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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Anschlussbauteils
an einem Trägerbauteil,
insbesondere einem Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs, wobei
das Anschlussbauteil ein Anschlusselement zum Anbringen eines weiteren
Bauteils und ein Befestigungselement zum Fixieren des Anschlussbauteils
an dem Trägerbauteil
aufweist. Außerdem
betrifft die Erfindung ein Trägerbauteil, insbesondere
Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs, mit einem ein Anschlusselement
zum Anbringen eines weiteren Bauteils und ein Befestigungselement
aufweisenden Anschlussbauteil, wobei das Anschlussbauteil mittels
des Befestigungselements an dem Trägerbauteil fixiert ist.
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Ein
solches Trägerbauteil
ist zum Beispiel als Antriebsaggregat eines Personenkraftwagens
bekannt, das eine als Sackloch ausgebildete Ausnehmung aufweist,
in die ein Innengewinde eingeschnitten wird. In das Innengewinde
wird anschließend
ein ein mit dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde
aufweisendes Befestigungselement, das Bestandteil eines Anschlussbauteils
ist, eingeschraubt. Das Anschlussbauteil besitzt zudem ein Anschlusselement
zum Anbringen eines weiteren Bauteils an dem Antriebsaggregat. Insbesondere aufgrund
des in das Trägerbauteil
einzuschneidenden Innengewindes ist die Befestigung des Anschlussbauteils
an dem Trägerbauteil
sehr aufwendig herzustellen.
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Darüber hinaus
ist es bekannt, ein Anschlussbauteil an ein Trägerbauteil zum Zwecke einer
Befestigung anzuschweißen.
Insbesondere in Abhängigkeit
von für
das Anschlussbauteil und das Trägerbauteil
zu verwendenden Werkstoffen kann das Schweißen sehr aufwendig und gegebenenfalls überhaupt
nicht durchführbar
sein.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum Befestigen eines Anschlussbauteils an einem Trägerbauteil
der eingangs genannten Art anzugeben, das eine einfach herzustellende,
haltbare Befestigung des Anschlussbauteils an dem Trägerbauteil
ermöglicht.
Außerdem
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Trägerbauteil der eingangs genannten
Art zu schaffen, an dem ein Anschlussbauteil in einfach herzustellender
Weise und haltbar befestigt ist.
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Die
erstgenannte Aufgabe wird gelöst
mit einem Verfahren zum Befestigen eines Anschlussbauteils an einem
Trägerbauteil
der eingangs genannten Art, wobei das Befestigungselement in eine
Ausnehmung des Trägerbauteils
eingesetzt wird und wobei das Befestigungselement das Anschlussbauteil
an dem Trägerbauteil
fixierend mittels einer von der Ausnehmung weg gerichteten Bewegung
des Anschlusselements gegen eine Wandung der Ausnehmung verspannt
wird. Die Unteransprüche
betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
erfordert somit lediglich eine einfache Ausnehmung in dem Trägerbauteil.
Dabei kann es sich sowohl um eine durch das Trägerbauteil hindurchgehende
Ausnehmung, zum Beispiel eine Durchgangsbohrung, als auch beispielsweise
um ein Sackloch handeln. Insbesondere für eine besonders einfache Herstellbarkeit
kann die Ausnehmung einen Kreisquerschnitt aufweisen. Von besonderem
Vorteil ist bei der Erfindung, dass das Verspannen des Befestigungselementes,
wodurch das Anschlussbauteil an dem Trägerbauteil fixiert wird, mit
Hilfe einer Bewegung des Anschlusselementes, also eines von außen zugänglichen
Elementes des Anschlussbauteils, erfolgt. Dadurch ist ein einfacher
Kraftangriff zum Beispiel einer Zugvorrichtung ermöglicht.
Eine spanende Bearbeitung des Trägerbauteils
zur Herstellung der Ausnehmung ist vorteilhaft nicht erforderlich,
wenn das Trägerbauteil
zum Beispiel ein Gussbauteil ist; in besonders einfacher Weise kann
in einem solchen Fall die Ausnehmung unmittelbar beim Gießen des
Trägerbauteils
erzeugt werden. Außerdem
kann mit der Erfindung vorteilhaft auf ein grundsätzlich leicht
zu Beschädigungen
führendes
Gewindeschneiden in einem Trägerbauteil
aus einem spröden
Werkstoff, zum Beispiel einem Gussbauteil, verzichtet werden. Aufgrund
einer sehr sicheren und dauerhaltbaren Befestigung des Anschlussbauteils
an dem Trägerbauteil
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
sowie aufgrund kostengünstiger
Herstellbarkeit der Befestigung eignet sich die Erfindung besonders
gut für
eine grundsätzlich
sehr kostensensible Kraftfahrzeugproduktion. Zusätzlich zu der Verspannung des
Befestigungselements kann zwischen Befestigungselement und Wandung
der Ausnehmung ein Kleb- und/oder Dichtmittel
eingefügt
werden. Die Toleranzen der Ausnehmung des Trägerbauteils, in die das Befestigungselement
eingesetzt wird, können
in großer Bandbreite
von gering bis groß ausgelegt
werden und ergeben sich zum Beispiel aus einer Steigung eines Stauchkopfes
und einer Hülsenfaltung.
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Man
könnte
sich vorstellen, dass das Verspannen des Befestigungselementes beispielsweise mittels
axial an dem Befestigungselement angreifender Spannbacken erfolgt.
Jedoch kann in besonders einfacher Weise ein Verspannen des Befestigungselementes
erfolgen, wenn gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Befestigungselement
zum Verspannen gegen die Wandung der Ausnehmung mittels eines eine
Relativbewegung gegenüber
dem Befestigungselement ausführenden Stauchkopfes
gespreizt wird. Aus einem maximalen Stauchkopfdurchmesser ergibt
sich eine maximale Aufweitung und Verspannung des Befestigungselementes.
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Vorteilhaft
kann der Verspannungszustand des Befestigungselementes ohne weitere
Aufwendungen mit besonders hoher Sicherheit dauerhaft aufrechterhalten
und so ein andauernd sicherer Halt des Anschlussbauteils an dem
Trägerbauteil
gewährleistet
werden, wenn gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Stauchkopf nach Beendigung
der Relativbewegung zumindest teilweise in dem Befestigungselement
angeordnet ist und dauerhaft in dem Befestigungselement dessen Verspannung
aufrechterhaltend verbleibt.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Stauchkopf
von dem Anschlusselement zum Verspannen des Befestigungselementes
in einer aus der Ausnehmung heraus gerichteten Bewegung gezogen,
so dass die Bewegung des Anschlusselementes unmittelbar und ohne
zusätzliche
Verbindungselemente oder ähnliches
unmittelbar in die Relativbewegung des Stauchkopfes umgesetzt werden
kann.
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Vorteilhaft
kann das erfindungsgemäße Verfahren
weiter vereinfacht und die Anzahl der erforderlichen Verfahrensschritte
niedrig gehalten werden, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung
der Erfindung vor dem Verspannen des Befestigungselements das Befestigungselement
gemeinsam mit dem Stauchkopf in die Ausnehmung des Trägerbauteils eingesetzt
wird.
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Es
ist zum Beispiel denkbar, eine Kraftsteuerung des Anschlusselementes
und insbesondere des Stauchkopfes zum definierten Verspannen des
Befestigungselementes vorzusehen. Jedoch kann auf aufwendige Zusatzvorrichtungen
wie zum Beispiel eine Kraftmessdose verzichtet werden, wenn gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die von der Ausnehmung
weg gerichtete Bewegung des Anschlusselementes zum Verspannen des Befestigungselementes
weggesteuert, dass heißt
in Abhängigkeit
von einem zurückgelegten
Weg gesteuert, wird.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Befestigungselement während des
Verspannens des Befestigungselements mittels eines Gegenhalters
in der Aus nehmung gehalten, so dass eine definierte Gegenkraft auf
das Befestigungselement aufgebracht und dessen vorgesehene Lage
exakt eingehalten werden kann.
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Die
oben zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Trägerbauteil
der eingangs genannten Art, in welchem Trägerbauteil eine Ausnehmung
zur Aufnahme des Befestigungselements vorgesehen ist und bei dem
das Befestigungselement gegen eine Wandung der Ausnehmung das Anschlussbauteil
an dem Trägerbauteil
fixierend verspannt ist. Die weiteren Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung.
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In
sehr vorteilhafter Weise kann das Anschlussbauteil gemäß einem
oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren an dem Trägerbauteil befestigt
werden. Bei dem Trägerbauteil
handelt es sich vorzugsweise um ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs.
Als Bauteilwerkstoff für
das Trägerbauteil
kommt zum Beispiel Grauguss, Stahlguss, Aluminiumguss, Stahl-, Aluminium-
oder Magnesiumvollmaterial mit ausreichender Wandstärke, faserverstärkter Kunststoff
oder auch Beton in Frage.
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Insbesondere
für eine
einfache und kostengünstige
Anbringung des Anschlussbauteils an dem Trägerbauteil ist es von Vorteil,
wenn gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung das Befestigungselement als Hülse ausgebildet ist. Vorzugsweise
kann die Hülse
konzentrisch zu einer Mittelachse der Ausnehmung des Trägerbauteils
angeordnet sein. Mittels eines elektrisch isolierenden Werkstoffs
für die
Hülse kann
vorteilhaft eine elektrische Entkoppelung des Anschlussbauteils
vorgenommen werden.
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Es
ist beispielsweise vorstellbar, das Anschlusselement als Lasche
auszubilden, an die das weitere Bauteil anschweißbar ist. Jedoch ist vorteilhaft
eine lösbare
Anbringung des weiteren Bauteils an das Trägerbauteil ermöglicht,
wenn gemäß einer anderen
Weiterbildung der Erfindung das Anschlusselement einen Gewindebolzen
oder eine Innengewindehülse
aufweist.
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Eine
vorteilhaft besonders sichere und dauerhaltbare Fixierung des Anschlussbauteils
an dem Trägerbauteil
kann dadurch erreicht werden, dass gemäß einer anderen vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung ein das Befestigungselement zu dessen Verspannung
gegen die Wandung der Ausnehmung spreizender Stauchkopf vorgesehen
ist.
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Der
Aufbau des Trägerbauteils
kann vorteilhaft vereinfacht und die Bauteilanzahl gering gehalten
werden, wenn gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung der Stauchkopf ein einziges Bauteil
bildend mit dem Anschlusselement verbunden ist.
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Insbesondere
eine Verdrehsicherung kann in einfacher Weise erreicht werden, wenn
gemäß einer anderen
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Stauchkopf bezogen
auf eine Mittelachse der Ausnehmung eine von einer rotationssymmetrischen Form
abweichende Form aufweist. Eine solche Verdrehsicherung gegenüber dem
Befestigungselement, gegebenenfalls insbesondere der Hülse, kann durch
eine unsymmetrische Stauchkopfgeometrie erreicht werden, die zum
Beispiel oval, eckig oder geriffelt sein kann oder beispielsweise
Längsrillen, Quernuten
oder Abflachungen aufweisen kann.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer
anderen Weiterbildung der Erfindung das Anschlussbauteil die Ausnehmung
dichtend verschließt. Damit
kann das Anschlussbauteil neben der Möglichkeit des Anbringens eines
weiteren Bauteils an das Trägerbauteil
eine zusätzliche
Funktion, nämlich
die Funktion einer Abdichtung der Ausnehmung übernehmen. Als Ausnehmung zur
Fixierung des Anschlussbauteils an dem Trägerbauteil kann dann zum Beispiel
auch eine Kühlmittelbohrung
in dem Trägerbauteil
genutzt werden, welche Kühlmittelbohrung zugleich
ein Auslaufen von Kühlmittel
verhindernd abgedichtet wird. Gleiches gilt zum Beispiel für einen möglichen
Schmiermittelkanal in dem Trägerbauteil.
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Die
Erfindung lässt
zahlreiche Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind verschiedene
davon in der Zeichnung schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Die Zeichnung zeigt in
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1 einen
Ausschnitt eines Trägerbauteils mit
einem Anschlussbauteil in einer Schnittansicht,
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2 einen
Ausschnitt eines anderen Trägerbauteils
mit einem Anschlussbauteil in einer Schnittansicht,
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3 ein
Anschlusselement und einen Stauchkopf des Anschlussbauteils nach 2 in
einer Schnittansicht und
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4 bis 7 verschiedene
Schritte eines Verfahrens zum Befestigen eines Anschlussbauteils an
einem Trägerbauteil.
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Sich
jeweils entsprechende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen. 1 zeigt einen Ausschnitt eines
als Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs ausgebildeten Trägerbauteils 1 mit
einem ein Anschlusselement 2 zum Anbringen eines hier nicht
dargestellten weiteren Bauteils und ein Befestigungselement 3 aufweisenden Anschlussbauteils 4.
Dabei ist das Anschlussbauteil 4 mittels des Befestigungselements 3 an
dem Trägerbauteil 1 fixiert.
In dem Trägerbauteil 1 ist
eine als einen Fluidkanal bildene Bohrung ausgebildete Ausnehmung 5 zur
Aufnahme des Befestigungselements 3, das hier als Hülse 7 ausgebildet
ist, vorgesehen, und das Befestigungselement 3 ist gegen
eine Wandung 6 der Ausnehmung 5 das Anschlussbauteil 4 an dem
Trägerbauteil 1 fixierend
verspannt.
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Es
ist ferner zu erkennen, dass das Anschlusselement 2 einen
Gewindebolzen 8 mit einem Außengewinde 11 aufweist.
Weiterhin ist ein ein einziges Bauteil bildend, insbesondere einstückig, mit dem
Anschlusselement 2 verbundener, das Befestigungselement 3 zu
dessen Verspannung gegen die Wandung 6 der Ausnehmung 5 spreizender
Stauchkopf 9 vorgesehen. Um einen Austritt eines Fluids aus
der Ausnehmung 5 zu verhindern, verschließt das Anschlussbauteil 4 die
Ausnehmung 5 dichtend. Für eine Verdrehsicherung des
Stauchkopfes 9 kann der Stauchkopf 9 bezogen auf
eine Mittelachse 10 der Ausnehmung 5 eine von
einer rotationssymmetrischen Form abweichende Form aufweisen.
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Für das Anschlussbauteil 4 kann
vorteilhaft ein Werkstoff mit ausreichender Festigkeit zum Aufbringen
einer Verspannkraft auf die Hülse 7,
insbesondere für
den Stauchkopf 9, vorgesehen sein sowie ein elastisch verformbarer
Werkstoff für
die Hülse 7.
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Ein
anderes Trägerbauteil 1 mit
einem Anschlussbauteil 4 ist in 2 dargestellt,
wobei auch hier ein Stauchkopf 9 ein einziges Bauteil bildend, insbesondere
einstückig,
mit einem Anschlusselement 2 des Anschlussbauteils 4 verbunden
ist. In diesem Ausführungsbeispiel
weist das Anschlusselement 2 eine Innengewindehülse 12 mit
einem Innengewinde 13 auf.
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Zur
Verdeutlichung ist die Innengewindehülse 12 mit dem Innengewinde 13 in 3 vergrößert dargestellt.
Der Stauchkopf 9 ist durch eine Ellipse 14, die
den Stauchkopf 9 umrahmt, zeichnerisch zusätzlich hervorgehoben.
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In 4 bis 7 sind
verschiedene Schritte eines Verfahrens zum Befestigen eines Anschlussbauteils 4 an
einem Trägerbauteil 1 dargestellt.
In einem ersten Schritt nach 4 wird ein
als Hülse 7 ausgebildetes
Befestigungselement 3 gemeinsam mit einem Stauchkopf 9,
der ein einziges Bauteil bildend mit einem einen Gewindebolzen 8 aufweisenden
Anschlusselement 2 verbunden ist, in eine Ausnehmung 5 des
Trägerbauteils 1 eingesetzt.
Befestigungselement 3, Anschlusselement 2 und
Stauchkopf 9 sind Bestandteile des Anschlussbauteils 4.
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In
einem folgenden Schritt wird – wie
in 5 gezeigt – ein
als Mundstück 15 eines
hier nicht weiter dargestellten Setzgerätes ausgebildeter Gegenhalter 16 auf
das Befestigungselement 3 aufgesetzt, und das Anschlusselement 2 wird
in einer durch einen Pfeil 17 angegebenen, von der Ausnehmung 5 weg
gerichteten Richtung bewegt, so dass auf den Stauchkopf 9 eine
Zugkraft einwirkt; die Bewegung des Anschlusselements 2 ist
dabei weggesteuert. Das Befestigungselement 3 wird dadurch
gegen eine Wandung 6 der Ausnehmung 5 verspannt, wobei
durch den Gegenhalter 16 eine durch Pfeile 18 symbolisierte
Gegenkraft auf das Befestigungselement 3 aufgebracht wird,
so dass das Befestigungselement 3 während des Verspannens in der
Ausnehmung 5 gehalten wird und von dem Stauchkopf 9 gespreizt
werden kann.
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Der
Stauchkopf 9 führt
während
des Verspannens des Befestigungselements 3 somit eine Relativbewegung
gegenüber
dem Befestigungselement 3 sowie auch gegenüber dem
Mundstück 15 aus,
der Stauchkopf 9 wird von dem Anschlusselement 2 in
einer aus der Ausnehmung 5 heraus gerichteten Bewegung
von dem Anschlusselement 2 gezogen. Die oben genannte Wegsteuerung
der Bewegung des Anschlusselements 2 beruht auf einem im
Vorhinein bestimmten Weg des Anschlusselements 2 und des
Stauchkopfs 9, der erforderlich ist, um das Befestigungselement 3 soweit
zu spreizen-, das heißt
aufzuweiten, dass eine hinreichende Verspannung des Befestigungselements 3 erfolgt.
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In 6 ist
ein weiterer Schritt gezeigt, wobei das als Hülse 7 ausgebildete
Befestigungselement 3 durch den Stauchkopf 9 bereits
ein wenig gespreizt ist, das Befestigungselement 3 wird
gegen die Wandung 6 der Ausnehmung 5 verspannt.
Bezogen auf eine Mittelachse 10 der Ausnehmung 5 radial ausgerichtete
Pfeile 19 deuten die Verspannung des Befestigungselements 3 an.
Die Hülse 7 wird
in einem Setzprozess von dem Stauchkopf 9 gestaucht, wodurch
es zu einer Hülsenbreitung
kommt. Dadurch erfolgt eine Füllung
des Querschnitts der Ausnehmung 5. Beispielsweise mittels
des oben genannten Setzgerätes,
das den Gewindebolzen 8 aufnimmt, wird während des
Setzprozesses eine Zugkraft auf den Stauchkopf 9 aufgebracht;
dabei stützt
sich das Mundstück 15 auf
der Hülse 7 ab,
wodurch ein Kraftschluss geschlossen ist.
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7 zeigt
einen letzten Schritt, in dem das Anschlussbauteil 4 an
dem Trägerbauteil 1 fixiert
ist. Die Relativbewegung des Stauchkopfes 9 gegenüber dem
Befestigungselement 3 ist beendet, die Verspannung des
Befestigungselements 3 ist – symbolisiert durch eine Vielzahl
von bezogen auf die Mittelachse 10 der Ausnehmung 5 radial
ausgerichteter Pfeile 20 – weiter angestiegen und das
Befestigungselement 3 weiter gespreizt. Der Stauchkopf 9 ist
zudem voll ständig
in das Befestigungselement 3 eingedrungen. Er verbleibt
dauerhaft in dieser Position, wodurch die Verspannung des Befestigungselements 3 besonders
zuverlässig
aufrechterhalten wird.
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Zusätzlich ist
eine Verschraubung eines Bauteils 21 mittels einer auf
den Gewindebolzen 8 aufgeschraubten Mutter 22 beispielhaft
gezeigt. Vorteilhaft wird bei einer Erhöhung der Klemmkraft der Verschraubung
von Mutter 22 und Gewindebolzen 8 auch eine Zugkraft
auf den Gewindebolzen 8 erhöht, so dass der Stauchkopf 9 die
Hülse 7 in
der Folge weiter breitet. Dadurch kommt es zu einer weiteren Festigkeitssteigerung
der Verbindung von Anschlussbauteil 4 und Trägerbauteil 1.
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- 1
- Trägerbauteil
- 2
- Anschlusselement
- 3
- Befestigungselement
- 4
- Anschlussbauteil
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Wandung
- 7
- Hülse
- 8
- Gewindebolzen
- 9
- Stauchkopf
- 10
- Mittelachse
- 11
- Außengewinde
- 12
- Innengewindehülse
- 13
- Innengewinde
- 14
- Ellipse
- 15
- Mundstück
- 16
- Gegenhalter
- 17
- Pfeil
- 18
- Pfeil
- 19
- Pfeil
- 20
- Pfeil
- 21
- Bauteil
- 22
- Mutter