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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungssystem für ein Bauteil,
beispielsweise einen Messwertgeber, das eine Rückhaltekraft in drei orthogonalen
Richtungen auf das Bauteil bietet, während es das Bauteil in seiner
Halterung zentriert und das Schwingungsniveau dämpft.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei
vielen Maschinen und anderen Vorrichtungen wird eine Reihe kleinerer
Bauteile verwendet, um Aufgaben zu erfüllen, die für den Betrieb der gesamten
Vorrichtung entscheidend sind. Diese Bauteile sind typischerweise
auf ein Gehäuse
der Vorrichtung oder auf die Vorrichtung selbst montiert. Konstrukteure
von Ausrüstung
aller Art sind mit ähnlichen Einschränkungen
hinsichtlich der Gestaltung und Anordnung von Bauteilen konfrontiert.
Zu diesen Einschränkungen
gehören
Größe, Gewicht,
Fluchtung, Schwingungen, Zusammenbau, Zugang und Wartbarkeit.
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Zu
den vorhandenen Halterungsanordnungen gehören Schrauben und Heißverprägung, um die
Bauteile an Ort und Stelle zu befestigen, Gummihalterungen, um Schwingungen
zu reduzieren, und zusätzliche
Teile, um für
die ordnungsgemäße Fluchtung
und Zentrierung der Bauteile in Bezug auf die gesamte Vorrichtung
zu sorgen.
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Bekannte
Halterungsanordnungen haben sich in mehrerlei Hinsicht als unzureichend
erwiesen. Außen
angeordnete Halterungsteile verbrauchen wertvollen Platz und erhöhen das
Gewicht der Bauteile. Halterungen können vorzeitig verschleißen und zu
einem Ausfall der Vorrichtung führen.
Unbewegliche Halterungsanordnungen erschweren den Zugang zu und
den Ausbau von Bauteilen, wobei es in manchen Fällen unmöglich wird, die Teile zu warten. Schließlich erhöhen außen angeordnete
zusätzliche Halterungsteile
die Zeit für
den Zusammenbau und die Demontage, was zu höheren Kosten für die Ausrüstung führt.
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Es
wird ein Bauteilmontagesystem benötigt, welches das erforderliche
Zurückhalten,
Zentrieren und Schwingungsdämpfen
des Bauteils bietet, aber dennoch leicht ist und einfach eingesetzt
und gelöst werden
kann.
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Die
Patentschrift
EP-A-0415489 offenbart ein
System gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung wird in den Ansprüchen
1 und 10 definiert. Die beanspruchte Erfindung stellt ein Verbindungssystem
aus einem Stück
bereit, welches das Bauteil in drei orthogonalen Richtungen zurückhält, das
Bauteil an seiner Montagestelle zentriert und vorzugsweise Schwingungen
absorbiert. Das erfindungsgemäße Verbindungssystem
stellt weiterhin vorzugsweise einen hörbaren oder sichtbaren Hinweis
bereit, wenn das Bauteil verbunden ist. Weiterhin hat das Verbindungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise ein geringes Gewicht und ist einfach zu lösen, so
dass ein schneller Ausbau des Bauteils zwecks Austausch oder Reparatur
möglich
ist.
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Die
beanspruchte Erfindung stellt ein System für das Verbinden eines inneren
Elements mit einem äußeren Element
bereit, wobei das innere und das äußere Element im Wesentlichen
entlang einer in einer Ebene liegenden Achse relativ verschiebbar
sind. Das System umfasst ein Paar erste Fortsätze, die sich jeweils parallel
zu der Ebene erstrecken und jeweils ein erstes Ende in einem Abstand
zu einem zweiten Ende aufweisen, wobei jedes erste Ende entweder
an einem ersten der inneren bzw. äußeren Elemente befestigt ist
und jedes zweite Ende federnd in Bezug auf das erste Element beweglich
ist, wobei jedes zweite Ende einen ersten Hohlraumbestandteil und
einen ersten Fortsatzbestandteil umfasst; und ein Paar Nuten in
einem zweiten der inneren bzw. äußeren Elemente,
wobei sich jede Nut parallel zur Achse erstreckt und einen entsprechenden
Fortsatz des Paares erster Fortsätze
aufnimmt, und wobei jede Nut einen zweiten Hohlraumbestandteil bzw. Fortsatzbestandteil
umfasst, wobei der zweite Bestandteil in mitwirkender Weise in den
ersten Bestandteil greift, so dass das erste Element in Bezug auf
das zweite Element um die Achse herumzentriert wird und das erste
Element in Bezug auf das zweite Element entlang der Achse zurückgehalten
wird. Die beanspruchte Erfindung stellt außerdem ein System für die Verbindung
eines inneren Elements mit einem äußeren Element bereit, wobei
das innere und das äußere Element
im Wesentlichen entlang einer in einer Ebene liegenden Achse relativ
verschiebbar sind. Das System umfasst ein Paar erste Fortsätze, die sich
jeweils parallel zu der Ebene erstrecken und jeweils ein erstes
Ende in einem Abstand zu einem zweiten Ende aufweisen, wobei jedes
erste Ende entweder an einem ersten der inneren bzw. äußeren Elemente
befestigt ist und wobei jedes zweite Ende federnd in Bezug auf das
erste Element beweglich ist, um vorzugsweise relative Schwingungen
zwischen dem inneren und dem äußeren Element
zu absorbieren; ein Paar Nuten in einem zweiten inneren Element
und einem zweiten äußeren Element,
wobei sich jede Nut parallel zu der Achse erstreckt und einen entsprechenden
Fortsatz des Paares erster Fortsätze
aufnimmt; vorzugsweise eine Spitze, die an jedem zweiten Ende ausgebildet
ist, und eine Öffnung, die
sich von jeder Nut durch das zweite Element hindurch erstreckt,
wobei sich jede Spitze von einer ersten Größe, die wenigstens so groß ist wie
die ihr entsprechende Öffnung,
zu einer zweiten Größe verjüngt, die
kleiner als die entsprechende Öffnung
ist, und wobei jede Spitze in mitwirkender Weise in die ihr entsprechende Öffnung greift,
so dass das erste Element in Bezug auf das zweite Element um die
Achse herumzentriert wird und das erste Element in Bezug auf das
zweite Element entlang der Achse zurückgehalten wird; wobei jede
Spitze in der ihr entsprechenden Öffnung sichtbar ist, wenn das
erste Element in Bezug auf das zweite Element entlang der Achse
zurückgehalten
wird, und ein Paar zweiter Fortsätze, die
an dem ersten Ele ment befestigt sind und sich parallel zu der Ebene
erstrecken, wobei jeder zweite Fortsatz wenigstens zwei Außenflächen aufweist,
die gleitend in entsprechende Oberflächen in jeder Nut greifen,
um eine relative Verschiebung des ersten und des zweiten Elements
senkrecht zur Ebene zu vermeiden.
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Die
beanspruchte Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Verbinden
eines inneren Elements mit einem äußeren Element bereit, wobei
das innere und das äußere Element
im Wesentlichen entlang einer in einer Ebene liegenden Achse relativ
verschiebbar sind. Das Verfahren umfasst das Ausstatten eines ersten
inneren Elements und eines ersten äußeren Elements mit einem Paar
erster Fortsätze,
welche sich jeweils parallel zur Ebene erstrecken und jeweils ein
erstes Ende in einem Abstand zu einem zweiten Ende aufweisen, wobei
jedes erste Ende an dem ersten Element befestigt ist und jedes zweite Ende
federnd in Bezug auf das erste Element beweglich ist, wobei jedes
zweite Ende einen ersten Hohlraumbestandteil und einen ersten Fortsatzbestandteil
umfasst; das Ausstatten eines zweiten inneren Elements und eines
zweiten äußeren Elements
mit einem Paar Nuten, wobei sich jede Nut parallel zu der Achse
erstreckt und einen entsprechenden Fortsatz des Paares erster Fortsätze aufnimmt,
und wobei jede Nut einen zweiten Hohlraumbestandteil bzw. Fortsatzbestandteil
umfasst; Fluchten des inneren Elements in Bezug auf das äußere Element
entlang der Achse, so dass jede Nut einen entsprechenden Fortsatz
des Paares erster Fortsätze
aufnimmt; und relatives Verschieben des inneren Elements in Bezug auf
das äußere Element,
bis der zweite Bestandteil in mitwirkender Weise in den ersten Bestandteil
greift, so dass das erste Element in Bezug auf das zweite Element
um die Achse herum zentriert wird, das erste Element in Bezug auf
das zweite Element entlang der Achse zurückgehalten wird und die relativen
Schwingungen zwischen dem ersten und dem zweiten Element absorbiert
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen veranschaulichen derzeit bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der obigen allgemeinen Beschreibung
und der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung zur Erläuterung
von Merkmalen der Erfindung.
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1 ist
eine Draufsicht eines Bauteils, welches die Verbindungsmerkmale
gemäß der beanspruchten
Erfindung aufweist.
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2 ist
eine Seitenansicht eines Bauteils, welches die Verbindungsmerkmale
gemäß der beanspruchten
Erfindung aufweist.
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3 ist
eine Draufsicht eines Bauteils, welches durch das Verbindungssystem
gemäß der beanspruchten
Erfindung befestigt ist.
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4 zeigt
das Verbindungssystem gemäß der beanspruchten
Erfindung bei Verwendung in einer Kraftfahrzeugbaugruppe.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 bis 3 veranschaulichen
ein Bauteil, welches das Verbindungssystem gemäß der beanspruchten Erfindung
enthält.
Wie dargestellt werden bei dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem zwei
verschiedene Arten von Fortsätzen 10 auf
dem Bauteil 20 verwendet, die mit einer Rückhaltefläche 30 wechselwirken,
um das Bauteil 20 abnehmbar an Ort und Stelle festzuhalten.
Bei einer Ausführungsform
werden die Fortsätze 10 als
Einheit mit dem Bauteilgehäuse 22 gebildet.
Alternativ kann eine Fortsatzbaugruppe gesondert gebildet und einem
vorhandenen Bauteil hinzugefügt
werden. In einer weiteren Ausführungsform
umfasst die Rückhaltefläche 30 ein
Paar Nuten 32, die jeweils mit einem Kanal 34 gebildet
sind, welcher so ausgeführt
ist, dass die Fortsätze 10 in
ihn greifen. Alternativ kann die Rückhaltefläche 30 diskrete Kanalabschnitte
umfassen.
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1 und 2 veranschaulichen
ein Bauteil mit Fortsätzen 10 gemäß der vorliegenden Erfindung,
die als Einheit mit einem Gehäuse
gebildet sind. Das dargestellte Bauteil 20 ist ein Druckmesswertgeber 26 für ein Abgasrückführungs (AGR)-Systemmodul 40 in
einem Kraftfahrzeug. Es wird allerdings davon ausgegangen, dass
das Verbindungssystem gemäß der beanspruchten
Erfindung bei einer Reihe von Bauteilen unterschiedlicher Größe und Gestalt
eingesetzt werden könnte.
Des Weiteren könnte
das erfindungsgemäße System
aus einer Vielfalt von Werkstoffen hergestellt werden, vorausgesetzt,
dass die Werkstoffe die erforderlichen Eigenschaften wie Gewicht,
Festigkeit und Elastizität aufweisen.
Wie dargestellt ist ein Paar aus ersten und zweiten Fortsätzen 12, 14 auf
dem Bauteilgehäuse 22 in
einer im Wesentlichen ebenen Anordnung angeordnet. Die Fortsätze sind
symmetrisch um eine Achse A des Bauteils 20 herum angeordnet,
wobei die ersten Fortsätze 12 in
einem Abstand zu den zweiten Fortsätzen 14 entlang der
Achse A angeordnet sind. Die Erfindung wird zwar so beschrieben, dass
Paare von Fortsätzen 10 verwendet
werden, es ist aber vorzustellen, dass ihre Vorteile mit einem einzelnen
ersten und zweiten Fortsatz 12, 14 erreicht werden
könnten.
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Die
ersten Fortsätze 12 weisen
eine allgemein längliche
Form mit einem ersten Ende 122, das an dem Bauteilgehäuse 22 befestigt
ist, und einem zweiten, leicht vom Gehäuse 22 versetzt angeordneten
Ende 124 auf. Diese Fortsätze 12 federn, so
dass sie sich, wenn sie zum Gehäuse 22 gedrückt werden, federnd
vom Gehäuse 22 wegbiegen.
Die zweiten Fortsätze 14 können eine
allgemein rechteckige Form aufweisen und werden entlang ihrer Länge an dem
Gehäuse 22 befestigt,
so dass sie im Wesentlichen steif werden.
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3 zeigt
das Bauteil 20, wenn es mit dem Verbindungssystem gemäß der beanspruchten
Erfindung befestigt ist. Die Rückhaltefläche 30 in
der dargestellten Ausführungsform
umfasst ein Paar Nuten 32, welche jeweils einen C-förmigen Ka nal 34 entlang
der Länge
einer Innenfläche
aufweisen. Die Fortsätze 12, 14 und
die Kanäle 34 sind
so dimensioniert, dass die Fortsätze 12, 14 gleitend
eng in die Kanäle 34 passen.
Relative Bewegung zwischen den Fortsätzen 12, 14 und
den Nuten 32 ist auf eine Gleitbewegung entlang der Länge der
Kanäle 34 beschränkt. Jede
Nut 32 weist eine Öffnung 36 auf,
um ein entsprechendes zweites Ende 124 eines ersten Fortsatzes 12 eingreifen
zu lassen. Die Öffnungen 36 sind
an den Nuten 32 an einer Stelle angeordnet, die der Montageposition
des Bauteils 20 entspricht. Die Merkmale der Nuten 32 sind
in 4 deutlich dargestellt, welche den auf ein Abgasrückführungs (AGR)-Systemmodul 40 in
einem Kraftfahrzeug montierten Druckmesswertgeber 26 zeigt.
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Die
Funktionsweise des Verbindungssystems wird unter Bezugnahme auf
die 3 und 4 erläutert. Zunächst wird das zu montierende Bauteil 20 (im
dargestellten Beispiel ein Druckmesswertgeber 26) so ausgerichtet,
dass die ersten und zweiten Fortsätze 12, 14 mit
dem Kanal 34 in jeder Nut 32 fluchten. Das Bauteil 20 wird
dann entlang der Achse in der Verbindungsrichtung verschoben. Wenn die
ersten Fortsätze 12 in
die jeweiligen Kanäle 34 eintreten,
werden die zweiten Enden 124 dieser Fortsätze 12 nach
innen gepresst. Eine Spitze oder ein winkeliger Abschnitt 126 an
jedem zweiten Ende 124 erleichtert das Eintreten der zweiten
Enden 124 in die jeweiligen Kanäle 34. Innerhalb der
Kanäle 34 üben die
ersten Fortsätze 12 eine
nach außen
gerichtete Vorspannungskraft auf die Nuten 32 aus. Wenn
das Bauteil 20 weiter vorwärts bewegt wird, treten die zweiten
Fortsätze 14 in
die Kanäle 34 ein.
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Das
Bauteil 20 wird verschoben, bis es die gewünschte Montageposition
erreicht hat. Bei Erreichen der Montageposition rasten die zweiten
Enden 124 der ersten Fortsätze 12 nach außen in die Öffnungen 36 der
jeweiligen Nuten 32 ein. Das Einrasten sorgt für einen
hörbaren
Hinweis, dass das Bauteil sicher befestigt ist. Des Weiteren sorgt
das Erscheinen der zweiten Enden 124 der Fortsätze 12 in den
Kerben 36 für
einen sichtbaren Hinweis, dass sich das Bauteil 20 an Ort
und Stelle befindet.
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Sobald
sich das Bauteil 20 an Ort und Stelle befindet, Wechselwirken
die ersten und zweiten Fortsätze 12, 14 so
mit den Nuten 32, dass sie für eine Verriegelungskraft auf
das Bauteil 20 in drei orthogonalen Richtungen sorgen.
Die ersten Fortsätze 12 behindern
eine Bewegung entlang der Achsrichtung, indem sie mit den Öffnungen 36 in
den Nuten 32 Wechselwirken. Die zweiten Fortsätze 14 behindern eine
Bewegung in zwei gegenüberliegenden
Richtungen senkrecht zur Ebene (welche die Achse A mit einschließt) des
Bauteils 20. Die Rückhaltekräfte auf den
zweiten Fortsätzen 14 werden
durch die Wechselwirkung der Fortsätze 14 mit wenigstens
zwei Kontaktflächen
jedes Kanals 34 erzeugt.
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Die
Federkraft der ersten Fortsätze 12 verschafft
dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem mehrere
weitere Vorteile. Da die Federkraft jedes der ersten Fortsätze 12 ungefähr gleich
groß ist,
wirken die Fortsätze 12 so,
dass sie das Bauteil 20 in einer mittigen Position zwischen
den Nuten 32 halten. Dieses selbstzentrierende Merkmal
vereinfacht den Einbau stark. Des Weiteren dienen die ersten Fortsätze 12 infolge
ihrer Elastizität
zur Reduzierung der Schwingungsniveaus, denen das Bauteil 20 ausgesetzt
ist. Niedrigere Schwingungsniveaus tragen bei den meisten Bauteilen
erheblich zu einer längeren Lebensdauer
bei.
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Schließlich erlaubt
das Verbindungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung einen schnellen Ausbau von Bauteilen. Zum Ausbau eines
Bauteils 20 werden die zweiten Enden 124 der ersten
Fortsätze 12 in
die Öffnungen 36 an
jeder Nute 32 gedrückt, während das
Bauteil 20 in eine der Montagerichtung entgegensetzte Richtung
gezogen wird. Sobald die ersten Fortsätze 12 die Öffnungen 36 verlassen
haben, können
die ersten und zweiten Fortsätze 12, 14 entlang
der Kanäle 34 gleiten,
bis das Bauteil 20 ausgebaut ist. Leichter Einbau und Ausbau
erleichtert den Zusammenbau einer Vorrichtung sowie die Reparatur
und den Austausch einzelner Bauteile.
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Die
Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen offenbart,
es sind aber zahlreiche Modifikationen, Varianten und Änderungen
an den beschriebenen Ausführungsformen
möglich,
ohne den Schutzbereich der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen zu
verlassen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist,
sondern dass sie sich auf den uneingeschränkten Schutzbereich erstreckt,
der durch den Wortlaut der folgenden Ansprüche oder gleichwertiger Ansprüche definiert
ist.