DE102008021156B4

DE102008021156B4 - Befestigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102008021156B4
Application number: DE102008021156.7A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Magnussen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2028-04-29
Also published as: DE102008021156A1

Abstract

Befestigungseinrichtung zur Verbindung mehrerer Bauteile mit einem Befestigungselement (3) und einem Halteelement (4), die miteinander in Eingriff gelangen, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (3) zumindest mit einem der zu verbindenden Bauteile fest verbunden ist, und dass die Länge des Befestigungselementes (3) auf eine definierte Materialstärke der zu verbindenden Bauteile (1, 7) abgestimmt ist, und die Befestigungseinrichtung dazu eingerichtet ist, dass: – wenn die definierte Materialstärke erreicht wird, das Befestigungselement (3) mit einem vorbestimmten Abschnitt des Halteelementes (4) in Eingriff gelangt, und – wenn die definierte Materialstärke an der Verbindungsstelle nicht erreicht wird, das Befestigungselement (3) über den vorbestimmten Abschnitt hinaus in Eingriff mit dem Halteelement (4) gelangt, und ein Montagewerkzeug (9) von einer Werkzeugangriff (8) des Halteelementes (4) mit Hilfe des Befestigungselementes (3) abgedrängt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung zur Verbindung mehrerer Bauteile mit einem Befestigungselement und einem Halteelement, die miteinander in Eingriff gelangen.
Bei einer solchen Befestigungseinrichtung kann sich beispielsweise die Fügestelle an einer nicht einsehbaren Position befinden. Derartige Fügestellen finden sich häufig im Bereich der Automobilfertigung, zum Beispiel bei der Verbindung einer Antriebsmaschine mit einem Getriebe. Hierbei wird zum einen ein Gehäuse des Getriebes mit einem Gehäuse der Antriebsmaschine verbunden und zum anderen muss eine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen einer Abtriebswelle der Antriebsmaschine und einer Eingangswelle des Getriebes hergestellt werden.
Bei automatischen Getrieben erfolgt diese Verbindung vorzugsweise über eine Mitnehmerscheibe. Diese ist drehfest auf der Abtriebswelle der Antriebsmaschine montiert und kann mit einem Drehmomentwandler verschraubt sein, der auf der Eingangswelle des Getriebes montiert ist. Die Verschraubung kann entweder durch eine Öffnung in dem Getriebe in Richtung auf die Antriebsmaschine oder aus Richtung der Antriebsmaschine durch eine Öffnung im Zylinderkurbelgehäuse erfolgen.
Aus dem Stand der Technik sind zwei prinzipielle Ausführungsformen dieser Verschraubung bekannt. Bei einer ersten Ausführungsform werden an dem Drehmomentwandler Stehbolzen angebracht. Diese werden während des Fügevorganges durch Bohrungen in dem Mitnehmerblech gesteckt und dann von der dem Getriebe abgewandte Seite mit entsprechenden Muttern verschraubt. Bei einer z. B. aus der DE 101 21 917 A1 bekannten zweiten Ausführungsform wird der Drehmomentwandler des Getriebes mit geeigneten Innengewinden versehen. Die Montage erfolgt mit Schrauben, die durch das Mitnehmerblech gesteckt und in die Innengewinde in dem Drehmomentwandler eingeschraubt werden. Aufgrund des im Allgemeinen begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraumes ist kein ausreichender Platz vorhanden, um die Verbindung so zu gestalten, dass eine sichere und zuverlässige Montage unter üblichen Produktionsbedingungen gewährleistet werden kann.
Aus der DE 101 48 473 A1 ist eine Schraubverbindung mit einer selbstsichernden Mutter mit einem innenliegenden Werkzeugangriff bekannt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Befestigung zu schaffen, die eine sichere und zuverlässige Montage mehrerer Bauteile auch bei ungünstiger bauraumtechnischer Umgebung, insbesondere bei einer vom Anwender nicht einsehbaren Fügestelle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und eine Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst.
Bei einer Befestigungseinrichtung der Eingangs beschriebenen Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Befestigungselement mit einem vorbestimmten Abschnitt des Halteelementes in Eingriff gelangt und, wenn das Befestigungselement über diesen vorbestimmten Abschnitt hinaus in Eingriff gelangt, ein Werkzeug von einer Werkzeugaufnahme des Halteelementes mit Hilfe des Befestigungselementes abdrängbar ist.
Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die Länge des zum Eingriff vorbestimmen Abschnittes des Halteelementes so auf die Länge des Befestigungselementes abgestimmt ist, dass das Herstellen einer festen Verbindung nur erfolgt, wenn alle miteinander zu verbindenden Bauteile in der richtigen Position zueinander angeordnet sind. Kommt es zum Beispiel bei der Montage von Antriebsmaschine und Getriebe zur Verdrehung einer der beiden Komponenten in Relation zueinander, wird die zur ordnungsgemäßen Funktion der Befestigungseinrichtung erforderliche Materialstärke an der Verbindungsstelle nicht erreicht, da das Befestigungselement nicht alle miteinander zu verbindenden Bauteile durchdringt. Als Folge davon könnte das Halteelement zu weit auf das Befestigungselement aufgebracht werden. Da die Länge des Befestigungselementes erfindungsgemäß aber auf eine konstruktiv definierte Materialstärke der zu verbindenden Bauteile abgestimmt ist, führt die nun vorhandene Überlänge des Befestigungselementes dazu, dass durch das Ende des Befestigungselementes das Werkzeug aus dem am Halteelement befindlichen Werkzeugangriff herausgedrückt wird und nicht mehr in das Halteelement eingreift. Dadurch kann mittels des Werkzeuges kein weiteres Moment auf die Elemente der Verbindung aufgebracht werden.
Bei der Gestaltung der einzelnen Komponenten der Befestigungseinrichtung insbesondere des Befestigungs- oder des Halteelementes ist es vorteilhaft, auch die Randbedingungen des Montageprozesses zu berücksichtigen. Hierzu ist bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass sich das Befestigungselement zum Ende hin verjüngt, beispielsweise mit einer Fügespitze versehen ist. Dadurch wird das Finden von Montageöffnungen zum Durchführen des Befestigungselementes in den miteinander zu verbindenden Bauteilen erleichtert.
Damit eine Befestigungseinrichtung bei einer Verbindung der vorher beschriebenen Art in der Lage ist, die erforderlichen Kräfte aufzubringen, wird die Verbindung zwischen Befestigungselement und Halteelement vorzugsweise als Schraubverbindung gestaltet. Das Befestigungselement ist bei dieser Ausführungsform bevorzugt mit einem Außengewinde und das Halteelement mit einem komplementären Innengewinde versehen. Neben einer Verbindung mittels Gewinde sind alternativ auch Verbindungen über beispielsweise Schnapp-, Knebel- oder Bajonettverschlüsse denkbar.
Bei der Ausgestaltung der Werkzeugaufnahme zur Übertragung einer Drehbewegung auf das Halteelement ist sowohl eine Ausführung als Innen- oder Außenangriff sowie eine Kombination aus beidem denkbar. Bevorzugt ist eine Ausführung als Innenangriff, da diese Ausführung geringere Anforderungen an den zur Verfügung stehenden Bauraum stellt als ein Außenangriff. Die Auswahl der für den spezifischen Anwendungsfall optimalen Ausführungsform sollte unter Berücksichtigung der Prozess- und Bauraumparameter getroffen werden.
Für die geometrische Gestaltung der Werkzeugaufnahme kommen alle bekannten Ausführungsformen wie beispielsweise Sechskant-, Vielzahn- sowie Sechsrundausführung in Betracht. Berücksichtigung bei der Wahl der geeigneten Form finden Parameter wie beispielsweise Herstellbarkeit der Form, Platzbedarf am Bauteil, Kraftübertragungsvermögen und Kosten. Vorzugsweise kommt ein Werkzeugangriff in Form einer Innenvielzahnausführung zum Einsatz.
Bei der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das Befestigungselement zumindest mit einem der an der Verbindung beteiligten Bauteile fest verbunden ist. Diese Verbindung erfolgt vorzugsweise durch Formschluss, wie er beispielsweise durch einen Nietprozess erfolgen kann. Neben einer Nietverbindung sind alternativ auch andere formschlüssige Verbindungen denkbar, beispielsweise durch Formgeometrien wie Sterne u.a.
Ebenfalls denkbar ist die Verbindung des Befestigungselementes mit einem anderen Bauteil über eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Klemm- oder Pressverbindung. Diese vorstehenden Verbindungsformen kommen bevorzugt dann zum Einsatz, wenn das Befestigungselement und das mit ihm verbundenen Bauteil aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Bestehen das Befestigungselement und das Bauteil, an dem es befestigt sein soll, aus gleichem Material oder aus sehr ähnlichen Materialien, ist auch eine stoffschlüssige Verbindung beispielsweise eine Schweißverbindung möglich. Ferner kann das Befestigungselement an einem der zu montierenden Bauteile direkt angeformt und/oder einstückig mit diesem ausgebildet sein.
Die beschriebene Befestigungseinrichtung eignet sich nicht nur zur Verbindungen eines Mitnehmerbleches und eines Drehmomentwandlers in der Automobilfertigung, sondern kann in allen weiteren Bereichen zum Einsatz kommen, bei denen Verbindungen unter schwierigen Randbedingungen prozesssicher durchgeführt werden müssen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, in denen:
1: eine schematische Skizze einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung zeigt, in die ein Montagewerkzeug eingreift;
2: eine vergrößerte Ansicht des Befestigungselementes aus 1 zeigt;
3: eine vergrößerte Ansicht des Halteelementes aus 1 zeigt; und
4: die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung im Falle des Fehlens einer der zu verbindenden Komponenten zeigt.
Die 1 zeigt einen Abschnitt eines Mitnehmerbleches 1 und eines Drehmomentwandlers 2, die durch ein Befestigungselement 3 und ein Halteelement 4 verbunden sind. Das Befestigungselement 3 ist hierbei durch eine am äußeren Rand des Mitnehmerblechs 1 angebrachte Bohrung 5 und weiter durch eine Bohrung 6 in dem Befestigungsflansch 7 des Drehmomentwandlers 2 hindurch gesteckt. Auf das aus dem Befestigungsflansch 7 herausragende Ende des Befestigungselementes 3 ist das Halteelement 4 derart aufgeschraubt, dass ein Werkzeugangriff 8 in Kontakt mit einem Montagewerkzeug 9 steht, das in 1 nur schematisch angedeutet ist.
In der 2 werden Einzelheiten des Befestigungselementes 3 vergrößert gezeigt. So ist das Befestigungselement 3 an einem Ende mit einer konisch verjüngten Fügespitze 10 versehen. Ein sich an die Fügespitze 10 anschließender zylindrischer Mittelteil 11 des Befestigungselementes 3 trägt ein Außengewinde 12. Das der Fügespitze 10 gegenüber liegende Ende des Befestigungselementes 3 weist in dieser Ausführungsform einen Anschlagbund 13 auf. Der Anschlagbund 13, dessen Außendurchmesser größer als der des zylindrischen Mittelteils 11 des Befestigungselementes 3 ist, dient beim Durchstecken des Befestigungselementes 3 durch das Mitnehmerblech 1 als Anschlag beim Positionierung und Ausrichten der Komponenten zueinander. Zwischen dem Anschlagbund 13 und dem zylindrischen Mittelteil 11 befindet sich ein Passabschnitt 14. Mit diesem Passabschnitt 14 kann das Befestigungselement 3 durch einen Nietvorgang formschlüssig mit dem Mitnehmerblech 1 verbunden werden.
3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des Halteelementes 4 aus 1. Das Halteelement 4 weist eine zentrische Bohrung 15 auf, die mit einem Innengewinde 16 versehen ist. Das Innengewinde 16 ist komplementär zum Außengewinde 12 des Befestigungselementes 3. An einem Ende des Halteelementes 4 befindet sich ein Werkzeugangriff 8, dessen Innenwandung zum Eingriff mit einem Vielzahnwerkzeug ausgebildet ist. Das andere Ende des Haltelementes 4 ist mit einem im Wesentlichen flanschartigen Bund 17 versehen, dessen Außendurchmesser über den des übrigen Halteelementes 4 hinausgeht, um eine größere Auflagefläche 18 an der dem Werkzeugangriff 8 gegenüberliegenden Außenseite des Halteelementes 4 zu schaffen.
Die 4 zeigt die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung in der Situation, in der das Montagewerkzeug 9 von der Fügespitze 10 des Befestigungselementes 3 aus der Werkzeugangriff 8 des Halteelementes 4 herausgedrängt wird. Im Gegensatz zur Darstellung in 1 fehlt in der 4 der Befestigungsflansch 7 des Drehmomentwandlers 2. Deshalb kann das Halteelement 4 weiter auf das Außengewinde 12 des sich am Mitnehmerblech 1 befindenden Befestigungselementes 3 aufgeschraubt werden. Die Fügespitze 10 kann deshalb in den Bereich des Werkzeugangriffes 8 vordringen, was zu der beschriebene Abdrängung des Montagewerkzeuges 9 von dem Halteelement 4 führt.
Bei den Werkzeugen, die für dieses Fertigungsschritt zum Einsatz kommen handelt es sich im Allgemeinen um Drehmomentschrauber. Diese Werkzeuge vergleichen einen Drehmoment-Sollwert mit dem Drehmoment-Istwert und beenden beim Erreichen des vorgegebenen Drehmoment-Sollwertes den Verschraubungsprozess automatisch. Fehlt diese Abschaltbedingung für den Fall, dass die Verbindung nicht korrekt hergestellt wurde, schaltet der Schrauber beispielsweise mit einer Fehlermeldung ab oder er dreht leer durch. So ist eine sofortige Kontrolle dieses Prozess-Schrittes in der Fertigung durch eine Fehlermeldung des Schrauberwerkzeuges oder durch das Leerdrehen möglich.

Claims

Befestigungseinrichtung zur Verbindung mehrerer Bauteile mit einem Befestigungselement (3) und einem Halteelement (4), die miteinander in Eingriff gelangen, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (3) zumindest mit einem der zu verbindenden Bauteile fest verbunden ist, und dass die Länge des Befestigungselementes (3) auf eine definierte Materialstärke der zu verbindenden Bauteile (1, 7) abgestimmt ist, und die Befestigungseinrichtung dazu eingerichtet ist, dass: – wenn die definierte Materialstärke erreicht wird, das Befestigungselement (3) mit einem vorbestimmten Abschnitt des Halteelementes (4) in Eingriff gelangt, und – wenn die definierte Materialstärke an der Verbindungsstelle nicht erreicht wird, das Befestigungselement (3) über den vorbestimmten Abschnitt hinaus in Eingriff mit dem Halteelement (4) gelangt, und ein Montagewerkzeug (9) von einer Werkzeugangriff (8) des Halteelementes (4) mit Hilfe des Befestigungselementes (3) abgedrängt wird.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Befestigungselementes (3) zum Ende hin verjüngt.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (3) zumindest teilweise mit einem Außengewinde (12) und das Halteelement (4), zumindest teilweise, mit einem komplementären Innengewinde (16) versehen ist.
Befestigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugangriff (8) am Halteelement (4) als Innen- und/oder als Außenangriff zur Übertragung einer Drehbewegung ausgeführt ist.
Befestigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (3) kraft- und/oder formschlüssig zumindest an einem der zu verbindenden Bauteile befestigt ist.
Befestigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (3) stoffschlüssig zumindest an einem der zu verbindenden Bauteile befestigt ist.
Antriebseinheit für ein Kraftfahrtzeug, die zumindest eine Antriebsmaschine und ein Getriebe aufweist, bei denen eine Abtriebswelle der Antriebsmaschine und eine Eingangswelle des Getriebes durch eine Mitnehmerscheibe (1) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Mitnehmerscheibe (1) mit dem Getriebe durch eine Befestigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche erfolgt.