Bezeichnung der Erfindung

Losdrehsicherungsanordnung für ein Einschraubelement

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Losdrehsicherungsanordnung für ein Einschraubelement, welches in einer mit Innengewinde versehenen zylinderförmigen Bohrung eines Körpers wenigstens teilweise eingeschraubt ist, wobei das Einschraubelement zumindest einen zylinderförmigen Abschnitt aufweist, welcher im Bereich der Außenfläche des Körpers angeordnet ist.

Insbesondere betrifft die Erfindung Einschraubelemente, welche in einem als Gehäuse ausgebildeten Körper duktilen Werkstoffs eingeschraubt sind, wobei zur Verbindung des Einschraubelementes und des Körpers eine Sicherung und ggf. ein Abdichten des Einschraubelementes innerhalb des Körpers vorgesehen ist. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Losdrehsicherungsanordnung für ein Einschraubelement, dessen Gewinde nicht unmittelbar an der Außenfläche des Körpers endet, sondern mit einem gewissen Abstand im Inneren des Körpers liegt. Derartige Einschraubelemente sind insbesondere bei Bremskolbenführun- gen von vollvariablen elektrohydraulischen Ventiltriebsystemen gebräuchlich. In derartigen Systemen werden die Komponenten der Bremskolbenführungen mittels eines Gewindes auf darüber liegende zusätzliche Bremsenbauteile in das Gesamtgehäuse geschraubt und somit miteinander verspannt. Die Ver- schraubung liegt hierbei in unmittelbarer Nähe des anderen Bauteils, um ände- rungen der Kraft aufgrund von Wärmeausdehnungen der zur Anwendung kommenden unterschiedlichen Materialien und deren Kennwerten zu vermeiden.

Allerdings liegt das Gewinde aufgrund des Bauteilaufbaus, wie beispielsweise der Aufbau der Bremskolbenführung, in einer gewissen Tiefe unter der Außenfläche des Gehäuses. Um die Funktion über der Lebensdauer des Systems zu gewährleisten, muss die Schraubverbindung dauerhaltbar bei Temperaturgang und Vibration sein. Herkömmliche Sicherungen wie Gewindebeschichtungen können sich als problematisch erweisen, da überschüssiges Material als Verunreinigung in verschmutzungssensible Systeme gelangen kann. Ferner verursacht eine Gewindebeschichtung zusätzlichen Materialaufwand, wobei ferner eine Gefährdung der Teilequalität beobachtet werden muss.

Derartige Bremskolbenführungen weisen eine seitliche ölversorgung unterhalb des Gewindes für ein innerhalb der Bremskolbenführung verfahrbares Ausgleichselement auf, das während der Grundkreisphase Bauteiltoleranzen des Ventiltriebes und Temperaturausdehnungen während des Betriebs gegenüber dem Bremskolbenendpunkt nach oben zum darüber liegenden Bremsenbauteil kompensiert. Die ölversorgung ist wiederum zum umgebenden Raum nach unten mit einem O-Ring abgedichtet, wobei es wünschenswert ist, das Erfordernis eines solchen O-Ringes zu vermeiden.

Aus der DE 44 23 448 A1 ist eine Schraubensicherung an Kunststoffteilen mit einer Außenseite mit einer Bohrung zum Durchtritt einer Schraube mit einem Schraubenkopf bekannt, wobei in das Kunststoffteil in die dem Schraubenkopf zugewandte Außenseite mindestens eine, insbesondere wulstartige, durch den Schraubenkopf der Schraube verformbare Erhöhung integriert eingeformt ist. Jedoch ermöglicht die vorgeschlagene Schraubensicherung keinen Bezug auf metallische Werkstoffe, wobei ferner thermische Längenänderungen nicht ausreichend abgefangen werden können. Ferner bietet diese zudem nur eine unzureichende Möglichkeit der Detektion von Manipulationen der Schraubensicherung.

Die DE 8623947 U1 offenbart eine Schraubensicherung, wobei ein zylindrischer Sicherungsnapf an der Außenseite des unteren Teils ausgearbeitete Noppen besitzt und der untere Teil des Sicherungsnapfes zum Einführen in die Kopfbohrung kegelförmig zusammengedrückt werden kann. Bei dieser Sicherungs- lösung von vorgespannten Schrauben besitzen die Sicherungsnäpfe eine zylindrische Form und befinden sich im Ringspalt zwischen dem Schraubenkopf und der Kopfbohrung des Werkstücks. Nachteilhafterweise ist zur Anwendung einer derartigen Schraubensicherung jedoch das zusätzliches Bauteil in Gestalt des Sicherungsnapfes erforderlich.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Losdrehsicherung für ein Einschraubelement zu schaffen, welche die Verwendung von Einzelteilen vermeidet und die Möglichkeit einer Längsausdehnung in Richtung der Einschraubachse des Einschraubelementes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Losdrehsicherungsanordnung für ein Einschraubelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der zylinderförmige Abschnitt eine zerklüftete Oberflächenstruktur umfasst, und der an diesen angrenzende Bereich des Körpers aus Richtung der Außenfläche eine Anstauchung aufweist, so dass eine plastische Verformung im Körper erzeugt wird, vermittels der der Körper wenigstens auf einem Teilabschnitt der Oberflächenstruktur radial an diese angepresst ist.

Diese Lösung ermöglicht eine Losdrehsicherung für ein Einschraubelement, welche ohne zusätzliche Bauteile auskommt und durch einen einfachen Pro- zessschritt realisiert werden kann. Der zylinderförmige Abschnitt des Einschraubelementes umfasst eine zerklüftete Oberflächenstruktur, welche im hier gemeinten Sinne zumindest eine makroskopische Rauheit umfasst. Wird mittels

einer Anstauchung des Körpers aus Richtung der Außenfläche eine plastische Verformung im Körper erzeugt, so presst sich das Material des Körpers aufgrund seines duktilen Verhaltens radial nach innen gegen die Oberflächenstruktur des Einschraubelementes an. Der Vorgang des Anstauchens wird nach dem Einschrauben des Einschraubelementes in den Körper und dem Anziehen des Einschraubelementes mit dem erforderlichen Anzugsmoment ausgeführt. Das Material des Körpers, welches sich in unmittelbarer Nähe radial nach Außen gerichtet vom Einschraubelement bzw. von der zylinderförmigen Bohrung innerhalb des Körpers entfernt befindet, wird aus der Richtung der Einschraub- achse mittels eines Verstemmwerkzeuges angestaucht. Damit wird eine plastische Verformung des Materials des Körpers erzeugt. Dabei drückt sich das Material des Körpers mit einem duktilen Verhalten, d.h. mittels einer plastischen Verformung in die Oberflächenstruktur des Einschraubelementes ein. Dabei sei angemerkt, dass das Material des Einschraubelementes eine deutlich größere Härte aufweist, als das Material des Körpers. Das Material des Körpers wird in die Oberflächenstruktur hineingedrückt, und formt sich an dieser ab. Somit ist gewährleistet, dass die nötige Drehbewegung zum Lösen des Einschraubelementes innerhalb des Körpers unterbunden wird.

Gemäß eines weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiels der Erfindung ist die Anstauchung radial umlaufend um den zylinderförmigen Abschnitt des Einschraubelementes ausgebildet. Mit einer gleichmäßig radial umlaufenden Anstauchung ist eine ausreichende fluidische Dichtheit des zwischen dem Einschraubelement und der zylinderförmigen Bohrung im Körper gebildeten Druck- raumes gegenüber der Außenseite des Körpers sichergestellt. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Anstauchung in Teilbereichen des Umfangs um den zylinderförmigen Abschnitt des Einschraubelementes ausgebildet ist. Die Teilbereiche können in Winkelsegmenten gleich beabstandet zueinander vorgesehen sein, so dass diese auf dem Umfang des Einschraubelementes symmet- risch gleichverteilt angeordnet sind. Daher können beispielsweise zwei, drei, vier und mehr Anstauchpunkte erzeugt werden, so dass sich in den jeweiligen Bereichen der Anstauchung das Material des Körpers gegen die Oberflächen-

struktur des Einschraubelementes anpresst. Diese Form der Losdrehsiche- rungsanordnung garantiert jedoch keine ausreichende fluidische Dichtheit des zwischen dem Einschraubelement und der zylindrischen Bohrung im Körper gebildeten Druckraums und der Umgebung. Im Falle einer radial umlaufenden Anstauchung und der damit gebildeten ausreichenden Dichtheit kann ein O- Ring entfallen, welcher das Einschraubelement fluidisch abdichtet. Im Falle der unterbrochenen Anstauchungen in Teilbereichen des Umfangs bei gleichzeitigem Erfordernis an die ausreichende Dichtheit kann ein O-Ring weiterhin erforderlich sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Oberflächenstruktur am Einschraubelement eine Rändelung. Die Rändelung weist vorzugsweise eine parallel zur Einschraubachse ausgebildete Wellenstruktur oder alternativ eine Zackenstruktur auf. Die Rändelung mit der wellen- förmigen oder zackenförmigen Oberflächenstruktur kann mittels eines Rändelwerkzeuges erzeugt werden, welches auf die Oberfläche des zylinderförmigen Abschnittes des Einschraubelementes aufgepresst wird. Zugleich wird das Einschraubelement in Rotation versetzt, so dass das Rändelwerkzeug auf der O- berfläche des Einschraubelementes abwälzt. Dabei wird eine plastische Ver- formung in der Oberfläche des Einschraubelementes erzeugt, so dass ein bleibende Oberflächenstruktur herstellbar ist. Ferner kann die Oberflächenstruktur jedoch auch mittels eines Massivumformverfahrens, umfassend ein Fließpressen, hergestellt werden. Die Oberflächenstruktur in Zackenform oder Wellenform erstreckt sich parallel zur Einschraubachse, so dass durch den geometri- sehen Formschluss zwar eine Losdrehsicherungsanordnung für das Einschraubelement sichergestellt ist, jedoch zugleich eine Führung des Einschraubelementes in Richtung der Einschraubachse innerhalb der zylinderförmigen Bohrung erzeugt wird. Somit ist gewährleistet, dass zwar die nötige Drehbewegung zum Lösen der Verbindung des Einschraubelementes innerhalb des Körpers unterbunden wird, allerdings ermöglicht die parallel zur Einschraubachse ausgebildete Oberflächenstruktur die Führung des Einschraubelementes in Axialrichtung, d.h. in Richtung der Einschraubachse relativ zum

Körper. Damit kann ein Temperaturgang des Einschraubelementes innerhalb des Körpers ausgeglichen werden, wenn die Materialien unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, da sich das Gewinde mit einem gewissen Abstand zum zylinderförmigen Ab- schnitt mit der Oberflächenstruktur befindet. Eine normale axiale Verstemmung würde aufgrund des Temperaturgangs und den daraus resultierenden Kraftverhältnissen schnell nachgegeben, zumal die Steigungsrampe des Gewindes die entstehenden Kräfte vervielfacht. Das erfindungsgemäße Prinzip der Losdreh- sicherungsanordnung mittels einer Verstemmung ist generell für alle Bauteile, die über tieferliegende Gewinde befestigt sind und über einen Fertigungspro- zess am Gehäuse gesichert werden sollen, geeignet.

Vorteilhafterweise ist die radiale Anpressung des Körpers an die Oberflächenstruktur derart stark ausgebildet, dass das Einschraubelement im Köper durch die radiale Anpressung fluiddicht angeordnet ist. Das Material des Körpers ist im Vergleich zum Einschraubelement duktil ausgebildet, so dass das Material des Körpers in die Wellenstruktur oder die Zackenstruktur eingepresst wird und sich an dieser abformt. Der entstehende Spalt zwischen der Oberflächenstruktur des Einschraubelementes und dem Material des Körpers kann bei entspre- chend starker Anpressung des Materials an die Oberflächenstruktur eine fluid- dichte Anordnung des Einschraubelementes innerhalb des Körpers bewirken.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die radiale Anpressung des Körpers an die Oberflächenstruktur nur so stark ausgebildet ist, dass eine Axialbewegung des Einschraubelementes in Richtung der Einschraubachse ermöglicht ist. Dabei kann sowohl eine Axialbewegung des Einschraubelementes in Richtung der Einschraubachse ermöglicht sein, wobei zugleich eine fluiddichte Anordnung des Einschraubelementes im Körper gewährleistet ist. Wenn die Wellenstruktur oder die Zackenstruktur oder eine sonstige Struktur in der Oberfläche des zy- lindrischen Abschnittes in das Material des Körpers, welches radial an die Oberflächenstruktur angepresst ist, abgeformt ist, entsteht eine Art Gleitführung des Einschraubelementes innerhalb des angestauchten Ringes im Körper selbst.

Das Spaltmaß zwischen der Oberflächenstruktur und der abgeformten Oberflächenstruktur innerhalb des Materials des Körpers kann derart gering sein, dass einerseits eine Relativbewegung in Richtung der Einschraubachse möglich ist, und andererseits das Druckvolumen innerhalb der zylindrischen Bohrung durch den Spalt öldicht ist.

Vorzugsweise wird die Anstauchung des Körpers aus Richtung der Außenfläche mittels eines ringförmigen Werkzeuges erzeugt. Die Anstauchung durch ein ringförmiges Werkzeug bildet sich dabei radial umlaufend um den zylindrischen Abschnitt des Einschraubelementes aus. Das ringförmige Werkzeug umfasst eine Ringzacke, welche mit einer bestimmten Kraft in die Außenfläche des Körpers eingedrückt wird. Die Ringzacke hat einen etwas größeren Durchmesser als die zylindrische Bohrung, so dass das Material des Körpers durch das Einpressen der Ringzacke durch eine Querkontraktion im Material seitlich ver- drängt wird. Das Eindrücken der Ringzacke in das Material ist so stark, dass eine bleibende plastische Verformung erzeugt wird.

Gemäß einer möglichen Anwendung für eine derartige Losdrehsicherungsan- ordnung für ein Einschraubelement ist vorgesehen, dass das Einschraubele- ment eine Bremskolbenführung für einen elektrohydraulischen Ventiltrieb ist. Die Bremskolbenführungen werden mittels eines Gewindes auf darüber liegende zusätzliche Bremsenbauteile in das Gesamtgehäuse geschraubt, und müssen mit einer Losdrehsicherungsanordnung innerhalb des Gehäuses gesichert werden. Die Anstauchung erfolgt dabei im Gehäuse selbst, das den Körper gemäß der vorliegenden Erfindung bildet. Die Führung weist eine seitliche ölversorgung unterhalb des Gewindes auf, um ein in der Bohrung verfahrbares Ventilspielausgleichselement mit Hydraulikmittel zu versorgen. Daher ist eine ausreichend fluiddichte Abdichtung der Bremskolbenführung innerhalb des Gehäuses erforderlich.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 eine Querschnittsansicht eines Einschraubelementes, welches innerhalb eines Körpers angeordnet ist;

Figur 2 eine Draufsicht auf das Einschraubelement innerhalb des Körpers gemäß Figur 1 ; und

Figur 3 eine Querschnittsansicht des Einschraubelementes innerhalb des

Körpers, wobei eine Losdrehsicherungsanordnung durch ein erfindungsgemäßes Anstauchen des Körpers dargestellt ist.

Die in der Figur 1 gezeigte Anordnung zeigt ein Einschraubelement 1 , welches in einer zylinderförmigen Bohrung 2 eingeschraubt ist. Die zylinderförmige Bohrung 2 ist in einem Körper 3 eingebracht, wobei das Einschraubelement 1 als Bremskolbenführung dargestellt ist, und der Körper 3 das Gesamtgehäuse eines elektrohydraulischen Ventiltriebsystems ist.

Eine derartige Bremskolbenführung umfasst ein Außengewinde, welches mit einem gewissen Abstand zur Außenfläche 4 des Körpers 3 verläuft. Die Boh- rung 2 ist dabei näherungsweise zylinderförmig, wobei mehrere Hinterschnitte, Abstufungen und Durchmesseränderungen vorhanden sein können. Das Einschraubelement 1 umfasst einen seitlichen ölkanal, welcher mittels zumindest zweier dargestellter O-Ringdichtungen abgedichtet ist. Das Einschraubelement 1 weist einen zylinderförmigen Abschnitt mit einer Oberflächenstruktur 5 auf, wobei sich der zylinderförmige Abschnitt mit der Oberflächenstruktur 5 im Bereich der Außenfläche 4 des Körpers 3 befindet. Gemäß der Darstellung erstreckt sich der Oberflächenstrukturbereich 5 zumindest bis auf die Ebene der

Außenfläche 4 des Körpers 3. Das Einschraubelement 1 ragt mit einer Schlüsselweite aus dem Körper 3 heraus, so dass dieses mittels der Schlüsselweite in den Körper 3 eingeschraubt werden kann. Die Oberflächenstruktur 5 erstreckt sich in der Ausbildung der Struktur längs zur Einschraubachse 7, wobei das Einschraubelement 1 rotationssymmetrisch um die Einschraubachse 7 ausgebildet ist.

In Figur 2 ist eine Draufsicht auf das Einschraubelement 1 dargestellt, welches in der zylindrischen Bohrung 2 innerhalb des Körpers 3 eingeschraubt ist. Das Einschraubelement 1 erstreckt sich rotationssymmetrisch um die Einschraubachse 7, wobei neben der Darstellung der Schlüsselweite als 6-Kant die Oberflächenstruktur 5 als Zackenstruktur dargestellt ist. Die Oberflächenstruktur 5 ist radial symmetrisch umlaufend um das Einschraubelement 1 ausgebildet und mittels eines Rändelwerkzeuges in dieses eingebracht. Zwischen dem Durch- messer der Oberflächenstruktur 5 und der zylinderförmigen Bohrung 2 innerhalb des Körpers 3 ist ein gewisser Spalt vorgesehen. Dieser Spalt ist ebenfalls radial symmetrisch umlaufend zwischen dem Einschraubelement 1 und dem Körper 3 vorgesehen, wobei der Spalt mittels der Anstauchung überwunden werden muss, so dass sich das Material des Körpers 3 in die Oberflächenstruk- tur 5 eindrückt. Die fertige Losdrehsicherungsanordnung des Einschraubelementes 1 innerhalb des Körpers 3 ist in der folgenden Figur 3 dargestellt.

Die Figur 3 zeigt das Einschraubelement 1 , welches in der zylinderförmigen Bohrung 2 im Körper 3 eingeschraubt ist. Dabei ist eine Losdrehsicherungsan- Ordnung für das Einschraubelement 1 vorgesehen, welche in Form einer ringförmigen Anstauchung 6 in der Außenfläche 4 des Körpers 3 realisiert ist. Die Anstauchung 6 ist in Form einer Ringzacke mit einem geringen radialen Abstand zur zylinderförmigen Bohrung 2 in den Körper 3 eingepresst worden. Damit fließt das Material unter plastischer Verformung am Spalt in Richtung der Oberflächenstruktur 5 und presst sich in diese ein. Dadurch entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Material des Körpers 3 und dem Einschraubelement 1 , so dass sich aufgrund der eingebrachten Oberflächenstruk-

tur 5 die Schraubverbindung zwischen dem Einschraubelement 1 und dem Körper 3 nicht lösen kann. Das Material des Körpers 3 verformt sich innerhalb der zylinderförmigen Bohrung 2 radial einwärts und presst sich zumindest auf einer Teillänge des zylinderförmigen Abschnittes in die Oberflächenstruktur 5 ein. Damit ist eine Losdrehsicherungsanordnung geschaffen, welche zugleich den Druckraum, welcher sich zwischen dem Einschraubelement 1 und der zylinderförmigen Bohrung 2 ausbildet, fluiddicht gegen die Außenseite des Körpers 3 abdichtet. Ferner ist ein Wärmedrift möglich, was bedeutet, dass sich das Einschraubelement 1 mit sehr kleinen Bewegungen in Längsrichtung zur Ein- schraubachse 7 bewegen kann, da die Oberflächenstruktur 5 in der Ausbildung der Struktur parallel zur Einschraubachse die Längsbewegung aufgrund des Wärmedriftes führt. Im Ergebnis ist eine Losdrehsicherungsanordnung für ein Einschraubelement 1 geschaffen, welches ein Losdrehen des Einschraubelementes 1 innerhalb des Körpers 3 unterbindet, und zugleich fluiddicht abdichtet und einen Wärmedrift zulässt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die Losdrehsicherungsanordnung von Bremskolbenführungen im Gesamtgehäuse eines elektrohydraulischen Ventiltriebsystems beschränkt. Die Losdrehsicherungsanordnung kann mit dem vorgeschlagenen Prinzip der Ver- stemmung auch für andere Anwendungen vorgesehen sein, wobei insbesonde- re der Vorteil eines möglichen Wärmedriftes des Einschraubelementes 1 innerhalb des Körpers 3 als wesentlicher Vorteil genutzt werden kann. Weiterhin stellt die Losdrehsicherungsanordnung einen Schutz gegenüber Manipulation dar, da durch Demontageversuche an der Führung bzw. am Bauteil augenscheinliche Verletzungen an der Struktur entstehen.

Bezugszeichenliste

Einschraubelement zylinderförmige Bohrung

Körper

Außenfläche

Oberflächenstruktur

Anstauchung

Einschraubachse