraubt, die über eine weitere Scheibe 4.1 gegen die Unterlegscheibe 1.1 anliegt. Zwecks Ausbildung der Anlagefläche 1.3 weist die Unterlegscheibe 1.1 eine Nase 1.5 auf, die ausgehend von der flachen Form bzw. Oberseite der Unterlegscheibe 1.1 nach unten abgekantet ist, so dass die Anlagefläche 1.3 gegen die Anschlagfläche 3.2 des Bauteils 3 anliegt. Die Anlagefläche 1.3 bildet zusammen mit der Anschlagfläche 3.2 den in Umfangsrichtung U wirkenden Formschluss zwischen der Unterlegscheibe 1.1 und dem Bauteil 3. In entsprechender Weise ist die Nase 1.5 gegen die korrespondierende Anschlagfläche 3.2' des zweiten Bauteils 3' angelegt. Ein hier dargestellter Normalenvektor N der Anlagefläche 1.3 verläuft mit einem Abstand a zur Mittelachse M, so dass eine Relativbewegung der Unterlegscheibe 1.1 zum Bolzen 1.2 in Umfangsrichtung U verhindert ist. Sowohl die Anschlagfläche 3.2' als auch die Anlagefläche 1.3 sind der Richtung Rl der Relativbewegung zwischen den Krümmerflanschen 3, 3Λ und dem Gehäuseflansch 2 nach ausgerichtet. Somit ist eine Relativbewegung zwischen der Unterlegscheibe 1.1 bzw. der Nase 1.5 und dem jeweiligen Krümmerflansch 3, 3 λ in Richtung R2 = Rl möglich .
Gemäß Ausführungsbeispiel Figur 3 ist die Anlagefläche 1.3 der Unterlegscheibe 1.1 als Abflachung ausgebildet. Der jeweilige Krümmerflansch 3, 3λ weist eine Nut 3.1, 3.1' auf, in der die Unterlegscheibe 1.1 angeordnet ist. Die Anlagefläche 1.3 liegt an der jeweiligen Anschlagfläche 3.2, 3.2' an, so dass eine Relativbewegung der Unterlegscheibe 1.1 zum Bolzen 1.2 in Umfangsrichtung U verhindert ist. Die Anschlagfläche 3.2' und die Anlagefläche 1.3 sind der Richtung Rl der Relativbewegung zwischen den Krümmerflanschen 3, 3 und dem Gehäuseflansch 2 nach ausgerichtet. Somit ist eine Relativbewegung zwischen der Unterlegscheibe 1.1 bzw. der Anlagefläche 1.3 und dem jeweiligen Krümmerflansch 3, 3 ' in Richtung R2 = Rl möglich.
Nach dem Ausführungsbeispiel Figur 4 ist als Sicherungsmittel eine Doppelscheibe gebildet aus der Unterlegscheibe 1.1 und einer weiteren Unterlegscheibe 1.1 λ vorgesehen. Beide Unterlegscheiben 1.1, 1.1Λ sind über einen Verbindungssteg 1.6 gekoppelt, so dass eine Relativbewegung der jeweiligen Unterlegscheibe 1.1, 1.1 zum jeweiligen Bolzen 1.2, 1.2' in Umfangsrichtung U verhindert ist. Der Bolzen 1.2 dient zur Befestigung der Krümmerflansche 3, 3 , während der weitere Bolzen 1.2 zur Befestigung der Krümmerflansche 3 3 dient. Der jeweilige
Krümmerflansch 3, 3 3λ > führt aufgrund thermischer Belastung relativ zum Gehäuseflansch 2 bzw. relativ zum Bolzen 1.2, 1.2 in Richtung Rl eine Schiebebewegung aus. Dies führt auch zu einer Relativbewegung in Richtung Rl zwischen den Krümmerflanschen 3, 3Λ, 3, . Zwecks Festsetzung der Doppelscheibe ist grundsätzlich jede Art von Bolzen, Schraube oder Anschlagmittel alternativ einsetzbar. Dies birgt zwar erhöhten Material- und Montageaufwand, verhindert aber ebenso eine Bewegung der Unterlegscheibe 1.1 in Umfangsrichtung U, so dass die Mutter mit Bezug zu der Ebene der Unterlegscheibe 1.1 von einer Relativbewegung in Um- fangsrichtung entkoppelt ist.
Nach dem Ausführungsbeispiel Figur 5 steht das Sicherungsmittel 1.3 mit dem Bolzen 1.2 in Wirkverbindung. Der Bolzen 1.2 weist hierzu eine Nut 1.7 mit der Anlage- bzw. Anschlagfläche 1.3 auf und die Unterlegscheibe 1.1 weist einen Zapfen 1.8 auf, der innerhalb der Nut 1.7 vorgesehen ist. Der Zapfen 1.8 liegt in Umfangsrichtung U spielfrei, zumindest mit geringfügigem Spiel gegen die U-förmige Anlage- bzw. Anschlagfläche 1.3 an. Die Unterlegscheibe 1.1 ist somit gegen eine Relativbewegung in Umfangsrichtung U geschützt. Aufgrund des fehlenden radialen Spiels zum Bolzen 1.2 ist die Mutter 4 von einer möglichen Relativbewegung des Krümmerflansches 3 parallel zum Gehäuseflansch 2 vollständig entkoppelt. Eine zweite Nut 1.7 Λ bzw. ein entsprechender Zapfen (nicht dargestellt) ist fakultativ vorgesehen .
Nach dem Ausführungsbeispiel Figur 6 ist die Aufnahme 3.3, 3.3 des Krümmerflansches 3, 3Λ nutförmig ausgebildet, so dass der Krümmerflansch 3, 3 die Relativbewegung zum Gehäuseflansch 2 bzw. zum Bolzen 1.2 in Richtung Rl ausführen kann.
Bezugszeichenliste
1 Baugruppe
1.1 Unterlegscheibe
1.1Λ Unterlegscheibe
1.2 Bolzen, Stehbolzen
1.3 Sicherungsmittel, Anlagefläche
1.3' Sicherungsmittel, Anlagefläche
1.4 Ausnehmung
1.5 Nase
1.6 Verbindungssteg
1.7 Nut
1.7' Nut
1.8 Zapfen
2 Gehäuseflansch
3 Bauteil, Krümmerflansch
3' Bauteil, Krümmerflansch
3.1 Nut
3.1' Nut
3.2 Anschlagfläche
3.2' Anschlagfläche
3.3 Aufnahme, Loch
4 Mutter
4.1 Scheibe a Abstand
Da Außendurchmesser
Di Innendurchmesser
M Mittelachse
N Normalenvektor
Rl Richtung Relativbewegung zwischen 3 & 2, 3'
R2 Richtung Relativbewegung zwischen 3, 3 & 1.3, 1.1
U Umfangsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Baugruppe (1) bestehend aus einem Gehäuseflansch (2) mit mindestens einem an dem Gehäuseflansch (2) angeordneten Bolzen (1.2, 1.2 ), aus mindestens einem eine Aufnahme (3.3) aufweisenden Bauteil (3, 3Λ) , das über die Auf¬ nahme (3.3) und den Bolzen (1.2, 1.2 ) an dem
Gehäuseflansch (2) angeordnet ist, aus einer auf dem Bolzen (1.2) angeordneten Unterlegscheibe (1.1) und aus einer auf den Bolzen (1.2) aufgeschraubten Mutter (4), mittels der die Unterlegscheibe (1.1) und das Bau¬ teil (3) gegen den Gehäuseflansch (2) vorspannbar sind, wobei die Unterlegscheibe (1.1) eine einen Innendurchmesser Di und eine Mittelachse M aufweisende zentrale Ausnehmung (1.4) aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Unterlegscheibe (1.1) kraftschlüssig mit der Mutter (4) in Wirkkontakt steht und ein Sicherungsmittel (1.3) an der Unterlegscheibe (1.1) vorgesehen ist, über das die Unterlegscheibe (1.1) gegen Verdrehung in eine Umfangsrichtung U gesichert ist, und das Sicherungsmittel (1.3) zwecks Sicherung gegen Verdrehung formschlüssig gegen den Bolzen (1.2 ) und/oder das Bauteil (3, 3 anlegbar ist und dass die Aufnahme (3.3) derart ausgebildet ist, dass das Bauteil (3, 3 Λ) eine Relativbewegung zum Bolzen (1.2, 1.2 ) in eine Richtung Rl ausführen kann, und das Sicherungsmittel (1.3) eine Relativbewegung zu dem Bauteil (3, 3Λ) in eine Richtung R2 ausführen kann, wobei die Richtung R2 der Richtung Rl entspricht . Baugruppe (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Sicherungsmittel (1.3) als Anlagefläche (1.3) ausgebildet ist, die an der Unterlegscheibe (1.1) angeformt ist.
Baugruppe (1) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Anlagefläche (1.3) als Stirnseite der Unterlegscheibe (1.1) oder als Nase (1.5) der Unterlegschei be (1.1) ausgebildet ist.
Baugruppe (1) nach Anspruch 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass zumindest ein Bauteil (3, 3Λ) eine mit der Anlage fläche (1.3) der Unterlegscheibe (1.1) korrespondieren de Anschlagfläche (3.2) aufweist, wobei die Anlagefläche (1.3) und die korrespondierende Anschlagfläche (3.2) in die Richtung R2 relativ zueinander verschiebbar sind.
Baugruppe (1) nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass im Bauteil (3) eine Nut (3.1) vorgesehen ist, die die Anschlagfläche (3.2) aufweist.
Baugruppe (1) nach Anspruch 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z'e i c h n e t ,
dass der Bolzen (1.2, 1.2Λ) eine mit der Anlagefläche (1.3) der Unterlegscheibe (1.1) korrespondierende Anschlagfläche (3.2) aufweist.
7. Baugruppe (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass ein weiterer Bolzen (1.2 ) vorgesehen ist und das Sicherungsmittel (1.3) gebildet ist aus einer weiteren Unterlegscheibe (1.1 ) und einem Verbindungssteg (1.6), wobei die weitere Unterlegscheibe (1.Γ) auf dem weiteren Bolzen (1.2Λ) angeordnet ist und der Verbindungssteg (1.6) die Unterlegscheibe (Ι.Ι') und die weitere Unterlegscheibe (1.Γ) koppelt.
8. Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Bauteil (3) und ein weiteres Bauteil (3Λ) mit einer die Relativbewegung in Richtung Rl gewährleistenden Aufnahme (3.3λ) an einem Bolzen (1.2) gemeinsam befestigt sind.
9. Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass an dem weiteren Bolzen (1.2Λ) das weitere Bauteil (3λ) und/oder ein anderes Bauteil (3 ) befestigt ist .
10. Baugruppe (1) nach Anspruch 1 bis 5 oder 7 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass beide Bauteile (3, 3 ) eine Anschlagfläche (3.2, 3.2λ) aufweisen, wobei die Anlagefläche (1.3) der einen Unterlegscheibe (1.1) gegen eine oder beide Anschlagflächen (3.2, 3.2 ) anliegt. Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Gehäuseflansch (2) ein Teil eines Zylinderkop fes ist und das Bauteil (3, 3λ) als Krümmerflansch (3, 3Λ) ausgebildet ist.
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