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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung im Allgemeinen, bestehend aus einem ersten Teilelement und aus einem zweiten Teilelement, wobei das erste Teilelement und das zweite Teilelement dauerhaft miteinander zu einer Einheit verbunden werden, sowie im Speziellen aus einer Pumpeinrichtung, insbesondere für ein ABS- oder ESP-System eines Kraftfahrzeugs, mit einer ein Pumpengehäuse aufweisenden Pumpe, mit einem ein Motorgehäuse aufweisenden Elektromotor, der zum Antreiben der Pumpe mit dieser wirkverbunden ist, und mit Mitteln zum Befestigen des Elektromotors an der Pumpe. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Pumpeinrichtung.
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Stand der Technik
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Pumpeinrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Dabei ist die Befestigung des Elektromotors an der Pumpe mittels mindestens einer Schraubverbindung realisiert. Dazu dient eine Gewindebohrung im Pumpengehäuse, in welche eine Schraube, die das Motorgehäuse durchgreift und sich an diesem abstützt, eingeschraubt ist und insofern das Motorgehäuse außen am Pumpengehäuse fixiert. Für eine sichere Befestigung ist eine relativ tiefe Gewindebohrung erforderlich und aufgrund der unterschiedlichen Materialhärten und Oberflächenbeschaffenheiten des Pumpengehäuses und des Motorgehäuses stellen die Gewindeherstellung und der Schraubprozess aufwändige, insbesondere zeitaufwändige, Prozesse dar.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei einer Pumpeinrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mittel mindestens einen eine Axialaufnahme aufweisenden Spreizdübel umfassen, der an einem Gehäuseelement des Pumpengehäuses oder des Motorgehäuses angeordnet ist und der in eine im Motorgehäuse oder Pumpengehäuse ausgebildete Aufnahmeöffnung eingesteckt und durch einen in die Axialaufnahme axial eingedrückten Spreizbolzen in der Aufnahmeöffnung zumindest kraftschlüssig gehalten ist. Die Mittel zum Befestigen des Elektromotors an der Pumpe umfassen insofern den Spreizdübel, die Aufnahmeöffnung sowie den Spreizbolzen. Mittels des in die Axialaufnahme des Spreizdübels eingedrückten Spreizbolzens wird der Spreizdübel in radialer Richtung aufgeweitet beziehungsweise verformt und insofern gegen eine die Aufnahmeöffnung begrenzende Innenwand gepresst. Dadurch wird der Spreizdübel fest in der Aufnahmeöffnung gehalten und folglich das Gehäuseelement an dem die Aufnahmeöffnung aufweisenden Bauteil kraftschlüssig – in Längserstreckung (axial) des Spreizdübels betrachtet – und formschlüssig – radial zur Längsrichtung des Spreizdübels betrachtet – fixiert. Vorzugsweise bildet das Gehäuseelement einen Teil des Motorgehäuses aus und die Aufnahmeöffnung ist im Pumpengehäuse ausgebildet. Wird durch eine Antriebswelle des Elektromotors ein Drehmoment auf das Motorgehäuse, insbesondere das Gehäuseelement, ausgeübt, so wird dadurch im Wesentlichen die formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuseelement und dem Pumpengehäuse beansprucht und nicht – wie bei den bekannten Schraubverbindungen – die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und dem Pumpengehäuse, die ohnehin eine stärkere Belastung für die Materialen der Gehäuse darstellt. Alternativ ist das Gehäuseelement als Teil des Motorgehäuses ausgebildet und die Aufnahmeöffnung ist im Pumpengehäuse ausgebildet. Die Aufnahmeöffnung ist vorzugsweise als gewindelose Bohrung mit einer glatten Oberfläche ausgebildet. Aufgrund dieser Ausbildung kommt es bei deren Herstellung nicht zur Erzeugung von Spänen wie beim Schneiden von Gewindebohrungen, die für die bekannten Schraubverbindungen erforderlich sind. Außerdem lassen sich der Werkzeugverschleiß und der Zeitaufwand bei der Herstellung der Bohrung verringern. Zudem hat die Materialhärte des die Aufnahmeöffnung ausbildenden Bauteils aufgrund des nicht erforderlichen Gewindes keinen so starken Einfluss auf die Qualität der Befestigung wie bei den bekannten Schraubverbindungen. Vorzugsweise ist die Außenmantelwand des Spreizbolzens auch glatt gestaltet.
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Der Spreizbolzen ist bevorzugt ebenfalls gewindelos ausgebildet, wodurch das axiale Eindrücken von diesem in die Axialaufnahme des Spreizdübels auf einfache Weise ermöglicht wird. Er weist vorzugsweise eine Zylinderform oder eine Kegel- oder Kegelstumpfform auf und seine Mantelaußenfläche ist glatt ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass die Mantelaußenfläche – im Längsschnitt des Spreizbolzens betrachtet – eine leichte Krümmung aufweist. Die erfindungsgemäße Befestigung erfordert eine geringere Tiefe der Bohrung als dies bei den bekannten Schraubverbindungen der Fall ist. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Bauraumreduzierung der Pumpeinrichtung erfolgen. Alternativ ist es denkbar, in der Oberfläche der Aufnahmeöffnung und/oder der Außenmantelwand des Spreizdübels sich radial erstreckende Erhöhungen und/oder Vertiefungen vorzusehen, die unter elastischer und/oder plastischer Verformung der Aufnahmeöffnung und/oder des Spreizdübels einen Formschluss in Längsrichtung des Spreizdübels bilden. Die Pumpeinrichtung ist vorzugsweise als Saugpumpe und/oder Förderpumpe ausgebildet, die abhängig davon, ob ein Fluid angesaugt oder gefördert werden soll, einen Unterdruck beziehungsweise einen Überdruck des Fluids an der Pumpe erzeugen kann.
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Der Spreizdübel ist vorzugsweise an das Gehäuseelement angespritzt. Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Spreizdübel einstückig mit dem Gehäuseelement ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung wird die Anzahl der einzelnen Bauteile reduziert. Dies resultiert sowohl in einer Zeitersparnis bei der Herstellung sowie der Montage der Bauteile.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Gehäuseelement mit dem Spreizdübel als ein Spritzgussteil, insbesondere ein Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Dadurch ist ein einfacher Herstellungsprozess des Gehäuseelements realisiert. Zudem wird die einstückige Ausbildung des Spreizdübels mit dem Gehäuseelement auf einfache Art und Weise ermöglicht.
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Das Gehäuseelement kann als Flansch des Pumpengehäuses oder des Motorgehäuses ausgebildet sein, an dem der Spreizdübel angeordnet, insbesondere einstückig ausgebildet, ist. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass das Gehäuseelement als Lagerschild und/oder als Tragplatte, insbesondere als Bürstenträgerplatte, des Elektromotors ausgebildet ist. Das Lagerschild dient insofern einerseits zur Lagerung der Antriebswelle des Elektromotors und andererseits zur Befestigung des Pumpengehäuses am Motorgehäuse mittels des am Lagerschild angeordneten Spreizdübels. Bei der Ausbildung des Gehäuseelements als Tragplatte dient diese zum Tragen von mindestens einer Komponente des Elektromotors, die auf der Tragplatte montiert ist, und zur Befestigung des Pumpengehäuses am Motorgehäuse. Bei der Tragplatte kann es sich insbesondere um eine ringförmige, vorzugsweise die Antriebswelle umgebende, Tragplatte handeln. Das Gehäuseelement ist vorzugsweise als separates Bauteil des Motorgehäuses ausgebildet.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Tragplatte zumindest ein Teil einer Kommutatoreinrichtung des Elektromotors montiert ist. Die Kommutatoreinrichtung umfasst dabei bevorzugt auf der Tragplatte angeordnete Kommutatorbürsten sowie auf der Antriebswelle angeordnete Kommutatorlamellen, sodass das Gehäuseelement insgesamt als eine Bürstenträgerplatte, an der ferner der Spreizdübel angeordnet ist, ausgebildet ist.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Klebe- und/oder Dichtmasse zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse, insbesondere zwischen dem Gehäuseelement und dem Pumpengehäuse oder dem Motorgehäuse, zumindest im Bereich des Spreizdübels und/oder der Aufnahmeöffnung, vorgesehen ist. Mittels der Klebemasse erfolgt eine zusätzlich Fixierung des Pumpengehäuses und des Motorgehäuses aneinander. Insofern werden die Gehäuse einerseits durch den mit der Aufnahmeöffnung und dem Spreizbolzen zusammenwirkenden Spreizdübel und andererseits durch die Klebemasse aneinander befestigt, wodurch eine sicherere Befestigung realisiert ist als bei der Realisierung von nur eines der beiden Befestigungsmittel. Mittels der Klebe- und/oder Dichtmasse wird die Gefahr der Korrosion von dem Motorgehäuse, insbesondere dem Gehäuseelement aufgrund von Feuchtigkeit vermieden, insbesondere wird verhindert, dass Feuchtigkeit in das/aus dem Pumpengehäuse und/oder Motorgehäuse treten kann. Die Klebe- und/oder Dichtmasse ist vorzugsweise derart angebracht, dass sie den Spreizdübel und die Aufnahmeöffnung – im montierten Zustand der Pumpeinrichtung – vollständig umgibt. Insofern erfolgt dadurch eine Abdichtung der Aufnahmeöffnung zum Schutz des Motorgehäuses. Die Klebe- und/oder Dichtmasse kann auch zwischen dem Spreizdübel und dem Spreizbolzen vorgesehen sein.
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Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein weitere Komponenten des Elektromotors aufnehmender/umfangender Gehäuseteil des Motorgehäuses an dem Gehäuseelement befestigt ist. Im Gehäuseteil sind insofern zumindest ein Stator und ein Rotor angeordnet sowie die Antriebswelle des Elektromotors gelagert. Dazu ist das Gehäuseteil vorzugsweise topfförmig ausgebildet. Das Motorgehäuse ist vorteilhafterweise auf das Gehäuseelement aufgepresst und/oder mit diesem verklebt, insbesondere verschließt das Gehäuseelement das topfförmige Motorgehäuse nach Art eines Deckels. Das Gehäuseelement und das Gehäuseteil bilden also gemeinsam das Motorgehäuse aus. Das Gehäuseteil ist insofern indirekt mittels des Gehäuseelements mit dem Pumpengehäuse verbunden.
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Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Pumpeinrichtung, insbesondere für ein ABS- oder ESP-System eines Kraftfahrzeugs, mit einer ein Pumpengehäuse aufweisenden Pumpe, mit einem ein Motorgehäuse aufweisenden Elektromotor, der zum Antreiben der Pumpe mit dieser wirkverbunden ist, und mit Mitteln zum Befestigen des Elektromotors an der Pumpe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mittel mindestens einen eine Axialaufnahme aufweisenden Spreizdübel umfassen, der an einem Gehäuseelement des Pumpengehäuses oder des Motorgehäuses angeordnet ist, wobei zunächst der Spreizdübel in eine im Motorgehäuse oder Pumpengehäuse ausgebildete Aufnahmeöffnung eingesteckt wird und anschließend ein Spreizbolzen in die Axialaufnahme axial eingedrückt wird, sodass der Spreizdübel in der Aufnahmeöffnung zumindest kraftschlüssig gehalten wird. Vorzugweise wird die Pumpeinrichtung nach den voranstehenden Ausführungen ausgebildet. Das Einstecken des Spreizdübels in die Aufnahmeöffnung und das Eindrücken des Spreizbolzens in die Axialaufnahme des Spreizdübels stellen einfache und schnell nacheinander durchführbare Verfahrensschritte dar, durch die kürzere Taktzeiten bei der Herstellung von Pumpeinrichtungen ermöglicht werden, als dies der Fall bei bekannten Verfahren ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Einstecken des Spreizdübels in die Aufnahmeöffnung eine Klebe- und/oder Dichtmasse am Pumpengehäuse und/oder Motorgehäuse, zumindest im Bereich des Spreizdübels und/oder der Aufnahmeöffnung, aufgetragen wird. Durch den in die Aufnahmeöffnung eingesteckten Spreizdübel und den in die Axialaufnahme des Spreizdübels eingedrückten Spreizbolzen wird eine Haltekraft erzeugt, mittels welcher das Gehäuseelement und das die Aufnahmeöffnung aufweisende Bauteil unbeweglich zueinander fixiert werden. Mittels dieser Haltekraft, die während der Aushärtung der Klebe- und Dichtmasse wirkt, wird erreicht, dass das Gehäuseelement und das die Aufnahmeöffnung aufweisende Bauteil positionsgenau zueinander ausgerichtet sind, wodurch die Abdichtung und die Verklebung sicher und verlässlich realisiert wird. Die Klebe- und/oder Dichtmasse wird vorzugsweise den Spreizdübel und/oder die Aufnahmeöffnung vollständig umgebend am Pumpengehäuse und/oder Motorgehäuse und/oder Gehäuseelement angebracht, sodass die Aufnahmeöffnung im Hinblick auf durchtretende Feuchtigkeit gut abgedichtet wird.
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Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass nach dem Eindrücken des Spreizbolzens in die Axialaufnahme des Spreizdübels ein mindestens eine Komponente des Elektromotors aufnehmender/umfangender Gehäuseteil des Motorgehäuses an dem Gehäuseelement befestigt wird. Das Gehäuseteil kann durch Aufpressen und/oder Verkleben am Gehäuseelement, das bevorzugt Teil des Motorgehäuses bildet, befestigt werden. Dieser Verfahrensschrift erfolgt vorzugsweise nach der Aushärtung der Klebe- und/oder Dichtmasse, da dann das Gehäuseelement besonders gut am Pumpengehäuse fixiert ist und diese Fixierung nicht aufgrund von auftretenden Kräften infolge des Befestigens des Gehäuseteils am Gehäuseelement gelockert oder gelöst wird.
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Die Verbindung zweier Bestandteile einer Einrichtung, die erfindungsgemäß mittels eines angeformten Spreizdübels und eines in den Spreizdübel gepreßten Spreizbolzens eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird, ist nicht auf das als Ausführungsbeispiel dargestellte Verbinden einer Pumpeneinrichtung mit einem Elektromotor oder einer Bürstenträgerplatte beschränkt, sondern ist erfindungsgemäß zur Verbindung zweier beliebiger, dauerhaft zu verbindender Teile geeignet und im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Auch die Verwendung der Verbindung mittels Spreizdübel und Spreizbolzens um eine Klebeverbindung zwischen zwei Bestandteilen einer Einrichtung für die Dauer der Klebstoffaushärtung mit einer Haltekraft zu beaufschlagen ist nicht auf das als Ausführungsbeispiel dargestellte Verbinden einer Pumpeneinrichtung mit einem Elektromotor oder einer Bürstenträgerplatte beschränkt, sondern ist erfindungsgemäß zur Verbindung zweier beliebiger, dauerhaft zu verbindender Teile geeignet und im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
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Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, und zwar zeigen
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1 eine Schnittansicht einer Pumpeinrichtung mit einer Pumpe und einem Elektromotor,
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2 eine Schnittansicht von Mitteln zum Befestigen des Elektromotors an der Pumpe während eines ersten Verfahrensschritts,
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3 eine Schnittansicht der Mittel während eines zweiten Verfahrensschritts, und
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4 eine Schnittansicht der Mittel im montierten Zustand der Pumpeinrichtung gemäß 1.
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Die 1 zeigt eine Schnittansicht einer Pumpeinrichtung 1, die eine Pumpe 2 und einen Elektromotor 3 umfasst. Die Pumpe 2 und der Elektromotor 3 sind durch geeignete Mittel 4 der Pumpeinrichtung 1 aneinander befestigt.
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Der Elektromotor 3 weist ein Motorgehäuse 5 auf, das ein topfförmiges Gehäuseteil 6 sowie ein plattenförmiges Gehäuseelement 7 umfasst. Das Gehäuseelement 7 verschließt das Gehäuseteil 6 deckelartig, wodurch ein Innenraum 8 des Motorgehäuses 5 ausgebildet wird. Insbesondere ist das Gehäuseteil 6 mit seiner offenen Stirnseite auf das Gehäuseelement 7 aufgepresst und/oder mit diesem verklebt. Im Innenraum 8 des Motorgehäuses 5 sind zumindest ein Stator 9 und ein Rotor 10 des Elektromotors 3 angeordnet. Ferner ist im Innenraum 8 eine Antriebswelle 11, die mit dem Rotor 10 drehfest verbunden ist, gelagert. Der Stator 9, der Rotor 10 und die Antriebswelle 11 sind jeweils dem topfförmigen Gehäuseteil 6 zugeordnet, das heißt, sie werden von diesem umfangen. Außerdem ist im Innenraum 8 eine Kommutatoreinrichtung 12 angeordnet, die auf dem Gehäuseelement 7 montierte Kommutatorbürsten 12’ sowie hier nicht dargestellte, an der Antriebswelle 11 vorgesehene Kommutatorlamellen umfasst. Das Gehäuseelement 7 ist insofern als eine die Kommutatorbürsten 12’ tragende Tragplatte 13, insbesondere als Bürstenträgerplatte 14, ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass weitere Motorkomponenten auf der Tragplatte 13 montiert sind.
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Die Pumpe 2 weist ein Pumpengehäuse 15 auf, in dessen Innerem ein Fluid mittels des Elektromotors 3 förderbar und/oder ansaugbar ist. Dazu durchgreift die Antriebswelle 11 des Elektromotors 3 eine Öffnung 16 der Tragplatte 13 sowie eine mit dieser fluchtende Öffnung 17 des Pumpengehäuses 15 und ragt insofern in das Innere des Pumpengehäuses 15 um die Pumpe 2 anzutreiben.
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Das Motorgehäuse 5, insbesondere die Tragplatte 13, ist an dem Pumpengehäuse 15 mittels der erwähnten Mittel 4 befestigt. Diese Befestigung ist in den 2 bis 4 vergrößert dargestellt, wobei 4 eine Detailansicht des in 1 gekennzeichneten Bereichs zeigt und die 2 und 3 zeitlich aufeinanderfolgende Zustände zeigen, die Zwischenschritte des Befestigungsverfahrens darstellen.
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Wie in den 2 bis 4 zu erkennen ist, umfassen die Mittel 4 einen an der Tragplatte 13 einstückig ausgebildeten Spreizdübel 18. Der Spreizdübel 18 ist ringzylinderförmig ausgebildet und weist eine Axialaufnahme 19 auf, die auch die Tragplatte 13 vollständig durchsetzt. Der Spreizdübel 18 ist an der dem Pumpengehäuse 15 zugewandten Seite der Tragplatte 13 ausgebildet, wobei die Seite der Tragplatte 13 vorzugsweise formangepasst, insbesondere plan, am Pumpengehäuse 15 anliegt. Der Spreizdübel 18 weist mindestens einen Längsschlitz 20 auf, sodass er in radiale Richtung aufweitbar, das heißt spreizbar, und zusammendrückbar ist.
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Das Pumpengehäuse 15 weist eine als gewindelose Bohrung ausgebildete Aufnahmeöffnung 21 auf, die das Pumpengehäuse 15 zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig durchsetzt. Die Aufnahmeöffnung 21 weist einen derart großen Querschnitt auf, dass der Spreizdübel 18 in diese einsteckbar ist. Vorzugsweise ist die von der Tragplatte 13 wegweisende Stirnseite des Spreizdübels 18 angefast, sodass der Spreizdübel 18 auf einfache Art und Weise in die Aufnahmeöffnung 21 einsteckbar ist.
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Ein Spreizbolzen 22, der vorliegend kreiszylinderförmig ausgebildet ist, ist in die Axialaufnahme 19 des in der Aufnahmeöffnung 21 eingesteckten Spreizdübels 18 eingedrückt beziehungsweise eingepresst angeordnet. Durch den Spreizbolzen 22 wird der Spreizdübel 18 radial aufgeweitet und mit seiner glatten Außenmantelwand 23 gegen eine die Aufnahmeöffnung 21 begrenzende Innenwand 24 gepresst. Dadurch wird der Spreizdübel 18 – in Längsrichtung betrachtet – kraftschlüssig in der Aufnahmeöffnung 21 gehalten und insofern die Tragplatte 13 und folglich das gesamte Motorgehäuse 5 fest an dem Pumpengehäuse 15 fixiert.
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Wie in den 2 bis 4 dargestellt, ist zwischen dem Pumpengehäuse 15 und der Tragplatte 13 eine Klebe- und/oder Dichtmasse 25 vorgesehen. Die Klebe- und/oder Dichtmasse 25 umgibt die Aufnahmeöffnung 21 vorzugsweise vollständig, sodass verhindert wird, dass Fluid und/oder Feuchtigkeit von außen zwischen das Motorgehäuse 5 und das Pumpengehäuse 15 und insofern in die Aufnahmeöffnung 21 treten kann. An der Tragplatte 13 ist ferner ein ringförmiger, den Spreizdübel 18 umgebender Steg 26 ausgebildet, der einen definierten Abstand zwischen der Tragplatte 13 und dem Pumpengehäuse 15 und somit einen Freiraum für die Klebe- und/oder Dichtmasse 25 festlegt. Es ist auch denkbar, mehrere derartige Stege 26 und/oder Vorsprünge an der Tragplatte vorzusehen.
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Zur Herstellung der Pumpeinrichtung 1 wird folgendermaßen vorgegangen: Zunächst wird die Klebe- und/oder Dichtmasse 25 auf dem Pumpengehäuse 15 und/oder der Tragplatte 13 aufgetragen. Dann wird der an der Tragplatte 13 ausgebildete Spreizdübel 18 in die Aufnahmeöffnung 21 des Pumpengehäuses 15 gesteckt. Mittels eines geeigneten Werkzeugs wird danach der Spreizbolzen 22 axial in die Axialaufnahme 19 des Spreizdübels 18 eingedrückt/eingepresst, insbesondere in einem dreifach Cluster-Prozess, sodass sich der Spreizdübel 18 aufspreizt und insofern die Tragplatte 13 am Pumpengehäuse 15 fixiert wird. Die durch den Spreizdübel 18 definierte Haltekraft ist vorteilhaft zur Aushärtung der Klebe- und/oder Dichtmasse 25, da das Pumpengehäuse 15 und die Tragplatte 13 während des Aushärtens positionsgenau zueinander gehalten werden. Nach Aushärtung der Klebe- und/oder Dichtmasse 25 ist also eine zusätzliche Fixierung durch die Klebemasse erzeugt. Nachdem der Spreizbolzen 22 in die Axialaufnahme 19 des Spreizdübels 18 eingedrückt wurde, und insbesondere nachdem die Klebe- und/oder Dichtmasse 25 ausgehärtet ist, wird das Gehäuseteil 6 mitsamt den darin angeordneten Motorkomponenten an der Tragplatte 13 befestigt, insbesondere auf diese aufgepresst und/oder mit dieser verklebt.
